Jedna rodinná zakázka aneb Další TDA2003

Nejprve v krátkosti pojednám o tom, jakou že "zakázku" jsem vlastně dostal. To vám bylo, milé děti, tak... kdysi za dávných věků výrobce audiotechniky napadlo, že by mohli z jedné krabice udělat několik - a dali výsledku název "věž". Ta věž obsahovala něco, co zvuk převádělo "zvenku" - to bylo třeba rádio, kazetový či později CD přehrávač, no a konečně i gramofon. Od věže se pak linuly dva a více kabelů k reprobednám. Jenže to by nebyla věž, kdyby měla jen jeden stupeň - proto srdcem celé věže muselo být něco, co zařídilo, aby slaboučký signál vystupující ze zmíněného stupně, který převáděl zvuk "zvenku", mohl rozeznít velké reprobedny a tak rozechvět posluchačovy bubínky, pokožku a podle výkonu i útroby. I ti méně bystřejší z nás jistě postihli, že to něco byl zesilovač. I já jsem se nedávno stal obětí této tradice - otec objednal z Aukra výborný gramofon. Jak jinak, bez zesilovače. Zbyly mu tedy oči pro pláč a dva cinche trčící ze zadní stěny gramofonu. Krom toho se v chatě, kde chtěl při venkovních posezeních gramofon používat, povalovaly dvě již nepoužívané reprobedny. No, bedýnečky. Dvoupásmové, bez výhybek. No a výšky zajišťuje maličké piezko, basy, považte dvouwattový reproduktor s membránou z blíže neurčeného materiálu. Celé to bylo v černém plastu. Můj úkol tedy byl celkem jasný - postavit nějaké zesilovátko, které by umělo dostatečně zesílit signál vystupující z gramofonu, ale jen tak, aby neurvalo membránky těm maličkým reproduktorům.

Protože jsem nedlouho před konstrukcí této maličkosti měl rodiče na dovolené na chatě, kde nebyla zavedena elektrická energie, pojal jsem také nápad postavit zesilovač tak, aby ho bylo možné provozovat nejen na síťovém zdroji, ale také přenosně na akumulátorech. Sestavil jsem tedy jednoduchý seznam:

Požadavky:
• Napájení ze sítě
• Napájení běžně dostupnými akumulátory
• Vstupní citlivost a impedance slučitelná s použitím k zesílení výstupů gramofonu a běžných sluchátkových výstupů
• Výstupní výkon < 4 W kvůli dostupným reprobednám
• Vlastní regulace hlasitosti (gramofon ji nemá, ostatní vstupní zařízení mohou a nemusí)
• Přenosnost (další pavouk plný kabelů se na cesty příliš nehodí)

Dostupné materiály:
• Dvě 2W reprobedničky
• Pár TDA2003
• Nějaké ty součástky
• Neidentifikovaný transformátor vykuchaný z kdovíčeho kdysi dávno

Začněme tedy maličko modifikovaným schématem zapojení zesilovače TDA2003 původem z [1]. Přibyl usměrňovací můstek M1 a filtrační kondenzátor C6, jehož kapacitu je vhodné volit v řádech milifarad (já použil 2,2 mF). Také je tu navíc přepínač P1, kterým uživatel volí mezi napájením ze sítě a externím zdrojem 4,5 - 18 V. Je tu také D1 a její srážecí rezistor R6 - kontrolka napájení. Posledním prvkem, který tu je navíc, je R5, který omezuje maximální úroveň vstupního signálu kvůli omezení výstupního výkonu na malé reprobedny. Naznačeno je také připojení ke dvěma vstupním konektorům - jack 3,5 mm a cinch.

Klišé plošných spojů je opět z velké části převzato z výborné knihy [1], kterou stále doporučuji všem, kdo by se chtěli o elektronice něco dozvědět. Změn doznalo jen těch, že integrovaný obvod jsem posunul trochu dál od ostatních součástek, protože sousedí se dvěma kondenzátory, které nedovolily v původní verzi jeho přišroubování ke konkrétnímu chladiči, který jsem měl k dispozici. Pro tento chladič jsem také rezervoval místo u horního okraje desky, kde jsem nechal měď k jeho zapájení a také odvodu tepla. Použil jsem továrně vyráběný černěný chladič přímo pro součástky s pouzdrem TO220, ale při maximálním předpokládaném výkonu 4 W postačí jakýkoli relativně malý chladič. Nepokoušejte se však chladič vynechat - exploze TDA2003 je sice efektní podívaná, ale časem se prodraží. A to i časově, protože zesilovač přece jen má pět nožiček na výměnu.

Osazení součástkami je opět téměř stejné, jak jej ukazuje [1]. Jediné drobné změny doznalo v tom, že do vstupů napájecího napětí je možno přímo zapájet příslušné vývody usměrňovacího můstku a také paralelně k nim přidat filtrační kondenzátor. Výstup potom je na kabel, jehož druhý konec nese dva paralelně spojené konektory - cinch (pro jeden kanál audiovýstupu různých zařízení) a jack 3,5 mm (pro jeden kanál sluchátkových výstupů různých zařízení).

Přejděme od teorie k praxi - tímto článkem Vám představím další low-tech způsob výroby plošných spojů. Přiznám se, že tentokrát to bude cesta, kterou se sám vydávám nejčastěji, protože je nejrychlejší a vyžaduje nejméně vybavení. Popisuje ji i pan Malina v [1]. Nazvěme ji "řezáním" či "škrábáním". Začneme tak, že si vyrobíme provizorní kopírák - jak vidíte na obrázku, úplně stačí obyčejně začmárat papír tužkou (já použil uhel, protože jsem ho měl při ruce). Pak papír přehnout, vložit do knihy pod list s kýženým klišé a špejlí zatlačit na každou vyznačenou dírku. Výsledkem je obtisk poloh děr v plošném spoji. (Tento krok může přeskočit ten, kdo si vytiskne klišé přímo odtud).

Ať už jakoukoli cestou, máme před sebou papír s vyznačenými polohami děr v plošném spoji. Ten přiložíme na ustřižený (nebo uříznutý, o tom jsem už také napsal v předchozích článcích dost) kousek cuprextitu. Nyní vezmeme jehlu či hřebík a silou vytlačíme polohy děr skrze papír do cuprextitu. Pak podle značek vyvrtáme díry. Když jsme s tím hotovi, podíváme se na klišé před námi - podle něj nakreslíme lihovým fixem spoje mezi dírami. Výsledek ukazuje obrázek. Je třeba trochy pečlivosti při kontrole spojů - klišé je totiž obvykle tvořeno pomocí umisťování mezírek mezi plochy mědi (pomíjím samozřejmě profesionální a vysokofrekvenční spoje), nikoli spojů mezi vývody součástek - tvoříme tak většinou opticky mnohem jemnější síť spojů. Platí tedy "Dvakrát kontroluj, jednou řež a škrábej."

Následuje práce, kterou bychom neměli nechat dělat děti bez dozoru. Ledaže by dítko mělo problém s jedenáctým prstem na rukou. Nebo šestnáctým. Nástrojem pro řezání/škrábání plošného spoje totiž je běžný segmentový nůž (někdy zvaný kobercovka). Jenže měď není tak úplně měkký materiál, jak se o ní vypráví, a tak je potřeba dost přitlačit. Proto je třeba VELKÉ opatrnosti, protože po hladkém povrchu se nůž snadno smekne a lidské tkáně jsou bohužel mnohem méně odolné. Je velmi vhodné při řezání opírat hranu dlaně o podložku. Ruce to na síle mnoho neubere, a když se nůž smekne, ruka zůstane ležet na místě místo toho, aby uletěla směrem k nějaké měkké tkáni. Pozorně tedy rozdělíme jednotlivé "ostrůvky" mědi, které jsme předkreslili. Jak to v průběhu může vypadat, vidíte na obrázku.

Jakmile řezání spoje dokončíme, jsme připraveni osazovat součástkami - to byla rychlost oproti leptání, že? Jako obvykle, maličká záludnost nás může potkat při osazování kondenzátorů, zvláště elektrolytických. Dávejte dobrý pozor, protože ony vysoké teploty nemají rády. Bývá na nich napsáno, že maximální provozní teplota je cca. 85 °C. Když je tedy přehřejeme nad 150 °C, což se snadno při neopatrném pájení stane, máme po legraci. Tedy po kondenzátoru. Při pájení chladiče to pak chce pracovat rychle nebo opatrně a s výkonnou páječkou, protože chladič velmi rychle odvede teplo z pájky, která pak velmi rychle tuhne.

Osazený spoj jsem poté připojil ke zdroji - neznámému transformátoru vytaženému z neidentifikovaného plošného spoje. Jeho výstupy byly 6 V a 2x14 V, zhruba. Použil jsem tedy jeden 14V výstup, protože konstrukční napájecí napětí TDA2003 je 14,4 V. Jak na obrázku vidíte, do stěny reprobedny přibylo několik děr - pro regulační potenciometr, pro přepínač mezi napájením ze sítě a externím napájením a pro kontrolku napájení. Nenechte se však mýlit - na obrázku reprobedna stojí vzhůru nohama, protože jsem nechtěl riskovat vytržení kabelů od reproduktoru, který v obvyklé poloze na přívodech visí. Na tomto místě je třeba poznamenat, že transformátor je připojen k síťovému napětí, takže osobám bez řádného vzdělání a oprávnění nemohu doporučit pouštět se do tohoto zapojení na vlastní pěst! Pokud se transformátor bude při provozu na plný výkon přehřívat (ve 3:00 ráno těžko testovat), bude možné přidat do zadní stěny reprobedny malý větráček (cca. 50x50 mm) napájený ze 6V výstupu. Jak vidíte na schématu, reprobedny jsou připojeny sériově. To kvůli zvýšení výsledné impedance a tím snížení výstupního výkonu zesilovače a tím pádem i zamezení tomu, že by zesilovač bedny přetížil a zničil.

Celá věc drží pohromadě pomocí tavného lepidla. Nemohu si však odpustit poznámku o něm - je to výborná věc, která (pokud narazíte na správné patrony - například ty od Pattexu jsou výborné, ale ne úplně levné) drží již po minutě velmi pevně. Hloupé je, že při aplikaci má teplotu zhruba mezi 150 °C a 200 °C - což je, jak jsme se dozvěděli, pro kondenzátory smrtelné. Takže až dostanete ten výborný nápad zalít desku plošného spoje do tavné hmoty, rozmyslete si to. Tu tavnou hmotu totiž už ze součástek neotrháte a spoj budete muset vyrobit nový. A bez kondenzátorů to také fungovat nebude. Při upevňování plošných spojů na místo pomocí tavné hmoty tak dávejte dobrý pozor, abyste kondenzátory nepřehřáli. Další na teplo choulostivé součástky jsou LED - ty ale, podle mých zkušeností, teplotu tavné hmoty vydrží bez problémů. Tedy k obrázku - vidíte plastový knoflík potenciometru regulace hlasitosti (je vhodné, aby byl plastový, protože když se člověk vodivě dotýká osy potenciometru spojené s jezdcem, působí rušení na vstupu zesilovače), kontrolku napájení (zhasnutou, protože jsem tak trošku majitelem několika set modrých supersvítivých LED, které strkám, kam to jde, protože se mi líbí - a ona by scénu příliš přesvítila) a přepínač mezi síťovým a externím napájením.

V zadání (tedy, zadání, které jsem si trochu upravil podle hesla "Proč to dělat jednoduše, když to jde složitě?") byla také možnost vstupu nejen skrze obvyklý audiokonektor cinch, ale také z jiných přenosných zařízení typu MP3 přehrávače apod. Na vstupním kabelu se tedy vyskytují konektory oba, spojené paralelně. Na obrázku také vidíte dva krokodýlky sloužící k připojení vnějšího zdroje napájení. Šikovná maličkost je, že nevadí vzájemný zkrat konektorů ani krokodýlků, protože v případě konektorů nás chrání nejméně půlmegaohmový rezistor a v případě krokodýlků jsou tyto vzájemně odpojené, je-li přepínač přepnut na síťové napájení. Teď už zbývalo jen kápnout trochu tavné hmoty i ke kabelům, aby je případné škubání zvenčí nevytrhlo ze spojů.

Nyní bych rád shrnul, co takto upravené (nyní už aktivní) reprobedny umí.

• Vstup z jakéhokoli sluchátkového výstupu audiozařízení (jack 3,5 mm a cinch)
• Vlastní síťový zdroj
• Možnost externího napájení 4,5 V - 18 V (18 V je výrobcem udávané max. napájecí napětí, v praxi je třeba dodržet limit kondenzátorů; funguje i z ploché baterie!)
• Vlastní regulace hlasitosti
• Plná integrace do prostoru reprobedny

Závěrem musím prozradit těm, kteří už s elektronikou měli co dočinění a divili se mému bastlu (ano, ten trčící filtrační kondenzátor, naprosto profesionálně přiohýbané vývody můstku a další věci bijí do očí), proč jsem tento článek psal. Je to další moje dodání odvahy těm, kdo si myslí, že nemá cenu se o něco snažit, když to seženou lepší a za polovinu ceny. Kdybych se měl přidržet cen GME, toto vylepšení lze postavit za cca. 250 Kč. Pokud bychom koupili stavebnici hotovou a k ní zdroj a pár dalších drobností, dostali bychom se na zhruba 500 Kč. Toto byl (bohužel) jeden z mála případů, kdy domácí bastl opravdu vyjde výrazně levněji. Ale podstatnou ideou je, že nechat se odradit tím, že to umí někdo jiný, lépe a rychleji, je velká bolístka dnešní doby. Já sám pamatuji časy, kdy bylo kumštem umět si zbastlit nějaké to zařízení, které pak doma sloužilo dlouhá léta. Dnešní doba přinesla příliv nesmírně levných výrobků, které toto domácí kutilství učinily pouhým koníčkem z velmi žádaného kumštu. To ale neznamená, že bastlení nemůže stále být alespoň výbornou zábavou, která zanechá na člověku velmi kladnou stopu. Vštípí mu spoustu dovedností a učí jej přemýšlet. Tak se nebojte, přátelé, a vezměte páječku do ruky! :-)

Na úplný konec obvyklá klauzulka - můj článek je informativním a inspirativním textem, v žádném případě tedy nemohu nést odpovědnost za škody na majetku i zdraví způsobené neodborným provedením uvedených postupů. Zopakuji tedy, co jsem psal u Triakové regulace výkonu - Jednoduše doporučuji VĚDĚT, CO DĚLÁTE, a když to nevíte, ptejte se. Bolí to méně.

Seznam použitých součástek
Součástka	Počet kusů
IO TDA2003	1
Rezistor 220R	1
Rezistor 2R2	1
Rezistor 1R	1
Rezistor 500k	1
Rezistor 1k	1
Kondenzátor 10M	1
Kondenzátor 470M	1
Kondenzátor 100n	2
Kondenzátor 1000M	1
Kondenzátor 2200M	1
LED	1
Přepínač	1
Usměrňovací můstek (postačí na 2A)	1
Transformátor (výst. napětí 10-15 V)	1
Jack 3,5 mm samec (montovatelný)	1
Cinch samice (montovatelná)	1
Potenciometr 50k	1

Pozn.: Hodnoty rezistorů a kondenzátorů zapisuji v obvyklé normě, tedy např. 10M = 10 mikrofarad, 100n = 100 nanofarad, 2R2 = 2,2 ohmu, atd...

Použitá literatura:
[1] Václav Malina: Poznáváme elektroniku I., Koop 2003

Váš Šíma

Diskuze:

Přezdívka:	Text:
Ověřovací kód: + =