Prostowniki selenowe czyli różnica między teorią a praktyką, na drewnianym klocku sprawdzana.

Jak już wspominałem wychowywałem się poniekąd obok, a poniekąd w warsztacie stolarskim. Obok mieszkał samotny stolarz, który praktycznie całe życie spędzał w warsztacie, bo tak na dobrą sprawę nie tylko tam pracował a w izbeczce obok spał. Był to bardzo stary dom - bez samodzielnego podłączenia do prądu, ciągnięto długim kablem o niespecjalnym przekroju od sąsiada. Rezystancja w czystej postaci. Uruchomienie napędu heblarki (do dziś wspominam ten dźwięk), stowarzyszone było ze znaczącym przygaśnięciem wielkiej 150W, gołej żarówki – drugiego elektryką napędzanego urządzenia w warsztacie. Trzecim, i ostatnim takim urządzeniem była jednopalnikowa kuchenka elektryczna służąca do podgrzewania kleju kostnego, a po godzinach - kawałka kiełbasy dla Pana Majstra. Wszystkie inne narzędzia były ręczne – takie to było rzemiosło.

Na starym zdjęciu - można dostrzec tą włąsnie linię zasilającą.

Dla mnie w tym czasie najfajniejszymi zabawkami były drewniane klocki, które powstawały jako obrzynki po wszelkich stolarskich pracach. Koszyk tych klocków, kilkanaście gwoździków i młotek. Gwarantowały kilka godzin cudownej zabawy. Zbijało się z tych klocków to i owo, parę razy w palec młotkiem walnęło, ale czegoś się człowiek uczył . Teraz bym powiedział, że w praktyczny sposób uczył się wyobraźni przestrzennej, mechaniki konstrukcji czy chociażby jak tym młotkiem operować.  Klocki ginęły na koniec w piecu, tylko w popiele dawało się gwoździki odnaleźć.

Po moim opisie ratowania zasilacza do Szarotki w oparciu o selenowe prostowniki, otrzymałem kilka uwag co do użyteczności tych elementów, zda się tego zamkniętego rozdziału elektroniki. Uwagi były czasami skrajnie negatywne:  (…to jest zaproszenie do powąchania zgniłych jajec. Seleny należy bezwzględnie usuwać!), po bardzo budujące:  ( … Trzeba sformować prostownik prądem przemiennym. Prąd znamionowy, napięcie nieco obniżone, przewiewne miejsce i tak przez całą noc. … Robiłem wykresy i tabelki - wyniki są nieprzewidywalne.). Postanowiłem więc samemu spróbować.

Ponieważ konstrukcja miał być jednorazowa - to sięgnąłem po sprawdzone rozwiązanie – drewniany klocek i gwoździki. Sześć 5 watowych rezystorów i TELPOD-owski selenowy mostek uczyniły stanowisko badawcze.

Chciałem stwierdzić jak należy formować prostownik przed ponownym użyciem.  Ponieważ zasilanie miało być na poziomie połowy napięcia pracy to korzystając z NRD-owskiego autotransformatora i przeogromnego (bo taki tylko mam) transformatora 230/110V oraz kilku przyrządów uczyniłem stanowisko badawcze.

Oscyloskop z funkcją zapisu obrazu na nośniku USB miał zapewnić rejestrację  przebiegu formowania, oddzielnie w dwu gałęziach mostka – takie screenshoty z zapisanymi pomiarami chciałem co kilka minut robić. Podłączyłem, pierwszy zapis – wszystko gra.

Po kilku minutach w zasadzie te same odczyty, w granicach zmian napięcia zasilającego (też mam długa linię, o niespecjalnym przekroju, pomiędzy mieszkaniem a piwnicą).

Po kilkunastu – to samo.

Spełniwszy katalogowy obowiązek 30 minut stwierdziłem, że ten mostek nie wykazał żadnych (dających się zmierzyć i uważać za znaczące) różnic w parametrach elektrycznych w całym procesie formowania. Powtórzywszy to na kolejnych z mojego zapasu - śmiem twierdzić, że dla dobrze zachowanych mostków SPS nie jest konieczne ich formowanie.
Z ciekawości sprawdziłem „wygotowany” stos z innego radia – widać duży opór wewnętrzny przejawiający się niższymi napięciami wyjściowymi przy tym samym zasilaniu.

Tutaj inny pomysł mi zaświtał – mając gotowy układ obciążenia rezystorami, troszkę go przebudowując można by określić eksperymentalnie rezystancję wewnętrzną mostka selenowego, co pozwoli w oparciu o teorię dobierać dodatkowe rezystory, niezbędne przy krzemowym „implantowaniu” prostownika.  Układ zasilania przy zastosowaniu współczesnych diod, w miejsce selenowych prostowników daje znaczący i raczej nie do zaniedbania, wzrost napięcia anodowego. Trzeba to skompensować dodatkowym rezystorem, w mojej dotychczasowej praktyce dobieranym eksperymentalnie.

Układ zbudowałem typowy -  jak ten w którym pracowały mostki – zasilanie przemiennym 210V (tyle się dało ładnie ustalić) bezpośrednie obciążenie 22uF/450V i łańcuszkiem rezystorów 1 kiloomowych, którymi odpowiednio przepinając można było obciążać mostek różną rezystancją. Starałem się nie przekraczać (za dużo) maksymalnego katalogowego prądu.

Stolarskim ołówkiem schemat kreślony.

W ćwiczeniu zależało mi na określeniu oporu wewnętrznego mostka, który to opór należy skompensować.

Przeprowadziłem test dla 3 mostków, wszystkie TELPOD o maksymalnym prądzie 100 mA lub 85 mA.

Proste obliczenia wskazały na zastępczą rezystancje odpowiednio 345, 389 lub 260 omów.  Należy zatem przyjąć, że dodatkowe rezystancja winna wynosić 360 omów dla mostków 85 mA i 270 omów dla większych.

Dla poprawnej wartości napięcia anodowego, w wypadku gdy nie ma odpowiednich odczepów, należy dodać jeszcze rezystancję kompensującą wzrost sieciowego napięcia. Przyjmując, że pomiędzy konstrukcyjnymi 220V, a obecnie deklarowanym jest 20V nadwyżki i (znów zakładając) przełożenie transformatora zasilającego 1:1 oraz  pracę na 3/4 prądu maksymalnego –  to dodatkowa rezystancja winna wynosić 330 (dla 85mA) lub 270 omów dla 100 mA mostków.
 Z wystarczająco dobrym przybliżeniem można założyć, że dla mniejszych mostków 680 omów będzie na miejscu, dla większych 560 omów.
Jednakże tak dużo założeń, przybliżeń i zaokrągleń poczyniłem, że można z powodzeniem przyjąć, że łącznie 470 to minimum, a 1000 omów to maksimum – wartość idealną należy dobrać eksperymentalnie.

Zatem w teorii teoria potwierdziła praktykę,
 ale w praktyce to jednak teorię należy praktycznie zweryfikować. 
Ot, takie inżynierskie podejście.

Tak czy inaczej, mamy dodatkowy rezystor, aż kusi dodaniem kolejnego członu RC w filtrze i jeżeli jest taka możliwość - sugeruję to rozważyć. Np. w Calypso – tam mamy możliwość zastosowania w miejsce pojedynczego kondensatora podwójny, łącząc połówki tym dodatkowym rezystorem.

Pamiętajmy też prostowniki selenowe także mają ograniczenie co do pierwszego ładowanego kondensatora – w tym przypadku nie może jego wartość przekraczać 50uF. Związane jest to z prądem szczytowym diody. Zainteresowanych odsyłam do literatury.

Pragnę od razu zaznaczyć, iż cały eksperyment miał charakter bardzo wybiórczego, a uzyskane dane nie muszą być reprezentatywne do innych układów i prostowników.

Prosty drewniany klocek i kilka gwoździków doprowadziło mnie do całej tej zawodowej inżynierki, teraz zaś znów pozwalają się jak dziecko bawić – tak z jednej strony ocierając się o teorię, z drugiej strony o praktykę.