Осциллограф на ЭЛТ своими руками.

[ВикторС]

Всем привет,

Вот вопрос по низковольному (от акб 12В) блоку питания осциллографа на маленькой трубке (3Ло1И 6ЛО1И итп).
Хороший обратноходовой ИИП со стабилизацией напряжения, получается на ТВС-110ПЦ15
Тут и высоковольтная обмотка, с правильной изоляцией, и обмотка для питания ВУ и др. обмотки.
Плюс к тому, есть место, на сердечнике, где можно ещё домотать обмоток.

+/12 вольт, для питания узлов осциллографа, можно получить из входного напряжения,
при наличии гальванической связи общего провода осциллографа и общего (минусового) провода внешней АКБ.
Или же, получить +/-12 В можно от доп обмоток на сердечнике ТВС.
Тогда гальваническая связь с питающей АКБ может быть или не быть - по желанию.

Каково мнение уважаемых участников - нужно ли делать низковольтные источники, напрямую от АКБ,
выиграв чуток на КПД или снять напряжения с доп обмоток ТВС, через линейные стабилизаторы, потеряв на их КПД и КПД ИИП?

Заранее благодарю.

[YUFAN62]

БП должен работать и от сети и от акб. В полевых условиях работать не собираюсь, но бывает необходимо отвязатся от сети(импульсные бп например). Желательно предусмотреть подзарядку во время работы от сети.

[White_Pit]

Лучше пойти по второму пути: АКБ питает преобразователь на основе ТВС, сам ТВС дает все необходимые напряжения, гальваническая связь с АКБ отсутствует.

[YUFAN62]

Конечно, АКБ питает только преобразователь ТВС. Но почему именно ТВС-110? Габариты у него великоваты однако. Были советские маленькие TV, их бп предусматривали работу от АКБ 12V. Необходимые обмотки придется домотать, зато высокая намотана правильно, может придется, даже отматывать лишние витки.

[White_Pit]

Конкретно ТВС-110ПЦ15 не такой уж и крупный, особенно в сравнении с трубкой 6ло1и. Главное, что бы трансформатор был легко доставаемым, и желательно не на помойках.

[ВикторС]

Трансформаторы типа ТВС-110ПЦ15 (ПЦ16) гораздо более доступны нежели малоразмерные ТВС-90ПЦ8 (такой у меня всего один). Потому разрабатывать радиолюбительский осциллограф с использованием широкодоступных деталей (тех, что можно купить или найти внутри бывшего СССР), считаю интересной инженерной задачей. Возможно, сетевой трансформатор (220В 50Гц), с набором напряжений вторичных обмоток, подходящим для использования в осциллографе, будет по размерам даже больше чем ТВС-110, и достать его ещё сложнее (и вряд ли кто то станет такой транс мотать сам).

Питание осциллографа с мелкой трубкой (3ЛО, 6ЛО) от АКБ на 12В, мне представляется опцией, для применения в полевых условиях. В большинстве случаев, можно запитать прибор от внешнего БП 220/12 В даже в гараже. Другое дело, что упомянутые трубки влезают в корпус компьютерного БП, и сетевой транс туда просто не влезет.

[White_Pit]

Вот потому и хотелось бы видеть гальваническую изоляцию АКБ от цепей питания осциллографа. Потому как независимо от типа сетевого преобразователя, он так же будет гальванически развязан с цепями питания питания осциллографа, как и АКБ.

[Andrew Martin]

С ИБП (тем паче обратноходовым) на много выходных напряжений и проблем будет много: стабилизированным будет только то напряжение, по которому заведена ОС. Выходные напряжения остальных источников будут отличаться в больших пределах от расчетных а их стабильность будет просто никакая.
В компьютерных БП используется дроссель групповой стабилизации, но там прямоход, а с обратноходом такой приём вряд ли поможет.

Я поначалу делап пушпул на 494 и от него получал все выходные напряжения. Трансформатор - из дросселя фильтра питания какого-то советского телевизора, там Ш - образный сердечник из феррита 2000НМ и удобный двухсекционный каркас. От всех источников (кроме источника +10В, по которому была заведена стабилизация) требуемых напряжений не получил, пришлось делать отдельно источник питания ЭЛТ и остальной части схемы.
В результате получилось следующее:

1й (мощный) источник на 494 по топологии пушпул даёт +/- 10В и +150В, +150В дополнительно стабилизируется линейным стабилизатором на транзисторах и получается +120В для питания ВК развёртки и КВО. Без стабилизации напряжение +120В "плавает" в зависимости от тока нагрузки.
ОС как и прежде заведена от +10В, симметрии двуполярного источника +/-10В удалось добиться намоткой соответствующих обмоток трансформатора сложенным вдвое проводом, а также применением ДГС на колечке из распылённого железа от материнской платы.

2й (маломощный) источник по топологии пушпул на 494 вырабатывает напряжения для питания ЭЛТ: -600В на катод и 6В "плавающих" на накал, а также 24В "плавающих" для питания схемы гашения обратного хода. ОС заведена по -600В, поскольку только этот источник относительно земли никуда не плавает Накальное напряжение дополнительно стабилизируется 7806, а +24В - стабилитроном.

Всё это хозяйство питается от внешнего источника +12В, коим может быть и АКБ. Потребляемый осциллографом ток - около 2А.

Такую конфигурацию считаю близкой к оптимальной, поскольку раздельные источники позволяют при необходимости применить вместо 6ЛО1И например 6ЛО3И или другую похожую, нужно будет только заменить 2й источник и обвязку ЭЛТ (делители фокусировки и т.д.).

Есть, правда, ещё один вариант - нестабилизированный ИИП без всяких ОС, как делали в некоторых советских осциллографах. Если сделать его достаточно мощным чтобы нивелировать просадки, то возможно и получится снять много относительно стабильных (по току нагрузки) напряжений от одного ИИП. Но и в этом случае остается зависимость выходного напряжения от входного.

[Andrew Martin]

ИМХО, гальваническая развязка от АКБ/БП - это круто, но совершенно не представляю зачем она нужна в данном случае. Электробезопасность эта мера вряд ли улучшит, особенно при металлическом корпусе.

[ВикторС]

По стабилизации напряжений на выходе обратноходового ИИП, хочу высказать несколько размышлений.
1. Наверное, самая дорогая деталь радиолюбительского осциллографа – ЭЛТ. Её можно испортить или перекалив накал, либо продырявив люминофор, когда развёртка остановилась, а яркость большая. Для пущей надёжности, делаю стабилизацию ИИП ко каналу накала - +6,3В.
2. Высокое -600В, стабилизирую четырьмя стабилитронами КС650.
3. Напряжение +150В, для питания выходных каскадов УГО и УВО, стабилизировать не нужно вообще – дифференциальные усилители, какими являются УГО и УВО, хорошо подавляют синфазные помехи и плаванье общего источника +150 Вольт.
4. Напряжение +10 (+15В)В можно стабилизировалинейным или импульсным стабилизатором (в зависимости от тока потребления по этой шине).
5. Напряжение –10 (-15В), как правило, предназначено для слаботочной нагрузки и может быть выполнено стабилитроном.
6. Напряжение +5В, для ТТЛ генератора развёртки, можно питать от импульсного ИБП, подключённого к той же обмотке, что и стабилизатор +10 (+15) вольт.

Для повышения КПД ИИП, низковольтные напряжения (+/- 5 – 15В)можно получать из того же напряжения, каковое питает обратноходовой ИИП на +6,3/+150/-600 Вольт.

[Andrew Martin]

Как вам угодно, возможно ваши руки намного прямее моих и у вас получится качественный ИБП на много выходных напряжений

1) +150В у меня плавало под нагрузкой примерно на -20/+30В (это в самой удачной версии БП). От этого источника питаются не только выходные каскады, но и регулировка астигматизма.
2)Ток потребления по цепи -10В не особо меньше чем по цепи +10В в силу дифференциальности УВО и УГО, которые являются основными потребителями. Развёртка у меня выполнена на КМОП серии 74НС, соответственно и потребляемый ток сравнительно мал.
3) Каков у вас ток через стабилитроны КС650? На 600В каждый миллиампер это 0,6Вт.
4) Для ОС по обмотке накала используется оптрон?
5) Будет ли использоваться схема гашения обратного хода луча? Если да, то как она устроена?

[ВикторС]

Сейчас макет ИИП разобрал - спалил, при опытах NE555/ потому ток через стабилитроны точно померить не могу - примерно 10мА (напряжение на ВВ обмотке ТВС110ПЦ15 - 1КВ, а токоограничивающий резистор 100КОм 0,5Вт) Никакого серьёзного нагрева нет. Стабилитроны спаяны цепочкой, без радиаторов.

ОС через TL431 и оптрон, с канала +6,3В.

Гашение сделано так.
От модулятора, на источник -600В идёт резистор 3МОм. Параллельно ему цепочка из резистора 10КОм и диода КД102Б? (зелёная бусина с оранж. точкой). Диод катодом к модулятору. Так же, к модулятору подключён конденсатор 0,1 мкФ 630В. Если зарядить конденсатор от источника +100В, а потом вывод, по которому заряжали, посадить на корпус, луч надёжно гаснет на несколько секунд при любом уровне яркости. Схему управления гашением ещё не делал. Думаю, что хватит КТ602 (КТ604) и резистора, в коллекторной цепи. На базу тот же сигнал что и на разрядный транзистор ГЛИН.

[Andrew Martin]

Тут не сколько в радиаторах дело - 10мА это 6 дурных ватт на отопление корпуса. По сравнению с током стабилитронов ток луча и ток потребляемый делителем фокусировки мелочь, а вы же за КПД боретесь?

Вы писали:
" луч надёжно гаснет на несколько секунд при любом уровне яркости"

А ежели развёртка остановится? Или её принудительно переведут в ждущий режим? Это всё с такой схемой гашения при большой яркости чревато дыркой в люминофоре. Нужно надёжно запирать трубку на сколь угодно длительное время.
Проще всего триггер Шмитта на 2х транзисторах, питающийся от плавающего источника.

[ВикторС]

Андрей, спасибо за Ваши серьёзные замечания.

По стабилизации высокого напряжения, можно ещё так поступить.
Взять высоковольтный транзистор, типа КТ838 (от развёртки ТВ), поставить его в разрыв холодного вывода, эмиттером на массу. На базу подать +12, через резистор и -600В через другой. Транзистор будет работать как регулируемое сопротивление, включённое последовательно с ВВ обмоткой.

С плавающим источником и разными способами запирания трубки, я ещё не экспериментировал. Трубка была подключена к макету всего пару дней. Немного напрягает необходимость мотать дополнительную обмотку. Нужно будет серьёзно подумать о вариантах триггерного запирания трубки.

[ВикторС]

Вот ещё вопрос вдогонку.

Какое измерение, в радиолюбительской практике, требует наличия именно ждущего режима развёртки - когда без сигнала, луча на экране нет, а с его появлением, включается развёртка и, соответственно, сигнал отображается.

Если развёртка всё время работает в ждущем режиме, а детектор синхроимпульса подключает к входу Y калибратор, когда сигнала нет, и развёртка опять "пилит" - луч на экране будет всегда, и гасить обратный ход можно импульсом, подаваемым через конденсатор.
Или это рассуждение не верно?

[Andrew Martin]

Иногда сигнала на первый взгляд совсем не видно - если это, например, "иголки" следующие с низкой частотой, вобщем же все быстротекущие процессы с большим периодом повторения. Тогда приходится ставить яркость на максимум и в ждущем режиме ловить "вспышки", потом их "растягивать" и наблюдать, благо послесвечение у осциллографических трубок довольно заметное. Ждущий режим также удобен при попытках рассмотреть цифровые пакеты.

[ВикторС]

Понял. Буду думать про триггерное гашение.

[Andrew Martin]

КТ838 большой, голый и всецело неудобный. Лучше что-то из импорта, да в корпусе ТО-220ISO (полностью опрессованный пластмассой). В таком корпусе транзистор можно даже прикручивать непосредственно к корпусу прибора, не заботясь о изоляции.

В одном из вариантов источника питания для трубки я делал обратноход на UC3845 с классической стабилизацией по накальной обмотке (TL431 + оптрон). А стабилизация -600В осуществлялась как раз как вы предложили - компенсационным стабилизатором. Регулирующий элемент там был n-канальный 900 - вольтовый полевой транзистор в корпусе ТО-220ISO, усилитель ошибки - 1/2 LM358. Всё это работало, но транзистор грелся, отапливая корпус, к тому же на первых порах вылезла неустойчивость в контуре регулирования, пока не обвешал конденсаторами по цепи ОС.
В конце концов пришел к стабилизации по -600В, а накал питается через КРЕНку на 6В (KIA7806). При напряжении на входе 9В и на выходе 6В и токе накала 300мА рассеиваемая мощность всего 0,9Вт.

Насчет триггера гашения - возьмите схему из журнала Радио за 79г. Там простой и терпимый по характеристикам триггер гашения обратного хода луча всего на 2х транзисторах. Проще придумать невозможно

[ВикторС]

Андрей,

Правильно ли я понимаю, что если трансформатор греется, значит габаритной мощности сердечника не хватает или витков в какой то обмотке мало? Какой у Вас был сердечник и частота преобразования? Это отдельная интересная тема - расчёт ИИП, в том числе обратноходового. По формулам или при помощи натурного макета (Гугл - "калькулятор Лысого"). Я отключил ООС через оптрон, сделал для NE555 регулировку скважности и частоты раздельно, и полбирал параметры (в основном частоту) так, чтобы ток потребления ИИП был как можно меньше, при одних и тех же эквивалентах нагрузки. Получилось ок. 22 КГц. Скважность - 40% Снаббер DRC? тоже подбором вывел, только диод быстродействующий нужен, из серии FR///. Переменный резистор, проволочный - 1КОм 5Вт, последовательно с ним резистор 100 Ом 2ВТ. Зашунтированы конденсатором 0,22 мкФ. Можно подбирать R и C до получения удовлетворительных выбросов.

[Cosinus]

Я собрал простейший двухтактный преобразователь(~ 35 кгц) на колечке К20х12х10 2000НМ со стабилизатором на входе(стабилизирует хорошо вплоть до падения на регулирующем транзисторе до 0.4в). Кольцо с большим запасом по мощности, легко мотается вручную. Впоследствии застабилизировал и +85в. При работе несколько раз нечаянно коротил разные напряжения ( в т.ч. 85в), ничего не сгорело! ВВ преобразователь однотактный(~18кгц) с трансом от какого-то сгоревшего инвертора, перемотал первичку ( она отдельная) под нужное мне напряжение.
Строить осциллограф своими руками оказалось очень увлекательным занятием, занимаюсь этим в свободное время.