Магические глаза. Делаем ретро-приемник, или как зажечь лампу 6е5с (6е1п).

Однажды на радиокоте я увидел тему, что-то типа «Мужики, а как мне подключить индикаторную лампу 6е1п?» Лампы действительно очень красивые, и хотя с метрологической точки зрения абсолютно бесполезны, интерес к ним, судя по всему, не угасает- благо запасы ламп еще не исчерпаны. Вот сечас расскажу как их подключать, на примере 6е5с, которая на мой взгляд наиболее красива- и за свой внешний вид получила в народе название «магический глаз». Гуру в этом опусе ничего интересного не обнаружат, а начинающим может оказаться полезно. «Готовых изделий» в статье не будет- только схемы.

Примерно лет 10 назад восхотелось мне сделать радиоприемник типа «радиоточки», но в ретро-стиле. За основу была взята замечательная микросхема ТЕА5710, которая, в частности, имеет выход на индикатор настройки. И вот в качестве индикатора просто просилась эта самая лампа- посему вопрос «как подключить» передо мной тоже встал. Задачу я в итоге решил относительно успешно, хотя в радиолампах как ничего не понимал, так, к своему стыду, ничего толком не понимаю до сих пор. 🙁

Начал с изучения информации по лампе. Информации, кстати, вагон, но она «общего характера». Схем подключения тоже вагон- приведу наиболее простую, которую применил сам:

Схемы включения 6е1п, 6е3п и прочих подобных ламп полностью аналогичны (почти идентичны), «но есть нюанс», о котором позже.

Рекомендую ознакомиться со скрытым текстом. Это гениальная конструкция! В первую очередь- своей простотой. Предки были гораздо умнее нас, и реализовывали очень сложные вещи крайне простыми средствами. Только прикиньте вычислительную мощность, которая потребуется на реализацию чего-то подобного на ЖК-экранчике. И то получится дискретно. А тут- буквально из стекла и палок… Снимаю шляпу! Где-то в техническом прогрессе мы явно свернули не туда. 🙁 Контраргумент: «зато энергии жрет как не в себя». Да, жрет. Но всё то же самое можно сделать на светодиоде и стрелочном индикаторе с приводом на шторку. 😉 «Магнитные глаза» с лампочками накаливания даже существовали в природе, но широкого распространения почему-то не получили. Впрочем, это уже совсем другая история…

Итак, что в итоге требуется для запуска этой лампы:

1. Анодное напряжение: 250 вольт, при токе в цепи менее 2 мА.

2. Напряжение накала: 6.3 вольта, при токе накала 300 (+25) мА.

3. Напряжение, подаваемое на управляющую сетку. Отрицательное относительно катода, максимальное по модулю значение- 8 вольт, ток в цепи настолько мал, что им можно пренебречь.

Начнем с самого сложного: откуда взять напряжение +250 вольт? От анодного трансформатора, как все нормальные люди. Но вы цены на эти трансформаторы видели? Да и места мало в корпусе… Я решил, что я ненормальный человек- и потому буду брать непосредственно от сети! Да, ортодоксы меня закидают тяжелыми тупыми предметами, и, возможно, будут правы. Но я делаю не ламповый усилитель, я просто зажигаю лампочку. Всякие там «лезущие помехи» меня не волнуют. У всех современных зарядок половина схемы спокойно работает «просто от сети»- и никого это не парит, а лампа чем хуже? В общем- анодного трансформатора не будет. В сети у нас 220 вольт действующего значения, амплитудное, соответственно, 310 вольт. Мне хватит. После выпрямления и фильтрации получится некоторое значение, зависящее от тока нагрузки и емкости фильтрующего конденсатора. А ток нагрузки у меня, хвала ктулхе, маленький.

Нарисовалась вот такая простенькая схемка:

Классический параметрический стабилизатор напряжения. В пояснениях имхо не нуждается, но пару замечаний сделаю. Я применил четыре стабилитрона на 62 вольта, можно применить три на 82- но их на тот момент почему-то не было в продаже. Главное- суммарно «набрать» напряжение стабилизации в примерно 250 вольт. Точного значения не нужно, лампа нормально работает в диаппазоне напряжений 140-250 вольт. Причем я встречал в интернете решения, когда на кратер «выгоревшей» лампы подавали аж +500 вольт- и она на какое-то время «восстанавливала» яркость (режим зомби), так что «сверху» значение этого напряжения условно тоже особо не ограничено…

Все резисторы мощностью не менее 0.5 ватт. Не потому что «греются»- не греются они, а потому что у резисторов есть такое понятие как «допустимое рабочее напряжение». Резюки на 0.25 ватта уже не годятся (R2- по мощности). R3- для разряда конденсаторов после выключения питания (номинал от 470К до 1М, и можно вообще не ставить). Маленького транзистора MPSA44 (KSP44 тоже годится) чисто технически было бы достаточно впритык, но на всякий случай я его умощнил ST13003, благо эти транзюки копейки стоят, а польза великая. Можно заменить на MJE13003. Но надо иметь в виду, что каждый производитель их лепит как хочет. У MJE13003 и ST13003 «зеркальная» цоколевка, например. Обойтись только одним 13003 я не рискнул- очень низкая бета, а в «составном» виде- в самый раз! Резистор R1- от броска тока в момент включения.

Далее переходим к питанию накала, и так уж вышло что сетки заодно. Ну, специальный накальный трансформатор тоже не нужен- сгодится любой, с которого можно снять 6.3 вольта при токе 300+ мА. Я взял стандартный ТП132-19 (ТП112-19). У него аж две вторичных обмотки, с каждой можно снять по 400 мА, напряжение на обмотках при этом будет порядка 9 вольт. Вот одну обмотку я полностью пустил на питание накала (и управление лампой заодно), а от второй обмотки питается остальной приемник, который- спойлер- с лампой полностью развязан электрически.

Схема питальника получилась вот такая:

Ну, по цепи накала вопросов нет. Стандартная микросхема типа 7805, со стабилитроном в «земляной» ноге. Обратите внимание- стабилитрон включен правильно. Потому что кс113а- не стабилитрон вовсе, а стабистор. То есть диод, падение на котором не зависит от протекающего тока. Если включить «обратно», как в случае привычного стабилитрона- ничего через него не потечет, кренка стабилизировать не будет. Кренку лучше поставить на небольшой радиатор.

Плюс к тому- мне же надо минус восемь вольт для сетки откуда-то добыть. Не покупать же отдельный трансформатор ради такой ерунды! И тут я вспомнил про один древний лайфхак английских инженеров, родом из 80х годов. Можно получить двуполярное питание от одной обмотки- в самом простейшем виде как нарисовано на схеме, но «отрицательная» линия получается относительно слаботочная. А мне-то сильноточную и не надо! Как ни странно, лайфхак сработал отлично- можно брать на вооружение. За диоды вполне сгодятся 1n4148, или вообще что угодно мелкое с максимальным током от 50 мА.

Окей, ну вот запитал я эту лампу и чего? «Терпение, спокойствие, сейчас они появятся.»

Как я уже говорил ранее- приемник от лампы полностью развязан электрически, бо вот только сетевых потенциалов мне на схеме и не хватало. В древние времена для развязки применился бы какой-нить трансформатор. Мне трансформатор не годится- сигнал с «индикаторного» выхода микросхемы представляет собой постоянный ток, потому было принято простое и логичное решение использовать оптрон.

Тут есть одна засада. Оптроны нелинейны- ну и ладно, у меня все равно показометр. А еще они непредсказуемы в области малых рабочих токов, производители ниже тока 1мА обычно даже ничего не нормируют и графиков не приводят. А у микросхемы ТЕА5710 индикаторный выход откровенно слаботочный. Светодиод, который штатно к этому выходу подключается, на даташитовской схеме изображен даже без токоограничительного резистора- бо ток с этого выхода никогда не превысит 6мА (по уверению производителя), минимальное значение (максимального тока)- 2мА, причем я так и не понял от чего это зависит. Среднее значение обещают 3.5 мА. Нет, конечно, оптрон будет работать и так- но можно получить ситуацию, когда при приеме вообще хоть чего-то края темного сектора будут сведены, а при отсутствии станции расходиться максимально- и никакого «качества приема» лампа не будет показывать даже приблизительно. В качестве мигатора сгодится, но я хотел большего. Фирма «Филлипс» любезно предоставила схему индикаторного выхода- там обычный транзистор NPN-структуры. Вывод эмиттера даже выведен отдельно, но на блок-схеме он относится к подсхеме «стабилизатора», и я его как-то использовать не рискнул. В общем- можно считать что там NPN-транзистор, из вывода 15 торчит вывод коллектора, ток через вывод меняется от 0 до какого-то максимального значения, но маленького. И надо это безобразие как-то усилить. Я в схемотехнике Сабзиро, поэтому не вспомнил ничего лучше старого доброго токового зеркала. «Источник тока, управляемый током»- что и требуется. Тем более что ток в зеркалах прекрасно масштабируется. «Дешево, надежно и практично».

Я применил оптопару АОД101В, просто потому что она у меня была. С другими буквами по идее тож сгодятся, они там все плюс-минус одинаковые…

Максимальный допустимый ток через светодиод оптопары- 20 мА по документации. Поэтому я отмасштабировал ток втрое. Соотношение входного тока и тока нагрузки определяется соотношением R1:R2, поскольку напряжения на резисторах равны. Теперь при изменении тока с выхода индикатора от 0 до 6 мА ток коллектора Т2 меняется от 0 до 18 мА- в допустимые пределы укладываюсь. В крайнем случае можно подобрать R1 «по обстоятельствам», или даже подстроечник мелкий воткнуть… Бонусом- падение на светодиоде уже не имеет особого значения. Кому жалко лишний транзистор тратить- можно вместо Т1 поставить диод типа КД522, так оно работать тоже будет. Я не стал экономить.

Оптопара фотодиодная, фотодиод включен в фотодиодном режиме (вроде как фотогенераторный допускается, но он мне не нужен). CTR (коэффициент передачи тока) у фотодиодных оптопар очень маленький, у этой заявлен от 1.2%, то есть ток через освещенный фотодиод равен току через светодиод, умноженному на 0.012. При максимальном токе падение на связке R3+R4 должно составить условно 8 вольт- достаточно, чтобы края темного сектора сошлись.

Главное- тут всё очень «примерно». Каким будет реальный ток фотодиода- с достаточной точностью не предсказать, можно только примерно прикинуть. CTR «от 1.2%» не означает что он будет реально 1.2%, может быть и все три (… а может это страус злой, а может и не злой, а может это дворник был…). И вообще этот параметр не отличается термостабильностью… хотя, учитывая что приемник работает при постоянной комнатной температуре- в общем не страшно. Потому я даже не парился точным расчетом сопротивления этой связки (где-то 50 килоом выходило), а просто воткнул подстроечник побольше.

Потому алгоритм настройки такой:

0. Выключаем, отодвигаем, убираем все светодиодные лампочки на расстояние минимум метра от приемника. Они выдают кучу помех и сильно мешают. То же самое касается зарядок от мобильников, и любой другой фигни, содержащей импульсные преобразователи напряжения.

1. Включаем всю эту порнографию.

2. Ловим самую мощную станцию, какая есть, или принимаем сигнал с автомобильного FM-трансмиттера (если есть). Заодно контролируем токи по падению напряжений на резисторах, если совсем все плохо- что-нибудь меняем.

3. Устанавливаем такое сопротивление подстроечного резистора, чтобы края темного сектора сходились.

Всё, задача решена. Славим богов и Аллена Дюмона, который, если верить википедии, этот самый «магический глаз» и изобрел в 1932 году. Слушаем по радио свою любимую песню «Валенки» и радуемся.

Можно не связываться с фотодиодными оптронами (хотя они продаются), а привычно воткнуть выковырянную из старого питальника РС817 (или что-то подобное, что есть), но тогда R3+R4 придется сильно уменьшать соответственно. У транзисторных оптопар CTR очень большие- до 600%.

Кстати, на моих лампах края сектора сходились при напряжении на сетке порядка даже не 8, а только 6 вольт. А вот дальше начиналась магия- лампа работала «с перехлестом». Хотя никаких резисторов в цепь кратера я не вешал, и, если верить приведенному выше описанию работы лампы, такого не должно быть в принципе- бо напряжение анода не может превысить напряжения на кратере. Но оно было. Почему и отчего- я не знаю. Объявил баг фичей- и воспользовался этим для более точной настройки своей системы индикации.

Ну вот как-то так. В принципе, способ управления этой лампой достаточно универсальный, можно применять её и в каких-нибудь других показометрах.

! Кстати, при работе с устройством не забываем о правилах техники безопасности !