1940 के दशक से चमकदार (पारा thyratrons के साथ) के लिए बिजली की आपूर्ति स्विचिंग!)

हाल ही में, हमने 1940 के दशक [1] से एक नौसैनिक संचार प्रणाली मॉडल 19 टेलेटाइप को बहाल करने की प्रक्रिया शुरू की। यह टेलेटाइप एक विशाल डीसी बिजली की आपूर्ति द्वारा संचालित था, जिसे "आरईसी -30 रेक्टिफायर" कहा जाता था। यह पारा वाष्प पर विशेष थायरेट्रॉन का उपयोग करता था, जो कि चालू होने पर एक नीली नीली चमक देता था, जैसा कि नीचे दी गई तस्वीर में है।


आरईसी -30 बिजली आपूर्ति में थायरेट्रॉन ट्यूब ऐसी नीली चमक का उत्पादन करती है। नारंगी प्रकाश एक वोल्टेज संदर्भ के रूप में उपयोग किए जाने वाले एक नीयन दीपक से आता है।

आरईसी -30 एक दिलचस्प उदाहरण है, मुख्यतः क्योंकि यह एक बहुत ही प्रारंभिक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति है। (मुझे पता है कि इस डिवाइस को एक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति कहना बहुत ही बहस का विषय है, लेकिन, फिर भी, मुझे ऐसा नहीं करने का कोई अच्छा कारण नहीं दिखता है)। इस तथ्य के बावजूद कि इन दिनों, हर जगह स्विचिंग बिजली की आपूर्ति का उपयोग किया जाता है (उच्च वोल्टेज ट्रांजिस्टर की कम लागत के कारण), वे 1940 के दशक में एक जिज्ञासा थे। REC-30 बहुत बड़ा है - इसका वजन 45 किलोग्राम से अधिक है! यदि आप मैकबुक के लिए 300 ग्राम बिजली की आपूर्ति के साथ इसकी तुलना करते हैं, तो आप 1940 के दशक से बिजली की आपूर्ति के विकास में प्रभावशाली प्रगति देख सकते हैं। इस पोस्ट में मैं बिजली की आपूर्ति के अंदर देखूंगा, इसके संचालन के सिद्धांतों का वर्णन करूंगा और मैकबुक के लिए पीएसयू के साथ इसकी तुलना करूंगा।

टेलेटाइप क्या है?

टेलेटाइप मॉडल 19. 1945 BuShips इलेक्ट्रॉन पत्रिका से छवि।

टेलेटाइप टेलीप्रिंटर्स के निर्माता का एक ब्रांड है, जो संक्षेप में, टाइपराइटर हैं जो लंबी दूरी पर वायर्ड कनेक्शन के माध्यम से संचार कर सकते हैं। आप पत्रकारिता के बारे में पुरानी फिल्मों के माध्यम से टेलेटिप से परिचित हो सकते हैं जिसमें इन उपकरणों का उपयोग समाचार पत्र प्रसारित करने के लिए किया गया था। या शायद आपने 1970 के दशक में ASR33 टेलेटाइप के साथ एक टर्मिनल के रूप में कंप्यूटर देखे। आधुनिक कंप्यूटरों में सीरियल पोर्ट तकनीक के लिए अधिकांश शब्दावली टेलेटिप्स के युग से आती है: बिट्स, बॉड्रेट, टीटीवाई और यहां तक ​​कि ब्रेक कुंजी को शुरू करना और रोकना। 5-बिट एन्कोडिंग [2] का उपयोग करके पंच टेप से वर्ण लिखने और पढ़ने का तरीका भी टेलेटिप जानता था।


"किशोरी हमेशा के लिए रहेगी।" फोटो 5-बिट एन्कोडिंग के लिए एक छिद्रित टेप को दिखाता है जिसका उपयोग टेलेटिप द्वारा किया जाता है। छवि 1945 BuShips इलेक्ट्रॉन से ।

1900 के दशक की शुरुआत में टेलेटिप दिखाई दिए। इस पूर्व-इलेक्ट्रॉनिक युग में, प्रतीक चयन, क्रमांकन और मुद्रण जटिल विद्युत उपकरणों के उपयोग के माध्यम से प्राप्त किए गए थे: विद्युत चुंबक, स्विच, लीवर, गियर और कैम तंत्र। एक टेलेटाइप में एक कुंजी दबाने पर एक प्रतीक के साथ जुड़े स्विच का एक विशिष्ट सेट बंद हो गया। एक मोटराइज्ड डिस्ट्रीब्यूटर ने वायर ट्रांसमिशन के लिए बिट्स के इस सेट को क्रमबद्ध किया। प्राप्त होने पर, इलेक्ट्रोमैग्नेट्स ने प्राप्त डेटा बिट्स को यांत्रिक चयनात्मक लकीर के आंदोलनों में परिवर्तित कर दिया। लकीरें की गति को अपनाया प्रतीक के अनुरूप recesses का एक संयोजन बनाता है, और संकेत के साथ जुड़े विशिष्ट लीवर के साथ मेल खाता है। परिणामस्वरूप, हमें मुद्रित चरित्र [3] मिलता है ।


आंशिक टेलेटाइप मॉडल 19

वर्तमान लूप

टेलेटिप एक 60mA वर्तमान लूप के माध्यम से एक दूसरे के साथ संवाद करते हैं: सर्किट में वर्तमान की उपस्थिति मान "मार्कर" देती है (टेलेटाइप, क्रमशः, छिद्रित टेप के साथ छिद्रित होती है), और यदि वर्तमान प्रवाह बाधित होता है, तो हमें "स्पेस" नामक मान मिलता है। प्रत्येक चरित्र को सात बिट्स में प्रसारित किया जाता है: बिट शुरू, 5 डेटा बिट और स्टॉप बिट। यदि आपने कभी भी अपने पीसी पर धारावाहिक उपकरणों का उपयोग किया है, तो यह जान लें कि यह टेलेटिप्स हैं जिन्होंने शुरुआत और स्टॉप बिट्स की अवधारणाओं को पेश किया। और बॉड्रेट को 5-बिट कोडिंग के आविष्कारक के रूप में नामित किया गया था - एमिल बोडो । आरईसी -30 बिजली की आपूर्ति ने 120 एमए डीसी को 900 एमएए दिया, जो 15 टेलेटिप की शक्ति के लिए पर्याप्त था।

शायद आप सोच रहे हैं कि टेलेटाइप्स ने इस अजीब वर्तमान लूप के बजाय केवल वोल्टेज के स्तर का उपयोग क्यों नहीं किया? मुख्य कारण यह है कि जब दूसरे शहर में तार द्वारा सिग्नल भेजते हैं, तो यह पता लगाना बहुत मुश्किल होता है कि उस रास्ते पर वोल्टेज की गिरावट के कारण परिणामी वोल्टेज उस छोर पर क्या होगा। लेकिन यदि आप 60mA भेजते हैं, तो रिसीवर को 60mA (यदि कोई शॉर्ट सर्किट नहीं है, तो निश्चित रूप से) प्राप्त होगा [4] । इलेक्ट्रोमैग्नेट्स और रिले को टेलेटिप में ड्राइव करने के लिए एक बड़ा करंट आवश्यक होता है। भविष्य में, टेलेटिप्स ने 60mA के बजाय 20mA वर्तमान लूप का अधिक बार उपयोग करना शुरू किया।

स्विचिंग बिजली की आपूर्ति का उपयोग क्यों करें?

एक स्थिर शक्ति स्रोत विकसित करने के कई तरीके हैं। सबसे सरल और सबसे स्पष्ट रैखिक बिजली की आपूर्ति है, जो वोल्टेज को स्थिर करने के लिए लैंप या ट्रांजिस्टर पर बनाया गया है। बिजली की आपूर्ति एक चर अवरोधक की तरह व्यवहार करती है, इनपुट वोल्टेज को आवश्यक आउटपुट स्तर तक कम करती है। रैखिक बिजली की आपूर्ति के साथ समस्या यह है कि, सिद्धांत रूप में, वे बहुत कुशल नहीं हैं, क्योंकि अतिरिक्त वोल्टेज को गर्मी में परिवर्तित किया जाता है, जिसकी किसी को आवश्यकता नहीं है।

वास्तव में, अधिक आधुनिक बिजली की आपूर्ति स्विचिंग है। वे उच्च आवृत्ति के साथ चालू और बंद करते हैं, इस प्रकार औसत वोल्टेज को वांछित आउटपुट स्तर पर लाते हैं। चूंकि स्विचिंग एलिमेंट (चाहे वह सक्रिय हो या न हो) में लीनियर पावर सप्लाई जैसा उच्च प्रतिरोध नहीं होता है, आवेग इकाइयाँ काफी कम ऊर्जा खर्च करती हैं। इसके अलावा, वे आमतौर पर बहुत छोटे और हल्के होते हैं, लेकिन यह स्पष्ट है कि आरईसी -30 के डेवलपर्स ने इस कैनन का पालन नहीं किया (इसकी चौड़ाई 60 सेमी से अधिक है) [5] । अधिकांश बिजली की आपूर्ति जो आपकी आंख को पकड़ती हैं, स्पंदित होती हैं - फोन को चार्ज करने से लेकर आपके कंप्यूटर की बिजली आपूर्ति तक। पल्स बिजली की आपूर्ति ने 1970 के दशक में उच्च-वोल्टेज अर्धचालक के विकास के बाद अपनी लोकप्रियता हासिल की, इसलिए आरईसी -30, एक ट्यूब घटक आधार के साथ, एक बहुत ही असामान्य नमूना है।


अपने ग्रे पेंट मामले में टेलेटाइप आरईसी -30 बिजली की आपूर्ति। पावर केबल शीर्ष पर हैं। दीपक दाईं ओर दरवाजे के पीछे स्थित हैं।

आरईसी -30 बिजली आपूर्ति के अंदर

नीचे दिए गए फोटो में आप बिजली की आपूर्ति के मुख्य घटकों को देख सकते हैं। वैकल्पिक प्रवाह बाईं ओर बहता है और एक बड़े ऑटोट्रांसफॉर्मर में खिलाया जाता है। ऑटोट्रांसफ़ॉर्मर एक विशेष एकल-घुमावदार बहुउद्देश्यीय ट्रांसफार्मर है जो इनपुट एसी वोल्टेज (जो 95 वी से 250 वी तक हो सकता है) को परिवर्तित करता है [6] निश्चित 230V में। इसके कारण, बिजली की आपूर्ति इनपुट वोल्टेज की एक विस्तृत श्रृंखला को पचाने में सक्षम है, बस तार को ऑटोट्रांसफॉर्मर के संबंधित टर्मिनल से जोड़कर। ऑटोट्रांसफॉर्मर से आउटपुट 230V एनोड ट्रांसफॉर्मर (नियंत्रण) को खिलाया जाता है, जो थाइराट्रॉन ट्यूबों के लिए 400V का उत्पादन करता है [7] । वे, बारी-बारी से वोल्टेज को ठीक और स्थिर करते हैं, बारी-बारी से करंट को डायरेक्ट करंट में बदलते हैं। फिर वर्तमान को कैपेसिटर (वे फोटो में दिखाई नहीं दे रहे हैं) और इंडिकेटर्स (इंडिकेटर्स) द्वारा फ़िल्टर किया जाता है और अंत में आउटपुट 120x डीसी होता है।


आरईसी -30 के मुख्य घटक

अभी के लिए, हम पावर स्विच को ही छोड़ देते हैं। आरईसी -30 में करंट को डायरेक्ट करंट में बदलने का करंट फुल-वेव रेक्टिफायर और एक मिड-पॉइंट ट्रांसफॉर्मर (कंट्रोल ट्रांसफॉर्मर) के उपयोग से होता है, लगभग डायग्राम में नीचे (डायोड के बजाय, थायरेट्रॉन ट्यूब्स का इस्तेमाल करंट को ठीक करने के लिए किया जाता है)। ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग एंटीपेज़ में दो साइनसोइड्स देते हैं, इसलिए हमारे पास हमेशा वर्तमान का एक सकारात्मक चरण होगा जिसे हम थायरट्रॉन ट्यूबों में से एक से गुजरते हैं, एक स्पंदनशील प्रत्यक्ष वर्तमान प्राप्त करते हैं (दूसरे शब्दों में, प्रत्यावर्ती धारा का नकारात्मक चरण उल्टा है और एक सकारात्मक आउटपुट सिग्नल प्राप्त होता है)। फिर, बिजली की आपूर्ति, इंडक्टर्स (चोक) और फ़िल्टरिंग कैपेसिटर का उपयोग करके, रिपल को सुचारू करता है और एक समान आउटपुट वोल्टेज प्रदान करता है।

एक फुल-वेव रेक्टिफायर (केंद्र में) की योजना, जो प्रत्यावर्ती धारा (बाएं) को एक स्पंदित स्थिरांक (दाएं) में परिवर्तित करती है। छवि Wdwd , CC BY 3.0 की है ।

ऊपर दिए गए आरेख में डायोड के विपरीत, बिजली की आपूर्ति में thyratron ट्यूब चालू और बंद कर सकते हैं, इस प्रकार आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करने का अवसर देते हैं। मुख्य विचार यह है कि थिएराट्रॉन को वैकल्पिक वर्तमान चक्र के एक निश्चित निश्चित चरण में शामिल किया जाए, जैसा कि नीचे दिए गए एनीमेशन में है। यदि थाइराट्रॉन में एक पूर्ण चक्र शामिल है, तो हमें पूर्ण वोल्टेज मिलता है, यदि आधा चक्र चालू होता है, तो आधा वोल्टेज, और यदि चक्र का केवल एक छोटा सा अंश होता है, तो आउटपुट में एक बहुत छोटा वोल्टेज होगा [8] । इस तकनीक को चरण नियंत्रण कहा जाता है, क्योंकि डिवाइस केवल एक विशिष्ट चरण कोण (उदाहरण के लिए, 0 ° और 180 ° के बीच एक वैकल्पिक वर्तमान साइन लहर) पर चालू होता है। एक बहुत ही समान विधि का उपयोग पारंपरिक प्रकाश डिमर में किया जाता है, सिवाय इसके कि वे थायरेट्रॉन ट्यूब 9 9 के बजाय सेमीकंडक्टर ट्राइक का उपयोग करते हैं। ।


चरण विनियमन की योजना। एनीमेशन के ऊपरी भाग से पता चलता है कि नाड़ी के किस हिस्से का उपयोग किया जाता है, और निचला उस क्षण को दिखाता है जिस पर थाइराट्रॉन चालू होता है। छवि Zureks , CC BY-SA 2.5 की है ।

बिजली की आपूर्ति के थायरेट्रॉन ट्यूब रेडियो ट्यूब से मिलते जुलते हैं, लेकिन इसके विपरीत, उनमें ग्लास बल्ब के अंदर आर्गन और पारा वाष्प होता है (जबकि रेडियो ट्यूबों में वैक्यूम बनाए रखा जाता है)। थायरेट्रॉन ट्यूब में तीन घटक होते हैं: एक तापदीप्त फिलामेंट (कैथोड), एक एनोड और एक ग्रिड। एक तापदीप्त फिलामेंट, जो पारंपरिक प्रकाश बल्बों में उपयोग के समान है, इलेक्ट्रॉनों को गर्म और उत्सर्जित करता है। ट्यूब के ऊपर लगा एक एनोड इन इलेक्ट्रॉनों को उठाता है, इस प्रकार कैथोड से एनोड तक प्रवाह की अनुमति देता है। एनोड और कैथोड के बीच स्थित एक संदर्भ इलेक्ट्रोड (ग्रिड) इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को अवरुद्ध करने के उद्देश्य से कार्य करता है। जब इलेक्ट्रॉन एनोड में प्रवाहित होते हैं, तो पारा वाष्प आयनीकृत होता है, इस प्रकार थाइराट्रॉन को खोलता है और एक नीली चमक के रूप में एक साइड इफेक्ट का उत्पादन करता है, जिसे आप फोटो में देख सकते हैं (लेकिन साधारण रेडियो ट्यूबों में इलेक्ट्रॉन की एक धारा होती है, लेकिन आयनित करने के लिए कुछ भी नहीं है)। आयनित पारा कैथोड और एनोड के बीच एक अत्यधिक प्रवाहकीय पथ बनाता है, जिससे प्रवाह को काफी मजबूत प्रवाह (1.5A) की अनुमति मिलती है। एक बार पारा आयनित होने के बाद, ग्रिड अब थाइराट्रॉन को नियंत्रित नहीं करता है, और यह तब तक खुला रहता है जब तक एनोड और कैथोड के बीच वोल्टेज शून्य तक नहीं गिर जाता है। इस बिंदु पर, आयनीकरण गिरता है और ट्यूब बंद हो जाता है जब तक कि इसे फिर से खुले राज्य में स्थानांतरित नहीं किया जाता है।


एक टेलेटाइप के लिए आरईसी -30 बिजली आपूर्ति इकाई। एक थायरट्रॉन ट्यूबों की नीली चमक देख सकता है, एक वोल्टेज संदर्भ स्रोत के रूप में उपयोग किए जाने वाले नीयन दीपक की नारंगी चमक। शीर्ष बाईं ओर टाइमर और रिले दिखाई दे रहे हैं

ग्रिड पर वोल्टेज थायरट्रॉन को नियंत्रित करता है। नकारात्मक वोल्टेज नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों को दर्शाता है, इस प्रकार कैथोड और एनोड के बीच इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को बाधित करता है। लेकिन जब एनोड पर वोल्टेज पर्याप्त मजबूत हो जाता है, तो इलेक्ट्रॉन ग्रिड के प्रतिकर्षण को दूर करते हैं, और थाइराट्रॉन खुल जाता है। महत्वपूर्ण बिंदु यह है कि ग्रिड पर नकारात्मक वोल्टेज जितना अधिक होगा, उतना ही मजबूत प्रतिकर्षण होता है और थायरेट्रॉन को खोलने के लिए आवश्यक उच्च वोल्टेज होता है। इस प्रकार, ग्रिड के पार वोल्टेज बारी-बारी से चालू चक्र के चरण को नियंत्रित करता है जिसमें थाइराट्रॉन खुलता है।

बिजली की आपूर्ति इकाई का नियंत्रण सर्किट ग्रिड पर वोल्टेज में बदलाव के माध्यम से आउटपुट वोल्टेज को स्थिर करता है, थाइराट्रॉन के समय को नियंत्रित करता है [10] । मैंने बिजली की आपूर्ति के समायोजन वाले पोटेंशियोमीटर का उपयोग यह दिखाने के लिए किया कि समय बदलने पर वोल्टेज कैसे बदलता है। मैं उत्पादन वोल्टेज (तरंग पर नीला) 114V से 170V तक की सीमा में स्थापित करने में सक्षम था। स्थिरीकरण सर्किट ने ग्रिड वोल्टेज (गुलाबी) को विनियमित किया, और इसके माध्यम से थाइराट्रॉन टाइमिंग (नीला-हरा और पीला) को नियंत्रित किया। [११] । तरंग थोड़ा मुश्किल है - संबंधित नोट पर ध्यान दें । मुख्य विवरण जो नोटिस करना महत्वपूर्ण है कि ब्लू-ग्रीन और पीले रंग की वक्रता की चोटियाँ आउटपुट वोल्टेज के साथ बाईं ओर कैसे बदल जाती हैं, और इसका मतलब है कि पहले थिएराट्रॉन को ट्रिगर किया जाता है।


चरण को बदलकर, आउटपुट वोल्टेज को 130V से 170V तक नियंत्रित किया जाता है। पीले और नीले-हरे रंग के थाइराट्रोन पर वोल्टेज का संकेत देते हैं। पिंक - नियंत्रण ग्रिड संकेत। ब्लू उल्टे आउटपुट वोल्टेज है।

नीचे दी गई छवि आरईसी -30 बिजली आपूर्ति इकाई (बड़े वाले यहां है ) के सर्किट को दिखाती है। एसी इनपुट सर्किट को हरे रंग में हाइलाइट किया गया है। इसमें, ऑटोट्रांसफॉर्मर 230V तक इनपुट वोल्टेज को स्थिर करता है और इसे नियंत्रण ट्रांसफार्मर को खिलाता है। स्थापित थाइराट्रॉन ट्यूबों में एक दिलचस्प विशेषता है - यह सुनिश्चित करने के लिए उपयोग करने से पहले उन्हें पहले से गरम किया जाना चाहिए कि पारा एक गैसीय अवस्था में है। 20 सेकंड के लिए द्विध्रुवीय टाइमर का उपयोग करके वार्मिंग [13] । 400V वोल्टेज का उत्पादन करने वाले नियंत्रण ट्रांसफार्मर का द्वितीयक भाग लाल रंग में चिह्नित किया गया है, थिएराट्रॉन-स्थिर वोल्टेज को नारंगी में हाइलाइट किया गया है, और नीले रंग में निम्न वोल्टेज [14] । नियंत्रण सर्किट (सर्किट के नीचे) थोड़ा अधिक जटिल है। नियंत्रण ग्रिड लैंप (पेंटोड 6 जे 6) थायरेट्रॉन ग्रिड को नियंत्रण वोल्टेज प्रदान करता है, जब मैं चालू किया जाना चाहिए तो मैं नियंत्रित करता हूं। यह दीपक एक पोटेंशियोमीटर (वोल्टेज डिवीजन का उपयोग करके) के माध्यम से प्रतिक्रिया वोल्टेज (पिन 5) प्राप्त करता है। लैंप आउटपुट पिन (पिन 3) थाइराट्रॉन ग्रिड के वोल्टेज को सेट करता है और इस प्रकार आउटपुट वोल्टेज को स्थिर रखता है। नियॉन लैंप में वोल्टेज ड्रॉप लगभग स्थिर है, जो इसे एक संदर्भ वोल्टेज स्रोत के रूप में व्यवहार करने की अनुमति देता है और नियंत्रण दीपक के कैथोड को एक निश्चित वोल्टेज देता है (पिन 8)


बिजली की आपूर्ति सर्किट REC-30। किसी अज्ञात कारण से, ड्राइंग में, ओम को सामान्य ω के बजाय निचले मामले (ω) में ओमेगा के साथ चिह्नित किया जाता है

मैकबुक बिजली की आपूर्ति के साथ तुलना

मैकबुक के लिए आधुनिक बिजली की आपूर्ति के साथ इस बिजली की आपूर्ति की तुलना करना दिलचस्प है ताकि यह पता लगाया जा सके कि पिछले 70 वर्षों में कितनी स्विचिंग बिजली की आपूर्ति विकसित हुई है। ऐप्पल मैकबुक के लिए पावर एडॉप्टर आरईसी -30 बिजली की आपूर्ति के लिए कम या ज्यादा तुलनीय है: यह इनपुट वेरिएबल (आरईसी -30 के लिए, यह संकेतक 108 वाट है) को परिवर्तित करते हुए, प्रत्यक्ष धारा का 85W उत्पादन करता है। हालांकि, उसी समय, मैकबुक की बिजली आपूर्ति का वजन लगभग 280 ग्राम है, जबकि आरईसी -30 का वजन लगभग 45 किलोग्राम है। इसके अलावा, आकार आरईसी -30 के आयामों के 1% से भी काफी छोटा है, जो 1940 के दशक के बाद से इलेक्ट्रॉनिक्स के लघुकरण में अविश्वसनीय सफलता को दर्शाता है। स्विचिंग पावर के लिए बड़े पैमाने पर thyratrons को कॉम्पैक्ट MOSFETs द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था। चावल के एक दाने की तुलना में एक उंगली के आकार से छोटे आकार के प्रतिरोध कम हो गए। आधुनिक कैपेसिटर छोटे हो गए हैं, लेकिन प्रतिरोधों के समान अनुपात में नहीं - वे मैकबुक के लिए सबसे बड़े चार्जिंग घटकों में से एक हैं, जैसा कि आप नीचे दिए गए फोटो में देख सकते हैं।


एप्पल मैकबुक के लिए 85 वाट बिजली की आपूर्ति के अंदर। इसके छोटे आकार के बावजूद, आरईसी -30 की तुलना में बिजली की आपूर्ति बहुत अधिक जटिल है। पावर लाइन दक्षता में सुधार के लिए इसमें पावर फैक्टर करेक्शन (पीएफसी) सर्किट है। कई सुरक्षा कार्य (जिसके लिए सर्किट में 16-बिट माइक्रोकंट्रोलर भी है!) बिजली की आपूर्ति की स्थिति की निगरानी करते हैं, और किसी भी खतरे या त्रुटि के मामले में इसे बंद कर देते हैं।

मैकबुक के चार्जर ने अपने अधिकांश वजन को बड़े ऑटोट्रांसफॉर्मर और एनोड कंट्रोल ट्रांसफॉर्मर को छोटे उच्च-आवृत्ति वाले ट्रांसफॉर्मर के साथ बदल दिया। मैकबुक की बिजली आपूर्ति आरईसी -30 की तुलना में 1000 गुना तक अधिक आवृत्तियों पर संचालित होती है, जो इंडक्टर्स और ट्रांसफॉर्मर को बहुत छोटा करने की अनुमति देती है। (मैंने यहां मैकबुक चार्ज करने के बारे में अधिक विस्तृत लेख लिखा है , और यहां बिजली की आपूर्ति के इतिहास के बारे में।)

नीचे दी गई तालिका में, मैंने आरईसी -30 और मैकबुक की बिजली आपूर्ति के बीच अंतर को संक्षेप में प्रस्तुत किया।

	आरईसी-30	मैकबुक 85 डब्ल्यू
भार	47.4kg	0.27kg
आयाम	64.5 सेमी x 20.3 सेमी x 27.9 सेमी (36.5 लीटर)	7.9 सेमी x 7.9 सेमी x 2.9 सेमी (0.18 लीटर)
एसी इनपुट	95-250 वी, 25-60 हर्ट्ज	100-240 वी, 50-60 हर्ट्ज
आउटपुट करंट	108A, 120A DC 0.9A पर	85 डब्ल्यू, 18.5 वी डीसी 4.6 ए पर
निष्क्रिय (संयमी) ऊर्जा की खपत	60W	0.1w से कम है
हानिकारक पदार्थ	पारा, सीसा मिलाप, संभवतः एस्बेस्टस तार इन्सुलेशन	नहीं ( RoHS प्रमाणित)
बाहरी प्रबंधन	बायमेटल टाइमर और रिले	16-बिट MSP430 माइक्रोकंट्रोलर
तत्वों को स्विच करना	थायरेट्रॉन ट्यूब 323	एन-चैनल पावर 11 ए MOSFETs
संदर्भ वोल्टेज स्रोत	नियॉन डिस्चार्ज लैंप GE NE-42	बैंडगैप TSM103 / ए
शिफ्ट कंट्रोल	पेन्टोड 6 एफ 6	अनुनाद नियंत्रक L6599
स्विचिंग आवृत्ति	120Hz	लगभग 500 kHz

मैंने आरईसी -30 के आउटपुट गुणवत्ता (नीचे की छवि में) को मापा। बिजली की आपूर्ति से मुझे बहुत बेहतर संकेत मिलता है - केवल 200 मीटर (एक नीली क्षैतिज रेखा पर लहरें) की तरंग, जो कि एप्पल से उपकरणों के स्तर के बहुत करीब है। हालाँकि, तरंग पर आप थायरेट्रॉन को स्विच करते समय होने वाले लगभग 8 वोल्टों की संकीर्ण फट (ऊर्ध्वाधर रेखाओं) को भी देख सकते हैं। ये उछाल Apple की बिजली आपूर्ति की तुलना में काफी बड़े हैं, लेकिन अभी भी सस्ते चार्जर की तुलना में बहुत कम हैं।


आरईसी -30 बिजली आपूर्ति का आउटपुट सिग्नल। बिजली स्विच करते समय आप एक मामूली लहर और फट को देखते हैं।

निष्कर्ष

आरईसी -30 बिजली की आपूर्ति टेलेटाइप के लिए 100 वाट से अधिक डीसी बिजली उत्पन्न करती है। 1940 के दशक में रिलीज़ किया गया, आरईसी -30 एक बहुत ही प्रारंभिक स्विचिंग पॉवर सप्लाई यूनिट था, जिसमें अधिक दक्षता के लिए पारा थाइराट्रॉन ट्यूबों का उपयोग किया जाता था। यह 100W बिजली की आपूर्ति के लिए राक्षसी रूप से बड़ा था: वजन 45 किलोग्राम से अधिक था। एक तुलनीय आधुनिक बिजली आपूर्ति इकाई 100 से अधिक बार अधिक कॉम्पैक्ट और हल्का है। इसकी उम्र के बावजूद, बिजली की आपूर्ति ने बहुत ही त्रुटिपूर्ण रूप से काम किया, जैसा कि आप मार्क के वीडियो में देख सकते हैं। इसके अलावा, प्रक्रिया ही बहुत सुंदर दिखती है - थायरैट्रॉन से नीली चमक और एक बड़े नीयन दीपक से नारंगी।



इस बिजली आपूर्ति के साथ अपने काम के लिए कार्ल क्लाउच और मार्क वेर्डेल को धन्यवाद!

नोट

1. नौसेना के लिए टेलेटिप की शुरूआत का पहला उल्लेख सितंबर 1945 से BuShips इलेक्ट्रॉन में था । एक रेडियो टेलेटाइप (RTTY) के विकास, जो आमतौर पर फ़्रीक्वेंसी शिफ्ट कीइंग (FSK) का उपयोग करता है, नेवी की जरूरतों के लिए टेलेटिप्स के उपयोग की अनुमति दी है। सबसे पहले, बेड़े ने रेडियो टेलेटिप का उपयोग केवल तटीय स्टेशनों को एक दूसरे से जोड़ने के लिए किया, और उसके बाद ही जहाजों पर उनका उपयोग करना शुरू किया। टेलेटाइप का मुख्य लाभ गति था: यह एक ऑपरेटर द्वारा रेडियो द्वारा संदेश भेजने की तुलना में चार गुना तेज था। इसके अलावा, छिद्रित टेप पर संदेशों को स्वचालित रूप से कॉपी और अग्रेषित किया जा सकता है। और टेलेटाइप को क्रिप्टोग्राफिक उपकरणों के साथ एकीकृत किया जा सकता है, जैसे कि SIGTOT , डिस्पोजेबल नोटबुक के क्रिप्टोकरेंसी पर आधारित है। आप द्वितीय विश्व युद्ध के टेलेटिप के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं।यहाँ । ↑

2. 1870 के दशक में, एमिल बोडो ने उनके नाम पर 5-बिट कोड का आविष्कार किया था। एक और 5-बिट कोड डोनाल्ड मुर्रे द्वारा 1901 में बनाया गया था और इसे ITA-2 (CCITT-2) के रूप में मानकीकृत किया गया था। दोनों कोडिंग योजनाएं बेतरतीब दिखती हैं - अक्षर बेतरतीब ढंग से बिखरे हुए लगते हैं। हालांकि, मूल बोडो कोड भी एक ग्रे कोड था, और मुर्रे कोड को सबसे आम पात्रों के लिए कम छिद्र बनाने के लिए अनुकूलित किया गया था, जिससे तंत्र पर घिसाव कम हो गया। 1960 के दशक में ASCII के मानकीकरण तक 5-बिट कोड प्रासंगिक थे, जिसमें वर्णों के वर्णानुक्रम और द्विआधारी क्रम का संयोग होता है। ↑

3. अधिक जानकारी कैसे teletype यहाँ काम करता है । इसके अलावा, एक और भी अधिक व्यापक दस्तावेज है- फंडामेंटल्स ऑफ टेलीग्राफी ( टेलेटाइपराइटर ) , आर्मी टेक्निकल मैनुअल टीएम 11-655, 1954। REC-30 पर चित्र यहां से डाउनलोड किए जा सकते हैं , और यहां दस्तावेज । ↑

4. ध्यान दें, वोल्टेज माप के आधार पर एक प्रणाली के विपरीत, वर्तमान लूप के घटक, जैसा कि नाम से पता चलता है, एक टोपोलॉजिकल लूप बनाना चाहिए ताकि करंट उनके माध्यम से प्रवाहित हो सके। यदि किसी भी उपकरण को सर्किट से बाहर रखा गया है, तो लूप बंद होने की व्यवस्था नहीं होने पर लूप टूट जाएगा। नतीजतन, टेलेटाइप संचार प्रणाली में कई सॉकेट होते हैं जो घटक बंद होने पर बंद हो जाते हैं ताकि वर्तमान लूप कार्य करना जारी रखे। ↑

5. मुख्य कारण यह है कि आधुनिक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति की तुलना में आरईसी -30 इतना बड़ा और भारी है, यह है कि पल्स आवृत्ति केवल 60 हर्ट्ज है, जबकि आधुनिक पीएसयू किलोहर्ट्ज़ की दसियों की आवृत्ति पर काम करते हैं। चूंकि एक ट्रांसफार्मर का ईएमएफ ऑपरेशन की अपनी आवृत्ति के लिए आनुपातिक है, उच्च आवृत्ति वाले ट्रांसफार्मर कम आवृत्ति ट्रांसफार्मर ( अधिक ) की तुलना में बहुत छोटा हो सकता है । ↑

6. आरईसी -30 इनपुट वोल्टेज की एक विस्तृत श्रृंखला (95, 105, 115, 125, 190, 210, 230, 250 वोल्ट के प्रत्यावर्ती धारा) और विभिन्न आवृत्तियों (25, 40, 50 और 60 हर्ट्ज) के वर्तमान के साथ काम कर सकता है। आधुनिक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति स्वचालित रूप से इनपुट वोल्टेज को समायोजित करती है, लेकिन आरईसी -30 को इनपुट वोल्टेज को बदलने के लिए ऑटोट्रांसफॉर्मर के संबंधित टर्मिनल से संपर्क करने की आवश्यकता होती है। बिजली की आपूर्ति के इनपुट प्रवाह के लिए आपको 25Hz पर आवृत्ति बहुत अजीब लग सकती है, लेकिन संयुक्त राज्य अमेरिका के कई क्षेत्रों ने 1900 के दशक में 25 हर्ट्ज बिजली का उपयोग किया था। विशेष रूप से, नियाग्रा फॉल्स ने टर्बाइनों की डिजाइन विशेषताओं के कारण 25 हर्ट्ज का एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न किया। 1919 में, न्यूयॉर्क में 2/3 से अधिक ऊर्जा उत्पादन 25 हर्ट्ज की आवृत्ति पर था, और बफ़ेलो में केवल 1952 में 25 हर्ट्ज से बड़े संस्करणों में 60 हर्ट्ज करंट का उपयोग करना शुरू किया।25 हर्ट्ज करंट की लोकप्रियता के कारण, 1900 के शुरुआती वर्षों के कई आईबीएम 25 हर्ट्ज (अधिक जानकारी )। ↑

7. डीसी आउटपुट से एसी इनपुट का अलगाव अधिकांश बिजली आपूर्ति में एक महत्वपूर्ण सुरक्षा तत्व है, जिसमें चार्जर, कंप्यूटर बिजली की आपूर्ति और आरईसी -30 शामिल हैं। यह अलगाव आउटपुट संपर्कों के संपर्क में होने पर एक मजबूत बिजली के झटके को रोकता है। REC-30 के लिए, एनोड ट्रांसफार्मर एक इन्सुलेटर के रूप में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ध्यान दें कि ऑटोट्रांसफॉर्मर कोई इन्सुलेशन सुरक्षा प्रदान नहीं करता है, क्योंकि इसमें केवल एक मुख्य घुमावदार है और इसके आउटपुट को छूना इनपुट एसी वर्तमान को छूने के समान है। सर्किट के बाकी हिस्सों को बड़े करीने से डिज़ाइन किया गया है ताकि इनपुट और आउटपुट के बीच कोई सीधा रास्ता न हो: नियंत्रण प्रणाली पूरी तरह से द्वितीयक तरफ है, थाइराट्रॉन फिलामेंट को ऑटोट्रांसफॉर्मर से पृथक वाइंडिंग से खिलाया जाता है,और रिले टाइमर को अलगाव प्रदान करते हैं। इसके अलावा, 120V आउटपुट को किसी एक कॉन्टैक्ट को ग्राउंड करने के बजाय पुश-पुल बनाया जाता है: इसका मतलब है कि इलेक्ट्रिक शॉक पाने के लिए आपको 2 कॉन्टैक्ट्स के लिए एक ही बार में ग्रैब करना होगा। ↑

8. आधुनिक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति एक हजार बार प्रति सेकंड की आवृत्ति पर बिजली स्विच करने के लिए पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) सर्किट का उपयोग करती है। यह उन्हें एक एसी चक्र में केवल एक बार स्विच करने वाली बिजली आपूर्ति की तुलना में बहुत छोटे आकार और अधिक आउटपुट सिग्नल की अनुमति देता है। लेकिन एक ही समय में, उन्हें बहुत अधिक जटिल प्रबंधन प्रणाली की आवश्यकता होती है। ↑

9. thyratrons के बराबर आधुनिक ठोस-अवस्था एक सिलिकॉन रेक्टिफायर है , जिसे SCR या thyristor (शब्द "thyratron" और "transistor" का एक संयोजन) भी कहा जाता है। एससीआर में चार अर्धचालक परतें हैं (2-परत डायोड और 3-परत ट्रांजिस्टर की तुलना में)। एक थायरट्रॉन की तरह, एससीआर ऑफ स्थिति में है जब तक कि एक वर्तमान को नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर लागू नहीं किया जाता है। SCR चालू रहता है और वोल्टेज 0 तक गिरता है (सख्ती से बोलते हुए, जब तक कि प्रवाह प्रवाह वर्तमान से कम नहीं हो जाता) तक डायोड के रूप में कार्य करता है। त्रिक एक अर्धचालक तत्व है, जो एससीआर के समान है, सिवाय इसके कि यह दोनों दिशाओं में करंट को प्रसारित करता है, जो कि वर्तमान सर्किट को वैकल्पिक करने में अधिक सुविधाजनक बनाता है। ↑

10. प्रारंभ में, मेरा मानना ​​था कि भार में वृद्धि के साथ, थायरेट्रॉन अधिक समय देने के लिए अधिक समय तक खुला रहेगा। हालांकि, आस्टसीलस्कप को जोड़ने और विभिन्न भारों के तहत थायरेट्रोन के व्यवहार का अध्ययन करने के बाद, मैंने किसी भी चरण शिफ्ट पर ध्यान नहीं दिया। यह पता चला कि यह अपेक्षित व्यवहार है: ट्रांसफार्मर लोड की परवाह किए बिना, एक सामान्य वोल्टेज का उत्पादन करता है। इस प्रकार, लोड में परिवर्तन के दौरान थाइराट्रॉन का समय स्थिर रहता है, और ट्रांसफार्मर केवल अधिक वर्तमान उत्पन्न करता है। इस वीडियो में आप देख सकते हैं कि वर्तमान ताकत बढ़ने के साथ थायरेट्रोन की चमक कैसे बदलती है। ↑

11. हल्के लोड के तहत, बिजली की आपूर्ति कभी-कभी एसी चक्र को पूरी तरह से छोड़ सकती है, बजाय इसके बीच में थायरेट्रॉन को स्विच करने के। नेत्रहीन, यह एक निरंतर चमक के बजाय, थाइराट्रोन के निमिष के रूप में देखा जा सकता है। यकीन नहीं है कि यह एक बग या एक सुविधा है। ↑

12. तरंग पर, पीले और नीले-हरे रंग की लाइनें दो थाइराट्रॉन पर वोल्टेज का संकेत देती हैं। लाइनों का सपाट हिस्सा (इस समय वोल्टेज का अंतर लगभग शून्य है) का अर्थ है कि इस समय थायरेट्रॉन को स्विच किया जाता है। थायरेट्रॉन ट्यूब विषम हैं, और इसलिए उनमें से जो पीला संकेत जुड़ा हुआ है वह आमतौर पर बाद में मुड़ता है (नेत्रहीन आप देख सकते हैं कि एक थायरैट्रन दूसरे की तुलना में कैसे चमकता है)। गुलाबी रेखा नियंत्रण ग्रिड का वोल्टेज है। ध्यान दें कि यह आउटपुट वोल्टेज को बढ़ाने के लिए बढ़ता है, और इस वृद्धि के कारण पहले थायरेट्रॉन को आग लग जाती है। गुलाबी रेखा के ऊर्ध्वाधर फटने से थायरेट्रॉन के ट्रिगर होने के कारण सिर्फ शोर होता है। नीचे नीली रेखा आउटपुट वोल्टेज है (उल्टा: लाइन बढ़ती वोल्टेज के साथ नीचे जाती है)।

मेरे लिए, पहेली यह है कि क्यों कम से कम एक thyratron हमेशा काम करता है - या तो पीले या नीले-हरे रंग की रेखा हमेशा शून्य पर होती है। मैं एक तिहाई और शून्य खुलने के क्षण में शून्य वोल्टेज के बीच एक अंतर देखने की उम्मीद करूंगा। मुझे संदेह है कि बड़े प्रेरक कैथोड पर एक नकारात्मक चार्ज को प्रेरित करते हैं, इसलिए जब एनोड स्वयं नकारात्मक होता है, तब भी कैथोड और एनोड के बीच संभावित अंतर सकारात्मक होता है। ↑

13. हैंडसेट को पावर लगाने से पहले 20 सेकंड की देरी टाइमर और रिले द्वारा हासिल की जाती है। टाइमर हीटर के साथ बाईमेटल प्लेट का उपयोग करता है। जब आप बिजली की आपूर्ति चालू करते हैं, तो कैथोड
ट्यूबों को गर्म करने के लिए तुरंत शक्ति प्राप्त करता है । इसी समय, टाइमर के अंदर का हीटर बाईमेटल प्लेट को गर्म करता है और कुछ बिंदु पर प्लेट संपर्कों को बंद करने और ट्यूबों को बिजली देने के लिए पर्याप्त झुकता है। उसी क्षण, रिले सक्रिय हो जाता है और, बदले में, संपर्कों को भी बंद कर देता है। ↑

14. कैथोड्स से संबंधित श्रृंखला एक छोटी सी मुश्किल है, क्योंकि थाइराट्रॉन फिलामेंट को ट्यूब हीटर और सीधे कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है। उन्हें ऑटोट्रांसफॉर्मर से 2.5 वी खिलाया जाता है। इसके अलावा, चूंकि कैथोड थायरेट्रोन में फिलामेंट भी होते हैं, वे स्वयं आउटपुट वोल्टेज का उत्पादन करते हैं और आउटपुट सिग्नल के उच्च पक्ष से जुड़े होते हैं। दोनों कार्यों की पूर्ति सुनिश्चित करने के लिए, ऑटोट्रांसफॉर्मर की स्प्लिट विंडिंग फिलामेंट पर 2.5 V का वोल्टेज लगाती है, लेकिन साथ ही साथ आउटपुट वोल्टेज को सीधे पास करती है। दोनों thyratrons कुल 35W का उपयोग केवल गरमागरम फिलामेंट्स पर करते हैं, ताकि, जैसा कि आप देख सकते हैं, हीटिंग बहुत अधिक ऊर्जा खर्च करता है और बहुत अधिक गर्मी जारी की जाती है, और इस प्रकार, कुछ हद तक, एक स्विचिंग बिजली की आपूर्ति के फायदों को नकारता है। ↑