Cyfrowy tester/charakterograf lamp

[Alek]

Ja tymczasem ożywiłem inny rejestrator x-y

[traxman]

Zmiany, zmiany, zmiany...
Zamiast zabrać się za coś konkretnego (pomiar Ig1), po letargu urlopowym, zmieniłem DAC Ug1. Z racji poważnych kłopotów z nabyciem transformatora 78V/4VA, zmieniłem sposób uzyskiwania napięcia ujemnego dla zasilania OPA454. Dotychczasowy układ stabilizatora z TL783 zastąpiły tak jak to było planowane wcześniej przetwornice modułowe DC/DC. Niestety z niewiadomych przyczyn nie można kupić przetwornic telekomunikacyjnych 5/48, 5/24/24, chociaż są w katalogach. Zastosowałem więc 3x 5/15/15 co daje równe -90V dla OPA454 i umożliwia zasilanie modułu DAC z +5V dostępnego w części cyfrowej. Dodatkowo do DAC został doprowadzony reset systemowy, dla ustawiania napięcia wyjściowego na 0V po włączeniu zasilania. Schemat nowego modułu w załączniku.
Następny do modyfikacji jest INA139, przy pomiarze mniejszych prądów z niewiadomych przyczyn zaniża wskazania, nie jest też wszędzie dostępny, postaram się go zastąpić układem na OPA340.

Dodano 19.10.08:
Naniosłem na schemat wartości napięć kondensatorów, dodałem R5 do rozładowywania pojemności przy wyłączeniu i obniżyłem ujemne napięcie z 90V do 85V, zapewni i tak pełen zakres 0-81.9V, a zwiększy bezpieczeństwo OPA454.

TT_DAC.pdf

[traxman]

Narysowałem schemat układu pomiaru Ig1, zamieszczam w załączniku i proszę o uwagi.

TT_CMM_IG1.pdf

[Tomasz Gumny]

Narysowałem schemat układu pomiaru Ig1, zamieszczam w załączniku i proszę o uwagi.

W sumie to pytanie bardziej do Alka: jaki zakres i rozdzielczość powinien mieć układ do pomiaru Ug1 przy napięciach ujemnych? Jesli czegoś nie pokręciłem to tutaj mamy Fs=4mA i rozdzielczość rzędu 1uA...

[traxman]

Pytałem Alka i stwierdził, że 10mA wystarczy. Rezystory przy wzmacniaczach oczywiście będą podlegać zmianie w trakcie.
Założyłem Vsens=5,12mV, trzeba to wzmocnić do 2.5V (wcześniej zakładałem Vref=5V), aby nie szukać jakiegoś hiper wzmacniacza rozbiłem to na dwa stopnie, pierwszy na wzmacniaczu precyzyjnym+kompensacja przesunięcia, drugi to zwykły OPA340 z regulacją wzmocnienia. Szacuję dokładność na 8bit, co też miało być wystarczające.

[Alek]

Podane 10 mA odnosiło się do dodatnich napięć siatki. Pomiar prądu przy ujemnych napięciach może nieść cenne informacje o stanie próżni. Tu by się przydała rozdzielczość rzędu 0,1 a nawet 0,01 uA. Z uwagi na charakter urządzenia przyjąłem jednak, że tego typu pomiary będą jednak zaniechane.

[traxman]

Czyli blok pomiaru Ig1 można pominąć? Bo dodatnich napięć nie generuje DAC, a przy pomiarze uA to ja wysiadam.
Jeżeli tak to można powoli zabierać się za kończenie tego miernika, zasilacze robi RomekD, a ja pomęczę jeszcze Ih, zrobię zasilacz do uPC i zamykamy temat.
Ih - zrobię identycznie jak Ia, przeliczę tylko elementy wzmacniacza, będzie to trochę przesada formy nad treścią, ale może być przydatne gdy rozszerzy się zakres napięć żarzenia.

[Alek]

Jeśli ktoś jest zainteresowany, to może zapoznać się ze sposobami pomiaru próżni w lampach gotowych. Stosowny plik zip znajduje się w folderze:

http://www.tubedevices.com/alek/technol ... _cisnienia

Myślę, że będzie to dla Was bardziej ciekawostka, gdyż tego typu badanie jest chyba cenniejsze dla mnie niż dla przeciętnego użytkownika lampy elektronowej. .

[traxman]

Zaktualizowałem moduł ADC. We wszystkich trzech zastosowaniach Ih, Ia, Ig2 moduł jest identyczny, zmianie podlegają wartości elementów we wzmacniaczu wejściowym, w zasilaczu należy także usunąć R11B. Na płytce jest miejsce na 4szt rezystorów bocznika dla łatwiejszego doboru jego rezystancji w zależności od posiadanych rezystorów.
Dokumentacja w załączniku.

TT_ADC.pdf

[efekt02]

no no

dobrze bedzie jak zrobisz rysunek blokowy z zaznaczeniem gotowych modulow, bo przyznam, ze ja juz sie troche pogubilem

dodatkowo na koniec, mile widziana bedzie calosciowa dokumentacja

[traxman]

Ja zgubiłem się już dawno .
Nie ma rysunku blokowego, bo brakuje jeszcze dwóch bloków.
Oczywiście pojawi się w miarę rozwoju sytuacji.

Nowa wersja uPC:
dołożyłem złącze do bloku Ig1, doprowadziłem zasilanie do złącza DAC na potrzeby wzmacniaczy operacyjnych w blokach Ua, Ug2 oraz wyprowadziłem złącze na ewentualną LED i przycisk. Zwiększyłem też wydajność VD, tak na wszelki wypadek.
Dokumentacja+pcb:

TT_uPC.pdf

Nowa wersja zasilacza żarzenia:
usunięte wentylatory 12V (będzie jeden duży na 230VAC chłodzący wszystkie zasilacze ciszej i taniej), złącza sygnałów mierzonych i sterujących zastąpione jednym 8 pinowym, załatwiającym całą sprawę i kilka kosmetycznych poprawek. Zgodnie z wcześniejszym opisem w zasilaczu nie montować R11B - rezystor pomiarowy ma mieć 0R04/1W, zostawiłem miejsce na drugi tak na wszelki wypadek.
Dokumentacja+pcb:

TT_PWR_HT.pdf

Dodane:
Zmontowana płytka nowego uPC wygląda tak, czy działa już dzisiaj się nie dowiem.

L1020501.jpg

[Romekd]

Witam.
Próbuję opracować jakiś w miarę dobry zasilacz anodowy i siatkowy do charakterografu budowanego przez traxmana. Okazało się, że nie jest to zadanie proste, albowiem układ musi cechować się dużą precyzją, odpowiednią szybkością i sporą wydajnością prądową. Założyliśmy z traxmanem, że zasilacz anodowy powinien dostarczać do obciążenia (do badanej lampy) prąd o maksymalnej wartości ok 0,4 A dla napięć z przedziału 0...200 V i co najmniej 0,25 A dla napięć od 200 V do 409,6V. Wskazane jest by maksymalna szybkość narastania i opadania napięcia wyjściowego wynosiła co najmniej kilka voltów na mikrosekundę (nawet do 10 V/us).
By napięcie wyjściowe mogło szybko opadać zasilacz musi mieć nie tylko możliwość dostarczania prądu, ale również jego pochłaniania (jest to szczególnie ważne sytuacji gdy na wyjściu układu będzie znajdował się kondensator blokujący). Tak więc w rzeczywistości układ ten musi być szybkim, precyzyjnym, wysokonapięciowym i wysokoprądowym wzmacniaczem o współczynniku wzmocnienia napięciowego 100 (dla napięcia z przetwornika 0..4,096 napięcie wyjściowe powinno zmieniać się od 0 V do 409,6 V). W przypadku wystąpienia zwarcia na obciążeniu układ powinien ograniczyć prąd wypływający do wartości bezpiecznej dla jego elementów, gdyż sterująca "logika" musi mieć czas na zareagowanie i odpowiednie obniżenie napięcia wyjściowego.
Przeglądając różne rozwiązania nie znalazłem idealnie pasującego do naszych potrzeb, więc zbudowałem własny układ, w którym niektóre rozwiązania zapożyczyłem ze schematu przedstawionego przez Jasia Barczyńskiego na jego stronie:

http://www.mif.pg.gda.pl/homepages/jasi ... /a-sch.png

oraz układu przedstawionego w książce "Sztuka Elektroniki" P. Horowitz'a i W. Hill'a (strona 182 i 395).

Króciutko spróbuję wytłumaczyć zasadę działania układu przedstawionego w załączniku. Głównym elementem regulacyjnym jest tranzystor T7, którego dren zasilany jest z wyjścia źródła prądowego, zrealizowanego na elementach T2, T3, R1...R5, C2 (prąd źródła 10 mA). Stosunkowo dużą wartość prądu wybrałem by układ cechował się odpowiednią szybkością zmian napięcia wyjściowego (przeładowywanie pojemności). Do napięć wyjściowych z przedziału 0..230V rolę wzmacniacza prądowego (wtórnika) pełni tranzystor T5, natomiast powyżej tego napięcia zaczyna włączać się tranzystor T1, podnosząc stopniowo napięcie na drenie tranzystora T5 (wówczas spolaryzowana zaporowo dioda D4 odcina tranzystor T5 od napięcia zasilającego +230 V). Takie rozwiązanie zastosowałem by zmniejszyć moc wydzielaną w postaci ciepła na tranzystorach wyjściowych T1 i T5. Tranzystory T4 i T6 pełnią funkcję ograniczników prądu wyjściowego, przy czym tranzystor T6 ogranicza wartość prądu do ok 0,6 A dla napięć wyjściowych 0...230 V, a T4 ogranicza prąd do ok 0,4 A dla napięć wyższych od 230 V. Elementy D5, D3, R6, R7 odpowiadają za właściwe włączanie i wyłączenia się tranzystora T1 gdy napięcie wyjściowe zasilacza przekracza wartość 230 V. Dioda D6 z tranzystorem T7 odpowiada za pochłanianie prądu przez zasilacz podczas zmniejszania napięcia wyjściowego. Rezystor R17 ogranicza wartość prądu pochłanianego. Tranzystor T7 sterowany jest z wyjścia wzmacniacza operacyjnego LT1013, który pełni funkcję wzmacniacza napięcia błędu – porównuje on próbkę napięcia wyjściowego (dokładnie jedną setną tego napięcia, otrzymywaną z dzielnika R13.. R16) z napięciem podawanym z przetwornika DAC przez bufor. Zadaniem bufora jest zapewnienie dużej impedancji wejściowej dla sygnału z przetwornika. Próbka podawana jest na wejście nieodwracające wzmacniacza operacyjnego, gdyż tranzystor T7 odwraca fazę o 180 stopni.

Tak to wygląda od strony teoretycznej, bo w praktyce, przynajmniej jak na razie, nie udało mi się uzyskać bezwarunkowej stabilności przedstawionego zasilacza. Niezależnie od wartości elementów stanowiących kompensację częstotliwościową (zaznaczonych na schemacie czerwonymi kropkami) układ przy pewnych warunkach obciążenia staje się generatorem wytwarzającym przebiegi o częstotliwości zmieniającej się od kilku do kilkuset kiloherców (w zależności od wartości elementów i prądu pobieranego z wyjścia).
Czy ma ktoś z Kolegów jakieś pomysły, co można w układzie ulepszyć, by przy wymaganej szybkości zachował on pełną stabilność niezależnie od wartości pobieranego prądu i zadanego napięcia wyjściowego?
Mnie już powoli zaczyna pomysłów brakować .

Pozdrawiam,
Romek

[Vault_Dweller]

Mam pomysł, ale nie wiem zupełnie, jak z jego realizacją: zrobić przetwornicę impulsowa na mikroprocesorze. Sterowanie napięciem - przez PWM, z zewn. komputera lub przez program w uP. Jeżeli procesor ma DAC, to można wyprowadzić również sygnał X do rejestratora X/Y lub oscyloskopu.

[traxman]

Myślę, że zrobienie przetwornicy 0-400V z prądem 0-0.4A, będzie nie mniej kłopotliwe niż ustabilizowanie tego zasilacza, a już na pewno bardziej kosztowne.

Ja tym razem mam problem za stabilnością ADC w procesorze, w kanałach Ug2,Ua przy napięciu rzędu 5% zakresu ~do 20V jest niepoczytalny, w kanale Uh nie występuje ten problem. Nie jest to wina płytki, napięcie na pinach jest idealne i nie zmienia się podczas pomiaru o więcej niż 0.1mV (zakres 5V), a to i tak zmiana raczej związana z dokładnością miernika HM8011-3.

Odnośnie zasilacza to może jeszcze kompensacja równolegle do C-E tranzystorów ograniczenia prądowego.

[Tomasz Gumny]

mam problem za stabilnością ADC w procesorze, w kanałach Ug2,Ua przy napięciu rzędu 5% zakresu ~do 20V jest niepoczytalny, w kanale Uh nie występuje ten problem.

Daj większe pojemności na wejściu ADC - jesli nic się nie zmieni, to kucha jest w programie. Oglądałeś wejścia ADC na oscyloskopie?