Najprostszy miernik lamp.

[tuxcnc]

Chyba na pomoc nie mam co liczyć i muszę sam dojść do celu ...

Zestawiłem układ do zdejmowania charakterystyk - trzy woltomierze, miliamperomierz, stabilizowany regulowany zasilacz anodowy, zasilacz żarzenia i napięcia siatki pierwszej. Układ jest o tyle uproszczony, że założyłem Ua=Ug2, tak samo jak w opisywanym mierniku lamp. Zasilacz żarzenia daje prąd stały, więc wystarczył potencjometr żeby uzyskać też regulowane napięcie siatki pierwszej.
Wybrałem do pomiarów dwie lampy 6Ż1P-EW, jedną "najlepszą", drugą "taką sobie". Uprzedzając trochę, okazało się, że ta "taka sobie" prawie odpowiada parametrom z instrukcji miernika Elpo P-507, czyli Ua=Ug2=120V, Ug1=-1,5V, Ia=7,5mA S=5,2mA/V.
Pomiary wykonałem dla Ua=120V i Ug1 od zera do -2V co 0,1V.
Uzyskałem następujące wyniki :

Fale są raczej wynikiem niedokładności pomiaru. Wykresy nie są oczywiście liniowe, ale dla pomiaru współczynnika wzmocnienia można je uznać za prawie liniowe i dla tej lampy nie robi większej różnicy, czy porównamy prąd anodowy dla napięcia siatki 0 i -1 czy też -1 i -2 wolty. dalej zaczyna się już jednak robić coraz bardziej nieliniowo, a dla -5 woltów prąd anodowy przestaje płynąć w ogóle. Pomierzyłem też zależność prądu anodowego od napięcia anodowego przy różnych napięciach siatki. Jak się można domyślać, czym niższe napięcie anodowe, tym bardziej nieliniowa zależność. Stąd wniosek, że pomiary przy napięciu kilkudziesięciu woltów można traktować tylko jako porównawcze, natomiast nie ma sensu ich przeliczać na rzeczywiste parametry.
Teraz zajmijmy się miernikiem lamp.
Poprawiłem błąd w układzie i teraz miliamperomierz mierzy wyłącznie prąd anodowy, druga siatka jest podłączona bezpośrednio do transformatora.
Podniosłem napięcie zasilania do 120V zmiennego. Miernik wyskalowany w miliamperach pokazuje wartości mocno zafałszowane. Po pierwsze, Prąd płynie tylko przez jeden półokres, po drugie jest zniekształcony. W tym konkretnie przypadku, aby uzyskać wartość prądu anodowego trzeba wskazanie miernika pomnożyć przez 2,16. W tej chwili nie mogę powiedzieć, czy dla wyższych napięć i innych lamp będzie tak samo, spodziewam się natomiast że współczynnik będzie trochę bliższy liczbie 2. Błąd pomiaru rzędu kilku procent jest oczywiście do przyjęcia, dużo ważniejsza jest powtarzalność wyników i w miarę liniowa charakterystyka.
Jak już wcześniej pisałem przyrząd wykonuje dwa pomiary prądu anodowego, przy napięciu siatki 0 i -1 wolt. Dzięki temu różnica pomiarów daje nam współczynnik wzmocnienia lampy w mA/V. Znając ten współczynnik możemy sobie wynik pomiaru prądu przeliczyć na inny punkt charakterystyki i porównać z danymi w katalogu.
Przykładowo, dla jednej z lamp otrzymałem wyniki 7,4 oraz 4,9. Po przemnożeniu przez współczynnik 2,16 daje to 16mA oraz 10,6 mA. Różnica wynosi 5,4 i jest to w przybliżeniu współczynnik wzmocnienia, Dla punktu odpowiadającego -1,5V napięcia na siatce pierwszej prąd anodowy powinien wynieść 16-(1,5*5,4)=7,9 lub 10,6-(0,5*5,4)=7,9 co oczywiście daje ten sam wynik. Z pomiarów na stanowisku do zdejmowania charakterystyk prądem stałym wynik wychodzi S=5,8mA/V i Ia=7,4mA. Różnica wielka nie jest, a przyczyny zapewne są dwie - miliamperomierz jest niedokładnie przeskalowany i na diodzie w układzie katody nie odkłada się idealnie jeden wolt. Gdyby jednak używać przyrządu tylko do oceny czy lampa trzyma katalogowe parametry i czy dwie lampy są podobne, to taka dokładność by wystarczyła. Podobne wyniki uzyskałem dla drugiej lampy, tylko wskazówka wyszła mi poza skalę, więc dokładne obliczenia nie są możliwe.

Na chwilę obecną potwierdzają się wszystkie moje przypuszczenia co do działania i użyteczności przyrządu.
W następnej kolejności przeskaluję miliamperomierz na "rzeczywiste" miliampery i pomierzę kolejne lampy, także innego typu.

[tuxcnc]

Dzisiaj przyszedł mi do głowy pomysł wykonania pewnego testu, który rzucił nowe światło na projekt.
Otóż założyłem Ua=Ug2 (tak jak w moim mierniku) i zdjąłem charakterystyki "wzorcowej 6Ż1P" dla różnych napięć anodowych.
Pomiary są obarczone drobnymi błędami, proszę to brać pod uwagę.
Otrzymałem następujące wykresy :

Niby nic nadzwyczajnego, ale zacząłem porównywać cyferki i przesuwać wykresy względem siebie aż znalazłem zależność, która jest niby znana, ale nie spodziewałem się że tak przypasuje do projektu.
Otóż tego tak na pierwszy rzut oka nie widać, ale wykresy dla różnych napięć anodowych nie są przesunięte góra-dół, tylko prawo-lewo.
Lepiej to widać w tabeli wyników :

Kod: Zaznacz cały

Ug1 |          Ua=Ug2
    | 100V |110V |120V |130V |140V
----------------------------------
-0.0  12.4  14.3  16.4  18.2  20.1
-0.1  11.8  13.7  15.5  17.3  19.3
-0.2  11.3  13.0  14.8  16.7  18.6
-0.3  10.5  12.3  14.3  16.0  17.9
-0.4   9.9  11.5  13.4  15.2  17.1
-0.5   9.5  11.2  12.8  14.7  16.6
-0.6   8.9  10.4  12.1  13.9  15.8
-0.7   8.5  10.1  11.8  13.5  15.4
-0.8   8.0   9.5  11.0  12.8  14.7
-0.9   7.5   9.0  10.6  12.4  14.2
-1.0   7.0   8.4  10.2  11.7  13.4
-1.1   6.5   8.0   9.8  11.2  13.1
-1.2   6.0   7.4   9.1  10.8  12.3
-1.3   5.8   7.2   8.8  10.3  12.0
-1.4   5.3   6.6   8.1   9.7  11.4
-1.5   5.0   6.3   7.8   9.3  10.9
-1.6   4.5   5.8   7.2   8.7  10.3
-1.7   4.2   5.5   6.8   8.4  10.0
-1.8   3.7   5.1   6.4   7.8   9.3
-1.9   3.5   4.7   6.0   7.4   8.8
-2.0   3.2   4.3   5.5   7.0   8.3
-2.1   2.9   4.0   5.2   6.5   8.0
-2.2   2.6   3.7   4.8   6.1   7.5
-2.3   2.4   3.3   4.5   5.8   7.1
-2.4   2.1   3.0   4.1   5.4   6.7
-2.5   1.9   2.8   3.8   5.1   6.3
-2.6   1.6   2.4   3.5   4.5   5.9
-2.7   1.4   2.2   3.1   4.3   5.5
-2.8   1.2   2.0   2.9   3.9   5.1
-2.9   1.1   1.8   2.6   3.6   4.8
-3.0   0.9   1.5   2.3   3.3   4.4
-3.1   0.8   1.4   2.1   3.0   4.0
-3.2   0.7   1.2   1.8   2.7   3.6
-3.3   0.6   1.1   1.7   2.5   3.4
-3.4   0.5   0.9   1.5   2.2   3.1
-3.6   0.4   0.7   1.2   1.7   2.6
-3.8   0.3   0.5   0.9   1.4   2.0
-4.0   0.2   0.4   0.7   1.1   1.6

Poszukajcie w tabeli podobnych wartości, a okaże się, że można je połączyć prawie równoległymi liniami.
Co to oznacza w praktyce ?
Przykładowo dla lampy 6Ż1P jest wszystko jedno czy Ug1=-1,5V i Ua=Ug2=120V, czy Ug1=-0,9V i Ua=Ug2=100V albo też Ug1=-2,1V i Ua=Ug2=140V, bo to ten sam fragment charakterystyki.
Czyli nie trzeba dokładnie odwzorowywać układu użytego przez producenta do zdjęcia charakterystyki zamieszczonej w katalogu, można proporcjonalnie zmienić napięcia, a i tak pomierzymy to samo.
To oznacza, że stosując jedną diodę Zenera w układzie katody można zbudować pełnowartościowy przyrząd jeśli tylko zapewni się regulowane napięcie anodowe. Jak już pisałem pomysł jest taki, żeby zastosować transformator, w którym każde kolejne uzwojenie wtórne daje dwa razy wyższe napięcie, wtedy sprytnie przełączając uzwojenia uzyskamy bardzo duży zakres regulacji. Zasadę obrazuje poniższy schemat :

trafo-bin.png (1.98 KiB) Przejrzano 1684 razy

Nadal nikt nie jest zainteresowany tym układem ?

[tuxcnc]

Zgadało się w innym wątku, ale wkleję tutaj :

Sorry Kol. tunx ale nie mogę się powstrzymać...
Sam rzeźbisz z "miernikiem" lamp zamiast go zrobić normalnie z zasilaczem o kilku regulowanych (i najlepiej stabilizowanych napięcach)

Mam zestawiony układ z kilkoma regulowanymi i stabilizowanymi napięciami ... Przy współczynniku wzmocnienia 10mA/V zmiana napięcia na pierwszej siatce o 0,1V daje zmianę prądu anodowego o 1mA, trochę niedobrze, trzeba ustawić z dokładnością do 0,01V albo zapomnij o pomiarach ... I nie myśl przypadkiem, że woltomierz z dwoma miejscami po przecinku załatwia sprawę ... To dlatego buduję układ "włożyć lampę, nacisnąć guzik i wszystko wiadomo".
Cóż, w tej sprawie chyba nie masz racji ...

Kol. Tunx - widzę, że wnioski z "rzeźby" wyciągnięte (czyli jednak było warto) - szacuneczek

Co do "mojego sposobu" na pomiary, to zajawke o nim dałem tutaj:
viewtopic.php?f=6&t=31871

Napięcia jestem w stanie ustawić co 0.1V z dokładnością do 2mV, mierniki, których używam, na zakresie 40V mają rozdzielczość 1mV (błąd +/- 0.005%).
Jak widać, "w aptekę" da się już pobawić... dokładnośc jest conajmniej o rząd wielkości wieksza niż w najlepszym fabrycznym mierniku.
Po co - bo mogę

Nigdy nie uważałem za błąd zestawienia układu pomiarowego z wysokiej klasy zasilaczy laboratoryjnych i mierników laboratoryjnych. To jest właściwa metoda dokładnego zbadania lampy i wykreślenia prawidłowych charakterystyk. Tylko nie wiem dlaczego wszystkim się wydaje, że to proste i łatwe ...
Lampa reaguje na zmianę wszystkich napięć, te zmiany mają różne współczynniki proporcjonalności do prądu anodowego, ale w sumie mogą wyjść duże błędy pomiaru.
Największy wpływ ma napięcie na siatce pierwszej.
W moim układzie "laboratoryjnym" zasilam żarzenie ze źródła prądu stałego, więc postanowiłem wykorzystać je także do uzyskania ujemnego napięcia siatki pierwszej. W tym celu wstawiłem potencjometr wieloobrotowy 5 kiloomów i chiński miernik tablicowy z trzema pozycjami na wyświetlaczu. Układ jest zasadniczo do niczego. Teoretycznie można ustawić napięcie z dokładnością do 10 miliwoltów, w praktyce dzieją się cuda. Najgorsze jest to, że po rozregulowaniu układu i ponownym ustawieniu zadanego napięcia uzyskuje się inny odczyt prądu anodowego. Zmiana napięcia anodowego ma około czterdziestokrotnie mniejszy wpływ, ale też zaniedbać go nie można, bo może być np. 0,2 mA/V.
Dzisiaj wykonałem kolejne eksperymenty, tym razem zmieniałem napięcie żarzenia.
Żeby się specjalnie nie rozwodzić podam tylko, że dla różnic +/-10% (od 5,6 do 7,0 wolta) uzyskałem około dziesięcioprocentową zmianę prądu anodowego i kilkuprocentową zmianę współczynnika wzmocnienia. Spodziewałem się większych różnic, ale widocznie nieliniowość charakterystyki włókna powoduje mniejszą dewiację wydzielanej mocy, a katoda też pracuje blisko maksimum możliwości.
Jak się zsumuje błędy ustawień i błędy pomiarów, to wynik kolejnych pomiarów tej samej lampy może się różnić nawet o kilka procent.
Oczywiście jak ktoś ma kilka mierników klasy laboratoryjnej, to zmierzy dokładniej, ale z tanimi multimetrami w roli głównej będą to wyniki dnia, zależne też od samopoczucia mierzącego i układu gwiazd i planet ...
Nawiasem mówiąc "jestem pod wrażeniem" projektu http://ep.com.pl/files/4293.pdf. Autor co prawda zaleca potencjometr wieloobrotowy w układzie siatki pierwszej, ale włączony pod napięcie 150 woltów, a pomiar jest na analogowym mierniku tablicowym ... Cóż u mnie przy 6 woltów i odczycie cyfrowym jest masakra, a jemu się udaje ustawić co do miliwoltów .... Ludzie się napatrzą na takie urządzenia, a potem wszystko się im proste wydaje - weź zasilacz, woltomierz i gotowe ...

W opisywanym przeze mnie mierniku nie ma żadnych gałek, którymi można źle pokręcić, wszystko jest zafiksowane na stałe, więc uzyskujemy dużą powtarzalność pomiarów. W praktyce powtarzalność może być dużo ważniejsza od dokładności, szczególnie gdy będziemy chcieli sparować lampy, a już szczególnie gdy zamarzy się nam kwadra. Jak na razie mierząc wiele razy tą samą lampę uzyskuję prawie identyczne wyniki, a mam zamiar układ jeszcze dopracować.
Cały czas chodzi mi po głowie coś w rodzaju TL431 zamiast diody Zenera w układzie katody, tylko problem jest taki, że to musi mieć dokładnie jeden wolt ...