Danas je nabavljen uređaj proizvođača Tesla telekomunikacije pod nazivom GALVAPULS, koji služi za pretvaranje istosmjernog napona u impulsno modulirani napon. Impulsno modulirani napon ili u doslovnom prijevodu impulsno širinska modulacija napona (eng. PWM- Pulse Wide Modulation) postupak je da se u ritmu digitalnih signala (jedinice i nule) modulira analogni napon stalne vrijednosti, na način da on bude uključen kada traje logička jedinica, odnosno isključen kada traje logička nula. Tako modulirani napon će se dakle sastojati od isprekidanih nizova pravokutnih naponskih impulsa čija su vremena trajanja točno određena upravljačkim digitalnim signalom i čija je srednja vrijednost jednaka željenom naponu (ako su stanja logičke jedinice češća/duža u jedinici vremena srednja vrijednost napona će biti veća i obrnuto).
Najveća prednost PWM-a pred čistom analognom regulacijom je veliki koeficijent korisnosti jer se puno manje snage disipira na tranzistoru u prekidačkom radu nego kontinuiranom radu kako je to slučaj kod analogne regulacije. Vrlo česta upotreba PWM-a je dakle u različitim regulatorima napajanja (tzv. prekidački regulatori napajanja ili switcher-i od eng. SMPS – Switched Mode Power Supply), zatim u regulatorima brzine vrtnje elektromotora, pojačalima koja rade u D-klasi kao i u drugim područjima u elektronici i elektroenergetici.
Naš GALVAPULS može dakle prekidati ulazni istosmjerni napon u impulsima u trajanju od 1-10 ms sa razmacima u trajanju od 10-100 ms, oboje podesivo u deset koraka. Vidimo da su kao izlazni prekidački tranzistori ugrađeni 2N3773 tako da bi ulazni istosmjerni napon mogao ići do 140 V, a struja do 16 A. S obzirom da je naš uređaj nabavljen sa odrezanim mrežnim kabelom prvo treba pogledati što se krije u unutrašnjosti.
Ono što se odmah ističe to je da su elementi sklopa montirani na univerzalnoj tiskanoj pločici. Također, kad se pogleda kompletno ožičenje sklopa kao i način montaže komponenti na šasiju dobiva se dojam kako je ovdje riječ o brzinski sastavljenom sklopu po narudžbi ili se radi o kakvom prototipu. U svakom slučaju unutrašnjost je u potpunom kontrastu naspram vanjštine, iako se i ondje rukom crtana simbolična shema na prednjoj ploča nikako ne uklapa u ukupni dizajn uređaja. Moglo bi se zaključiti da uređaj datira negdje iz druge polovice 1970-tih godina.
Oscilator GALVAPULS-a bazira se na dobro poznatom i sveprisutnom timeru 555, a ovdje je u inačici sa metalnim kućištem SE555T. Na gornjem dijelu pločice smješten je mrežni transformator, diode za punovalno ispravljanje, te kondenzatori i tranzistor sa hladilom (2N3019) za stabilizaciju napona od 15 V potrebnih za pogon timera 555 na koji je također montirano hladilo.
Oko timera 555 nalaze se pasivne komponente potrebne za određivanje frekvencije i vremena trajanja pravokutnih impulsa. Osciloskopom su snimljeni impulsi na svim položajima preklopnika i možemo reći da ispisane vrijednosti na preklopnicima vrlo precizno odgovaraju stvarnom stanju.
Signal se sa izlaza timera 555 zatim preko otpornika dijeli na dva izlazna kruga. Naime na pločici uočavamo dva tranzistora 2N3055, dok se na hladilu nalaze dva tranzistora 2N3773. Po jedan 2N3055 i 2N3773 spojeni su u darlingtonov spoj čime dobivamo dva zasebna darlingtonova para tranzistora koji pak čine dva zasebna izlazna kruga. Signalom iz timera 555 jedan darlingtonov par okida se izravno, a drugi se okida signalom prethodno invertiranim sa tranzistorom 2N1613 (na pločici ga vidimo između timera 555 i transformatora). Malo je nejasno zašto se išlo na ovakvu izvedbu izlaznog kruga koju čine dva darlingtonova spoja tranzistora okidana invertiranim signalima. No kada popratimo ožičenja uočavamo da jedan darlingtonov par zapravo nije spojen nigdje. Očito se radi o prototipnoj verziji sklopa gdje se pokušalo napraviti serijski tranzistorski regulator koji može izdržati što veću struju. No da bi se dva darlingtonova para tranzistora spojila paralelno i dobro radila, morali bi biti dobro električki upareni inače bi kroz jedan uvijek tekla jača struja nego kroz drugi. S obzirom da su sva četiri tranzistora istog NPN tipa nije mi jasno što se mislilo postići okretanjem faze signala i napajanjem izlaza u protufaznom, diferencijalnom ili kakvom već drugom asimetričnom spoju. Kako god bilo, izgleda da se od svega odustalo te sada u izlazu radi samo jedan par tranzistora. S donje strane univerzalne pločice također se pronalaze nelogični putevi ožičenja, a sve je to vjerojatno rezultat eksperimentiranja i u konačnici odustajanja od originalne ideje.
Montaža pločica na šasiju ovdje je također izvedena dosta loše. Cijelu pločicu drže samo četiri vijka s bočnih strana te je ista već deformira, a uklanjanje tih vijaka nije moguće bez pristupa s donje strane. Da bi se pristupilo donjoj strani potrebno je povaditi sve kontrole s prednje ploče kao i prednju masku ispod koje se nalaze vijci. Čak i da se sve to napravi opet bi pristup pločici s donje strane bio ograničen jer je uzduž i popreko povezana raznim ožičenjima za druge komponente. Stoga smo odustali od kompletne demontaže tiskane pločice.
Između pločice i šasije, na desnoj strani (slika dolje) nalazi se hladilo s diodom 1N3910. Ova snažna dioda inverzno je polarizirana na izlazne priključnice kako bi u kombinaciji sa osiguračem štitila serijski izlazni regulacijski krug od pogrešnog polariteta.
GALVAPULS smo testirali sa običnim malim DC motorom (15 V) koji nam se našao pri ruci i na kojem smo bez problema uspjeli dobiti potpunu regulaciju brzine od nula do maksimum. Tako možemo zaključiti da je i ovaj nedovršeni prototip ipak u funkciji, a ne bi bilo loše zamijeniti serijski izlazni regulacijski krug nekim snažnim tranzistorima iz kakvog prekidačkog napajanja koji su baš i namijenjeni za tu ulogu i koji su danas masovno dostupni iz svakojakih zastarjelih elektroničkih naprava. Ideja se eto možda ne čini lošom, no upravo ovaj primjer pokazuje da sve ideje baš i ne završe uvijek sretno 🙂