Tube Curve Tracer: 10 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

To je pro všechny ty nadšence a hackery lampových zesilovačů. Chtěl jsem postavit elektronkový stereo zesilovač, na který bych mohl být hrdý. Při zapojování jsem však zjistil, že některé 6AU6 odmítly zaujmout místo, kde by měly.

Mám kopii manuálu přijímací trubice RCA z roku 1966 a po dobu asi 30 let, kdy jsem navrhoval elektroniku všeho druhu, chápu, že publikovaná data na zařízení je někdy nutné brát s rezervou. Ale data zkumavek publikovaná v těchto knihách rozhodně NEJSOU zárukou chování ve skutečném obvodu pro jakýkoli jeden vzorek.

Líbí se mi malé rodinné diagramy křivek desek, jako na obrázku výše, v knize, a TO jsem chtěl u trubek, které jsem měl, vidět. Pomocí testeru zkumavek, dokonce i dobře kalibrovaného, vysoce kvalitního, získáte pouze jeden datový bod na jedné křivce desky v rámci této rodiny. A vy ani nevíte, která křivka to je. Není to moc osvětlovací. Nákup křivky na trhu může být drahý a vzácný (Starý TEK 570 na EBAY můžete najít jednou ročně za 3000 $ nebo více) a najít lokálně je venku.

Rozhodl jsem se tedy jednu postavit. P. S. Zde jsem dokončil některá vylepšení tohoto TCT:

Krok 1: Návrh obvodu

Potřeboval jsem obvod, který by byl relativně jednoduchý, ale poskytoval by vysoké napětí desky a mřížky obrazovky a také krokové napětí řídicí sítě s kroky ½ V, po 1 V atd. Pro pohon desky jsem použil poloviční sinusovou vlnu přímo vinutí vysokonapěťového transformátoru, protože jsem si uvědomil, že deskový proud bude sledovat stejnou charakteristickou cestu stoupající po vlně jako sestupnou. Tvar vlny nemusí být přesný, kalibrovaný ani žádný zvláštní tvar, pokud stoupal a klesal nepřerušovaným způsobem. Ani to nemuselo mít vždy stejný tvar pokaždé, když se zvedlo nebo kleslo. Tvar výsledné křivky je určen pouze charakteristikami testované trubice. To eliminovalo potřebu přesného vysokonapěťového generátoru ramp, ale stále jsem potřeboval získat transformátor pro tento …

Chtěl jsem mít několik trubicových zásuvek pro různé stávající typy základen, ale nakonec jsem se usadil na čtyřech: 7 a 9 pinových miniaturních plus osmičkových zásuvkách. Také jsem zahrnoval 4kolíkovou zásuvku, která umožňuje testování starých trubek usměrňovače.

Krokový generátor předpětí je sýrový 4bitový převodník digitálního signálu na analogový 4-bitový R-2R poháněný čítačem posunutým vlnou 60 Hz z jiného vinutí na transformátoru.

Napětí vlákna pocházelo z transformátoru vytrhnutého ze staré trubkové kontroly ReadRite ze čtyřicátých let minulého století, která poskytovala mnoho napětí vláken od 1,1 V do 110 V A přepínač pro jejich výběr.

Nalezení způsobu přepínání, který by vyhovoval všem různým a různým pinovým základnám trubek, se v nejlepším případě ukázalo jako marné, takže jsem se celému problému vyhnul a používal propojovací kabely s každým očíslovaným kolíkem a každým signálem pohonu vyvedeným do 5-cestných banánových konektorů. To mi poskytlo maximální flexibilitu připojení a zabránilo mi mentálně se pokoušet vymyslet dobrou metodu přepínání.

Nakonec bylo největším problémem měření proudu desky. Katodový proud jsem neměřil, protože je součtem VŠECH proudů prvků včetně mřížky obrazovky. Místo, kde se měří proud desky (na desce), bylo zvýšeno na přibližně 400 V v horní části vlny. Takže po rozdělení napětí desky na 0-6V odporovým děličem, aby s ním mohly pracovat integrované obvody OP-AMP, byl zapotřebí velký zisk, velmi dobře vyvážený diferenciální zesilovač. Duální přesnost OP-AMP LMC6082 to zvládla velmi dobře a ke zvýšení dosahu signálu zahrnuje uzemnění, takže jej lze zapojit jako jediné napájení.

Odečty proudu desky a napětí desky byly poté vyvedeny na konektory BNC do osciloskopu pracujícího v režimu A-B, takže konečný graf těchto dvou veličin mohl být vynesen proti sobě.

Někteří lidé psali s žádostí o jasnou kopii schématu, protože ta, která se objevila, byla docela fuzzy. Odebral jsem jej a nahradil verzí PDF. Zelená čára uzavírá celý obvod na malé ručně zapojené desce s obvody. V kroku 7 je rozšířeno několik částí obvodu.

V sestavě došlo k několika překvapením a o těch budu mluvit později.

Krok 2: Výroba předního panelu

Rozhodl jsem se, že jej postavím na hliníkový regálový panel o rozměrech 19”x 7” x 1/8”, který jsem náhodou položil. Později by byla podpořena dřevěným boxem vyrobeným ze šrotu.

První výše uvedená fotografie ukazuje některé z hlavních částí umístěných na panelu pro určení dobrého uspořádání. Velký otevřený prostor představuje místo, kde by byla ručně zapojená deska plošných spojů umístěna na stojany. Vyzkoušelo se několik uspořádání. Poté, co jsem celý panel pokryl malířskou páskou a označil vrtací body (vše, co jsem měl, bylo několik razníků do podvozku Greenlee a malý vrtací lis, pomocí kterého jsem vytvořil otvory), vyvrtal jsem všechny otvory. Poznámka: vždy začněte s malým (1/16”) pilotním otvorem, dokonce i z hliníku, a postupně pracujte až do větší velikosti. Použil jsem tři velikosti vrtáku, abych udělal 1/2”otvory pro banánové konektory. Dobrým nápadem je také použití středového razníku.

Na obrázku cívka drátu zastupuje spínač napětí vlákna, protože ještě nebyl oddělen od transformátoru.

V tomto místě byly vyvrtány otvory pro dva transformátory.

Nejtěžší otvor, který bylo třeba udělat, byl 9pinový zásuvkový otvor, protože jsem neměl průbojník tohoto průměru, ale musel jsem použít ten pro 7pinový zásuvkový otvor a poté jej vypilovat na větší velikost. To byla práce.

Jediný obdélníkový otvor byl pro vypínač. Bylo to vyplněno také z kulaté díry.

Krok 3: Sestavení panelu

První věcí, kterou bylo třeba udělat před tím, než na něm byly nějaké části, bylo označit co nejvíce položek na panelu před montáží jakýchkoli dílů. To bylo provedeno starým písmem LetraSet, které zbylo ze školních dnů. Pokud vím, toto lze v současné době zakoupit pouze v Anglii. Poté jsem jej pokryl třemi vrstvami transparentního nástřiku Varathane. Nevím, jak trvanlivé to časem bude, ale zatím je to tak dobré … Kroky na vláknovém spínači byly později provedeny ručně, protože jsem neměl nápis odpovídající velikosti.

Světle béžový držák pojistek je v pravém horním rohu poblíž otvoru pro vstup napájení, kam vede kabel. Níže jsou neonová pilotní lampa a vypínač ON-OFF. Můžete nebo nemusíte si všimnout, že přepínač vypadá v horní poloze, ale ve skutečnosti říká VYPNUTO. Tento přepínač je anglický vypínač DPST. Všechny vypínače jsou UP = OFF/DOWN = ON, ne jako v Severní Americe, kde je to naopak. Logika používaná při nastavování elektrického kódu pro spínače ZAP/VYP zde spočívá v tom, že když někdo omylem spadne proti spínači, je větší pravděpodobnost, že použije sílu směrem dolů než sílu směrem nahoru, a proto bylo považováno za bezpečnější, pokud cokoli, co je tímto spínačem ovládáno, není vypnuto, ale není zapnuto. Netuším, proč je Anglie naopak, ale stejně se mi ten přepínač líbil. Po vyhození to dává velmi solidní „Thunk“.

Přepínač G2 V má zvolit napětí dodávané do mřížky obrazovky. Později se z toho stal hrnec. Přepínač G1 Step volí velikost kroku sítě (aktuálně) buď v krocích ½ V od 0 do -7,5 V, nebo v krocích po 1 V od 0 do -15 V. Dva konektory BNC označené H a V jsou svislými a vodorovnými signály k rozsahu. Konektor G BNC je průběh mřížkového pohonu, takže jej lze v případě potřeby vidět. Hnacím napětím jsou červené 5směrné banánové konektory a černé jsou samozřejmě zapojeny do kolíků zásuvek. Všechny odpovídajícím způsobem očíslované piny zásuvky jsou paralelně.

Tlačítko PUSH TO TEST uzavře připojení k desce testované trubice, takže bude odebírat proud, pouze když o to bude požádán. Nemá smysl otáčet se zády jen proto, abyste čichem zjistili, že něco není v pořádku! (Nebylo by to pro mě poprvé.)

Krok 4: Sestavení desky plošných spojů

Deska je kus perforovaného sklolaminátu o rozměrech 2 x 5 palců. Odhadl jsem velikost desky a začal jsem na ni lepit části. Moje metoda je trochu stavět - testovat - stavět trochu víc - testovat atd. To zabrání tomu, aby jedna špatná část/obvod zničila mnoho dalších bleskem. Pásy šroubových svorek jsou drženy na místě 2dílným epoxidovým lepidlem, protože ve spodní části není žádný měděný obvod, kterým by bylo možné jej pájet, což je obvyklý případ.

Obvod byl ručně zapojen pomocí technologie PTP. To je technologie „point-to-point“. Hrubý, ale jakákoli zkratka to zní jako high -tech, že? Vlevo od malého chladiče jsou vidět dva identické 1megohmové odpory. To je to, co jsem poprvé použil pro rezistory R3 a R4 snižující napětí na deskovém proudu. Jak bude vidět v kroku 7, musely být nahrazeny. Okruh není na dně hezký, ale pak jsem v tomto kroku nešel pro úhlednost.

Krok 5: Ach jo … dráty opravy

Nasekal jsem několik nepoužitelných měřicích kabelů na přibližně 7 “délky a na oba konce připájel banánkové zástrčky. Tyto svody jsou vyrobeny z nějakého skvělého flexibilního drátu, který byste museli koupit dlouhou cestu. Zástrčky: jedna červená a jedna černá, jak vidíte. Červená je pro konec disku a černá je pro konec konektoru, ne na tom záleží, ale zdálo se lepší, že odpovídají barvám konektorů, které jsem měl. Jsem tak vědomý módy.

Věděl jsem, že budu muset být schopen potvrdit kalibraci měření proudu desky zcela jinou metodou, a proto jsem vytvořil náplast pro katodu s rozdílem. Ukazuji to malou krabičkou s vypínačem. Uvnitř krabice je odpor 10 Ohm, který lze přepnout do obvodu nebo z něj. Katodový „pohon“je ve skutečnosti jen připojení k zemi (0 V). Když je odpor přepnut „na“, lze na konec katody patice umístit rozsah a změřit skutečný katodový proud triody, aby se potvrdilo, co její deska kreslí. To předpokládá, že mřížka je vždy se záporným napětím. Normálně je odpor vypnut „ven“. Když je spínač během testu otočen tam a zpět, rozdíl v deskovém proudu je vidět, když se celá rodina křivek trochu posouvá nahoru a dolů. Efekt je tak malý (možná 2–4%), že nezáleží na tom, jaký je motiv při měření trubice, ale ukazuje, že i odpor 10 ohmů v katodě může způsobit viditelnou změnu.

Krok 6: Sňatek obvodové desky se zbytkem

Deska používá šroubové svorky pro připojení vodičů, abych mohl desku vyjmout pro další konstrukci/změny po testování jejích částí. Dal jsem to na kloubové distanční sloupky na jednom konci a rovné na druhém konci, abych ho mohl zvednout pro přístup na druhou stranu pro rychlé měření nebo změny, aniž bych musel odpojit milion drátů.

Z velké části teplo nebylo problémem, ale kvůli bezpečnosti jsem kladný regulátor nízkého napětí umístil na malý chladič. Tyto 3-terminální regulátory, jako je 7805, který jsem použil, mohou rozptýlit asi 1 Watt bez chladiče, ale je vždy dobré udržet věci v pohodě, když existuje nějaká šance, jak to udělat levně. Jeho zemnící svorka je předpjata až do +10V s tranzistorem 2N3906 a několika odpory. To dává +15 V, na kterých běží diferenciální zesilovač. To je dobrý způsob, jak získat jakékoli napětí, které se vám líbí, z jednoho z těchto běžných regulátorů. Variabilitu nebo programovatelnost lze dosáhnout stejným způsobem pomocí potu nebo D/A převodníku místo jednoho z rezistorů. Protože z Xfrmr je k dispozici řada střídavých napětí, bylo snadné vybrat napětí pro tento regulátor. Bylo to 25V. A protože čerpá tak málo proudu, poloviční vlnová náprava byla dobrá pro napájení regulátoru.

Jak je z obrázku patrné, začal jsem šněrovat kabeláž místo toho, abych je všechny svázal plastovými páskami. Vždy jsem obdivoval vzhled dobře šněrovaného postroje a chtěl jsem to zkusit tady, ale nikde jsem nenašel šněrovací šňůru. Možná někdo z vás ví, kde se to dá sehnat. Použil jsem nějakou vyšívací nit, kterou navrhla moje žena, nataženou přes kus vosku. Pro svůj postroj jsem použil standardní šněrovací uzly. Pro ty, kteří se chtějí naučit toto tajemné umění, Googling „harness šněrování“přináší několik stránek s návodem.

Starý tester zkumavek ReadRite měl zajímavou metodu kalibrace. Umístěním konců keramického hrnce přes část primárního vinutí a připojením stěrače ke zdroji síťového napětí bylo možné napětí, na kterém tester pracoval, nastavit nad nebo pod nominální hodnotu, aby se postaralo o místní odchylky napětí ve zdi, ke kterým může dojít čas od času. (Pamatujte, že tato věc byla navržena a používána v dobách druhé světové války.) No, tento hrnec sem prostě musel být zahrnut, protože transformátor byl navržen tak, aby ani jeden konec vinutí této části nebyl na jmenovitém síťovém napětí, a tak nemohl být použit jako- je. Ten hrnec, který je docela horký, může být viděn jako bílý předmět držený perforovaným kovovým páskem v blízkosti transformátoru.

Když jsem zjistil, co všechno anonymní vodiče na starém vláknovém transformátoru ReadRite jsou, zjistil jsem samozřejmě, že má vysokonapěťové vinutí! Takže můj zdroj napětí desky byl vyřešen a eliminoval jsem jeden transformátor.

Krok 7: Trochu více o obvodu

Generátor zkreslení: Aby byly věci relativně jednoduché a nízký proud, byla použita logika CMOS řady 4000. Tato látka, která byla v 80. letech všudypřítomná, bude fungovat na jakémkoli napětí od 3V do 18V. To znamená, že výkon může být kdekoli v tomto rozsahu, může se v případě potřeby změnit a ve skutečnosti bude fungovat, i když je na něm velké zvlnění nebo jiný hluk. Je skvělý pro aplikace napájené bateriemi. Stále je lze mít dnes na kterémkoli z obvyklých prodejen (Mouser, Digi-Key atd.), I když nevyrábějí všechny typy, které používali dříve. Táhne také vedle síly dřepu. Použil jsem tedy 4040 12bitový čítač, který jsem ležel jako 4bitový čítač pro zvýšení předpěťového napětí. Velikost kroku se změní změnou napětí napájecí lišty. Protože napětí předpětí trubice musí být záporné, je čítač provozován mezi zemí jako kladnou kolejnicí a zápornou kolejnicí na druhém konci. Pin „VDD“je tedy uzemněn. TIP 107 se zkreslenou sítí podobnou 7805 dodává mínus napájecí napětí na pinu „VSS“čipů. Přepínač na panelu s potenciometry pro každý rozsah kalibruje generované maximální zkreslení. Počitadlo pohání levný odporový žebřík R-2R, aby vytvořil jednoduchý Dig-Analogový převodník a pak ven do banánového konektoru.

Zesilovač deskového proudu: Protože je deskový proud snímán odporem 100 Ohm, R1 v sérii s deskou, je jeho napětí zvýšeno na přibližně 400V. Byl zmenšen pomocí dvou odporových děličů, jednoho pro každý konec odporu 100 Ohm. Je zobrazen jako R3, R4, R5. R6 na schématu a potu s malou hodnotou a umístěné poblíž tlačítka Push To Test na schématu. Hrnec vyvažuje tyto dva děliče tak, že výstup zesilovače čte nulu, když v desce trubice protéká nulový proud. Nejprve jsem použil nějaké staré velké hodnotové odpory pro R3, R4, ale když jsem to vyzkoušel na křivkách, vypadaly jsem spíš jako slovní balónky než jednotlivé řádky. Přikládám fotku toho, co jsem viděl. Můžete také vidět, že displej je trochu rozdrcen do základní linie. Tyto rezistory jsem změnil na modernější 5% rezistory a překalibroval. Totéž, ale trochu méně. Každá křivka na displeji trvá 1/120 sekundy, aby se sledovalo, přičemž bod rozsahu nejprve stoupá po křivce a poté se vrací stejným způsobem dolů. Ale mezi těmito dvěma výkyvy by se odpor zahřál a poté dostatečně vychladl, aby změnil jejich hodnotu! Rezistory budou měnit hodnotu v závislosti na teplotě, ne moc, ale budou. Nemyslel jsem si, že by se to mohlo stát tak rychle, ale jejich opětovná změna na 1% typy kovových filmů problém do značné míry vyřešila.

Zesilovač je konvenční diferenciální zesilovač, který se používá pro instrumentaci, ale s přepínačem pro změnu zisku, který mu poskytuje dva rozsahy výstupu a dva hrnce pro kalibraci rozsahu. To dává výstupní stupnice 2V/1mA a 2V/10mA.

Obvod pohonu mřížky obrazovky je jednoduše filtrovaný hrnec zavěšený na zdroji usměrněného deskového napětí s vysokonapěťovým tranzistorem jako sledovačem emitoru pro řízení napětí do banánového konektoru. Filtr je poměrně pomalý a při posunutí knoflíku hrnců trvá několik sekund, než se usadí.

Krok 8: Provoz

Zapnul jsem to.

Po odstranění kouře… obvod fungoval překvapivě dobře. Zjistil jsem, že rovnováha diferenciálního zesilovače potřebuje přibližně 20 minut na zahřátí, aby se docela dobře usadila. Po uplynutí této doby bylo třeba upravit 25 Ohmový balanční hrnec tak, aby poskytoval velmi horizontální linii na rozsahu, když neproudí žádný deskový proud. Po chvíli nastavování na desce pokaždé, když jsem použil jednotku, byla odstraněna z panelu a jeví se jako středně velký hnědý knoflík poblíž červených banánových konektorů. Nevím, proč jsem to neudělal dříve.

Je ukázáno několik snímků obrazovky získaných křivek.

Protože každá křivka na displeji je generována za 1/60 sekundy a před opakováním je 16 skenů, pak skeny přicházejí rychlostí přibližně 4 skenů za sekundu. Toto blikání funguje, ale při pokusu o měření není opravdu zábavné. Jedním z řešení je zachytit každý graf s dlouhou expozicí na fotoaparátu. Nebo … použijte rozsah úložiště. To, co vidíte, je staré, ale dobré - analogový úložný prostor HP 1741A s proměnlivou trvanlivostí. Displej po chvíli vykvete, ale asi na 30 sekund představuje velmi dobře čitelný graf. Uloží obrazovku, která se nezobrazí, po celé hodiny. Jde to

Jsou představeny záběry křivek pro pentodu 6AU6A a 6DJ8. 6DJ8 má faktory měřítka 50 V / dělení horizontálně a 10 mA / rozdělení vertikálně, zatímco 6AU6A má faktor faktoru 50 V / rozdělení horizontálně a 2,5 mA / rozdělení vertikálně. Tyto faktory měřítka jsou kombinací výstupního rozsahu indikátoru křivky a svislé citlivosti vytočené na rozsahu. Nula je ve všech případech levý dolní roh obrazovky. Ty byly pořízeny jednoduše držením fotoaparátu poblíž obrazovky rozsahu. Poté, co jsem se s tím na chvíli smířil, rozhodl jsem se podniknout drastická opatření a vydláždil jsem OPRAVDU sýrový způsob, jak držet kameru připevněnou k dalekohledu … více instalatérských pásků. Kamera se do něj montuje krátkým šroubem 1/4”skrz dno do montážního otvoru. Zamíření kamery znamenalo otočení pásku tak akorát. Očividně nemohu ukázat kameru v tomto držáku, protože to bylo potřeba k pořízení záběru!

Krok 9: Rámeček a závěrečný článek

Krabice, stejně jako všechny ostatní části tohoto projektu, byla sestavena ze šrotu po ruce. Jedná se o jednoduchou čtyřstrannou krabici bez dna, ale se šroubovacími gumovými nožičkami. Kusy byly vyřezány z náhradní police na dřevotřískové desky, která měla 3 strany pokryté stejnou dýhou jako horní a spodní strana. Řezy byly provedeny s ohledem na to, že hrany s dýhou by měly být vidět na přední straně krabice. Na zadní a spodní straně byl nevyhnutelně zobrazen nezakrytý okraj. Kusy jsou drženy pohromadě pomocí šroubů do dřevotřísky, které zbyly z některých kuchyňských skříněk Ikea před 10 lety. Hlavy šroubů jsou pokryty bílými plastovými nasouvacími kryty hlavy šroubů ze stejného zdroje a poté jsou natřeny černou barvou s trvalou značkou. Výroba krabice trvala asi 2 a půl hodiny.

Krok 10: Konečně

Jednotka odpověděla na mé otázky týkající se předpětí 6AU6A a umožnila mi upravit design zesilovače tak, aby zohledňoval staré elektronky. Jednoduše řečeno, s věkem se chovají hůře.

Očividně by bylo možné jednotku vylepšit o další zvony a píšťaly. Bylo by dobré mít digitální panelový měřič napětí, který mimo jiné indikuje napětí mřížky obrazovky vytočené tímto knoflíkem. Také více a vyšší rozsahy předpětí řídicí mřížky nebo velikosti kroků. A když už jsme u toho, co takhle zachytit děj do vnitřní paměti, aby jej bylo možné nahrát do PC. Traťový sledovač by mohl být založen na systému Windows a dodáván s myší. Testy pak mohly být provedeny z jakéhokoli místa s připojením k internetu. Nebo možná ne. P. S. Zde jsem dokončil několik vylepšení tohoto TCT: