Régulation

par Le Grincheux  

Mon emploi du temps est assez chargé et je ne peux passer autant de temps que je le voudrais sur ce projet. Néanmoins, j'ai eu un peu de temps pour achever l'étude de la régulation des tensions des filaments de chauffages.

Afin d'assurer une différence de potentiel correcte entre les filaments et les cathodes, chaque filament, ou groupe de filaments, a sa propre alimentation. Cela implique un transformateur et une régulation par filament ou groupe de filaments.

Ces alimentations sont de deux types, 6,3V 300mA pour les étages d'entrée et 6,3V 1,5A pour les pentodes de sortie. Leur schéma électronique est le suivant :

Fig. 1 : schéma de principe d'une alimentation régulée pour filaments (en grand)

Dans ce schéma, le connecteur 1 est l'entrée 230V courant alternatif. La sortie régulée est le connecteur 3. Le connecteur 2 permet d'imposer un potentiel fixe par rapport à la cathode du tube au travers d'une résistance importante et le connecteur 4 permet à la carte de gestion des alimentations de savoir que la tension de chauffage est bien présente. Si cette tension n'est pas détectée et qu'une haute tension est appliquée sur les tubes, elle doit éteindre la haute tension et indiquer le dysfonctionnement. Nous y reviendrons.

Le principe de cette régulation est simple. Le courant, après être redressé et filtré par les quatre diodes et les deux condensateurs de filtrages passe dans un transistor de ballast monté en Darlington. Le montage Darlington est important pour que le courant de base du transistor Q2 soit négligeable devant le courant traversant R1. En temps normal, Q5 est bloqué.

La résistance R2 évite l'emballement thermique du transistor de ballast. Le transistor Q3 effectue une comparaison entre le potentiel de sa base, ajustable au travers de R5 (boucle de réaction) et la source de tension composée de Q4, Q6, D5, C3 et R7. Il n'est pas possible d'utiliser directement une diode Zener comme source de tension entre l'émetteur de Q3 et la masse. En effet, les tensions d'avalanche de ces petites diodes Zener (ici Vz est compris entre 3 et 4V) dépendent trop du courant traversant la diode pour obtenir une bonne régulation. Pour des diodes de 3V, j'ai mesuré des tensions Zener allant de 2,8V à 3,4V pour des polarisations entre 1mA et 10 mA. Cela fait tout de même beaucoup.

En revanche, en montant une diode Zener à la base d'un Darlington composé sur mon banc de test de deux 2N2907A, le courant de base de Q6 est quasi stable, ce qui stabilise de même la tension aux bornes de D5.

La cellule R6 et Q5 forme un limiteur de courant. Si le courant passant dans R6 provoque une différence de potentiel supérieure à la tension de déchet de la diode base-émetteur de Q5, celui-ci se met à conduire, écroulant du même coup la tension à la base de Q2 jusqu'à limiter le courant à une valeur fixée par R6.

Cette alimentation régulée vient de passer quelques jours d'epreuve en débitant ses 300mA dans une résistance de puissance. Muni d'un radiateur assez peu performant, le seul que j'avais sous la main, le ballast (un BD711 en boîtier TO220) doit être aux alentours de 45 à 50°C. Pas de quoi se brûler. Avec une sortie en court-circuit franc, il ne chauffe guère plus. Autant dire qu'avec un bon radiateur, cette alimentation sera parfaite pour ce que je vais lui demander.

Erratum

par Le Grincheux  

Personne n'a relevé l'erreur sur le schéma posté ici hier. Pourtant, une porte de l'entrée n'était pas utile. En voici une version un peu épurée.

Fig. 1 : existe aussi en grand

Dérouillage de logique séquentielle

par Le Grincheux  

La logique séquentielle de gestion de l'alimentation doit fonctionner avec une horloge unique fonctionnant entre 4 et 8 Hz. Certains états doivent se prolonger plus que d'autres. Pour cela, nous avons plusieurs solutions :

  • utiliser deux horloges, mais il faut s'assurer qu'à la transition de l'une à l'autre, la condition de phase continue soit respectée ;
  • utiliser une horloge commandée en tension (variation de 1 à 256) ;
  • utiliser un compteur spécial commandé par certains états. Ce compteur doit être synchrone et posséder une entrée invalidant le comptage et remettant les sorties à 0.

Quelques tableaux de Karnaugh plus loin et une petite révision des bascules JK m'ont permis d'arriver au chronogramme suivant :

Fig. 1 : existe en haute résolution en cliquant ici

Le schéma complet du compteur synchrone est alors :

Fig. 2 : existe aussi en haute résolution en cliquant ici

 Le lecteur attentif pourra remarquer que le schéma n'utilise que des portes logiques à deux entrées. Théoriquement, ce n'est pas idéal car cela limite la fréquence maximale du circuit. Dans le cas qui nous intéresse, ce n'est pas pénalisant car la vitesse de propagation des signaux au travers d'une porte est très faible devant la période de l'horloge.

Demain, la suite de la conception de la logique séquentielle.

Gestion des alimentations

par Le Grincheux  

Ce n'est pas parce que je n'ai plus rien écrit ici depuis quelque temps que je ne réfléchissais pas aux différents aspects du projet. En particulier, j'étudie un système de gestion des alimentations permettant d'une part de respecter le temps nécessaire à l'établissement de la charge d'espace des tubes mais aussi de décharger totalement la haute tension avant de couper le chauffage. Si en plus le système pouvait s'arranger pour charger lentement les capacités de filtrage de la haute tension, ce serait vraiment bien.

Plusieurs techniques s'offrent à moi. La première et la plus triviale est d'installer un bouton commandant de manière séparée le chauffage et la présence de la haute tension. J'aimerais éviter, préférant à une commande manuelle un système automatique.

Pour automatiser ce système, il m'est possible d'utiliser :

  • un microcontrôleur ;
  • un système complexe de monostables avec verrouillages de contacts et autres joyeusetés ;
  • un automate séquentiel.

Le système à base de monostables peut être une solution, mais ce système présente l'inconvénient de ne pouvoir contrôler le bon fonctionnement de l'alimentation. Il se contente d'allumer ou d'éteindre les différentes parties de l'alimentation selon un ordre préétabli.

Pour rien au monde, je ne veux un microprocesseur dans un tel environnement. Un simple problème dans le programme peut aboutir à la destruction d'un tube. Le seul moyen d'éviter cela serait de prouver au sens mathématique le fonctionnement du programme en question et de garantir la fiabilité du processeur, chose difficile dans l'environnement d'un amplificateur à tube.

Reste donc l'automate séquentiel, le circuit à base de bascules et de logique combinatoire. Le cahier des charges est relativement simple. Il s'agit de faire apparaître séquentiellement lors de l'allumage la tension de chauffage puis la haute tension après un délai d'une minute. L'opération inverse doit se faire lors de l'extinction. À tout moment, cet automate doit vérifier la présence de toutes les tensions de chauffage et de la haute tension et mettre l'amplificateur en sécurité au moindre problème. Par ailleurs, l'horloge doit être hors du spectre audible. Pour des raisons de commodité, cette horloge sera de 4 Hz. Avec un compteur de huit bits, le délai maximal d'attente sur un état sera de 64 s.

Il y a juste un problème. Cela fait vingt ans que je n'ai plus conçu d'automates programmables et je puis vous assurer que ce n'est pas comme le vélo. La conception de ces circuits se rouille et je suis actuellement en phase de dérouillage lent sur la conception d'un compteur synchrone de huit bits avec commande de remise à zéro synchrone. Cela peut prêter à sourire tant cela peut paraître trivial à ceux qui utilisent quotidiennement des outils comme le VHDL, mais pour moi qui vais faire cela à l'ancienne avec des composants discrets, c'est une tout autre paire de manches.

Lampemètre, suite...

par Le Grincheux  

J'ai profité des quinze jours des congés de fin d'année pour refaire le bouton cassé de mon lampemètre et lui adjoindre une alimentation digne de lui (pour ceux qui auraient oublié, il demande un secteur 115V/60Hz). Il n'y a pas à dire, il fonctionne maintenant parfaitement et m'a déjà permis de trouver quelques problèmes sur un poste de radio Schaub-Lorenz dont une EL84 qui présentait deux grilles en court-circuit. La restauration de ce poste était au point mort depuis quelques années. Il ne reste plus qu'à trouver les autres courants de fuite, typiquement des condensateurs en papier ayant très mal vieilli…

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