Mengalihkan catu daya untuk teletype dari tahun 1940-an (dengan thyratron merkuri bercahaya!)

Baru-baru ini, kami memulai proses pemulihan teletype Model 19, sistem komunikasi angkatan laut dari tahun 1940-an [1] . Teletype ini didukung oleh catu daya DC masif, yang disebut "REC-30 Rectifier". Itu digunakan thyratron khusus pada uap merkuri, yang mengeluarkan cahaya biru yang mengerikan ketika dihidupkan, seperti pada foto di bawah ini.


Tabung thyratron dalam catu daya REC-30 menghasilkan cahaya biru. Cahaya oranye berasal dari lampu neon yang digunakan sebagai referensi tegangan.

REC-30 adalah contoh yang menarik, terutama karena merupakan catu daya switching yang sangat awal. (Saya tahu bahwa sangat bisa diperdebatkan untuk menyebut perangkat ini catu daya switching, tetapi, bagaimanapun, saya tidak melihat alasan yang baik untuk tidak melakukan ini). Terlepas dari kenyataan bahwa hari-hari ini, beralih pasokan listrik digunakan di mana-mana (karena biaya rendah transistor tegangan tinggi), mereka adalah rasa ingin tahu di tahun 1940-an. REC-30 sangat besar - beratnya melebihi 45 kilogram! Jika Anda membandingkannya dengan 300 gram catu daya untuk MacBook, Anda dapat melihat kemajuan yang mengesankan dalam pengembangan catu daya dari tahun 1940-an. Dalam posting ini saya akan melihat ke dalam catu daya, menjelaskan prinsip-prinsip operasinya dan membandingkannya dengan PSU untuk MacBook'a.

Apa itu teletype?

Teletype Model 19. Gambar dari majalah Electron 1945 BuShips .

Teletype adalah merek produsen teleprinter, yang pada dasarnya adalah mesin tik yang dapat berkomunikasi melalui koneksi kabel jarak jauh. Anda mungkin terbiasa dengan teletipe melalui film-film lama tentang jurnalisme di mana perangkat ini digunakan untuk mengirimkan buletin. Atau mungkin Anda melihat komputer dari tahun 1970-an dengan teletype ASR33 sebagai terminal. Sebagian besar terminologi untuk teknologi port serial di komputer modern berasal dari era teletypes: memulai dan menghentikan bit, baudrate, TTY, dan bahkan Break key. Teletipe juga tahu cara menulis dan membaca karakter dari kaset berlubang menggunakan pengodean 5-bit [2] .


"Teletype akan tetap selamanya." Foto menunjukkan kaset berlubang untuk pengkodean 5-bit yang digunakan oleh teletype. Gambar dari 1945 BuShips Electron .

Teletype muncul pada awal 1900-an. Dalam era pra-elektronik ini, pemilihan simbol, serialisasi, dan pencetakan dicapai melalui penggunaan perangkat elektromekanis yang kompleks: elektromagnet, sakelar, tuas, roda gigi, dan mekanisme cam. Menekan tombol dalam teletype menutup satu set sakelar yang terkait dengan simbol. Distributor bermotor serialkan rangkaian bit ini untuk transmisi kawat. Di sisi penerima, elektromagnet mengubah bit data yang diterima menjadi gerakan dari tebing selektif mekanis. Pergerakan bubungan membentuk kombinasi ceruk sesuai dengan simbol yang diadopsi, dan bertepatan dengan tuas khas yang terkait dengan tanda. Hasilnya, kita mendapatkan karakter yang dicetak [3] .


Model Teletype Parsial 19

Loop saat ini

Teletypes berkomunikasi satu sama lain melalui loop arus 60mA: keberadaan arus dalam rangkaian memberi nilai "marker" (teletype, masing-masing, dilubangi dengan pita berlubang), dan jika aliran arus terputus, kita mendapatkan nilai yang disebut "space". Setiap karakter ditransmisikan dalam tujuh bit: mulai bit, 5 bit data dan stop bit. Jika Anda pernah menggunakan perangkat serial pada PC Anda, maka ketahuilah bahwa itu adalah teletype yang memperkenalkan konsep bit mulai dan berhenti. Dan baudrate dinamai menurut penemu 5-bit coding - Emil Bodo . Catu daya REC-30 menghasilkan 900 mA pada 120V DC, cukup untuk memberi daya 15 teletipe.

Mungkin Anda bertanya-tanya mengapa teletype sama sekali tidak menggunakan level tegangan alih-alih loop arus aneh ini? Alasan utama adalah bahwa ketika mengirim sinyal melalui kabel ke kota lain, sangat sulit untuk mengetahui berapa tegangan yang dihasilkan pada ujung itu, karena penurunan tegangan di sepanjang jalan. Tetapi jika Anda mengirim 60mA, penerima akan menerima 60mA yang sama (jika tidak ada hubungan pendek, tentu saja) [4] . Arus besar diperlukan untuk menggerakkan elektromagnet dan relay dalam teletype. Di masa depan, teletype mulai menggunakan loop arus 20mA lebih sering daripada 60mA.

Mengapa menggunakan catu daya switching?

Ada beberapa cara untuk mengembangkan sumber daya yang stabil. Yang paling sederhana dan paling jelas adalah catu daya linier, yang dibangun di atas lampu atau transistor untuk menstabilkan tegangan. Catu daya berperilaku seperti resistor variabel, menurunkan tegangan input ke tingkat output yang diperlukan. Masalah dengan catu daya linier adalah bahwa, pada prinsipnya, mereka tidak sangat efisien, karena kelebihan tegangan dikonversi menjadi panas yang tidak diperlukan.

Memang, pasokan listrik yang lebih modern beralih. Mereka menghidupkan dan mematikan dengan frekuensi tinggi, sehingga membawa tegangan rata-rata ke tingkat output yang diinginkan. Karena elemen switching (apakah itu aktif atau tidak) tidak memiliki ketahanan yang tinggi seperti catu daya linier, unit impuls menghabiskan energi yang cukup sedikit. Selain itu, mereka biasanya jauh lebih kecil dan lebih ringan, tetapi jelas bahwa pengembang REC-30 tidak mengikuti kanon ini (lebarnya lebih dari 60cm) [5] . Sebagian besar catu daya yang menarik perhatian Anda berdenyut - mulai dari pengisian daya baterai ke catu daya komputer Anda. Catu daya pulsa memperoleh popularitasnya di tahun 1970-an setelah pengembangan semikonduktor bertegangan tinggi, sehingga REC-30, dengan basis komponen tabung, adalah spesimen yang sangat tidak biasa.


Catu daya Teletype REC-30 dalam wadah dicat abu-abu. Kabel daya ada di atas. Lampu terletak di belakang pintu di sebelah kanan.

Di dalam catu daya REC-30

Pada foto di bawah ini Anda dapat melihat komponen utama catu daya. Arus bolak-balik mengalir ke kiri dan diumpankan ke dalam autotransformer besar. Autotransformer adalah transformator multiguna lilitan tunggal khusus yang mengubah tegangan AC input (yang bisa dari 95V ke 250V) [6] dalam 230V tetap. Karena hal ini, catu daya dapat mencerna berbagai tegangan input, hanya dengan menghubungkan kabel ke terminal autotransformer yang sesuai. Output 230V dari autotransformer diumpankan ke transformator anoda (kontrol), yang menghasilkan 400V untuk tabung thyratron [7] . Mereka, pada gilirannya, memperbaiki dan menstabilkan tegangan, mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Kemudian arus disaring oleh kapasitor (mereka tidak terlihat di foto) dan induktor (induktor) dan akhirnya outputnya adalah 120V DC.


Komponen utama dari REC-30

Untuk saat ini, kami menghilangkan saklar daya itu sendiri. Konversi arus bolak-balik ke arus searah di REC-30 terjadi melalui penggunaan penyearah gelombang penuh dan transformator titik tengah (transformator kontrol), kira-kira seperti pada diagram di bawah ini (bukan dioda, tabung thyratron digunakan untuk memperbaiki arus). Gulungan transformator mengeluarkan dua sinusoid dalam antiphase, jadi kita akan selalu memiliki fase positif dari arus yang kita lewati salah satu tabung thyratron, menerima arus searah berdenyut (dengan kata lain, fase negatif dari arus bolak-balik terbalik dan sinyal keluaran positif diperoleh). Kemudian, catu daya, menggunakan induktor (tersedak) dan kapasitor penyaringan, menghaluskan riak dan memberikan tegangan keluaran yang merata.

Skema penyearah gelombang penuh (di tengah), yang mengubah arus bolak-balik (kiri) menjadi konstanta berdenyut (kanan). Gambar milik Wdwd , CC BY 3.0 .

Berbeda dengan dioda dalam diagram di atas, tabung thyratron dalam catu daya dapat hidup dan mati, sehingga memberikan kesempatan untuk mengontrol tegangan output. Gagasan utamanya adalah memasukkan thyratron dalam fase tetap tertentu dari siklus arus bolak-balik, seperti pada animasi di bawah ini. Jika thyratron termasuk siklus penuh, maka kita mendapatkan tegangan penuh, jika setengah siklus dihidupkan, maka setengah tegangan, dan jika hanya sebagian kecil dari siklus, maka output akan memiliki tegangan yang sangat kecil [8] . Teknik ini disebut kontrol fase , karena perangkat hanya menyala pada sudut fase tertentu (misalnya, antara 0 ° dan 180 ° untuk gelombang sinus arus bolak-balik). Metode yang sangat mirip digunakan dalam peredupan lampu konvensional, kecuali bahwa mereka menggunakan triac semikonduktor sebagai ganti tabung thyratron [9] .


Skema pengaturan fase. Bagian atas dari animasi menunjukkan bagian mana dari pulsa yang digunakan, dan yang lebih rendah menunjukkan saat di mana thyratron dihidupkan. Gambar milik Zureks , CC BY-SA 2.5 .

Tabung thyratron dari catu daya menyerupai tabung radio, tetapi sebaliknya, mereka mengandung argon dan uap merkuri di dalam bola kaca (sedangkan vakum dipertahankan dalam tabung radio). Tabung thyratron terdiri dari tiga komponen: filamen pijar (katoda), anoda dan kisi-kisi. Filamen pijar, mirip dengan yang digunakan pada bola lampu konvensional, memanas dan memancarkan elektron. Anoda yang dipasang di atas tabung mengambil elektron-elektron ini, sehingga memungkinkan aliran arus dari katoda ke anoda. Referensi elektroda (kisi-kisi) yang terletak di antara anoda dan katoda berfungsi untuk menghalangi aliran elektron. Ketika elektron mengalir ke anoda, uap merkuri terionisasi, sehingga membuka thyratron dan menghasilkan efek samping dalam bentuk cahaya biru, yang dapat Anda lihat di foto (tetapi dalam tabung radio biasa ada aliran elektron, tetapi tidak ada yang diionisasi). Merkuri terionisasi menciptakan jalur yang sangat konduktif antara katoda dan anoda, memungkinkan arus yang cukup kuat untuk mengalir (1.5A). Setelah merkuri terionisasi, kisi tidak lagi mengontrol thyratron, dan tetap terbuka sampai tegangan antara anoda dan katoda turun menjadi nol. Pada titik ini, ionisasi turun dan tabung mati sampai ditransfer kembali ke keadaan terbuka.


Unit catu daya REC-30 untuk teletype. Seseorang dapat melihat cahaya biru dari tabung thyratron, cahaya oranye dari lampu neon yang digunakan sebagai sumber referensi tegangan. Timer dan relay terlihat di kiri atas

Tegangan pada grid mengontrol thyratron. Tegangan negatif mencerminkan elektron bermuatan negatif, sehingga menghambat aliran elektron antara katoda dan anoda. Tetapi ketika tegangan di anoda menjadi cukup kuat, elektron mengatasi tolakan dari grid, dan thyratron terbuka. Poin penting adalah bahwa semakin tinggi tegangan negatif pada grid, semakin kuat tolakan terjadi dan semakin tinggi tegangan yang diperlukan untuk membuka thyratron. Dengan demikian, tegangan melintasi jaringan mengontrol fase siklus arus bolak-balik di mana thyratron terbuka.

Sirkuit kontrol unit catu daya menstabilkan tegangan output melalui perubahan voltase pada jaringan, mengendalikan timing thyratron [10] . Saya menggunakan potensiometer penyesuaian catu daya untuk menunjukkan bagaimana tegangan berubah ketika mengubah timing. Saya dapat mengatur tegangan output (biru pada gelombang) dalam kisaran dari 114V ke 170V. Sirkuit stabilisasi mengatur tegangan grid (merah muda), dan melaluinya mengatur timing thyratron (biru-hijau dan kuning) [11] . Bentuk gelombang agak rumit - perhatikan catatan yang sesuai . Detail utama yang penting untuk diperhatikan adalah bagaimana puncak kurva biru-hijau dan kuning bergeser ke kiri dengan meningkatnya tegangan output, dan ini berarti bahwa thyratron dipicu sebelumnya.


Dengan mengubah fase, tegangan output diatur dari 130V ke 170V. Kuning dan biru-hijau menunjukkan tegangan pada thyratron. Merah muda - kontrol sinyal jaringan. Biru adalah tegangan keluaran terbalik.

Gambar di bawah ini menunjukkan sirkuit unit catu daya REC-30 (yang lebih besar di sini ). Sirkuit input AC disorot dengan warna hijau. Di dalamnya, autotransformer menstabilkan tegangan input hingga 230V dan mengumpankannya ke transformator kontrol. Tabung thyratron yang terpasang memiliki fitur yang menarik - mereka harus dipanaskan terlebih dahulu sebelum digunakan untuk memastikan bahwa merkuri berada dalam kondisi gas. Pemanasan dengan menggunakan timer bimetal selama 20 detik [13] . Sisi sekunder transformator kontrol yang menghasilkan tegangan 400V ditandai dengan warna merah, tegangan yang distabilkan thyratron disorot dalam warna oranye, dan tegangan rendah berwarna biru [14] . Rangkaian kontrol (bagian bawah rangkaian) sedikit lebih rumit. Lampu kisi kontrol (pentode 6J6) memberikan tegangan kontrol ke kisi thyratron, yang saya kendalikan ketika harus dinyalakan. Lampu ini menerima tegangan umpan balik (pin 5) melalui potensiometer (menggunakan pembagian tegangan). Pin output lampu (pin 3) mengatur tegangan grid thyratron dan dengan demikian menjaga tegangan output stabil. Penurunan tegangan melintasi lampu neon hampir konstan, yang memungkinkannya berperilaku sebagai sumber tegangan referensi dan memberikan tegangan tetap ke katoda lampu kontrol (pin 8)


Sirkuit catu daya REC-30. Untuk beberapa alasan yang tidak diketahui, dalam gambar, Ohm ditandai dengan omega dalam huruf kecil (ω) dan bukan yang biasa Ω

Perbandingan dengan Power Supply MacBook

Sangat menarik untuk membandingkan catu daya ini dengan catu daya modern untuk MacBook untuk melacak berapa banyak catu daya switching yang telah dikembangkan selama 70 tahun terakhir. Adaptor daya untuk Apple MacBook kurang lebih sebanding dengan catu daya REC-30: ia menghasilkan 85W arus searah, mengubah variabel input (untuk REC-30, indikator ini adalah 108 watt). Namun, pada saat yang sama, catu daya MacBook memiliki berat sekitar 280 gram, sedangkan berat REC-30 adalah sekitar 45 kilogram. Selain itu, ukurannya juga secara signifikan lebih kecil daripada bahkan 1% dari dimensi REC-30, yang jelas menunjukkan keberhasilan luar biasa dalam miniaturisasi elektronik sejak 1940-an. Thyratron masif untuk switching power digantikan oleh MOSFET kompak. Resistor menurun dari ukuran jari ke ukuran lebih kecil dari sebutir beras. Kapasitor modern telah menjadi lebih kecil, tetapi tidak dalam proporsi yang sama dengan resistor - mereka adalah salah satu komponen pengisian terbesar untuk MacBook, seperti yang dapat Anda lihat di foto di bawah ini.


Di dalam catu daya 85-watt untuk Apple MacBook. Meskipun ukurannya kecil, catu daya jauh lebih rumit dibandingkan dengan REC-30. Ini memiliki sirkuit koreksi faktor daya (PFC) untuk meningkatkan efisiensi saluran listrik. Banyak fungsi keamanan (untuk yang bahkan ada mikrokontroler 16-bit di sirkuit!) Pantau status catu daya, dan matikan jika terjadi ancaman atau kesalahan.

Pengisi daya MacBook mengurangi sebagian besar bobotnya dengan mengganti autotransformer besar dan transformator kontrol anoda dengan transformator frekuensi tinggi kecil. Catu daya MacBook beroperasi pada frekuensi hingga 1000 kali lebih besar daripada REC-30, yang memungkinkan induktor dan transformator menjadi jauh lebih kecil. (Saya menulis artikel yang lebih terperinci tentang pengisian daya MacBook di sini , dan tentang sejarah pasokan listrik di sini .)

Pada tabel di bawah, saya merangkum perbedaan antara REC-30 dan catu daya MacBook.

	REC-30	MacBook 85W
Berat	47,4kg	0.27kg
Dimensi	64.5cm x 20.3cm x 27.9cm (36.5 liter)	7.9cm x 7.9cm x 2.9cm (0.18 liter)
Input AC	95-250V, 25-60Hz	100-240V, 50-60Hz
Output saat ini	108W, 120V DC pada 0,9A	85W, 18.5V DC pada 4.6A
Konsumsi energi yang menganggur (palsu)	60W	kurang dari 0,1 w
Zat berbahaya	Merkuri, timah solder, kemungkinan isolasi kawat asbes	Tidak (Bersertifikat RoHS )
Manajemen eksternal	Timer dan relay bimetal	Mikrokontroler MSP430 16-bit
Beralih elemen	Thyratron tubes 323	N-channel daya 11A MOSFET
Sumber tegangan referensi	Lampu pelepasan neon GE NE-42	Bandgap TSM103 / A
Kontrol shift	Pentode 6F6	Pengontrol resonan L6599
Frekuensi switching	120Hz	sekitar 500 kHz

Saya mengukur kualitas output dari REC-30 (pada gambar di bawah). Catu daya menghasilkan sinyal yang jauh lebih baik daripada yang saya harapkan - riak hanya 200mV (gelombang pada garis horizontal biru), yang sangat dekat dengan tingkat perangkat dari Apple. Namun, pada bentuk gelombang Anda juga dapat melihat semburan sempit (garis vertikal) sekitar 8 volt yang terjadi saat mengganti tiratron. Lonjakan ini cukup besar dibandingkan dengan catu daya dari Apple, tetapi masih jauh lebih sedikit daripada pengisi daya murah .


Sinyal output dari catu daya REC-30. Anda melihat sedikit riak dan meledak ketika beralih daya.

Kesimpulan

Catu daya REC-30 menghasilkan lebih dari 100 watt daya DC untuk teletype. Dirilis pada tahun 1940-an, REC-30 adalah unit catu daya switching yang sangat awal menggunakan tabung merkuri thyratron untuk efisiensi yang lebih besar. Itu sangat besar untuk catu daya 100W: beratnya lebih dari 45 kilogram. Unit catu daya modern yang sebanding lebih kompak dan ringan lebih dari 100 kali. Terlepas dari usianya, catu daya bekerja dengan sempurna, seperti yang dapat Anda lihat dalam video Markus. Selain itu, prosesnya sendiri terlihat sangat indah - cahaya biru dari thyratron dan oranye dari lampu neon besar.



Terima kasih kepada Carl Claunch dan Marc Verdiell untuk pekerjaan mereka dengan catu daya ini!

Catatan

1. Penyebutan pertama tentang pengenalan teletipe untuk Angkatan Laut adalah di BuShips Electron sejak September 1945. Pengembangan teletype radio (RTTY), yang biasanya menggunakan pengalihan frekuensi (FSK), memungkinkan penggunaan teletipe untuk kebutuhan Angkatan Laut. Pada awalnya, armada menggunakan teletype radio hanya untuk menghubungkan stasiun pantai satu sama lain, dan baru kemudian mulai menggunakannya di kapal. Keuntungan utama dari teletype adalah kecepatan: itu empat kali lebih cepat daripada secara manual mengirim pesan melalui radio ke operator. Selain itu, pesan pada kaset berlubang dapat secara otomatis disalin dan diteruskan. Dan teletype dapat diintegrasikan dengan peralatan kriptografi, seperti SIGTOT , berdasarkan kriptografi notebook sekali pakai. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang teletipe Perang Dunia II.di sini . ↑

2. Pada tahun 1870-an, Emile Bodo menemukan kode 5-bit yang dinamai menurut namanya. Kode 5-bit lain dibuat oleh Donald Murray pada tahun 1901 dan distandarisasi sebagai ITA-2 (CCITT-2). Kedua skema pengkodean terlihat serampangan - karakter tampaknya tersebar secara acak. Namun, kode Bodo asli juga merupakan kode Gray, dan kode Murray dioptimalkan untuk membuat perforasi lebih sedikit untuk karakter yang paling umum, sehingga mengurangi keausan pada mekanisme. Kode 5-bit relevan hingga standarisasi ASCII pada 1960-an, di mana urutan karakter alfabet dan biner bertepatan. ↑

3. Informasi lebih lanjut tentang cara kerja teletype di sini . Selain itu, ada dokumen yang bahkan lebih luas - Fundamental Telegrafi (Teletypewriter) , Army Technical Manual TM 11-655, 1954. Gambar pada REC-30 dapat diunduh dari sini , dan dokumentasi di sini . ↑

4. Perhatikan bahwa, berbeda dengan sistem yang didasarkan pada pengukuran tegangan, komponen loop saat ini, seperti namanya, harus membentuk loop topologi sehingga arus dapat mengalir melaluinya. Jika ada perangkat yang dikeluarkan dari sirkuit, loop akan putus jika tidak ada mekanisme penutupan loop. Akibatnya, sistem komunikasi teletype mengandung banyak soket yang menutup ketika komponen dimatikan sehingga loop saat ini terus berfungsi. ↑

5. Alasan utama bahwa REC-30 begitu besar dan berat, dibandingkan dengan catu daya switching modern, adalah bahwa frekuensi pulsa hanya 60 Hz, sementara PSU modern beroperasi pada frekuensi puluhan kilohertz. Karena EMF transformator sebanding dengan frekuensi operasinya, transformator frekuensi tinggi dapat jauh lebih kecil daripada transformator frekuensi rendah ( lebih banyak ). ↑

6. REC-30 dapat beroperasi dengan berbagai tegangan input (95, 105, 115, 125, 190, 210, 230, 250 volt arus bolak-balik) dan arus berbagai frekuensi (25, 40, 50, dan 60 Hz). Catu daya switching modern secara otomatis menyesuaikan dengan tegangan input, tetapi REC-30 memerlukan kontak untuk dihubungkan ke terminal autotransformer yang sesuai untuk mengubah tegangan input. Anda mungkin menemukan frekuensi pada 25Hz sangat aneh untuk arus input catu daya, tetapi banyak wilayah Amerika Serikat menggunakan daya 25 hertz pada 1900-an. Secara khusus, Air Terjun Niagara menghasilkan arus listrik 25 Hz karena fitur desain turbin. Pada tahun 1919, lebih dari 2/3 produksi energi di New York berada pada frekuensi 25 Hz, dan di Buffalo hanya pada tahun 1952 mulai menggunakan arus 60 Hz dalam volume yang lebih besar dari 25 Hz.Karena popularitas 25Hz saat ini, banyak pemukul IBM pada awal 1900-an dapat berjalan pada 25 hertz (lebih detail ). ↑

7. Isolasi input AC dari output DC adalah elemen keselamatan utama di sebagian besar catu daya, termasuk pengisi daya, catu daya komputer, dan REC-30 yang dimaksud. Isolasi ini mencegah sengatan listrik yang kuat ketika kontak dengan kontak output. Untuk REC-30, transformator anoda memainkan peran penting sebagai isolator. Perhatikan bahwa autotransformer tidak memberikan perlindungan isolasi, karena ia hanya memiliki satu belitan utama dan menyentuh outputnya sama dengan menyentuh input AC saat ini. Sisa rangkaian dirancang dengan hati-hati sehingga tidak ada jalur langsung antara input dan output: sistem kontrol terletak sepenuhnya di sisi sekunder, filamen thyratron diumpankan dari belitan yang diisolasi dari autotransformer,dan relay memberikan isolasi ke timer. Selain itu, output 120V dibuat push-pull alih-alih membumikan salah satu kontak: ini berarti Anda perlu mengambil sekaligus untuk 2 kontak untuk mendapatkan kejutan listrik. ↑

8. Catu daya switching modern menggunakan sirkuit modulasi lebar pulsa (PWM) untuk mengalihkan daya pada frekuensi seribu kali per detik. Ini memungkinkan mereka untuk memiliki ukuran yang jauh lebih kecil dan lebih banyak sinyal keluaran dibandingkan dengan catu daya yang beralih hanya sekali dalam satu siklus AC. Tetapi pada saat yang sama, mereka membutuhkan sistem manajemen yang jauh lebih kompleks. ↑

9. Setara solid-state modern dari thyratron adalah penyearah silikon , yang juga disebut SCR atau thyristor (kombinasi dari kata "thyratron" dan "transistor"). SCR memiliki empat lapisan semikonduktor (dibandingkan dengan dioda 2-lapisan dan transistor 3-lapisan). Sama seperti thyratron, SCR dalam keadaan tidak aktif hingga arus diterapkan ke elektroda kontrol. SCR tetap menyala dan bertindak sebagai dioda sampai tegangan turun ke 0 (secara tegas, sampai arus yang mengalir menjadi kurang dari arus penahan). Triac adalah elemen semikonduktor yang sangat mirip dengan SCR, kecuali bahwa ia mentransmisikan arus di kedua arah, yang membuatnya lebih nyaman dalam berganti-ganti sirkuit arus. ↑

10. Awalnya, saya percaya bahwa, dengan peningkatan beban, thyratron akan terbuka untuk periode waktu yang lebih lama untuk memberikan lebih banyak arus. Namun, setelah menghubungkan osiloskop dan mempelajari perilaku thyratron di bawah beban yang berbeda, saya tidak melihat adanya pergeseran fasa. Ternyata inilah perilaku yang diharapkan: transformator menghasilkan tegangan yang umumnya konstan, terlepas dari bebannya. Dengan demikian, timing thyratron tetap konstan selama perubahan beban, dan transformator menghasilkan lebih banyak arus. Dalam video ini Anda dapat melihat bagaimana cahaya thyratron berubah dengan meningkatnya kekuatan saat ini. ↑

11. Di bawah beban ringan, catu daya bahkan kadang-kadang dapat melewatkan siklus AC sepenuhnya, alih-alih mengganti thyratron di tengahnya. Secara visual, ini dapat diamati sebagai kerlip thyratron, bukan cahaya konstan. Tidak yakin apakah ini bug atau fitur. ↑

12. Pada bentuk gelombang, garis kuning dan biru-hijau menunjukkan tegangan pada dua thyratron. Bagian datar dari garis (pada saat ini perbedaan tegangan adalah sekitar nol) berarti bahwa pada saat ini thyratron dihidupkan. Tabung thyratron asimetris, dan oleh karena itu yang mana sinyal kuning dipasang biasanya menyala kemudian (secara visual Anda dapat mengamati bagaimana satu thyratron bersinar lebih terang daripada yang lain). Garis merah muda adalah tegangan dari grid kontrol. Perhatikan bahwa itu naik untuk meningkatkan tegangan output, dan peningkatan ini menyebabkan thyratron untuk menembak lebih awal. Lonjakan vertikal garis merah muda hanyalah kebisingan karena memicu thyratron. Garis biru di bawah ini adalah tegangan output (terbalik: garis turun dengan meningkatnya tegangan).

Bagi saya, teka-teki itu adalah mengapa setidaknya satu thyratron selalu berfungsi - baik garis kuning atau biru-hijau selalu nol. Saya akan berharap untuk melihat celah antara tegangan nol pada satu thyratron dan saat yang kedua terbuka. Saya menduga bahwa induktor besar menginduksi muatan negatif pada katoda, sehingga bahkan ketika anoda itu sendiri negatif, perbedaan potensial antara katoda dan anoda masih positif. ↑

13. Penundaan 20 detik sebelum memberikan daya ke handset dicapai oleh timer dan relay. Timer menggunakan pelat bimetal dengan pemanas. Ketika Anda menghidupkan catu daya, katoda menerima daya segera
untuk menghangatkan tabung. Pada saat yang sama, pemanas di dalam penghitung waktu memanaskan pelat bimetal dan pada beberapa titik pelat membungkuk cukup untuk menutup kontak dan memberi daya pada tabung. Pada saat yang sama, relai diaktifkan dan, pada gilirannya, juga menutup kontak. ↑

14. Rantai yang terkait dengan katoda agak rumit, karena filamen pijar thyratron digunakan baik sebagai pemanas tabung dan langsung sebagai katoda. Mereka diberi makan 2.5V dari autotransformer. Selain itu, karena katoda juga filamen di thyratron, mereka sendiri menghasilkan tegangan keluaran dan terhubung ke sisi yang tinggi dari sinyal keluaran. Untuk memastikan terpenuhinya kedua tugas, belitan split autotransformer membebankan tegangan 2,5 V pada filamen, tetapi pada saat yang sama secara langsung melewati tegangan output. Kedua thyratron menggunakan total 35W hanya pada filamen pijar, sehingga seperti yang Anda lihat, pemanasan menghabiskan banyak energi dan banyak panas dilepaskan, dan dengan demikian, dalam beberapa cara, meniadakan keuntungan dari catu daya switching. ↑