2024. május 26., vasárnap

Gyorskeresés

BT-hangfal építése (első)

Írta: | Kulcsszavak: BT Bluetooth speaker hangszóró DIY

[ ÚJ BEJEGYZÉS ]

Igen, a címben szereplő „első” arra utal, hogy létezik második, és minden bizonnyal egy harmadik is készül majd. Most azonban egyszerre egy dologgal foglalkozzunk, és nézzük meg ezt az egyszerű kis készüléket, ami egy már nem használt szatelitsugárzóra épül, és hangsúlyozottan olcsó és/vagy kéznél lévő anyagokból készült! A cél egy hátizsákban könnyen hordozható, kellő hangerővel és relatíve jó mélyhangokkal rendelkező dobozka volt, no meg persze némi tapasztalatszerzés az olcsó elektronikákkal kapcsolatban.

Dokumentáció

Kezdjük az eszköz lelkével: az elektronikával! Alább látható a „kapcsolási rajz”, a mostanában divatos módon dokumentálva.

A BT-FRS8 kapcsolása. A kondenzátorok névleges feszültsége nem kritikus, mert 6,3V alattit úgyse kapni. A Low-ESR feliratúak értelemszerűen elektrolitkondenzátorok, a többi pedig X7R kerámia, a pF-os értékűek NP0 kivitelűek. Utóbbi kettő típust 0805 méretű SMD-nek választottam. Az Impulzusterhelés 47 ohmos és a Tápszűrők 1 ohmos és az alatti ellenállásai min. 0,5W-osak, a többi mindegy. Az induktivitások minimális áramterhelhetőségét feltüntettem. Ha a Tápszűrők induktivitásainak soros ellenállása nem éri el a feltüntetett „Rs” értékeket, ki kell egészíteni őket egy külső ellenállással. A Tápszűrők diódája preferáltan Schottky típusú. A hangszóró 2 literes zárt dobozba került, vattával lazán kitöltve

BT-modul

A KRC-86B egy v4.0-ás, nem Apt-X képes modul, ennek ellenére háttérzenéléshez, tableten játszáshoz vagy filmezéshez kellően jó minőségű hangra képes – ha kicsit átalakítjuk. A gyárilag rajta lévő MV358-as műveleti erősítő (OPA) zenélésre nem a legjobb. Ezt kicseréltem egy OPA1662-esre, ami szintén rendelkezik azokkal a tulajdonságokkal, amik erre a felhasználásra alkalmassá teszik: 3V-os tápfeszültségtől már működik, mindössze 3mA a nyugalmi árama, elnyomja az EMI-t (mobiltelefonközelben lényeges tulajdonság, hogy híváskor az adatcsomagok ne ciceregjenek bele a hangba!) és nem túl drága. Hangban nálam a kedvenceim között van. Az OPA-csere előtt számomra felejtős volt a panel, de így már tetszik.

Ezt követően maradt még egy feladat a kimenőjelbe belehallatszó digitálsi zajjal. Ezt úgy orvosoltam, hogy kerestem egy OPÁ-hoz közelebbi új analóg testpontot (AGND, pirossal bekarikázva), és ezt egy vastag vezetékkel (ellenálláslábbal) összekötöttem a táp GND-pontjával. Ezután ezt az egyetlen GND-pontot használtam a panelen. A vastag vezetéknek kisebb az ellenállása, így a digitális áramimpulzusok által ejtett zavarfeszültség is kisebb. Annak érdekében, hogy a rádiófrekvenciás tevékenység áramimpulzusai ne szaladjanak messzire a paneltől és ne szórják meg az áramkör többi részét, ferrit bead-eket és egy nagy értékű és gyors kerámiakondenzátort is bevetettem (10uF X7R SMD).

Mások ezt a problémát izolált DC-DC konverterrel oldják meg. Több gyártónak is van „0505S” nevű kockája, amik megfelelőek. (Ekkor a 47uH-220uF szűrőt a DC-DC konverter bemenetén és kimenetén is meg kell ismételni.) Az átalakítások után én ezt már kikötöttem, mert enélkül is alacsony maradt a digitális zaj.

Bemeneti erősítő

Erre azért volt szükség, mert a telefonról halkabb Youtube-videókat lejátszva nem volt elég hangos az elérhető max. hangerő. Kétszeres erősítést beállítva már igen, és így még a zajszint is kellően alacsony maradt ahhoz, hogy egy csendes szobában, közelről (zene nélkül) se legyen zavaró. Az áramkör egy kétszeres erősítésű, invertáló, A-osztályba húzott műveleti erősítős kapcsolás, amely a sztereó csatornák mono-ra keverését is megoldja. A tokban lévő másik műveleti erősítő kimenetét visszacsatoltam a „-„ bemenetére, a „+” bemenetét pedig összekötöttem a használatban lévőével.

EQ

A BT-modul és a végerősítő között lévő 4 alkatrész mono-keverést és mélyemelést végez. A mélyemeléshez meghatároztam a hangdoboz elméleti frekvenciamenetét (az adatlapi TS-paraméterekből és a doboztérfogatból), majd úgy EQ-ztam, hogy a hangerőt is bírja, és sarokba helyezve szép kerek legyen az alja is (pl. a Foobar EQ-jával szépen ki lehet próbálgatni).

A hangdoboz átvitele (fent) és a passzív-EQ mélyemelése (lent)

Végerősítő

Csak kipróbáltam már ezt a PAM8403-at, ha egyszer vettem belőle 5db-ot. :) Meglepően jó hangja van és tényleg elég hangos is (kb. 2W-ot tud 4ohmra)! Ő is kapott egy nagyobb kerámiakondit közvetlenül a tápbemenethez, hiszen mégiscsak kapcsolóüzemben működik. A kimenetére az adatlap által javasolt EMI-szűrő került, hogy monitorkábel mellé helyezve se okozzon zavart a hangszóróvezeték sugárzása. A nem használt bemenetet földeltem. Más hozzáfűznivaló ehhez nincs... Játszottam az erősítésével, de végül megtartottam az elvtársak által használt értékeket (10k bemeneti ellenállás).

Tápszűrők

Ez a power bankban lévő kapcsolóüzemű step-up konverter (ez csinál a 3,7V-os akkufeszültségből 5V-ot) zajának elnyomására, valamint a BT-modul és az erősítőmodulok tápzajának elszeparálására készült. Az erősítők nyílthurkú erősítése a hangfrekvenciás tartomány fölött esni kezd, így a tápzajt sem nyomják már el hatékonyan, míg a kapcsolóüzemű tápok frekvenciája tipikusan 100kHz vagy afölötti, 10MHz vagy afölötti fel- és lefutóélekkel. Vagyis használni kell nagyfrekvenciás tápszűrést, ha nem akarunk kásás és/vagy nyugtalan hangot kapni!

Ez az áramköri rész egy-egy LC-szűrőt tartalmaz, amelyek C-tagját (a tápok pufferkondenzátorait) a modulok tápbemeneténél tüntettem fel. A szűrővel kapcsolatban azt fontos megemlíteni, hogy az Rs ellenállásoknak, valamint a párhuzamos 1ohmnak fontos szerepük van: lerontják a tekercsek jósági tényezőjét. Erre egyfelől azért van szükség, hogy az LC-rezonanciafrekvencián ne erősítse a szűrő a zajt, másfelől pedig kordában tartják a bekapcsolási tranziens túllövését, ugyanis sem a BT-modul, sem a PAM8403-as erősítő nem kaphat az adatlap szerint 6V-nál nagyobb tápfeszültséget. (Azzal sosem jó kísérletezni, mi történik, ha túllépjük a maximális értékeket, mert a hatás esetleg csak éves időskálán jelentkezik.)

A rajzon feltüntetett Rs-értékek minimális értékek, de nagyobbnak nincs értelme, mert csak felesleges tápfeszültségesést okoznának. Ha azonban az induktivitásunk soros ellenállása ennél kisebb, úgy ki kell egészíteni egy ellenállással! Feltüntettem még a tekercsek minimális áramterhelhetőségét is, ami azért ekkora, hogy biztosan a nagy permeabilitású tartományon belül maradjon a mag. Az elektrolitkondenzátorok értéke szintén meghatározott a fent említett szempontok miatt. A diódáról pedig pár mondat múlva lesz szó, mert az igazából az Impulzusterheléshez tartozik, noha kétségkívül ellátja azt a feladatot is, hogy megóvja az áramkört az esetleges fordított tápfeszültségtől (de erre inkább egy záróirányú párhuzamos diódát szoktam alkalmazni).

Az erősítők szűrőjének viselkedés: mind az átviteli pupli, mind a bekapcsolási túllövés kellően kicsi, míg a szűrés 100kHz-en és fölötte kellően nagy. A BT-modul szűrője még jobb, mert az Rs nagyobb, és nincs párhuzamos ellenállás sem

Power Bank

Volt itthon 2db 18650-es akssim elfekvőben, így ehhez vettem egy olyan power bankot, amelyik belefér a hangdoboz hátsó nyílásába. Így a töltőnek sem kellett kivezetnem a csatlakozót, és a kimeneti csatlakozó is hozzáférhető maradt, amiről pl. telefont lehet tölteni.

Töltéskor max. 680mA-t vesz fel a töltőről az eszköz. Szétszedtem, hogy ezt átállítsam 1A-re, de sajnos nem egy külső ellenállás határozza meg a töltőáramot. Hiába, minden egyszerűsödik és olcsósodik! Ráadásul a fő IC-n felirat sincs. Egy másikon azonban igen, aminek már nem emlékszem a típusára, de az autotranslated kínai adatlap alapján egy igen korrekt akkufelügyelő áramkör!

Egyszóval ezzel más dolgom nem volt, mint fúrni rá egy lyukat és kivezetni a kimeneti USB-csatakozó kapcsairól az 5V-ot.

Impulzusterhelés

Vagyis mégiscsak volt még egy kis fejfájás a power bankkal kapcsolatban, ugyanis 50mA-es és az alatti terhelésnél pár másodpercenként ki-, majd bekapcsol. 100mA-nél már nem volt ilyen probléma. Az egész fenti elektronika nyugalmi árama viszont 15mA körüli, és ezt nem szerettem volna feleslegesen 100mA-re megnövelni. Ez ugyanis a kb. 150 óra készenléti időt 30 órára, míg a kb. 10 óra hallgatási időt 8 órára csökkentette volna.

Szerencsére találtam egy egyszerű megoldást, amely kb. 1,4 másodpercenként 20ms-ra leterheli a power bankot 250mA-rel. Ezt az adott power bankhoz 40ms-ra és 100mA-re változtattam, mert így működött stabilan. A kondenzátor növelésével mind a 40ms, mind az 1,4s arányosan nő, míg a 47k csökkentésével az 1,4s arányosan csökken, az impulzusszélesség ugyanakkor nem változik. A 47ohm valósítja meg a terhelést (ne keverjük össze a 47kohmmal!). A kapcsolás így átlagosan 3,5mA-t fogyaszt.

A Tápszűrők diódájának szerepe pedig annyi, hogy nem engedi, hogy a pufferkondenzátorokból az Impulzusterhelés felé áram follyon és így az impulzusok kiátlagolódjanak. E nélkül ugyanis a power bank nem kezdi mindig újra a visszaszámlálást.

Hátha valakinek segít a layout

Physical layer

Valahogy így kell elképzelni

A doboz 12mm-es pozdorja, öntapadós műanyagtapétával borítva. A hátlapot NYÁK-lemezből alakítottam ki és a mindenre jó ragasztópisztollyal szereltem bele a power bankot, egy ferde merevítéssel. Az áramkör univerzális NYÁK-ját is ragasztópisztoly rögzíti az oldalfalra. A power bank kiáll, mert nem fért el a hangszóró mágnesétől, de nem is baj, mert így legalább nehezebben tud véletlenül bekapcsolódni szállítás közben. :) Talán majd teszek fel róla még egy képet, ha megérkezett a hangszórórács, a sarokvédők, és mikor a benyomott porvédősapkát is ismételten kijavítottam...

Összességében

Összességében hozza, amit vártam: elég hangos, sarokba helyezve egészen jó mélytartománya van (ha nem hangosítjuk max-ra, lehet még rajta kicsit emelni a lejátszószoftverből) és zaja egy csendes helyen 1m-ről sem hallatszik. Vonalbemenetről kifejezetten jó hangja van, de BT-ről is élvezhető vele még a zenehallgatás is. Kicsit lehetne kisebb és könnyebb, de a mélyek megfogottak, az üzemideje pedig átlagos hangerőn 10 óra körüli, készenlétben pedig 150 óra, ezért a súlyt megbocsátom neki. A teljes töltés 6 óra körül lehet, de még nem mértem.

Tabletezéshez, laptopon való játékhoz és filmnézéshez, illetve utazáshoz szerintem kiváló.

Hozzávetőleges költsége 22eFt (ha nincs otthon semmink):

- hangszóró 3k
- rács 3k
- doboz sarokvédőkkel 3k
- univerzális NYÁK 0,5k
- erősítő 0,5k
- BT-panel 2k
- 2db OPA1662 1,5k
- power bank 1k
- 2db 18650 Samsung akku 6k
- egyéb 1,5k

bkercso

Hozzászólások

(#1) mbalint987


mbalint987
aktív tag

Nem semmi, le a kalappal. :R Bár nem értek az elektronikához (így nem igazán kezdenék neki egy ilyen projektnek), de a bejegyzés alapján és egy kis tanulás után lehet hogy menne.

Össze kéne vetned egy hasonló árkategóriájú BT-hangszóróval, kíváncsi lennék, melyik jönne ki győztesen. :D

„Így száll hát sírba a szabadság... tapsvihar közepette.” /Star Wars Episode III/

(#2) bkercso válasza mbalint987 (#1) üzenetére


bkercso
nagyúr

Pont azért írtam le, mert annak hasznos, aki nem ért hozzá, csak építene. :) Annyian elrontják, tele van vele a net... ;] Én is szívtam az egyes problémákkal rendesen.

A 3x ennyibe kerülő UE Megablast-ot hallottam, de zeneileg nem értékelhető számomra. De legalább kisebb, könnyebb, szebb és vízállóbb, és még munka sincs vele. Beszédhangosításra okés lehet.

[ Szerkesztve ]

Megjelentek! : MFD3 és MFA3 || bkercso HiFi készülékek: https://hardverapro.hu/aprok/hirdeto/bkercso/keres.php?search_exac=0&search_title=0&usrid=341946&buying=0

(#3) TheLázs


TheLázs
csendes tag

De szeretném egyszer ezt is kitanulni megérteni :) Csodálatos mesterség!

"Annyi mindenféléhez nem értek, hogy az már sokoldalúságnak számít” – Örkény István

(#4) nLali


nLali
senior tag

Le a kalappal a fáradozásodért ! Köszönjük, hogy nem csak öncélúan megvalósítottad, de meg is osztottad. Külön köszönet a "mostanában divatos módon elkészített" kapcsolási rajzért. :R :R

[ Szerkesztve ]

(#5) bkercso válasza nLali (#4) üzenetére


bkercso
nagyúr

:)

Megjelentek! : MFD3 és MFA3 || bkercso HiFi készülékek: https://hardverapro.hu/aprok/hirdeto/bkercso/keres.php?search_exac=0&search_title=0&usrid=341946&buying=0

(#6) Zoja™


Zoja™
őstag

Mindig élvezettel olvasom az írásaid. :R
Valami hasonlót szeretnék össze rakni én is.
Nincs valami jobb előerősítő kapcsolásod NE5534-hez, ami nem igényel negatív feszültséget?

(#7) bkercso válasza Zoja™ (#6) üzenetére


bkercso
nagyúr

Köszi! :)
Ez sem használ negatív feszt, hamem féltápra bias-olja a neminvertáló bemenetet. Használhatod NE5534-el is, az is megy már 5V-tól, de nem vezérelhető ki annyira, és min 5x-ös erősítés kell neki, hogy stabil legyen, de az ide túl sok.

Megjelentek! : MFD3 és MFA3 || bkercso HiFi készülékek: https://hardverapro.hu/aprok/hirdeto/bkercso/keres.php?search_exac=0&search_title=0&usrid=341946&buying=0

(#8) bkercso válasza bkercso (#7) üzenetére


bkercso
nagyúr

Bocs, +-5V-tól megy az NE5534, vagyis 10V kell neki min. Nézz valami alacsonyabbról működőt, vagy építs egy charge pump voltage doublert és egy voltage invertert és szűrd meg őket!

Ebből megérthető, hogyan kell aszimm. tápról használni az OPÁ-kat. A Vcc/2 egyellenállásosztó plusz egy kondi a földre, ahogyan az én kapcsolásomban is van.

Megjelentek! : MFD3 és MFA3 || bkercso HiFi készülékek: https://hardverapro.hu/aprok/hirdeto/bkercso/keres.php?search_exac=0&search_title=0&usrid=341946&buying=0

(#9) bkercso válasza bkercso (#8) üzenetére


bkercso
nagyúr

Ha nem akarsz SMD-t forrasztani, használhatsz OPA2134-et is. Ez is jó minden szempontból.

Megjelentek! : MFD3 és MFA3 || bkercso HiFi készülékek: https://hardverapro.hu/aprok/hirdeto/bkercso/keres.php?search_exac=0&search_title=0&usrid=341946&buying=0

(#10) Zoja™ válasza bkercso (#9) üzenetére


Zoja™
őstag

Köszi a tippeket. :R
Az NE5534-ből van itthon pár darab még régebbről, egy mikrofon erősítőhöz voltak rendelve, bár abban a kapcsolásban emlékeim szerint nem kért negatív feszültséget.
De akkor maradnak a fiókban, rendelek OPA-t és neki ugrok én is. :R

További hozzászólások megtekintése...
Copyright © 2000-2024 PROHARDVER Informatikai Kft.