nobuの雑記帳「+バイアスを少し」

近頃なぜか真空管や電子工作に興味を持ちだし、日常生活に少しの刺激と楽しみをプラスしようと、凝り固まった頭の体操も兼ねてこの雑記帳を綴ることにしました。
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なんちゃって真空管試験機にトライ(その1 構想)


 真空管コレクターや真空管工作ホビーストなど、その道のマニアなら必ず持っているお宝、それはなんと言っても「真空管試験機(チューブテスター)」でしょう。希少故に、その筋(某オクなど)では高値で取引されており、我々のような初心者には遥か高嶺の花です。

 真空管マニアのステータスシンボルとも言える真空管試験機、その威厳ある姿形はマニアならずとも目を奪われます。所狭しと並ぶメータやスイッチ、ソケットやツマミは、マニア心を妙にくすぐり、持つことの優越感、弄ることの快感を一層高めてくれるらしいです。(噂です、あくまでウワサ)

真空管試験機色々s

 私も快楽に浸ってみたいのですが、とても手が出るような代物ではありません。そこで本物を所持する夢は清く諦め、紛い物に走ることにしました。
 ネット上には自作の真空管試験機を公開されている方もおられます。それらには遠く及びませんが、自己満足の「なんちゃって真空管試験機」をでっち上げようと思います。


1.はじめに
  個人的には、特別に真空管試験機の必要性は感じてはいません(チェックするほど球を持ってない)が、「試験機」と聞くと心惹かれます。
  以前、gm計の構想(妄想)を立てたものの、何時の間にか意欲が萎んでしまい、それっきりになっています。リベンジも兼ねて、今回は完成を目指そうと思います。本当に完成するのか?どんな代物になるのか?わかりませんが、気楽にトライしましょう。


2.イメージと構想
  ネット上には様々な真空管試験機の回路図が公開されており、色々と参考になります。どれも個性的で、トリッキーな回路や専用部品も使用されており、先人達の知恵と工夫が垣間見えます。しかし、そのまま製作しようとすると、調整や使い勝手で問題もあり、なにより同じ部品が手に入りません。
  そこで、現在手に入る汎用部品で製作できることを条件に、構想を練りたいと思います。

 (1) イメージ
   ・真空管データシートを参照し、任意動作ポイントを設定して特性を計測
   ・試験対象は汎用管(小型の2極~5極管)のみ
   ・動作点の電圧・電流及びgm(相互コンダクタンス)を直読可能
   ・汎用部品を使用して軽量・小型化、コストをかけない
   ・ツマミやメータをたくさん装備(見た目だけでも)
   イメージを絵にしてみると、こんな感じかなぁ。

真空管試験機イメージ図

 (2) 機能概要
  ① 電源仕様
    Ep、Esg  :max350V程度の可変電源で、IpとIsgは電流制限
    Eg     :max-50V程度の可変電源
    Eh     :max26V程度の可変電源+外部電源も利用可能

  ② 電圧・電流設定
    Ep、Esg  :スイッチ選択+連続可変の併用
    Eg     :連続可変
    Eh     :スイッチ選択+連続可変の併用
    Ip、Isg  :スイッチ選択による電流制限機能

  ③ 表示
    Ep、Ip、Esg、Eg、Ehを個別にリアルタイムで表示し、gmは必要時に手動操作で表示する。

  ④ ソケットとピン接続
    真空管ソケットは代表的なもの(MT7、MT9、US8、CPT等)に限定し、使用頻度が少ないものはアダプタで対応する。真空管のピン接続はピンジャック+パッチコード方式とする。(本物の真空管試験機で採用されている切替えスイッチ式は、多数のスイッチが必要となるので却下)

  ⑤ チェック機能
    真空管の特性計測とは別にヒータ導通テスト、ショートテスト、ガステストを設ける。リークテストやノイズテストは面倒そうなので省略します。


3.回路構想
  真空管試験機のアレコレの知識は殆どありませんが、素人頭で回路構想を練ってみました。マニアの方から見れば嘲笑ものでしょうが、多少変でもいいのです、「なんちゃって・・・」ですから。

 (1) Ep、Esg用高電圧電源
   トランスは、2次巻線300V、DC150mA程度の汎用品を使用し、整流+フィルター後にツェナーダイオードによる簡易定電圧回路を設け、この電圧でFETを制御して0~350Vの電圧調整を可能とします。
   真空管の過負荷防止や電源部の保護のために、Ip(120mA)及びIsg(30mA)は電流制限を設けます。

 (2) Eg用バイアス電源
   2次巻線24V程度の小型トランス出力を倍電圧整流し、簡易定電圧回路を通して0~-50Vの電圧調整を可能とします。負荷電流は殆ど取れなくていいでしょう。

 (3) Eh用ヒータ電源
   24V、1Aのトランス出力を整流し、降圧型DC/DCコンバータを経由して1~26V程度を可変します。6.3Vや12.6Vの常用値はスイッチ切替えで選択可能とします。

 (4) gm計測回路
   G1に1kHz、100mVrmsの信号を加え、Ipの変化を検出してgmを表示します。
   1kHz正弦波発振回路は、周波数の多少の変動は許容しても出力レベルの変動はなるべく小さくします。この信号をカップリングコンデンサ経由でEgに重畳させます。
   Egの変化に伴うIpの変化を検出するために、Pに検出抵抗(又は小型AFトランス)を入れ、カップリングコンデンサで信号分を検出して、理想ダイオード回路経由でDPMにgm値として表示します。

 (5) 表示回路
   表示は原則としてデジタル・パネルメータ(DPM)を使用します。アナログメータは駆動回路や調整が面倒で、なんといってもDPMが手軽です。バックライト無しのLCDタイプが手元に何台かあるので、追加購入して使用する予定です。
   DPMの電源は、共通GNDにならないように絶縁型DC/DCコンバータを使用するつもりです。

 (6) ヒータ導通、ショートテスト回路
   ヒータ導通チェックは、簡単な導通チェック回路でよいかなと考えてます。
   電極ショートテストは、全電極(H、K、G1、G2、G3、Pの6極)の相互組合せをやると複雑になります。隣の電極とのショートが大部分なら、KとG2とPの各極と隣接電極との間だけをチェックすれば楽になりますが、いいのかな?

 (7) ガステスト回路
   G1に高抵抗を入れてIpの変化で検出する方法と、Igを検出する方法があるようですが、簡単な方を使用しましょう。

 (8) 制御用電源
   gm計測回路やリレー制御回路用に、DC12VとDC±12Vを設けます。


4.次のステップは
  電源回路や導通チェック回路の個々の回路は、それなりにイメージできそうですが、全体が旨く働くようなシーケンスや切替えの整理に手間が掛かりそうです。
  ショートテストの回路も複雑そうですが、汎用スイッチで構成できるのだろうか?
  まあ、じっくりと回路の検討を行ってみたいと思います。他にも手を付けたものがあるのに、構想ばかり立てても計画倒れになりそうな予感も・・・。

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