Vierzylinder PSE – Ein Röhrenverstärker entsteht…
25.12.2024 – Die Theorie, Mathematik und Praxis, hinter den ersten Tönen des Phantom(s) –
Das „Phantom – der Röhren“ beginnt zu „leben“…
Allerdings war vor dem ersten Ton einiges an „Gehirnschmalz“ notwendig, denn vor den Erfolg haben die Götter die Theorie, Mathematik und Praxis gesetzt!
Im Video (weiter unten) kann man gut die vier Voltanzeigen, für die Anodenströme der Endstufen-Röhren und das Input-VU-Meter, in Aktion sehen.
Anodenströme
Die Anodenströme wurden pro Endpentode auf 46mA eingestellt, bei ca. 255V – 265V Anodenspannung. Das entspricht einer Anodenverlustleistung von ca. 12Watt pro Endstufen-Röhre. Die Voltanzeigen zeigen 0,46Volt an, welche an den 10 Ohm Kathodenwiderständen gemessen werden.
Der Verstärker ist also nicht auf maximale Leistung getrimmt, da die max. Anodenverlustleistung der EL12N bei 18Watt liegen würde.
Einen höheren Anodenstrom ließ der Ringkern-Netztrafo nicht zu, wie der Praxis-Test zeigte. Vielleicht finde ich ja irgendwann, irgendwo einen Trafo mit einem 215V~/500mA-Abgriff, oder lasse mir diesen mal herstellen.
Die 92mA pro Ausgangsübertrager (Typ BTB SM20) gehen somit absolut in Ordnung, denn die Übertrager könnten auch max. 120mA Anodenstrom vertragen.
Pro Endpentode könnte man die Anodenströme auch noch um 3mA, auf max. 49mA im Dauerbetrieb erhöhen.
Ich habe die Anodenströme so abgeglichen, dass sich ca. 10-15 Minuten nach dem Einschalten, 49mA an jeder Endstufenröhre einstellen. Im Laufe von ca. 2 Stunden Betrieb, sinken die Anodenströme dann allmählich auf 46mA ab und bleiben dann konstant auf diesem Wert. Dank der 4 Voltanzeigen kann man das sehr gut beobachten.
Der Netztrafo wird im Dauerbetrieb ca. 55°C warm, bei 21°C Raumtemperatur. Die Ausgangsübertrager erwärmen sich auf max. 50°C.
Trafo(s)/Netzteil(e)
In der Praxis kommt der Ringkern-Netztrafo (Typ BTB 2249917) beim 200V~ Abgriff, bei einem höheren DC Anodenstrom (DC Ia) als 230mA, bereits in seinen Grenzbereich (DC Ia Gesamt = 4x46mA Endstufe + 2x14mA Vorstufe + 6mA Entladewiderstand + 2mA Magische Fächer = ca. 220mA).
Der AC Anodenstrom, welchen der Trafo dann bereitstellen muss, liegt so um die 300mA.
Theoretisch könnte der Trafo zwar 350mA bereitstellen, aber da er eine Toleranz von +/- 10% aufweist, sollte man besser nur von max. 315mA ausgehen.
Bei der Bemessung eines Netztrafos möglichst darauf achten, dass die max. benötigte DC-Leistung gleich der max. AC-Leistung des Trafos minus 10% ist, oder besser noch etwas darunter liegt. Formel für die Berechnung: DC P=U*I = (AC P=U*I)*0,9
Mann muss also unbedingt die Spannungserhöhung, welche mit der Gleichrichtung einher geht, in die Berechnung mit einbeziehen. Somit fällt der max. DC-Strom immer niedriger aus, als der maximale AC-Strom, welchen der Trafo liefern kann!
Eine großzügige Netztrafo-Dimensionierung wirkt sich sehr positiv, auf den akustischen Restbrumm und die Erwärmung des Trafos, aus.
Primär habe ich das Gerät mit einer trägen 1,2A Feinsicherung abgesichert. (Faustformel für die Berechnung: VA/230V`*Faktor(1,5 oder 2), also Ringkerntrafo 154VA/230V*1,5 + Hilfstrafo 16VA/230V*1,5 = 1,14A) Die nächst größere Sicherung aus der Normreihe ist 1,2A, das hat sich in der Praxis auch als ausreichend erwiesen.
Bei Ringkerntransformatoren kann man anstatt Faktor 1,5 auch mit Faktor 2 rechnen, das ist abhängig vom verwendeten Trafo-Typ. Ich versuche immer so niedrig wie möglich abzusichern, so reagiert die Feinsicherung im Fehlerfall schneller.
LED-VU-Meter
Das Input-VU-Meter wurde per Sinus-Signal so abgeglichen, dass bei einem RMS-Pegel von 775mV alle grünen LEDs aufleuchten. Die gelben und roten LEDs würden nur bei einem höheren Eingangspegel in Erscheinung treten.
Ein VU-Meter, welches den Eingangspegel anzeigt, erachte ich als sehr sinnvoll, da unterschiedliche Line-Zuspieler meist auch unterschiedlich hohe Signalpegel liefern. Außerdem wurden Audioaufnahmen oft unterschiedlich laut aufgenommen und mit einem Input-VU-Meter kann man den Eingangspegel, über einen Vorverstärker oder Line-Selector, perfekt an den Verstärker anpassen.
Magische Fächer
Die magischen Fächer sind noch nicht verdrahtet und diese Röhrensockel erstmal mit einer schwarzen Abdeckung (Klebefolie) versehen.
Hörprobe
Der erste Höreindruck des Phantom hat mich begeistert! 🙂
Er kommt prima mit dem Canton Plus C Subwoofer, welcher einen Wirkungsgrad von 87,7dB hat und den Satelliten Canton GLE 20 (86,5dB) zurecht. Die Höhen klingen etwas betonter und nicht so weich wie bei einem reinen Trioden-Verstärker, der Mitteltonbereich ist sehr räumlich und detailliert. Der Bass macht ordentlich Druck und klingt kernig/ kontrolliert, aber nicht aufdringlich.
Nun wird noch weiter optimiert und getestet, danach sind die VU-Meter für die Ausgangsleistung an der Reihe, welche mit Magischen Fächern realisiert werden sollen.
Hier schon mal eine kleine Hörprobe:
17.12.2024 – Gehäusewangen aus Plexiglas –
Da ich das Grundig Fine Arts Gehäuse nur ohne die seitlichen Holzwangen bekommen konnte, überlegte ich wie die Wangen realisieren werden sollten.
Zuerst hatte ich die Idee, einfach Holzplatten zurecht zu schneiden und diese dann dunkel zu beizen und mit Klarlack zu lackieren.
Wie einigen Lesern bestimmt schon aufgefallen ist, mag ich es gerne bunt 🙂 Daher war eine andere Idee, die Holzwangen von einer Autolackiererei professionell in Hochglanz rot lackieren zu lassen.
Früher hatte ich auch schon mit Plexiglas gearbeitet, so überlegte ich ob das evtl. auch eine Möglichkeit sein könnte.
Die original Wangen sind ca. 20mm breit. Farbiges Plexiglas fand ich aber nur in einer Breite von max. 8mm. Mir kam dann irgendwann die Idee, dass ich die Wangen ja auch aus mehreren Teilen zusammen setzen könnte. Und so bestellte ich nach genauem Aufmaß, Plexiglasplatten in verschieden Farben und stärken.
Damit die Kanten auch schön glatt sind habe ich die Platten mit Laser-Zuschnitt bestellt. Das hat auch den Vorteil, dass kleinere Platten möglich sind als im Sägeverfahren. Bestellt habe ich bei der Firma kunststoffplattenonline.de, welche ich sehr empfehlen kann. Die online Planungssoftware und die Auftragsabwicklung gingen einfach und schnell. Lediglich ein paar Ecken musste ich nochmal etwas nachpolieren, an diesen Stellen hatte wohl der Laser-Zuschnitt gestartet. Die Passgenauigkeit ist hervorragend!
10.12.2024 – Signalweg-Verkabelung –
Nachdem nun alle Netzteile zur Verfügung standen, wurde der Signalweg verkabelt. Eine Herausforderung war es, Platz und Befestigungsmöglichkeiten für die vier 150µF/400V Kondensatoren zu finden, welche für die Anodenspannungs-Siebung der Vorstufe notwendig sind. Aber wie es so schön heißt „Platz ist in der engsten Hütte“ ! Mit etwas Kreativität habe ich die Kondensatoren noch unterbekommen. Sie sitzen zwar nicht ganz optimal, direkt an den Röhrensockeln, aber es funktioniert.
Jetzt steht erstmal ein Probelauf an und danach werden bestimmt noch hier und da einige Anpassungen, Optimierungen und Änderungen durchgeführt werden.
Wenn alles stabil läuft, geht es an die Verdrahtung der Magischen Fächer, welche als Output-VU-Meter fungieren sollen….
03.12.2024 – Anodenspannungsnetzteil mit Einschaltverzögerung und Röhrenheizung –
Zuerst habe ich die AC-Röhrenheizung der Endröhren mit 0,75mm Silikon-Litze verdrahtet. Wie üblich wurden die Litzen verdrillt um Störungen zu minimieren.
Die wenigen Bauteile für die DC-Heizung der Vorstufenröhre und 6,3Volt Versorgungspannung, wurden frei verdrahtet, hierfür nutzte ich auch freie Lötkontakte am Sockel einer Endstufenröhre. Die Hammond Siebdrossel (157L) ist am Geräte-Chassis montiert. Da dieses DC-Netzteil zusätzlich die Versorgungspannung für das Lautstärkepoti und die Voltanzeigen liefert, muss der Minus an die zentrale Masse angeschlossen werden.
Das Netzteil, für die Anodenspannung der Röhren und die Einschaltverzögerung, wurde auf einer Streifenraster-Platine aufgebaut. Die beiden 220µF/400V Ladekondensatoren, sowie die Hammond Siebdrossel (159V) sind nicht auf der Platine montiert, sondern auch am Geräte-Chassis.
Während der Aufwärmphase der Röhren wird die Vorstufenröhre von unten, mit einer er Zweifarben-LED, rot angeleuchtet. Nach dem Einschalten der Anodenspannung leuchtet die LED grün.
Zuerst hatte ich die DC-Spannung über das Relais geschaltet. Leider hörte man im Einschaltmoment ein lautes Knacken in den Lautsprechern.
Daher habe ich das Netzteil nochmal umgebaut und nun wird die Wechselspannung geschaltet. Durch die kurze Verzögerung, bis sich die Anodenspannung aufgebaut hat, gibt es kein Knackgeräusch mehr.
Die Aufwärmphase habe ich auf ca. 80 Sekunden festgelegt, damit die Röhren auch gut geheizt sind, bevor die Anodenspannung zugeschaltet wird.
Der 47K-Ohm/ 5Watt Widerstand dient zum raschen abbauen der Anodenspannung, nach dem Ausschalten.
Beide Maßnahmen sollten die Lebensdauer der Röhren erhöhen.
29.11.2024 – Schaltpläne Vor/Endstufe mit VU-Meter und Netzteile–
Hier nun die Schaltbilder von dem, was in den nächsten Beiträgen aufgebaut und verkabelt wird:
Für größere Darstellung bitte auf die Schaltpläne klicken.
21.11.2024 – Netzteil für negative Gitter Spannung (-UG) –
Nach all der „Vorarbeit“ geht es nun mit dem eigentlichen Röhren Verstärker Aufbau los.
Zuerst wurde das -UG Netzteil aufgebaut, da auch dies am Trägerblech befestigt ist. Auf der Netzteilplatine werden auch die 4 Spindelpotentiometer, für die Einstellung des Arbeitspunktes der Endröhren, montiert. Daher war es naheliegend diese Potis in der Nähe der 4 Voltanzeigen zu positionieren.
Neben jedem Voltmeter schaut der Messing Einstell-Kopf eines Potis heraus und so kann man den Anodenstrom später bequem justieren, ohne das Gerät öffnen zu müssen.
Die 150µF Kondensatoren sind mit 400V völlig überdimensioniert, aber der Durchmesser passt perfekt um als zweite Stütze für die Platine zu dienen.
Damit die Kondensatoren später nicht vibrieren wurde etwas Butyl-Tape darunter angebracht.
Wichtig ist, sich die Kabel alle zu beschriften, damit man später weiß, wo was hingehört. Ich nehme dafür immer kleine Stücke Maler-Kreppband, welches ich an die Kabel klebe und schreibe dort eine Kurzbezeichnung drauf.
16.11.2024 – Fernbedienung Teil 2 – Sonderfunktionen –
Für die 12V Spannung wurde ein 750mA starker Netzteilbausatz (ca. 24 Euro) von Tubeland verwendet. Dieses Netzteil liefert auch die Standby-Spannung für den Infrarot-Empfänger und die 4er & 6er Relais-Module.
Die Relais-Module gibt es fertig aufgebaut, für kleines Geld zu kaufen. Die Module sind bereits mit Optokopplern ausgestattet, so dass man Potentialfrei schalten kann.
Das Umschaltmodul und der Motor vom ALPS-Motor-Poti werden über DC 6,3V betrieben, dazu später mehr…
Der Infrarot Empfänger wird im „Toggle-Mode“ betrieben.
Die 8 Funktionen (F) wurden wie folgt verteilt.
4er Relais-Modul (DC 12V, ca. 5 Euro) – Standby & Einschalten:
(Über den gleichen Funktionsausgang „F1“ vom IR-Modul)
F1a Netz Ein/Aus – 230V~ (2x 1poliges Umschalt-Relais)
F1b Power-LED, hell/Dunkel – (1poliges Umschalt-Relais)
F1c 12V Geschaltet für VU-Meter und 6er-Relais-Modul – (1poliges Umschalt-Relais)
Umschalt-Modul (DC 6V – 40V, ca. 10 Euro) – ALPS-Motor-Poti (DC 5V, ca. 20 Euro):
F2 Vol + = Laut – Lautstärke +
F3 Vol – = Leise – Lautstärke –
6er Relais-Modul (DC 12V, ca. 8 Euro) – Sonderfunktionen:
F4 „V“ Line-In Vorne/Hinten – Line-In (2x 1 poliges Umschalt-Relais)
F5 VU-Meter Aus/Ein – VU-Meter (1poliges Umschalt-Relais)
F6 Bar/Dot-Modus – VU-Meter (1poliges Umschalt-Relais)
F7 Bias-Voltanzeigen Ein/Aus – 4 Bias LED-Voltanzeigen (1poliges Umschalt-Relais)
F8 Röhren-Hinterleuchtung Aus/Ein – Anodenspannungskontrolle (1poliges Umschalt-Relais)
Der Standby-Strom liegt bei ca. 30mA (IRE8 und 4er Relais-Modul)
Standart-Einstellung nach Einschalten:
220mA 2Stück VU-Meter 12V/ 110mA (Bei Vollausschlag)
240mA 4er Relais-Modul (alle Relais angezogen)
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460mA ca. 440mA (VU-Meter Normalbetrieb)
Maximal-Strom sind ca. 705mA (Sinnvolle Funktions-Kombination)
Leuchtzustände der Power-LED:
08.11.2024 – Fernbedienung Teil 1 – Die Lautstärkeeinstellung –
Da ich das ALPS Potentiometer mit Motor und Freilaufgetriebe verwende, wollte ich das ganze natürlich auch Fernbedienen können.
Der original Fernbedienungsempfänger von ALPS ist ziemlich teuer (ca. 80 bis 100Euro). Man kann damit, außer der Lautstärke auch gegenseitig auslösend schalten. Das heißt man kann den Empfänger nicht verwenden um unabhängig verschiedene Funktionen zu schalten, da immer nur eine Funktion eingeschaltet sein kann. Das wurde wohl eher für eine Eingangsquellen-Umschaltung konzipiert.
Meine Idee war aber, nicht nur die Lautstärke einzustellen, sondern auch noch unabhängig von einander, Sonderfunktionen schalten zu können.
Auf der Suche nach einem geeigneten Infrarot-Empfänger wurde ich bei ELV fündig, Dort gibt es den Bausatz „IRE 8“ (IR-Empfänger 8 Kanäle) für gerade mal 18Euro. Bei diesem Bausatz kann man selbst festlegen ob man die Schaltausgänge per Impuls, Toggle-Signal oder gegenseitig auslösend, haben möchte.
Kombiniert habe ich diesen Empfänger mit einem Umpolschalter (ca. 10Euro) welcher sich per Steckbrücke auf Impuls-Modus konfigurieren lässt. Das benötigte ich um den IR-Empfänger, für die Zusatzfunktionen, in den Toggle-Modus schalten zu können. Jetzt startet ein Knopfdruck auf Plus das Lautstärke erhöhen und nochmal ein druck auf Plus beendet, das Drehen des Lautstärkeknopfes. Bei Minus verhält es sich genauso.
Für die Bedienung habe ich mir eine beleuchtete Fernbedienung von FeinTech gegönnt (ca. 20Euro) 🙂
26.10.2024 – Frontblende (Die Maske des Phantoms) –
Anders als beim CL6 Verstärker, sollte die Fine Arts Frontblende nicht komplett erhalten werden. Alles was Sichtbar ist sollte auch funktionieren.
Außerdem spendierte ich dem Verstärker ein Motorgesteuertes Lautstärke-Poti von ALPS. Die Idee, die Lautstärke per Fernbedienung einstellbar zu machen, hatte ich schon damals beim Rhapsody Verstärker. Aber dazu später mehr…
Bei der Gestaltung der Frontblende, wollte ich einen Teil der original Fine Arts Blende erhalten. Nach einigen Entwürfen und kreativen Diskussionen mit meiner Tochter, entschied ich mich für die teilweise Maskierung. In Anlehnung an die Maske im Phantom der Oper, wurde die Frontblende in pulverbeschichtet weiß bestellt. Entworfen habe ich die Frontblende mit dem Frontplatten-Designer der Schaeffler AG. Dort ließ ich dann auch die Frontblende herstellen.
Da ich die beiden Cinch-Buchsen in der Front als zusätzlichen Line-In verwenden wollte, musste auch ein entsprechender Ausschnitt in die Blende. Die genaue Position ermittelte ich mit Papierschablonen, welche ich ich mir über den Frontplatten-Designer ausdruckte. Es waren ein paar Anläufe notwendig, bis ich die perfekte Position ermittelt hatte.
20.10.2024 – Halterung für Ausgangsübertrager schwarz lackiert –
Ein Gestell das früher einmal für die Aufbewahrung von Frühstücksbrettchen benutzt wurde, war ein perfektes Lackiergestell.
mit Draht wurden die Teile dort fixiert und dann mit schwarzem Auspufflack lackiert. Dieser Lack verträgt auch mal höhere Temperaturen, was bestimmt nicht verkehrt ist, da ja zwei der EL12N Röhren in der Nähe er Übertrager befinden werden.
14.10.2024 – Halterung für Ausgangsübertrager –
Da die Schnittband-Kern-Übertrager keine Bohrung für die Befestigung haben, musst ich mir für diese eine Halterung überlegen.
Nach etwas tüfteln stellte ich diese Halterung aus einem Alu T-Profil her. Befestigt wird die Halterung mit sechs 5mm Gewindestangen aus Edelstahl, welche durch 6mm Messing-Röhrchen geschoben werden. Gesichert wird oben mit verchromten Hutmuttern und im Gehäuseinneren mit selbst sichernden Muttern.
Auf der Gehäuse Innenseite wurde noch ein Alu Winkelprofil zur Verstärkung eingebaut, damit sich das Trägerblech nicht durchbiegen kann. Immerhin drücken hier schon einige Kilo Eisen auf das Trägerblech.
Dass die Konstruktion absolut stabil ist zeigt der Schwenktest im Montage-Gestell.
Zu guter Letzt habe ich zur Isolation noch eine Kunststoff-Folie unter die Übertrager geklebt, damit die Luftschlitze nicht durch evtl. Kratzer im Blech überbrückt werden.
24.09.2024 – Blech-Arbeiten –
Wenn man die Blech Arbeiten selbst durchführen möchte und kein gelernter Blechner oder Metallbauer ist, dann ist das Internet recht hilfreich für einen Crash-Kurs in Sachen Metallbearbeitung. Ich stand vor der Herausforderung Löcher mit 38mm Durchmesser (für die Röhrensockel) zu bohren und relativ große rechteckige Durchbrüche (für die Ausgangs-Übertrager) auszufräsen. Das Blech war etwas über 1mm dick.
Also besorgte ich mir für meinen Bohrschleifer eine Packung 0,8mm Trennscheiben von der Firma Proxxon. Zuerst versuchte ich mich an einem alten Stahlblech und das war auch gut so. Nach ein paar Übungsschnitten und Bohrungen hatte ich „den Dreh“ dann irgendwann heraus. Man muss behutsam und mit Geduld vorgehen. Zu starker Druck führt dazu, dass die Trennscheibe schnell verschleißt oder die Lochfräse sich verfängt.
Die 38mm Löcher habe ich mit einer Lochfräse erstellt. Wichtig ist auch hier, dass man sehr, sehr langsam bohrt und mit Bohröl kühlt!.
Bei allen Blech-Arbeiten gilt, dass das Werkstück gut fixiert sein sollte, z.B. mit Spannzwingen.
Ich arbeite gerne mit Karton-Schablonen, wenn ich mir Gedanken über die Anordnung der einzelnen Bauteile mache. Auch eignen sich dies Schablonen gut zum Ankörnen und als Bohrschablone.
16.09.2024
Zur Zeit entwickle ich einen neuen Röhrenverstärker.
Es soll ein 18 Watt Single Ended Class A Verstärker im Ultralinear-Betrieb werden.
Da größere Leistung, im Single Ended Betrieb mit einer Endstufen-Röhre kaum realisierbar sind, es sei denn man arbeitet mit Röhren deren Anodenspannung im 1000 Volt Bereich liegt, werden pro Kanal zwei Endröhren parallel geschaltet.
Der Verstärker wird ein Motorgesteuertes Lautstärke-Potentiometer von ALPS haben, welches per Fernbedienung steuerbar sein wird. Außerdem wird es Sonderfunktionen geben wie z.B. ein LED VU-Meter, Voltanzeigen für den Bias-Abgleich und eine Anodenstrom-Einschaltverzögerung, um nur einiges zu nennen.
Sich das alles auszudenken, zu entwickeln, zu testen und letztendlich das Bauen & Frickeln erfordern viel Zeit und Geduld, daher bleibt mir momentan kaum Zeit für neue Berichte auf LBHE.
Ich werde aber in den nächsten Monaten immer mal wieder Bilder, Videos und kurze Bericht vom Vierzylinder-Projekt hier veröffentlichen.
So könnt ihr meine Herausforderungen und Herangehensweise, sowie den Baufortschritt, mit verfolgen…
Hinweis:
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