ArSid - Arduino Sid Synthesizer

Thu 12-Dec-19
23:23:12




Voeding

Datum: Sun 14 February 2016
Samenvatting: De voeding voor de ArSid.
 Soort Artikel: Electro
Status: Afgerond



[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes]
voeding_01-schema.jpg
1/14: voeding_01-schema.jpg.
voeding_02-schakelaar.jpg
2/14: voeding_02-schakelaar.jpg.
voeding_03-trafo-etiket.jpg
3/14: voeding_03-trafo-etiket.jpg.
voeding_04-trafo.jpg
4/14: voeding_04-trafo.jpg.
voeding_05-trafo.jpg
5/14: voeding_05-trafo.jpg.
voeding_06-printontwerp.jpg
6/14: voeding_06-printontwerp.jpg.
Meer
[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes]

De voeding is recht-toe recht-aan ontworpen, wat men standaard van een conventionele voeding verwacht, transformator, gelijkrichters, afvlak-elko's, stabilisatoren.

Transformator.

Ik heb al vroeg gekozen voor een ring-kern transformator (Pri 230Vx0.16A / Sec 2x12Vacx1.25A). Met de behuizing-hoogte is rekening gehouden met de trafo-hoogte.

Ik had nog nooit een ringkern-trafo gebruikt (hij is wat duurder), maar de montage is eenvoudig (het zit met maar 1 schroef vast) en hij geeft minder strooiveld. De trafo wordt aan de on/ off schakelaar van de 230Vac connector (die zwarte aan de achterzijde, K1) aangesloten. Hier zitten ook al twee zekeringhouders ingebouwd. Echter ... de waarde van de zekeringen moet ik nog bepalen. Trage zekeringen van 250mA sloegen meteen door, want ringkern-trafo's staan wel bekend dat ze een grotere piekstroom geven bij het aan/ uitschakelen, in vergelijking met gewone trafo's. Zekeringen van 500mA (snel?) sloegen ook meteen door. Maar die van 3.15A blijven wel heel. Er zit maar 1 trafo op de 230Vac connector, de verwachting is ook dat de uiteindelijke stroom hier nooit erg veel zal worden.

Met blauw en bruin soepel draad (er is hiervoor een netsnoer gesneuveld) heb ik de connector verbonden met een (soort van) kroonsteen contructie, gemaakt van een stel print connectors (op de foto precies in het hoekje). De twee 230V-draadjes van de trafo zijn erg dun en dus kwetsbaar. Met deze constructie blijft het enigzins heel.

Op de foto zijn ook twee alu-schotjes om de trafo te zien. Enerzijds om invloed van het strooiveld nog beter te kunnen beperken, anderzijds om een duidelijke scheiding te houden tussen 230Vac en laagspanning. Één schotje heeft bovendien nog de functie van koellichaam gekregen. De ringkern-trafo heeft twee secundaire wikkelingen (= 4 draden), die naar de voedingsprint toe moeten.

De randaarde van de connector is met een stuk geel/ groen draad verbonden met een schroef in de bodem van de behuizing zelf, daar waar het alu-schotje een buiging naar rechts heeft. Bij de connector is ook nog iets te zien wat lijkt op een geel/ groene spoel. Deze aarde-draad zit hier tijdelijk en zal uiteindelijk met de bovenplaat moeten worden verbonden.

Benodigde spanningen.

Met het totaal plaatje van de ArSid in gedachten, is er een aantal spanningen nodig om de benodigde componenten mee te voeden. Deze zijn:

  1. +5 volt voor de digitale TTL componenten;
  2. +12V voor de Arduino;
  3. +12V voor de Sids (type 6581);
  4. +9V voor de Sids (type 8580);
  5. +12V en -12V voor de Opamps.

Analoog en digitaal gaan niet samen, daarom zijn er twee gescheiden gelijkspanning circuits ontworpen. De Arduino en de TTL-besturing (inclusief LCD, Leds en Schakelaars) vormen het "digitale" circuit. De Opamps vormen het "analoge" circuit. De Sid's hebben zowel een "analoge" (+9V/ +12V) als een "digitale" spanning (+5V) nodig. Deze komen van beide voeding-circuits.

Het schema.

In het schema valt één ding heel duidelijk op ... hij is handgetekend (en ja, zonder lineaal). Ik heb geen computer-pakket hiervoor EN dit tekent sneller dan elk lijntje in photoshop (of zo) te moeten tekenen.

In het schema is bovenin het digitale circuit getekend, te beginnen bij een halve gelijkrichter (GD1 en GD2). Hier komt bijna 18Vtt uit, welke naar een afvlak-elko (C1) gaat. Daarna gaat deze spanning naar een standaard 12V stabilisator (IC1, een 7812), die EN naar de Arduino EN naar de 5V stabilisator (IC2, een 7805) toe gaat. De verwachting is dat het digitale gedeelte nogal wat stroom zal trekken. Bij het ontwerp is daarom rekening gehouden om deze twee stabilisatoren extra te koelen ... en wel tegen een aluminium-schotje dat om de trafo zit.

Het onderste gedeelte van het schema is voor het analoge circuit. Na een volwaardige gelijkrichter (GD3..GD6) en afvlak-elko's (C8 en C15) staat hier bijna +/-18V over (dus bijna 36Vtt). Deze gelijkspanningen gaan naar twee stabilisator (IC3, een 7812 en IC5, een 7912), waarna de +12V naar nog een stabilisator (IC 4, een 7809) gaat (voor de SID's van het type 8580).

Elke uitgangsspanning krijgt zijn eigen controle Led (R1..R5 en D1..D5). Bij een goede werking moeten ze dus alle 5 branden.

De print layout.

Er is een print-layout voor de voeding ontworpen op vera-board. Via photoshop is een basis-tekening gemaakt voor vera-board (met lange koperen sporen en heel veel gaten). Waaom deze stap? Vroeger tekende ik op ruitjes papier eerst de sporen en elk ruitje stelde een gaatje voor. Met een digitale tekening hoef ik de blaadjes alleen nog uit te printen.

Het print-ontwerp en de eerste foto's van deze print geven al enkele verschillen aan. Het schema is sneller getekend dan het print-ontwerp. Het opvallends is de elko C15. Deze was eerst recht-op staand gepland, maar liggend neemt deze minder hoogte in. Aan het getekende eind-ontwerp zijn al minstens 8 "kladjes" vooraf gegaan. Ook ontbreken er nog enkele uitgang-elko's op de print (op het moment van solderen had ik deze nog niet).

Op het ontwerp staan de trafo-connectoren (K2 en K3) links-onder en de "digitaal" stabilisatoren (IC1 en IC2) links. De linkerhelft van de print beslaat het digitale circuit. In het midden staan de spanningsconnectoren voor de Arduino (0 en +12V) en de bovenplaat-Leds (0, +5V en +12V). Bovenaan staan de 5V connectoren voor de besturing. Er zijn er 6 tegekend (maar er zijn er 7 gesoldeerd), dit lijkt mij ruim voldoende voor de totale ArSid.

Het analoge circuit neemt de rechterhelft in, de drie stabilisatoren (IC3..IC5) zijn gemakkelijk te herkennen in het midden. Rechts staan de spanningsconnectoren voor de opamps en de Sids.

De Arduino Mega.

Voor een eerste test is aan de onderzijde van de Arduino-Mega twee voedingsdraden gesoldeerd (deze is dubbel uitgevoerd, om een spanningsval door deze draden te beperken) en is er een kabeltje gesoldeerd die naar een reset-knop {on-(on)} gaat. De reset-knop komt naast de 230Vac connector. Daar zit hij net ver genoeg om per-ongeluk te bedienen, maar is deze ook op een makkelijk bereikbare plaats. Vanwege deze lokatie is de reset-kabel afgeschermd uitgevoerd.

De opbouw en de inbouw.

Bij de eerste opbouw staan alle afvlak-elko's nog rechtop en zijn er nog geen spanningsconnectoren gesoldeerd. De pootjes van de stabilisatoren in het digitale circuit (IC1 en IC2) zijn eerst nog zigzag verbogen, zodat deze componenten buiten de print vallen. Deze moeten immers tegen het alu-schotje worden geschroefd voor extra koeling.

Bij de ingebouwde print wordt de opbouw duidelijker. De 4 secundaire draden van de ringkern-trafo (rood/ geel en blauw/ grijs) lopen langs de linker zijkant naar de voedingsprint. De "digitale" stabilisatoren (IC1 en IC2) zijn tegen het alu-schotje geschroefd, vlak voor de ringkern-trafo. Alle 5 Leds branden. De Arduino-Mega is al ingebouwd en zijn voedings-draden zijn al aangesloten. Op de Arduino branden ook al twee Leds, een "ON" Led en de Led bij D13 (naast RX en TX) - de Mega is geleverd met het programma BLINK al in zich.

Draadkleuren

Voor de voedingsdraden zijn (standaard) voor de volgende kleuren gekozen.

+12V OranjeDigitaal ArduinoLedRij    +12VIC1
+5V Rood Digitaal  n.c.LatchesDecoder Sids Digitaaln.c.n.c.n.c.   +5VIC2
+0V Zwart Digitaal  LedRijn.c.LatchesDecoder Sids Digitaaln.c.n.c.n.c.   +0V0
+0V Bruin Digitaal Arduino     +0V0
+12V OranjeAnaloog    Sids Analoog Audio +12VIC3
+9V Paars Analoog    Sids Analoog   +9VIC4
+0V Bruin Analoog    Sids Analoog Audio  +0V0
-12V Blauw Analoog     Audio -12VIC5


Dan is hierbij het voedingsgedeelte afgerond. 


[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes]

Afbeeldingen

voeding_01-schema.jpg
1/14: voeding_01-schema.jpg.
voeding_02-schakelaar.jpg
2/14: voeding_02-schakelaar.jpg.
voeding_03-trafo-etiket.jpg
3/14: voeding_03-trafo-etiket.jpg.
voeding_04-trafo.jpg
4/14: voeding_04-trafo.jpg.
voeding_05-trafo.jpg
5/14: voeding_05-trafo.jpg.
voeding_06-printontwerp.jpg
6/14: voeding_06-printontwerp.jpg.
voeding_07-printcut.jpg
7/14: voeding_07-printcut.jpg.
voeding_08-stabszigzag.jpg
8/14: voeding_08-stabszigzag.jpg.
voeding_09-print.jpg
9/14: voeding_09-print.jpg.
voeding_10-print.jpg
10/14: voeding_10-print.jpg.
voeding_11-koeling.jpg
11/14: voeding_11-koeling.jpg.
voeding_12-mega.jpg
12/14: voeding_12-mega.jpg.
voeding_13-inbouw.jpg
13/14: voeding_13-inbouw.jpg.
voeding_14-aansluitingen.jpg
14/14: voeding_14-aansluitingen.jpg.

[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes]