uTracer
uTracer tai elektroninių lempų testeris sugebantis atvaizduoti lempų charakteristikų grafikus kompiuterio ekrane. Projekto autorius Ronald Dekker, informacija jo tinklapyje: https://www.dos4ever.com. Pas jį galima įsigyti detalių komplektą savarankiškam surinkimui.
Pagrindinės uTracer v.6 charakteristikos:
Anodinė įtampa nuo 2 iki 1000 V , srovė iki 1 А.
Ekraninio tinklelio įtampa nuo 2 iki 1000 V, srovė iki 1 А.
Valdančiojo tinklelio įtampa nuo 0 iki -100 V.
Katodo kaitinimo įtampa iki 19 V, srovė iki 1,5A. Testuojant lempas reikalaujančias didesnio katodo kaitinimo galingumo arba tiesioginio kaitinimo lempas būtina naudoti atskirą maitinimo šaltinį katodo kaitinimui.
Prietaisas jungiamas prie kompiuterio naudojant COM portą (RS232). Kompiuterio ekrane galima matyti iki 10 įvairių grafikų. Tai anodinės srovės priklausomybės nuo anodinės, ekraninės, kaitinimo arba valdančiojo tinklelio įtampos ir kt. Duomenis galima išsaugoti grafiniame arba tekstiniame faile ir toliau apdoroti pvz. Excel programoje.
uTracer veikia impulsiniame režime ir nereikalauja galingo maitinimo šaltinio. Prietaiso maitinimui pakanka 19,5 V laptopo maitinimo šaltinio, srovė iki 2A. Originali uTracer schema yra tinklapyje: https://www.dos4ever.com/.
Kaip veikia uTracer?
Prietaisas generuoja stačiakampius impulsus kurių amplitudė nustatoma nuo 2 iki 1000 V ir trukmė 1,2 ms lempos anodo ir tinklelio maitinimui. Valdančiojo tinklelio maitinimui generuojama įtampa kuri laipteliais kyla nuo -100 iki 0 V. Laiptelių skaičius nustatomas, laiptinė įtampa vėliau pakeičiama 3 ms trukmės impulsais patikimumo padidinimui. Elektroninės lempos katodas pajungiamas prie 19,5 V maitinimo šaltinio pliuso kuris yra tuo pačiu ir matavimo schemos sąlyginė žemė.
Oscilografo ekrane matome: 1 kanalas (geltonas) anodines įtampos +500 V impulsų paketus, 2kanalas (mėlynas) ekraninės įtampos paketus ir 3 kanalas (violetinis) laiptine įtampa nuo -100 V iki 0 V.
Šioje oscilogramoje laiptelinė įtampa performuota i 3 ms trukmės impulsus. Matavimo tikslumo padidinimui formuojama nuo 1 iki 32 impulsų o po to imamas matavimo vidurkis. Mes matome keturis impulsus pakete. Matavimo procesas trunka apie 6 sekundes, jejgu užduosime 10 laiptelių matavimas užtruks 12 sekundžių o padidinus anodinę įtampą iki 1 000 V prireiks pusės minutės.
Oscilogramoje fioletine spalva (3 kanalas) matome jog neigiama įtampa į lempos valdantijį tinklelį paduodama 0,5 ms anksčiau negu anodinė ir ekraninė įtampa. Matavimas fiksuojamas praėjus 1 ms po anodinės įtampos padavimo (oscilogramos centras) uTracer mikrokontroleris fiksuoja visų įtampų dydžius ir anodo bei ekrano sroves. Like lempos darbo grafiko parametrai apskaičiuojami kompiuteryje.
Pažiurėkime video: 1 milisekundė 2 sekundės
uTracer smulkus schemos pakeitimai
Principinę schemą galime pažiūrėti uTracer surinkimo instrukcijoje . Mano pakeitimai pažymeti raudonai padidinimui paspausti shemą.
Anodo ir tinklelio maitinimo šaltinių schemos vienodos todėl nagrinėjame anodinį. Visą uTracer veikimą valdo mikrokontroleris PIC16F884. Auštos įtampos impulsinis maitinimo blokas surinktas panaudojant tranzistorių Т60 kuris pakrauna kondensatorius С60 ir С61 iki užduotos įtampos (1 000 V max). Iš įtampos daliklio R63 ir R64 įtampa paduodama į mikrokontrolerio analoginį įėjimą. Anodines srovės daviklis yra rezistorius R62 sudarytas iš dviejų 27 Omų rezistorių, tikslumas 0,1%.
Esant R62 varžai 13,5 Оmo gaunasi anodinio maitinimo šaltinio srovė 267 мА iki apsaugos suveikimo, užduodama programoje kalibruojant uTracer. Lygiagrečiai su džemperiu pajungiamas rezistorius 4,7 Оmo 0,1%, gaunasi varža 3,486 Оmo, tai atitinka 1033 мА iki apsaugos suveikimo.
Anodinė įtampa į lempos anodą paduodama per Т65 STD2NK100Z. Valdymas per optoporą IC63 4N45 - dėl galvaninio aukštos įtampos atskyrimo. Komutavimo schema naudoja tranzistorius Т62, Т63, Т64, Т65 ir užmaitinta nuo kondensatoriaus С65 kuris pasikrauna per diodus D64 ir D65 nuo maitinimo šaltinio +15 V su tranzistoriaus Т61 pagalba pagal autoriaus schemą. Tranzistorius Т61 be kondensatoriaus С65 pakrovimo dar iškrauna anodinius kondensatorius per rezistorių R74 po matavimo užbaigimo (Saugumas!). Matuojant radijo lempą GU-78B ji matomai susižadino ir sudegino viską pakeliui nuo kondensatorių С 60, С61 pliuso iki minuso a būtent: Т65, Т62, Т63, R73, D64, T61 ir R62. Ir čia man nepatiko autorinės schemos paprastumas :). Pigiau bus klasikinis sprendimas! Aukštos įtampos valdymo maitinimui panaudojau izoliuotą impulsinį 1 W galingumo maitinimo šaltinį TRACO TRN-1524. Įėjimo įtampa 18-36 V, išėjimo 15 В, leistina įtampa tarp įėjimo ir išėjimo 1600 V, talpa 75 pF. Kaina 8€. Patikimumas padidėjo kardinaliai.
Neigiamas maitinimo šaltinis padarytas sekančiai. Mikrokontroleris su tranzistoriniu raktu T20 ir T23 pagalba generuoja -85 V įtampą. Kadangi lempos katodas jungiamas prie +19 V maitinimo šaltinio (sąlyginė žemė) tai tarp katodo ir pirmo tinklelio gaunasi -105 V. Iš mikrokontrolerio laiptelinė įtampa per skaitmeninį-analoginį keitiklį ateina i aukštos įtampos operacinio stiprintuvo IC42 LTC6090 įėjimą o iš išėjimo paduodama i lempos valdantijį tinklelį. Rezistoriumi R40 nustatomas sąlyginis nulis lempos katode kalibruojant uTracer, nulio dreifas - mikrovoltai. Jejgu džemperis J2 užtrumpintas laiptelinė įtampa pakeičiama 3 ms trukmės impulsais tikslu apsaugoti mikroschemą jeigu lempa užtrumpintu, bet tai ne visada padeda todėl siūloma papildomai įjungti nuosekliai apsauginį rezistorių 10kOm kas gali įtakoti matavimo tiksluma prie mažų įtampų (1V). Jeigu iš anksto žinoma, kad lempa teisinga rezisrorių galima užtrumpinti jungiklio pagalba. Kaip parodė praktika tai netinka galingoms generatorinėms lempoms matuoti. Todėl teko keisti schema įjungiant buferi tarp lempos ir mikroschemos. Schema paimta iš LTC6090 duomenų lapo. Numačiau buferio apėjimą mažų lempų matavimui kurio kaip vėliau paaiškėjo nereikia nes nebuvo pastebimos ųtakos matavimo tikslumui.
Vidinis katodo kaitinimo šaltinis tinka tik netiesioginio kaitinimo lempoms ir apribotas 1,5 A srovės stiprumu. Bet kuriuo atveju visada geriau naudoti išorinį katodo kaitinimo šaltinį.
uTracer konstrukcija
uTracer sumontuotas ant 2mm storio aliuminio lapo kurio išmatavimai 360х250 mm pagal vidinius mažo aliuminio lagaminėlio išmatavimus kuriame jis ir sumontuotas ant 60 mm aukščio stovelių. Maitinimo šaltinis standartinis 24 V impulsinis maitinimo blokas kurio įtampa pažeminta iki 19,5 V. Neigiamos įtampos buferis sumontuotas ant atskiros universalios spausdintos plokštės.
Matuojame GU-78B
Matuoti GU-78B nebuvo paprasta. Lempa labai mėgsta susižadinti ir išspręsti šią problemą nebuvo lengva. Jau pasiekus 100 mA anodo srovę sudirbo apsaugos. Uždėjus feritinį žiedą ant anodo pajungimo laido pavyko pasiekti 600 mA anodo srovę, bet sudegė tranzistorius T65. Toliau didinant anodo srovę sudegė LTC6090 (nepigiai :)). Galiausiai teko viską užblokuoti kondensatoriais o į valdantijį tinklelį įjungti 47 Omų rezistorių taip kaip matosi schemoje. Jeigu lempa būtu metaliniame korpuse ir originaliame lizde gal būt problemų būtu mažiau.
Oscilogramoje matome kaip iškraipo matavimo impulsus lempos apsauga nuo susižadinimo esant realiai pajugtai lempai GU-78B. Blokuojančių kondensatorių iškrovimui reikia iki 10 ms, bet tai neturi įtakos matavimo tikslumui kondensatoriai spėja išsikrauti. Matavimo režimas: anodinė įtampa +900 V, ekraninė įtampa +345 V, pirmas tinklelis - 55 V.
Matavimo pavyzdžiai:
Lempos GU-78B perdavimo charakteristikos statumas esant ramybės srovei 500 mА - 30,8 mА/V, GU-74B esant ramybės srovei 300 mА - 18,9 mА/V. Compliance Eror - lempa pasiekė 1033 mА apsaugos ribą, ribojimo taške matavimas ne fiksuojamas.
Lempa Nr: 3 ОМ (punktyrinė linija) sumažėjes perdavimo charakteristikos statumas po trumpo jungimo tarp katodo ir pirmo tinklelio.