Fuente de alimentación conmutada para teletipo de la década de 1940 (¡con luminosos tiratrones de mercurio!)

Recientemente, comenzamos el proceso de restauración del teletipo Modelo 19, un sistema de comunicaciones navales de la década de 1940 [1] . Este teletipo fue alimentado por una fuente de alimentación de CC masiva, que se llamaba "REC-30 Rectifier". Usó tirtrones especiales en el vapor de mercurio, que emitió un terrible resplandor azul cuando se encendió, como en la foto a continuación.


Los tubos de tiratrón en la fuente de alimentación REC-30 producen un brillo azul. La luz naranja proviene de una lámpara de neón utilizada como referencia de voltaje.

El REC-30 es una instancia interesante, principalmente porque es una fuente de alimentación de conmutación muy temprana. (Sé que es muy discutible llamar a este dispositivo una fuente de alimentación conmutada, pero, sin embargo, no veo una buena razón para no hacerlo). A pesar de que en estos días, las fuentes de alimentación conmutadas se utilizan en todas partes (debido al bajo costo de los transistores de alto voltaje), fueron una curiosidad en la década de 1940. El REC-30 es enorme: ¡su peso supera los 45 kilogramos! Si lo compara con 300 gramos de fuente de alimentación para el MacBook, puede ver un progreso impresionante en el desarrollo de fuentes de alimentación de la década de 1940. En esta publicación, miraré dentro de la fuente de alimentación, describiré los principios de su funcionamiento y la compararé con la PSU para MacBook'a.

¿Qué es el teletipo?

Teletipo Modelo 19. Imagen de la revista 1945 BuShips Electron .

Teletype es una marca de fabricante de teleimpresoras, que, en esencia, son máquinas de escribir que pueden comunicarse a través de una conexión por cable a largas distancias. Puede estar familiarizado con los teletipos a través de películas antiguas sobre periodismo en las que estos dispositivos se utilizaron para transmitir boletines. O tal vez viste computadoras de la década de 1970 con el teletipo ASR33 como terminal. La mayor parte de la terminología para la tecnología de puerto serie en las computadoras modernas proviene de la era de los teletipos: iniciar y detener bits, velocidad de transmisión, TTY e incluso la tecla Break. Los teletipos también sabían cómo escribir y leer caracteres de cintas perforadas usando codificación de 5 bits [2] .


"El teletipo se quedará para siempre". La foto muestra una cinta perforada para la codificación de 5 bits utilizada por los teletipos. Imagen de 1945 BuShips Electron .

Los teletipos aparecieron a principios del siglo XX. En esta era preelectrónica, la selección de símbolos, la serialización y la impresión se lograron mediante el uso de dispositivos electromecánicos complejos: electroimanes, interruptores, palancas, engranajes y mecanismos de levas. Al presionar una tecla en un teletipo se cerró un conjunto específico de interruptores asociados con un símbolo. Un distribuidor motorizado serializó este conjunto de bits para la transmisión por cable. En el lado receptor, los electroimanes convirtieron los bits de datos recibidos en los movimientos de las crestas mecánicas selectivas. El movimiento de las crestas forma una combinación de huecos correspondientes al símbolo adoptado, y coincide con la palanca típica asociada con el signo. Como resultado, obtenemos el carácter impreso [3] .


Teletipo parcial modelo 19

Lazo actual

Los teletipos se comunican entre sí a través de un circuito de corriente de 60 mA: la presencia de corriente en el circuito da el valor "marcador" (el teletipo, respectivamente, se perfora con cinta perforada), y si el flujo de corriente se interrumpe, obtenemos un valor llamado "espacio". Cada carácter se transmite en siete bits: bit de inicio, 5 bits de datos y bit de parada. Si alguna vez ha utilizado dispositivos seriales en su PC, sepa que son los teletipos los que introdujeron los conceptos de bits de inicio y parada. Y la velocidad en baudios lleva el nombre del inventor de la codificación de 5 bits: Emil Bodo . La fuente de alimentación REC-30 dio 900 mA a 120 V CC, suficiente para alimentar 15 teletipos.

Quizás se pregunte por qué los teletipos simplemente no usaron niveles de voltaje en lugar de este extraño circuito de corriente. La razón principal es que al enviar señales por cable a otra ciudad, es muy difícil averiguar cuál será el voltaje resultante en ese extremo, debido a una caída de voltaje a lo largo del camino. Pero si envía 60 mA, el receptor recibirá los mismos 60 mA (si no hay un cortocircuito, por supuesto) [4] . Es necesaria una gran corriente para accionar electroimanes y relés en teletipos. En el futuro, los teletipos comenzaron a usar un circuito de corriente de 20 mA con más frecuencia en lugar de 60 mA.

¿Por qué usar una fuente de alimentación conmutada?

Hay varias formas de desarrollar una fuente de energía estabilizadora. La más simple y obvia es la fuente de alimentación lineal, que se basa en lámparas o transistores para estabilizar el voltaje. La fuente de alimentación se comporta como una resistencia variable, bajando el voltaje de entrada al nivel de salida requerido. El problema con las fuentes de alimentación lineales es que, en principio, no son muy eficientes, porque el exceso de voltaje se convierte en calor que nadie necesita.

De hecho, las fuentes de alimentación más modernas están cambiando. Se encienden y apagan con alta frecuencia, lo que lleva el voltaje promedio al nivel de salida deseado. Dado que el elemento de conmutación (esté activo o no) no tiene una resistencia tan alta como una fuente de alimentación lineal, las unidades de impulso gastan en vano bastante energía. Además, generalmente son mucho más pequeños y livianos, pero es obvio que los desarrolladores de REC-30 no siguieron este canon (su ancho es más de 60 cm) [5] . La mayoría de las fuentes de alimentación que llaman su atención son pulsadas, desde cargar el teléfono hasta la fuente de alimentación de su computadora. Las fuentes de alimentación de pulso ganaron popularidad en la década de 1970 después del desarrollo de semiconductores de alto voltaje, por lo que el REC-30, con una base de componente de tubo, es una muestra muy inusual.


Fuente de alimentación del teletipo REC-30 en su caja pintada gris. Los cables de alimentación están en la parte superior. Las lámparas se encuentran detrás de la puerta a la derecha.

Dentro de la fuente de alimentación REC-30

En la foto a continuación puede ver los componentes principales de la fuente de alimentación. La corriente alterna fluye hacia la izquierda y se alimenta a un gran autotransformador . Un autotransformador es un transformador multiuso especial de devanado único que convierte el voltaje de CA de entrada (que puede ser de 95 V a 250 V) [6] en fijo 230V. Debido a esto, la fuente de alimentación puede digerir una amplia gama de voltajes de entrada, simplemente conectando el cable al terminal correspondiente del autotransformador. La salida de 230 V del autotransformador se alimenta al transformador anódico (control), que produce 400 V para tubos de tiratrón [7] . Ellos, a su vez, rectifican y estabilizan el voltaje, convirtiendo la corriente alterna en corriente continua. Luego la corriente es filtrada por condensadores (no son visibles en la foto) e inductores (inductores) y finalmente la salida es de 120V DC.


Componentes principales del REC-30

Por ahora, omitimos el interruptor de encendido en sí. La conversión de corriente alterna a corriente continua en REC-30 se produce mediante el uso de un rectificador de onda completa y un transformador de punto medio (transformador de control), similar al diagrama a continuación (en lugar de diodos, se usan tubos de tiratrón para rectificar la corriente). Los devanados del transformador emiten dos sinusoides en antifase, por lo que siempre tendremos una fase positiva de la corriente que pasamos a través de uno de los tubos de tiratrón, recibiendo una corriente continua pulsante (en otras palabras, la fase negativa de la corriente alterna se invierte y se obtiene una señal de salida positiva). Luego, la fuente de alimentación, que utiliza inductores (choques) y condensadores de filtrado, suaviza la ondulación y proporciona un voltaje de salida uniforme.

El esquema de un rectificador de onda completa (en el centro), que convierte la corriente alterna (izquierda) en una constante pulsante (derecha). La imagen pertenece a Wdwd , CC BY 3.0 .

A diferencia de los diodos en el diagrama anterior, los tubos de tiratrón en la fuente de alimentación pueden encenderse y apagarse, lo que brinda la oportunidad de controlar el voltaje de salida. La idea principal es incluir el tiratrón en una cierta fase fija del ciclo de corriente alterna, como en la animación a continuación. Si el tiratrón incluye un ciclo completo, entonces obtenemos el voltaje completo, si se enciende medio ciclo, luego la mitad del voltaje, y si solo es una pequeña fracción del ciclo, entonces la salida tendrá un voltaje muy pequeño [8] . Esta técnica se denomina control de fase , porque el dispositivo solo se enciende en un ángulo de fase específico (por ejemplo, entre 0 ° y 180 ° para una onda sinusoidal de corriente alterna). Se usa un método muy similar en un atenuador de iluminación convencional, excepto que usan triacs semiconductores en lugar de tubos de tiratrón [9] .


Esquema de regulación de fase. La parte superior de la animación muestra qué parte del pulso se usa, y la parte inferior muestra el momento en que se activa el tiratrón. La imagen pertenece a Zureks , CC BY-SA 2.5 .

Los tubos de tiratrón de la fuente de alimentación se parecen a los tubos de radio, pero en contraste, contienen argón y vapor de mercurio dentro de un bulbo de vidrio (mientras que el vacío se mantiene en los tubos de radio). Los tubos de tiratrón constan de tres componentes: un filamento incandescente (cátodo), un ánodo y una rejilla. Un filamento incandescente, similar al utilizado en las bombillas convencionales, se calienta y emite electrones. Un ánodo montado en la parte superior del tubo recoge estos electrones, permitiendo así el flujo de corriente desde el cátodo al ánodo. Un electrodo de referencia (rejilla) ubicado entre el ánodo y el cátodo sirve para bloquear el flujo de electrones. Cuando los electrones fluyen hacia el ánodo, el vapor de mercurio se ioniza, abriendo así el tiratrón y produciendo un efecto secundario en forma de resplandor azul, que se puede ver en la foto (pero en los tubos de radio normales hay una corriente de electrones, pero no hay nada que ionizar). El mercurio ionizado crea una ruta altamente conductiva entre el cátodo y el ánodo, permitiendo que fluya una corriente bastante fuerte (1.5A). Una vez que el mercurio se ioniza, la rejilla ya no controla el tiratrón y permanece abierta hasta que el voltaje entre el ánodo y el cátodo cae a cero. En este punto, la ionización cae y el tubo se apaga hasta que se transfiere nuevamente al estado abierto.


La unidad de fuente de alimentación REC-30 para un teletipo. Uno puede ver el resplandor azul de los tubos de tiróntrón; el resplandor naranja de la lámpara de neón se usa como fuente de referencia de voltaje. El temporizador y el relé son visibles en la esquina superior izquierda.

El voltaje en la red controla el tiratrón. El voltaje negativo refleja electrones cargados negativamente, obstruyendo así el flujo de electrones entre el cátodo y el ánodo. Pero cuando el voltaje en el ánodo se vuelve lo suficientemente fuerte, los electrones superan la repulsión de la red y se abre el tiratrón. El punto importante es que cuanto mayor es el voltaje negativo en la red, mayor es la repulsión y mayor es el voltaje requerido para abrir el tiratrón. Por lo tanto, el voltaje a través de la red controla la fase del ciclo de corriente alterna en el que se abre el tiratrón.

El circuito de control de la unidad de fuente de alimentación estabiliza el voltaje de salida a través de un cambio en el voltaje en la red, controlando los tiempos del tiratron [10] . Utilicé el potenciómetro de ajuste de la fuente de alimentación para mostrar cómo cambia el voltaje al cambiar los tiempos. Pude establecer el voltaje de salida (azul en la forma de onda) en el rango de 114V a 170V. El circuito estabilizador regulaba el voltaje de la red (rosa), y a través de él controlaba los tiempos de tiratrón (azul-verde y amarillo) [11] . La forma de onda es un poco complicada: preste atención a la nota correspondiente . El detalle principal que es importante notar es cómo los picos de las curvas azul-verde y amarilla se desplazan hacia la izquierda al aumentar el voltaje de salida, y esto significa que los tirtrones se activan antes.


Al cambiar la fase, el voltaje de salida se regula de 130V a 170V. Amarillo y azul-verde indican el voltaje en los tirratrones. Rosa - señal de cuadrícula de control. Azul es el voltaje de salida invertido.

La imagen a continuación muestra el circuito de la unidad de fuente de alimentación REC-30 (la más grande está aquí ). El circuito de entrada de CA se resalta en verde. En él, el autotransformador estabiliza el voltaje de entrada hasta 230 V y lo alimenta al transformador de control. Los tubos de tiratrón instalados tienen una característica interesante: deben precalentarse antes de su uso para garantizar que el mercurio esté en estado gaseoso. Calentamiento usando un temporizador bimetálico durante 20 segundos [13] . El lado secundario del transformador de control que produce un voltaje de 400 V está marcado en rojo, el voltaje estabilizado con tiratrón se resalta en naranja y el bajo voltaje en azul [14] . El circuito de control (parte inferior del circuito) es un poco más complicado. La lámpara de la rejilla de control (pentodo 6J6) proporciona voltaje de control a las rejillas de tiratrón, yo controlo cuándo deben encenderse. Esta lámpara recibe voltaje de retroalimentación (pin 5) a través de un potenciómetro (usando la división de voltaje). El pin de salida de la lámpara (pin 3) establece el voltaje de la red de tiratrón y, por lo tanto, mantiene el voltaje de salida estabilizado. La caída de voltaje a través de la lámpara de neón es casi constante, lo que le permite comportarse como una fuente de voltaje de referencia y darle un voltaje fijo al cátodo de la lámpara de control (pin 8)


Circuito de alimentación REC-30. Por alguna razón desconocida, en el dibujo, los ohmios están marcados con omega en minúscula (ω) en lugar del Ω habitual

Comparación con la fuente de alimentación MacBook

Es interesante comparar esta fuente de alimentación con una fuente de alimentación moderna para el MacBook para realizar un seguimiento de la cantidad de fuentes de alimentación conmutadas que se han desarrollado en los últimos 70 años. El adaptador de corriente para el Apple MacBook es más o menos comparable a la fuente de alimentación REC-30: produce 85 W de corriente continua, convirtiendo la variable de entrada (para REC-30, este indicador es de 108 vatios). Sin embargo, al mismo tiempo, la fuente de alimentación del MacBook pesa aproximadamente 280 gramos, mientras que el peso del REC-30 es de aproximadamente 45 kilogramos. Además, el tamaño también es significativamente más pequeño que incluso el 1% de las dimensiones del REC-30, lo que muestra claramente el increíble éxito en la miniaturización de la electrónica desde la década de 1940. Los tirotones masivos para la conmutación de potencia fueron reemplazados por MOSFET compactos. Las resistencias disminuyeron del tamaño de un dedo a tamaños más pequeños que un grano de arroz. Los condensadores modernos se han vuelto más pequeños, pero no en la misma proporción que las resistencias: son uno de los componentes de carga más grandes para el MacBook, como se puede ver en la foto a continuación.


Dentro de una fuente de alimentación de 85 vatios para el Apple MacBook. A pesar de su pequeño tamaño, la fuente de alimentación es mucho más complicada en comparación con el REC-30. Tiene un circuito de corrección del factor de potencia (PFC) para mejorar la eficiencia de la línea de alimentación. Numerosas funciones de seguridad (¡por el hecho de que incluso hay un microcontrolador de 16 bits en el circuito!) Supervisa el estado de la fuente de alimentación y la apaga en caso de amenaza o error.

El cargador de la MacBook eliminó la mayor parte de su peso al reemplazar el transformador de autotransformador y el ánodo masivo con pequeños transformadores de alta frecuencia. La fuente de alimentación de la MacBook funciona a frecuencias hasta 1000 veces mayores que la REC-30, lo que permite que los inductores y transformadores sean mucho más pequeños. (Escribí un artículo más detallado sobre cómo cargar el MacBook aquí , y sobre la historia de las fuentes de alimentación aquí ).

En la tabla a continuación, resumí las diferencias entre el REC-30 y la fuente de alimentación del MacBook.

	REC-30	MacBook 85W
Peso	47.4kg	0.27kg
Dimensiones	64.5cm x 20.3cm x 27.9cm (36.5 litros)	7,9 cm x 7,9 cm x 2,9 cm (0,18 litros)
Entrada de CA	95-250V, 25-60Hz	100-240V, 50-60Hz
Corriente de salida	108W, 120V DC a 0.9A	85W, 18.5V DC a 4.6A
Consumo de energía inactivo (espurio)	60W	menos de 0.1w
Sustancias nocivas	Mercurio, soldadura de plomo, posiblemente aislamiento de alambre de asbesto	No (certificado por RoHS )
Gestión externa	Temporizador bimetálico y relé	Microcontrolador MSP430 de 16 bits
Elementos de conmutación	Tubos de Thyratron 323	MOSFET 11A de potencia de canal N
Fuente de voltaje de referencia	Lámpara de descarga de neón GE NE-42	Bandgap TSM103 / A
Control de cambios	Pentode 6F6	Controlador resonante L6599
Frecuencia de conmutación	120Hz	aproximadamente 500 kHz

Medí la calidad de salida del REC-30 (en la imagen a continuación). La fuente de alimentación produce una señal mucho mejor de lo que esperaba: ondulación de solo 200 mV (ondas en una línea horizontal azul), que está muy cerca del nivel de dispositivos de Apple. Sin embargo, en la forma de onda también puede ver explosiones estrechas (líneas verticales) de aproximadamente 8 voltios que se producen al cambiar los tirtrones. Estas sobretensiones son bastante grandes en comparación con la fuente de alimentación de Apple, pero aún son mucho menores que en los cargadores baratos .


La señal de salida de la fuente de alimentación REC-30. Usted ve una leve ondulación y ráfagas al cambiar de corriente.

Conclusión

La fuente de alimentación REC-30 genera más de 100 vatios de corriente continua para teletipo. Lanzado en la década de 1940, el REC-30 era una unidad de fuente de alimentación de conmutación extremadamente temprana que usaba tubos de mercurio y tiratrón para una mayor eficiencia. Era monstruosamente grande para una fuente de alimentación de 100W: el peso era de más de 45 kilogramos. Una fuente de alimentación moderna comparable es más compacta y ligera en más de 100 veces. A pesar de su antigüedad, la fuente de alimentación funcionó perfectamente, como se puede ver en el video de Mark. Además, el proceso en sí se ve muy hermoso: el brillo azul de los tirratrones y el naranja de una gran lámpara de neón.



¡Gracias a Carl Claunch y Marc Verdiell por su trabajo con esta fuente de alimentación!

Notas

1. La primera mención de la introducción de teletipos para la Marina fue en BuShips Electron desde septiembre de 1945. El desarrollo de un teletipo de radio (RTTY), que generalmente utiliza la modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK), ha permitido el uso de teletipos para las necesidades de la Marina. Al principio, la flota usaba teletipos de radio solo para conectar estaciones costeras entre sí, y solo entonces comenzó a usarlos en barcos. La ventaja clave del teletipo era la velocidad: era cuatro veces más rápido que enviar manualmente un mensaje por radio a un operador. Además, los mensajes en cinta perforada podrían copiarse y reenviarse automáticamente. Y el teletipo podría integrarse con equipos criptográficos, como SIGTOT , basado en un sistema criptográfico de computadoras portátiles desechables. Puedes leer más sobre los teletipos de la Segunda Guerra Mundial.Aquí . ↑

2. En la década de 1870, Emile Bodo inventó un código de 5 bits que lleva su nombre. Donald Murray creó otro código de 5 bits en 1901 y fue estandarizado como ITA-2 (CCITT-2). Ambos esquemas de codificación se ven al azar: los personajes parecen estar dispersos al azar. Sin embargo, el código Bodo original también era un código Gray, y el código Murray fue optimizado para hacer menos perforaciones para los caracteres más comunes, reduciendo así el desgaste de los mecanismos. Los códigos de 5 bits fueron relevantes hasta la estandarización de ASCII en la década de 1960, en la que coinciden el orden alfabético y binario de los caracteres. ↑

3. Más información sobre cómo funciona el teletipo aquí . Además, hay un documento aún más extenso: Fundamentals of Telegraphy (Teletypewriter) , Army Technical Manual TM 11-655, 1954. Los dibujos del REC-30 se pueden descargar desde aquí , y la documentación aquí . ↑

4. Tenga en cuenta que, en contraste con un sistema basado en la medición de voltaje, los componentes del circuito de corriente, como su nombre lo indica, deben formar un circuito topológico para que la corriente pueda fluir a través de ellos. Si se excluye algún dispositivo del circuito, el bucle se romperá si no hay un mecanismo de cierre del bucle. Como resultado, el sistema de comunicación de teletipo contiene muchos enchufes que se cierran cuando el componente se apaga para que el bucle actual continúe funcionando. ↑

5. La razón principal de que el REC-30 sea tan grande y pesado, en comparación con las fuentes de alimentación de conmutación modernas, es que la frecuencia de pulso es de solo 60 Hz, mientras que las PSU modernas funcionan a una frecuencia de decenas de kilohercios. Dado que el EMF de un transformador es proporcional a su frecuencia de operación, los transformadores de alta frecuencia pueden ser mucho más pequeños que los transformadores de baja frecuencia ( más ). ↑

6. REC-30 puede operar con una amplia gama de voltajes de entrada (95, 105, 115, 125, 190, 210, 230, 250 voltios de corriente alterna) y corriente de varias frecuencias (25, 40, 50 y 60 Hz). Las fuentes de alimentación conmutadas modernas se ajustan automáticamente al voltaje de entrada, pero el REC-30 requiere que se conecte un contacto al terminal correspondiente del autotransformador para cambiar el voltaje de entrada. Puede encontrar la frecuencia a 25Hz muy extraña para la corriente de entrada de la fuente de alimentación, pero muchas regiones de los Estados Unidos usaron una potencia de 25 hertzios en el siglo XX. En particular, las Cataratas del Niágara generaron una corriente eléctrica de 25 Hz debido a las características de diseño de las turbinas. En 1919, más de 2/3 de la producción de energía en Nueva York tenía una frecuencia de 25 Hz, y en Buffalo solo en 1952 comenzó a usar una corriente de 60 Hz en volúmenes mayores que 25 Hz.Debido a la popularidad de la corriente de 25Hz, muchos punchers de IBM de principios de 1900 podían funcionar a 25 hertzios (más detalles ) ↑

7. El aislamiento de la entrada de CA de la salida de CC es un elemento clave de seguridad en la mayoría de las fuentes de alimentación, incluidos los cargadores, las fuentes de alimentación de la computadora y el REC-30 en cuestión. Este aislamiento evita una fuerte descarga eléctrica cuando entra en contacto con los contactos de salida. Para REC-30, el transformador anódico juega un papel crítico como aislante. Tenga en cuenta que el autotransformador no proporciona ninguna protección de aislamiento, ya que solo tiene un devanado principal y tocar su salida es lo mismo que tocar la corriente alterna de entrada. El resto del circuito está bien diseñado para que no haya una ruta directa entre la entrada y la salida: el sistema de control está completamente en el lado secundario, el filamento de tiratrón se alimenta de un devanado aislado del autotransformador,y los relés proporcionan aislamiento al temporizador. Además, la salida de 120V se hace push-pull en lugar de conectar a tierra uno de los contactos: esto significa que debe agarrar de inmediato 2 contactos para recibir una descarga eléctrica. ↑

8. Las fuentes de alimentación de conmutación modernas utilizan circuitos de modulación de ancho de pulso (PWM) para conmutar la alimentación a una frecuencia de mil veces por segundo. Esto les permite tener un tamaño mucho más pequeño y una señal de salida más uniforme en comparación con las fuentes de alimentación que cambian solo una vez en un ciclo de CA. Pero al mismo tiempo, necesitan un sistema de gestión mucho más complejo. ↑

9. El equivalente moderno en estado sólido de los tirtrones es un rectificador de silicio , que también se llama SCR o tiristor (una combinación de las palabras "thyratron" y "transistor"). SCR tiene cuatro capas de semiconductores (en comparación con un diodo de 2 capas y un transistor de 3 capas). Al igual que un tiratrón, el SCR está apagado hasta que se aplica una corriente al electrodo de control. SCR permanece encendido y actúa como un diodo hasta que el voltaje cae a 0 (estrictamente hablando, hasta que la corriente de flujo se vuelve menor que la corriente de retención). Un triac es un elemento semiconductor muy similar al SCR, excepto que transmite corriente en ambas direcciones, lo que lo hace más conveniente en circuitos de corriente alterna. ↑

10. Inicialmente, creía que, con un aumento en la carga, los tiratrones estarían abiertos por períodos de tiempo más largos para dar más corriente. Sin embargo, después de conectar el osciloscopio y estudiar el comportamiento de los tirtrones bajo diferentes cargas, no noté ningún cambio de fase. Resultó que este es el comportamiento esperado: el transformador produce un voltaje generalmente constante, independientemente de la carga. Por lo tanto, los tiempos de tiratrón permanecen constantes durante los cambios en la carga, y el transformador simplemente genera más corriente. En este video , puede observar cómo cambia el brillo del tiratrón al aumentar la intensidad de la corriente. ↑

11. Bajo carga ligera, la fuente de alimentación puede incluso a veces omitir el ciclo de CA por completo, en lugar de cambiar los tirtrones en el medio. Visualmente, esto se puede observar como el parpadeo de los tirtrones, en lugar de un brillo constante. No estoy seguro si esto es un error o una característica. ↑

12. En la forma de onda, las líneas amarilla y azul-verde indican el voltaje en dos tirratrones. La parte plana de las líneas (en este momento, la diferencia de voltaje es aproximadamente cero) significa que en este momento el tiratrón está encendido. Los tubos de tiratrón son asimétricos y, por lo tanto, el que está conectado a la señal amarilla generalmente se enciende más tarde (visualmente se puede observar cómo un tiratrón brilla más que el otro). La línea rosada es el voltaje de la cuadrícula de control. Tenga en cuenta que aumenta para aumentar el voltaje de salida, y este aumento hace que los tirtrones se disparen antes. La explosión vertical de la línea rosada es solo ruido debido a la activación de los tirtrones. La línea azul a continuación es el voltaje de salida (invertido: la línea baja al aumentar el voltaje).

Para mí, el enigma es la razón por la que al menos un tiratrón siempre funciona: la línea amarilla o la azul-verde siempre están en cero. Esperaría ver una brecha entre el voltaje cero en un tiratrón y el momento en que se abre el segundo. Sospecho que los inductores grandes inducen una carga negativa en el cátodo, por lo que incluso cuando el ánodo en sí es negativo, la diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo sigue siendo positiva. ↑

13. Un temporizador y un relé logran un retraso de 20 segundos antes de aplicar energía a los auriculares. El temporizador usa una placa bimetálica con un calentador. Cuando enciende la fuente de alimentación, el cátodo recibe energía de inmediato
para calentar los tubos. Al mismo tiempo, el calentador dentro del temporizador calienta la placa bimetálica y en algún momento la placa se dobla lo suficiente como para cerrar los contactos y alimentar los tubos. En el mismo momento, el relé se activa y, a su vez, también cierra los contactos. ↑

14. La cadena relacionada con los cátodos es un poco complicada, ya que el filamento de tiratrón se usa como calentador de tubos y directamente como cátodos. Se alimentan a 2.5V del autotransformador. Además, dado que los cátodos también son filamentos en los tirtrones, ellos mismos producen el voltaje de salida y están conectados al lado alto de la señal de salida. Para garantizar el cumplimiento de ambas tareas, el devanado dividido del autotransformador impone un voltaje de 2.5 V en el filamento, pero al mismo tiempo pasa directamente el voltaje de salida. Ambos tiratrones usan un total de 35 W solo en filamentos incandescentes, de modo que, como puede ver, el calentamiento gasta mucha energía y se libera mucho calor, y por lo tanto, en cierta medida, niega las ventajas de una fuente de alimentación conmutada. ↑