pátek 7. února 2025

Opravy Metra přístrojů AVO-M a Volt-Ohm metru

O jednom volném víkendu jsem vyndal ze skříně postupně dva přístroje, které mám už mnoho let ale bylo mi líto se jich zbavit. AVO-M který mi dal spolužák na střední nikdy neměřil správně. Někdo předemnou se ho snažil opravit, zřejmě musel převinout 600mA vinutí transformátoru a přidal jeden odpor do místa, kde nedává smysl zřejmě ve snaze zprovoznit aspoň měření napětí. Tenkrát jsem se také snažil přístroj opravit, ale vypadalo to, že magnetoelektrický systém ukazuje málo na každém rozsahu. Až jsem se dostal do fáze, že jsem chtěl systém vyměnit za jiný z ještě staršího přístroje Volt-Ohm metru, o kterém píšu dále.

Přitom skutečnou příčinnu jsem odhalil až teď. Bylo jen přehozené zadní perko ručičky, ve kterém byly dva závity přes sebe a ručička se tak zachytávala a neměla lineární průběh. Po srovnání a doladění nuly přístroj ukazoval plnou výchylku přesně na 800uA. Pak už stačilo jen odstranit všechny úpravy a najednou přístroj začal měřit přesně na všech rozsazích.

Co se magnetoelektrického systému týče je zajímavé, že lineární průběh je jen v určité části výchylky, ve které je stupnice, je tedy nutné zkontrolovat jestli není ručička ohnutá a naladit nulu tak, aby cívka byla v obou krajních polohách stejně daleko od dorazu. Proud maximální výchylky je v tomto systému ještě doladěn magnetických "bočníkem" kusem ustřiženého plechu zastrčeným v pouzdru na magnetu. Jeho úplným vyjmutím klesl proud maximální výchylky na 790uA, tedy 1% dolů. Je zajímavé, že systém je tedy schopen fungovat tolik let bez ztráty přesnosti.


 

Po této snadné opravě jsem vyndal druhý přístroj. Jedná se o starý zřejmě důlní Volt-Ohm metr pro kontrolu baterií a roznětek, který jsem dostal už jako malý. Původně byl v těžké hliníkové skříni, ale pro úsporu místa mi už zbylo jen šasi napadené rozebíráním. Byl přestříhaný svazek drátů k odporovým děličům, chyběly všechny vinuté odpory na špulkách a opět magnetoelektrický systém se zasekával.

Nejprve jsem se věnoval oprýskané stupnici, ze které padaly šupinky stupnic. Naštěstí pomohlo přestříkání bezbarvým lakem a stupnice je ještě čitelná. Když zasychal lak, tak jsem se pustil do čištění magnetoelektrického systému, který se zadrhával o kovové piliny chycené ve vzduchové mezeře s cívkou. Po vyčištění, srovnání perek tak, aby se závity nedotýkaly, doladění nuly a vůle jehlových ložisek se podařilo měřit plnou výchylku na proudu přesně 1mA, byla tedy naděje, že celý přístroj půjde opravit.

Protože jsem se dlouho řídil tím "nic nevyhazovat" tak jsem kupodivu velmi rychle našel všech pět špulek vinutých odporů. Jen jedna byla rozvinutá ale původní drát, nebo jeho část, jsem poblíž také našel. Když jsem překvapen zjistil, že špulka označená 13,500 má stále opravdu 13500 Ohm měřených moderním přístrojem, tak jsem se pustil do kreslení schematu a kompletní opravy. Schema jsem kreslil tak, že jsem odhadoval, kam vedly přestíhané dráty tak, aby zapojení dávalo smysl. Většina drátů v přístroji má totiž jednu barvu - zelenou.

Nejtěžší bylo pochopit jak má fungovat měření odporu, ze kterého jsem tenkrát ušmikal všechny odporové špulky a tedy nevěděl kam která patří. Nakonec mi po výpočtech děličů zbyly dvě podobné R9 a R11, kde jedna z nich byla prázdná špulka. R11 jsem navinul původním kusem drátu, ale zřejmě má mít vyšší hodnotu protože i s novou baterkou přístroj ukazuje nulu až ke konci potenciometru.

Další zajímavostí je 5mA můstkový usměrňovač vyráběný pro měřící přístroje v ČKD Modřany. Stejný je i v AVO-M. Vtipnou vlastností rozebiratelné konstrukce je, že když se usměrňovač prorazí např. při naivní snaze ho použít na něco jiného, tak se prostě rozebere, místa průrazu se na vrstvě diody čistí dokud se znovu neobjeví propustná i závěrná charakteristika. Pak se prostě plíšky nahází zpět a usměrňovač funguje dál.

Konstrukce je mechanicky docela hezká, složená ze stříbřených plechů a kulatých placiček na sobě, kde 4 z nich mají naprášenou modrou vrstvu oxidu nebo možná germania podle úbytku 0,2V/300uA. Dvě z diod byly proražené, ale daly se kupodivu opravit jemným oškrabáním viditelně poškozeného místa. Pak se objevilo opět propustné napětí 0,2V a závěrné 1,8V. Na měřící přístroj to stačí. Pak zbývá jen napružit znovu plechy a složit celý usměrňovač stažený jedním šroubem a přát si, aby tam i po utažení středního šroubu byly při měření zrovna náhodou všechny diody.

 

Napěťové rozsahy DC fungujovaly přesně hned, akorát 2% odpor AC rozsahu už nemá M443 ale M492. Zajímavostí 2% odporů je, že mají kód data výroby leden a květen 1964.

Odporové rozsahy na exponenciální stupnici zatím měří asi o 5% menší odpor, asi zkusím upravit R11, pokud se podaří sehnat vhodný izolovaný odporový drát.

Protože už nemám původní těžké šasi, zatím jsem přístroj umístil do běžné krabičky Hammond 1550L, která my zbyla z prototypů solárních měničů a kam kupodivu sedí docela přesně.

Po nakreslení schematu, jsem objevil funkci, o které jsem ani nevěděl. Při měření DC napětí se stiskem tlačítka "4" připojí zátěžový odpor R7 nebo R8 podle rozsahu, přístroj byl určen zřejmě pro měření baterií. 



16.2.2025 Všiml jsem si, že na odporu R10 je spoj a přivinutých několik závitů jiným odporovým drátem. ten měl celkem 9 Ohm, Po jeho odvinutí začal rozsah 5000 Ohm měřit správně. K odporu se totiž přičítá i potenciometr, proto nemůže mít 440 Ohm, ale méně.

 

neděle 3. listopadu 2024

OTL s 6AS7

 6AS7 mám doma už asi 20 let, ale prakticky použitelný zesilovač jsem s ní zatím nepostavil. Poslední elkový zesilovač jsem stavěl asi před 10 lety a po měničové technice, kterou se zabývám každý den mi začaly konstrukce s elkami chybět. Tak jsem začal postupně shánět díly. Kde jsou ty doby, co se pro 6AS7 dalo zajít do Prahy do GESu. Musel jsem sehnat druhou, protože jsem měl jen jednu, pak síťové trafo a kondenzátory z 60. let. To formování kondenzátorů po večerech už mi vážně chybělo.

Cílem konstrukce bylo postavit výkonnější OTL než ten s EL34 a zároveň s vyšší účinností (menším žhavícím příkonem). Původně jsem chtěl stavět tzv. circlotron, který má výhodu, že nepotřebuje zvlášť žhavící vinutí pro horní elku. Vím, že 6AS7 je pro tu topologii vhodná, už jsem ji tak provizorně zkoušel a byl překvapený. Nicméně bez trafa s několikanásobným anodovým vinutím má stejně horší účinnost než push-pull.

Finální konstrukce je push-pull s pevným předpětím jako známý Futtermannův OTL, ale s výstupními kondenzátory abych se nemusel starat o přesné nastavení offsetu výstupu. Jako budící elku i invertor jsem zvolil oktalové dvojité triody 6SL7. Do invertoru by se lépe hodila 6SN7, která má menší strmost, větší proud ale také dvojnásobný žhavící příkon.

 

Schema: 


Hodnoty některých součástek jsou ovlivněny tím, co jsem našel, běžná řada hodnot vyhoví. Odpory R20 a R21 nutno vyměřit na nízkou toleranci aby měly oba kanály shodné zesílení.

Koncové triody potřebují poměrně velké záporné předpětí, které je už nehospodárné vytápět na katodových odporech. Záporné předpětí dolních je usměrněné z odbočky transformátoru, horní mají dělič mezí výstupem a zemí. Výhodou děliče R5, R7 je, že elky samy nastaví polovinu napětí na výstupu i při rozdílném klidovém proudu.

Invertor s dělenou zátěží má horní odpor podložený výstupní střídavou složkou přes C2 (bootstrap). (Protože však je výstupní rozkmit malý vhledem k napájecímu napětí, R2, C2 lze i vynechat) Pracovní bod invertoru je nastaven R16. Protože jsem neměl správnou hodnotu R17, tak aby vyšel R4 = R16+R17, tak jsem musel dát přes R16 kondenzátor. Invertor pak může mít pracovní odpory shodné.

Do katody vstupní elky je zavedena zpětná vazba z výstupu nastavená na zisk 10. Odpory je potřeba osadit s nízkou tolerancí, případně vyměřit z většího množsví stejné, aby měly oba kanály stejné zesílení. Úpravou poměru je možno zesílení změnit. Výhodou zpětné vazby je kompenzace nedostatečné kapacity výstupního kondenzátoru, který by na nízkých frekvencích nemusel stačit.

Na mřížku vstupní elky jsem zadrátoval známý "loudness control" na který jsem zvyklý ze zesilovače s EBL21. Díky zpětné vazbě je zajištěno, že oba zesilovače budou mít loudness nastavený shodně bez ohledu na úplně odlišné zapojení.

Trafa jsem obvykle navíjel, ale tentokrát jsem se rozhodl vyzkoušet koupené hotové. Příjemně překvapilo nízkým magnetizačním proudem naprázdno (30mA) a přesným napětím žhavení bez ohledu na zatížení trafa.

Pracovní body jsem nastavoval podle charakteristik elek. U 6SL7 seděly přesně, u 6AS7 moje stará elka dává v zapojení poloviční klidový proud než nově koupená. Klidový proud se samozřejmě dá doladit změnou předpětí.

6AS7 má v katalogu doporučeno nepoužívat pevné předpětí. Proti přetížení při poruše zdroje předpětí nebo děličů jsou chráněny pojistkou mezi kondenzátory a koncovým stupněm. Nejprve jsem testoval pouze pevné předpětí, ale nakonec jsem zapojení doplnil o katodové odpory 270 Ohm přemostěné kondenzátory. Díky tomu se zmenší rozdíl mezi klidovými proudy rozdílných elek. Úbytek napětí jsem vyvedl na izolované šroubky patic, aby se dal kontrolovat snadno bez rozebrání.

Obrázky:




 
Zaplněné šasi po přidání katodových odporů a kondenzátorů
 
8.2.2025 Postupně zvětšuji katodové odpory protože 6AS7 trpí na zvyšování katodového proudu stářím. Časem se zmenšuje mezera mezi emisní vrstvou katody a mřížkou. Díky tomu se posouvá charakteristika k vyšším proudům pro stejné mřížkové předpětí. Tento stav u fixního předpětí končí průrazem. Zde to sice zachrání pojistka, ale je to šílená rána do reproduktorů. Stalo se mi to při testování nových elek, co přišly.
Později se mi stalo, že jsem osadil jinou elku, proud byl rozumný, zesilovač hrál celý večer. Druhý den slyším občasné praskání, šum, nevěnuji tomu pozornost. Pak se ale otočím, koukám na zesilovač a všimnu si ostře žlutě svítících teček jakoby písku na katodě nové elky. Stav těsně před průrazem. Vypínám anodové napětí a jasné body hned mizí. Elka má znatelně vyšší teplotu než ta na druhém kanálu.
Poté jsem zvýšil katodový odpor až na 470R a snížil záporné předpětí na -50V. Od té doby mají obě elky přibližně shodný proud a zesilovač funguje. Čas od času kontroluji úbytek na katodových odporech.

pátek 10. března 2023

Nezávislý vytěžovač přímo na panelech

 Jedná se algoritmus umožňující chod střídače připojeného přímo na panelech paralelně s nabíječem. Měnič vznikl postupným rozšiřováním systému a potřeby vytěžování poměrně velkého výkonu v porovnáním s tím, který teče přes baterky. Přišlo mi škoda zatěžovat běžný sinusový střídač výkonem tepelných spotřebičů, zejména když se jedná o 48V systém, kde všechen výkon teče přes baterie. Tedy když je zvlášť střídač a zvlášť nabíječ.


Ráno měnič startuje s referenčním napětím vyšším než mají panely, napětí na nich si řídí nabíječ svým MPPT. Při dosažení žádaného napětí baterek (CV režim) reguluje nabíječ tak, že napětí na panelech nechá vzrůst. Díky VA charakteristice pak panely dávají menší výkon.

Vytěžovací měnič tedy může tento výkon využít. Když napětí panelů přeleze aktuální referenční napětí,  začne zvyšovat střídu tak, aby napětí udržel. Zároveň spustí svůj MPPT, který převezme řízení napětí panelů a začne ho snižovat zpět tak, aby panely dávaly větší výkon.

Pokud MPPT vezme výkonu příliš, nabíječ zjistí, že už není v CV režimu a začne hledat nový MPP. Shora je charakteristika blokovaná naším měničem, tak mu nezbyde než jít s napětím dolů.

Pokles napětí detekuje algoritmus tak, že napětí panelu je najednou menší než referenční, tedy mu někdo vzal výkon. V tom případě svoje referenční napětí naopak ještě zvýší a přenechá tak větší část výkonu panelů nabíječi.

Pokud nabíječi stačí jen část výkonu, napětí panelů se ustálí a řídí ho opět MPPT.

Když nabíječ potřebuje celý výkon panelů, tak algoritmus po 5V krocích vystoupá až nad rozsah, který využívá nabíječ.

V grafu je příklad funkce předávání výkonu vytvořený z dat uložených za chodu měniče. Modrá křivka je referenční napětí MPPT, tedy žádaná hodnota regulátoru napětí panelů vytěžovacího měniče, červená je skutečné napětí na panelech. Pokud nabíječ odebírá jen malý výkon, tak napětí určuje právě MPPT našeho měniče. Pokud nabíječ potřebuje větší výkon, začne také hledat, algoritmus odskočí referečním napětím nahoru a na charakteristice panelů tak zbyde větší výkon pro nabíječ.

Na konci při zapnutí 2kW žhavení v pračce panely tolik nedaly, takže nabíječ převzal řízení úplně.

Aby nedošlo k rozkmitání systému se dvěma MPPT algoritmy ve dvou různých zařízeních na společných panelech musí jeden z algoritmů být pomalejší. V tomhle případě nabíječ obsahuje velmi rychlý hledací algoritmus, náš měnič je naopak pomalý, 0,1 V/s.

Maximální napětí panelů při odlehčení závisí na teplotě, může se tedy stát, že algoritmus odskáče s referenčním napětím tak vysoko, že ho panely už v další části dne, zejména v létě, nedosáhnou. Kvůli tomu se reference při nulovém výkonu pomalu snižuje, např. 5 V za 10 minut.

Výsledkem je, že oba MPPT si v průběhu dne vzájemně "olizují" svoje referenční napětí, ale rozhodovací algoritmus dává přednost nabíječi.

Základní výhodou algoritmu je, že nepotřebuje žádnou komunikaci s nabíječem, komunikují spolu jen přes VA charakteristiku panelů.

 

Schema je podobné jako v předchozí verzi měniče pro bojler, jen jsem se tentokrát rozhodl použít výkonnější tranzistory v ISOTOP pouzdru. Výstupy driverů jsou posíleny bipolárními PNP tranzistory s velmi nízkým ekvivalentním odporem v saturaci. Nakonec se ukázalo, že horní NPN potřeba nejsou, naopak je výhodnější nabíjet přes větší odpor gate.




čtvrtek 9. března 2023

Elektronkový expander s ECH81

Zhruba před dvěma lety jsem si říkal, že ještě postavím něco s elkama. O expander jsem se snažil už dříve, ale dlouho mi trvalo pochopit pracovní bod heptody.

Díky tomu, že změnou předpětí se změní i celkový proud elky, tak expander prakticky nejde realizovat s katodovým odporem. Navíc triody mají společnou katodu s heptodami. Předěláním zapojení na pevné mřížkové předpětí začalo zapojení konečně fungovat.

Heptoda se zapojí jako pentoda, vstupní signál na g1, výstupní z anody. Mřížka g2 je zapojena na kladný potenciál jako u běžné pentody. Za ní následuje druhá řídící mřížka g3, tu použijeme k regulaci zesílení, ta má svoji stínící mřížku g4 a nakonec následuje g5 spojená s katodou.

Regulací předpětí na g3 měmíme zesílení stupně v dostatečně velkém rozsahu bez zkreslení. Nutností je akorát oddělení stejnosměrné složky, protože změnou napětí na g3 se částečně posouvá pracovní bod a tím úbytek na anodovém odporu.

Schema:

Zbývající dvě triody z ECH81 můžeme použít jako zesilovač a detektor pro získání stejnosměrného řídícího napětí. První stupeň zesiluje sloučený signál R+L za potenciometrem citlivosti. Druhá trioda pracuje jako mřížkový detektor, to znamená, že mřížka je použita jako dioda proti katodě. C3 se pak nabíjí na amplitudu zesíleného napětí. Na první pohled se může zdát, že mřížka bude přetížená, ale trioda v ECH81 byla na tohle přesně určená, dokonce je uvnitř vidět sada závitů mřížky navíc, které zřejmě tvoří tu diodu navíc. Výstup z anody je potom inverzí stejnosměrného potenciálu nabitého na C3. Máme tedy na výběr dva signály, první s amplitudou vstupu klesá a druhý roste, můžeme využít oba pomocí přepínače kompresor/expander.

Dále následuje potenciometr a kapacita, které nastavují časovou konstantu odezvy expanderu/kompresoru.

Zdroj zde není zakreslen, při ladění jsem používal malý flyback s 6,3V a 150V výstupem, nakonec jsem tam zamontoval malé síťové trafo a diodový usměrňovač. Mřížkové předpětí je získáno usměrněním a dobrým vyhlazením CRC členem ze žhavícího napětí.

Ve finále jsem tam chtěl doplnit malé 2x přepínací relé, které při vypnutém napájení přemostí vstup na výstup, aby zařízení mohlo být trvale umístěno v cestě signálu.



Ladění na destičce s paticemi a flyback zrojem

Zapojení je spíše tak na hraní a pro inspiraci co se dá se dvěma heptodami realizovat. Funkce expanderu se dá ocenit samozřejmě jen pečlivým nastavením a jen na některé hudbě. Kompresor se může hodit, při běžném poslechu u PC k vymazávání hlasitých zvuků, kterých by se člověk lekl.

Zajímavým vylepšením obvodu by mohlo být získání řídícího napětí ze sofistikovanějšího obvodu, protože heptodový "regulátor hlasitosti" funguje velmi dobře. Jeho možnosti směrem dolů omezuje jen brum síťového zdroje a zdroje mřížkového předpětí, které je třeba dobře filtrovat, jinak lze stupeň záporným předpětím na g3 prakticky úplně zavřít.

Literatura:

Rca Receiving Tube Manual: expander/mixer

neděle 6. listopadu 2022

MPPT pro 12V s STM32

 Nejstarší 12V systém je stále v provozu pro svícení na stole, radio a jiné drobnosti, ale v zimě výkon nikdy nestačil. Osadil jsem nové LED pásky, které mají při stejné svítivosti 1/4 příkonu, ale pořád mi přišlo, že přicházím o výkon. Starší MPPT s atmegou měl přecijen velkou vlastní spotřebu, tak jsem si řekl, že zkusím postavit úspornější a menší.

Vznikl miniaturní měnič, který se vejde do krabičky dvou din modulů.

Parametry 

Vstupní napětí max 30 V

Vstupní proud max 2 A

Výstupní napětí max 15 V

Klidová spotřeba 120 mW

Spínací frekvence 64 kHz


Schema:

Hlavní snižující měnič s T3, D3 a L2 reguluje napětí panelů podle žádaného MPPT algoritmem, případně omezuje napětí baterky, když je nabitá. V noci se výstup měniče od baterie odpojí pomocí T4. Tím se vypne i napájení MCU, ráno pak MCU znovu startuje když napětí na panelech přesáhne asi 8,5V.

Ranní start funguje tak, že se přes R18 a R2 otevře hlavní a následně pomocný měnič, který vytoří napětí pro MCU. Když nastartuje, sepne ihned T4 a začne spínat hlavní i pomocný měnič. Pomocný měnič má střídu vypočtenou z napětí baterie tak, aby napětí na jeho výsupu bylo asi 5V, lineární stabilizátor na 3,3V má potom menší ztráty.

Napětí z bočníku je zesíleno pomocí IC2, aby měl MPPT algoritmus dostatečné rozlišení vstupních hodnot. Bočník je zbytečně velké hodnoty, pro větší výkon panelů je vhodnější menší.

Hlavní i pomocný měnič beží na 64kHz, aby stačily malé tlumivky. I přes to samotná silovka bere jen 50mW na na ztráty, zbytek klidové spotřeby odebírá MCU. Zapojení obsahuje ochrannu proti přebíjení baterie v podobě IC3, který zablokuje spínání tranzistoru při výstupním napětí 15V, např. když MCU nenastartuje, měnič zůstane běžet v lineárním režimu.

Komunikační RS232 je oddělena optočleny v primitivním zapojení, pro napájení ze strany PC je třeba nahodit signál RTS nebo DTR podle toho, který vodič se použije. (sériové myši bývaly napájené pomocí DTR)


Teď není moc hezké počasí, ale přece to něco vyrábí a zatím na svícení stačí. Panely jsou 2x6Wp sklon 90° jeden na JV a druhý na JZ (montáž na stěnách větracího komínku)

Pro srovnání panely vyrobily 27Wh za polojasného dne 8.11.2022, což je 2,25h instalovaných Wp, stejný den systém s panely vodorovně vyrobil 1,61h a systém se sklonem 30° na JZ vyrobil 3,25h instalovaných Wp.

Funkci MPPT algoritmu můžeme zkontrolovat pomocí zobrazení napětí na výkonu v průběhu dne. Měl by být vidět stabilní trend, ne rozsypané body po celém grafu. Případně je vhodné upravit délku a výsku kroku MPPT (tedy periodu hledání a velikost změny žádaného napětí panelů v každém kroku).

Zapojení v provozu dva týdny, čekám na nějaký hezký den, kdy bude vidět čistý průběh výkonu z panelů v průběhu celého dne. Nicméně na zimu to vypadá, že panely svisle vyhovují.