Ampli à piles (rechargeables)

Ampli à piles (rechargeables)

Construire un ampli audio à piles (rechargeables) n'est pas plus difficile que réaliser n'importe quel autre ampli, bien au contraire. Il n'y a pas d'alimentation à concevoir et réaliser ni de tension secteur dangereuse dans l'ampli.

 

Réalisation d'un ampli à piles : exemple

 

Ici, on choisit un ampli audio intégré : le TDA2030. Sa qualité du son et sa petite taille rendent le TDA2030 idéal pour un ampli à piles compact. On peut utiliser le TDA2030 pour réaliser un ampli 

 

La tension d'alimentation du TDA2030 peut aller de 12V à 36V en tension d'alimentation simple (sinon +/-6V à +/-18V). Pour garantir une tension d'alimentation suffisante, on peut choisir 12 piles.

 

L'ampli délivrera alors environ 4 Wrms dans un haut parleur de 4 Ohms.

 

Piles de l'ampli

 

On choisit 12 piles en série (montage le plus simple), de taille AA ultra standard. L'ampli peut s'alimenter par des piles alcalines non rechargeables ou des rechargeables (NiMH).

 

La tension aux bornes d'un accu NiMH va de 1.42V environ (charge 100%) à 1.15V lorsqu'il est très bientôt vide. Au cours de sa décharge, un long plateau autour de 1.3V a lieu. Vers la fin, la tension chute plus rapidement.

 

Les piles alcalines donnent une tension jusqu'à 1.60V environ lorsqu'elles sont neuves.

 

Le but est d'avoir au moins 12V de tension même à pleine puissance de l'ampli.

 

On peut monter les piles dans des compartiments de 2 ou 4 en série, l'essentiel étant que toutes les piles sont en série.

 

Recharge des 12 accus NiMH en série : schéma d'un chargeur très simple

 

Il est possible de recharger les 12 accus NiMH 1.2V en série avec une tension de 17.4V maximum et un courant limité (entre 200 et 500mA). Bien sur, ce n'est pas la méthode idéale puisque chaque accu en série aura une tension un peu différente, mais à la fin de la charge, si les 12 accus sont bien pleins, on a :

 

12 x 1.45V = 17.4V

 

Cette méthode de charge a l'avantage d'être la plus simple pour les utilisateurs de l'ampli à piles...

 

Ici, voici le schéma de la partie charge des accus 1.2V NiMH

 

Le chargeur est constitué d'une source de tension limitée en courant :

 

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Chargeur simple de 12 accus NiMH en série : schéma

 

Le LM317 génère une tension de 18.0V environ à l'aide de la résistance de 220 Ohms et de la résistance de pied (formée de 3k en parallèle avec 100k = 2.91kOhms). Cette valeur est à ajuster au besoin. Le but est d'obtenir entre 17.8V et 18.0V en sortie du chargeur (lorsqu'il est à vide).

 

La tension d'entrée qui arrive au LM317 a été choisie de 21V. Elle doit au minimum être égale à 20V et peut aller jusqu'à 30V environ, à condition d'augmenter la résistance de 10 Ohms pour limiter le courant à la valeur souhaitée (200mA environ).

 

Astuce de ce chargeur ultra simple : la résistance 10 Ohms 10W limite le courant de charge du chargeur. Tant que les accus sont en cours de charge, le LM317 ne régule pas la tension. La tension de sortie est plus basse et le courant est limité par la résistance 10 Ohms. Le LM317 voit environ 1.5V à 2V à ses bornes (tension de déchet), il se comporte comme un tranistor NPN saturé avec un Vcesat de 1.5V à 2V.

 

La valeur de la résistance d'entrée (10 Ohms) détermine le courant de charge en début de charge lorsque les accus sont vides (1.20V environ). On peut modifier sa valeur en fonction de la tension d'entrée qu'on a sous la main.

 

En fin de charge, c'est le LM317 qui assure que la tension ne va pas dépasser 18.0V. Il limite la tension de sortie (c'est son fonctionnement normal !).

 

La LED indique la présence de tension. Les condensateurs de 1uF avant et après le LM317 stabilisent son fonctionnement.

 

Les 12 accus NiMH côté ampli

 

L'ampli à piles contient les piles ou les accus. Quelques composants peuvent être ajoutés pour la clarté de la réalisation :

 


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Les 12 accus NiMH de l'ampli "à piles"

 

La LED rouge "Charge" indique seulement que le chargeur est branché à l'ampli. Cette LED, telle qu'elle est branchée n'indique pas si la charge des accus est en cours ou terminée.

 

Avec une tension de 18.0V, les accus atteindront 17.4V environ, les 0.6V de différence étant dus à la chute de tension dans la diode D1.

 

La diode D1 a 2 fonctions pour l'ampli :

 

- éviter que la LED "Charge" ne brille quand le chargeur n'est pas là

- protéger contre une inversion de polarité du chargeur. Une diode 1A suffit (1N4001 ou plus).

 

Ensuite, il y a les 12 accus NiMH en série. Leur tension varie de 12x1.15V = 13.8V à 12x1.45V = 17.4V maximum.

 

L'interrupteur K permet d'allumer ou éteindre l'ampli. La LED "ON" permet d'indiquer que l'ampli est allumé. Sa consommation est négligeable devant celle de l'ampli (de 50mA au repos à 200mA à pleine puissance). La résistance série peut être ajustée de 1k à 22k sans problème.

 

Un bouton poussoir permet d'activer un petit voltmètre autoalimenté (2 fils pour le voltmètre qui s'alimente sur la tension qu'il mesure) pour visualiser la tension aux bornes de l'ampli lorsqu'il est allumé. On trouve ce genre de voltmètres dans les gadgets tuning pour mesurer la tension de la batterie de voiture. La consommation supplémentaire de ce petit voltmètre est de 20mA environ.

 

Si l'ampli est allumé pendant que le chargeur d'accus est branché, les accus se rechargeront moins vite. L'ampli TDA2030 consomme environ 50mA au repos. Ce sont donc 50mA de moins qui vont pour recharger les accus... Rien de grave à laisser l'ampli allumé pendant la charge.

 

Il est aussi possible d'utliser l'ampli sans piles ni accus s'il est relié au chargeur directement. L'ampli consomme jusqu'à 200mA environ lorsqu'il est à fond (son saturé) sur un haut parleur de 4 Ohms. C'est un pire cas.

 

Autonomie de l'ampli à piles

 

Le circuit intégré audio TDA2030 consomme environ :

 

50mA au repos (pas de musique)

200mA à pleine puissance (4Wrms environ)

 

Le TDA2030 doit être monté sur une petite plaque en alu de 4 x 4 cm environ. Cette plaque peut être fixée dans le boitier de l'ampli, sans écoulement d'air supplémentaire (après tout, le TDA2030 ne chauffe pas beaucoup).

 

En fonctionnement normal, avec de la musique, et le volume à fond, la consommation fluctue autour de 100mA à 150mA environ. En utilisant des accus NiMH 2500mAh, l'autonomie de l'ampli est de 20 heures environ.

 

Cet ampli à piles peut fonctionner à fond pendant 20 heures !

 

Niveau sonore disponible avec l'ampli à piles

 

Avec une puissance de 4 Watts efficaces (Wrms), le niveau sonore doit miser sur un haut-parleur de haut rendement. Une bonne enceinte sono a un rendement de 98dB à 1Wrms et 1mètre. Avec 4 Wrms, l'ampli à piles peut donner un niveau sonore de 104dB (à 1W et 1m). De quoi animer une petite soirée en plein air qui dure toute la nuit et même le matin suivant !

 

Photos d'une réalisation d'ampli à piles

 

Voici la réalisation d'un ampli à piles basé sur un TDA2030 et 12 piles montées dans 3 compartiments de 4 piles. Pendant la réalisation de la boite de l'ampli :

 

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 Ampli à piles avec préamplis micro intégrés (et penser aux connecteurs Jack 6.35mm)

 

Les plaques de plastique se coupent parfaitement au massicot.

 

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Eléments mécaniques de l'ampli à piles : côtés en plastiques, connecteurs et supports

 

Les éléments mécaniques représentent la plus grosse contrainte de place et de fabrication. Le but est de créer l'ampli à piles le plus petit possible pour le transport.

 

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Assemblage des connecteurs sur le côté et des potentiomètres sur l'autre côté

 

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Assemblage des deux côtés en plastique : on est presque au millimètre près !

 

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Electronique de l'ampli à piles : préamplis micro et ampli à TDA2030

 

La partie électronique de l'ampli représente une minorité du volume ! 

 

Pour les essais, un micro, un lecteur CD et un haut parleur (de bon rendement : 98dB à 1W et 1m)

 

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Essais de l'ampli à 12 piles : du gros son grâce au haut parleur de haut rendement !

 

Réalisation terminée de l'ampli à 12 piles rechargeables

 

Quelques images de la réalisation achevée : on ne voit presque que les piles.

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Ampli à piles vu de côté : entrées micro, entrée ligne, interrupteur, connecteur pour chargeur

 

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Potentiomètres de l'ampli à piles : réglage des micros et de l'entrée ligne

 

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Détail de la petite carte électronique de l'ampli à piles : une simple carte à trous !

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Connecteurs : XLR et gros jack pour micro

 

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TDA2030 de l'ampli à piles

 

Le TDA2030 est l'élément essentiel de l'ampli à piles, mais c'est lui qui prend le moins de place.

 

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Connexion du chargeur : connecteur à 2 bornes

 

La connectique est l'élément essentiel de nombreuses réalisations électroniques. Il faut y apporter un soin particulier, surtout pour les appareils destinés à être souvent branchés dans des conditions pas toujours idéales. 

 

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Petit voltmètre numérique bleu : affichage de la tension quand on appuie sur le bouton poussoir

 

Conclusion sur l'ampli à piles

 

Un ampli à piles est facile à construire d'un point de vue électronique, mais il faut soigner la réalisation et les connexions. Il est possible de mettre les 12 accus en série et les recharger tous ensemble avec une tension continue limitée en courant (17.4V 200mA). L'autonomie de cet ampli à piles est impressionnante grâce à la puissance modeste de l'ampli et des performances actuelles des piles rechargeables. Il est vivement conseillé d'utiliser une enceinte de haut rendement pour que cet ampli puisse fournir plus de 100dB pendant 20 heures !

 

  Ampli à piles (rechargeables), publié par nina67 le 11 Août 2014
Les 10 outils indispensables pour l'électronique
Nina67
1 COMMENTAIRES
nina67

Bonjour, j'apporte une amélioration possible à cet ampli. Vu le gain élevé du préampli micro (x100 ou +40dB), il se peut qu'une rétroaction positive ait lieu entre la sortie haut parleur et les entrées micro. Pour limiter ce phénomène, il est conseillé de relier la capa de liaison du haut parleur du côté du point froid du haut parleur plutôt que du côté du point chaud. Le boitier de cette capa est alors plus ou moins au potentiel de sortie de l'ampli et génère par couplage capacitif avec l'entrée un petit signal qui, amplifié, crée une sorte d'effet larsen électrique. On constate alors que le son s'interrompt ou est anormalement faible, par intermittence, surtout lorsque le volume du micro est à fond ou élevé. On entend parfois aussi un léger sifflement qui traduit cette instabilité. Il faut peut-être aussi relier le chassis du haut parleur à son point froid pour éviter un couplage capactif supplémentaire. L'électronique, ce n'est pas si simple !

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