Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Układy półprzewodnikowe pełniące ważne funkcje pomocnicze w układach lampowych.

Moderatorzy: gsmok, Romekd, tszczesn

Awatar użytkownika
tszczesn
moderator
Posty: 9660
Rejestracja: wt, 12 sierpnia 2003, 09:14
Lokalizacja: Otwock
Kontakt:

Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: tszczesn » pn, 15 czerwca 2015, 00:06

Tak mnie naszło, żeby zrobić coś takiego jak w tytule. Efekt działania i wygląd prototypu widać na zdjęciach. Widoczne charakterystyki to trioda z ECF82. Generalnie działa, choć efekt jest nie do końca idealny, w czym zapewne dużą zasługę ma rodzaj montażu :)

Schemat jest trochę rozbudowany, prototyp nie ma przełączania napięcia siatki i przemiatania napięcia anody, tylko przełączanie napięcia anody i przemiatanie napięcia siatki (brak U4, generator piły połączony bezpośrednio z zasilaczem siatki), brak własnych zasilaczy (korzystam z zewnętrznych) i w związku z tym napięcia ujemne siatki ograniczone jest do -12V (nie ma powielacza, a wzmocnienie zasilacza siatkowego to tylko x2), oraz brak kalibracji, więc napięcia i prądy mierzone nie mają dokładnie znanej wartości przelicznika.

Aktualnie projektuję płytkę, jak skończę to spróbuję zamówić prototyp i zobaczyć jak działa w wersji z szykanami i zobaczę co ewentualnie zmienić
Załączniki
charakterograf_plytka.jpeg
Wygląd prototypu
charakterograf_wynik.jpeg
Efekt działania
charakterograf_schemat.png
Schemat charakterografu

Einherjer
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 995
Rejestracja: pt, 22 stycznia 2010, 18:34
Lokalizacja: Wrocław/Nysa

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: Einherjer » pn, 15 czerwca 2015, 20:36

Napiszesz parę słów opisu działania? Byłoby łatwiej przeanalizować schemat :wink:

Awatar użytkownika
tszczesn
moderator
Posty: 9660
Rejestracja: wt, 12 sierpnia 2003, 09:14
Lokalizacja: Otwock
Kontakt:

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: tszczesn » pn, 15 czerwca 2015, 21:55

W trakcie robienia opisu zauważyłem, że namotałem przy rysowaniu. Opis się pojawi jak poprawię schemat :)

Awatar użytkownika
tszczesn
moderator
Posty: 9660
Rejestracja: wt, 12 sierpnia 2003, 09:14
Lokalizacja: Otwock
Kontakt:

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: tszczesn » pn, 15 czerwca 2015, 23:34

Schemat poprawiony, opis poniżej

Proszę bardzo. na U3 jest zbudowany generator piły (i przy okazji prostokąta). Częstotliwość jest niekrytyczna, musi być na tyle duża, żeby całość rysunku nie migotała na ekranie i na tyle mała, aby w trakcie połowy okresu (opadającego zbocza) ustabilizowało się napięcie na wyjściu przełączanego zasilacza. U1 służy do regulacji składowej stałej generowanego napięcia. P3 i P4 należy tak ustawić, aby generowana piła mieściła się w zakresie 0 - 5V (5Vpp amplitudy i dół piły "dotyka" do 0V). Wyjście prostokąta steruje licznikiem 4029 sterującym przełącznikami, oraz steruje kanałem Z oscylokopu

U9A i Q3 to wzmacniacz-zasilacz napięcia siatki, o wzmocnieniu x2 lub x10 (przełączane scalakiem U6 sterowanym ze złącza J2), czyli napięcie siatki może wahać się w zakresie 10V lub 50V. P6 służy do dodania składowej stałej do napięcia siatkowego (dodatniej lub ujemnej). R33 zabezpiecza wyjście przed zwarciem, dodatkowo jest opornikiem pomiaru prądu siatki. Pomiar prądu siatki jest z błędem, więc go pominę.

U11A to wzmacniacz czujnika prądu anody. Czujnikiem jest opornik R1, wzmocnienie jest tak ustawione potencjometrem P5, aby uzyskać współczynnik czułości 10mA/V

U2, Q1 i Q2 to wzmacniacz-zasilacz napięcia anody, jego wzmocnienie jest przełączane analogowym multiplekserem U7 (x8, x16, ...., x64), maksymalnie daje to 320V na wyjściu. U7 to specjalnie wolny 741, z szybszym wzmacniaczem trudniej było odwzbudzić układ.

Na wejście sterujące wzmacniaczy podawane jest napięcie sterujące z potencjometru regulacji ręcznej, od 0 do 5V, Na potencjometr jest podane albo napięcie stałe +5V (jeżeli dane napięcia jest rgulwane skokowo jako parametr), albo z generatora piły (jeżeli dane napięcie jest przemiatane).

Na wejście wzmacniacza siatki podane jest napięcie z przełączanego tłumika U4 i U16. Na wejście tłumika napięcie podawane jest z potencjometru P1, na który z kolei podane jest napięcie albo z generatora piły (5Vpp), albo stałe napięcie odniesienia, wybierane jest to przełącznikiem U5. Jeżeli wybrane jest napięcie piły, to U4 jest blokwany, a U16 przepuszcza pełne napięcie z potencjometru.

Sterowanie wzmacniacza napięcia anody jest zrobione identcznie, tyle, że zamiast tłumika napięcia wejściowego jest zmiana wzmacnienia wzmacniacza co 8, za pomocą multipleksera analogowego U7 u U5. Napięcie wejściowe też jest podane z potencjometru na który jest podane przełącznikiem U15 albo napięcie stałe +5V, albo napięcie z generatora piły. Podobnie jak w przypadku siatki - przy wyborze napięcia stałego przełącznik wzmocnienia U7 jest wyłączony, a U5 wybiera największe wzmocnienie.

Przełączniki U5/U7/15 i U4/U6/U16 są sterowane przełącznikiem podpiętym do gniazda J6, tak, że jeden z wzmacniaczy-zasilaczy jest podłączony do napięcia stałego +5V, a drugi do generatora piły. Ten wzmacniacz który jest podpięty do generatora piły ma wyłączony przełącznik wzmocnienia i ustawione maksymalne wzmocnienie, ten który ma wybrane naięcie +5V ma wzmocnienie przełączane po każdym narastającym zboczu piły (w czasie opadającego zbocza napięcie ma czas na ustabilizowanie się). Potencjometry regulacji ręcznej pozwolą albo na ustawienie maksymalnego napięcie w czasie przemiatania, albo na ustawienie maksymalnego napięcia dla przełączania (przełączane co 1/8 nastawionej wartości).

Awatar użytkownika
tszczesn
moderator
Posty: 9660
Rejestracja: wt, 12 sierpnia 2003, 09:14
Lokalizacja: Otwock
Kontakt:

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: tszczesn » pn, 28 grudnia 2015, 21:32

Charakterograf już na płytce, w wersji ZNMO. Działa, choć wyszło w praktyce kilka niedociągnięć, najupierdliwsze, bo nienaprawialne, to dodawanie się prądu kolektora tranzystora sterującego zasilacza do mierzonego prądu anodowego. Dla lamp o małym prądzie (np. ECC83) istotnie to fałszuje charakterystyki, zmiana rezystora w kolektorze z 100kΩ do 1MΩ zmniejsza efekt, ale nadal w niewystarczającym stopniu.

W przygotowaniu kolejna wersja, która się wykona jak znajdę nadmiar kasy na nową płytkę. Będzie posiadała kilka nowych, i to bardzo przydatnych funkcji. Na zdjęciach widoczne charakterystyki anodowe i siatkowe jednej triody lampy ECC82, oraz widok płytki charakterografu.
Załączniki
charakterograf.jpeg
Płytka
ecc82_charakterystyki_anodowe.jpeg
ECC82 - charakterystyki anodowe
ecc82_charakterystyki_siatkowe.png
ECC82 - charakterystyki siatkowe
charakterograf.png
Schemat


Awatar użytkownika
Krzysztof_M
250...374 postów
250...374 postów
Posty: 265
Rejestracja: wt, 17 października 2006, 09:14
Lokalizacja: Katowice

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: Krzysztof_M » pn, 28 grudnia 2015, 21:45

Szacun i trzymanie kciuków.
Chętnie przytuliłbym już dopracowane urządzenie :-)
Ω µ Π φ α β ε ω

Awatar użytkownika
lamposz
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 815
Rejestracja: pt, 6 marca 2015, 22:14
Lokalizacja: Zakopane
Kontakt:

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: lamposz » wt, 29 grudnia 2015, 11:22

Ale supcio :P
Jak będzie zamówienie składane na płytkę to chętnie się przyłączę na jedną sztukę :)
Pozdrawiam
Poszukuję lamp nadawczo generacyjnych serii T-0x, TBx/xxx, Q-0x, QBx/xxx
Poszukuję 811A/G811, OT400, 833A, OT100, 6146, QE05/40
Pozdrawiam Andrzej

Awatar użytkownika
tszczesn
moderator
Posty: 9660
Rejestracja: wt, 12 sierpnia 2003, 09:14
Lokalizacja: Otwock
Kontakt:

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: tszczesn » wt, 29 grudnia 2015, 11:28

Najpierw muszę zaprojektować wersję poprawioną, z dodatkowymi funkcjami przy okazji, zmontować prototyp, i jak będzie działać to można zamawiać więcej płytek. Bo zamawianie w ciemno większej ilości ryzykowne może być, jak widać na załączonym obrazku :)

wojtus4951
5...9 postów
5...9 postów
Posty: 6
Rejestracja: śr, 18 lipca 2012, 19:40

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: wojtus4951 » pt, 8 stycznia 2016, 19:24

Hallo Tomasz,
o ile beda plytki osiagalne,
chetnie przylacze sie na jedna sztuke. :D

Pozdrowienia
wojtus

Awatar użytkownika
TooL46_2
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1826
Rejestracja: ndz, 20 lipca 2008, 12:06
Lokalizacja: Seattle, WA

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: TooL46_2 » pt, 8 stycznia 2016, 19:26

Tomku, jesli moglbym w jakikolwiek sposob pomoc to daj znac na PW.
Pozdr,
-Tomek Drabas
________
‎"One should not pursue goals that are easily achieved. One must develop an instinct for what one can just barely achieve through one's greatest efforts."
—Albert Einstein

tomdrabas.com

Awatar użytkownika
tszczesn
moderator
Posty: 9660
Rejestracja: wt, 12 sierpnia 2003, 09:14
Lokalizacja: Otwock
Kontakt:

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: tszczesn » śr, 27 stycznia 2016, 00:08

To teraz przedstawiam wersję bardziej ostateczną. W tej postaci umożliwia rysowanie charakterystyk triod i tetrod (i pentod), oraz parowanie triod (a przy dodatkowy zasilaczy również tetrod i pentod). Zakres napięć to od 0 do 320V dla siatki drugiej i anody, i od 0 do -64V dla siatki pierwszej. Obciążalność prądowa zależy głównie od zastosowanych tranzystorów i wydajności zasilaczy. Układ składa się z dwóch identycznych zasilaczy napięcia dodatniego, jeden dla siatki drugiej, drugi dla anody, jednego zasilacza napięcia ujemnego dla siatki pierwszej, generatora przebiegu trójkątnego, wzmacniacza ilorazowego i układów sterujących.

Zasilacz napięcia anodowego i S2 wykonany jest w oparciu o wzmacniacz różnicowy z tranzystorem MOS jako elementem wykonawczym. Sprzężenie zwrotne ustalające napięcie wyjściowe jest przełączane, aby uzyskać 8 poziomów, od 40 do 320V dla pracy przełączanej, lub ustawione na maksimum, umożliwiając uzyskanie 320V dla pracy regulowanej lub przemiatanej. Potencjometr P4 (P7) niweluje wpływ prądu dzielnika sprzężenia zwrotnego na pomiar prądu, potencjometr P5 (P8) - likwiduje wpływ stałego prądu pobieranego przez wzmacniacz różnicowy na wynik pomiaru prądu, tak, aby przy 0mA pobieranych przeze lampę na wyjściu pomiaru prądu było dokładnie 0V. Przy aktualnie wybranych opornikach w czujniku prądu i ustalających wzmocnienie czujnika prądu czułość wyjścia wynosi 10mA/V, co daje użyteczny zakres prądów obciążenia do 1A.

Zasilacz napięcia siatkowego to wzmacniacz odwracający, o wzmocnieniu przełączanym w ośmiu progach, dającym na wyjściu napięcia co 8V, w zakresie od -8V do -64V dla pracy przełączanej, lub ustawionej na maksymalne wzmocnie dającym na wyjściu -64V dla pracy przemiatanej lub regulowanej.

Układ wzmacniacza ilorazowego jest wykorzystywany przy porównywaniu dwóch triod. Wtedy obaz zasilacze, napięcia anodowego i siatkowego pracują tak samo, sterując anodami obu triod, zasilacz napięcia US1 podaje napięcie S1 na obie triody, a napięcia z czujników prądów anodowych podane są do wzmacniacza ilorazowego. Wzmacniacz ten zawiera wzmacniacz dający sumę i różnicę napięć z czujników prądowych, po czym wzmacnia sygnał sumy do pewnego, stałego, poziomu. tyle samo razy wzmacniany jest sygnał różnicy, który następnie jest wynkiem działania tego modułu. napięcie na tym wyjściu jest proporcjonalne do (Ia1 - Ia2)/(Ia1_Ia2), z czułością ok. 2,5%/V. Precyzja tej wartości zależy od identyczności obu transoptorów wykorzystanych jako regulatory wzmocnienia i w prototypie dla sygnału sumy zmienia się o ok 20% wartości, przy zmianie sygnału sumy od 0.1V do 5V, co spokojnie wystarczy do dobrania lamp w pary.

Generator napięcia trójkątnego to typowy układ na wzmacniaczach operacyjnych, powstające również w tym układzie napięcie prostokątne wykorzystanie jest do wygaszania plamki oscyloskopu w czasie "powrotu". Wybór stanu wygaszania (niski lub wysoki) dokonuje się jumperem.

Blok sterujący składa się z przełącznika ośmiopozycyjnego, wybierającego jeden z możliwych trybów pracy, matrycy diodowej wytwarzającej sygnały sterujące przełącznikami, oraz przełączników analogowych. Na każdy zasilacz może być podane napięcie z generatora piły, lub stałe napięcie +5V. Generator piły jest podawany w sytuacji, gdy dane napięcie ma być przemiatane, wzmocnienie wzmacniacza w zasilaczu jest wtedy ustawiane na maksimum. +5V jest podawana, gdy odpowiednie napięcie ma być regulowane, wzmocnienie zasilacza jest wtedy ustawiane na maksimum, i gdy odpowiednie napięcia ma być przełączane, wzmocnie jest wtedy przełączane w ośmiu równych krokach. Napięcie sterujące podawane na wzmacniacz zasilacza jest regulowane potencjometrem od maksimum do 0, umożliwiając odpowiednio - określenie maksymalnej wartości przy przemiataniu, stałej wartości danego napięcia (parametr), lub zakresu przełączania. Po zakończeniu każdego cyklu rysowania zwiększana jest o 1 wartość licznika modulo 8 wybierającego wzmocnienie wzmacniaczy w zasilaczach, używane przy przełączaniu danej wartości.

Do zasilania układu potrzebne są mapięcia +12 i -12V (ok 50mA) do zasilania elektroniki, dwa niezależne napięcia +350V (dla zasilania anody i siatki drugiej), napięcie -150V (dla zasilania siatki pierwszej) i napięcie żarzenia lampy.

Pomiar polega na przemiataniu jednego z trzech napięć (Us1, Us2 i Ua), przełączaniu drugiego, przy stałej wartości trzeciego, i pomiarze prądu odpowiednio anody lub siatki drugiej, wykreślając charakterystyki siatkowe i anodowe (lub siatki drugiej w zależności który prąd podany jest na tor Y oscyloskopu), lub parowanie lamp - podając wyjście wzmacniacza ilorazowego na tor Y oscyloskopu.

Płytka do układu jest straszliwa, w rozmiarze 3.5" x 6.4" (92mm x 163mm), jak uzbieram nadmiar wolnej kasy na płytkę i elementy to złożę docelowy układ. Na razie wszystkie bloki są przetestowane na płytce stykowej i działają, choć nie były sprawdzane wszystkie na raz.
Załączniki
parownik.png
Schemat układu w wersji zbliżonej do finalnej.

Awatar użytkownika
tszczesn
moderator
Posty: 9660
Rejestracja: wt, 12 sierpnia 2003, 09:14
Lokalizacja: Otwock
Kontakt:

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: tszczesn » wt, 20 czerwca 2017, 00:00

Wersja jeszcze bardziej ostateczna :) W poprzednich konstrukcjach skutecznie utrudniałem sobie życie w szczególności, jeżeli chodzi o przełączanie napięć i w efekcie brak stabilności układu, wzbudzać się lubił.

Teraz działa. Zdejmuje charakterystyki jak złoto. Potrafi zdejmować charakterystyki wejściowe i wyjściowe triod i tetrod (pentod), dla tetrod mierzy prąd anody i siatki drugiej. Charakterystyki wejściowe są "odwrócone" - po lewej stronie osi X jest 0V Us1 i w prawo napięcie maleje, nie chciało już mi się kombinować aby rysunek odwrócić. Zakresy napięć anody i siatki drugiej to 0 do 400V, zakres napięcia S1 to +1V do -60V. Napięcia mogą być przełączane (8 równoodległych wartości), przemiatane, lub regulowane, w dwóch pierwszych przypadkach wartość maksymalna jest regulowana. Wyjścia pomiarowe prądów anody i S2 mają czułość 10mA/V.

Problem mam tylko z częścią wyznaczającą charakterystykę sparowania lamp, w układzie prototypowym na płytce stykowej działała dobrze, tu działa źle, zapewne winny jest zbyt duży rozrzut parametrów transoptorów. Ze względu na plątaninę kabli i tymczasowe zasilacze WN wchodzi mi przydźwięk, przez co na zdjęciach charakterystyki są widoczne jako rozmyte, grube linie. Na zdjęciach parę przykładowych charakterystyk.
Załączniki
ecc88_char_we.jpeg
ECC88. Charakterystyka wejściowa Ia = f(Us), dla 8 różnych Ua
ecc88_char_wy.jpeg
ECC88. Charakterystyka wyjściowa Ia = f(Ua), dla 8 różnych Us
ecf82_char_we_ua_duze.jpeg
Pentoda ECF82. Charakterystyka wejściowa Ia = f(Us), dla 8 różnych Us2, Ua stałe
ecf82_char_we_us2_duze.jpeg
Pentoda ECF82. Charakterystyka wejściowa Ia = f(Us), dla 8 różnych Ua2, Us2 stałe
ecf82_char_wy_us1_przel.jpeg
Pentoda ECF82. Charakterystyka wyjściowa Ia = f(Ua), dla 8 różnych Us, Us2 stałe
ecf82_char_wy_us2_przel.jpeg
Pentoda ECF82. Charakterystyka wyjściowa Ia = f(Ua), dla 8 różnych Us2, Us1 stałe
ecf82_char_wy_is2_us1_przel_ua_przem.jpeg
Pentoda ECF82. Charakterystyka wyjściowa Is2 = f(Ua), dla 8 różnych Us1, Us2 stałe
ecf82_char_wy_is2_us1_przel_us2_przem.jpeg
Pentoda ECF82. Charakterystyka wyjściowa Is2 = f(Us2), dla 8 różnych Us1, Ua stałe

Awatar użytkownika
tszczesn
moderator
Posty: 9660
Rejestracja: wt, 12 sierpnia 2003, 09:14
Lokalizacja: Otwock
Kontakt:

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: tszczesn » wt, 20 czerwca 2017, 00:04

No i oczywiście schemat układu i wygląd zmontowanej płytki.
Załączniki
parownik_schemat.png
Schemat charakterografu/parownika do lamp
parownik_plytka.jpeg
Zmontowany układ.

Awatar użytkownika
Locutus
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 826
Rejestracja: sob, 4 sierpnia 2007, 23:09
Lokalizacja: LubLin

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: Locutus » wt, 20 czerwca 2017, 09:02

Szcun - odwaliłeś kawał dobrej roboty :!:

Jakbyś komercyjnie zrobił płytki (2 lata ....) to ja jestem chętny ;)

Awatar użytkownika
tszczesn
moderator
Posty: 9660
Rejestracja: wt, 12 sierpnia 2003, 09:14
Lokalizacja: Otwock
Kontakt:

Re: Taki szybki projekt - charakterograf do oscyloskopu

Post autor: tszczesn » wt, 20 czerwca 2017, 10:10

Płytka jak widać jest gotowa, mogę zamówić i 20. Jedna (prototyp) kosztowała ok 120zł, przy większej ilości pewnie będzie taniej. Ten układ ma jedną wadę - wymaga trzech niezależnych napięć zasilających - dwa razy po 400V i raz 100V.

ODPOWIEDZ