Индикатор уровня заряда аккумулятора и его применение в новом DIY бумбоксе.

Всем привет!
Давно не было от меня ничего самодельного и звучащего. Исправляюсь! Будет новый бумбокс 10 Вт.
Так же поговорим о двух вещах, которые не вошли в мой гид по портативным колонкам:
1. Удобный индикатор уровня заряда батареи.
2. Ликвидация земляной петли (фона) с помощью DC-DC преобразователя с гальванической развязкой.


Содержание и быстрая навигация по тексту:
Обзор индикатора уровня заряда аккумулятора
Компоненты бумбокса
Земляная петля и борьба с ней
Обзор DC-DC преобразователя B1212
Изготовление бумбокса
Готовый бумбокс

Обзор индикатора уровня заряда аккумулятора
Применение таких индикаторов обширно:

Характеристики:
Поддержка: свинцовые, литий ионные и LiFePO4 аккумуляторы.
Вольтметр: 8-70 В.
Свинцовые аккумуляторы: 12, 24, 36 и 48 В.
Литиевые аккумуляторы 3-14S

В комплекте сам индикатор и кабель 20 см для подключения к аккумулятору:

Размеры: 60х31 мм, экран 43х11 мм.
Кнопка последовательно переключает: проценты заряда, напряжение вольт, выключено. Памяти режима нет.
У индикатора есть фланец:

Установочное отверстие: 59х29 мм.
Микросхемы:

Контроллер экрана TM1621D
Микроконтроллер nuvoton n76e003at20
Там же и кнопка для настроек.
Вот так подключается кабель:

Проверка:
Установлено на 12 В свинцовый акк:

Ставим на литий (кнопка сзади):

Помимо выбора типа аккумулятора, в таком небольшом устройстве еще есть куча настроек:

Мне нужно для бумбокса настройка на 3S лития:


По сравнению с таким индикатором:

у обозреваемого три преимущества:

• Не нужно делать точное отверстие для установки
• Есть доступная кнопка
• Возможность работы как вольтметр

Наверх ▲

Компоненты бумбокса

Основа для корпуса бумбокса алюминиевая труба 85*85*2 мм:

Алюминиевая труба — это реально отличный вариант для портативной акустики, легкая и жесткая, а резонансы и призвуки легко победить.
История этого куска трубы интересна: валялась она на слесарном участке, ее нерационально использовали для подкладок для губок тисков. И я её спас от этой участи (быть прокладкой), унес домой, пусть уж лучше поёт в колонке.
Кусок был длинной 425 мм, это наложило определенный отпечаток на конструкцию бумбокса.
Для планируемых в конструкции динамиков по расчетам нужен 1 л чистого объема. Считаем: 1 л=0,83х0,83х1,44 дм Значит для каждого динамика нужно минимум 150 мм длины трубы, плюс объем самого динамика и перегородки — выходит что бы разместить электронику осталось только 100 мм=425 — 2*162,5. А это мало, ширина mp3 модуля уже больше — и было принято решение — часть электроники вынести из объема трубы в небольших корпусах на стенки трубы.

Список остальных составляющих:
Динамики AURA 2.5" Обзор с параметрами. Дошли до них руки.
Модуль MP3 Tenda с переходом по папкам, которые фиг купишь на али
Усилитель TA2024 Дешевый и хороший
Пассивные излучатели 3"
Плата 20 А защиты и зарядки для лития 3S
Кнопка с подсветкой

Ну и по мелочи: кейс для 3 шт. аккумуляторов 18650, сами обычные 18650 из ноутбука, антенна, кабели…

Наверх ▲

Земляная петля и борьба с ней

Кто возится с самодельным аудио, думаю, не раз сталкивался с таким явлением, как земляная петля.
Помеха в полезный усиливаемый сигнал от разных потенциалов на общем проводе.
Земляная петля — это еще и контур, воспринимающий и излучающий помехи.

Земляная петля в моих компонентах:

выражается в слышимом фоне/шуме при работе компонентов даже при работе от аккумуляторов. От разных блоков питания для источника и усилителя проблем нет. Традиционные методы ликвидации успехов не принесли.

Ликвидация земляной петли

Традиционные советы:
1. Пускать общий провод из одной точки, например от «минуса» усилителя.
2. Разрыв сигнальной и силовой земли резистором несколько Ом.

Вот еще развернутый совет из книги Рогова И.Е. Конструирование источников питания звуковых усилителей:
Самое главное требование, которое должно быть первостепенным: никогда нельзя объединять силовую
и сигнальную землю. Если земля входного разъема соединена с землей блока питания. Поэтому через проводник, соединяющий земли блока питания и усилителя протекает сразу два тока: ток входного сигнала и ток усилителя. Поскольку сопротивление этого провода не нулевое, то падение напряжения, создаваемое током усилителя, будет складываться со входным сигналом. В правильном варианте каждый ток протекает по своему проводу: отдельно ток входа, отдельно ток усилителя.

Простой и изящный метод ликвидации земляной петли подсказал мне Александр Alex_74 — применение преобразователя B1212 (о нем далее). Александр опытный специалист в построении DIY усилителей мощности. За все ему благодарность и плюсцов в карму.

Наверх ▲

Обзор DC-DC преобразователя B1212


B1212S-1WR2 — миниатюрные (Корпус SIP-4) DC-DC преобразователи из 12 В в 12 В, с гальванической развязкой и выходной мощностью 1 Вт.
Имеют высокий КПД во всем диапазоне нагрузок до 80%. Есть защита от КЗ с автоматическим восстановлением (но надо быть внимательным к полярности).
Есть версии на разное напряжение: 3, 5, 9, 12… В и варианты мощностью 1 и 2 Вт.
Все характеристики.
Схема подключения проста и логична:


4 ножки — две вход, и две выход.
Работает с 9 до 13 В, максимальный выходной ток 0.08 А. Выход нужно зашунтировать электролитом.
Обычный dc-dc преобразователь (например на lm317) не имеет гальванической развязки и земляную петлю не разрывает.

Ставлю в питание mp3 модуля B1212-1 Вт:

Фон пропадает начисто. Это работает!
Ставил еще дополнительный dc-dc повышающий чтобы поддерживать на питание модуля 12 В, но он оказался не нужен — B1212 работает до момента разрядки 3S блока аккумуляторов.
Но есть «но», которое важно учесть. Модуль mp3 tenda на максимуме потребляет 1,2-1,3 Вт и B1212 — 1 Вт уже не хватает не всегда (и B1212 нельзя подключать последовательно). Но есть…

B1212-2W (2 Вт)

Эти брал на ebay за US $3,66, упаковка получше, доставка тоже долгая и безтрековая.

Подключение по такой же схеме:


Сравнение с одно ваттной версией:

Теперь для модуля хватает мощности.

Наверх ▲

Изготовление бумбокса
Основу корпуса — алюминиевую трубу мы уже нашли, теперь подготовим ее.
Вырезаем отверстия в профиле:

Центральное отверстие под электронику.
Инструмент: сверло-балеринка, лобзик, гравер и конечно напильник.

Проверка платы защиты и зарядки:

Плата удобная: есть защита от КЗ (после КЗ требуется перезапуск платы зарядкой 12 В) и все защиты. Плата не имеет контроллера заряда (CC/CV), поэтому зарядка нужна специальная 12,6 В.
Схема подключения аккумуляторов:

Размечаем и нарезаем кучу резьбы М3:

желательно смазывать керосином.
Вклеиваю в трубу фанерные переборки отсеков с динамиками и добавляю на стенку трубы виброизоляцию STP:

Так же в объеме динамиков находится синтепон для подавления стоячих волн.
Пластиковые детали корпусов под электронику и заглушки покрасил серебристой краской:

Оклеиваю корпус пленкой под Пикачу:

если использовать промышленный фен дела идут лучше.
Ставлю динамики и защитные решетки из защит компьютерных вентиляторов:

Решетки подняты на латунных стойках, так как у подвеса динамиков большой ход.
Модуль потребляет: примерно 0,1 А — выходит 1,2 Вт.
Усилитель более прожорлив (около 6 Вт), но по сравнению с классом АБ, это мизер:

Смысла ставить высокотоковые аккумуляторы я не вижу, а вот с большой емкостью — это да. Ибо час работы на хорошей громкости, вот такая автономность с видавшими виды аккумуляторами из батареи старого ноутбука.
А вот откуда взялось 10 Вт выходной мощности.
Документация на TA2024:


Наверх ▲

Готовый бумбокс

Готовое устройство:

Торцы закрыты заглушками, в которых стоят 3" пассивные излучатели, они дополнительно утяжелены монетками для выхода на низкий резонанс. Пробовал просто с заглушками (оформление закрытый ящик), но понравилось больше слушать с пассивными излучателями — бас с ними более насыщенный, «мясной».
Для удобства переноски есть ремень.
Сзади:


В корпусе расположен усилитель мощности с регулировкой громкости, там же антенна для FM. Гнездо для зарядки над корпусом.
Вот так в наружных корпусах вынесена электроника:

Модуль tenda:

На бок этой внешней коробки выведен линейный вход 3,5 мм и микрофон.
На дне наклеены резиновые ножки.
Индикатор аккумуляторов:

В комплекте с бумбоксом идет пульт от mp3 модуля (надо бы для него сделать карманчик или крепить его к корпусу на велкро липучку) и зарядное устройство 12,6 В 1,5 А.
Такое добротное вышло устройство, сапожник теперь с сапогами)) Бумбокс был проверен походом на шашлыки, всем понравилось.

Бонусом общая измеренная (с 1 м) АЧХ бубмбокса:

К ней подшита АЧХ ближнего поля басовика и ПИ:


Звук очень даже полновесный. Но желательно направленность на слушателя.



Наверх ▲

Спасибо за внимание! Удачных конструкций!