[Selbstbau] Preampauf Basis des Orange Rockerverbs

[kaf]

Moin moin,

wer kennt das Problem nicht? Man steht vor dem Verstärker seiner Träume, schaut auf den Preis und stellt fest: wird nix .

So ungefähr ging es dem lieben Richard. und mir bei der Firma Orange. Während ein TH30 oder MicroTerror noch drin sind, übersteigen die "wirklich erwachsenen" Amps dann doch die Möglichkeiten von Studenten...

Als wir die Schaltpläne des Rockerverb50 im Netz fanden, kam uns daher die Idee, auf dessen Basis einen Preamp im Rackformat zu bauen, der gegenüber dem "Original" noch ein paar Verbesserungen besitzt und mit einem cleanen Gitarrenamp oder einer PA-Endstufe betrieben werden kann.

Hier soll die Entwicklung und der Bau ein wenig dokumentiert werden. Eine direkte Anleitung zum Nachbau wäre allerdings problematisch, weil wir auch mit Spannungen jenseits der 100V arbeiten werden und ehrlich gesagt nicht wollen, dass sich evventuell Leute ohne die nötigen Kenntnisse daran probieren.

Genug Vorgeplänkel, hier die geplanten

Eckdaten

• 2 HE Rackgehäuse
• 3 Kanäle (1 clean und 2x der Drive-Kanal)
• integrierter Booster
  
• kein Hall
• serieller und paralleler Effektloop, beide schaltbar
• Footswitch-out zur Steuerung anderer Verstärker
• Fußschalter für
  • Kanalwahl
  • Boost
    
  • Mute
  • FX-Loops
  • Solo-Boost
• Anschluss des Fußschalters über ein gewöhnliches Stereoklinkenkabel
  
• eventuell MIDI

Um diesen Funktionsumfang zu erreichen, wird der Verstärker im wesenlichen aus 4 Teilen bestehen müssen:

• dem "Röhren-Teil" der Schaltung, welcher aus den Plänen von Orange abgeleitet wird
• einem analogen Schaltungsteil mit Transistoren/ Operationsverstärkern, mit denen die ganzen Zusatzfunktionen realisiert werden
• einem digitalen Teil samt Mikrocontroller, der die Steuerung übernimmt
• der Stromversorgung

So, genug geredet. Zur Zeit entwerfen wir die Stromversorgung und hoffen, in einem halben Jahr fertig zu sein.

Stay tuned

 

[miko0001]

Gehört das nicht eher in den Verstärker-Sub?

 

[Leader]

Bin gespannt

 

[kaf]

@miko0001 : war mir da nicht ganz sicher, habs aber hierher gepackt, weil der Preamp ja an sich nicht zum Verstärken taugt, die Endstufe fehlt ja. Auf der anderen Seite ist ein Preamp aber auch kein richtiges Effektgerät....schwierig

 

[miko0001]

Ein Preamp auf Rackbasis gehört mMn nicht ins Effekte-Sub, eher Racks & Midi oder halt ins Amp-Sub, aber interessant ist das Projekt allemal.

 

[kaf]

So, es soll nicht der Eindruck entstehen, hier würde Stillstand herrschen, allerdings muss ich feststellen, dass Uni doch ganz schön die Produktivität drückt

Hier mal ein kleines Update:

• die 5V-Stromversordung ist inkl. Platine fertig gemalt
  
• die entsprechenden Teile der Orange-Schaltung sind als Schaltplan in Eagle abgemalt
• die Stromversorgung für die Röhren ist in Grundzügen fertig

Die 5V-Stromversorgung

Das ist jetzt eigentlich eher weniger spannend: Printtrafo, dahinter 2 Linearregler (der Trafo kann bis zu 1,6A liefern, ein Regler allein würde das nicht packen), alles schön mit Sicherungen, zum Schluss noch ne Z-Diode als Überspannungsschutz.


Das ganze dann noch als Platine:

Die restliche Stromversorgung

Für den Rest vom Preamp wird ein Ringkerntrafo von tubetown verantwortlich sein:
http://www.tube-town.net/ttstore/Tr...s/Ringkern/Ringkern-Netztrafo-30VA::2192.html
Dieser hat gleich die nötigen 6,3V für die Röhrenheizungen mit drin, für die Anoden der Röhren gibt es 200V AC.

Ein wenig Mathematik:
Vdc = Vac * SQRT(2)
Vdc = 200V * 1,4142
Vdc = 282,84 V

Der Wert ist allerdings mit Vorsicht zu genießen, weil ein Trafo ja im Leerlauf höhere Spannungen bringt.
Erste Schlussfolgerung: alle Bauelemente die direkt was mit der Spannungsversorgung zu tun haben (vor allem die Kondensatoren) sollten 400V abkönnen.
Zweite Schlussfolgerung: beim Basteln darf und absolut kein Fehler unterlaufen, ca. 300V Gleichspannung sind richtig richtig böse. Folglich sollten auch an mehreren Stellen im Gerät Schutzschaltungen gegen Überspannung (man weiß ja nie) eingebaut werden.

Im Originalplan von Orange folgen dann eine Drosselspule und mehrere Tiefpässe, bevor die Vorstufenröhren kommen.
Allerdings liefert der Trafo vom Rockerverb auch mehr als 200V AC. Folglich müssen wir hier mit weniger Tiefpässen auskommen, damit am Ende noch eine brauchbare Spannung an den Röhren ankommt.
Ein erster Entwurf ist hier zu sehen:



Im wesentlichen ist der letzte Tiefpass von den Orange-Schaltplänen übernommen, der davor hat zwar die gleiche Grenzfrequenz wie im Originalplan, ist allerdings anders dimensioniert. C1 ist gegenüber den Originalplänen wesentlich größer dimensioniert, das soll ein wenig die fehlenden Tiefpässe kompensieren.
Mal wieder ein wenig Mathe:
E = 1/2 * C * U^2
E = 1/2 * 0,000 820 uF * (300 V)^2
E = 36,9 J
In Worten ausgedrückt: im Leerlaufzustand werden allein im ersten Kondensator ca. 37J gespeichert. Wer sich unter Joule nichts vorstellen kann, die Einheit entspricht W*s, d.h. die Energie entspricht einer Sekunde lang 36W. Wenn man sich mal kurz vorstellt was passiert, wenn sich diese Energie schlagartig in irgendwelche Bauelementen (oder Körperteilen) abgebaut wird, versteht man hoffentlich, warum auf der Platine gleich 5 Sicherungen sind....

Ein weiteres Problem ist, dass nach dem Abschalten die Energie in den Kondensatoren mit der Zeit abgebaut werden sollte. Unsere erste Idee war es, beim Abschalten via Relais einen fetten Lastwiderstand parallel zu schalten, allerdings gäbe das Probleme, wenn das Gerät schnell aus- und wieder eingeschaltet wird. Eine Steuerung via Mikrocontroller oder so geht auch nicht, hier herrschen ca. 300V! Jetzt wird das über die LED gelöst, das dauert zwar sehr lange, aber besser als nichts und gleichzeitig ist die LED ein erster Indikator, ob die Kondensatoren noch geladen sind.
Über die Ausgänge E und F geht es dann zu den Röhren, Günther führt zu einer anderen Platine, welche die ca, 300V auf ca. 40V absenken wird und die OPVs versorgt.

Ich hoffe ich konnte einen kleinen Einblick geben, warum man bei Hochspannung lieber etwas länger nachdenken sollte Richtig lustig wird es dann erst, wenn die Platinen gebaut werden, denn dann muss mit viiiiiel Schrumpfschlauch dafür gesorgt werden, dass man an keine spannungsführenden Teile kommen kann.

Stay tuned,
kaf

 

[miko0001]

Folglich sollten auch an mehreren Stellen im Gerät Schutzschaltungen gegen Überspannung (man weiß ja nie) eingebaut werden.

Wenn man sich mal kurz vorstellt was passiert, wenn sich diese Energie schlagartig in irgendwelche Bauelementen (oder Körperteilen) abgebaut wird, versteht man hoffentlich, warum auf der Platine gleich 5 Sicherungen sind....

Bin kein Elektriker, aber m.E. reicht eine Hauptsicherung in der 230V-Zuleitung, sowas hier zum Beispiel, sowie eine Sekundär-Sicherung hinter dem Trafo.
Bei einem Ringkerntrafo macht eine Einschaltstrom-Begrenzung Sinn. Lesenswerter Artikel zum Thema.
Das wichtigste für die Betriebssicherheit, denke ich, ist die richtliniengetreue Auslegung der Schutzerdung. Wer da spart, spielt fahrlässig mit seinem Leben (und dem Anderer).

 

[kaf]

Nun, die Sache mit der Sicherung ist nicht ganz so einfach: jeweils eine Sicherung vor und hinter dem Trafo wäre als Absicherung an sich ausreichend, sobald ein Kruzschluss auftritt wird eine von beiden fliegen und der Spuk ist vorbei.
Der Grund, weshalb hier dennoch mehr verbaut werden ist folgender: eine Sicherung auf der Sekundärseite schützt nicht davor, dass sich im Fehlerfall auch die ELKOs schlagartig entladen, die Energie reicht locker aus um ganze Leiterbahnen auf den Platinen verschwinden zu lassen! Der Anodenstrom an sich ist ja ziemlich niedlich, wenn man also eine flinke 50mA-Sicherung pro Ausgang nimmt ist die Chance, dass der Sicherungsfaden eher weg ist als irgendwelche Leiterbahnen oder Bauelemente, doch recht hoch
Bei einem Serienprodukt wäre es sicherlich unnötig, aber das werden ja praktisch Unikate

Das mit der Einschaltstrombegrenzung ist natürlich ne gute Idee, danke Wobei denk ich eine Mischung aus Lastwiderstand und Zeitschaltung reichen sollte, der Trafo ist ja eher niedlich.

Ich glaube mich zu erinnern, dass für gewöhnlich die Signalmasse nicht auf Schutzerde liegt (sonst hätte man ja auch ständig Brummschleifen), das bereitet mir z.Z. noch ein bisschen Kopfzerbrechen. Ich denke, dass es reichen wird, wenn man das Gehäuse wie vorgeschrieben erdet, Signalmasse und Schutzerde hochohmig miteinander verbindet (damit laufen nicht mit der Zeit die Potentiale voneinander weg) und dann mit Überspannungsschutzdioden die Spannung zwischen Signalmasse und Schutzleiter begrenzt.

 

[Leader]

Darf man fragen welche Erfahrungen du auf dem Gebiet hast? Beruflich, Studium? Im Regelfall hat man , ich sag mal als normaler Elektriker, mit solchen Schaltungen nix zutun

 

[kaf]

Der Herr Richard studiert Elektrotechnik, ich selbst Informations- und Kommunikationstechnik. Aber so wirklich was aus dem Studium verwenden können wir nur sehr begrenzt, da wird einem ja doch eher die nicht-gebrauchsfertige Theorie beigebracht.

Das meiste kommt tatsächlich aus jahrelanger Bastelerfahrung. Vorteil vom Studium ist halt, dass wir die Schaltungen teilweise berechnen oder zumindest das Verhalten abschätzen können. Aber das ist eigentlich auch nix, was man sich nicht mittels Google aneignen könnte.

Einzig bei der Sache mit der Hochspannung ist halt nicht ganz ohne, da hab ich das Wissen zum größten Teil von meinem Vater (u.a. Elektriker).

 

[kaf]

So, es sind wieder gefühlte 5 Jahre vergangen, ohne dass sonderlich viel passiert ist...Uni ist halt doch nicht ganz so entspannt wie immer alle sagen

Wir haben währenddessen nochmal die Stromversorgung überarbeitet. Die 5V-Platine hat noch Betriebs-LEDs bekommen, so ganz ohne Leerlauflast lässt sich die Funktion eher schlecht testen.

Eine große Neuerung ist, dass wir uns doch dagegen entschieden haben, die Spannungsversorgung der Operationsverstärker aus dem 200V Ringkerntrafo zu beziehen. Hintergrund ist, dass es billiger wäreeinen extra Trafo zu nehmen, außerdem würden die doch ziemlich hohen Verluste am Spannungsregler im Gehäuse nur unnötig heizen.

Damit die Leute von der Leiterplattenfertigung für völlig bescheuert halten, besitzt auch die Spannungsversorgung für die Röhren keine Knicke in den Leiterbahnen



In der freien Zeit zwischen Weihnachten und Silvester kommen dann noch Röhrenheizung und Spannungsversorgung der Operationsverstärker, im neuen Jahr können wir dann auch endlich Leiterplatten fertigen lassen.

Einen ersten Entwurf für die Frontplatte gibt es auch schon:



Das Rechteck auf der rechten Seite ist ein LCD-Display.

Frohes Fest,
kaf

 

[Richard.]

Nach einer kleineren Pause haben wir den Betrieb wieder aufgenommen.

Die Platinen der Stromversorgung sind soweit geplant, die Bauteile dazu sind bereits da und demnächst werden die Platinen in Auftrag gegeben.

Die Heizungsplatine:



Das ganze wird am Ende auf jeden Fall interessant aussehen