Isolationstransformatoruppgradering för gamla gitarrförstärkare: 11 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:48

Rädda din hud! Uppgradera den där läskiga gamla förstärkaren med en isoleringstransformator.

En hel del gamla förstärkare (och radioapparater) förr i tiden drog ström genom att direkt rätta till hushållets "elnät". Detta är en i sig osäker praxis. De flesta gitarrer ansluter bron och strängarna till jordkabeln (sköld) på gitarrsladden, och använder i huvudsak spelaren som en "bullersköld". I transformatorlösa förstärkare används nätets neutrala kabel ofta som "jord". Med en tvåpolig sladd kan Neutral och Hot bytas (vilket kan placera förstärkarens mark på den heta tråden!) Med andra ord kan man spela en gitarrförstärkare utan en isolerande transformator som att sticka en gaffel i ett vägguttag. transformatorer begränsar mängden ström som kan levereras till förstärkaren (och följaktligen till gitarrspelaren) om det uppstår några stötar, och eliminerar eventuella "heta" markproblem. Dessutom kommer vi att installera en trepinnar, så att förstärkaren har en ordentlig jord. Och en säkring också. Jorden och säkringen hjälper till att upprätthålla en vettig markreferens och skydd mot shorts. Och vi kommer att införliva ändringarna på en liten "modul" för att ändra originalet så lite som möjligt. Om någon är galen nog att återgå till den ursprungliga inställningen … kan de göra det. Denna mod fungerar också med radioapparater. Faktum är att många av dessa förstärkare kallades för "radiorör" -förstärkare eller "AC/DC-förstärkare"-precis som deras radiomotstycken kunde en transformatorlös förstärkare anslutas direkt till en likström eller batteri utan modifiering. En anständig storlek bank av batterier krävdes (över 100V), men det var en gång vanligt.

Steg 1: ZZZAAAPPPP! Det är säkerhetsfriskrivningen

Jag kopierar det här från min egen instruktion om ombyggnad av rörförstärkare: LADDA UT DENNA STRÖMFILTERKAPACITORER !!!!! Allvarligt. Gör detta VARJE gång du arbetar med förstärkaren. Om du inte gör det, klaga INTE om du tappar användningen av din hand. Kom INTE tillbaka och hemsök mig om du dör …. Effektfilterlocken kan lagra dödliga mängder elektrisk ström och kallas ibland "reservoar" -lock. Kåporna är anslutna nära likriktaren och är en del av strömförsörjningen och hjälper till att omvandla växelström till likström. Faktum är att de är en standardkomponent i valfri strömförsörjning. Om du är helt vilse och inte förstår detta, ÄNDRA INTE DIN AMP. Du har inte tillräckligt med kunskap för att arbeta på högspännings-/strömkretsar säkert … Det finns flera sätt att ladda ut lock, men här är det enklaste: FÖRSTA, KOPPLA AMPERN! (Men det gör det inte säkert ….) DÅ, - Hoppar den positiva (+) ledningen för varje stort lock till GND i flera sekunder. En bygel med inbyggt motstånd (10K eller så) hjälper till att förhindra gnistor här … Om din bygel har ett motstånd, låt det vara anslutet i minst 30 sekunder innan du rör vid något. - ELLER korta locken med en skruvmejsel. Lägg axeln på chassit och överbrygg sedan till lockets positiva (+) ledning. Var säker på att skruvmejselhandtaget är isolerat (om det är målat kanske det inte är det.) Detta kan leda till en gnista … Uppenbarligen kan ditt kött också fungera som en bygel (det är INTE en utmaning.)

Steg 2: Så, behöver min förstärkare en?

För det första var nätreglerade förstärkare i allmänhet liten effekt, 1-5 watt. Tillverkarna snålade vanligtvis inte på de större förstärkarna. Om din förstärkare bara har en transformator (utgångstransformatorn) är svaret JA, du behöver en. Om din förstärkare har två transformatorer är oddsen att du inte behöver en isoleringstransformator. Strömtransformatorer, den typ som saknas från dessa olyckliga förstärkare, är de största transformatorerna. De tenderar också att bli varma, så 19 av 20 gånger kommer de att monteras på utsidan av chassit. Bristen på en kommer att vara uppenbar. Utgångstransformatorer (och ingen vintage -rörförstärkare kan vara utan en) är dock mindre och kan monteras på olika sätt, varav några är svåra att se. De kan vara på utsidan av chassit, ja-men också under chassit, eller på själva högtalaren. Men var säker-det kommer att finnas en utmatningstransformator någonstans. Men vänta-det är inte så enkelt. Vissa förstärkare isolerade signalvägen från elnätet, men inte filamentspänningen. Om de är utrustade med en trepinnar, är dessa förstärkare något säkrare, eftersom de i de flesta fall erbjuder isolering. Ett säkert sätt att veta om din förstärkare saknar isolering är att undersöka rören. Amerikanska rör är förfilade med glödtrådsspänningen (12ax7 har en 12V glödtråd, 6V6 har en 6V glödtråd, etc.) AC/DC -kretsarna var utformade för att köra alla filament i serie på en 110V -matning. De har därför höga prefix: En gemensam uppsättning: 50C5, 35W4, 12AU6 … vilket tillsammans är 97V, så ett litet motstånd lades också till i serie för att tappa 110V -spänningen ytterligare 12 till 15V. Det borde vara uppenbart att detta var ett billigare sätt att bygga en förstärkare. Och många byggdes. Så, ur ett säkert perspektiv-behöver din förstärkare isolering? JA.

Steg 3: Förstärkaren

Jag hämtade denna funky lilla Gregory Mark I amp från Craigslist för ~ $ 25. Gregory satte datumstämplar på sina skåp, och den här går till 25 mars 1955. Så den här lilla killen är över 50 år! Paul Marossy har en fantastisk webbplats dedikerad till Gregory-förstärkare (i själva verket är bilderna från Mark I-exemplet på hans webbplats mina.) Det är en typisk lågeffektförstärkare för tiden. Ingen tonkontroll, bara volym. Förmodligen 1-2 watt uteffekt. Det är bra "vardagsrum" eller inspelningsförstärkare. Bland de mods som jag redan gjort var att lägga till en 1/4 "jack för högtalarutgången. Jag kopplar bara ur den lilla högtalaren och kör förstärkaren in i ett av mina 4 ohm -skåp. Förstärkaren är lätt dubbelt så hög genom en 2 X 12 hytt … (med massor av bas också.) Men det är också en typisk icke-isolerad förstärkare, och den säkerhetsfrågan måste åtgärdas …

Steg 4: Delar och verktyg …

Verktyg Lödkolv och löd Borr och bitar Stegborr (för stora hål-säkringshållare) Skruvmejslar etc. Delar-Isoleringstransformator-Säkringshållare och säkring-Träskrot-Värmekrympslang-Trepadsledning (rensas från en gammal dator)-Ledningstråd, diverse tråd, träskruvar etc.-Metallplatta för montering av säkringshållare-Dragavlastning för sladden

Steg 5: Illustrera problemen via scheman

Här är en schema för förstärkaren (komplement till Paul Marossys webbplats.) Det är väldigt typiskt för denna förstärkartyp. Observera följande:- bristen på en transformator.- ingen säkring i kretsen.- 35w4-dioden är direkt ansluten till elnätet.- GND-enheterna är direkt anslutna till elnätet (den här gör inte ens har skydd av en "dödskåpa!")- rörfilamenten är alla seriekopplade, direkt till elnätet. Hur fixar vi det?- lägg till en isoleringstransformator- lägg till en säkring-- omdirigera ON/ AV-omkopplare-lägg till en trepinnar och en ordentlig jordjord Ett problem kommer att behandlas senare: att använda en isotransformator med en halvvågsriktningskrets.

Steg 6: Välja en isoleringstransformator

Till skillnad från många transformatorer har isoleringstransformatorer ett spänningsförhållande 1: 1. Utgångsspänningen är (för praktiska ändamål) identisk med ingångsspänningen. De tjänar bara till att "isolera" enheten från nätströmmen. ANVÄND INTE en autotransformator-de isolerar inte.

Transformatorer har också en Volt-Ampere eller VA-klassificering. VA är ungefär analogt med watt (kom ihåg, watt = spänning * ampere eller watt = V * A.) för resistiva kretsar, men inte för induktiva belastningar. För induktiv belastning kan du "uppskatta" wattekapacitet = VA * 0,7, eller så är effekten för en induktiv belastning ~ 70% av VA. Wikisida på Volt-Ampere. Så den första frågan är: Vad är förstärkarens totala strömförbrukning? Dvs INTE uteffekten, det är bara en bråkdel av den totala watten som krävs för att köra små ampere. De flesta förstärkare har en effektförbrukning på baksidan. Min Gregory gör det inte, men det är säkert att jämföra det med andra trerörsförstärkare. Min lilla Kay -förstärkare förbrukar 28 watt. Min Danelectro DM-10 (4 rör) är närmare 40 watt. Det är en säker gissning att de flesta trerörsförstärkare inte förbrukar i närheten av 40 watt effekt, och förmodligen inte 30 watt. Eftersom mer än hälften av belastningen på en liten förstärkare är resistiv (rörfilamenten) och 70% av 50VA är 35 watt, bör en 50 VA -märkt transformator vara bra. Så vi går med en Triad N68-X isoleringstransformator, med en 50 VA-klassificering. Bra grejer. N-68X är billig och kan köpas i olika elektronikbutiker online. Ett exempel: Allied Electronics (för $ 11,41 USD.) Mouser har det, och Digikey gör förmodligen också. Om din förstärkare kräver mer än 50 VA gör Triad också större transformatorer. Naturligtvis fungerar isoleringstransformatorer från andra tillverkare lika bra …

Steg 7: Planen

Här bestämmer vi hur vi ska genomföra ändringarna. Anslutning av N-68X isotransformatorn Primär-N-68X kan användas med antingen 120V eller 240V AC-system. US 120V För 120V, placera de två primära spolarna parallellt. Bind ihop dessa färger och anslut till elnätet (via strömbrytaren etc.):-Svart och röd/svart-Gul/svart och grön/svart Euro 240V För 220-240V, koppla N-68X-primärspolarna i serie: 220V / 240V elnät- Svart och svart / grönt. Anslut gul/svart och röd/svart tillsammans. Sekundär-- Använd endast de två röda sekundärledningarna. Den vita tråden är skölden. Anslut den till chassit (eller jord) om den är monterad där, eller om du upplever något ljud. Omdirigera omkopplaren Den ursprungliga PÅ/AV-knappen är monterad på chassipanelen. För att växlingen verkligen ska fungera måste vi styra den annorlunda. Vi kan lämna omkopplaren som den är, men då skulle primären för isoleringstransformatorn vara i ett permanent PÅ-tillstånd. Bara att dra ur sladden skulle strömmen till trannien brytas. Brytaren skulle fortfarande driva förstärkaren, men det skulle fortfarande finnas en viss dragning. Det är slöseri och "dålig form". För att använda den ursprungliga omkopplaren kan en enkel tvåledartråd anslutas och köras ner för att göra/bryta den inkommande AC-anslutningen till isoleringstransformatorn. Anslut jordjorden Med tillägget med tre spetsar finns en sann jordjord tillgänglig. Anslut en kabel från mittstiftet (ska vara grönt, men verifiera) kontakten och anslut den till chassit. Alternativt kan transformatorhöljet också jordas. Ström - anslutning av den isolerade AC OK, här blir det lite "osäkert". Det enkla sättet: Transformatorns sekundär kan anslutas direkt där de gamla strömanslutningarna ansluts. I det här falletWire 1) till likriktarplattan och seriens filamentWire 2) till chassit marken Ordningen på de sekundära trådarna spelar ingen roll-AC: n från transformatorn är isolerad, så det finns ingen Hot eller Neutral sida. De är båda röda av en anledning … Det rätta sättet: Läs nästa steg-det handlar på djupet om halvvågsriktning …

Steg 8: Åtgärda problemet med halvvågslikriktaren

Men vänta-35W4-röret är bara en enda diod, så rättelsen är halvvåg, snarare än helvåg. Är det dåligt? Men ja. Som namnet antyder använder halvvågsriktning endast ena halvan av AC-vågformen och blockerar den andra halvan. Strömtransformatorer är verkligen utformade för att vara symmetriskt laddade. Flödesfältet kollapsar när en topp faller, och transformatorn förväntar sig en lika stor belastning-och lika mycket magnetisk kraft från den komplementära toppen. Utan belastning på halva cykeln, orsakar kollapsen av fältet att transformatorkärnan blir mättad mycket snabbare än normalt. Det sätter en "stående" likspänning på transformatorn. N-68X, som är en liten transformator, är inte utformad för att hantera detta. Halvvågsåtgärd är inte lika mycket på din hushålls "elnät". Strömdragningen är liten jämfört med tillgänglig ström. Den resulterande asymmetrin ändrar endast den totala vågformen fraktionellt. Men även det kan vara tillräckligt för att skapa brus i andra enheter … När jag först installerade det försökte jag använda N-68X med kretsen, som den är. Men det blev genast uppenbart att transformatorn blev för varm, med tanke på en strömförbrukning mindre än 30 watt. Lösning av problemet En större isoleringstransformator kan upphäva problemet, men när du använder N68X är den bästa lösningen att rätta till två gånger - en gång med en halvledarlikriktare för att flytta den negativa spänningen till positiv; åtgärda sedan igen med 35W4 -röret. Det kommer att eliminera vår asymmetri, eftersom det inte längre kommer att finnas några negativa spänningar för rörlikriktaren att blockera. Se den femte illustrationen för denna "kombination" -teknik … Observera att utgången från kombinationen är fullvåg, trots att den passerar genom en enda diodlikriktare efter bron. Så det finns mer strömpotential för förstärkarkretsarna än tidigare. Dessutom är det förmodligen tystare också. Och notera att toppspänningarna för rörlikriktaren (dioden) är lägre än solid-state-bron. Observera också att halvvågsriktning inte behöver göras med en rördiod-en solid-state-diod fungerar lika bra för den här applikationen. Var ska man sätta in SS-bron Det finns två bra alternativ: Alternativ A) mellan isoleringen transformator och hela förstärkarkretsen. Eftersom likriktad AC (puls DC) har samma potential som vanlig RMS AC ändras inte den totala spänningen. Om glödtrådarna matades med fast tillståndsriktat och filtrerat likspänning skulle spänningen vara för hög, eftersom den totala spänningen skulle närma sig toppspänningen, snarare än att vara ett genomsnitt. Och filamenten skulle misslyckas. Filtreringskåporna kommer dock efter rörlikriktaren, så det är inte ett problem. Dessutom kan SS -likriktaren monteras tillbaka på isomodulen. Eftersom jag inte gjorde det från början placerade jag det på chassit. Alternativ B) efter filamenten och matade endast rörlikriktaren (endast förstärkarens DC -delar orsakar asymmetri.) Detta skulle fungera bra. Men det kräver också lite mer omkoppling. Jag valde det första alternativet … Varför inkludera rörlikriktaren överhuvudtaget? Bron producerar all rättad ström som förstärkaren behöver … varför behålla 35W4? - Om du lämnar 35W4 håller högsta DC-spänningen på en lägre nivå än den mer effektiva SS-bron i sig. 50C5 -kraftröret var inte konstruerat för plattspänningar som var mycket högre 120V. Eftersom växelspetsspänningen är högre än dess RMS -värde tenderar likriktningskretsar att mata ut en högre likspänning (teoretiskt 1,414 gånger högre än RMS.) Men som tidigare nämnts är rördioder mindre effektiva. -Alla rörfilament är fortfarande seriekopplade, så att ta bort 35W4 skulle ha skapat ett nytt problem-hur man tappar spänningen på seriesträngen av filament (de återstående två rören) med ytterligare 35V. Att lämna 35W4 -röret på plats löser båda dessa problem. Nödvändighet Är allt detta absolut nödvändigt? Tja, med en tillräckligt stor isoleringstransformator, kanske inte. En 100 eller 150VA klassad transformator kan säkert hantera halvvågsproblem för en <50 watt förstärkare, skulle jag säga.

Steg 9: Alternativ C (brista hum)

OK, det är ett år senare, och sedan lite …

Dessa förändringar verkar införa summa till vissa AC/DC -rörkretsar. Av några skäl: SS -likriktare är mer effektiva, filtreringen saknas lite och helvågsriktning förskjuter PS -vågtopparna från 60Hz till 120Hz. Så i jakten på en brumfri förstärkare har jag ändrat kretsen något. Detta har gjort den lilla Gregory -förstärkaren nästan helt fri från otäckt hum. Din körsträcka kan variera-varje förstärkare är lite annorlunda. OBS om det här avsnittet: Det kostar att konvertera till DC-trådar med högre spänning-ökad strömförbrukning. Effektuttaget för 120V AC -filamenten är 18 watt; 25,2 watt för 168V likströmstrådar. Kom ihåg det. Observera också att den här moden kan höja plattspänningen för 50C5 -utgångspentoden något högre än den rekommenderade spänningen … detta har fungerat bra för mig, men YMMV. Option C Detta alternativ Sätter in ett annat filterlock efter SS -likriktaren. Det är lite udda, eftersom det extra filterlocket är placerat mellan de två likriktarna. Inget tekniskt fel här, bara ovanligt … (liksom två likriktare, men vi vet att det fungerar.) Vi matar bara den andra likriktaren en strömkälla som är mindre … vågig. Alternativ C introducerar dock en komplikation: Med även ett måttligt filterlock är glödtrådsspänningen mycket närmare DC än den ursprungliga växelströmmen. Det är bra, eller hur? DC är tystare. Ja, men likspänningen som härrör från likriktning och filtrering av växelström är närmare toppspänningen och kan inte behandlas som ett "genomsnitt" … Så den nya likspänningen är högre-för hög, faktiskt. Den gamla AC-till-DC-formeln är i spel … likspänningen är cirka 1,4 gånger AC RMS, cirka 168V. Detta skulle säkert bränna ut filamenten. Tämja högre filamentspänning Men det finns redan ett seriemotstånd infört med de tre filamenten för att tappa spänningen-för linje AC (115-120V). Vi behöver bara öka det motståndet så att det kan hantera den högre spänningen. Så hur räknar vi ut det nya motståndsvärdet för Rv? Några fakta … - de tre rören (12AU6, 35W4, 50C5) tappar totalt 97 volt (12 + 35 + 50 = 97). - varje rör drar 150 mA (0,150 ampere). Det är viktigt. - lagrets Rv-värde är 160 ohm (för 120V). - den nya filamentmatningsspänningen är 168V. Hmmm, varje rör drar 150 mA. AaaHa! Ström är lika för alla komponenter i en seriekrets. Så den nuvarande dragningen av Rv måste matcha. Dags för goda Ohms lag (R = E / I, eller motstånd = spänning / ström). Låt oss kontrollera originalvärdet: 120 - 97 = 23 extra volt att släppa. För att uppnå samma strömdragning för Rv: 23 /.150 = 153 ohm. Bra! Det är nästan spot -on till 160 ohm specificerat värde. New Rv Value Estimated DC voltage for the filaments: 120 * 1.4 = 168V 168 - 97 = 71 volt to drop. 71 /.150 = 473 ohm. Det är SÅ nära ett standardvärde … 470 ohm är det nya Rv -motståndsvärdet. Rv tappar 10,5 watt, 15 watare krävs. Detta har testats och fungerat perfekt-första gången (ja!) Ja, detta ökar strömförbrukningen (total watt) på förstärkaren utan att öka uteffekten. OK, inte riktigt sant-utgångspentoden har nu en högre plattspänning, så utmatningen ökar något. Den högre filamentspänningen drar cirka 7 ytterligare watt. Isotransformatorn blir lite varmare. Den nya filterlocket Välj ett rimligt värde här. Jag använde 22uF / 250V, men höjde det till 100uF / 250V. Det fungerar alldeles utmärkt, och uppenbarligen är 100 uF-locket lite tystare. Andra Anti-Hum Mods har flyttat den första SS-likriktarens mark direkt till bulten som håller likriktaren till chassit. Förmodligen hjälper det lite. Det första (filament) filterlocket jordas också här. Flyttade också isoleringstransformatorn lite längre bort från högtalarspolen. Det är lätt att experimentera med detta … kläm bara in transformatorns "modul" på olika platser och testa. Hade inte så stor effekt, men det kan inte göra ont. Glöm inte att rengöra och sätt tillbaka ingångarna, särskilt om de jordas direkt till chassit. Det är en vanlig källa till nynnan.

Steg 10: Bygga en "isoleringsmodul"

Jag byggde den som en liten fristående modul, monterad på ett träblock. Det finns naturligtvis andra sätt. Alla komponenter kan monteras direkt på själva skåpet. Hyttens plywood är ganska tunn för den här förstärkaren, så det är bäst att använda träklossen för en bas. Gör modulbasen En skrotbit av poppel 1x2 användes, skuren till en längd som enkelt passar alla komponenter. Lägg till en säkringshållare Säkringshållaren är en ganska vanlig typ. Den är monterad i en liten bit galvaniserad metallplatta (ursprungligen en fackverksplatta.) Metallplatta är definitivt det bästa valet för att säkra denna typ av säkringshållare. Tunn plywood skulle inte vara säkert. En trappborr användes för att borra hålet för säkringshållaren. Träskruvar användes för att fästa plattan på basen. Montera transformatorn Detta är rakt fram. N68-X-transformatorn är ansluten med ett par träskruvar. Gör interna anslutningarKoppla modulen med schematisk / kopplingsschema i steg 7. Du hittar den nedan. Några tips:-Strömbrytaren och säkringen ska vara på Hot nätkabel.- Undvik signalvägen när det är möjligt.- Anslut transformatorns primära ledningar enligt anvisningarna. Detta är USA, 120V ledningar. Eurokablar kommer att vara annorlunda (och förklaras i steg 7.)- Jag använde "trådmuttrar" för att ansluta trådarna, men lödning är säkrare. När jag är nöjd med installationen kommer jag att byta ut muttrarna med lödning och täcka med värmekrympslang. Lägg till lite dragavlastning för sladden Jag använde plasttrådskanaler för att fixera sladden på plats. Elkablar måste ha en viss dragavlastning, annars leder böjning snabbt till frånkopplingar eller kortslutning.

Steg 11: Installation

Ok, nu för att ansluta allt … Fixa modulen på plats Ja. Det innebär att fästa modulen någonstans inuti skåpet. Jag använde träskruvar; vad som är tillräckligt kommer att fungera. Att montera den en bit från chassit är bra, och kan vara fördelaktigt under vissa omständigheter. Anslutning av jord (från trepinnar och sladd) En viktig säkerhetsfunktion i valfri förstärkare är en giltig extern jord. Detta hjälper till att skydda förstärkaren (och spelaren) på ett mycket enkelt sätt: Skulle några delar misslyckas, eller några anslutningar lossnar och orsakar kortslutning, ger jordledningen en "säker" strömväg, samtidigt som strömmen flödar från en kort kommer också att spränga säkringen. Om säkringen går, vet du att det finns ett problem att åtgärda. Och du kommer inte att använda potentiellt farlig utrustning. Mittkabeln från tretecknet är jord. I USA borde detta vara den gröna tråden. Testa det ändå. Anslut den direkt till chassit. Den går inte genom isoleringstransformatorn. Anslut strömbrytaren Dra en tvåledarkabel från strömbrytaren på frontpanelen, ner till den inkommande växelströmsledningen. Linjesladd, som den typ som används i lampor eller förlängningssladdar, fungerar bra. Köp den vid foten i hårdvaru- och hemförädlingsbutiker (Home Depot, Lowes, etc.) Borra ett hål genom chassit om det behövs (jag gjorde.) Installera en gummigummi i hålet för att förhindra att tråden gnuggar över chassit, a skapa en kortslutning. Ra ledningen bort från signalvägen, om möjligt. Anslut transformatorn sekundär till ampAs som diskuterades i "halvvåg" -steget, det finns flera sätt att göra det. Men i alla fall, en dubbel -ledartråd bör anslutas till de RÖDA sekundära ledningarna på isoleringstransformatorn. Tråden kan sedan matas genom chassit med hjälp av det ursprungliga ingångshålet för nätsladden. Lägg till halvledarlikriktaren Detta diskuteras ingående i steg 8 och scheman ingår. Kontrollera bilden nedan för ett kopplingsexempel. En bultad typ av likriktare användes. Ett nytt hål borrades i chassit för att acceptera monteringsbulten. När det lödts på plats tillkom värmekrympslang.