Uporaba tiratrona PL21 (2D21)

NaslovTiratron.gif (5297 bytes)

Slučajno sem dobil nekaj kosov tiratronov PL21. Druga oznaka te elektronke polnjene z žlahtnim plinom je 2D21. Iskal sem po internetu uporabna vezja za to elektronko. Vse kar sem našel so bile aplikacije v sintesizerjih kot krmilnik napetosti v VCO. Pri iskanju nečesa uporabnega sem naletel na nekem nemškem forumu na omembo zgornje elektronke. Na vprašanje na tem forumu, če ima kdo kakšne druge aplikacije razen zgoraj omenjene, mi je prijazen član foruma, kateremu vem samo ime, poslal celo knjigo primerov uporabe in poskusov s tem tiratronom iz šestdesetih let.
Prvo bom napisal nekaj o lastnostih tiratrona, prevedenih iz zgoraj omenjene knjige.

Shema podnožja in mere PL21

Tiratron je element digitalne elektronike, to se pravi pozna samo dve stanji: odprto (prižgano) in zaprto (ugasnjeno) stanje. Sicer lahko s spreminjanjem anodne napetosti in zunanje upornosti vplivamo na tok skozi njega, kar pa ne moremo narediti s spreminjanjem napetosti na "mrežici" (mrežica je pravzaprav vžigalna elektroda). Z priključitvijo napetosti na vžigalno elektrodo lahko dosežemo samo da teče ali ne teče tok skozi uporabnik (v odvisnosti anodne napetosti in upora porabnika).

Tiratron PL21 (2D21)

Elektronka PL21 je indirektno ogrevana tetroda. Slika zgoraj prikazuje izgled, shemo podnožja in mere (v colah) te elektronke. Krmilna elektroda (bolje rečeno vžigalna elektroda ali pomožna anoda) je G1. G2 ima bolj funkcijo zaščitne mrežice in je ponavadi vezana na katodo ali maso.
Na splošno so tiratron-tetrode zgrajene tako: katoda je po možnosti čim večje površine (pri PL21 je cilindrične oblike). Z malim razmakom je nameščena anoda, katere oblika in lega ni preveč važna. G1 je ponavadi narejena kot obroč in leži med katodo in anodo. G2 obkroža ostale tri elektrode kot plašč in izpolnjuje prostor med katodo in G1 in tudi prostor med G1 in anodo. O žlahtnem plinu, ki je v elektronki, proizvajalci ne dajejo podatkov.

Izgled PL21

Delovni podatki
Anodna napetost 250 V = ali 230 V~
Napetost gretja 6,3 V ~
Tok gretja 0,6 A
Čas ogrevanja 10 sek.
Čas vžiga 0,5 µsek.
Čas povratka 35 do 75 µs
Napetost vzdrževanja toka 8 V
Katodni tok 100 mA
Vršni katodni tok 500mA
Zagonski katodni tok 10 A (0,1 sek. max.)

Mejni podatki
+ Ua vršna napetost 650 V
- Ua negativna vršna napetost 1300 V
Negativne prednapetosti (G1,G2) 100V
Mrežni tok G1 0,5 µA
Mrežni upor G1 min. 100 kOhm
Mrežni upor G1 max. 10 MOhm
Temperatura okolja -75 do +90 ^oC

Krivulja krmiljenja tiratrona PL21 (2D21)

V odvisnosti od anodne napetosti je potrebna določena mrežna prednapetost za vžig tiratrona. Razmerje obeh napetosti je prikazano v tabeli. V poštev pridejo samo pozitivne napetosti do 650 V. Krivulja podobna paraboli prikazuje odvisnost obeh napetosti elektronke (npr. Ua = 300 V in Ug1 = -2 V). Sivo območje prikazuje možna odstopanja odvisno od temperature in različnosti primerkov tiratrona. Torej lahko pri anodni napetosti 300 V vžigalna napetost variira med -2,5 V do -1,5 V. Napetost na G2 je pri tem stalno 0 V. Ug2 tudi vpliva na potek vžiga tiratrona, torej lahko tiratron krmilimo tudi z mrežico G2.

Krivulja krmiljenja tiratrona PL21 (2D21)

Prednosti tetrode pred triodo

Plinsko polnjene tetrode imaji pred triodami dosti prednosti:

Mrežni tok je precej manjši tako da lahko mrežico napajamo iz visokoomskega izvora napetosti.
Parazitne kapacitivnosti med anodo in mrežico so precej manjše, tako da težje pride do nekontroliranega vžiga tiratrona.
Krivulja krmiljenja se da s spreminjanjem Ug2 v malih mejah premikati
Mrežica G2 se da pod določenimi pogoji uporabiti kot krmilna mrežica
Če povežemo obe mrežici (G1 in G2) se skrajša čas vžiga

Gretje tiratrona PL21 (2D21)

Pri napajanju gretja tiratrona PL21 je potrebno paziti na dve stvari. Napetost mora biti v mejah med 5,7 V in 6,9 V. Serijski spoj gretij večih elektronk je sicer mogoč, vendar ni priporočljiv. Kot maksimalna napetost med gretjem in katodo je podano 100 V. Pri tem mora katoda biti pozitivna proti gretju. V večini vezij je ena stran gretja spojena z maso vezja. Torej če uporabimo katodni upor za dvig katode nad potencialom mase, moramo paziti da na njem ni padec napetosti večji od 100 V. Praksa je pokazala da se ta vrednost lahko prekorači brez škode za elektronko. Gretje lahko izvedemo tudi brez potenciala, torej da pustimo oba kraja v "zraku" priključena samo na navitje transformatorja za gretje.Če vežemo dva tiratrona antiparalelno je najbolje uporabiti dve ločeni navitji za 6,3 V.

Napajalnik za poskuse

Na spletni strani nemškega radioamaterja DL2YEO sem našel idejo za napajalnik narejen iz elektronskega transformatorja za halogenske svetilke.

Pozor!

Opozorilo!

Moram poudariti da je opisani napajalnik pod omrežno napetostjo in da je delo s takšnimi vezji smrtno nevarno. Poleg tega mora imeti napajalnik minimalni stalni potrošnik ki je definiran od proizvajalca.

Nabavil sem elektronski transformator za halogenske svetilke 11,5 V ~ / 100 W, ki je na spodnji sliki.
Izgled pred preurejanjem

Originalni feritni transformator sem odstranil, ga razstavil in preštel ovoje žice. Po teh podatkih sem navil nov toroidni feritni transformator. Na primaru je 58 ovojev žice. Sekundarni navitji sta dve: 9 V (2 x 4 ovojev) za gretje in 100 V (65 ovojev) za anodno napetost. Žica je DIY visokofrekvenčna pletenica. O njeni izdelavi bom napisal nekaj kasneje.
Toroidni transformator (zgoraj levo originalni)

Ker so se tranzistorji v oscilatorju precej greli sem jim montiral večje hladilno telo. Na isto hladilno telo sem montiral tudi dvojno Schottky diodo S30D40 za usmerjanje nizke napetosti za gretje. To napetost sem stabiliziral z integriranim stabilizatorjem LM317 saj je nemogoče naviti sekundarno navitje na 6,3 V. Po izračunu bi naj bilo 2,7 ovoja. Če navijem 3 ovoje je napetost previsoka, z 2,5 ovoji pa prenizka.
Brez transformatorja z novim hladilnim telesom Shema sekundarnega dela

In še slika usmernika ko je že montiran novi transformator. Na sekundarju sta sedaj dve navitji, eno za gretje elektronk, drugo pa za anodno napetost. Za anodno napetost sem uporabil dvojilnik napetosti zaradi manjšega števila ovojev na transformatorju. Transformator je navit tako da so primarno in sekundarni navitji tudi mehansko precej narazen. Na hladilo v ozadju je montiran integrirani stabilizator LM713.

Gotov usmernik

Napajalnik sem testiral z 10W obremenitve na 6,3 in 60W na anodni napetosti. Hladilni telesi sta malo mlačni pri tej obremenitvi. Torej popolnoma zadostuje zahtevam katerim je namenjen.

Še nekaj o žici s katero je bil navit originalni transformator. Obe navitji sta bili naviti z VF pletenico. Ker je jaz nimam sem jo naredil sam. Med dva žeblja na razdalji 2 m sem napeljal 8 krat sem in tja lakirano žico debeline 0,1 mm, na eni strani snel in te žice s pomočjo vrtalnega stroja spletel. Za nizkovoltno navitje na sekundarju sem spletel 16 istih žic, medtem ko je žica za visokonapetostno navitje ista kot primarna.