|
| |
|
Régóta kacérkodom a gondolattal, hogy építeni kellene egy csőmérőt, ami nem csak a csövek statikus paramétereinek mérésére alkalmas, hanem komplett görbesereg előállítására is. Mindjárt a kezdetektől figyelemmel kísértem Ronald Dekker web-logját ebben a témában. Ronald oldalát mindig élvezettel olvasom, mert színvonalas és igyekszik a történelmi hátterét is megvilágítani a dolgoknak szélesebb képét adva így az éppen tárgyalt témának. A csőmérője pedig igazi mérnöki munka, különösen az tetszik, hogy nem szimulátorokkal játszik, hanem megépíti visszaméri és ha szükséges módosít rajta, - mint ahogyan én is szoktam. Azt sem tudom neki felróni, hogy kicsit Philips beállítottságú, hiszen ott dolgozik és írásaiból érződik, hogy jó a munkahelyi közösség. A közelmúlt napjaiban aztán ismét az oldalára tévedtem és látom, hogy már a harmadik verziónál tart és olyan irányú fejlődést vett a dolog, hogy úgy döntöttem egy hétvégi project keretében megvalósítom a magam és szolgáltatásként kínálva az ekektroncso.hu tábora számára is. Régóta megfogalmazódott már bennem, hogy a használt csövekkel való foglalkozás számomra csak úgy elképzelhető, ha azokat mérve, tesztelve tudom prezentálni a lehető legkorrektebb módon. A használt csövekkel való foglalkozást pedig már ma indokolja azt, hogy a NOS csövek egyszer csak elfogynak az olcsó kelet európai csövek Kánaánjának is vége lesz lassan, ha ez nem következett már most vagy ma be! Az aki eddig nem is foglalkozott használt csövekkel az előbb utóbb rákényszerül. Mindennemű foglalkozás a használt csövekkel alapvetően feltételez egy olyan műszert, amely képes a csövek teljes paraméterét mérni. A mai kor követelményeként a mért eredményeket elektronikus grafikus formában, megjeleníteni, tárolni, hogy azután a felhasználástól függő eredmény készülhessen belőle, mint pl. a mérési jegyzőkönyv, vagy kihasználva az adottságokat később az adatokat olyan csőválogatáshoz is fel lehessen használni, ahol a válogatás a dinamikus paramétereket is figyelembe veszi.
A normál statikus paramétereket mérő csőmérővel szemben is számtalan követelmény az, aminek meg kell felelni. Egy olyan csőmérő esetében ahol a statikussal szemben minden paramétert változtatni kell és közben mérni az az igazi kihívás. A csőmérés nehézségeit mindjárt a magas anódfeszültség és mellette a nem kevés áram, ami alapvetően meghatározza. Ha mindenre alkalmas mérőt akarunk, akkor 1500V, és 600mA-es tápokban gondolkozunk. Mondjuk köthetünk kompromisszumot, mert a nagyfeszültségű adócsövek esetében nem fordulnak elő nagy áramok, azok csak a kisebb anódfeszültségű csöveknél fordulhatnak elő. Pl. mérni kellene ugyanazon a készüléken egy GM70-est 1250V és 125mA mellett, de akár egy 6S33S-Vt is 220V 600mA paraméterekkel. (Tekintsünk el most az ipari csövektől pl. a 35kV-os 90A-es gmi2b (ГМИ-2Б) cső is) Ha csak átlagosan előforduló csövekben gondolkozunk, és a nagy adócsövek méréséről le is mondunk akkor is kell minimum 2db 0-350Vig változtatható tápegység, amely legalább 200mA-el terhelhető kell legyen. A két darab tápot ugye az anódfeszültség és a segédrács feszültségének előállításra használnánk, mert ugye vannak tetróda és pentóda csövek is nem csak triódák. A harmadik tápegységnek a vezérlőrács feszültségét kell előállítania ahol könnyebbség, hogy a feszültséghez alig kell áram. Természetesen mindezek mellett minden paraméternek beállíthatónak kell lennie, illetve azt vissza is kell tudni mérni, és még mindezek mellett az áramoknak is mérhetőeknek kell lenniük, hiszen azokra vagyunk kíváncsiak az adott beállításban.
A uTracer mindezt nagyon frappánsan és számomra tetszetősen oldja meg. A nagy teljesítmények és az ebből eredő méreteket azzal az ötlettel csökkenti le, hogy a mérés lehet igen rövid idejű így a nagy teljesítményt csak a másodperc rövid ideéig kell biztosítani. A mai félvezetős technikai fejletség mellett ez igazán kézben tartható és majdhogy nem a számítógéphez csatlakoztatható külső hangkártya méretben kivitelezhető. A kész áramkör egy 10x16cm-es panelen helyezkedik el, ahol csak mutatóban van smd alkatrész segítve ezzel az összeszerelés egyszerűségét. Bár én nem idegenkedem az smd-től, itt a nagyfeszültségű tápegységben beláthatóan nem annyira előnyös. A készülék maximálisan 300V 200mA-es nagyfeszültség előállítására képes, a többrácsos csöveknek megfelelően két nagyfeszültségű tápegységével. A vezérlőrács számára maximálisan -35V-t képes előállítani. A készülék külső tápegység segítségével működőképes az a külső tápegység régebbi típusú laptop tápegysége, ami 18-22V-os lehet. Ez a bemeneti feszültség meghatározza a mért cső maximális fűtőfeszültségét, ami így maximálisan a használt tápnak megfelelően 18-22V lehet, azt 1,5A lehet terhelni, amit külső saját magunk beépítette biztosíték véd. Az adatok megjelenítésére és a mérés vezérlésére számítógépet igényel (WinXP, de nekem Win7 64biten is működik) és a számítógéppel a soros porton keresztül kommunikál (COM portok). Mivel COM port ma már nem divat én egy másik project révén készített USB->TTL konvertert használok az FTDI (FT232RL) gyártmányában. A uTracer panelén megtalálható az áramkör, amely szabványos RS232-re illeszti, így régebbi gépeken amelyeken van még szabványos 9 pólusú soros csatlakozó rögtön csatlakoztatható. (a rendes DELL laptopokon azt hiszem még van) A számítógépen futó grafikus interfész (GUI) segítségével hat féle mérést végezhetünk el. Úgymint, az Anód árama változó vezérlőrács-feszültség mellett, miközben az anód feszültség (lépcsőben megadható) és a fűtés feszültsége konstans. Az előbbi mérés, de úgy hogy az Anód és a segédrács feszültsége azonos, de lépcsőzetesen változtatható (az előző mérés triódának kapcsolt tetróda, pentóda esetén – trióda mód). Az anódáram mérése, miközben az anód feszültség változik és a vezérlőrács (lépcsőzetesen változtatható) a segédrács feszültsége és a fűtés feszültsége állandó. Mint az előző, de az anód és a segédrács feszültsége együtt változik (az előző mérés triódának kapcsolt tetróda, pentóda esetén – trióda mód). Az anódáram mérése miközben a segédrács feszültsége változik a vezérlőrács (lépcsőzetesen változtatható) az anód és a fűtőfeszültség állandó. Az utolsó mérési módban szintén az anódáramot mérjük, miközben a fűtőfeszültség változik és a vezérlőrács (lépcsőzetesen változtatható) az anód és a segédrácsfeszültsége állandó.
A uTracer felépítése rendkívül egyszerű. Talán a fentebbi definíció már meg is határozza, hogyan épül fel. Az anód és a segédrács feszültséget egy boost konverterrel állítjuk elő. Majd az így előállított feszültséget egy nagyfeszültség kapcsolón keresztül vezetjük a mérendő cső elektródáira. A programban beállított értékeknek megfelelően tehát a boost konverter előállítja a tápfeszültségből a kívánt feszültséget. A boost konverter kapcsoló jelét maga a mikrokontroller állítja elő folyamatosan ellenőrizve az elkón kapott feszültséget. Amikor a kívánt feszültség előállt, a nagyfeszültség kapcsoló segítségével az a mérés idejére az elektródára kapcsolódik. A mérési impulzus 1ms. A csövön átfolyó áramot az eredeti elgondolás szerint a cső katódjában mértük, de így többrácsos csöveknél ez már tartalmazta az összes rács áramát is, nem csak az anódét. Ezért a segédrács áramát is meg kellene mérni külön és így számolható lenne a valódi anódáram. A segédrács áramának mérését áramtükör segítségével lett megvalósítva. Így a két áram különbségéből meghatározható az anód árama is külön. A vezérlőrács feszültségét is egy boost konverterrel állítja elő, ami azonban negatív feszültséget ad -35Vig. A feszültsége természetesen beállítható, a kapcsoló jeleit szintén a mikrokontroller adja, amivel az fixen -40V lesz. Ezt egy Digital Analóg átalakítóval állítjuk be a mérésnek megfelelő értékre és vezetjük a vezérlő rácsra. A Digitál Analóg átalakító nem egy valódi DAC-al lett kialakítva, hanem egy a mikrokontroller PWM impulzusaiból egy alul-áteresztő szűrön keresztül áll elő a vezérlő feszültség. A fűtőfeszültséget szintén egy PWM állítja elő, ami a tápfeszültségből a kívánt fűtőfeszültségnek megfelelő kitöltési tényezőjű kapcsolójelét a mikrokontrollertől nyeri. Emiatt sajnos nem lehet kézi műszerrel megmérni a csőfoglalaton a fűtőfeszültség meglétét. Vagy azért mert a műszer a tápfeszültséget fogja mutatni (18-22V) vagy, mert olyan kicsi feszültséget, amivel nem tudunk mit kezdeni. A kézi műszerekbe épített RMS átalakító nem nagyon tud mit kezdeni a PWM jelekkel. Mivel a fűtés PWM és így meglehetősen nagy áramok is szükségesek lehetnek a készülékhez a csövet megfelelőképpen kell illeszteni és kalibrálásra is szükség lehet. Ez főleg a kisfeszültségű, de nagy áramú csöveknél fordulhat elő. Mivel a fűtőszál hidegen sokkal kisebb ellenállású, mint melegen ezért az elindulásnál olyan áram is szaladhatna rajta, ami tönkreteszi, ezért a uTracer a fűtést szépen lassan késleltetve adja a csőre, megvárva míg az feléled. Ennek ellenére a telepes rádiók csöveivel gond lehet, ekkor érdemes külső fűtő tápegységet használni, kézenfekvő egy ceruza elem.
 Az uTracer Ronaldtól KIT-ként megvásárolható, ami tartalmazza a panelt a programozott mikrokontrollert és az alkatrészeket. A panelre már felforrasztva érkezik a PGA113 programozható erősítésű műveleti erősítő áramkör. Ez az egyetlen smd alkatrész a panelen, ez is csak azért, mert lábas kivitelben nem beszerezhető. A korábbi panelekkel, mint ahogyan minden kezdődő projectnél voltak gondok, de mára (V3) már letisztult, én magam kíváncsiságból is kipróbálva rögtön rajz meg minden nélkül összeraktam, és bekapcsolás után egyből működött. Tehát meg lehet bízni a panelre felírt alkatrész nevekben, értékekben, mert mind passzol. Az IC1 és az IC10 hűtést igényel, az IC1 (LM337) igényli a nagyobbat. Természetesen óvatosságból összeépíthetjük körültekintőbben is. Ha ezt választjuk, akkor kezdjük az 5V-os táppal és a mikrokontrollerrel. Ha feszültség alá helyezzük így akkor a kommunikáció a géppel már lepróbálható. A program Debug gombja erre való, hogy a kommunikációt lássuk, miután beállítottuk neki a használt COM portot az ablak alján. Pingesük meg a készüléket és abból látható ha hiba van. Ha az építésben eljutottunk odáig, hogy a negatív tápot is és a műveleti erősítők tápjait is beültettük azok is lepróbálhatóak, mind kézi műszerrel, mind a debug ablakban nyomon követhető (Vpower, Vneg az alkatrészek: IC1, T2, IC2, IC4 és környéke). Ha minden rendben ültessük be a nagyfeszültségű tápot is, és a fűtés tápot is. Hogy ezt lepróbáljuk, nem kell cső, de a teljes mérést be kell állítanunk (értelem szerűen elég valami statikus adat mondjuk egyféle vezérlőrács beállítás fix anód és segédrács feszültség mellett). Az eredményt szintén a debug ablakban nyomon követhetjük (Va, Vs), illetve készül a mérési görbénk is, azon látható lesz az eredményben.
Magam, hogy a kis méret előnyeit megőrizzem egy régi még SCSI CDROM külső házba építettem. Nem raktam fel rá mindenféle foglalatot csak a legszükségesebbeket, mert a tudása behatárolja azt, hogy milyen csöveket érdemes vele mérni, ellenőrizni. Ronald egy német műanya dobozba rakta a sajátját és ehhez készített papír feltétet, amivel a mérendő csöveket egyszerű lesz bekötni a méréshez. A műanyag ház kétségtelen előnye a könnyű megmunkálhatóság. Nekem a doboz megmunkálása már nem fért bele a hétvégi programba, így arra majd vissza kell még térnem.
 A mérést kezdjük azzal, hogy beállítjuk a kommunikációs portot, majd kapcsoljuk be a készüléket, és pingeljük meg, mert a beállításokhoz szükséges, hogy a program tudja milyen tápfeszültségről üzemel, mert csak így tudja pontosan beállítani a kívánt feszültségeket pontosan. Szükségünk van a mérendő cső adataira, hogy a mérést elkezdhessük legjobb a cső adatlapját megkeresni. Konfiguráljuk be a kábeleket a csőfej bekötésének megfelelően. Utána állítsuk be a mérés típusát. Vigyázzunk arra, hogy a csövek a megadott maximális értékeket sehol nem haladhatják meg. Tehát például az adatlapon megadott maximális anód feszültségnél ne adjunk meg többet, és így a többi értéknél is vigyázzunk a beállítással. A uTracerben van ugyan túl áram védelem, de nem biztos, hogy az elég gyors ahhoz, hogy mondjuk egy teljesen zárlatos csőtől megvédje. A mérést a Heater on! gombbal kezdhetjük, ekkor elkezdi szépen lassan felmelegíteni a fűtőszálat, majd beállítja a végleges értéket. Ekkor a gomb felirata megváltozik, - én hagyni szoktam kb. egy percet melegedni a fűtőszálat és csak azután, nyomom meg a gombot ismét, hogy a mérést elvégezze. Mérés közben a mért értékek már megjelennek a jobb oldali grafikonon. A grafikont megfelelőképen a nekünk megfelelőre alakíthatjuk. Ha végeztünk a méréssel a grafikon ábrája elmenthető a mérési eredményekkel együtt. A program lehetőséget ad arra, hogy grafikus úton a meredekség és a cső belső ellenállása is megkapható. Lehetőség van arra is, hogy egyszerre mérjük a kettőstriódákat, ha a segédrács vezetékeit bekötjük a második cső fél anódjára, a többi elektródát pedig párhuzamosan kötjük.
Összességében hasznos kis jószágnak tartom, igaz ugyan, hogy a professzionális készülékek tudását nem éri el főleg a mérő feszültség és áram tekintetében, ezzel behatárolva magát abban, hogy mire is lehet használni. A korlátait figyelembe véve fel lehet használni arra amire gondoltam. Miután teljesen bedobozoltam szolgáltatásként felajánlom a mérést vele.
|