Pomiarowa lampa "solid-state"

[Tomasz Gumny]

Skoro zaniechałem realizacji analogowej, to wyrzuciłem te rezystory. Przyjąłem, że zmiany prądu wynikające z rezystancji wewnętrznej będą zaszyte w modelu lampy, a w zasadzie w stablicowanych charakterystykach.
Gdyby były uwagi do schematu, to chętnie posłucham, bo lutownica się grzeje.

[atom1477]

W celu kalibrowania czyt testowania mierników nie potrzebujesz mieć dynamicznie działającej charakterystyki lampy, więc stablicowanie wartości i sterowanie z procesora jest wystarczające. I ja bym tak zostawił.
Nie mniej jednak podam metodę na zrealizowanie tej rezystancji dynamicznej.
To powinno się dać zrobić za pomocą dodania tylko jednego rezystora (jednego na jedno źródło prądowe):

R.gif

Napięcie z anody będzie się dodawało do sterowania siatki.
Czyli wzrost napięcia na anodzie (drenie) spowoduje pewien proporcjonalny wzrost napięcia sterującego (a więc w konsekwencji wzrost prądu źródła prądowego).
Tam powinien być sumator napięć (dodawać napięcie wyjściowe z procesora + pewną część napięcia anodowego), ale z racji że napięcie anodowe jest o wiele większe od napięcia z procesora, to taki rezystor będzie dość dobrze przybliżał działanie sumatora.
I to by wystarczyło, gdyby procesor mógł wystawiać zarówno dodatnie jak i ujemne napięcia sterujące.

U Ciebie może tylko dodatnie, więc będzie też konieczne dodanie ujemnej polaryzacji w którymś miejscu, żeby przesunąć zerowy poziom prądu na jakąś wartość napięcia anodowego. Bez tego, zerowy prąd byłby dla zerowego napięcia, a do symulacji lampy potrzeba żeby był zerowy dla jakiegoś dużego napięcia anodowego. Więc gdzieś trzeba dodać odejmowanie. Najprościej wstrzykując jakiś mały prąd od plusa zasilania do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego (w sensie po lewej stronie rezystora R4).

[Tomasz Gumny]

Ciekawy pomysł na wypadek, gdybyśmy musieli jednak więcej realizować analogowo.
Mam nieco inne zagadnienie na wypadek, gdyby próbować zmierzyć „pentodę” w P-507, P-508 i podobnych. Te mierniki używają napięć zmiennych. Czy wystarczy włączyć diody 1N4007 na wejściach A i G2?

[atom1477]

W sensie że podają napięcie przemienne? Pomiar jest tylko dla polaryzacji dodatnich, ale podają i ujemne i lampa musi to wytrzymać?
Jak tak to powinno wystarczyć.

[Tomasz Gumny]

Ok, wstawię diodę również w obwód anodowy „triody”.

[Radiowiec]

P507 i P508 na S2 podają tylko dodatnie połówki sinusoidy.

[Tomasz Gumny]

Z tego co doczytałem P507 i P505 podają na anodę napięcie przemienne, a na G2 i G1 napięcia tętniące (zmienne wyprostowane jednopołówkowo). Zatem w obwód anodowy koniecznie musimy wstawić diodę. W obwód G2 nie trzeba, ale wstawię, choćby dla wyrównania napięcia z anodą. Na wejściu G1 jest duża rezystancja szeregowa, więc prądowo nic się tam nie stanie, a przetwornik A/D i tak pracuje z nasyceniem.
BTW. Rozumiem rozwiązania przyjęte w P507, P508 i zapewne innych miernikach z tamtego okresu. Natomiast mam dużo podziwu (i współczucia) dla ówczesnych konstruktorów, którzy musieli powiązać wartości średnie tak odkształconych napięć i zmierzonych prądów z wartościami skutecznymi, w których wyskalowany jest ustrój miernika. Sprawdziłem kilka pozycji w wykazie lamp i podane tam wartości są zgodne z parametrami z kart katalogowych od producentów lamp (dla prądu stałego).

[Tomasz Gumny]

Idąc dalej tym tropem wychodzi, że mierniki P507 i P508 powinny być zasilane napięciem sinusoidalnym. Autotransformatory używane obecnie do zasilania tych mierników zachowują kształt napięcia sieci. Natomiast stabilizatory ferrorezonansowe mogą je mocno odkształcać co będzie przyczyną dodatkowego błędu.
Z drugiej strony coś kojarzę, że tego typu stabilizatory przy wysokim napięciu na wejściu tylko je przepuszczają. I taka sytuacja ma miejsce obecnie. Dopiero przy obniżeniu zaczynają zwiększać wartość skuteczną napięcia wyjściowego dodając harmoniczne i zniekształcając sinus.

[Radiowiec]

Mała poprawka - na S1 podawane jest napięcie prostowane dwupołówkowo. Faktycznie warto tę diodę wstawić w obwód S2.
Wartości w katalogu się zgadzają. Takie podejście już pewnie niejednemu użytkownikowi spędziło sen z powiek gdy zmierzone napięcie anodowe nie zgadzało się z wartością na przełączniku. Ktoś musiał tam dużo całkować (lub zrobili inżynierię wsteczną któregoś z mierników AVO ).

[Tomasz Gumny]

Wrzucam schemat układu, który będę składał.
Napięcie żarzenia jest prostowane, wygładzane i zasila przetwornicę izolującą 5V/12V. Uzyskane +12V zasila wzmacniacze operacyjne i stabilizator równoległy na TL431 napięcia +10.24V do podparcia dzielnika UG1. Dzięki temu dla UG1=-10.24..0.0V na wyjściu dzielnika dostajemy 0 do 5.12V, czyli wykorzystujemy cały zakres ADC. Napięcie 10.24V jest dzielone na pół w układzie "sztucznej masy" TLE2426. Otrzymane stąd 5.12V zasila ATMEGA85. Napięcie zasilania jest równocześnie napięciem odniesienia dla wewnętrznego ADC i napięciem wyjść PWM (OC0A/OCOB). Odfiltrowane przebiegi PWM sterują źródłami prądowymi: anodowym zbudowanym na U2.1(1/2 LM358) i Q1(IRF740) oraz siatki drugiej na U2.2 i Q2. Pierwsze ma zakres 0..102.3mA, drugie 0..25.5mA. Na wejścia przetwornika A/D w mikrokontrolerze wchodzą jeszcze napięcia UA i UG2 podzielone w stosunku 50:1. Te tory są nieco nadmiarowo zabezpieczone transilami na 12V. W sumie układ jest niewyszukany, ale i tak uzbierało się trochę elementów, więc chwilę zajmie wrzucenie tego na płytkę uniwersalną.
Chętnie posłucham uwag, zwłaszcza jeśli ktoś zauważy błędy.

[Einherjer]

Jak już masz R18 i R20 (ja bym dał 1 kOm) to przydałyby się kondensatory ~100 pF między wyjściami opamów a ich wejściami odwracającymi dla poprawy stabilności. Dyskutowaliśmy to tutaj https://forum-trioda.pl/viewtopic.php?p=439837#p439837

[TooL46_2]

Tomku, naklepalem (bo mi sie przyda w innym punkcie programu ) obliczanie wartosci Ia ora Ig2 dla modeli Koren'a w C. W zalaczeniu leci paczka.

Z Twojego punktu widzenia chyba te funkcje beda wystarczajace:

Kod: Zaznacz cały

double koren_triode(double Vp, double Vg, koren_triode_params p); // triode current
double koren_pentode(double Va, double Vg1, double Vg2, koren_pentode_params p); // pentode current
double koren_pentode_screen(double Vg1, double Vg2, koren_pentode_params p); // pentode screen current

Parametry dla modeli triody i pentody Koren'a sa jak nizej:

Kod: Zaznacz cały

typedef struct koren_triode_params {
    double MU;  // amplification factor
    double KG1; // grid current factor
    double KP;  // plate current factor
    double EX;  // exponent
    double KVB; // plate voltage factor
    double VCT; // grid adjustment
} koren_triode_params;

typedef struct koren_pentode_params {
    double MU;   // amplification factor for screen current
    double KG1;  // grid current factor for plate current
    double KG2;  // screen current factor
    double KP;   // plate current factor
    double EX;   // exponent
    double KVB;  // plate voltage factor
    double KVB1; // optional; 0 => f = sqrt(KVB + V_g2^2)
    double KVB2; // atan knee for plate (not the same as KVB)
    double VCT;  // grid adjustment
} koren_pentode_params;

Jak widac, wpis dla kazdej triody to zaledwie 48 bajty a dla pentody to 72 bajty. Wiec mozna upchnac wiele. W folderze 'parameters' masz kilka przykladowych parametrow dla 12AX7 (Koren i te ponizej), 12AU7, 6L6 oraz 6DJ8.

Przy okazji przetestowalem estymacje modeli: odgrzebalem swoj stary kod w Pythonie. Estymacja dalej odbywa sie Pythonie ale dopisalem maly wrapper w Cythonie wiec obliczanie Ia lub Ig2 (w przygotowaniu) odbywa sie nisko, w C, przy uzyciu kodu w koren.c. Wiec jakiekolwiek zmiany w przyszlosci jesli chodzi o wyliczanie pradow -- wystarczy jedynie zmienic definicje w C.

Dla przykladu, ponizej wyestymowany model dla ECC83 -- parametry sa lekko inne niz te ze strony Korena...

12ax7_brimar_hi_res_koren_verify.png

Domyslam sie, ze glowna przyczyna jest fakt, ze dla moich estymacji uzywam charakterystyk sciagnietych przy uzyciu programu ktory prezentowalem wczesniej (gdzie praktycznie dla kazdej wartosci Ug1 mam kilkaset punktow), a przyklady ze strony Koren'a uzywaja tylko kilku punktow pobranych z wykresow. Roznice nie sa jakies wielkie -- w testach, przy uzyciu parametrow ze strony Koren'a, otrzymalem MAPE ok. 12%. Po moich estymacjach -- 'tylko' 6%.

Mam nadzieje, ze moze sie przyda.

[Tomasz Gumny]

Jak już masz R18 i R20 (ja bym dał 1 kOm) to przydałyby się kondensatory ~100 pF między wyjściami opamów a ich wejściami odwracającymi dla poprawy stabilności. Dyskutowaliśmy to tutaj https://forum-trioda.pl/viewtopic.php?p=439837#p439837

OK, R18 i R20 wymienię, dodam pojemności. Dziękuję.

Tomku, naklepalem (bo mi sie przyda w innym punkcie programu ) obliczanie wartosci Ia ora Ig2 dla modeli Koren'a w C. […]Mam nadzieje, ze moze sie przyda.

Tomek, nie ma mowy o mnożeniu i dzieleniu, zwłaszcza zmiennoprzecinkowym. Ja będę wszystko potrzebował w tablicach. Jak będę wiedział ile mam na nie miejsca, to Cię poproszę o przygotowanie. Jeśli dasz radę, to najpierw zapewne jakieś kombinacje liniowe, żeby sprawdzić działanie sprzętu.

[TooL46_2]

Naklepalem, bo juz mi sie przydalo i bedzie czescia GUI do miernika gdzie bedzie mozna sobie sciagnac charakterystyke posiadanej lampy i przygotowac 'custom' model Spice

A jesli chodzi o tablice -- zerknij do folderu results. Jesli podasz jak te tablice mialyby wygladac w Twoim kodzie -- to przygotowanie tychze nie bedzie problemem. Oczywiscie -- kiedy bedziesz gotowy -- zero presji.

[Tomasz Gumny]

R18/R20 dałem 1.2K i kondensatory po 150pF. Poza nimi znalazłem tylko 22pF (zapewne do obciążania rezonatorów kwarcowych) i 100nF (do blokowania zasilania). Teraz tylko druciarstwo.
Zadanie dla spostrzegawczych: znajdź na zdjęciu 2 diody ESDA12.