Radio-Bastler-Forum (RBF)

Normale Version: Netzteil für Röhrentester
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Hallo zusammen,

für meinen µTracer habe ich ein Netzteil mit diesen Eigenschaften geplant:

- Heizspannungen 0,63/1,2/1,4/2/4/5/6,3/12,6V max. 4A
- Heizströme 50/100/180/200/300mA max. 90V
- Programmierbar über den ohnehin für den µTracer benötigten Rechner

Hier die Blockschaltbilder:
[attachment=111862]
[attachment=111863]

Als 'besonderes Schmankerl' möchte ich noch eine Gleichrichtertestfunktion in das Netzteil integrieren, da der Test von Gleichrichtern/Dioden mit dem µTracer nicht besonders zuverlässig ist.

Die benötigten Daten (u.a. Heizspannung bzw. Heizstrom) beziehe ich aus meiner Datenbank, welche ich ja bereits bei der Vorstellung meines µTracers gezeigt hatte.
[attachment=111864]

Da der ARDUINO aktuell mit offenen Eingängen läuft, sind die angezeigten Messwerte beim Gleichrichtertest noch fiktiv:
[attachment=111865]

Manueller Betrieb für nicht in der Datenbank vorhandene Typen ist auch vorgesehen:
[attachment=111866]

Zum Einbau habe ich ein altes Netzteilgehäuse vorgesehen, ich werfe ja nichts weg Smiley53 
Hier bei der ersten 'Anprobe' noch mit der unbestückten Leiterplatte:
[attachment=111867]

Das links daneben befindliche Schaltnetzteil ist zur Bereitstellung der Betriebsspannung für den Heizspannungsregler vorgesehen, der im Gehäuse stehende Trafo liefert alle anderen erforderlichen Spannungen.

Jetzt muss ich noch auf ein paar fehlende Teile warten, dann kann die Montage und erste Inbetriebnahme erfolgen.


Viele Grüße

Martin
Hallo Martin,


Das wird ein tolles Teil !
Für die , zugegebenermaßen seltenen V-Typen
Mit 55 Volt Heizspannung… machst du das dann
über die Konstantstromfunktion ?

Gruß
Hans
Wenn ich Dir einen Tip zu Deinem 100W 24V Schaltnetzteil geben darf:

Ein 20V/4,75 Lenovo Laptop Netzteil ist ca. halbes Volumen,
und der Ausgang ist nur hochohmg mit PE verbunden (RC-Gled zum Schutzleiter, Minusseitig). HP hat diese Asuführung leider nicht.

Diese Teile (90W 20V) sind super zum Bau von Heim-Projekten "umnutzbar".

ich habe da aus 2 Stück ein 0...35V 4A Labornetzteil gebaut,
und auch diverse andere Projekte.

Melde dich gern, wenn Du sowas mal für Deine Projekte testen willst -- ich habe noch ein dutzend Netzteil hier. Da kannst du gerne eines bekommen.
Hallo zusammen,

@Hans: Ja, die Stromtypen (B-, C-, P-, U- und V-Serie) werden über einen Stromregler versorgt.
Die X-Serie (600mA) habe ich nicht vorgesehen.
Gab es die überhaupt oder existieren die nur auf dem Papier?
Mir ist jedenfalls noch keine untergekommen.
Ich schätze mal, dass die für Fernseher in 110V-Netzen vorgesehen waren.

@Andreas: Dass sich alte Laptopnetzteile für solche Sachen 'zweckentfremden' lassen, ist mir bekannt.
Der µTracer arbeitet ja auch mit einem alten Laptopnetzteil (19V 3A).
Dieses Netzteil (MEANWELL) hatte ich noch von einem anderen Projekt 'rumliegen, und da es sehr flach baut, passt es noch gut in das Gehäuse hinein.
Solche alten Laptopnetzteile sammle ich auch.
Wie Du sagst, ideal zum basteln.


Viele Grüße

Martin
Neben 600mA Serienheizung gibt es auch noch 450mA Serienheizung, hauptsächlich bei amerikanischen Röhren, wie auch noch die 115/117V Heizspannung für direkte Heizung durch die dortige Netzspannung.

Gruß

(Reflex-)Kalle
So, weiter geht's!

Die Hauptarbeit, neben dem Bestücken und in Betrieb nehmen der Leiterplatte, war das Softwareseitige linearisieren des Spannungsreglers für die Diodenprüfung.
Wie dieses Bild zeigt,
[attachment=112470]

ist der Zusammenhang zwischen Sollwertvorgabe und Istwert alles andere als linear!

Nach zwei Durchgängen habe ich nun die Spannungen zwischen 0 und 40 Volt soweit linearisiert, dass oberhalb von 5V die Abweichung von der Soll-Linie meist deutlich kleiner als +/- 5% ist (Fehler incl. Reproduzierbarkeit).
[attachment=112471]

So sieht das Ganze jetzt mit bestückter Leiterplatte aus:
[attachment=112472]

Und das Display zeigt auch schon was an:
[attachment=112473]

Leider hat es sich bei der Inbetriebnahme herausgestellt, dass der Trafo irgendwo einen Windungsschluss hat.
Jedenfalls brummt er beim Einschalten laut und bringt eine träge Primärsicherung von 1A innerhalb weniger Sekunden zum auslösen.
Da muss ich jetzt schauen, wo ich passenden Ersatz her bekomme.
So läuft eben ein Teil der Elektronik jetzt an externen Netzteilen.
Auch muss ich mir noch eine Schutzbeschaltung für die benutzten Analogeingänge des Arduino aufbauen, einen hab' ich mir wegen fehlender Schutzschaltung schon abgeschossen KopfWand


Viele Grüße

Martin
So, am vergangenen Wochenende bin ich wieder zum Basteln gekommen und habe an dem Projekt weitergearbeitet.

Beim Rücklesen der Ströme ist mir dann aufgefallen, dass ich stark schwankende Ergebnisse bekomme!
Hätte ich nur gleich bei Inbetriebnahme das Oszilloskop mal an die Ausgangsspannungsklemmen gehängt, ich hätte mir zwei Abende Arbeit erspart KopfWand 
Der Spannungsregler erzeugte wilde Schwingungen im Bereich 45 KHz.
(Alte Elektronikweisheit: Ein Verstärker schwingt immer, ein Oszillator nie)
[attachment=112695]
Diese Schaltung habe ich schon mehrfach aufgebaut und nie Probleme damit gehabt!
Mit einem Kondensator von 2,2µF als C1 war jedenfalls Ruhe.
Die Regelung ist dadurch zwar langsamer, aber das stört für diese Anwendung nicht.
Vor allem ist jetzt der Zusammenhang von Usoll zu UA linear.
Wahrscheinlich hat der als T1 verwendete BC546C zu viel Verstärkung, den hatte ich halt gerade 'rumliegen.
Jetzt sind auch die zurückgelesenen Stromwerte stabil.

Leider kommen jedoch bei kleinen Strömen zu geringe Werte zurück, hier ist der Zusammenhang nicht ganz linear.
Evtl. benötige ich hier noch eine Bereichsumschaltung auf einen größeren Messwiderstand, momentan habe ich 0,1 Ohm mit nachgeschaltetem ca. 21x Spannungsverstärker.

Bei Messwerten von 60% bis 100% vom Sollwert wird der gemessene Strom grün angezeigt:
[attachment=112696]

Bei Messwerten von 40% bis 60% ist die Darstellung orange:
[attachment=112697]

Und bei < 40% schließlich rot:
[attachment=112698]

Als nächstes steht jetzt noch das Rücklesen der tatsächlichen Prüfspannung an.
Außerdem muss ich noch das Linearitätsproblem der Strommessung angehen.


Viele Grüße

Martin
(21.09.2022, 23:24)Radiobastler schrieb: [ -> ]
Hätte ich nur gleich bei Inbetriebnahme das Oszilloskop mal an die Ausgangsspannungsklemmen gehängt, ich hätte mir zwei Abende Arbeit erspart KopfWand 
Der Spannungsregler erzeugte wilde Schwingungen im Bereich 45 KHz.
(Alte Elektronikweisheit: Ein Verstärker schwingt immer, ein Oszillator nie)

Hi Martin,

welcher Spannungsregler war es denn und wie wurde der beschaltet?

Gruß

(Reflex-)Kalle
Hallo Kalle,

Schaltplan des Reglers s. oben.
Ist eine einfache Längsreglerschaltung mit OP als Vergleicherstufe.


Grüße

Martin
War dann ein Un-/Missverständnis meinerseits.

Gruß

(Reflex-)Kalle
Und wieder habe ich mir einen Denkfehler eingebaut! Angry 

Eigentlich wollte ich auf die galvanische Trennung zwischen Heiznetzteilen und Steuerschaltung verzichten.
Aber bei direkt geheizten Typen würde ich mir dadurch die Messspannung für den Kathodenstrom kurzschließen.

Glücklicherweise geht das bei meinem Konzept zur Sollwertbereitstellung ganz einfach!
Da der ARDUINO keine 'echten' analogen Ausgänge hat, erzeuge ich die Sollwerte durch Filterung der PWM-Ausgänge des ARDUINO, und diese PWM-Ausgänge lassen sich ganz einfach galvanisch trennen:
[attachment=112988]
Durch die großen Kapazitäten der Filterkondensatoren wird zwar die Ausgabe der Analogwerte etwas langsam, für diesen Zweck ist das aber völlig ausreichend.

Die Schutzschaltung für die ARDUINO-Eingänge habe ich hier gefunden: http://www.netzmafia.de/skripten/hardwar...nalog.html
Soll nur der Eingang geschützt werden, entfällt der Teilerwiderstand Rx.
Im angegebenen Link sind Dimensionierungshinweise enthalten.


Viele Grüße

Martin
Seit dem letzten Beitrag war ich nicht untätig und habe mehrere Abende gemessen und Korrekturwerte für die Auswertesoftware angepasst.

Für die Strommessungen habe ich Lastwiderstände benutzt, die entweder eng toleriert (+/- 0,1%) oder möglichst exakt ausgemessen waren.

Dabei war dann schnell klar, dass ich für kleinere Ströme eine Messbereichsumschaltung benötige:
[attachment=113131]

Nach Einbau der Messbereichsumschaltung zeigte sich das ganze schon etwas besser:
[attachment=113132]

Nächste Voraussetzung zur Verbesserung der Genauigkeit war die Korrektur der Übereinstimmung von Soll- zur Istspannung der Stromversorgung:
[attachment=113133]

Nach erneuter Anpassung der Korrekturwerte stellt sich die erzielbare Genauigkeit jetzt so dar:
[attachment=113134]

Für eine ggf. erforderliche Messung kleinerer Ströme (< 1 mA) müsste eine weitere Messbereichsumschaltung eingebaut werden, Reserveausgänge für weitere Relais sind noch vorhanden:
[attachment=113135]
Allerdings ist der kleinste einstellbare Sollwert für den Strom 1 mA.

Im inneren des Gehäuses ist an den vielen bunten Litzen zu erkennen, dass schon einiges geändert bzw. ergänzt wurde.
Die Lochrasterplatine oben trägt die Schutzbeschaltung für die analogen Eingänge sowie das Relais für die Messbereichsumschaltung:
[attachment=113136]

Als Fazit lässt sich festhalten, dass die trotz einfacher Mittel erzielbare Messgenauigkeit bei besser +/- 1% liegt, obwohl ich hier nur 8 Bit D/A- bzw. 10 Bit A/D-Wandlung habe.
Im übrigen funktioniert das glätten des PWM-Signals in ein stetiges analoges Signal erstaunlich gut!
Bei der kleinstmöglichen Sollwertvorgabe für die Prüfspannung von 1V (= 6 digits) stellen sich am Ausgang 0,9988V ein.


Viele Grüße

Martin
Hallo Martin,
Das hast Du voll toll gemacht.

Mit freundlichem Gruß und weiterhin schönes Bauen.
Heiko
Hallo zusammen,

nach dem eine Anfrage für einen geeigneten Trafo bei einem Trafobauer erfolglos blieb, habe ich mich jetzt für eine andere Lösung entschieden!

Für die Versorgung des Heizstromreglers habe ich in der Bastelkiste noch einen Trafo mit diesen Daten gefunden:
Primär: 2x 115V
Sekundär 1: 48V 0,8A
Sekundär 2: 11,5V 0,9A
Sekundär 3: 19V 0,1A

In der Grundstellung werden die beiden ersten Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet.
Dann stehen mir rund 83V Gleichspannung zur Verfügung, das sollte für die meisten Seriengeheizten Typen ausreichen.
Für die V-Serie wird dann noch die 19V-Wicklung zugeschaltet, dann habe ich rund 110V Gleichspannung.

Die Versorgung der restlichen Elektronik realisiere ich jetzt mit zwei AC/DC-Wandlermodulen.
Ein 12V/10VA-Modul versorgt Relais und Logik, ein 48V/45VA-Modul erzeugt die Prüfspannung für die Röhrendioden.

Auf der neuen Leiterplatte ist auch die galvanische Trennung der Sollwerterzeugung für die Heizspannungs- und Heizstromregler sowie die Hilfsspannungserzeugung (+- 15V und +5V) dieser Module untergebracht.

Jetzt muss ich nur noch auf die neue Leiterplatte warten.


Viele Grüße

Martin
Hallo zusammen,

aus Platzgründen auf der Leiterplatte musste ich entgegen der in einem der vorigen Beiträge gezeigten zweistufigen Filterung die PWM-Ausgänge einstufig filtern.

Die Linearität ist trotzdem recht gut:
[attachment=119477]
Die Differenz zwischen Ein- und Ausgangssignal rührt daher, dass der Widerstand des Filters zusammen mit dem Lastwiderstand von 100K einen Spannungsteiler bildet.

Als nächstes habe ich die Reproduzierbarkeit ermittelt:
[attachment=119478]
Die Auswertung der Daten aus 10 Wiederholmessungen ergab, dass die Wiederholgenauigkeit der Sollwertvorgaben besser als +/- 1 Digit ist.

Dabei gilt:
Heizspannung: 1 Digit = 0,05V
Heizstrom: 1 Digit = 1,5 mA
Prüfspannung Dioden: 1 Digit = 0,16V

Ich denke, dass ich mit diesen Abweichungen leben kann.

Hier noch die neue Leiterplatte, der ARDUINO-Nano fehlt noch:
[attachment=119480]

Nach dem Aufbau der neuen Leiterplatte musste ich leider feststellen, dass ich jetzt nicht mehr alle 'Zutaten' in das ursprünglich vorgesehene Gehäuse bekomme.
Allerdings habe ich in meiner Bastelbude noch ein 19"-Gehäuse mit 3 Höheneinheiten liegen.
Dieses bietet sich dazu an, und bietet gleichzeitig genügend Platz, um auch den µTracer noch mit einzubauen!

Hier die Komponenten bei der 'Anprobe':
[attachment=119481]
Die links im Bild sichtbare Lochrasterplatine repräsentiert den Platzbedarf des µTracers.

Heute habe ich nun die Funktionen der Diodentestelektronik abgeglichen, im Bild ist noch das Kästchen mit den Kalibrierwiderständen für den µTracer zu sehen, darin befinden sich Widerstände mit 0,1% Toleranz, ideal zum abgleichen von Messstrecken.
[attachment=119482]

Als nächstes steht nun der Einbau und die Inbetriebnahme der Heizstrom- und Heizspannungsregler an sowie das bearbeiten der Front- und Rückwandplatte.


Viele Grüße

Martin
Hallo Martin. 
Sehr gut und Deine Leiterplatten sind eine richtige saubere Arbeit. 

Mit freundlichem Gruß, Heiko
Hallo Heiko,

danke für die anerkennenden Worte!

Ja, mit dem Platzieren der Bauteile auf der Leiterplatte können schon etliche Stunden zugebracht werden.
Es sollen ja auch so wenig wie möglich sich kreuzende Leitungen vorhanden sein.

Ich habe mir zwar bei dieser Leiterplatte von einem (externen) Autorouter helfen lassen, bei zu vielen sich kreuzenden Leitungen kommt aber so ein Hilfsmittel auch ziemlich schnell an seine Grenzen.
Kritische Leitungen route ich jedoch vorher selbst von Hand.


Viele Grüße

Martin
Hallo zusammen,

nun geht es weiter.

Zunächst habe ich die Blechteile des Gehäuses bearbeitet und lackiert.
Die Bearbeitung von Bodenplatte sowie Front- und Rückwandplatte hat einen vollen Samstag in Anspruch genommen, alle Aussparungen habe ich mit der Laubsäge gesägt und das Stahlblech des Gehäuses ist ziemlich zäh.
Hier bei der 'Anprobe' der Teile auf Front- und Rückwandplatte:
[attachment=120069]

Die Baugruppen sind mit Ausnahme des Trafo und des µTracer montiert und weitestgehend verdrahtet:
[attachment=120070]

Und nun zum ersten Mal das ganze unter Netzspannung gesetzt.
Es fehlt noch die LED für den Trafo sowie die beiden LED's für den µTracer.
[attachment=120071]

Das ist der Zustand nach dem Abgleich der Netzteile.
Es fehlt noch der Befestigungsbügel für den Trafo.
Der Trafo wird dann mit dem Bügel gegen das Bodenblech gespannt und zusätzlich mit dem Bodenblech verklebt.
[attachment=120072]

Ausblick auf eine Erweiterung.
Den Elektrodentest werde ich mit einer Relaismatrix machen, die gemessenen Leckströme werden dann mittels galvanisch getrennter A/D-Wandler über den Arduino an den Steuer-PC zurückgemeldet und dort ausgewertet.
Auf der Leiterplatte sind auch die Relais zum einschalten der Anodenarbeitswiderstände für die Prüfung magischer Augen untergebracht.
Bei der Prüfspannung von 100V erreiche ich eine theoretische Nachweisgrenze von 250Megaohm, bei 24V sind es rund 80 Megaohm.
[attachment=120073]

Da mittlerweile der Befehlssatz für den µTracer von Ronald Dekker samt der zugehörigen Berechnungsformeln publiziert worden ist, werde ich versuchen, den Quick-Test-Modus in meine Steuersoftware zu integrieren.
Aber zuerst muss ich obiges 'Relaisgrab' zum laufen bekommen.

Nachtrag:
Hier noch die Abweichungen vom Soll- zum Istwert der Heizspannungen und -Ströme:
[attachment=120074]

Bei Versuchen heute Abend hat es sich gezeigt, dass die 48V-Wicklung des Trafo ausreichend ist, um eine UEL51 zu befeuern.
Das ist nach meiner Kenntnis die einzige Röhre der U-Serie, welche eine Heizspannung > 60V hat.


Viele Grüße

Martin
Hallo zusammen,

so, das 'Relaisgrab' ist fertiggestellt!
Hier eine Übersicht der darauf befindlichen Funktionsbaugruppen:
[attachment=120455]

Und so sieht das ganze bei der 'Anprobe' im Gehäuse aus:
[attachment=120456]

Die Bediensoftware habe ich auch noch überarbeitet, jetzt werden bei z.B. Duodioden oder Doppeltrioden die beiden Anoden mit AI bzw. AII angezeigt:
[attachment=120457]

Bei einfachen Dioden oder auch Trioden werden die nicht benötigten Prüfschritte ausgeblendet:
[attachment=120458]

Die angezeigten Messwerte sind noch fiktiv, die Erstinbetriebnahme habe ich am Wohnzimmertisch ohne die restliche Umgebung gemacht.

Was jetzt noch aussteht:
- Montage und Verdrahtung
- Komplettierung mit µTracer
- Inbetriebnahme Gesamtsystem

Daraus werde ich dann aber einen eigenen Beitrag machen, in diesem Unterforum soll es ja 'nur' um Konzepte gehen.

Noch am Überlegen bin ich, ob ich für dieses Projekt einen zweiten µTracer erwerben soll.
Dann könnte ich nämlich meinen bisherigen als Komplettgerät an einen interessierten Forumskollegen abgeben.


Viele Grüße

Martin
Hallo zusammen,

hier nun der letzte Stand des Konzepts.

Ich habe noch ein wenig an der Software gearbeitet und eine Speichermöglichkeit vorgesehen.
Seit letzten Donnerstag kann ich nun auch Diodenstrecken und Gleichrichter testen.
Hier steckt gerade eine EABC80 in der Fassung:
[attachment=120824]

Die Prüfergebnisse sehen dann auf dem Bildschirm so aus:
[attachment=120825]

und hier der zugehörige Testreport:
[attachment=120826]

Für alle Röhren, welche über den µTracer getestet werden, wird ein Benennungsvorschlag für die Ergebnisdatei gemacht, dann können die Ergebnisse vom Elektroden- und vom Röhrentest zusammengefasst werden:
[attachment=120827]
[attachment=120828]

Beim Testreport ist zu sehen, dass ich einen alten Testreport vom µTracer umbenannt habe.

Jetzt muss ich nur noch auf die Lieferung meines zweiten µTracer warten, den alten will ich noch nicht 'zerpflücken'.

Das ist noch zu tun:
- Bearbeitung, Montage und Verdrahtung der Deckplatte
- Aufbau, Abgleich und Einbau des µTracers, dieser wird vermutlich im laufe der nächsten Woche ankommen

Die Softwareerweiterung zur direkten Ansteuerung des µTracers werde ich in Angriff nehmen, wenn das Gerät komplett aufgebaut ist.
Dann wird mein 'alter' µTracer zum Softwaretest dienen.

Als Softwarewerkzeuge habe ich diese verwendet:
Firmware für den Mikrocontroller: ARDUINO-IDE Version 1.8.19
Benutzeroberfläche: LAZARUS Version 2.0.12
LAZARUS ist die IDE für den Free-Pascal-Compiler, diese gibt es für zahlreiche Systeme, u.a. für Windows, Linux, Mac und ARM-Umgebungen.
Dadurch ist LAZARUS z.B. auch auf einem Raspberry-Pi lauffähig.
Schaltpläne und Leiterplattenlayout: KiCAD Version 6, die Leiterplattenumrisse samt Befestigungsbohrungen mit FreeCAD


Viele Grüße

Martin