Sursa de laborator 'vintage'

[Mikrosha]

...Prin Sursa Vintage nu ma refer (doar) la tuburi electronice. Ci la o sursa realizata cu tehnologia anilor '70 dar care sa fie suficienta pentru un electronist amator din ziua de astazi. Dupa cateva saptamani de proiectare si teste, si dupa o saptamana de realizare practica, am reusit sa termin o buna parte din urmatoarea sursa:

Am vrut urmatoarele:

> 3 blocuri complet separate galvanic: doua identice de 0 - 25V/2A cel putin; si unul de 150 - 300V.

> O sursa liniara are la tensiuni mici randament foarte mic. Spre exemplu, la 6,3V/2,5A (filament de 6AS7), elementul regulator ar fi disipat cam 60W. De-asta m-am gandit sa-i pun un prestabilizator in comutatie pentru marirea randamentului - Buck Converter. De asemenea avantajul Buck este ca desi trage din secundar doar 2A, la tensiuni mici curentul prin sarcina poate fi considerabil mai mare.

> Pentru blocurile de tensiune joasa, reglajul tensiunii in mai mult de 360 de grade. Pot. multitura e scump, dar endless este mai ieftin. Asa ca referinta se va seta digital, cu ajutorul unui potentiometru endless.

> Limitator de curent

> Cat mai compacta

> Sa folosesc pe cat posibil doar componente pe care le detin prin "cutia de vechituri", ca sa iasa cat mai ieftina, chiar cu riscul de a complica schema.

> Stabilizator de inalta tensiune cu tuburi; element regulator serie si reactie negativa.

> Acometru si comutator pentru a vedea tensiunea pe oricare iesire (NU afisor digital, ar arata prea modern)

 

Voi detalia pe rand blocurile functionale ale schemei, daca nu in acest post, atunci in mai multe. Macar sa prezint niste idei de inspiratie pentru cei ce doresc o abordare mai...speciala a unei surse.

Partea de joasa tensiune.

Integratele folosite sunt:

2 x CDB4193(74193) = numaratoare reversibile pe 4 biti

K155TL2(7414) = 6 inversoare Schmitt-trigger

K555TM2(74LS74) = 2 bistabile de tip D

LM324 = 4 amplificatoare operationale.

7805 = stabilizatorul pentru partea logica

 

Referinta

Potentiometrul Endless (denumit si 'encoder') este similar cu scroll-ul de la mouse. La fiecare deplasare, trimite 2 impulsuri, si directia de rotatie determina ordinea acestora.

Potentiometrul endless este conectat la un circuit de debounce format din 2 rezistente, 2 condensatoare si 2 inversoare schmitt-trigger. Acest circuit are rolul de a anula "tranzitiile false" care pot fi generate de comutatoarele potentiometrului Endless. Circuitul de debounce trimite impulsurile unui codor in cuadratura format de K555TM2, care decide directia in care se roteste. Acesta trimite impulsuri de numarare, in sus sau in jos functie de directie. Pentru a parcurge toata gama de tensiuni, potentiometrul Endless parcurge 22 de ture. La iesirea numaratoarelor se afla o retea R-2R, cu rol de convertor digital analogic. Desi in schema am pus 4K7 si 10K, in realitate am preferat 10K si 2 rezistente de 10K in paralel, pentru a fi mai aproape de 5K. La iesirea retelei R-2R este pus un buffer.

Un neajuns evident este fenomenul de overflow. La minim (val. numerica 00) daca se da de potentiometru inapoi, apare depasire si valoarea va fi FF. (referinta va sari la maxim!!). Mi se pare totusi o metoda buna de a ajunge la tensiuni mari fara a fi nevoie de a roti 10-20 de ture. La pornire numaratoarele se reseteaza la zero. (partea asta nu-i inclusa-n schema de mai sus)

 

In limita timpului voi prezenta si comenta si celelalte blocuri: Prestabilizatorul in comutatie, stabilizatorul liniar, limitatorul de curent si sursa de inalta tensiune. Pareeeri pana aici?

[IoNuTx]

Felicitari E super sursa

[misuraelectronic]

1-- vedeti ca faceti o grava confuzie ...! potentiometrele endless si encoderele se afla in barci complet diferite... potentiometrele endless exista bine-mersi , sint analogice toata ziua , sint extrem extrem de scumpe , au ca aplicatie domeniile militar , aerospatial si aplicatii industriale ultradedicate , iar principala lor caracteristica este faptul ca au o CURSA MECANICA DE 360 DE GRADE , IAR CURSA ELECTRICA ESTE DE APROXIMATIV 359 DE GRADE...! pe de alta parte , encoderele exista si ele , sint digitale toata ziua , sint relativ ieftine ca pret , au ca aplicatie posibila orice domeniu unde este nevoie de incrementare / decrementare , cursa mecanica este de 360 de grade , iar cursa electrica depinde de numarul de pasi ai encoderului ...!2-- eu am inteles ca doriti sa faceti sursa cit mai ieftina , insa ...sa nu va fie cu suparare ...chiar asa de scumpi au ajuns prapaditii aia de electrolitici de 1000 uf /35v de ati apelat la panaramele acelea bleu facute acum minim 20 de ani de catre raposata iprs baneasa...?

[Vizitator vdrapaca]

Foarte interesanta ideea de sursa. Felicitari!Imi place si datorita modalitatii de comanda a tensiunii de referinta: te tine in sah si creste nivelul de adrenalina:

... La minim (val. numerica 00) daca se da de potentiometru inapoi, apare depasire si valoarea va fi FF. (referinta va sari la maxim!!). Mi se pare totusi o metoda buna de a ajunge la tensiuni mari fara a fi nevoie de a roti 10-20 de ture.

E palpitant sa se alimenteaze filamentele la un bloc UUS cu tuburi 1J18-1J24 si sa se testeze emisia catodica la tensiune mai mica de 1.4V. Acum, lasand la o parte gluma, as pune totusi un detector de trecere 01>00>FF. Pentru aceasta as folosi semnalele de TCO si TCU cu care sa blochez intrarea de CLK.E doar o sugestie. Oricum ideea de functionare a sursei este f buna.Spor la finisare!

[ratza]

encoderele exista si ele , sint digitale toata ziua , sint relativ ieftine ca pret , au ca aplicatie posibila orice domeniu unde este nevoie de incrementare / decrementare , cursa mecanica este de 360 de grade , iar cursa electrica depinde de numarul de pasi ai encoderului ...!

Digitalul e un caz particular al analogicii Numărul de paşi e irelevant la encoderele în cuadratură, exceptînd cazul în care encoderul e folosit ca traductor de rotaţie (un pas = x grade).

[Mikrosha]

VA multumesc pentru comentarii! Am sa raspund:

@IoNuTx: mersi de apreciere!

@misuraelectronic:

0 - Vorbiti-mi la per-tu ca sinteti mai mare

1 - Mersi, chiar nu stiam asta! Credeam ca denota unul si acelas lucru.

2 - Condensatorul de dupa punte e low-esr, si cel de dupa buck la fel - nu se vad in poza. D-asta mi-am permis sa pun IPRS la iesire, unde nu conteaza asa mult. I-am masurat pe punte si aratau bine.

@vdarapca: Nu-i chiar asa de riscant...Tensiunea de la iesire coboara pana la 0,1V iar prima tura variaza tensiunea destul de lent. Cobor la 1V si sub, fara a avea teama asta. Explicatia sta in felul cum am obtinut tensiunea pentru stabilizatorul liniar. Intre tensiunea prestabilizatorului si a stabilizatorului trebuie sa fie cativa V pentru ca stab. liniar sa lucreze corect. Asa ca de la referinta, pun o dioda polarizata direct, cu o rezistenta la masa. Tensiunea de 0,6V. Acesti 0,6V sunt raportati la gama referintei (iesire TTL - 0,ceva...4,ceva V). Cu regula de 3 simpla rezulta ca tensiunea de la iesirea prestab. va fi cu 4V mai mare decat tensiunea la iesirea liniarului. O alta consecinta ar fi cresterea lenta la inceputul gamei, cand dioda nu este polarizata cu tensiune suficienta, si tensiunea la iesire are o variatie mai lenta. Din cauza asta consider ca nu-i prea riscant fenomenul de overflow.

Ca idee de corectie ar fi o poarta SAU cu 8 intrari - se poate face cu 8 diode - care sa 'blocheze' intrarea de count down.

 

Ca sa-mi continui damblaua, voi prezenta prestabilizatorul.

Este de tip Buck Converter cu MOSFET canal P.

U2:A face parte din LM324 si are rol de amplificator de eroare. C2 face o compensare in frecventa ca sa aiba la iesire o tensiune pe cat posibil continua. R1 am pus-o definitiv de 100 ohmi. Q2 are rol de sursa de curent constant, comandata in tensiune, si incarca C1. In timpul acesta MOSFET-ul de putere este OFF. Odata ce s-a atins pragul de sus al portii Schmitt, iesirea acesteia devine "0", Q1 se satureaza, si-l blocheaza pe Q2. C1 se descarca prin R5 - MOSFET-ul este ON. Astfel se formeaza un convertor tensiune - latime palier, si astfel se variaza tensiunea la iesire. Q3. Q5, Q4, D3 (Zener de 13V) au rol de driver pentru poarta MOSFET-ului. Partea de putere a convertorului este formata din M1, D2 ca dioda de nul si L1. Reactia este luata printr-un potentiometru, de unde se regleaza si tensiunea maxima dorita la iesire.

Din SW1 se porneste sau se opreste prestabilizatorul. In pozitia de sus, merge asa cum am descris. In pozitia de jos, MOSFET-ul este saturat, la iesire este tensiune maxima, amplificatorul de eroare reactioneaza si opreste PWM-ul. SW1 e legat prin cablu stereo cuaxial, cu tresa legata la pozitia de 'off'.

Prestab. pornit inseamna eficienta mare, iar oprit inseamna riplu zero. Riplul la iesirea sursei cu prestab. pornit se mentine sub 50mV.

 

Iesirea de 'reset counters' este utila ca aduce tensiunea de la iesire la zero, in cazul in care tensiunea de 30V scade sub un anumit prag. Asta include si pornirea si oprirea sursei.

[Mikrosha]

STABILIZATORUL LINIAR

Schema este clasica, cu amplificator de eroare si element regulator serie. Referinta pentru stab. liniar am luat-o dupa o dioda, din motivul expus in postul precedent. Poza cu unul din cele 2 sloturi (unul pentru fiecare sursa de joasa tensiune):

 

STABILIZATORUL CU TUBURI

"Ma citez" dintr-un post facut pe la tuburi, cand am proiectat stabilizatorul:

Ca referinta am folosit un stabilitron СГ15П de 108V, iar tensiunea de iesire se poate regla din potentiometru intre 130 si 300 de volti. Desi tensiunea de iesire poate cobora si sub 100V, pe la 120-110V rezistenta interna incepe sa creasca. Caderea de tensiune minima pe elementul regulator (trioda 6С19П) la un curent de sarcina de 100mA este de circa 40V, dupa cum reiese din caracteristica volt-amperica. Aceasta inseamna ca la 100mA tensiunea de alimentare trebuie sa fie cu cel putin cca 40V mai mare decat tensiunea maxima care se doreste la iesire; in acest caz, cam 350V.

Caderea de tensiune in sarcina, la un curent de 50mA este de 6V. La 100mA, este de cca 12V. Adica la 200V in gol, ajunge la 188V cu rezistenta de sarcina de 2K, si la 194V cu sarcina de 4K. Peste 100mA n-am incercat, dar cred ca dependenta e liniara inca vreo 50-75mA.

Asta inseamna o rezistenta interna a sursei de aproximativ 100 ohmi, ceea ce eu consider satisfacator, dat fiind complexitatea redusa a schemei. Filamentele le-am pus, prin rezistenta R8, la un potential de 108V fata de nivelul de masa, pentru a asigura ca Ukf pentru 6С19П nu depaseste valoarea de 250V.

O poza cu lampile, deoarece ne plac tuturor:

 

http://i29.tinypic.com/3524wwp.jpg

СГ15П = 0B2 (0B2 e cu neon, nu cu argon, se-aprinde mai frumos, oranj, dar sint echivalente); ECC83 = 6Н2П etc. 6С19П nu are echivalent direct (ar fi 'jumatate' din 6AS7/6Н13С)

 

Azi m-am ocupat de acometru. Am inteles ca exista un program care face scale automat, dar n-am gasit. Asa ca am facut poza la scala veche, am modificat-o in Paint, am printat-o si am lipit-o peste cea veche. Cu toate astea liniaritatea este surprinzator de buna. Cand 'selectorul de intrari' pentru voltmetru este pe tensiune inalta, indicatia scalei se inmulteste cu 10, ca sa fie usor de calculat. Arata cam asa:

[Nucleu]

1-- vedeti ca faceti o grava confuzie ...! potentiometrele endless si encoderele se afla in barci complet diferite... potentiometrele endless exista bine-mersi , sint analogice toata ziua , sint extrem extrem de scumpe , au ca aplicatie domeniile militar , aerospatial si aplicatii industriale ultradedicate , iar principala lor caracteristica este faptul ca au o CURSA MECANICA DE 360 DE GRADE , IAR CURSA ELECTRICA ESTE DE APROXIMATIV 359 DE GRADE...! pe de alta parte , encoderele exista si ele , sint digitale toata ziua , sint relativ ieftine ca pret , au ca aplicatie posibila orice domeniu unde este nevoie de incrementare / decrementare , cursa mecanica este de 360 de grade , iar cursa electrica depinde de numarul de pasi ai encoderului ...!

Salut! Am citit ce ai scris despre potentiometrele endless dar nu sunt lamurit chiar de tot. Ce avantaje au fata de cele normale...etc. ?

[misuraelectronic]

la un potentiometru obisnuit , banal --- deci nu multitura , sa fim bine intelesi --- cursa mecanica este de cel putin 270 de grade , sau 300 de grade sau de maxim 330 de grade...! la capete exista niste limitatoaremecanice ale cursei...asta inseamna ca variatia pozitiva a rezistentei se face intr-un sens , iar daca se doreste variatianegativa a rezistentei , atunci cursorul trebuie deplasat in sens opus ...musai...!exista anumite aplicatii ---inclusiv aplicatii militare --- , unde viteza de reactie este critica si , in concluzie , nu este timp cavirgula cineva sa stea sa parcurga un sector de cerc de peste 180 de grade pentru a trece de la o valoare mare la una mica ---sau invers --- intr-un interval de timp extrem de scurt ...! iata de ce au fost inventate aceste potentiometre endless , derivate fiind din cele obisnuite , carora le-au fost eliminate cele 2 limitatoare mecanice cap de cursa si le-a fost prelungita cursa electrica la aproximativ 359 de grade ...! astfel , cursa mecanica va fi implicit de 360 de grade , iar trecerea de la maxim la minim ---sau invers --- se poate face ---acolo unde este nevoie , evident --- extrem de rapid , de usor si fara cea mai mica problema ...!

[ratza]

Au şi o hibă care se poate elimina din proiectare: la trecerea de la un capăt la celălalt fie se scurtcircuitează capetele între ele (puţin probabil), fie se întrerupe contactul dintre cursor şi peliculă.

[Mikrosha]

 

SURSA DE CURENT CONSTANT

 

Eu m-am gandit asa: Q1 si Q2 fiind cuplate termic, presupunem ca Ube sint egale. R1 este un shunt de 0,1 ohmi. Daca facem Kirchoff 2 pe ochiul format din R1, R2 si jonctiunile BE ale celor 2 tranzistoare, rezulta ca tensiunea pe R1 se va regasi pe R2. Asadar si curentul prin R2 va fi aproximativ egal cu Ur1/R2=I*R1/R2. Asadar tensiunea pe R4 va fi de asemenea proportionala cu Ir2 respectiv proportionala cu curentul prin R1, care este aprox egal cu curentul prin sarcina: U=R4*I*R1/R2.

Pana aici merge cum trebuie; la intrarea inversoare a opampului am tensiune proportionala cu curentul prin sarcina.

Mai departe opampul compara cu tensiunea data de potentiometrul de curent constant, care comanda Q3, care scade referinta, pana cand curentul este adus la valoarea dictata de potentiometru.

Doar ca atunci cand ar trebui sa intre in limitare de curent, curentul masurat este tinut constant, deci montajul oarecum merge cum trebuie.

Totusi intra in niste oscilatii sinistre in dinti 'exponentiali' de ferastrau pe la 1-2KHz cu amplitudine foarte mare (citiva V). Astea apar independent daca prestabilizatorul este pornit sau oprit. Am incercat sa-i reduc amplificarea opampului prin reactie negativa puternica, fara nici un efect. Am incercat sa-l compensez in frecventa cu diverse condensatoare, din nou fara efect. Nu stiu ce sa mai incerc. Aceleasi oscilatii apareau in decursul testelor si la stabilizatorul liniar (fara partea de curent constant), dar au disparut cand i-am pus 1,5nF intre iesire si intrarea inversoare. Jmecheria nu merge si in la partea de curent constant, doar ii scade usor frecventa.

Are cineva vreo idee cum pot scapa de oscilatii?

[Vizitator]

Nu-mi permit sa fac critici, ci doar o obiectiune. Nu trebuia sa o denumesti sursa vintage ci doar sa sugerezi ca au fost folosite printre altele doua (trei) tuburi electronice. In anii '50 tehnologia integrata digitala era departe (circuitele integrate se configurau doar ca idee - trebuie tinut cont ca tranzistorul cu germaniu de abia fusese inventat in 1948) iar amplificatoarele operationale abia erau in faza de teoretizare.personal am construit in anii '80 o sursa oarecum asemanatoare - daca excludem toate modulele cu circuite integrate - cu deosebirea ca pentru schema de forta am folosit o pentoda de putere. Aceasta pentoda mi s-a ars in doua randuri si am inlocuit-o de fiecare data cu o cu totul alta pentoda. Montajul il mai am si este functional, desi nu pot spune ca este la fel de elaborat ca al tau. Asta a fost bineinteles o divagatie. Nici nu ma gandesc sa-ti fac concurenta. Poate - ca fapt divers - voi deschide candva un subiect la sectiunea industrial vintage, mai mult ca o curiozitate. Felicitari si bafta. Daca desemnarea proiectului castigator s-ar face prin vot, atunci rog sa se consemneze ca dau votul meu lui Mikrosha pentru aceasta lucrare

[Mikrosha]

Va multumesc pentru aprecieri d-le ola_nicolas, apreciez mult comentariul dvs. Intr-adevar, poate am exagerat cu noţiunea de 'vintage'; totuşi dupa parerea mea, si circuitele TTL vor deveni curînd vintage.

[Vizitator]

...dupa parerea mea, si circuitele TTL vor deveni curînd vintage.

Vor deveni destul de probabil desuete odata cu inventarea altor dispozitive. Vintage, insa nu este sinonim cu vechi, batran, etc ci vine mot a mot din frantuzescul "vingt âge" care inseamna epoca anilor '20, care pentru tuburi, s-a prelungit pana in anii '50. Pentru sinonime vezi DEX - http://www.dictionar-online.ro/dictionar_moda.php?id=VINTAGE Dincolo de toate astea ramane lucrarea ta destul de interesanta.Cu stima!

[Mikrosha]

Interesant ce spuneti, ca vintage vine de la "vinght age", nu m-as fi gandit la asta, desi pare evident. Eh, omul cat traieste invata...

Apropo de schema dvs cu pentoda; mi-am adus aminte de un pdf cu scheme tipice de stabilizatoare cu lampi:

http://www.rsu.edu.ru/~foboss/hi-fi/pamps/l_stab.pdf