Ремонт В1-18

[bsw_m]

Нашел и заменил 155ИД3, цифровая часть завелась полностью.
После включения прибор успешно прошел автокалибровку и как калибратор выдавал напряжения, похожие на правду, но минут через 5 после включения я попробовал его переключить в режим вольтметра, на что прибор бодро защелкал релюшками с периодическим показом надписи "перегруз", после чего прибор был перезапущен по питанию...
И вот:

Как говориться, было интересно изучить аналоговую часть - получите и распишитесь

Итог на данный момент, в холодном состоянии прибор проходит успешно все тесты и автокалибровки, после прогрева в течение минут 10 - выдает ошибку "НЕ РАБ 15" затем "ПЕРЕГРУЗ."
Что-ж, будем разбираться и дальше лечить пациента

[Miko2015]

Попробуйте сразу после включения режима вольтметра выбрать предел 10V. И входные клеммы закоротите, если не делали этого.
Мой второй прибор - В1-18 - после многочасового прогрева поплыл и не проходил АК из-за, как выяснилось, полуобломанного вывода ОЭП-16. Кое-как подпаял, но проблемы остались. Некоторые шаги (установки 0 пределов 100В и 1000В) проходит только после манипуляций с перемычкой между красными П-Т и Э (по ТОИЭ она нужна). На одном шаге снять, на другом - поставить. Такая фигня... При этом вольтметр с усреднением кое-как меряет, а вот выход калибратора сильно дрожит.
Периодически за него берусь и вновь откладываю.
Реле я, кстати, какие мог, "потренировал" НЧ генератором 10Гц (после прочтения описания Михаилом Mickle прибора с РВ-5А где эта фича встроена). Сами реле найти можно (демонтаж особенно), но перепаивать очень неудобно.

[bsw_m]

А на каком шаге он у вас останавливался?
Мой сейчас уже совсем перестал проходить автокалибровку, на первом же шаге и валится.
Реле на самом деле - вообще не проблема, и да, это демонтаж, но из них можно отобрать лучшие экземпляры.

[Miko2015]

При оторванной ноге ОЭП и открытом экране - на первом уже не 0_00 было, а на втором мог уплыть. При закрытом на 12-м шаге не мог в 0_000 003 уложиться.
А сейчас проблемы на 11, 10, 9 и 8. После манипуляций с клеммой Э - можно пройти. Но 10 вольт калибратор выдает дрожащие +/-20мкВ. Исправный В1-18/1 при тех же условиях +/-4мкВ.

[bsw_m]

Понял, вообще у меня ощущение, что в моем приборе не работает АЦП:
1. На входе: -0.0001В
2. Первый шаг (15) сразу же ошибка и "перегруз"
Пока разбираюсь с описанием и схемотехникой.

Вообще, когда он запустился в первый раз, выходное напряжение плыло вниз... на старте В7-39 показывал при уставке 10В: 9.99993, и в момент, когда я попробовал переключится в режим вольтметра было что-то около 9.99968В. В режиме вольтметра при ручном выборе диапазона - на всех диапазонах - перегруз.

[Miko2015]

Там, кстати, интересная система экранов - внутренний, в котором УПТ, связан с измериткльной землей, а второй - общий для аналоговой части - подключен к клемме "Э". У меня внутренний мог коротить на внешний из-за коривости кожуха, но изоляция не помогла никак.
На всякий случай - эту клемму "Э" нельзя соединять со входными разъемами вольтметра ни в коем случае - только с выходами калибратора.

[bsw_m]

Продолжим...
Как выше было отмечено, прибор имел явную температурную зависимость прохождения короткой программы автокалибровки, холодный работает, теплый - уже нет. Теплый, это примерно 8 минут с момента включения прибора при температуре окружающей среды 15 градусов, или вообще завал программы авк, в случае включения при температуре 22 градуса.
Причиной была DD10 на плате УСУ, с нагревом уменьшалась амплитуда импульса, идущего на трансформатор, а так же появлялся "дребезг".
После замены прибор пару раз стартанул а потом начал стабильно сыпаться (показания на этом шаге -100%) на оценке погрешности преобразования АЦП на пределе 1мВ (номер шага на индикаторе прибора - "11").
Дальнейшие разбирательства показали, что не работает интегратор АЦП, а точнее на его вход не подключается опорное напряжение.
Далее полазил осциллографом и увидел занимательную картинку:

Синий луч - контрольная точка точка Х2 на плате АЦП, желтый - Х3.

Более внимательный осмотр платы выявил, что DD1 и DD8 на плате АЦП, могли касаться своим металлическим основанием печатных проводников на плате, микросхемы были выпаяны, ноги переформованы с целью поднять данные МС над платой и впаяны назад, но результатов это не принесло.

Кстати, вызывает некоторое недоумение то, что при отсутствии маски или лакового покрытия плат, под микросхемы не проложены изолирующие прокладки.
Продолжение следует...

Добавлено after 4 hours 15 minutes 51 second:
АЦП запущен, кроме перепайки с переформовкой выводов DD1 и DD8, аналогичная операция была проделана с ключами DA1 и DA2, после этого АЦП заработал.
Вольтметр пару раз проходил АВК, но чаще валиться на измерении нулевого уровня предела 10В на максимальной чувствительности (шаг3, на индикаторе: 13), с показаниями 0_000174.

Добавлено after 2 hours 15 seconds:
Внимательно почитал раздел ТО, посвященный описанию работы, прибора, а точнее, работы УПТ и входных цепей. А так же их работы в режиме АВК.
На шагах АВК 1,2,3 (15,14,13) вход замыкается на землю. На выходе УПТ на 3-м шаге наблюдается напряжение в 2.31мВ, при этом усиление УПТ на этом шаге составляет 10. На входе УПТ при этом 237мкВ.
Делаю вывод об исправности УПТ и АЦП (в описании устранения неполадок была сноска на то, что при провале шагов 1-3, вероятные неисправности - УПТ, АЦП и т.д.), соответственно надо искать где натекает данное смещение (реле или еще что-то).
Так же есть желание заменить все провода во входной цепи на провод МГТФ (сейчас там обычный провод в полихлорвиниловой изоляции).

Добавлено after 6 minutes 29 seconds:
P.S. Так как ремонт плат данного прибора успешно закончен, и получен определенный опыт. Могу порекомендовать, если кому придется ремонтировать такой прибор, проверить не замыкают ли планарные микросхемы своим корпусом на дорожки печатных плат, на самом деле данный момент мне прилично попортил нервы и спровоцировал на ненужные манипуляции и потерю времени.

И по этому поводу еще раз недоумение, почему нельзя было применить изолирующие прокладки под микросхемами? Вот такой вот неприятный нюанс при общей проработанности прибора и очень интересной концепции его построения.

Добавлено after 1 hour 38 minutes 54 seconds:
Хотя вывод об исправности УПТ я сделал несколько поспешно... упустил наличие резисторов R1, R2 общим сопротивлением в 100кОм, и входной ток УПТ....
А по входу стоят оптроны ОЭП-16, подул на них струей воздуха - смещение уменьшилось, так же промерял выход с ЦАП (ИДН) - очень большое смещение, около 200мкВ), после промывки спиртом плат ИДН и фильтра, смещение уменьшилось до 20мкВ.
Но АВК удачно не завершается, стопор опять таки на 3-м шаге (13), буду разбираться дальше

Добавлено after 1 hour 41 minute 1 second:
Продолжим...
Закрыл функциональный(аналоговый) блок крыщкой и дал прибору прогреться, получил смещение нуля на 3-м шаге АВК в 320мкВ.
Измерил выходное напряжение с ЦАП, получил примерно то же значение... потом отпаял кабель с выхода фильтра и измерил напряжение смещения ЦАП- 2мкВ...
Дальше поизучал и выяснил следующее:
1. Потенциал экрана УПТ на 1.2мВ выше потенциала общей шины УПТ...
2. Утечка с экрана на вход УПТ была через коаксиальный кабель, соединяющий УПТ и выход ЦАП(Фильтра). Видимо изоляция кабеля напитала в себя всякой гадости.

Данные моменты исправил следующим образом:
1. для улучшения контакта экрана с общей шиной УПТ, в местах закручивания винтов облудил земляной полигон:

Это снизило разницу потенциалов между "землей" УПТ и экраном с 1.2мВ до 50мкВ.

1. Так как качественных коаксиальных кабелей под рукой у меня нет, было сделано следующее: свита пара проводов МГТФ, и спрятана в фторопластовую трубку, затем этим кабелем произведено соединение платы фильтра и УПТ:


Эти 2 операции снизили смещение нуля на прогретом вольтметре и с закрытым крышкой функциональным(аналоговым) блоком 3-м шаге с 320мкВ до 130мкВ, что уже дает успешно завершить прибору АВК, но в ТО на прибор сказано, что смещение должно быть не более 99мкВ.
Так что озвученная выше мысль заменить провода в полихлорвиниловой изоляции на провод МГТФ была здравой.
Следующие шаги:
Снять блоки УПТ и АВП, промыть спиртом плату УПТ (кстати - единственная плата которая на данный момент еще не подверглась мойке), заменить провода в блоке УПТ+АВП на провода МГТФ.

продолжение следует...

Добавлено after 5 hours 42 minutes 41 second:
Поменял провода на плате УПТ (подключение реле и разъема), так же в тех местах, где винты крепления касаются земляного полигона - напаял лепестки под винт, чтобы улучшить контакт.
Плату частично помыл спиртом, все это вместе дало снижение смещения нуля еще где-то на 30мкВ, и на данный момент оно составляет 100-102мкВ, впереди - замена проводов в блоке АВП и замена проводов соединяющих входной блок с платой-мезанином аналогового блока.
Ради интереса попробовал оценить 1/f шум прибора в режиме калибратора, график приводить не буду - нет смысла, шум составляет всего 2 е.м.р. или 2мкВ p-p.

Так же меня несколько удивила точность выходного напряжения (по крайней мере при сличении на неповеренном В7-39), и это с учетом того, что аналоговая часть была перекопана весьма плотно. Я даже не удержал своего любопытства и влез в термостат - оценить конструкцию и посмотреть какие стабилитроны стоят - 2С108Р, калибровочный же 2С108М.

[Miko2015]

Мой выдает 11,999В с такими же +/-2мкВ. Напряжение устанавливается после полутора суток прогрева (включаю редко).

Добавлено after 23 minutes 5 seconds:
Смещение на шаге 13 (которое должно быть положительно и в пределах 99) регулируется резистором "0", вроде. Это если оно постоянно - у меня оно сильно меняется в процессе работы и выставить ничего невозможно. Для В1-18/1 после прогрева оно выставляется 55мкВ, насколько я помню.

[bsw_m]

Итак, продолжим...
Все предыдущие манипуляции улучшили результат, но не дали того результата, который позволит прибору пройти поверку.
Проделанные работы:
1. Замена проводов в блоке коммутации (блоке АВП), на МГТФ (где нужно)
2. В блок АВП приходит "общий" провод, на котором сидят экраны реле и корпус делителя ДН-30, были приняты меры по изоляции от корпуса экранов реле и корпуса делителя, дабы избежать образования земляных петель.

Данные изменения позволили достичь показаний смещения нуля около 95мкв на полностью прогретом приборе (с крышкой блока), нуль сильно зависит от температуры и чем выше температура - тем выше он уплывает. На приборе (прогретом), с открытой крышкой показания нуля 61, с закрытой крышкой 95..97, и это когда резистор подстройки нуля в крайнем положении....
Результаты лучше, но прибор все еще неисправен и поверку уже только по этому параметру провалит. Потому продолжаем

В силу того, что было сделано все возможное по "внешним" цепям УПТ, и эти работы дали некоторые результаты, но не окончательные. позволяющие данную неисправность считать закрытой.
Было решено уже более подробно остановиться на плате УПТ.
Как я писал выше: "0" очень бодро реагирует на легкую продувку верхней оптопары модулятора...

Но сперва обращусь к конструкции:

Между оптопарами зазор около 1мм, что исключает хороший тепловой контакт между ними, причем нижняя имеет хороший тепловой контакт с платой.
Решил исправить это:
Проволока, что была "дистанционной" между оптопарами, была укорочена и теперь выполняет роль дистанционной между нижней оптопарой и платой.
На нижней оптопаре также была удалена краска на верхней поверхности (на нижней ее нет по умолчанию), и оптопары были вместе сжаты с использованием теплопроводящей пасты.
Как итог:

Это на прогретом приборе, с закрытой крышкой и почти среднем положении подстроечного резистора.

Естественно, в процессе проведения работ все так-же замывалось, а оптопары мылись со щеткой в проточной воде с дальнейшей сушкой.
Прибор будет поставлен на примерно недельный прогон с анализом и по результатам либо будет продолжен ремонт, либо же будет проведена пробная калибровка прибора. В случае удачного проведения пробной калибровки, прибор будет отправлен в БелГИМ на калибровку-поверку.

[bsw_m]

За тот небольшой период прогона, могу сказать следующее, ноль он держит хорошо... с оговорками.
А именно, если на вход УПТ нет никакого воздействия, то "0" не плывет никуда и находится в пределах спецификаций (есть небольшая температурная зависимость).
Но как только появляется воздействие на вход УПТ: Прибор работает в режиме вольтметра и измеряет напряжение отличное от нуля, либо же прибор работает в режиме ИКН и выдает напряжение отличное от нуля. Тут приплыли - ноль бодро уползает, причем за все допустимые рамки, что кстати является причиной провала длинной автокалибровки (шаги 2-0).
Если в цифрах: в режиме вольтметра измеряем 10В, в течение 1минуты, затем закорачиваем вход вольтметру, показания - 800микровольт, возвращение к нулевым показаниям - около 10-и минут.
Возврат же ноля в допустимые рамки может занимать до получаса, и время зависит от уровня приложенного напряжения на вход УПТ и времени, сколько это напряжение воздействовало.

Еще раз прошарив плату УПТ, предполагаю, что проблема все же в оптронах. Возникает вопрос, как их можно достоверно проверить? У меня есть некоторые идеи, но не уверен, что они верны.

В силу того, что оптроны я вряд-ли найду, начинаю думать, как и чем можно заменить МДМ часть УПТ. Впрочем, тут вариантов немного - применение Zero-Drift ОУ, и решение нюансов со входными токами и входным сопротивлением, чтобы не вылезти за спецификации прибора. Что не так и просто...

Просто красивая картинка (при таком напряжении, дрейф нуля УПТ не фиксируется )


Добавлено after 4 hours 53 minutes 14 seconds:
Накидал примерный вариант замены МДМ канала усиления в УПТ (понятное дело, что навскидку и без расчетов):

[Mickle]

В отсутствии оптронов я вижу ещё два дальнейших пути: 1) менять входной каскад на мостовой модулятор с PN4117A, или 2) менять весь МДМ канал на пикоамперный ОУ с низкочастотным чоппером (LTC1052, ICL7652), организовав следящее питание.

[bsw_m]

Михаил, спасибо за подсказки, в принципе, мысль у меня была в верном направлении по поводу чоппера. Но я пошел дальше по поводу упрощения:


LTC2057 имеет бОльший входной ток. нежели LTC1052, но он ниже заявленного в спецификации на В1-18 (50пА), при этом имеет в преимуществах высоковольтное питание (не нужно городить схему слежения), и не нужны внешние конденсаторы для работы чоппера, т.е. условно говоря, данный ОУ можно повесить "на проводах", вместо МДМ канала.

Хотел уточнить единственный момент, почему именно низкочастотный чоппер вы рекомендуете?

[Mickle]

Низкочастотный - по причине малого среднего входного тока (и импульсного тоже).

[bsw_m]

А вот интересно, насколько возможно применение в качестве ключей в модуляторе чего-то подобного: http://www.vishay.com/docs/84301/vor1142m4.pdf
P.S. я как бы слышал о успешной практике замены ОЭП-16 в модуляторе на подобные реле.

[Дмитрий М]

А Вы не пробовали проверить свои оптомодуляторы на соответствие паспортным данным? Тут вроде есть http://ooobvs.ru/oep-16_optopara . Если светодиод деградировал то может просто на АЛ107 или импорт заменить, помню в позднем СССР так оптронные тиристоры ТО125 лечил на работе, по тем временам таким модным писком считались... Потом уже в развале 90-х кто-то заводскую упаковку в 25 штук принёс и так и лежит где-то невскрытая .

[Mickle]

Я тоже слышал, что компании перепродавцы измерительной техники заменяют в советских приборах ОЭП-16 на зарубежные оптроны, правда речь шла о резисторных, а не FET. Проблема в том, что конструкции ОЭП-16 и т.п. оптронов оптимизированы для применения в модуляторах, а MOSFET реле - нет. Следовательно без экспериментов всё одно не обойтись, т.к. вопросов возникает не мало. Какова величина и дрейф термоЭДС в приёмнике, индуцированной нагревом светодиода? Насколько велик разброс характеристик (темновое сопр., кратность, время релаксации, проходная ёмкость...) от изделия к изделию? Насколько сложно будет их группировать в пары/четвёрки для соединения в мост?

[Дмитрий М]

Возможно использовав световод из отрезка кварцевого/стеклянного/пластикового стержня можно убрать разогрев паразитным теплом ИК излучателя приёмника? При сохранении необходимой мощности для обеспечения светового/темнового сопротивления. Думаю в излучателе ничего хитрого нет, вот резистору с ртуть... структурой для меня звучит ново, видно сложное соединения для фоторезиста не зря делали.

[Mickle]

Модуляторные HP 5082-4511 с неонкой: http://hpmemoryproject.org/an/pdf/an_911.pdf
Резисторные VTL5C4: https://www.thonk.co.uk/wp-content/uplo ... l5c3c4.pdf.
FET реле HP HSSR-8200: http://datasheet.iiic.cc/datasheets-1/a ... R-8200.pdf (использовалось в Prema 6047/6048).
Его аналог - Vishay LH1541AT1: http://www.vishay.com/docs/83834/lh1541aa.pdf.

[Дмитрий М]

Я подозреваю что цена этих спецмодуляторов больше чем останки прибора в целом . Судя по подходу автора с ремонтом фольговых резисторов сначала он всё-таки попробует восстановить ОЭПы. В том даташите я не увидел точности подбора Кпередачи между каналами, хотя может это в схеме и не важно..

[bsw_m]

Поискал еще немного, мне показалась интересной еще вот эта оптопара: https://www.fairchildsemi.com/datasheets/H1/H11F1M.pdf

А вообще, тут понятно будет только при проведении эксперимента и измерения характеристик прибора. Пока собираю информацию...

Дмитрий М писал(а):

Я подозреваю что цена этих спецмодуляторов больше чем останки прибора в целом . Судя по подходу автора с ремонтом фольговых резисторов сначала он всё-таки попробует восстановить ОЭПы. В том даташите я не увидел точности подбора Кпередачи между каналами, хотя может это в схеме и не важно..

Это очень вряд-ли... тем более, во второй плате В7-54/2 очень похоже на то, что протухли оптопары ОР46А, и их тоже надо на что-то менять.
Но из любопытства одну ОЭП-16 расковыряю для изучения.