พาวเวอร์ซัพพลาย Eurorack Synthesizer: 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ยินดีต้อนรับสู่คำแนะนำของฉันเกี่ยวกับวิธีสร้างแหล่งจ่ายไฟ DIY สำหรับซินธิไซเซอร์ Eurorack

โปรดทราบว่าความรู้ของฉันเกี่ยวกับการออกแบบพาวเวอร์ซัพพลายและซินธิไซเซอร์ Eurorack ไม่เป็นสองรองใคร ใช้คำแนะนำของฉันอย่างระมัดระวัง ฉันจะไม่รับผิดชอบต่อโมดูลราคาแพงของคุณที่ถูกทำลายหรือแย่ที่สุด … อย่างไรก็ตาม หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการที่ฉันติดตามเพื่อไปยังผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ฉันขอเชิญคุณอ่านคำแนะนำนี้เพิ่มเติม

ขั้นตอนที่ 1: พาวเวอร์ซัพพลาย Eurorack Synthesizer คืออะไร?

อย่างแรกเลย Eurorack Synthesizer คืออะไร? Eurorack เป็นระบบโมดูลาร์ประเภทหนึ่งที่ใช้ในการสร้าง Synthesizer เฉพาะบุคคล ในระบบนี้ การสังเคราะห์เสียงทำได้โดยการเชื่อมต่อสัญญาณแอนะล็อกระหว่างโมดูลต่างๆ Eurorack เปิดตัวครั้งแรกโดย Doepfer แบรนด์สัญชาติเยอรมัน ซึ่งขณะนี้ได้เติบโตเร็วกว่าระบบสังเคราะห์แบบแยกส่วนอื่นๆ ทั้งหมด

"การแพตช์" (การเดินสายเรียกอีกอย่างว่า) ของโมดูลช่วยให้สามารถเปล่งเสียง มอดูเลตเสียง และจัดลำดับที่ซับซ้อนมาก

ซินธ์แบบแยกส่วนชนิดนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในดนตรีบรรยากาศ (ซาวด์แทร็กของ Listen Stranger Things) ในดนตรีอิเล็กทรอนิกส์และในรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์กำเนิด (Listen Colin Benders)

แล้วพาวเวอร์ซัพพลายล่ะ?

ในระบบ Eurorack การแพตช์เสียงและการมอดูเลตจะทำที่แผงด้านหน้าของเครื่องโดยใช้แจ็ค 3.5 มม. โมโนหรือสเตอริโอ เพื่อป้องกันไม่ให้อินเทอร์เฟซผู้ใช้รกเกินไป การจ่ายพลังงานทั้งหมดจะทำผ่านขั้วต่อที่ด้านหลังของโมดูล

โดยปกติแล้ว พลังงานจะถูกส่งผ่านบัสที่จ่ายแต่ละโมดูลโดยขนานกับ -12/+12 V, 5V และกราวด์ รถบัสยังมีสัญญาณควบคุมที่รู้จักกันในชื่อ CV (แรงดันควบคุม) แต่สัญญาณเหล่านั้นไม่ค่อยได้ใช้ โมดูล Eurorack นั้นใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อกอย่างกว้างขวาง ดังนั้นรางแรงดันไฟฟ้า -12/+12 V แต่เนื่องจากโมดูล DSP สมัยใหม่กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ (ดู Mutable Instruments) ความต้องการรางจ่ายไฟ 5V ที่ดีจึงมีความสำคัญมาก

ทำไมต้องทำแหล่งจ่ายไฟ DIY?

ชุมชน DIY รอบ Eurorack Synth นั้นใหญ่มาก ซึ่งทำให้ทรัพยากรการออกแบบพร้อมใช้งานสำหรับทุกคนที่ต้องการค้นหา

อันดับแรก ฉันเป็นมือใหม่ใน Synth แบบแยกส่วน และฉันต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับมัน ฉันคิดว่าการออกแบบซินธิไซเซอร์ของฉันเองจะสอนฉันมากกว่าการเลื่อนดูวิดีโอ Youtube เป็นเวลานาน แต่ฉันยังไม่พร้อมที่จะเสี่ยงในการออกแบบโมดูลการประมวลผลเสียง นั่นคือเหตุผลที่ฉันเลือกส่วนที่ "ง่าย": แหล่งจ่ายไฟ

อย่างที่สอง ฉันต้องการเคสแบบกำหนดเองที่มีพาวเวอร์ซัพพลายที่ผสานรวมไว้อย่างดี ดังนั้นการทำให้ทั้งเคสและ PSU มั่นใจว่าฉันจะได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ (มีแนวโน้มว่าจะไม่ดีเท่าโซลูชันนอกชั้นวาง แต่ฉันไม่สนใจ มากจนผมไม่ใช่นักดนตรีมืออาชีพอยู่แล้ว) ฉันจะทำคดีทันทีที่มีโอกาส (มองหาคำแนะนำในอนาคต)

ประการที่สาม ฉันมีใบอนุญาตสำหรับนักออกแบบ Altium ผ่านงานของฉัน และฉันเคยทำ PCB มาก่อน ไม่น่าจะยากเกินไปที่จะทำให้บอร์ดนี้ทำงานได้

ประการที่สี่และสุดท้าย ฉันเป็นคนราคาถูก และฉันคิดว่าทำไมไม่ประหยัดโมดูลจ่ายไฟราคาแพงไปซักหน่อย ที่ถูกกล่าวว่าฉันคิดว่ามันอาจจะมีราคาแพงกว่าแหล่งจ่ายไฟ Eurorack ที่เป็นที่นิยมมากที่สุดบางตัว แย่เกินไปสำหรับฉัน

ขั้นตอนที่ 2: ข้อกำหนด

ดังที่เราเห็นในส่วนก่อนหน้านี้ แหล่งจ่ายไฟประกอบด้วยรางแรงดันไฟ 3 ราง -12/+12V, 5V และแน่นอนกราวด์ (หรือ 0V)

มีสองกลยุทธ์ที่เป็นที่นิยมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เหมือนกัน:

1. การออกแบบที่ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าพร้อมก๊อกตรงกลางเพื่อให้ได้พื้นลอยตัวทั้งสองได้รับการแก้ไขและควบคุมเพื่อสร้างรางแรงดันไฟฟ้าคู่
2. การออกแบบแหล่งจ่ายไฟ DC ซึ่งจะถูกแปลงเป็น -12/+12 V ด้วยตัวควบคุมโหมดสวิตช์

วิธีแก้ปัญหาแรกนั้นยอดเยี่ยมเพราะทุกอย่างถูกสร้างไว้ในพาวเวอร์ซัพพลาย ใช้ไฟ AC 115/230V เป็นอินพุต แต่คุณต้องเต็มใจที่จะยุ่งกับ AC หลัก และคุณจะต้องใช้หม้อแปลงขนาดใหญ่ภายในเคส Eurorack หรือคุณจำเป็นต้องใช้อะแดปเตอร์ AC แบบเสียบผนัง ซึ่งไม่มีให้บริการในวงกว้างในทันทีที่คุณต้องการให้พลังงานออกจากระบบมากขึ้น

วิธีที่สองนั้นยอดเยี่ยมเพราะสามารถใช้แล็ปท็อปที่ทรงพลังเช่น power Brick แต่น่าเสียดายที่ตัวควบคุมการสลับจะมีเสียงดังกว่าคู่เชิงเส้นที่สามารถใช้ในโซลูชันก่อนหน้านี้เล็กน้อย อิฐแหล่งจ่ายไฟ OEM อาจมีราคาแพงมาก

ไม่ว่าในกรณีใด ฉันไม่ต้องการจัดการกับการจัดหาหม้อแปลงที่เหมาะสม และฉันไม่ต้องการที่จะมีส่วนร่วมในการหลอมรวมแรงดันไฟหลัก ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟที่เราจะทำจะเป็นโหมดสวิตช์ตามข้อกำหนด:

เอาต์พุตประมาณ 1A @ -12V, 1A @ +12V และ 2A @ 5V สำหรับยอดรวมทั้งหมดประมาณ 34W บวกกับความร้อน (เราอาจจะประหยัดค่าความร้อนในครัวเรือน)

• ต่อสายโซ่แบบเดซี่ได้ เพื่อให้พาวเวอร์บริคก้อนเดียวสามารถใช้กับพาวเวอร์ซัพพลายหลายตัวได้
• เข้ากันได้เป็นหน่วยด้านหน้าหรือติดตั้งภายในกล่องซินธิไซเซอร์
• มีการออกแบบเฉพาะตัวที่ทำจากแผงวงจรทั้งหมด
• สวิตซ์เปิด-ปิด
• สถานะรางแรงดันไฟฟ้า LED
• แรงดันเอาต์พุตเสียงต่ำถ้าเป็นไปได้

ขั้นตอนที่ 3: แผนผัง

ในการสร้างแผนผังสำหรับแหล่งจ่ายไฟนี้ เราจำเป็นต้องค้นหาตัวควบคุมโหมดสวิตช์ที่สามารถส่ง +12V และ -12V จากแหล่งจ่ายไฟเดียวได้ เราสามารถมี IC สองแบบ (วงจรรวม) ที่แตกต่างกันสำหรับรางแรงดันบวกและลบ แต่การที่เหมือนกันจะทำให้การออกแบบง่ายขึ้น

ฉันมักจะค้นหาชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์โดยใช้ Digikey หรือ Mouser ทั้งสองมีระบบกรองที่มีประสิทธิภาพมากในการค้นหาชิ้นส่วนเฉพาะ

ตัวควบคุมที่ฉันเลือกสำหรับ -12/+12 V คือ LM2576S-12 จาก TI

โดยทั่วไปแล้วหากผู้ผลิต IC ต้องการให้คุณใช้ชิ้นส่วนของพวกเขา พวกเขาจะมีแผนผังที่ดีพร้อมทุกอย่างที่คุณต้องการเพื่อให้ได้แผนผังที่ถูกต้อง ในแผนผังสำหรับส่วนประกอบนี้จะอธิบายการเดินสายการจ่ายบวก การเดินสายการจ่ายไฟฟ้าเชิงลบ และแม้แต่การใช้ตัวกรองเอาท์พุต

สำหรับราง 5V เราจะใช้ LM2576-5 จาก TI นี่ไม่ใช่ตัวเลือกที่ประหยัดที่สุด แต่ช่วยประหยัดเวลาระหว่างการออกแบบบอร์ด เนื่องจากพาสซีฟทั้งหมดเหมือนกับเวอร์ชัน 12V รอยเท้าก็เหมือนกันซึ่งช่วยประหยัดเวลาได้มาก

มีไฟ LED แสดงสถานะ 3 ดวงซึ่งแต่ละอันเชื่อมต่อกับรางแรงดันไฟฟ้าเพื่อรายงานให้ผู้ใช้ทราบว่าทุกอย่างทำงานหรือไม่

โปรดดูแผนผังที่แนบมาสำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม

ขั้นตอนที่ 4: เค้าโครง

การสร้างเลย์เอาต์ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่ก็ไม่ได้ยากเช่นกัน ขึ้นอยู่กับข้อจำกัดเสมอ

ข้อจำกัดหลักของฉันในครั้งนี้คือเก็บทุกอย่างไว้ในสี่เหลี่ยมขนาด 100 มม. คูณ 60 มม. เหตุผลสำหรับมิติข้อมูลเฉพาะนี้มีดังต่อไปนี้:

• ความยาวน้อยกว่า 100 มม. เนื่องจากระบบเสนอราคาการผลิต PCB สำหรับปริมาณต่ำที่รองรับการออกแบบย่อย 100 มม. (กว้างหรือยาว) อย่างมาก จำไว้ว่าฉันเป็นคนราคาถูก:P
• ความกว้างน้อยกว่า 60 มม. เนื่องจากฉันต้องการให้โมดูลพอดีกับเคส Eurorack "skiff" ซึ่งมักจะมีความลึกจำกัดมาก

ความกว้างที่ในใจฉันสามารถติดตามโครงร่างของ PCB ของฉัน เติมข้อมูล และทำการติดตามที่จำเป็นทั้งหมด

สังเกตว่าเป็นกระดานสองด้าน การมี 4 ชั้นจะทำให้ขั้นตอนการจัดวางง่ายขึ้น แต่จะมีราคาสูงกว่า เพื่อให้ได้พื้นดินที่สวยงาม ฉันจึงเก็บรอยส่วนใหญ่ไว้บนชั้นบนสุด และเทพื้นทั้งสองข้าง เททั้งสองถูกเย็บด้วยจุดแวะหลายจุดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการลงกราวด์ที่เหมาะสม ซึ่งจะช่วยลดเสียงรบกวน (หวังว่า)

เป็นประโยชน์เสมอเมื่อต้องคำนึงถึงรอยเท้า 3 มิติของส่วนประกอบของคุณ เนื่องจากเมื่อต้องจัดการกับแหล่งจ่ายไฟ ส่วนประกอบเหล่านั้นมักจะค่อนข้างใหญ่

เมื่อเค้าโครงเสร็จสิ้น เราสามารถส่งออกไฟล์ gerber และส่งไปยังผู้ผลิตที่เราชื่นชอบ ในกรณีของฉัน ฉันส่งไฟล์ไปที่ PCBWay (ฉันไม่มีส่วนเกี่ยวข้อง แต่ก่อนหน้านี้ฉันโชคดีกับพวกเขาเสมอ) ขั้นตอนการสั่งซื้อนั้นง่ายมาก

Gerbers ติดอยู่ด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 5: แผงด้านหน้า

เพื่อที่จะเป็นโมดูล Eurorack ที่เหมาะสม แหล่งจ่ายไฟจำเป็นต้องมีแผงด้านหน้า และเนื่องจากฉันได้สั่งซื้อ PCB ไปแล้ว ทำไมไม่ทำให้มันมี PCB ด้วยเช่นกัน…ดังนั้นฉันจึงสร้างโปรเจ็กต์ใหม่และจัดวางอาร์ตเวิร์คของฉัน มันไม่ได้ยอดเยี่ยมมาก แต่มันจะทำงาน

คุณจะสังเกตเห็นที่นี่ว่าฉันต้องทิ้งการเชื่อมโยงแบบเดซี่ของระบบของฉันเนื่องจากไม่มีที่ว่าง งานศิลปะทั้งหมดถูกสร้างขึ้นใน inkscape จากนั้นแปลงเป็น dxf และนำเข้าสู่ altium สิ่งนี้ทำให้การทำงานอย่างรวดเร็ว

สำหรับผู้นำ ฉันตัดสินใจที่จะพยายามทำให้พวกเขาส่องผ่านแผงด้านหน้า ในการทำเช่นนั้น ฉันเทชั้นบนสุดทั้งหมดแล้วเปิดเป็นวงกลมโดยมีงานศิลปะเล็กๆ อยู่ข้างใน ฉันไม่เคยลองสิ่งนี้มาก่อน มันอาจจะไม่ได้ผล

เนื่องจากพาวเวอร์ซัพพลายนี้ใช้สำหรับเครื่องดนตรี ฉันจึงพยายามใช้ธีมดนตรีเล็กน้อย มันอาจจะดูง่อยๆ แต่มันง่ายที่จะทำด้วยฟอนต์สัญลักษณ์เพลง

Gerber สำหรับแผงด้านหน้าสามารถพบได้ร้อง

ขั้นตอนที่ 6: ส่วนประกอบ

ตอนนี้เรามีบอร์ดอยู่ในระหว่างดำเนินการแล้ว เราต้องกังวลเกี่ยวกับการซื้อส่วนประกอบที่เหลือ และเพื่อที่คุณจะต้องเลือกผู้จัดจำหน่าย ในกรณีของฉัน Mouser มีตัวเลือกส่วนประกอบที่ดีที่สุดสำหรับสิ่งที่ฉันต้องการ:

• อะแดปเตอร์ AC (418-TRH100A13502E126)
• ขั้วต่อบาร์เรล DC หวังว่าจะเข้ากันได้กับรายการด้านบน (502-721AFMS)
• สวิตช์โยก (691-651122-BB-1V)
• ทะเบียน LM2576-12 (926-LM2576S-12/NOPB)
• ไดโอด 1N5822 (511-1N5822)
• ตัวเหนี่ยวนำ (673-PF0382.223NLT)
• ตัวเก็บประจุ (661-APSG160E222MJ20S)
• ตัวเก็บประจุ (661-APXG250A101MHA0G)
• ตัวเหนี่ยวนำ (994-MSS1583-683MED)
• ตัวเก็บประจุ (80-A750MS108M1CAAE13)
• ส่วนหัว (517-30316-6002)
• เทอร์มินอล (571-624091)
• ขั้วต่อจีบ (571-6409051)
• ทะเบียน LM2576-5 (998-LM2576-5.0WU)
• นำ (710-155124VS73200A)
• นำ (710-155124RS73200A)
• นำ (710-155124YS73200A)
• ขั้วต่อสกรู (534-7689-3)

ส่วนที่เหลือเป็นส่วนประกอบของเยลลี่บีน:

• ตัวต้านทาน 250 โอห์ม 0603
• ตัวต้านทาน 100 โอห์ม 0603
• ตัวต้านทาน 330 โอห์ม 0603

ดู pdf ที่แนบมาสำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม (ปรับปริมาณตามแผนผัง)

ขั้นตอนที่ 7: การประกอบ

ขั้นตอนการประกอบคือการบัดกรีแบบเก่าที่น่าเบื่อ

ฉันจะไม่ลงรายละเอียดมากเกี่ยวกับเรื่องนี้เนื่องจากมีคำแนะนำมากมายที่ทุ่มเทในหัวข้อนี้

ส่วนประกอบทั้งหมดควรบัดกรีในจุดที่ถูกต้องและทุกอย่างจะทำงานได้ดี

ขั้นตอนที่ 8: เสร็จสิ้น

นี่คือช่วงเวลาแห่งความจริง! มันเปิดเครื่องหรือไม่ คุณควรตรวจสอบทุกอย่างด้วยมัลติมิเตอร์ก่อนที่จะเปิดเครื่องโมดูลใด ๆ อย่างชัดเจน ฉันมีความสุขมากกับไฟ LED ที่ส่องผ่านปุ่มเพลง! มันงดงาม

โดยรวมแล้วโปรเจ็กต์นี้ประสบความสำเร็จอย่างมาก แต่การอัปเดตน่าจะมาในเร็วๆ นี้ เพื่อแก้ไขปัญหาบางอย่างที่ควรปรับปรุงให้พอดีกับราง Eurorack แต่เนื่องจากเป็นพาวเวอร์ซัพพลายแบบติดตั้งด้านข้างจึงสมบูรณ์แบบ

นี่คือท่วงทำนองที่แต่งด้วยเครื่องดนตรีที่ฉันสร้างใหม่ หากคุณสงสัยว่าเสียงสังเคราะห์แบบโมดูลาร์จะเป็นอย่างไร ให้ฟัง แนวคิดของโมดูลาร์คือการสร้างเครื่องมือที่เหมาะกับคุณโดยเฉพาะ ซึ่งทำให้ค่อนข้างมีเอกลักษณ์ และฉันชอบความคิดที่จะมีเครื่องดนตรีที่ให้เสียงที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว

ฉันไม่มั่นใจมากนักที่จะเข้าสู่เทรนด์โมดูลาร์นี้ เนื่องจากฉันไม่เคยมีประสบการณ์ด้านซินธิไซเซอร์มาก่อน แต่ฉันไม่มีความเสียใจ และถ้าคุณลังเล ผมขอแนะนำให้คุณลองดู มันค่อนข้างง่ายที่จะขายโมดูลต่อ และถ้าคุณสร้างมันขึ้นมาเองให้มากที่สุด มันจะไม่แพงกว่าเครื่องมือคุณภาพดีอื่นๆ

เพลงบางเพลงที่สร้างด้วยซินธิไซเซอร์นี้สามารถพบได้ที่นี่:

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

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

soundcloud.com/benjamin-bonnal/unboldechil…

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