Трассировщик кривой трубки: 10 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:55

Это для всех тех энтузиастов ламповых усилителей и хакеров. Я хотел создать ламповый стереоусилитель, которым можно было бы гордиться. Однако в процессе подключения я обнаружил, что некоторые 6AU6 просто отказываются смещать туда, где они должны.

У меня есть копия Руководства по приемной трубке RCA от 1966 года, и я, занимаясь разработкой всевозможной электроники около 30 лет, понимаю, что к опубликованным данным об устройстве иногда нужно относиться с небольшой долей скептицизма. Но данные о лампах, опубликованные в этих книгах, определенно НЕ являются гарантией поведения в реальной цепи для какого-либо одного образца.

Мне нравятся маленькие семейные диаграммы кривых пластин, как на картинке выше, в книге, и это то, что я хотел увидеть для ламп, которые у меня были. Использование тестера трубок, даже хорошо откалиброванного и высококачественного, даст вам только одну точку данных на одной кривой пластины из этого семейства. И вы даже не знаете, какая это кривая. Это не очень проясняет. Покупка измерителя кривой на рынке может быть дорогой и редкой (вы можете найти старый TEK 570 на EBAY один раз в год за 3000 долларов и выше), а найти его на месте невозможно.

Поэтому я решил построить один. P. S. Я внес некоторые улучшения в этот TCT здесь:

Шаг 1: схемотехника

Мне нужна была схема, которая была бы относительно простой, но обеспечивала бы высокое напряжение пластин и экранной сетки, а также ступенчатое управляющее напряжение сетки с шагом ½ В, 1 В каждый и т. Д. Для привода пластин я использовал прямую полусинусоидальную волну. обмотка трансформатора высокого напряжения, так как я понял, что ток пластины будет следовать по той же характеристической траектории, поднимаясь по волне, что и нисходящий. Форма волны не обязательно должна быть точной, откалиброванной или какой-либо определенной, если она поднималась и опускалась не скачкообразно. Он даже не обязательно должен был иметь одинаковую форму каждый раз, когда поднимался или опускался. Форма полученной кривой определяется исключительно характеристиками испытуемой трубки. Это устранило необходимость в прецизионном высоковольтном генераторе рампы, но мне все равно нужно было приобрести для этого трансформатор …

Я хотел иметь несколько ламповых розеток для различных существующих базовых типов, но в конечном итоге остановился на четырех: 7- и 9-контактных миниатюрных, а также восьмеричных. Я также включил 4-контактный разъем, чтобы можно было проверить старые выпрямительные лампы.

Генератор ступенчатого смещения представляет собой простенький 4-битный цифро-аналоговый преобразователь лестничного типа R-2R, управляемый счетчиком, выдвигаемым волной 60 Гц от другой обмотки трансформатора.

Напряжение накала поступало от трансформатора, вырванного из старого устройства для проверки ламп ReadRite 1940-х годов, который обеспечивал множество напряжений накала от 1,1 В до 110 В И переключатель для их выбора.

Поиск метода переключения для размещения всех различных выводов цоколя лампы оказался в лучшем случае бесполезным, поэтому я избежал всей проблемы и использовал патч-корды с каждым пронумерованным контактом и каждым сигналом привода, выведенными на 5-контактные банановые разъемы. Это дало мне максимальную гибкость при подключении и не позволило мне сойти с ума, пытаясь придумать хороший метод переключения.

Наконец, самой большой проблемой было измерение тока пластины. Я не измерял катодный ток, так как это сумма токов ВСЕХ элементов, включая сетку экрана. Место, где измеряется ток пластины (на пластине), было повышено примерно до 400 В на вершине волны. Поэтому после разделения напряжения на пластине до 0-6 В с помощью резисторного делителя, чтобы микросхемы OP-AMP могли работать с ним, потребовался хорошо сбалансированный дифференциальный усилитель с большим коэффициентом усиления. OP-AMP двойной точности LMC6082 справился с этим очень хорошо, и для загрузки его диапазон сигнала включает землю, поэтому он может быть подключен как однополярный.

Затем через разъемы BNC показания тока пластины и напряжения пластины выводились на осциллограф, работающий в режиме A-B, так что окончательная диаграмма этих двух величин могла быть сопоставлена друг с другом.

Некоторые люди писали с просьбой предоставить четкую копию схемы, поскольку та, которая появляется, была довольно нечеткой. Я удалил его и заменил версией в формате PDF. Зеленая линия охватывает всю схему на маленькой монтажной плате с ручным монтажом. Несколько частей схемы раскрываются на шаге 7.

В сборке было несколько сюрпризов, о которых я расскажу позже.

Шаг 2: Изготовление передней панели

Я решил, что буду строить его на алюминиевой стойке толщиной 19 x 7 x 1/8 дюйма, которая случайно оказалась у меня. Позже он будет поддерживаться деревянным ящиком, сделанным из стеллажей для металлолома.

На первой фотографии выше показаны некоторые из основных частей, размещенных на панели для определения правильного расположения. Большое открытое пространство представляет собой место, где вручную смонтированная печатная плата будет помещена на стойки. Было испробовано несколько аранжировок. Покрыв всю панель малярным скотчем и разметив точки сверления (все, что у меня было, это пара дыроколов Greenlee для шасси и небольшой сверлильный станок для проделывания отверстий), я просверлил все отверстия. Примечание: всегда начинайте с небольшого (1/16 дюйма) пилотного отверстия, даже в алюминии, и постепенно увеличивайте его размер. Я использовал сверло трех размеров, чтобы проделать отверстия диаметром 1/2 дюйма для банановых соединителей. Также неплохо использовать кернер.

На рисунке катушка с проволокой заменяет переключатель напряжения накала, поскольку он еще не был отделен от своего трансформатора.

На этом этапе были просверлены отверстия для двух трансформаторов.

Сложнее всего было проделать отверстие для гнезда на 9 штырей, так как у меня не было пуансона такого диаметра, но пришлось использовать один для отверстия гнезда с 7 контактами, а затем отпилить его до большего размера. Это была работа.

Единственное прямоугольное отверстие предназначалось для выключателя питания. Его тоже выпилили из круглого отверстия.

Шаг 3: Сборка панели

Первое, что нужно было сделать до того, как на нем будут какие-либо детали, - это пометить как можно больше элементов на панели, прежде чем устанавливать какие-либо детали. Это было сделано с помощью некоторых старых надписей LetraSet, оставшихся со школьных времен. Насколько я знаю, сейчас это можно купить только в Англии. Затем я покрыл его тремя слоями прозрачного аэрозольного покрытия Varathane. Я не знаю, насколько это будет долговечным со временем, но пока все хорошо … Шаги на переключателе накаливания позже были сделаны вручную, так как у меня не было надписи подходящего размера.

Держатель предохранителя светло-бежевого цвета находится в правом верхнем углу рядом с отверстием для ввода питания, где идет шнур. Ниже находятся неоновая контрольная лампа и выключатель. Вы можете заметить, а можете и не заметить, что переключатель находится в верхнем положении, но на самом деле говорит о выключении. Этот переключатель представляет собой английский переключатель питания DPST. Все переключатели питания там ВВЕРХ = ВЫКЛ / ВНИЗ = ВКЛ, в отличие от Северной Америки, где все наоборот. Логика, используемая при установке электрического кода для переключателей ВКЛ / ВЫКЛ, заключается в том, что когда кто-то случайно падает на переключатель, он с большей вероятностью применит силу, направленную вниз, чем силу, направленную вверх, и поэтому считалось более безопасным, если все, что управляется этим переключателем, должно быть отключено, а не включено.. Понятия не имею, почему Англия наоборот, но переключение мне все равно понравилось. При броске дает очень твердый «Thunk».

Переключатель G2 V предназначен для выбора напряжения, подаваемого на сетку экрана. Позже это станет горшком. Переключатель G1 Step выбирает размер шага сетки (в настоящее время) либо с шагом 1/2 В от 0 до -7,5 В, либо с шагом 1 В от 0 до -15 В. Два разъема BNC, обозначенные как H и V, служат для подачи вертикального и горизонтального сигналов осциллографа. Разъем G BNC представляет собой сигнал возбуждения сетки, поэтому его можно увидеть при желании. Напряжение возбуждения - это красные 5-контактные разъемы Banana, а черные, конечно же, подключены к контактам гнезда. Все выводы розетки с соответствующими номерами параллельны.

Кнопка PUSH TO TEST закрывает соединение с пластиной тестируемой трубки, так что она будет потреблять ток только по запросу. Нет смысла поворачиваться спиной только для того, чтобы узнать только по запаху, что что-то не так! (Для меня это было бы не в первый раз.)

Шаг 4: Сборка печатной платы

Доска представляет собой кусок перфорированного стекловолокна размером примерно 2 x 5 дюймов. Я угадал размер платы и просто начал наклеивать на нее детали. Мой метод состоит в том, чтобы собрать немного - протестировать - построить еще немного - протестировать и т. Д. Это не позволяет одной плохой части / цепи уничтожить многие другие в мгновение ока. Винтовые клеммные колодки удерживаются на месте с помощью двухкомпонентного эпоксидного клея, так как на дне нет медной цепи, с помощью которой можно было бы припаять, как это обычно бывает.

Схема была собрана вручную по технологии PTP. Это технология «точка-точка». Грубо, но любая аббревиатура заставляет это звучать как высокие технологии, не так ли? Слева от небольшого радиатора видны два одинаковых резистора 1 МОм. Это то, что я впервые использовал для резисторов падения напряжения на пластине R3 и R4. Как будет видно на шаге 7, их пришлось заменить. Схема не очень хороша в нижней части, но на этом этапе я не стремился к аккуратности.

Шаг 5: О да … патч-проводы

Я нарезал несколько непригодных для использования измерительных проводов примерно на 7 дюймов длиной и припаял банановые штекеры к обоим концам. Эти провода сделаны из отличного гибкого провода, который вам придется долго покупать. Заглушки: одна красная и одна черная, как вы видите. Красный - для приводного конца, а черный - для разъема со штыревым разъемом, не то чтобы это имело значение, но казалось лучше, что они соответствуют цвету разъемов, которые у меня были. Я очень разбираюсь в моде.

Зная, что мне нужно будет подтвердить калибровку измерения тока пластины совершенно другим методом, я сделал заплату для катода с разницей. Я показываю это с маленькой коробкой с переключателем. Внутри коробки находится резистор на 10 Ом, который можно включать в схему или отключать от нее. Катодный «привод» - это просто соединение с землей (0 В). Когда резистор включен «внутрь», на катодный конец патча можно надеть осциллограф, и можно измерить фактический катодный ток триода, чтобы подтвердить, что рисует его пластина. Это предполагает, что сетка всегда находится под отрицательным напряжением.. Обычно резистор выключен. Когда переключатель поворачивается назад и вперед во время теста, можно увидеть разницу в токе пластины, когда все семейство кривых немного смещается вверх и вниз. Эффект настолько мал (может быть, 2-4%), что не имеет реального значения, каким бы ни был мотив при измерении трубки, но показывает, что даже резистор 10 Ом в катоде может внести видимые изменения.

Шаг 6: объединение печатной платы с остальными частями

На плате используются винтовые клеммы для подключения проводов, чтобы я мог снять плату для дальнейшей сборки / изменений после тестирования ее частей. Я установил его на шарнирные стойки на одном конце и прямые на другом конце, чтобы я мог поднять его для доступа к другой стороне для быстрых измерений или изменений без необходимости отсоединять миллион проводов.

По большей части, нагрев не был проблемой, но я поместил положительный стабилизатор низкого напряжения на небольшой радиатор в целях безопасности. Эти трехконтактные регуляторы, такие как 7805, которые я использовал, могут рассеивать около 1 Вт без радиатора, но всегда полезно сохранять прохладу, когда есть возможность сделать это дешево. Его клемма заземления смещена до +10 В с помощью транзистора 2N3906 и пары резисторов. Это дает напряжение +15 В, на котором работает дифференциальный усилитель. Это хороший способ получить любое напряжение от одного из обычных регуляторов. Изменчивость или программируемость можно получить таким же образом, используя потенциометр или цифро-аналоговый преобразователь вместо одного из резисторов. Поскольку в Xfrmr доступны различные напряжения переменного тока, было легко выбрать напряжение для этого регулятора. 25В было то. И поскольку он потребляет так мало тока, полуволновое выпрямление вполне подходит для питания регулятора.

Как вы можете видеть на картинке, я начал скручивать провода вместо того, чтобы связывать их все пластиковыми стяжками. Мне всегда нравился вид хорошо зашнурованной шлейки, и я хотел попробовать ее здесь, но нигде не было шнуровки. Может быть, некоторые из вас знают, где его можно достать. Я использовала нитку для вышивания, предложенную моей женой, и натянула кусок воска. Я использовал стандартные узлы для шнуровки для своей шлейки. Для тех, кто желает изучить это загадочное искусство, поиск в Google «шнуровки ремня безопасности» открывает несколько сайтов с практическими рекомендациями.

У старого тестера для пробирок ReadRite был интересный метод калибровки. Поместив концы керамического горшка поперек части первичной обмотки и подключив стеклоочиститель к источнику линейного напряжения, можно отрегулировать напряжение, при котором работает тестер, выше или ниже номинального, чтобы учесть местные колебания напряжения на стене, которые могут произойти. время от времени. (Помните, что этот материал был разработан и использовался во времена Второй мировой войны.) Ну, этот горшок просто должен был быть включен сюда, поскольку трансформатор был спроектирован так, чтобы ни один конец этой части обмотки не был при номинальном линейном напряжении и поэтому не мог использоваться в качестве … является. Этот горшок, который сильно нагревается, можно рассматривать как белый предмет, удерживаемый перфорированной металлической лентой сантехников возле трансформатора.

К тому времени, когда я узнал, что собой представляют все анонимные выводы на старом трансформаторе накаливания ReadRite, я, конечно же, обнаружил, что у него была обмотка высокого напряжения! Итак, мой источник напряжения на пластине был решен, и я исключил один трансформатор.

Шаг 7. Еще немного о схеме

Генератор смещения: для того, чтобы все было относительно просто и с низким током, использовалась КМОП-логика 4000-й серии. Эта штука, которая была повсеместна в 1980-х, будет работать при любом напряжении от 3 до 18 В. Это означает, что мощность может быть где угодно в этом диапазоне, она может изменяться при необходимости и фактически будет работать, даже если на ней присутствует большое количество пульсаций или других шумов. Он отлично подходит для приложений с батарейным питанием. Его по-прежнему можно приобрести в любой из обычных торговых точек (Mouser, Digi-Key и т. Д.), Даже если они не производят все те типы, к которым привыкли. Он также приближается к силе приседаний. Поэтому я использовал 12-битный счетчик 4040, который у меня лежал, в качестве 4-битного счетчика для ступенчатого изменения напряжения смещения. Размер шага изменяется изменением для него напряжения шины питания. Поскольку напряжение смещения лампы должно быть отрицательным, счетчик работает между землей в качестве положительной шины и отрицательной шиной на другом конце. Таким образом, вывод «VDD» заземлен. TIP 107 с сетью смещения, аналогичной 7805, подает отрицательное напряжение питания на вывод VSS микросхемы. Установленный на панели переключатель с потенциометрами для каждого диапазона калибрует максимальное генерируемое смещение. Счетчик управляет дешевой резисторной лестницей R-2R, чтобы сделать простой аналогово-цифровой преобразователь, а затем подключается к банановому разъему.

Усилитель тока пластины: поскольку ток пластины измеряется резистором 100 Ом, R1, подключенным последовательно с пластиной, его напряжение повышается примерно до 400 В. Он был уменьшен с помощью двух резисторных делителей, по одному на каждый конец резистора 100 Ом. Обозначается как R3, R4, R5. R6 на схеме и горшок с малой стоимостью и размещен рядом с кнопкой Push To Test на схеме. Горшок уравновешивает эти два делителя, так что выход усилителя показывает ноль, когда нулевой ток течет по пластине лампы. Сначала я использовал несколько старых резисторов большого номинала для R3, R4, но когда я попробовал их, кривые, которые я получил, больше походили на воздушные шары, чем на отдельные линии. Я прилагаю фото того, что видел. Вы также можете видеть, что изображение немного сдавлено относительно базовой линии. Я заменил эти резисторы на более современные 5% резисторы и заново откалибровал. То же самое, но немного меньше. Трассировка каждой кривой на дисплее занимает 1/120 секунды, при этом точка прицела сначала поднимается по кривой, а затем тем же путем возвращается вниз. Но между этими двумя отклонениями резистор нагревается, а затем достаточно охлаждается, чтобы изменить свое значение! Резисторы меняют свое значение в зависимости от температуры, но не сильно, но меняют это значение. Я не думал, что это может произойти так быстро, но замена их снова на металлопленочные типы с 1% в значительной степени решила проблему.

Усилитель представляет собой обычный дифференциальный усилитель, используемый для измерительных приборов, но с тумблером изменения усиления, который дает ему два диапазона выходного сигнала и две потенциометры для калибровки диапазона. Это дает шкалу выходного сигнала 2 В / 1 мА и 2 В / 10 мА.

Схема управления сеткой экрана представляет собой просто отфильтрованный горшок, подвешенный к источнику напряжения выпрямленной пластины с высоковольтным транзистором в качестве эмиттерного повторителя для подачи напряжения на банановый разъем. Фильтр работает довольно медленно, и его установка занимает несколько секунд при перемещении ручки кастрюли.

Шаг 8: Эксплуатация

Я его включил.

После того, как дым рассеялся… схема заработала на удивление хорошо. Я обнаружил, что балансировке дифференциального усилителя требуется около 20 минут на прогрев, чтобы он достаточно хорошо успокоился. По истечении этого времени балансировочный потенциометр на 25 Ом необходимо отрегулировать, чтобы получить очень горизонтальную линию на осциллографе, когда ток через пластину не течет. После некоторой регулировки на плате каждый раз, когда я использовал устройство, он был удален на панель и выглядит как коричневая ручка среднего размера рядом с красными банановыми разъемами. Не знаю, почему я не сделал этого раньше.

Показаны несколько снимков экрана с полученными кривыми.

Поскольку каждая кривая на дисплее создается за 1/60 секунды, а сканирование перед повторением выполняется за 16, то сканирование выполняется примерно со скоростью 4 сканирования в секунду. Это мигание работает, но не очень увлекательно при измерении. Одно из решений - снимать каждый сюжет с длительной выдержкой на камеру. Или… используйте область хранения. То, что вы видите, является старым, но полезным - аналоговым осциллографом хранения HP 1741A с переменной сохраняемостью. Через некоторое время дисплей расцветет, но в течение примерно 30 секунд будет отображаться очень удобная для просмотра диаграмма. Экран будет храниться без отображения в течение нескольких часов. Это нормально.

Приведены снимки кривых для пентода 6AU6A и триода 6DJ8. 6DJ8 имеет коэффициенты масштабирования 50 В / деление по горизонтали и 10 мА / деление по вертикали, в то время как 6AU6A имеет коэффициент масштабирования 50 В / деление по горизонтали и 2,5 мА / деление по вертикали. Эти масштабные коэффициенты представляют собой комбинацию выходного диапазона измерителя кривой и вертикальной чувствительности, установленной на осциллографе. Ноль во всех случаях - это нижний левый угол экрана. Их можно было просто поднести к экрану прицела. Потерпев некоторое время, я решил принять решительные меры и придумал ДЕЙСТВИТЕЛЬНО дурацкий способ удерживать камеру, прикрепленную к прицелу … больше сантехников. Камера крепится к нему с помощью короткого болта 1/4 дюйма, проходящего снизу в монтажное отверстие. Наведение камеры сводилось к правильному перекручиванию ремня. Очевидно, я не могу показать камеру в этом креплении, так как она нужна была для съемки!

Шаг 9: Коробка и последняя статья

Коробка, как и все другие части этого проекта, была собрана из подручного подручного материала. Это простая четырехсторонняя коробка без дна, но с резиновыми ножками на винтах. Кусочки были вырезаны ножовкой из запасной книжной полки из ДСП, у которой 3 стороны были покрыты тем же шпоном, что и верхняя и нижняя стороны. Разрезы делались с учетом того, что края со шпоном должны быть видны на передней части коробки. Необлицованный край обязательно проявлялся сзади и снизу. Детали скрепляются шурупами для ДСП, оставшимися от некоторых кухонных шкафов Ikea 10 лет назад. Головки винтов закрыты белыми пластиковыми накладками на головку винта из того же источника, а затем окрашены в черный цвет с помощью перманентного маркера. На изготовление коробки ушло около 2 с половиной часов.

Шаг 10: Наконец

Устройство ответило на мои вопросы о смещении 6AU6A и позволило мне скорректировать конструкцию усилителя с учетом старых ламп. Проще говоря, с возрастом они ведут себя хуже.

Очевидно, что устройство можно было бы улучшить, добавив больше наворотов. Было бы хорошо иметь цифровой измеритель напряжения на панели, который показывает напряжение экранной сетки, набираемое этой ручкой среди других. Также все более и более высокие диапазоны смещения сетки управления или размеры шага. И пока мы занимаемся этим, как насчет записи сюжета во внутреннюю память, чтобы его можно было загрузить на ПК. Возможно, средство отслеживания кривых могло бы работать на базе Windows и поставляться с мышью. Тогда тесты можно будет проводить из любого места с подключением к Интернету. А может и нет. P. S. Я выполнил несколько улучшений этого TCT здесь: