Тема: Блок питания ЛГН 303

[barbucha]

Залитый блок питания тоже питается от 12 вольт?

[Gall]

говорили что там стоит четырех секционный фотодиод
остальную часть паспорта обещали дать на днях
возможно там и есть нужные характеристики.

Он и нарисован на схеме четырехсекционным. Две секции подключены, а две просто так болтаются. То ли на будущее резерв, то ли по-советски поставили фотодиод, который был на складе.
 

зачем?

Высокое напряжение имеет ту неприятную черту, что оно умеет пробивать по воздуху. Поэтому в высоковольтной схеме воздуха быть не должно совсем. Поэтому высоковольтные трансформаторы и конденсаторы на электроподстанциях или в рентгеновских аппаратах заливают маслом. А маленькие схемы, такие как этот блок питания или как ТДКС в телевизоре, проще и дешевле залить в эпоксидку. Тогда и корпус не нужен. В 60-е годы вместо эпоксидки использовали парафин. По возможности такие схемы лучше покупать и не делать кустарно, ибо процедура заливки грязная и требует вакуума (чтобы высосать оставшиеся пузырьки воздуха). Можно обойтись без заливки, заменить ее на очень толстую изоляцию всех проводов, но при этом размеры схемы возрастают чуть ли не до чемодана. Нунафиг.

говорили что есть 2 напряжения
напряжение поджига запускает лазер и потом отключается.

Да, конечно. Строго говоря, оно не "отключается", а просто садится под нагрузкой. Блок питания устроен так, что он выдает 12 кВ без нагрузки, а как только ток пошел - напряжение резко проседает. Стабилизируется именно ток, он там около 3-4 мА скорее всего, а напряжение особой роли не играет (в реальности оно около 2 кВ). Как это делается, очень хорошо видно на схеме "источника питания с 9-значным номером" - там умножитель из двух частей, мощной и маломощной. Мощная работает всегда, а маломощная сразу "садится", как только в лазере начинается разряд.

тоесть узнать рабочий ток трубки

Да. Желательно еще и напряжение, но оно не играет особой роли и вообще легко угадывается по длине лазера.

Ток можно определить по площади сечения капилляра лазера, но поди измерь эту площадь, там же стекло со всех сторон, не видно...

это чтобы знать какие фотодиоды стоят?

В общем да. А еще чтобы узнать, сколько именно света на них попадает. Вообще для схемы неважно, ни сколько света, ни какой марки фотодиоды. Важно только то, что на них обычно ток столько-то микроампер и меняется обычно от стольки-то до стольки-то. Вычислить это очень трудно, особенно не имея чертежей лазера. Я подозреваю, что даже разработчики лазера ничего не вычисляли, а просто взяли и померяли.

Если правильно понял нужно купить блок питания и когда лазер заработает
паять схему стабилизации

Именно.

Кстати, на нагреватель подавали напряжение от 0 до 6.3 вольт (плавно регулировали). Очень хорошо. Его сопротивление нужно знать только для того, чтобы выбрать транзистор подходящей мощности. Ну и чтобы заодно знать, какой надо аккумулятор или сетевой адаптер для всей конструкции.

[Gall]

Залитый блок питания тоже питается от 12 вольт?

На этой схеме - от 220, но современные чаще от 12. Бывают на 110 или на 220, но ОЧЕНЬ редко: в разных странах разное напряжение в сети, и 12-вольтовые схемы поэтому более удобны. Все равно в любой электронике 12 вольт обычно есть.

Во всяком случае, все мои залитые блоки и все те, которые я держал в руках, работают именно от 12. Блоки на 110 и 220 я видел только иногда на eBay.

Поправка: еще бывают от 5 вольт, сейчас продается на eBay. На 3 мА. Непонятно, подойдет или нет.

[Gall]

BTW, еще вспомнил... В порядке юмора. Старые лазеры иногда имели отдельный источник высокого напряжения для поджига, и он очень часто не работал. Не беда - поджигали от расчески! По волосам провести и прикоснуться к трубке. А я в экспериментах иногда с тем же успехом пьезозажигалку использовал.

Пришла в голову идея, как можно сделать схему по-варварски и просто. Можно сделать усилитель на TDA2050 (мощная микросхема для аудиоусилителей). В конце концов, какая ей разница - колонку качать или нагреватель лазера?

Так или иначе, принцип действия. Сигнал с каждого фотодиода тупо усилить, вычесть друг из друга (может быть сначала прологарифмировать, может нет, пробовать надо), разность еще раз усилить и подать на нагреватель. Классическая, простейшая схема регулирования а-ля термостат, только вместо датчика температуры фотодиоды. В принципе, это было ясно даже без схемы БП, но лишнее подтверждение не помешает.

[barbucha]

Буду выяснять параметры залитого блока питания
на каком принципе работает мигание лампы?

[Gall]

на каком принципе работает мигание лампы?

Просто мигалка на микросхеме, как в фонарике. А мигать начинает, если не удается добиться одинакового напряжения на фотодиодах. Я эту часть схемы анализировать вообще не стал, как только понял, что она делает.

Я перерисовал основную часть схемы для лучшей читаемости. Нумерация резисторов и конденсаторов сохранена, нумерация остальных деталей случайна. Фотодиоды и нагреватель нарисованы на этой же схеме. Питание к микросхемам не нарисовано и подразумевается (так сейчас принято). Путь основного сигнала регулировки показан жирным.



Теперь можно анализировать.

Фотодиод PD1 и его ОУ IC1A включены по совершенно стандартной схеме преобразователя ток-напряжение с резистором R5 470 кОм в обратной связи. Фотодиод PD2 подключен к тому же напряжению через точно такой же резистор R6R7; поскольку резисторы R5 и R6R7 должны быть строго одинаковые, для удобства подбора второй резистор составлен из двух параллельных. ОУ IC1A добивается равенства нулю напряжения на первом фотодиоде. Если освещенность фотодиодов одинакова, то на втором фотодиоде напряжение тоже будет равно нулю в силу их одинакового подключения. Это самое напряжение снимается и измеряется ОУ IC1B, и если оно становится выше нуля, открывается транзистор T2, затем T5 и T6 и включается нагреватель. Это происходит, если PD2 оказывается освещен чуть-чуть сильнее, чем PD1.

IC1B реагирует только на медленные изменения напряжения, но не реагирует на быстрые. Для этого он включен по схеме, похожей на интегратор - с конденсаторами C3 и C4 в обратной связи.

Я описал сейчас примерно половину деталей на схеме. Вторая половина не менее интересна - она отвечает за "холодный старт" регулятора. Рассмотрим ее тоже.

Микросхема IC1C тоже имеет право включить нагреватель. Она делает это в двух случаях: по сигналу с T1 или при "наглухо" закрытом T2. Сама IC1C включена как реле времени, с задержкой срабатывания.

Сигнал с T1 приходит тогда, когда напряжение на выходе IC1A слишком велико, то есть когда фотодиоды вообще не освещаются. Это значит, что лазер вообще не работает. При этом T1 открывается, IC1C включает подогрев. Эта цепь подогревает лазер после включения, если он за короткое время не нагрелся сам.

"Наглухо" закрытый T2 бывает в ситуациях, если PD2 освещен гораздо слабее, чем PD1. При маленькой разнице следовало бы охлаждать лазер, но при большой охлаждать уже больше некуда. Альтернатива - наоборот, сильно нагреть, то есть искать стабильность не на этой моде, а на следующей, шагнуть на ступеньку температуры вверх. Это реализуется подачей сигнала на IC1C через R17. В этой ситуации необходимо "сбросить" напряжения на конденсаторах, чтобы схема не сработала дважды подряд и не шагнула на две ступени вверх вместо одной. Для этого соответствующие цепи закорачиваются на землю через T3 и T4. То есть, если IC1C только что включала нагреватель, то на некоторое время блокируется ее реакция на закрытие T2. Заодно через T4 на некоторое время блокируется вся IC1B.

Диоды D1-D4 на входе схемы - "защита от дурака", чтобы IC1A и IC1B не сгорели, если провода от фотодиодов на что-нибудь закоротит. При напряжении ниже 0.6 В диод не пропускает ток ни в какую сторону, чем тут и пользуются. Остальные диоды реализуют логику сравнений "больше-меньше". Интересно включение диодов D5 и D6 - их потому два, что надо добиться симметрии с D7 и D8, которых два из-за необходимости подключить T3.

Схема, которую я не стал срисовывать и которую считаю неважной, делает вот что. Она измеряет напряжения на выходах регулирующей схемы. Если в течение долгого времени регулирующая схема не может достичь равновесия, зажигается (начинает мигать) лампочка "авария". Функция, конечно, полезная, но к работе лазера прямого отношения не имеет, а реализована уж очень архаично, на совсем устаревших компараторах.

В современном лазере, наверное, только самая первая функция (собственно регулировка) была бы сделана так, как здесь. Остальные функции ("холодный старт", шаг на ступень вверх, обнаружение аварии) были бы сделаны на микроконтроллере. Если я буду делать аналогичную схему из современных деталей, я в качестве фотодиодов и их усилителей использую OPT101P - воспользуюсь тем, что в них есть заводская подгонка, и сэкономлю на настройке. Обратите внимание, как похожа схема ЛГН-303 на две схемы OPT101P.

[Gall]

Еще кое-какие мелочи.

Оригинальная схема питалась от двуполярного 15 вольт, а нагреватель - от 6.3 вольта. Почему 6.3 - понятно: это ГОСТ. Все накалы радиоламп и лампочки освещения шкал в радиоприемниках на это напряжение делались. (Это кстати намекает, что в начале разработки инженеры использовали другой БП, может быть даже ламповый, ну и наверняка питали нагреватель от трансформатора ТН-какого-нибудь, как раз на 6.3 вольта). Почему 15 вольт - тоже понятно: потому что использовались выпускавшиеся тогда ОУ, а эти ОУ как раз от таких напряжений питались.

С напряжением 6.3 вольта обращаются тут весьма вольно: пропускают через составной транзистор. После него где-нибудь вольта полтора потеряется, так что до нагревателя реально дойдет где-нибудь 5 вольт. А вот это уже очень хорошо, потому что 5 вольт - это современный стандарт.

Отсюда очевидная идея: сделать, чтобы вообще все работало от 5 вольт. Современным операционным усилителям пофигу, можно и на 3 вольта сделать, и на 5, и на 6, и на 12 - выбор деталей теперь большой, не то что в 80-е годы. И двуполярное питание больше не нужно, существуют ОУ для однополярного питания. Блок питания лазера на 5 вольт бывает. И тогда сразу решается куча проблем: сделать 5 вольт из 220 - легко, берем любой сетевой адаптер достаточной мощности или БП Meanwell, дешево и сердито. Сделать 5 вольт из автомобильного аккумулятора - тоже не проблема. Жаль, что схема будет жрать ампера три, а то бы ее даже от USB питать можно было.

[barbucha]

Залитый блок питания называется ИП-35
напряжение поджига 12 КВ
Рабочее напряжение 1200 - 1600 вольт
ток приблизительно 4 мА + / - 0.5
иногда бывает 2.5

может вы знаете что это за лазер ЛГ 209?

И какие есть лазеры на CO2 их габариты и стоимость

Жаль, что схема будет жрать ампера три

у меня есть блок питания на 12 вольт 1 ампер этого мало?

Можно ли брать блок питания от компьютера например на 400 ват

[Gall]

Залитый блок питания называется ИП-35
напряжение поджига 12 КВ
Рабочее напряжение 1200 - 1600 вольт
ток приблизительно 4 мА + / - 0.5
иногда бывает 2.5

Характеристики почти точно соответствуют типичному "кирпичу" с eBay. Поиск "hene power supply" дает сразу несколько блоков с такими параметрами. Никаких проблем.

может вы знаете что это за лазер ЛГ 209?

Обычный гелий-неонник, ничем не примечательный, очень распространенный в лабораториях, видимо из-за дешевизны. Студентов на таких учили часто.

И какие есть лазеры на CO2 их габариты и стоимость

Блок питания 200-300 долларов, трубки от 150 долларов + доставка. Блок питания похож на компьютерный, но по размеру заметно больше. Сам лазер - стеклянная трубка длиной около метра и больше. Мощности начинаются от 40 Вт.

Вещь очень распространенная и легко покупаемая, если не считать проблем с упаковкой метровой стеклянной трубы, чтобы не разбить при пересылке. Стекло там тонкое, примерно как колба химическая. Опасность луча адская, зато защититься можно любыми очками (хоть строительными). Лишь бы лазер в очках дырку не прожег!

у меня есть блок питания на 12 вольт 1 ампер этого мало?

Этого только-только хватит для питания "кирпича", но не хватит на нагреватель. Надо помощнее. Впрочем, теперь это не проблема.

Можно ли брать блок питания от компьютера например на 400 ват

Громоздко, дорого, неудобно. Схеме нужна мощность самое большее 30-50 Вт, ну с запасом 70, может быть даже 100, но точно не 400. Тут гораздо удобнее вот такие штучки:

Они дешевые, много где продаются, легкие, компактные. Нет смысла городить что-то другое.

[barbucha]

еще пару фото блока
http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,16499.140.html

Характеристики почти точно соответствуют типичному "кирпичу" с eBay.

могли бы вы дать ссылку на этот  eBay
какова примерная стоимость таких блоков там?

[Gall]

Ну вот, например:
http://www.ebay.com/itm/JDSU-High-Voltage-Helium-Neon-HeNe-Laser-Power-Supply-1250V-DC-4-0mA-HV-10KV-/251004028120?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3a710184d8

Или вот еще:
http://www.ebay.com/itm/HELIUM-NEON-LASER-POWER-SUPPLY-5VDC-HeNe-tube-high-voltage-He-Ne-/121025918994?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item1c2db4f812

Их там действительно много. Разных.

[barbucha]

Трубки лазеров вроде 303 перед лазерной заваркой трещин через которые убегает газ

какие параметры нужно знать трубы чтобы найти аналогичную трубку на  eBay
Кроме трубки там есть еще термоэлемент и призмы.

Если удастся купить трубку и сделать блок питания
где взять термоэлемент и призмы?

[Gall]

Трубки совершенно такой же конструкции, как у современных импортных лазеров. Одно мелкое отличие - у этих штенгель для откачки и заполнения газом сбоку, а у импортных делают вдоль, около одного конца трубки, чтобы не торчал и не мешал.

какие параметры нужно знать трубы чтобы найти аналогичную трубку на  eBay

Никакие. Работать будет любая стандартная трубка. ("Стандартная" - в смысле, не с зеленым лучом, не с одним зеркалом и т.д.; нестандартные трубки дорогие и редкие, "случайно" их не купить). Можно выбрать желаемую мощность. Ну и соответствующий блок питания купить. Единственный совет - брать надо именно голую трубку, не лазер в корпусе. Как donavi обнаружил, из корпуса трубку вытащить не удастся, то есть никакой нагреватель уже не намотать.

Если удастся купить трубку и сделать блок питания
где взять термоэлемент и призмы?

Призма - поляризационный делительный кубик. Вроде бы подходит от привода DVD. Если нет, можно по тому же eBay поискать, там довольно много старой оптики из лабораторий.

Нагреватель - обычный, проволочный. Трубку обмотать проволокой из спирали от электроплитки - каким-нибудь там нихромом. Намотка должна быть бифилярной (туда и обратно), чтобы не создавать паразитного магнитного поля, остальное как угодно. Грубо говоря, как нагреватель-"козел" мотается. И снаружи корпус какой-нибудь.

Фотодиоды... если денег не жалко, OPT101P, если жалко, тогда любые. Но должны быть одинаковые и достаточно большие, чтобы попадание лучом в кристалл фотодиода не стало проблемой. Фотодиоды с выпуклыми линзочками не надо.

[barbucha]

Цитировать

    этот блок питания может подойти к 303?

Без стабилизации частоты - почти наверняка да. Стабилизацию можно добавить отдельно (см. схему в прошлом посте). Распиновка кабеля отличается почти наверняка - ее придется выяснить. Ток тоже придется настроить (винт под пломбой, снять пломбу).

схему этого блока вы вроде выкладывали в этой ветке форума
и я тоже отсканировал его схему и выложил.

Теперь зная схему блока ЛГН 303 можно ли сравнить ее с схемой блока 3.976.013 ПС
у него есть дистанционное управление в виде пульта.

[Gall]

Схема 3.976.013 примерно соответствует тому, что внутри эпоксидного "кирпича" ИП-35.