Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Electricman

Стоял включённым он почти неделю.

В том то и дело, что 399 нет, заказывать одну - как-то не комильфо, а больше - накладно. Ну и другие детали тоже надо заказывать, резисторы, ОУ тогда уж импортные нужны, это всё явно не бюджетно. Пока попробую так, к тому же в запасах нашлись резисторы RS92NA. Даташит нашёлся, но там они вишаевские, а у меня другой фирмы (наверное, поглощённой вишаем). Вроде как металлофольговые, вроде как 2ppm/C. Только вот пары на 9 и 45кОм, при родных 22.9кОм.

Поменял ОУ на УД17А, транзисторы VT3 и 4 - на KF508/517 - они мощнее КТ312/313, к тому же у меня были не раз проблемы с 312ыми. Тестовый запуск от блока питания показал, что как минимум с цоколёвкой ОУ я не ошибся.

Реле пока не проверял, да и нечем - мой измеритель esr не имеет метрологических характеристик, да и неудобно им тыкаться.

Реклама

YellowColor

На календаре 2021 год, а это значит, что сорокалетний В7-39 для превращения в рабочий прибор, а не музейный экспонат требует очень много усилий. Менять стабилизаторы, ПЗУ, ИОН, приделывать нормальный интерфейс для связи с ПК, дорабатывать входной усилитель, проверять все переходные отверстия на платах, задуматься о заказных микросборках и прочая-прочая-прочая. Если целью стоит интерес к самообразованию и доработке, то почему бы и нет. А если нужен надежный прибор на каждый день - я бы задумался, скорее всего над чем-нибудь с индексом 344хх. Или вообще самоделке, если нужен только вольтметр.

Реклама

Electricman

Да я знаю, какой сейчас год.

Ещё, скажите, что цифровик С9-16 тоже в музей.

Основной прибор на каждый день у меня - В7-46. Хватает, но плывёт, и корпус неудобоваримый. Выбивается из гаммы "наделовских" корпусов. Вот была мечта о 39ом - и сбылась. Сейчас доработаю и буду пользоваться "на каждый день"

Кстати, вольтметр ориентировочно 92го года.

Добавлено after 2 hours 28 minutes 21 second:
Ну вот, с ИОНом более-менее разобрался. Оставил родные резисторы, и зашунтировал подстроечник резистором 75ом - стало лучше. Но сам подстроечник - так себе.

Теперь разбираюсь с входным усилителем - программа 9, п/п 4, смещение на КТ1 лихо прыгает в диапазоне 5-20мкВ, среднее около 12мкВ, то есть в допуске. На выходе усилителя был меандр, но убравши его в линию, стали чётко видны иголки. Одна иголка около +0.5/-2, другая около +1.75/-0.1В - не многовато ли? Я понимаю, инжекция через ключи, но не настолько же сильно, в том же 46ом это еле видно. Потекли ключи, или всё же для 39го это норма?

Добавлено after 4 hours 26 minutes 34 seconds:
Ну и до кучи, всё же занялся релюшками. Все довольно печально. У некоторых реле сопротивление контактов можно было измерять обычным мультиметром.

Но ничего - подгибая контакты, "юстируя" по образцовому реле всё было приведено ближе к норме. Сопротивления по моему "микрометру" вышли в районе 9.000*10^-3...3.200*10^-2 Ом, или проще - от 9 до 32мОм. В среднем около 12мОм. Одно реле пришлось заменить, подгибания не спасали - либо не может нажать оба контакта, либо сопротивление нормально замкнутых контактов улетает за 0.1Ом. Два с лишним часа потратил, впрочем, результат есть - теперь вольтметр не реагирует на лёгкие сотрясения при том же перевороте.

bsw_m

[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4038835#p4038835"]На выходе усилителя был меандр, но убравши его в линию, стали чётко видны иголки. Одна иголка около +0.5/-2, другая около +1.75/-0.1В - не многовато ли? Я понимаю, инжекция через ключи, но не настолько же сильно, в том же 46ом это еле видно. Потекли ключи, или всё же для 39го это норма?[/uquote]
Сейчас точно и не вспомню, что там было у меня, но хочу обратить внимание, что работа цепей периодической коррекции нуля работает синхронно с АЦП, и теоретически они не должны влиять на показания.

[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4038835#p4038835"]подгибая контакты, "юстируя" по образцовому реле всё было приведено ближе к норме.[/uquote]
К сожалению, подгибание контактов реле поможет не надолго (из практики), но реле восстановить можно.

Реклама

Electricman

>работает синхронно с АЦП
Это я понимаю, было бы странно, если асинхронно. Но задержки, ёмкости монтажа могут привнести сюрпризы. Правда, всё это маловероятно.

>подгибание контактов реле поможет не надолго
Других вариантов не было.

>но реле восстановить можно
Как?

У меня в запасе всего одно РВ-5, и ещё одно, немного не подходящее по посадочному месту РВ-5 1980го года (вывод заземления болтом, а не под пайку).

Ну и вопросы.
Программа 9, подпрограмма 1 - у вас стабильные показания? У меня скачет в пределах 2-6 емр, медленно смещаясь в пределах 15-35емр, то в одну сторону, то в другую.

А если закоротить вход АЦП - должны ли быть нулевые показания? При программе 9, п/п1 - там показания в районе 1.34352 и т.п., при работе в обычном режиме - то какие-то рандомные показания, то error27. На 46ом вход АЦП спокойно отключается и закорачивается, для выставления баланса ИОНа.

Закороченный вход вольтметра - ноль почти не стоит, прыгает +-1емр, иногда +-2. Усилитель копать, или всё же АЦП шумит? Или всё в месте? Стоит ли вообще выпаивать и проверять на утечку ключевые полевики?

В планах заняться входным усилителе, но опять таки, выбор небольшой - поменять ОУ на немногим более лучшие - УД17А, LF256H, MAA725 (uA725) - всё лучше, чем 153УД6 по многим параметрам. В теории LF256 вообще можно использовать вместо OPA140, по входному сопротивлению она почти догоняет её, правда, в остальном проигрывает. На вопрос, почему эти ОУ - они есть здесь и сейчас, и корпуса у них такие же, как и у заменяемых 153УД6. Потом, конечно, можно и поменять на современные ОУ, но пока можно и поэкспериментировать.

Реклама

bsw_m

Пост-загадка: почему составлена такая композиция и что она означает?

Документация на В7-57/1:
ТОИЭ часть1: https://disk.yandex.ru/i/Nh2gYHofhQ-YOA
ТОИЭ часть2: https://disk.yandex.ru/d/wSLq-eUXUE-btw
Схемы: https://disk.yandex.ru/d/D9ZjHuQaRgP7Qg

Реклама

Mickle

Изготовление временной замены для входного блока измерительного к В7-57/1, используя усилитель У5-11 и резистор на 100 МОм 0,1% как части интегратора

bsw_m

[uquote="Mickle",url="/forum/viewtopic.php?p=4039612#p4039612"]Изготовление временной замены для входного блока измерительного к В7-57/1[/uquote]
Верно, но по сути, самостоятельное изготовление БВИ для В7-57/1, чтобы доукомплектовать и запустить прибор.
Естественно, при его изготовлении буд максимально придерживаться схемы оригинального БВИ, за исключением некоторых замен, которые я не могу назвать сильно критичными. Например, небольшая переделка ЭМУ с целью заменить недоступную НТ003 на ADA4530-1.
Из изменений подумываю о том, чтобы мультиплексировать сигналы управления реле, дабы уменьшить толщину кабеля к БВИ.
О том, что на картинке:
Из У5-11 берется коммутатор и входной разъем (он такой же, как и в В7-57/1).
Из дифференциатора Д1 от ЕК1-6 берутся воздушные конденсаторы на 10пФ и 100пФ на сапфировых изоляторах, которые идут в интегратор. Остальные используемые емкости там К71-7.
100М резистор - вокруг него опять таки пляшет вся метрология на малых токах, МРХ потому что оригинальный резистор не представляется возможным раздобыть (хотя возможно, тут и лень имеет место быть)

bsw_m

[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4039228#p4039228"]А если закоротить вход АЦП - должны ли быть нулевые показания? При программе 9, п/п1 - там показания в районе 1.34352 и т.п., при работе в обычном режиме - то какие-то рандомные показания, то error27.[/uquote]
Имейте ввиду, в шлейфе, что соединяет АЦП и усилитель, на АЦП так же подключается и сигнальная земля. Описанное вами поведение очень похоже на отключенный шлейф

[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4039228#p4039228"]Закороченный вход вольтметра - ноль почти не стоит, прыгает +-1емр, иногда +-2. Усилитель копать, или всё же АЦП шумит? Или всё в месте? Стоит ли вообще выпаивать и проверять на утечку ключевые полевики?[/uquote]
Я бы пошел с простого:
1. Перепроверить и почистить все разъемы.
2. После прохождения АВК, отключить вход АЦП от усилителя, но оставив подключенной сигнальную землю.
Дальше по ситуации. В принципе, после подстройки смещения входного каскада усилителя (сведение мендра в прямую линию) - ноль должен стоять, лишь иногда, возможно перекидываясь на 1 е.м.р. (не часто)

[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4039228#p4039228"]В планах заняться входным усилителе, но опять таки, выбор небольшой - поменять ОУ на немногим более лучшие.[/uquote]
В идеале, я бы переделал усилитель на подобную архитектуру, как применен в В7-54: основной канал усиления + МДМ канал усиления ошибки и ее коррекции.

Electricman

>Описанное вами поведение очень похоже на отключенный шлейф
Ну да, шлейф я откидывал.

Но если закоротить не отключая - ноль стоит, т.е. проблема в усилителе.

>В идеале, я бы переделал усилитель на подобную архитектуру, как применен в В7-54: основной канал усиления + МДМ канал усиления ошибки и ее коррекции.
Схему его я смотрел, с одной стороны - вроде и не сложная, с другой стороны - склепать всё воедино выше моих сил (ну, как минимум, возможностей). Нужен модулятор, а это недешёвые h11f1, которые ещё нужно подбирать, транзисторная пара после них - подбирать полевики, как-то синхронизировать это с АЦП, грамотная разводка новой платы... Конечно, можно поиграться и с полевиками, но это будет явно "не то пальто". Да и сама схема такого качества, что не хочется даже разбираться, впрочем, у 39го не лучше, но тут нет вариантов.

Ну а пока исследования, эксперименты и доработки.
Поигравшись, окончательно поменял ОУ слежения на OP07D, который внезапно нашёлся в деталях. Может не самое лучшее решение, но только с ним удалось выставить усилитель слежения в +-5мкВ относительно общего провода. Хорошо работал голый LF256H с регулировкой по выводам балансировки. Но смещался он сильнее, да и входное сопротивление его всё же меньше будет, чем у родной 104ой сборки. Прикинуть бы реальное входное сопротивление LF256...

Входной усилитель - туда 07ой больше бы подошёл, но к сожалению ОУ с большим Кус и без выводов внешней коррекции там "заводятся". 153УД6 мало того, что имеет Кус = 50000, так ещё и доступна внешняя коррекция. С внешней коррекцией хорошо работает и MAA725, не смотря на Кус = 2500000. 140УД17 - заводится при каких-то переходных режимах (ошибки АВК 02, 03), но в целом стабильна, остальные же генерят, и ничем остановить не удаётся.

Заменил подстроечники на СП5-24 - теперь более точно можно ловить нули. Меандр в линию собрать не получается - несколько мВ его колышет. На всякий случай повесил капы между выводами питания ОУ. Заодно объединил полевые транзисторы входного усилителя алюминиевой скобой через термопасту - пущай одной температуры будут.

Ну и так, мысли насчёт ИОНа - ввиду отсутствия чего либо доступного, кроме LM399, будет стоять именно она. А дальше только два вариана, с масштабированием и без, то есть с заменой резисторов АЦП. В обоих вариантах надо сохранить виртуальный общий провод, поэтому проще повторить родную схему, или даже банально включить 399ую вместо 2с190, что автоматически ведёт к схеме без масштабирования. Но тогда токоограничительный резистор получается довольно малого сопротивления, что не есть хорошо (начитался про ИОНы в "соседней" теме). С масштабированием токоограничивающий резик можно увеличить, но тогда возникают проблемы с общим проводом ИОНа. Можно, конечно, сделать и смешанную схему - отмасштабировать только напряжение для питания стабилитрона - тогда автоматически уменьшатся требования к токоограничивающему резистору, ОУ, делителю, но схема получится ещё более сложной. Впрочем, и так, и сяк - франкенштейн выходит.

Делитель для получения отрицательного напряжения хочу попробовать заменить на преобразователь, собранный на LTC1043 - вроде не такая дорогая, да и параметры вроде ничего так.

3 часа ночи, лучше о серьёзном не думать.

bsw_m

[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4040059#p4040059"]Поигравшись, окончательно поменял ОУ слежения на OP07D, который внезапно нашёлся в деталях. Может не самое лучшее решение, но только с ним удалось выставить усилитель слежения в +-5мкВ относительно общего провода.[/uquote]
Измениться температура - уплывет. Решение: выкинуть КПС104 и ОУ, вместо них поставить OPA140.

[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4040059#p4040059"]Меандр в линию собрать не получается - несколько мВ его колышет. На всякий случай повесил капы между выводами питания ОУ. Заодно объединил полевые транзисторы входного усилителя алюминиевой скобой через термопасту - пущай одной температуры будут.[/uquote]
И не получится совсем в линию. Впрочем, синхронизация - додавит. Термосвязать входные КП303 - отличная идея, не понятно, почему это не сделали разработчики.

[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4040059#p4040059"]Ну и так, мысли насчёт ИОНа - ввиду отсутствия чего либо доступного, кроме LM399, будет стоять именно она.
...
Делитель для получения отрицательного напряжения хочу попробовать заменить на преобразователь, собранный на LTC1043 - вроде не такая дорогая, да и параметры вроде ничего так.[/uquote]
LM399 туда очень просится из главного плюса - уменьшение шумов ИОН, и как следствие уменьшение шума АЦП. И да, у LM399 значительно ниже ток, чем у 190-го, поэтому резистор надо будет заменить.
Насчет применения "летающих конденсаторов" - мысль хорошая, но надо смотреть на помехи.
Но в целом, я бы рекомендовал ИОН оставить на последок. Сперва есть смысл довести до ума усилитель и преобразователь R

Electricman

bsw_m писал(а):Измениться температура - уплывет. Решение: выкинуть КПС104 и ОУ, вместо них поставить OPA140.

Эх, знаю я, читал, да только шибко дорогая она.

bsw_m писал(а):LM399 туда очень просится из главного плюса - уменьшение шумов ИОН, и как следствие уменьшение шума АЦП. И да, у LM399 значительно ниже ток, чем у 190-го, поэтому резистор надо будет заменить.

А ещё - стабильность повыше и термостат встроенный.

Про ток почитал, да, можно спокойно увеличить резистор, минимизировав его влияние.

bsw_m писал(а):Насчет применения "летающих конденсаторов" - мысль хорошая, но надо смотреть на помехи.

Фильтр-буфер планируется. Должно помочь.

bsw_m писал(а):Но в целом, я бы рекомендовал ИОН оставить на последок. Сперва есть смысл довести до ума усилитель и преобразователь R

Особо их не доведёшь, так и так - всё надо заказывать - соответственно, задумываться над деталями для ИОНа надо уже сейчас.

Добавлено after 5 hours 14 minutes:
Вот, кстати, измерение сопротивления. Резистор RS92NA 249.8ом 0.02%. Примерно так же скачет ноль в режиме измерения напряжения, но быстрее, в силу другой скорости работы.

https://www.youtube.com/watch?v=8RZDpYkfR3s

Mickle

Electricman писал(а):Вот, кстати, измерение сопротивления. Резистор RS92NA 249.8ом 0.02%. Примерно так же скачет ноль в режиме измерения напряжения, но быстрее, в силу другой скорости работы.

Нестабильность в +-1 е.м.р. - тут многие приборы позавидовали бы

bsw_m

На самом деле отличная стабильность.

Electricman

Ну, можно тогда и повременить с доработками, хотя всё же займусь усилителем - пускай не сильно, но плывёт усилитель слежения, а вместе с ним - и входной усилитель. Ну, хоть с нормальным ОУ выставить ноль проще. Но непонятно, как и куда подключать контрольный вольтметр, в смысле, точку общего провода. Потому что перед установкой смещения 39ый показывает нули +-1емр, после настройки усилителей оно уплывает незначительно, но после отключения контрольного вольтметра - вжух и +60...80емр.

Есть ещё мысль (естественно, не моя

) воткнуть источник тока в истоки полевых транзисторов входного усилителя, но что-то сходу решить это не получилось.

bsw_m

[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4040863#p4040863"]воткнуть источник тока в истоки полевых транзисторов входного усилителя.[/uquote]
Еще раз порекомендую поставить OPA140 хотя бы в усилитель слежения вместо КПС104+ОУ.
Поверьте, этот ОУ куда стабильней по температуре, нежели КПС104 со всеми ухищрениями. И стоимость этого ОУ на самом деле не высока.
Если же хочется поиграться с попытками застабилизировать усилитель с входной дифпарой на КПС104 - лучше это сделать "на макетке", нежели экспериментировать на живом приборе.
Это просто добрый совет

Если будет желание пойти дальше и переделать основной усилитель, то рекомендую все же обратить внимание на архитектуру усилителя с МДМ каналом усиления и коррекции ошибки смещения.
И да, в нем не обязательно применять те же H11F1-е, я бы их и не рекомендовал.
Но если уже идти по пути такой переделки усилителя, то есть смысл вообще разработать свой с другими ключами и т.д. и просто заменить плату.

Electricman

Доступен только ЧиД, а там она всё-таки не дешёвая, ну да ладно, на одну ОУ у меня найдётся.

Пока оставлю так, как есть.
А МДМ... Ключи - вот проблема. Фантастических оптронов не достать, н11ф1 - не рекомендуются, что остаётся?

Вибропреобразователи не наш метод, подбирать полевики, компенсировать инжекцию зарядов - да, всё равно проиграем, а больше фантазии не хватает.

Ну, и не доработка, а ремонт, точнее, починка keithley 2000.

По крайней мере, теперь он работоспособен.

Добавлено after 31 minute 4 seconds:
Сейчас смотрю на свой В7-46 и думаю - может и в нём опору поменять? Стоит 2С190Д, а у меня есть несколько 2С190Т, всё лучше будет долговременная стабильность.

Или лучше не трогать?

bsw_m

[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4041166#p4041166"]А МДМ... Ключи - вот проблема.[/uquote]
Пара 2N7000(2N7002), включенные встречно и управляемые от фотовольтаики. Как один из вариантов. Второй вариант, сделать усилитель ошибки на LTC1150.
Рекомендую вариант построения усилителя ошибки именно на LTC1150. Ее достаточно для усилителя прибора класса В7-39, причем с запасом. На рассыпухе - можно построить усилитель лучше, но это не самая простая задача при отсутствии опыта и необходимого измерительного оборудования.
В целом, рекомендую пока только заменить усилитель слежения на OPA140 и посмотреть на работу усилителя.
Улучшение температурной стабильности усилителя слежения улучшит работу основного усилителя.

Electricman

bsw_m писал(а):управляемые от фотовольтаики

Это можно попробовать. Причём, если постараться, можно сделать даже почти сейчас. Транзисторы есть, фотовольтаическую оптопару можно соорудить для пробы - есть куча хороших фотодиодов, аккурат выйдет 4 оптопары по 7В выходного. Конечно, габариты, но для макета можно простить, зато можно постичь все тонкости и проблемы.

Просто сами оптроны опять таки надо поискать, какие именно брать. Сходу нашлась TLP3906, даже в ЧиД есть, и относительно недорого.

bsw_m писал(а):Рекомендую вариант построения усилителя ошибки именно на LTC1150

Я примерно представляю, как её прикрутить, но правильно ли я понимаю, что МДМ-усилитель усиливает разность напряжений на входной диффпаре и подаёт это напряжение на неё же, для установления нулевой разности напряжений на её затворах? Скан просто отвратного качества.

Вообще, я боюсь представить постройку нового усилителя. Схему то продумать несложно, но вот разводка, все эти земли... Страшно становится.

Ещё страшнее использовать 140УД13...

bsw_m

[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4041614#p4041614"]правильно ли я понимаю, что МДМ-усилитель усиливает разность напряжений на входной диффпаре[/uquote]Абсолютно верно.
[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4041614#p4041614"]и подаёт это напряжение на неё же, для установления нулевой разности напряжений на её затворах?[/uquote]Не совсем на нее, если говорить о усилителе В7-54, он подается на вход последующего каскада на ОУ. Но это не имеет принципиального значения.
[uquote="Electricman",url="/forum/viewtopic.php?p=4041614#p4041614"]Скан просто отвратного качества.

[/uquote]Скан схемы на В7-54? Если да, то я давно публиковал читаемую схему аналоговой части прибора, правда не скан, а фото. https://disk.yandex.ru/i/SuMbouTaVEutcA