Mr. E.Z. - platforma rozwojowa dla lamp elektronowych

Skąd wziął się pomysł zaprojektowania takiego urządzenia? Platforma Mr. E.Z. jest tanią płytką rozwojową dla lamp elektronowych stosowanych w urządzeniach audio, pozbawioną jednocześnie całego „żelastwa” – czyli transformatora zasilającego i transformatora(/-ów) wyjściowego. Typowy, lampowy wzmacniacz audio zawiera zwykle kilka ciężkich – i w dodatku – drogich transformatorów: transformator wyjściowy zabezpiecza głośniki przed wysokim napięciem, pod którym pracują lampy, a transformator zasilający dostarcza odpowiednich napięć do pracy i żarzenia lampy. Opisany projekt eliminuje konieczność stosowania tychże, jednocześnie pozwalając na pracę z najbardziej popularnymi typami lamp: ECC81/2/3/4/5/8 (Europa) czy z ich amerykańskimi zamiennikami: 12AT7/12AU7 itp.



Płytka rozwojowa stanowczo nie jest urządzeniem audiofilskim – jest platformą pozwalającą zapoznać się z podstawowymi parametrami lamp elektronowych i rozwiązaniami układowymi stosowanymi w zawierających je urządzeniach (np. napięcie niezrównoważenia czy konieczność stosowania kondensatorów na wejściu/wyjściu toru audio).

Podstawowe zalety urządzenia to:

• Kompatybilność z większością popularnych lamp elektronowych (w tym z lampami będącymi ciągle w produkcji).
• Możliwość zdalnego sterowania pilotem podczerwieni (włączanie, regulacja głośności, wybór jednego z 4 wyjść).
• Wbudowana tania i prosta przetwornica impulsowa (brak transformatora).
• Uzyskiwana całkiem przyzwoita jakość dźwięku.

W trakcie budowy i pracy z urządzeniem należy pamiętać, że mimo stosowania zasilania bateryjnego lub zasilacza sieciowego, na płytce występują napięcia mogące zagrażać życiu i zdrowiu!

W jaki sposób wyeliminowano konieczność zastosowania transformatora głośnikowego? Układ lampowy został zaprojektowany jako wzmacniacz liniowy – a te, w odróżnieniu od wzmacniaczy mocy, mogą mieć wyjścia sprzęgane kondensatorami. Dzięki temu ciągle możemy cieszyć się „lampowym brzmieniem”, a wyeliminowujemy możliwość spalenia głośników sygnałem bezpośrednio z lampy. W czasie testów autor podłączał płytkę m.in. do wyjścia liniowego komputera i używał zwykłego zestawu głośników komputerowych.

Jako źródło wysokiego napięcia, pozwalające także wyeliminować transformator zasilający, użyto przetwornicy impulsowej – analogicznej do opisywanej już przetwornicy mikroprocesorowej dla lamp Nixie. W opisywanym urządzeniu napięcie wyjściowe ustalono na 240 V, a przetwornica pozwala na stosowanie zasilania bateryjnego.

W stosunku do opisywanego rozwiązania przetwornicy do zasilania numitronów, w obwodzie przetwornicy, aby lepiej spełniała swoje zadanie w przypadku zasilania lamp elektronowych audio, zastosowano kilka modyfikacji, m.in. zmieniono cewkę na model pracujący z wyższymi prądami (1,2 A), dodano szybką diodę prostowniczą (BYV 26C) oraz dwa dodatkowe kondensatory i dławik na wyjściu wysokiego napięcia oraz dokonano modyfikacji oprogramowania procesora, pozwalającej na wyłączanie wysokiego napięcia na wyjściu przetwornicy.

Sama przetwornica generuje bardzo mało zakłóceń – te są jedynie delikatnie słyszalne, kiedy na wzmacniacz lampowy nie podawany jest żaden sygnał, a głośność ustawiona jest na 100%. Dodatkowo układ przetwornicy znajduje się na osobnej płytce drukowanej.

Płytka została zaprojektowana tak, aby współpracować z każdą lampą o rozkładzie wyprowadzeń zgodnym ze standardem lampy ECC81/2 – takiego typu lampy są popularne i łatwe do dostania. Jako kondensatory sprzęgające autor zastosował elektrolity 1 µF/250 V, zamiast zwykle sugerowanych wartości 0,1 µF. Rzecz jasna, kondensatory można wymienić i usłyszeć, jak wpływa to na dźwięk. Więcej na temat napięcia niezrównoważenia lamp można dowiedzieć się z artykułu sugerowanego przez autora.

Zdalne sterowanie układu zostało zrealizowane w oparciu o odbiornik podczerwieni i procesor PIC16F628A. Procesor odpowiada za dekodowanie komend wysyłanych w standardzie RC5. Procesor steruje też diodami wskazującymi poprawne odebranie komend odpowiadających za włączenie urządzenia, regulowanie głośności, uaktywnienie wyciszenia oraz wybór wejścia oraz posiada możliwość indywidualnego programowania komend.

Głośność jest regulowana z wykorzystaniem układu DS1807 (potencjometru audio z magistralą I²C). Dodatkowo procesor steruje też inteligentnym załączaniem lampy – wysokie napięcie podawane jest dopiero kilka sekund po rozpoczęciu żarzenia lampy (napięcie żarzenia uzyskiwane jest za pomocą stabilizatora 7805).

Po zaprogramowaniu komend i uruchomieniu urządzenia 4 diody LED wskazują uruchomienie zasilania, uruchomienie napięcia żarzenia, wysokiego napięcia lamp i niskiego napięcia. W urządzeniu zaimplementowano też 4 wyjścia cyfrowe.

Na poniższych rysunkach można zobaczyć schemat całego urządzenia i zaprojektowaną płytkę drukowaną.




Na stronie projektu dostępne jest archiwum zawierające schemat i wzór PCB (w formacie Eagle), wsad i program dla procesora i dokładny opis urządzenia.