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2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-13 06:56
Willkommen zu meinem Instructable, wie man ein DIY-Netzteil für einen Eurorack-Synthesizer herstellt.
Bitte beachten Sie, dass mein Wissen über Netzteildesign und Eurorack-Synthesizer unübertroffen ist. Nehmen Sie meine Ratschläge sorgfältig an. Ich werde nicht dafür verantwortlich gemacht, dass Ihre teuren Module zerstört werden oder das Schlimmste … Wie auch immer, Wenn Sie mehr über den Prozess erfahren möchten, dem ich gefolgt bin, um zum fertigen Produkt zu gelangen, lade ich Sie ein, dieses Instructable weiter zu lesen.
Schritt 1: Was ist ein Eurorack-Synthesizer-Netzteil?
Was ist ein Eurorack-Synthesizer? Bei diesem System wird die Klangsynthese durch das Zusammenschalten analoger Signale zwischen den verschiedenen Modulen erreicht. Eurorack wurde zuerst von der deutschen Marke Doepfer eingeführt, es ist mittlerweile allen anderen modularen Synthesizer-Systemen entwachsen.
Das "Patching" (auch bekannt als Verdrahtung) der Module ermöglicht sehr komplexes Voicing, Klangmodulation und Sequencing.
Diese Art von modularem Synthesizer wird häufig in der Ambient-Musik (Listen Stranger Things Soundtrack), in der elektronischen Musik und in der generativen Elektronik (Listen Colin Benders) verwendet.
Was ist mit der Stromversorgung?
Beim Eurorack-System erfolgt das Sound- und Modulations-Patching auf der Vorderseite des Geräts über Mono- oder Stereo-3,5-mm-Klinkenbuchsen. Damit die Benutzeroberfläche nicht zu überladen ist, erfolgt die gesamte Stromversorgung über einen Anschluss an der Rückseite des Moduls.
Die Stromversorgung erfolgt in der Regel über einen Bus, der jedes Modul parallel mit -12/+12 V, 5V und Masse versorgt. Der Bus führt auch Steuersignale, die auch als CV (Steuerspannungen) bekannt sind, aber diese Signale werden selten verwendet. Die Eurorack-Module basieren weitgehend auf analoger Elektronik, also auf den -12/+12 V-Spannungsschienen. Da moderne DSP-Module jedoch immer beliebter werden (siehe Mutable Instruments), ist die Notwendigkeit einer guten 5V-Versorgungsschiene sehr wichtig.
Warum ein DIY-Netzteil machen?
Die DIY-Community rund um Eurorack Synth ist riesig. Dadurch sind die Designressourcen für jeden verfügbar, der sie finden möchte.
Zuerst bin ich ein kompletter Neuling in Sachen modularer Synthesizer und wollte mehr darüber erfahren. Ich dachte mir, ein Stück meines Synthesizers selbst zu entwerfen, würde mir mehr beibringen, als Youtube-Videos zu scrollen, aber ich war noch nicht bereit, mein Risiko einzugehen, ein Sound-Processing-Modul zu entwickeln. Deshalb habe ich mich für den "einfachen" Teil entschieden: die Stromversorgung.
Zweitens wollte ich ein maßgefertigtes Gehäuse mit gut integriertem Netzteil, sodass sowohl das Gehäuse als auch das Netzteil sicherstellen würden, dass ich das gewünschte Ergebnis erhalte (höchstwahrscheinlich nicht so gut wie die Standardlösungen, aber das ist mir egal zu viel, ich bin sowieso kein Berufsmusiker). Ich werde den Fall machen, sobald ich eine Chance bekomme (Ausschau nach einem zukünftigen instructable).
Drittens habe ich durch meine Arbeit eine Lizenz für Altium Designer und habe in der Vergangenheit PCBs hergestellt. Dies sollte nicht zu schwer sein, damit dieses Board funktioniert.
Viertens und schließlich, ich bin ein billiger Typ, und ich dachte mir, warum nicht eine Menge an den teuren Netzteilmodulen sparen. Davon abgesehen denke ich, dass es am Ende teurer sein könnte als einige der beliebtesten Eurorack-Netzteile. Schade für mich.
Schritt 2: Anforderungen
Wie wir im vorherigen Abschnitt gesehen haben, besteht die Stromversorgung aus 3 Spannungsschienen -12/+12V, 5V und natürlich Masse (oder 0V).
Es gibt zwei beliebte Strategien, um das gleiche Ergebnis zu erzielen:
- ein transformatorbasiertes Design mit einem Mittelabgriff, um eine schwebende Masse zu erhalten, beide Sekundärteile werden gleichgerichtet und geregelt, um die Doppelspannungsschiene zu schaffen
- ein DC-Netzteil-Design, das dann mit Schaltreglern auf -12/+12 V umgewandelt wird
Die erste Lösung ist großartig, da alles in das Netzteil integriert ist. Es benötigt 115/230V AC als Eingang. Sie müssen jedoch bereit sein, mit der Hauptstromversorgung herumzuspielen, und Sie benötigen einen sperrigen Transformator im Eurorack-Gehäuse. Oder Sie benötigen ein Netzteil, das nicht überall erhältlich ist, sobald Sie mehr Leistung aus Ihrem System herausholen möchten.
Die zweite Lösung ist großartig, da sie leistungsstarke Laptops wie Power Brick verwenden kann. Aber der Schaltregler wird leider etwas lauter sein als sein lineares Gegenstück, das in der vorherigen Lösung verwendet werden kann. Auch OEM-Netzteilbausteine können recht teuer sein.
Auf jeden Fall möchte ich mich nicht mit der Beschaffung des richtigen Transformators beschäftigen und auch nicht an der Sicherung der Netzspannung beteiligt sein. Daher wird das Netzteil, das wir herstellen werden, ein Schaltnetzteil sein. Die Anforderungen:
Ausgangsleistung ca. 1A @ -12V, 1A @ +12V und 2A @ 5V für eine satte Gesamtsumme von ca. 34W plus etwas Wärme (wir werden wahrscheinlich bei der Haushaltsheizung sparen)
- kaskadierbar sein, sodass ein einzelner Power Brick für mehrere Stromversorgungen verwendet werden kann
- als frontbasierte Einheit kompatibel sein oder im Synthesizer-Gehäuse montiert sein
- haben ein personalisiertes Design, das alle aus Leiterplatten besteht
- Ein / Aus Schalter
- Status der LED-Spannungsschienen
- rauscharme Ausgangsspannung wenn möglich
Schritt 3: Schaltpläne
Um den Schaltplan für dieses Netzteil zu erstellen, müssen wir Schaltregler finden, die +12V und -12V von einer einzigen Versorgung liefern können. Wir können zwei verschiedene ICs (integrierte Schaltungen) für die positive und negative Spannungsschiene haben, aber die gleiche würde das Design vereinfachen.
Normalerweise suche ich mit Digikey oder Mouser nach elektronischen Komponenten. Beide bieten ein wirklich leistungsstarkes Filtersystem, um bestimmte Teile zu finden.
Meine Wahl des Reglers für die -12/+12 V ist der LM2576S-12 von TI.
Im Allgemeinen, wenn ein IC-Hersteller möchte, dass Sie sein Teil verwenden, hat er einen schönen Schaltplan mit allem, was Sie brauchen, um den Schaltplan richtig zu machen. Im Schaltplan für diese Komponente ist eine positive Versorgungsleitung, eine negative Versorgungsleitung und sogar eine Ausgangsfilterimplementierung beschrieben.
Für die 5V-Schiene nehmen wir den LM2576-5 von TI. Dies ist nicht die wirtschaftlichste Option, aber es spart Zeit beim Design der Platine, da alle Passiven die gleichen sind wie bei der 12V-Version. Auch die Fußabdrücke sind die gleichen, was eine Menge Zeit spart.
Es gibt 3 Status-LEDs, die jeweils mit einer Spannungsschiene verbunden sind, um dem Benutzer zu melden, ob alles funktioniert oder nicht.
Weitere Details entnehmen Sie bitte dem beigefügten Schaltplan
Schritt 4: Layout
Das Erstellen des Layouts ist nicht einfach, aber auch nicht schwer. Es kommt immer auf die Einschränkungen an.
Meine Haupteinschränkung war diesmal, alles in einem Rechteck von 100 mm x 60 mm zu halten. Die Gründe für diese spezifischen Abmessungen sind folgende:
- weniger als 100 mm Länge wegen des Angebotssystems für die PCB-Herstellung für geringe Stückzahlen, das Designs unter 100 mm (Breite oder Länge) begünstigt. Denken Sie daran, ich bin ein billiger Typ: P
- weniger als 60 mm Breite, da ich möchte, dass das Modul in ein "Skiff" -Eurorack-Gehäuse passt, das normalerweise eine sehr begrenzte Tiefe hat.
Breite, bei der ich den Umriss meiner Leiterplatte nachzeichnen, bevölkern und alle erforderlichen Spuren erstellen konnte.
Beachten Sie, dass es sich um eine doppelseitige Platine handelt, die mit 4 Schichten den Layoutprozess vereinfachen würde, aber mehr kosten würde. Um trotzdem einen schönen Boden zu bekommen, habe ich die meisten meiner Spuren auf der obersten Schicht belassen und auf beiden Seiten einen Bodenguss ausgelegt. Beide Pours sind mit vielen Vias gestickt, um eine optimale Erdung zu gewährleisten und so das Rauschen (hoffentlich) zu minimieren.
Es ist immer nützlich, den 3D-Footprint Ihrer Komponente im Auge zu behalten, da diese Komponenten bei Netzteilen normalerweise ziemlich groß sind.
Sobald das Layout fertig ist, können wir nun die Gerber-Dateien ausgeben und diese an unseren Lieblingshersteller senden. In meinem Fall schicke ich die Dateien an PCBWay (ich bin nicht angeschlossen, hatte aber in der Vergangenheit immer viel Glück damit). Der Bestellvorgang ist kinderleicht.
Gerber sind unten angebracht
Schritt 5: Frontplatte
Um ein richtiges Eurorack-Modul zu sein, benötigt das Netzteil eine Frontplatte. Und da ich bereits eine Platine bestelle, warum nicht auch eine Platine selbst machen… Also habe ich ein neues Projekt erstellt und mein Artwork gestaltet. Es ist nicht super toll, aber es wird den Job machen.
Sie werden hier feststellen, dass ich aus Platzgründen auf die Verkettung meines Systems verzichten musste. Alle Grafiken wurden in Inkscape erstellt, dann in dxf konvertiert und in Altium importiert. Damit ging es schnell.
Für die LED beschloss ich, sie durch die Frontplatte scheinen zu lassen. Dazu habe ich die oberste Schicht vollständig gegossen und kreisförmige Öffnungen mit kleinen Kunstwerken im Inneren gemacht. Das habe ich noch nie probiert, vielleicht funktioniert es nicht.
Da dieses Netzteil für ein Musikinstrument ist, habe ich versucht, ein kleines Musikthema zum Laufen zu bringen. Es mag lahm sein, aber mit einer Musiksymbolschrift war es einfach zu machen.
Gerber für die Frontplatte finden Sie unten
Schritt 6: Komponenten
Jetzt, da wir unsere Boards auf dem Weg haben, müssen wir uns um den Einkauf der restlichen Komponenten kümmern. Und dafür müssen Sie einen Distributor auswählen. In meinem Fall hatte Mouser die beste Auswahl an Komponenten für das, was ich brauchte:
- Netzteil (418-TRH100A13502E126)
- DC Hohlstecker hoffentlich kompatibel mit dem obigen Artikel (502-721AFMS)
- Wippschalter (691-651122-BB-1V)
- Reg LM2576-12 (926-LM2576S-12/NOPB)
- Diode 1N5822 (511-1N5822)
- Induktor (673-PF0382.223NLT)
- Kondensator (661-APSG160E222MJ20S)
- Kondensator (661-APXG250A101MHA0G)
- Induktor (994-MSS1583-683MED)
- Kondensator (80-A750MS108M1CAAE13)
- Kopfstück (517-30316-6002)
- Klemme (571-624091)
- Crimpverbinder (571-6409051)
- Reg LM2576-5 (998-LM2576-5.0WU)
- Led (710-155124VS73200A)
- Led (710-155124RS73200A)
- Led (710-155124YS73200A)
- Schraubklemme (534-7689-3)
Der Rest sind Jelly Bean Komponenten:
- 250 Ohm 0603 Widerstand
- 100 Ohm 0603 Widerstand
- 330 Ohm 0603 Widerstand
Weitere Informationen finden Sie im angehängten PDF (Anzahl gemäß Schema anpassen)
Schritt 7: Montage
Der Montageprozess hierfür ist schlichtes altes langweiliges Löten.
Ich werde nicht zu sehr darauf eingehen, da es so viele instructables zu diesem Thema gibt.
Alle Komponenten sollten an der richtigen Stelle gelötet werden und alles sollte gut funktionieren.
Schritt 8: Fertig
Hier sind wir der Moment der Wahrheit! Lässt es sich einschalten? Sie sollten natürlich alles mit einem Multimeter überprüfen, bevor Sie Module mit Strom versorgen. Ich bin sehr zufrieden mit der LED, die durch die Musiktasten scheint! Es ist wunderschön.
Insgesamt war dieses Projekt ein großer Erfolg, aber es sollte bald ein Update kommen, um einige Probleme zu beheben, die die Passform auf den Eurorack-Schienen verbessern sollten. Aber als seitlich montiertes Netzteil ist es perfekt.
Hier ist eine Melodie, die mit meinem frisch gebauten Instrument gemacht wurde. Wenn Sie sich fragen, wie ein modularer Synthesizer klingen könnte, hören Sie zu. Das Konzept von modular besteht darin, ein auf Sie zugeschnittenes Instrument zu erstellen. Das macht es ziemlich einzigartig, und ich liebe die Idee, ein einzigartig klingendes Instrument zu haben.
Ich war nicht sehr zuversichtlich, mich diesem modularen Trend anzuschließen, da ich keine Erfahrung mit Synthesizern habe. Aber ich bereue nichts. Und wenn Sie zögern, würde ich Sie ermutigen, es auszuprobieren. Es ist ganz einfach, Module weiterzuverkaufen, und wenn Sie es so weit wie möglich selbst bauen, ist es nicht teurer als jedes andere Instrument von guter Qualität.
Einige Musik, die mit diesem Synthesizer gemacht wurde, finden Sie hier:
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