Ampli Singlotron

Introduction:

L’utilisation des amplificateurs par modules B.K Electronics est remise en question. Bien que globalement de bonne qualité audiophile, ces amplis bon marché ne font pas partie des références en audio. Les compressions laissent tout entendre et surtout les défauts.

Un projet de remplacement des amplis prend donc naissance avec une nouvelle philosophie et un nouveau design. Class D pour les basses, class A pour les médiums, compression et tweeter.

Une base commune doit être développé avec des caractéristiques spécifiques à chaque hautparleur.

L’ancienne version des amplis était en tri amplification maintenant place à la quadri amplification avec le nouveau contrôle de volume V2 et futurs.

Etude et Cahier des charges :

     ■ Amplificateur de faible puissance, class A single End de qualité audiophile reconnue sur des compressions

     ■ Stéréo avec entrée asymétrique

     ■ Protection des HP de composante continue

     ■ Régulation température et sécurité

     ■ Mode veille et mise en ou hors service depuis le contrôle de volume

     ■ Interface avec Micro-contrôleur

     ■ Boitier compact

     ■ Design Hifi

Amplification:

Le module d’amplification est entièrement réalisé en DIY. Le montage choisi est le SINGLOTRON en provenance du site de JM.Plantefeve. 

Tous les composant sont implantés sur un circuit imprimé qui est réalisé spécifiquement pour ce projet.

Les principaux composants sont réduits à une diode régulatrice de courant type CR470 et les transistors sont des BUZ900/905 en boitier plastique. Les autres composant sont des résistances à l’exception du condensateur C1 qui est de 100nF pour le tweeter et de 220nF pour le haut médium

En ce qui concerne l’alimentation :

le transfo est un R-TORE de 2x15Vac 300VA en provenance de SELECTRONIC

Le redressement est constitué de deux ponts de diode

Le filtrage en montage PI avec condensateurs de 22.000 MicroF et résistances de 1 Ohms.

Appairage des transistors:

Cet amplificateur à la particularité de ne pas avoir de condensateur sur la sortie HP car il est alimenté +/- 17Vdc et la masse est référencée au rail négatif. La distribution des alimentations et les raccordements à la masse doivent être scrupuleusement respectés au risque de voir tout partir en fumé. J’en parle en connaissance de cause.

L’appairage des transistors n’est pas nécessaire sur ce type de montage. il a été tout de même effectué afin de sélectionner les transistors les plus proches pour le ZENQUITO. Seulement ensuite ont a été utilisés ceux qui restaient pour le SINGLOTRON toujours en veillant à ce que les Id soient proches.

Carte PIC :

Une platine à base d’un microcontrôleur PIC 18F4520 est réalisée afin de répondre aux besoins de tous les futurs projets : Amplificateurs et contrôle de volume et autres.

Le microcontrôleur est cadencé à 4MHz mais peut évoluer jusqu'à 20MHz. L'utilisation d'un quartz est primordiale pour la fonction de décodage de la télécommande du contrôle de volume mais pour les amplis on aurait pu s’en passer.

Chaque sortie est configurable matériellement avec une résistance de tirage ou série ou avec un simple shunt si l'on ne souhaite rien.

On remarque une modification de dernière minute sur la carte avec un fils rouge. Il s'agit de l'alimentation du port RJ11.

Cartes protection HP

Etant donné que cet amplificateur laisse passer la composante continue, il est important de disposer d’une protection. Plusieurs kits existent dans le commerce mais assez honteux en termes de prix.

On choisit donc de réaliser une carte spécifique simple et disposant des fonctions suivantes:

     ■ Relais en série sur la sortie hautparleur

     ■ Détection composante continue

     ■ Un signal défaut afin d’informer le microcontrôleur et de le signaliser sur les LEDs

     ■ Pilotage du relais par le microcontrôleur lors des phases de mise en service ou hors service ou en cas de défaut

Alimentation auxiliaire

Une alimentation auxiliaire est réalisée afin de fournir le 5Vdc pour le PIC ainsi que le 24Vdc pour la LED du bouton poussoir, les relais et les ventilateurs.

Le relayage:

Un relais avec commande en 24Vdc pour enclencher les alimentation des bloc de puissance et un relais 220Vac pour détecter le pilotage externe des amplis.

Le boitier

Il n’a pas été retenu d’acheter un boitier complet et celui-ci est basé sur la récupération de radiateur d’ancien variateur de fréquence type DANSFOSS VLT5000. Les radiateurs ont les ailettes à l’horizontale ce qui facilite le refroidissement avec les ventilateurs sur l’arrière.

Le fond du boitier est constitué d’une tôle d’acier de 2mm directement fixée sur flancs des radiateurs ce qui permet de former une base solide pour ce boitier. Bien que la photo ci dessous soit celle du boitier ZENQUITO le principe reste le même pour le SINGLOTRON.

La face avant est réalisé par un spécialiste dans ce domaine. Il s’agit de Eloxalplus. C’est un peu onéreux mais le résultat est excellent et en plus il est simple de dialoguer avec eux.

Sur le dessus du boitier est monté une tôle perforée afin de faciliter le refroidissement des éléments à l’intérieur.

La face arrière est réalisé artisanalement à partir d’une tôle de 1mm en aluminium. C’est facile à usiner et n’étant pas certain de l’implantation des composants cela permet de la modifier à volonté. A l’avenir elle pourra être remplacer par une vraie face arrière confectionnée par un professionnelle.

Les dimensions du boitier sont 435mm de large ce qui correspond à une largeur standard pour des éléments HIFI du commerce. La hauteur de 90mm ainsi que la profondeur de 280mm sont liées aux dimensions des radiateurs.

Quatre pieds en plastique métallisés or de 45x16mm sont montés sur la base

Interfaces et fonctions :

Un gros bouton poussoir en façade permet l’allumage et l’extinction de l’amplificateur. Au centre une grosse LED bleu permet de signaler si l’ampli est en service ou pas. Elle clignote durant tout la phase de monté en température de l’amplificateur. C’est un bouton poussoir de 34mm en en acier inoxidable généralement utilisé dans les ascenseurs.

En façade deux fenêtre en Plexiglas habitent les LED qui permettent de signaler les défauts sur l’ampli de droite et de gauche. Chacune des LED s’allume si le défaut est présent et clignote si le défaut est apparu mais n’est plus actif. Le relais de sortie s’ouvre en cas de défaut et ne peut se refermer que sur RESET par bouton poussoir ON/OFF.

     ■ TEMP = dépassement de température

     ■ INT = Défaut interne (Uniquement pour Ampli ICE POWER)

     ■ DC = Défaut composante continue

La régulation de température s’effectue par le PIC grâce à une boucle PID . Une sonde de température sur chaque radiateur délivre une tension 0-5V. Les ventilateurs sont pilotés en PWM par une sortie sur transistor.

La réalisation

Comme vous pouvez le voir sur les photos tous les éléments sont implantés dans le boitier sans laisser beaucoup de place. Cela est une des contrainte imposé par le cahier des charges initial.

Les réglages:

Les réglages sont assez simples. En agissant sur les potentiomètres RV1 et RV2 ont ajuste 2A sur les rails d’alimentations et 0V en sortie HP. Les réglages ont été effectués à vide et avec un HP branché en sortie.

Il faut être patient car avec la montée en température il y a de la dérive. Donc je vous conseille de reprendre les ajustements après plusieurs heures de stabilisation et même le lendemain après avoir éteint et rallumé les amplis. De plus à chaque fois que l’on agit sur un potentiomètre il faut reprendre le réglage sur l’autre. Il faut y aller doucement et avec beaucoup de patience.

Après avoir trouvé le bon compromis ça ne bouge plus vraiment. Personnellement je vérifie tous les 1 à 2 ans par acquis de conscience mais ca ne fluctue que très peu.

Les premiers  résultats:

Deux amplis au total ont été réalisés. Un pour la compression RADIAN 950PB reproduisant dans la gamme de fréquence 500Hz-6/8Kz et un autre pour le tweeter FOSTEX 925A à partir 6/8KHz.

Sans aucune source connectée en entrée ces amplis sont extrêmement silencieux. C’est le moins que l’on puisse dire car on n’entend rien comme s’ils étaient éteint.

Lorsque la source est en service des bruits apparaissent très certainement lié au bouclage de masse.

L’utilisation sur la compression laissait apparaître un léger bruit «BUZZZZ» qui sans être vraiment dérangeant avait tendance à me déranger. Le montage d’un transfo audio sur les entrées a tout résolu.

Sur les tweeter l’effet n’est pas totalement identique avec un léger bruit de souffle. Les transfos ont été monté par acquis de conscience. Cela n'a pas vraiement eu d'effet. Je pense que je bruit généré par le bouclage de masse est en dessous du spectre du tweeter donc on ne l'entend pas. Le souffle quant a lui n'est pas atténué par les transformateurs d'entrée.

Les améliorations:

L'ajout de transformateurs sur les entrées audio est l’arme absolue contre les bouclage de masse quand aux self sur les alimentation est de loin la meilleure solution si l’on veut réduire efficacement l’ondulation.

Les radiateurs chauffent bien et se stabilisent à 55°c. Les ventilateurs font un peu de bruit. Deux ventilateurs en série ont permis de réduire 3db. Cela a pour but d’augmenter la pression dynamique à débit identique et ainsi réduire la vitesse de rotation des ventilateurs. 

Les mesures:

Avec l’acquisition très récente d’un oscilloscope faible bruit et d’un analyseur audio Averlab les mesures ne devraient plus tarder.  Patientez….

Les  résultats finaux:

Les essais sur la compression RADIAN 950PB valide le fait que quelques watts sont suffisant pour ce type de récepteur. La dynamique est vraiment bluffante mais la qualité du son n’est pas vraiment en amélioration par rapport au B&K.

Sur le tweeter  le son est assez clair mais on entend du souffle et les détails sont un peu brouillon.

Quelques essais ont étaient effectués sur des gros HP mais sans grand succes. Pas assez de puissance, pas de dynamique

Sur des enceinte triangle 2 voies, le son est correct mais sans plus.

En résumé, qualité audiophile tout de même, compacte et design. Des amplificateurs simples à réaliser qui fonctionnent de manière stable depuis des année dans mon installations.

Qualité  je ne vous cache pas qu'en terme de qualité je m'attendais à une plus grande différence par rapport au BK. Bien que ce soit une belle progression ce n'est pas non plus une révolution en soit !

En conclusion, satisfaction avec un peu de déception. A approfondir.....