Przenośny mini-zestaw nagłośniający V2

IMG_20150825_184542Przedstawiam drugą wersję przenośnego głośnika. Pierwsza wersja pomimo swoich wad i niedociągnięć okazała się doskonałym kompanem na każdy grill i ognisko, a jako że miałem już pod ręką odpowiednią elektronikę i motywację, to postanowiłem to wszystko poprawić usuwając wszystkie wady i problemy dotyczące akumulatorów li-ion. Teraz wystarczy głośnik podłączyć pod USB i naładować :)

Modyfikacja mechaniczna

IMG_20150825_174353W dalszym ciągu używam głośnika z kina domowego PS-FC330, jest to ten sam egzemplarz, więc sporo już w nim powycinane i poprzerabiane. Jak widać całkowicie zdemontowałem terminal zaciskowy, w jego miejscu wykonałem otwór, i zamontowałem wyłącznik kołyskowy. W ten sposób jest on we wgłębieniu i nie będzie wystawał po za bryłę obudowy, jak miało to miejsce wcześniej. Włącznik uszczelniłem termoglutem, zalewając przy okazji otwory bass-reflex. Niby gra ładniej z otwartymi, ale wzmacniacz o małej mocy który ma kiepską kontrolę nad głośnikiem nie da sobie w takich warunkach rady i membrana będzie furczała jak reklamówka na wietrze, więc albo nie zaklejamy otworów i słuchamy cicho ale mamy niskie ładne tony, albo zaklejamy i zyskujemy dodatkową dynamikę która pozwoli uzyskać większą głośność. Można też zakleić jeden otwór, lub jeden a drugi do połowy – też niezłe rezultaty.

PAM8403, wzmacniacz 5V w klasie D

IMG_20150825_174250Poprzedni wydłubany z zestawu 2.1 na kości KIA miał oczywiście więcej mocy, ale dla uproszczenia konstrukcji i cięcia kosztów (a jak!) zmieniłem go na małe ustrojstwo o symbolu PAM8403. I co? Gra ciszej, ale w dalszym ciągu zupełnie wystarczająco aby skutecznie przeszkadzać wszystkim w rozmowie. Tak na prawdę to głośnik ma dobrą sprawność i gra dobrze już przy małej mocy, ale i nowy wzmacniacz radzi sobie z nim całkiem dobrze przy napięciu pojedynczej celi li-ion. Czemu tylko pojedynczej? Bo pojedyncza cela naprawdę BARDZO ułatwia nam zadanie.

TP4056, ładowanie i zabezpieczenie akumulatora

IMG_20150825_174125Do obsługi jednej celi li-ion, czyli 1S, wystarczy bardzo prosty układ ładujący TP4056, który jest do tego celu przeznaczony. Można go kupić na jednej płytce razem z typowym zabezpieczeniem PCM dla ogniwa, które zabezpieczy je przed zwarciem i nadmiernym rozładowaniem – do tego celu użyte są układy DW01 oraz ML8205A. Pojedyncze ogniwo oznacza również brak problemu z balansowaniem. Akumulator złożony z dwóch lub trzech cel to już bardziej skomplikowany, rozbudowany, i bardziej kosztowny układ kontroli takiego pakietu – stąd decyzja na zamontowanie PAM8403 została podjęta dosyć szybko. Wersja płytki jaką nabyłem posiada właśnie dodatkowe zabezpieczenie i wszechobecnie stosowane gniazdo microUSB więc nawet z pożyczeniem ładowarki nie będzie problemu. Na płytce zmieniłem rezystor RPROG(R3) który odpowiada za prąd ładowania ogniwa. Fabryczny 1K2 ustawiający prąd na 1A zamieniłem na 2K2 który powinien dać coś w okolicy 550mA. Nawet jeśli zamontujemy w środku akumulator który może być ładowany prądem 1A bez negatywnego wpływu na jego żywotność, to okaże się że układ TP4056 przy takim prądzie znacznie się grzeje i nie wpływa to zbyt dobrze na największego przyjaciela takich konstrukcji, czyli… termogluta.

Podłączenie

IMG_20150825_184409Obydwa moduły zostały sklejone dupami dwustronnie klejącą pianką, należy między nimi zachować izolację elektryczną. Podłączenie jest bajecznie proste. Pady B+ i B- to nasz akumulator, pad OUT- wędruje do wzmacniacza, a pad OUT+ wędruje do + wzmacniacza poprzez wyłącznik kołyskowy (niebieski przewód) – będziemy odcinać wzmacniacz od reszty układu, akumulator zostanie na stałe podłączony do płytki zabezpieczająco ładującej. Do wzmacniacza dołączamy przewód z wtyczką mini-jack, do tego służą pady L, , oraz R. Przewód łączymy bezpośrednio, telefon powinien bez trudu wysterować wzmacniacz. Do padów OUT R + – lub OUT L + – łączymy głośnik, ja użyłem fabrycznych przewodów z zaciskami. Przy takim połączeniu głośnik będzie grał tylko z jednego kanału, ale myślę że nie jest to jakiś problem. Ewentualnie kanały L i R na wejściu można zewrzeć lub połączyć rezystorami (np 100ohm). Niestety kanałów wyjściowych nie można w żaden sposób połączyć aby zwiększyć moc.

Montaż w obudowie

IMG_20150825_184542Należy zrobić to z głową. Mi zależało aby diody sygnalizujące stan ładowania modułu TP4056 były widoczne z zewnątrz, dla tego moduł ten umieściłem przy tylnej dolnej krawędzi tak, że gniazdo microUSB wystaje z tyłu obudowy, a diody widać przez otwory wykonane pod spodem. Jak się okazało jest to świetne miejsce na zamocowanie całej elektroniki, wszystko w jednym miejscu, krótkie przewody, reszta obudowy do zagospodarowania pod ogniwa. Jest za to jedna wada montowania płytki ładowania i płytki wzmacniacza tak blisko siebie – podczas ładowania do kanału audio będą przedostawały się zakłócenia z układu ładującego, i to na 100%. Jak się jednak okazało nie były one zbyt uciążliwe, po włączeniu muzyki znikały. 2 akumulatory 18650 bardzo ładnie się mieszczą pod głośnikiem, trzeba tylko wyciąć plastykowe wzmocnienia obudowy z jej środka. Ogniwa u siebie lutowałem (do blaszek), ale będzie dobrze jeśli przeczytasz co nie co o lutowaniu ogniw li-ion.

IMG_20150825_185528Aby wyprowadzić gniazdo microUSB przez (dosyć grubą) obudowę, musiałem uciąć przeszkadzające brzegi płytki PCB modułu TP4056, tak aby gniazdo mogło zostać umieszczone wystarczająco głęboko – przedstawia to jedno z wcześniejszych zdjęć. Widać na nim również w prawym dolnym rogu ścieżkę którą naprawiałem, a którą uszkodziłem przy cięciu. Ścieżka ta zasila diody LED i trzeba na nią uważać. Po odpowiednim przycięciu można wykonać podłużny otwór 4mm w obudowie i na termogluta wkleić obydwa moduły. Zanim to zrobisz upewnij się że wszystko jest podłączone i działa jak trzeba.

IMG_20150825_204849A to zdjęcie przedstawia stan naładowania akumulatora. Diody widoczne od spodu obudowy dzięki dwóm otworom 3mm wykonanym (w miarę) dokładnie w miejscu gdzie znajduje się moduł ładujący. Otwory wypełnione od wewnątrz termoglutem w taki sposób i w takiej ilości, że termoglut z zewnątrz imituje soczewkę normalnej diody 3mm, ale nie wystaje też za bardzo aby nie został uszkodzony. Światło diod SMD jest bardzo wyraźnie widoczne, nawet gdy głośnik stoi na podłożu, wieczorem wyraźnie widać czy akumulator został naładowany czy jeszcze nie.

Pewnie ktoś zapyta o koszt. Śmieszny. Proszę sobie wpisać na ebay „PAM8403” oraz „TP4056”, najbardziej opłaca się zamówić zestawy po 5szt, a o odzysku akumulatorów li-ion już pisałem. Moc wzmacniacza nie powala, ale na prawdę jest wystarczająca. Pamiętaj że wraz z postępującym rozładowaniem akumulatora jego napięcie spada, a wraz z nim moc wzmacniacza – stąd warto zawsze go ładować do pełna. U siebie użyłem dwóch „zdechlaczków”, są to aku o pojemności 1650mAh każdy, co łącznie daje 3300mAh (tyle co jeden porządny markowy akumulator). Pewnie ktoś zapyta czy się opłaca. NIE. Za kwotę którą wydamy kupimy gotowy głośnik z Chin. Koszt wersji z bluetooth będzie praktycznie powiększony o koszt modułu A2DP+AVRCP, który również możemy dołożyć do naszej konstrukcji. Wykonanie takiego głośnika ma sens głównie w ramach DIY i zdobyciu jakiegoś nowego doświadczenia :)

No dobra, a co z mocniejszymi wzmacniaczami? Ten mały głośniczek ma potencjał i można go wykorzystać, można zastosować wzmacniacz na 12V, ale tak jak pisałem, największy problem to zrobienie jemu zasilania. Albo dostarczamy je z zewnątrz poprzez zaciski (uwierzcie że to kłopotliwe i zawodne rozwiązanie), albo ładujemy do środka 3 ogniwa (myślę że dało by radę jakoś upchać po sporej wycince plastyku), no i najważniejsze – do ogniw układ ładująco zabezpieczający 3S (ładujący z USB) – to jest niemały koszt i niemałe rozmiary. Dla tego pozostałem przy prostym i tanim rozwiązaniu i mniejszej mocy, ale zupełnie wystarczającej.

5.00 avg. rating (98% score) - 5 votes

31 komentarzy

  1. Dobry mjuzik ;)

  2. Dlatego, poza, daloby piszemy razem!!!!! Jeden krotki tekst a tyle bledow.

  3. A nie można by np połączyć szeregowo 3 ogniw z oddzielnymi tanimi modułami ładowarki na każde ogniwo? każdy moduł kontroluje napięcie jednego ogniwa i mamy 3S i12V.. oczywiście zwiększa się zapotrzebowanie na moc wejściową na 3 ładowarki ale to już inny problem.

    • Musisz wtedy każdy moduł zasilać z osobnego odseparowanego galwanicznie źródła, w przeciwnym wypadku zrobisz zwykłe zwarcie na ogniwach.

  4. Domyślam się, że nie ma tanich separatorów 5v aby to miało sens ekonomiczny.
    PS mój gra bardzo dobrze na głośniku od mini wieży jvc i to na boisku nie w domu , a uprościłem jeszcze konstrukcje pozostawiając wtyczkę usb na powerbank. fajna zabawa dla nie elektronika takie moduły:)

    • Poprzez „odseparowane galwanicznie źródło” miałem na myśli po prostu osobną ładowarkę sieciową (np od telefonu), wszystkie trzy ładowarki są odseparowane elektrycznie od sieci, a więc i od siebie nawzajem. W ten sposób można połączyć je szeregowo i do każdej z nich moduł TP4056 do ładowania takiego akumulatora. Jeśli użyjemy tego samego źródła do zasilania wszystkich TP4056 (połączenie równoległe, wspólne plus i minus) to później nie będziemy mogli połączyć ich szeregowo bo zrobimy jedno wielkie zwarcie.

  5. Jeśli chodzi o większą moc to w naprawianym przeze mnie głośniku iHome BT24 sprawa rozwiązana jest przez zastosowanie wzmacniacza PAM8610 zasilanego z jednego aku 18650 przez przetwornicę step-up. Ta przetwornica to scalak sterujący zewnętrznym mosfetem. Wprawdzie ten głośnik ma dwa przetworniki 50mm i dwa bassreflexy, gra głośno i basowo, ale to bardziej boombox, jakość dźwięku do d. Grając głośno aku wytrzymuje 2h, ciszej do 5h. Jak gra można go jednocześnie ładować.

    • PAM8610 wygląda już dużo lepiej, ale z napięciem pojedynczej celi li-ion nie zadziała. Komplikuje to troszkę układ, ale po dodaniu jakiegoś boosta możemy cieszyć się dużo większą mocą, jeśli takiej potrzebujemy.

      Ja np dzisiaj znalazłem w telefonie opcję „kompresja zakresu dynamiki” lub bardziej zrozumiale pod hasłem „loudness”. I okazało się że PAM8403 jest w pełni wystarczający. A jego wysoka sprawność i wysoka sprawność zastosowanego głośnika powodują, że będzie grać na prawdę długo na jednym ładowaniu. Ostatnio w pracy głośnik grał przez 3 dni z maksymalną głośnością, łącznie przez 27 godzin. Napięcie na ogniwach to 3.8V, podejrzewam że zużył niecałe 50% dostępnej w ogniwach energii z 3300mAh dostępnych. Będę dalej mierzył czas pracy jednego ładowania, ale już teraz można oszacować czas pracy z maksymalną głośnością na 50-60 godzin. Oczywiście moc spada wraz ze spadkiem napięcia ogniwa, ale funkcja loudness powoduje spadek mocy nie jest odczuwalny a głośnik nadal gra czysto i ładnie.

  6. Kupiłem martwy głośnik JBL z dwoma przetwornikami Odyssey 25mm 4om 2,2W (?), wywaliłem elektronikę, zamontowałem wzmacniacz PAM8403 i voila! Gra całkiem fajnie, wzmak jest za mocny do tych przetworników ale wystarczy ściszyć. Mam zewnętrzne źródło mocy – powerbank na dwa li-ion 18650 z woltomierzem i muszę powiedzieć że toto chyba nie zużywa energii :) W każdym razie po całym wieczorze słuchania (nie za głośno) napięcie spadło o 0,2V :)

    • Wzmacniacz jest bardzo energooszczędny. Dzisiaj zakończyłem pomiar czasu pracy przy pełnej mocy – pracował około 50 godzin przy aku 3300mAh. Dzisiaj w końcu głośnik się wyłączył, dopiero podłączenie ładowarki przywróciło go do żywych. Prawdopodobnie zadziałało zabezpieczenie ładowarki TP, ale to chciałbym jeszcze sprawdzić. I co mogę powiedzieć, głośnik grał głośno i wyraźnie aż do samego końca, nie używałem żadnego step-upa.

      …50 godzin przy 3.3Ah daje 66mA prądu, coś nie chce mi się wierzyć…

  7. To ciekawe z tym prądem. Ja swój głośnik podpiąłem na początku do zasilacza laboratoryjnego, dałem max i okazało się że w szczycie pobiera ok 0,6-0,8 A Z zasilaniem tych układów jest trochę problemów, zadawałem już pytania na elektrodzie i diyaudio:
    http://diyaudio.pl/showthread.php/26334-Przeno%C5%9Bnyg%C5%82o%C5%9Bnik-problemy-zasilania
    ale nikt nie kwapi się do odpowiedzi. A PAM8403 rządzi – to świetny wzmacniacz, mały, oszczędny, ma niezłą jakość – za chwilę będzie wszędzie zamontowany. No i cena, dałem dolca za dwie sztuki :)
    Wczoraj wylicytowałem głośnik Bose za 5 dych (w sklepie ponad 1000, gra tak że buty spadają), jak przyjdzie będę się bawił ;) Chcę zbudować na jego podstawie przenośne radio internetowe – zamontuję w nim smartfon z wi-fi i programem do odbioru stacji netowych. Ciekawe co jeszcze się z tego urodzi?
    Nie ma w necie poważnego tematu na żadnym forum dotyczącego takich małych, przenośnych konstrukcji, może by na światełkach założyć?

    • Na światełkach jak najbardziej, tych ludzi można zarazić praktycznie wszystkim :)

  8. A ten Twój układ ładowania z zabezpieczeniem – czy podczas ładowania głośnik może grać?

    • Układ w żaden sposób nie odłącza akumulatora gdy ten jest ładowany, to by było bez sensu. Wzmacniacz ciągle ma napięcie, ale w dalszym ciągu jest to napięcie aku, a nie napięcie usb.

  9. W tych modułach ładowarki z zabezpieczeniem da się jakoś regulować maksymalny prąd przy którym DW01 odcina baterię?

    • Nigdy w to nie wnikałem także nie potrafię odpowiedzieć. No ale układ czymś ten prąd musi mierzyć więc pewno da się wpłynąć na ten pomiar :)

      A jaki prąd Cię interesuje? Przeciętnie jest to jakieś 3A co powinno być ok dla większości ogniw.

    • Na ile rozumiem notę to „over current detector” używa tranzystora ML8205A jako bocznika – mierzy różnicę między ujemnym terminalem baterii (źródłem) a out- (drenem tranzystora), i odcina napięcie jeśli przekroczy ona 150mV, więc maksymalny prąd będzie zależał od Rds(on) użytego tranzystora przy danym napięciu. L8205A w zakresie 3-4V powinien mieć poniżej 30mOm więc rzeczywiście daje to kilka amperów co w teorii powinno wystarczyć… ale w praktyce z jakiegoś powodu nie pozwala odpalić ATtiny13 migającemu diodą LED. To znaczy przy podłączeniu czasami wstaje a czasami nie… a potrzebuję jeszcze dołożyć przetwornicę i parę innych bzdetów. Gdy podłączyć kontroler do ogniwka z już włączonym PCM (bo np była podpięta jedna diodka LED z opornikiem i sobie świeciła) to wszystko działa, po prostu nie chce wstać.
      Pewnie w końcu wywalę to zabezpieczenie i dbanie o minimalne napięcie ogniwa i nie przekraczanie prądu przerzucę na mikrokontroler, ale jestem ciekaw czemu tak się robi :D

  10. Może komuś się to przyda, najwyraźniej PCM z DW01 nie lubi być odłączane od zasilania i po ponownym zasilaniu musi mieć chwilę na włączenie się bez obciążenia. Problemy ze startem, które były obecne gdy przełącznik był zlokalizowany między dodatnim terminalem ogniwka a B+ na płytce, zniknęły gdy przestawiłem go między OUT+ a mikrokontroler i teraz wszystko wstaje prawidłowo.

    • No tak, bo prawidłowo właśnie tak to powinno być podłączone. Zabezpieczenie na stałe przy ogniwie (tak jak ma to miejsce w ogniwach z wbudowanym zabezpieczeniem, praktycznie ten sam układ) i przełącznikiem odcinamy odbiornik od całości.

  11. Te zabezpieczenia – chyba wszystkie – potrzebują napięcia odblokowującego. Zazwyczaj odblokowanie następuje podczas podłączenia ładowania. Ja w swoim powerbanku wymieniam ogniwa i zabezpieczenie resetuję(odpalam) dodatkowym microswitchem, który podaje napięcie z ogniwa(wejścia zabezpieczenia) na wyjście zabezpieczenia, czyli udaję że podłączam ładowarkę.

    • Zabezpieczenia w ogniwach które miałem resetowały się same po usunięciu odbiornika i samoistnym wzroście napięcia. Zabezpieczenie zastosowane na płytce TP4056 ostatnio mi się nie zresetowało, albo za krótko czekałem. Albo ogniwa tak mocno się rozładowały, bo rozładowanie następowało bardzo małym prądem. Te zabezpieczenia nie odcinają przy jakimś konkretnym napięciu, zależy ono od prądu. Jeśli prąd jest większy to odetną przy napięciu wyższym, np. 2.5V. Jeśli mniejszy, to mogą zejść do 2.2V – dla ogniwa li-ion taka różnica już ma znaczenie. Podejrzewam że przy malutkim prądzie takie zabezpieczenie potrafi zejść nawet do 2V, co może miało miejsce, bo po podłączeniu ładowarki zabezpieczenie puściło dopiero po około 30 sekundach, chyba jak napięcie na ogniwie wrosło.

  12. Ciekawe czy taka płytka ładowarki z PCM TP4056+DW01 może bezpiecznie obsługiwać baterię z Nokii (np. BL-4U albo BL-5J). Napięcie znamionowe 3.7V, sugerowany prąd ładowania 450mA więc Rprog musiałbym zamienić na 2.4k. Nie umiem znaleźć jakiejkolwiek noty katalogowej do tych ogniw ale AVR, kilka diodek i jakiś wyświetlacz nie będą przecież ciągnąć większego prądu niż telefon nadający przez GSM a taka bateryjka jest mniejsza niż 18650 i łatwiej ja zmieścić w płaskiej obudowie.
    Pewnie kupię i sprawdzę :D

    • Normalnie będzie działać, przecie to li-ion. Jak robocze 3.7V to ładowanie do 4.2V. Jak by robocze było 3.6V a bateria miała już swoje lata, to możliwe jest że będzie ładowana do 4.1V, bo te pierwsze tak miały. Masz rację, zmniejsz prąd ładowania bo 1A to stanowczo za dużo.

  13. Co do 2 celi połączonych szeregowo wydaje mi się, iż można obejść balanser i zastosować miniaturowy 5v dwupozycyjny przekaźnik który będzie zasilany z USB. (potrzebny model p-5, w zalaczniku 12v (p-12)) ja kupiłem po 3 zł/szt

    Po podłączeniu ładowarki- odseparuje ogniwa i TP4056 będą ładowały tylko jedną cele. Po odłączeniu ładowarki przekaźnik wraca w stan spoczynku zwierając dwa potencjały celi tworząc pakiet 2cel.

    Jeśli się myle to proszę o sprostowanie.
    Pozdrawiam

  14. Zapomniałem dodać jeszcze info o możliwości zastosowania bramki NAND, która poinformuje jedną diodą a nie dwoma o pełnym naładowaniu 2celi przez dwie ładowarki tp4056. Bo i po co mamy wycinać kolejny otwór na jeszcze jedną diodę informacyjną.

  15. w sumie bramka AND bardziej pasuje

  16. Witam.
    Fajna konstrukcja.
    Mam do ciebie pytanie odnośnie samych głośnika, owiec mi czy membrana ma duży skok przy tym wzmacniaczu. Pytam bo chciał bym 2 takie głośniki zastosować do mojej konstrukcji wyposażonej w mocniejszy wzmacniacz i membrany bierne, Które wymagają trochę ciśnienia.

    • Przy tym wzmacniaczu skok ma mizerny. Nie radzę pchać tych głośników do innych obudów, jest to obecnie zaprojektowane tak aby uzyskać wysoką sprawność przy niewielkiej mocy jaką daje ten wzmacniacz. Obawiam się że po takim przełożeniu będzie to grało mizernie.

  17. Kolejne pytanie… czy te zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem jest dobre skoro gasi pobór przy dopiero 2,5v ?
    da sie to wyregulowac jakims opornikiem do np 2,7v badz 3v?

    • Wszystkie takie zabezpieczenia odcinają przy takim napięciu. Nie mam pojęcia czy da się to jakoś zmienić, nie było mi to potrzebne. Ale 2.5V to jest jeszcze całkiem przyzwoite napięcie, nie zauważysz różnicy w żywotności ogniwa. No i dużo lepsze 2.5V niż 0V po którym ogniwo powinno wylądować w koszu.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Proszę pozostawić te dwa pola tak jak są: