Блок питания синтезатора Eurorack: 8 ступеней

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Добро пожаловать в мою Инструкцию о том, как сделать блок питания для синтезатора Eurorack своими руками.

Имейте в виду, что мои познания в области дизайна блоков питания и синтезатора Eurorack не имеют себе равных. Внимательно прислушивайтесь к моим советам. Я не буду нести ответственность за то, что ваши дорогостоящие модули будут разрушены или в худшем случае … В любом случае, если вы хотите узнать больше о процессе, которым я следовал, чтобы добраться до готового продукта, я приглашаю вас продолжить чтение этого Руководства.

Шаг 1. Что такое блок питания для синтезатора Eurorack?

Во-первых, что такое синтезатор Eurorack? Eurorack - это тип модульной системы, используемой для создания очень персонализированного синтезатора. В этой системе синтез звука достигается путем соединения аналоговых сигналов между различными модулями. Eurorack был впервые представлен немецким брендом Doepfer, теперь он перерос все другие модульные синтезаторные системы.

«Соединение» (также известное как разводка) модулей позволяет создавать очень сложную озвучку, модуляцию звука и секвенирование.

Этот вид модульного синтезатора широко используется в эмбианс-музыке (саундтрек Listen Stranger Things), в электронной музыке и в генеративной электронике (Listen Colin Benders).

Что с блоком питания?

В системе Eurorack подключение звука и модуляции осуществляется на передней панели устройства с помощью моно или стерео разъемов 3,5 мм. Чтобы пользовательский интерфейс не был слишком загроможден, вся подача питания осуществляется через разъем на задней панели модуля.

Обычно питание подается через шину, которая питает каждый модуль параллельно с -12 / + 12 В, 5 В и землей. По шине также передаются управляющие сигналы, также известные как CV (управляющие напряжения), но эти сигналы используются редко. Модули Eurorack широко основаны на аналоговой электронике, например, на шинах напряжения -12 / + 12 В. Но поскольку современные модули DSP становятся все более и более популярными (см. Mutable Instruments), потребность в хорошей шине питания 5 В очень важна.

Зачем делать блок питания своими руками?

Сообщество DIY вокруг Eurorack Synth огромно. Это делает ресурсы для проектирования доступными для всех, кто хочет их найти.

Во-первых, я новичок в модульном синтезаторе и хотел узнать о нем больше. Я полагал, что разработка части моего синтезатора сама научит меня большему, чем целую вечность прокрутки видео на Youtube, но я еще не был готов рискнуть и разработать модуль обработки звука. Вот почему я выбрал «легкую» часть: блок питания.

Во-вторых, мне нужен нестандартный корпус с хорошо интегрированным в него блоком питания, таким образом, чтобы и корпус, и блок питания гарантировали, что я получу желаемый результат (скорее всего, не так хорош, как готовые решения, но мне все равно. уж слишком, я все равно не профессиональный музыкант). Я сделаю это, как только у меня будет возможность (ищите будущих инструкций).

В-третьих, у меня есть лицензия на дизайнера Altium, и я делал печатные платы в прошлом. Это не должно быть слишком сложно, чтобы заставить эту доску работать.

Наконец, в-четвертых, я дешевый парень, и я подумал, почему бы не сэкономить кучу денег на дорогих модулях питания. При этом я думаю, что он может оказаться дороже, чем некоторые из самых популярных блоков питания Eurorack. Плохо для меня.

Шаг 2: требования

Как мы видели в предыдущем разделе, источник питания состоит из 3 шин напряжения -12 / + 12 В, 5 В и, конечно же, земли (или 0 В).

Есть две популярные стратегии достижения одного и того же результата:

1. конструкция на основе трансформатора с центральным ответвлением для получения плавающего заземления, обе вторичные обмотки выпрямляются и регулируются для создания шины с двойным напряжением
2. блок питания постоянного тока, который затем преобразуется в -12 / + 12 В с помощью импульсных регуляторов

Первое решение отличное, так как все встроено в блок питания. На входе требуется 115/230 В переменного тока. Но вы должны быть готовы возиться с основным AC, и вам понадобится громоздкий трансформатор внутри корпуса Eurorack. Или вам понадобится сетевой адаптер переменного тока, который не будет широко распространен, если вы захотите увеличить мощность своей системы.

Второе решение великолепно, поскольку оно может использовать мощный ноутбук, например блок питания. Но импульсный стабилизатор, к сожалению, будет немного более шумным, чем его линейный аналог, который можно использовать в предыдущем решении. Также блок питания OEM может быть довольно дорогим.

В любом случае я не хочу заниматься поиском подходящего трансформатора и не хочу участвовать в плавлении сетевого напряжения. Таким образом, источник питания, который мы собираемся сделать, будет импульсным. Требования:

выходная мощность около 1 А при -12 В, 1 А при +12 В и 2 А при 5 В, что в сумме составляет около 34 Вт плюс немного тепла (мы, вероятно, сэкономим на отоплении дома)

• быть последовательным, чтобы один блок питания можно было использовать для нескольких источников питания
• быть совместимым в качестве переднего блока или монтироваться внутри корпуса синтезатора
• имеют индивидуальный дизайн, все из печатных плат
• двухпозиционный переключатель
• Светодиод состояния шин напряжения
• малошумное выходное напряжение, если возможно

Шаг 3: схемы

Чтобы создать схему этого источника питания, нам необходимо найти импульсные регуляторы, способные выдавать +12 В и -12 В от одного источника. У нас могут быть две разные ИС (интегральные схемы) для шины положительного и отрицательного напряжения, но наличие одного и того же упростит конструкцию.

Я обычно ищу электронные компоненты с помощью Digikey или Mouser. Оба предлагают действительно мощную систему фильтрации для поиска конкретных деталей.

Я выбрал регулятор для -12 / + 12 В - LM2576S-12 от TI.

Вообще говоря, если производитель ИС хочет, чтобы вы использовали его часть, у него будет хорошая схема со всем, что вам нужно для правильной схемы. На схеме для этого компонента описана положительная проводка питания, отрицательная проводка питания и даже реализация выходного фильтра.

Для шины 5 В мы выберем LM2576-5 от TI. Это не самый экономичный вариант, но он экономит время при проектировании платы, так как все пассивы такие же, как у версии на 12 В. Также следы такие же, что экономит кучу времени.

Есть 3 светодиода состояния, каждый из которых подключен к шине напряжения, чтобы сообщать пользователю, все ли работает или нет.

Пожалуйста, посмотрите прилагаемую схему для получения более подробной информации

Шаг 4: макет

Создать макет непросто, но и несложно. Это всегда зависит от ограничений.

Мое главное ограничение на этот раз заключалось в том, чтобы держать все внутри прямоугольника 100 мм на 60 мм. Причины таких размеров следующие:

• длина менее 100 мм из-за системы расценок на производство печатных плат для малых объемов, которая отдает предпочтение конструкциям менее 100 мм (ширина или длина), помните, я дешевый парень: P
• шириной менее 60 мм, так как я хочу, чтобы модуль поместился в кейсе Eurorack "skiff", который обычно имеет очень ограниченную глубину.

Имея в виду ширину, я мог обвести контур моей печатной платы, заполнить его и сделать все необходимые следы.

Обратите внимание, что это двухсторонняя плата, наличие 4 слоев упростит процесс компоновки, но будет стоить дороже. Чтобы все еще получился хороший грунт, я оставил большую часть следов на верхнем слое и выложил грунтовку с обеих сторон. Обе заливки сшиты с множеством переходных отверстий для обеспечения оптимального заземления и минимизации шума (надеюсь).

Всегда полезно помнить о трехмерном пространстве вашего компонента, поскольку при работе с источниками питания эти компоненты обычно довольно большие.

Как только макет будет готов, мы можем теперь вывести файлы gerber и отправить их нашему любимому производителю. В моем случае я отправляю файлы на PCBWay (я не аффилирован, но в прошлом мне всегда с ними везло). Процесс заказа предельно прост.

Ниже прикреплены герберы

Шаг 5: Передняя панель

Чтобы быть полноценным модулем Eurorack, блок питания нуждается в передней панели. И поскольку я уже заказываю печатную плату, почему бы не сделать так, чтобы на ней была и сама печатная плата… Таким образом, я создал новый проект и выложил свои иллюстрации. Это не очень здорово, но со своей работой справится.

Вы заметите, что мне пришлось отказаться от последовательного подключения моей системы из-за нехватки места. Все изображения были созданы в inkscape, затем преобразованы в dxf и импортированы в altium. Это быстро сработало.

Для светодиода я решил попробовать сделать так, чтобы они просвечивали сквозь переднюю панель. Для этого я полностью залил верхний слой и сделал круглые отверстия с небольшими рисунками внутри. Никогда раньше не пробовал, может не сработать.

Поскольку этот блок питания предназначен для музыкального инструмента, я попытался включить небольшую музыкальную тему. Это могло быть неубедительно, но это было легко сделать с помощью шрифта с музыкальными символами.

Гербер для передней панели можно найти ниже

Шаг 6: Компоненты

Теперь, когда у нас есть платы, нам нужно позаботиться о покупке оставшихся компонентов. А для этого нужно выбрать дистрибьютора. В моем случае у Mouser был лучший выбор компонентов для того, что мне было нужно:

• Адаптер переменного тока (418-TRH100A13502E126)
• Разъем для цилиндров постоянного тока, надеюсь, совместим с указанным выше (502-721AFMS)
• Кулисный переключатель (691-651122-BB-1V)
• Рег LM2576-12 (926-LM2576S-12 / NOPB)
• Диод 1N5822 (511-1N5822)
• Индуктор (673-PF0382.223NLT)
• Конденсатор (661-APSG160E222MJ20S)
• Конденсатор (661-APXG250A101MHA0G)
• Индуктор (994-MSS1583-683MED)
• Конденсатор (80-A750MS108M1CAAE13)
• Заголовок (517-30316-6002)
• Терминал (571-624091)
• Обжимной разъем (571-6409051)
• Рег LM2576-5 (998-LM2576-5.0WU)
• Светодиод (710-155124VS73200A)
• Светодиод (710-155124RS73200A)
• Светодиод (710-155124YS73200A)
• Винтовой зажим (534-7689-3)

Остальное составляют компоненты мармелада:

• Резистор 0603 250 Ом
• Резистор 0603 100 Ом
• Резистор 330 Ом 0603

См. Прилагаемый pdf-файл для получения более подробной информации (отрегулируйте количество в соответствии со схемой)

Шаг 7: Сборка

Процесс сборки для этого - простая старая расточная пайка.

Я не буду вдаваться в подробности по этому поводу, так как по этой теме посвящено очень много инструкций.

Все компоненты должны быть припаяны в правильном месте, и все должно работать нормально.

Шаг 8: Готово

Вот и наступил момент истины! Он включается? Вы должны проверить все с помощью мультиметра, прежде чем включать какие-либо модули, очевидно. Я очень доволен светодиодом, который светит через музыкальные клавиши! Это великолепно.

В целом этот проект имел большой успех, но вскоре должно появиться обновление, чтобы исправить некоторые проблемы, которые должны улучшить посадку на рельсы Eurorack. Но в качестве блока питания сбоку он идеален.

Вот мелодия, сделанная моим только что созданным инструментом. Если вам интересно, как может звучать модульный синтезатор, послушайте. Концепция модульности заключается в создании инструмента, созданного специально для вас. Это делает в значительной степени уникальным, и мне нравится идея иметь уникально звучащий инструмент.

Я не был очень уверен в том, что буду придерживаться этой модульной тенденции, так как у меня не было опыта работы с синтезаторами. Но я ни о чем не жалею. И если вы сомневаетесь, я рекомендую вам попробовать. Перепродавать модули довольно просто, и если вы сделаете их максимально самостоятельно, это не будет дороже любого другого инструмента хорошего качества.

Некоторую музыку, созданную с помощью этого синтезатора, можно найти здесь:

soundcloud.com/benjamin-bonnal/the-escape-…

soundcloud.com/benjamin-bonnal/the-lonely-…

soundcloud.com/benjamin-bonnal/unboldechil…

soundcloud.com/benjamin-bonnal/le-parallel…