Zasilacz anodowy czyli szkolne wspomnienia.

Oscyloskop katodowy jest fantastycznym przyrządem, naprawdę fantastycznym – umożliwia wizualizacją niewidocznego napięcia zmiennego. Ponieważ jako ludzie jesteśmy wzrokowcami to taki przekaz jest najefektywniejszym (jak do tej pory) sposobem m.i. pokazania przebiegów elektrycznych. Ta fantastyczna możliwość spowodowała, że zielone ekrany oscyloskopów gdzieś w latach siedemdziesiątych zaczęły trafiać także do szkół i tam być wykorzystywane dla wizualizacji różnych procesów. No właśnie nie do końca wykorzystywane, ja pamiętam dokładnie taki oscyloskop (to raczej było technikum, a nie późna podstawówka) gdzie stał w ładnej gablocie szklanej w zasadzi w roli eksponatu.

I tylko eksponatu, spełniał swoją rolę tylko jaki ciekawostka, intrygująca ciekawostka. W technikum rozpocząłem budowę swojego własnego oscyloskop, chyba na podstawie Radioelektronika, a może Młodego Technika – kiedyś takie konstrukcje były publikowane. Konstrukcji nie ukończyłem, nie mniej zbudowałem i uruchomiłem zasilacz wysokiego napięcia, doprowadziłem do wyświetlenia plamki i jej odchylania poprzez machanie magnesem obok lampy. Super konstrukcją był powielacza napięcia. Były tam niezbędne kV - były emocje, szczęśliwie nie było upływności i nie było wypadku.  Był ogromny sukces dla mnie jako konstruktora, ale dokończenie oscyloskopu nie zostało do końca doprowadzone. Lampę RFT B7S1 mam do dziś, tak jak i przycięty kawałek aluminiowej blachy na płytę czołową, może jeszcze kiedyś zrealizuję to młodzieńcze marzenie. Chociaż chyba tylko by zadać ostateczny cios prokrastynacji (czyli odkładaniu na później) bo jak dobrze policzę to mam w warsztacie osiem działających lamp oscyloskopowych w różnych przyrządach. Jakoś tak jest to mój ulubiony typ próżniowego przyrządu.
Ten szkolny oscyloskop produkowany był przez Poznańską firmę BioFiz – jak łatwo domyśleć produkującej pomoce szkolne dla pracownie biologicznych i fizycznych. Aby oscyloskop działał potrzebne zasilanie (to już umiem zrobić) zrealizowane jako oddzielna skrzyneczka – Zasilacz Anodowy.

Mam taki i używam do zasilania różnych konstrukcji, które wymagają napięcia stałego do 250V (anodowego) i zmiennego żarzenia 6,3V lub 4V – widać konstruktorzy z BioFiz zakładali tez wykorzystanie tego zasilacza do innych doświadczeń – do jakich to niestety nie wiem. Ale dziękuję za te 4V dla lamp serii A. Ja ostatnio użyłem go do zasilania mostka do pomiaru pojemności z polaryzacją napięciem stałym, super wypełnił to zadanie.
Sam zasilacz umożliwia także podanie napięcia 300V (sprzed regulacyjnej lampy EL36) i ujemnego regulowanego do -50V (siatkowego) - wszystko co trzeba do zabawy z prostymi układami lampowymi. Prądu żarzenia może dać i 2A, a anodowego do 60mA – chyba głównie za przyczyną lampy.
Ma też niedostatki, brak jakichkolwiek wskazań ustawionego napięcia i  jego niedokładność a raczej czułość na ustawienie potencjometru regulacyjnego, no i ten „pępek” w samym środku płyty czołowej. Pępek czyli gniazdo noval do podłączenie kabla zasilającego oscyloskop. Jednak największym kłopotem dla mnie okazało się pozyskiwane napięcie żarzenia. Urządzenie projektowane dla sieci wyciągającej do 220V zasilone z  240V (a czasem więcej – mam w porywach do 248V) zamiast 6,3V daje ma zaciskach prawie 8V. Krótko to lampa przeżyje, ale to jest 60% większa moc na żarniku – oj, niezdrowo, niezdrowo.

Postanowiłem ten przyrząd dostosować do swoich potrzeb i skorygować to napięcie. Ale najpierw trzeba poznać zasilacz od strony układu jak i wewnętrznej konstrukcji. W sieci dostępny jest schemat starszej konstrukcji (tzw. Zasilacz Anodowy typ 2) a ja mam typ 3. Odkręcenie 8 –miu wkrętów pozwala zdjąć metalowa pokrywę i ukazuje się wnętrze. Jest tam ładnie wykonany transformator z wyprowadzeniami uzwojeń na łączówkach, dławik, serce regulacji czyli lampa EL36 prof. RFT  kondensator Elwy 2x47uF, troszkę elementów montowanych pomiędzy gniazdami, zaciskami czy potencjometrami na nośnej płytce.

Całość tworzy wrażenie takiej rzemieślniczej konstrukcji produkcji. Zaciski jak w instalacji elektrycznej, koszulki PCV, brak uporządkowania i jakiegoś takiego polotu. To jednak nie jest produkcja ZOPAN-u (Zakład Opracowań i Produkcji Aparatury Naukowe) czy  KABID-u (Kombinatu Aparatury Budowlanej i Dydaktycznej) – dostępne było w końcówce lat siedemdziesiątych to co było i z tego się robiło.

W starszej wersji trochę kurzu, ale porządek większy.

  Poprzednia konstrukcja zasilacza (typ 2) na podstawie dostępnych zdjęć sprawiała dużo lepsze wrażenie, może to jednak subiektywne i chyba spowodowane tym, że duża część elementów była schowana pod chassis.  To co szybko stało się jasne jako nowość w typie 3 to brak lampy prostowniczej EZ81 i użycie w jej miejscu diod półprzewodnikowych. I to nie germanowych, a sądząc po budowie krzemowych (nawet dostrzegłem 1N4005). Ponieważ rzeczywistość odstaje od dokumentacji to trzeba wykonać „reverse engineering” i narysować schemat Zasilacz Anodowego typu 3.

Korekty.

Za punkt wyjścia obrałem transformator i jego łączówki.

Papieroplastyka - pasek z numerami na zdjęciu bardzo pomogło.

Oznaczyłem je kolejnymi liczbami i porównując schemat z połączeniami, wykorzystując omomierz powoli rozwiązałem zagadkę. Okazało się, że jest to inny transformator – jakoś tak w naiwności spodziewałem się dokładnie takiego jako w typie 2. Do największych różnic należy zaliczyć brak dwóch uzwojeń dedykowanych do zasilania oscyloskopu (450V i 6,3V). Drugą to oszczędne potraktowanie uzwojeń pomocniczych służących do pozyskania napięć ujemnych (oddzielnie dla siatki EL36 i tego zewnętrznego) – zostały one wykonane jako odczepy od głównego anodowego W poprzedniej wersji transformatora były to oddzielne uzwojenia.  To anodowe szczęśliwie nie zostało zredukowane do pojedynczego, pozostawiono odczep w środku co umożliwi mi wykonanie jeszcze jednej funkcji (o tym napisze później). Ostatnia zmiana względem schematu typu 2  opublikowanego przez kolegę „Ciasteczkowy Potwór” to rozdzielenie uzwojeń dla zewnętrznego żarzenia – aby uzyskać 12,6V trzeba zmostkować zaciski. Mamy już zmapowany transformator.

Szkic wykonano zgodnie z konwencją rysowania Zasilaczy Anodowych Biofiz - ręcznie bez przykładania linijki !

Reszta układu po kilkudziesięciu minutach rozpoznania też się poddała, chociaż np. niektóre diody tak były pochowane w koszulkach, że łatwiej je było wymacać niż zobaczyć.

Kto by zgadł, że w koszulce wskazanej pisakiem  jest dioda?

Układ w zasadzie podobny, nieco inne wartości kilku elementów i brak układu rozładowującego główne elektrolity po wyłączeniu. No dobra coś za coś – mamy całkowite odłączenie zasilania. Mając już zrobioną dokumentację wyjściową – pora pomyśleć o tym jak to wszystko poprawić czy dostosować do swoich potrzeb.

Pierwszym pomysłem do którego się przymierzyłem jest takie wykorzystanie nadmiarowych uzwojeń 6,3V, aby zwiększyć ilość zwojów uzwojenie pierwotnego be skompensować te nadmiarowe, kapitalistyczne ekstra 20V w sieci. Najpierw sprawdziłem czy izolacja między uzwojeniami jest na tyle dobra, czy (trochę wbrew sztuce) włączenie niektórych pierwotnie wtórnych uzwojeń w pierwotnie nie narazi na przebicie.

Jest dobrze - transformator wykazuje dobrą izolacyjność przy  napięciu probierczym 1000V. Włączając w szereg trzy uzwojenia 6,3V to tak jak bym dodał 18,9V do pierwotnych 220V.

Było troszkę zabawy, bo nie znając kierunku nawijania trzeba było poszczególne uzwojenia dodawać do pierwotnego po kolei, obserwując zmianę napięcia wtórnego na jednym kontrolnym – wybrałem 6,3V zewnętrzne.

Pierwsza próba.

Trzeba było zamienić końcówki.

Bez obciążenia zszedłem do 7.1V, trzeba będzie sprawdzić jak wygląda to po obciążeniu. Wyjście 300V obciążał zespół dwóch oporników – razem 6 kOm, czyli mamy 50mA.

Obydwa zewnętrzne wyjścia żarzenia 6,3V po 4,7oma  czyli też takie 2/3 poboru maksymalnego, powiedzmy nominalny. To co otrzymałam na wskazaniach woltomierzy ucieszyło mnie ogromnie – 302V stałego i 6,39 zmiennego – ideał.

Czyli pierwszy pomysł działa – mamy przyrząd dostosowany do nominalnych 239V. Teraz trzeba będzie wybrać rozwiązanie stabilizatora i ogranicznika napięcia anodowego i siatkowego – tu już zdaję się na półprzewodniki. I zabudować to wewnątrz. Nawet usuwając lampę nie ma za dużo miejsca. Może pod chassis ?  Zobaczę.

Tera po raz kolejny intryguje mnie sam Oscyloskop Katodowy typ 3, jak to działało?

Może się dowiem po prawie 40 latach. Jest zagadka, jest ciekawość, jest co robić.