真空管カーブトレーサ(9)

カーブトレーサ自体はもうできているのですが、計測時の安全性・利便性を考え、アダプタを作りました。MT-7pin, MT-9pin, 8pin-ロクタル, 12pin-コンパクトロン を挿せるようにしました。その他の規格はロクタルへ変換すれば何とかなるかと思っています。

三極管接続用に100Ωの抵抗ゾーンを作る事も検討しましたが、100Ωの抵抗のピンを作れば良いということに気がつき、作りませんでした。

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脈流発生器(兼ヒータトランス)一定時間ON回路(兼測定用回路)と本機の3つが揃いましたので、三極管の計測ができる環境が整いました。手持ちの真空管の特性を計測していきたいと思います。三極管結合のI-V特性が公開されていない真空管を何種類か持っているのでこれらの計測結果しだいで掘り出し物化するか否か…。

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真空管カーブトレーサ(8)

真空管カーブトレーサ(7)で取得したデータを元に表計算ソフト(OpenOffice-Calc)で電圧・電流値を算出してグラフ化しました。

6ER5_IV_test_01

なかなか良い感じのカーブが描けているのではないでしょうか。プレートと電源間に付けた電流制限抵抗(10kΩ)のおかげで一定電流以上は流れないようになっています。トレース結果が斜めに揃っているのがなによりの証拠です。

やはりオシロの分解能由来と思われるカクカク感があるのが残念なところですが、この程度ならロードラインを引くのに支障ないですし、球の特性も読み取る事ができます。

真空管カーブトレーサ(7)

カーブトレーサのプレート電圧一定時間ON回路 + 計測補助回路 + 電流制限抵抗をI-V特性測定BOX題し、ケースに収めました。ヒータ電源と脈流(100VAC→320VACの全波整流したもの)生成部は以前作成したBOXを使用します。

RIMG0310

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計測は手持ちのUSBオシロを使用します。グリッド電圧の調整は安定化電源(市販品)を使用します。オシロスコープは X-Y プロットで線を引いても良いですが、電流検出用に20Ω(正確には20.5Ω)の抵抗をカソードの下側に付けて計測しているのでより正確性に拘るなら、オシロで録ったデータをデータファイル出力してExcel等の表計算ソフトで編集してグラフ化するのが良いです。グリッド電圧毎に計測したデータを1つのグラフに表示する事もできますしね。

今回はUSBオシロで X-Yプロット した画像の背景を透明化して重ね合わせてみました。使用した真空管は6ER5(過テストで確実に正常動作していません)を使用しました。-0.5V毎のプロットです。

6ER5_20110904_small

ついでに、以前録り忘れていた30msだけONの時の全体の波形を計測した結果を録りました。こんな感じで中途半端な所から始まって、中途半端な所で終わってますが、P-K間には約30ms間だけ脈流を流しています。

30ms

真空管カーブトレーサ(6)

真空管のカーブトレーサは真空管の寛大な特性を利用して、既定の最大電力以上の部分もトレースするので、交流といえどもプレート電圧をかけ続けるのはよくない。特に最大電力を大幅に超えて測定しようとしてしまうので。

ということで、一定時間(30ms)だけONにして後はOFF(抵抗でプレートとカソードが繋がった形になるのでこの間の電圧は0Vになる)にする回路を作成しました。

on_time_controller

RIMG0295

この回路、006Pの乾電池を使う事によって回路全体をフロート状態…GNDを+Bの端子に繋ぐ…で使う事によって、見かけ上、9V電源を使ったON-OFF制御回路になっています。ON時間をチョッと変更するだけで比較正確に制御できるように小型のマイコン(ATtiny13A)を使用しました。

マイコンの仕事はSWが押されるまでスリープ(低消費電力モード)でSWが押されたら起き出し、本当にSWが押されたのかを判定して押されていたのなら30ms間 高耐圧MOS-FETをONにすると共に、LEDを50ms間ONにします。でまたスリープ…Zzz。

30msの理由は、50Hzの全波整流を利用するので、その1山の更に半分の時間が最低必要で、オシロスコープで計測する時に、低めの電圧で立ち下がり通過待ちのワンショットトリガを張り、前述の時間を計測できる時間分+αということで決めました。+Bの脈流に同期させればもっと短時間ですむのですが、回路が少々複雑になりますので強制的にON-OFFする事にしました。なので、検査対象のインダクタンスが大きいと+B脈流が高い時に想定急にONになると、想定以上の電圧になってしまいますが、真空管のP-K間なので大丈夫でしょう…。

tube_curve_tracer_test_20110813_01

上の波形の様に、途中からいきなりONにしています。あっ、30ms間ONの波形を録るのを忘れてました。

tube_curve_tracer_test_20110813_01_xy

X-Yプロットした時の波形です。X軸に電圧(100V/Div)、Y軸に電流(-20mA/Div)をプロットしています。壊れている方(電流が異常に流れる)の6ER5を使用していますが、10kΩの電流制限抵抗を直列に入れ、350x1.414=500V の脈流を与えています。

RIMG0294

実験時の風景です。ケースに収めたりしないと事故りそう…。今回の実験でこの回路で行けそうな事が分かったので、ケースに収めてやろうと思ってます。因みに、グリッド電圧は安定化電源を使用します。こっちは手抜き…というか、汎用性のあるもの(0~100Vを0.5V単位で変更できる等)を自作する自信がなかったので、市販の電源を使用します。

真空管カーブトレーサ(5)

カーブトレーサの実験をいくつかしました。

先ず、問題になっていたのが計測時に設定に手間取り、あげくにプレートを真っ赤にしてしまったというのがあります。これは、今の構成だとスライダックで電圧を上げつつ、オシロの波形を見て電圧値と電流値の両方を観測し、必要と思われる所まで上げていく事になります。しかし、これがなかなか難しいのです。なので、最大電圧を固定(交流振幅400V位)にして電流制限抵抗をプレートの上に付けるのです。今回の実験では、適当に2kΩの抵抗を入れたのですが、あまりにも適当すぎて実験になりませんでした。もう少し概算値を出してから入れる抵抗値を決めれば良かったと思います。


次に、電流制限抵抗方式が成功したとしても、+B電圧をかけ続ける…それも定格オーバーで…のは球に親切ではないので、トレースする1サイクル分(+α)で与える電圧を落とす仕掛けを作ろうと思いました。その一環として、高耐圧FETでON/OFFできるか?また、その時FETは発熱したりするのか?を確認しました。

今回の実験では簡単に+Bの途中に N-ch MOS-FET を挟んでONができるかと、OFFができるかを試しました。ONは006Pの電池を使い、ゲート電位を持ち上げて実現。OFFはソース・ゲート間に抵抗を咬まして同電位にして試しました。

RIMG0290

結果はON/OFFどちらも思い通りに動作してくれ、発熱もありませんでした。これで、乾電池を使ったフロート回路で一定時間だけONする回路ができそうです。


もう一つしたこととして、前回のI-V特性があまりにも仕様書の特性とかけ離れていたので、他の6ER5を使って特性を計測してみました。

6ER5_IV_SYLVANIA

ゲート電圧 0V の時のみの計測ですが、仕様書とほぼ同じ特性が得られました。どうやら、今まで使っていた真空管は最初から壊れていたのか、実験中に壊してしまったようです。結構長い時間、プレートを真っ赤に染めてしまってましたしね……。
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