Что мерить, чем мерить, как мерить. И, естественно - зачем мерить...

При поддержке компании ПРИСТ


Ответить

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Сб дек 07, 2019 21:19:39

Выскажу свое мнение по В7-39. Прибор этот действительно хороший и главное стабильный. Также и исторически он кое чем интересен. (По сути для того, чтобы запустить в серию этот прибор, МНИПИ организовали свое производство прецизионных резисторов (РФП-1) ).
Но вернемся к прибору:
Прибор очень стабильный и это самое главное. Если он конечно исправен, но могут быть нюансы и с ремонтом. Через мои руки прошло 2 прибора. Один очень порадовал, от второго я не смог добиться нормальной работы (за адекватное потраченное время на его ремонт).
Могу ли я его рекомендовать к приобретению - ДА, но с некоторыми условиями: возможность проверки его работы и стабильности хотя-бы в течение 3-х месяцев. При невысокой цене, скажу так до 300-350$ я бы задумался о приобретении, выше - смотрел бы в сторону иностранных приборов.

Но эта тема не про выбор приборов, а о их доработках.
Есть ли что доработать в В7-39?
Да!
1. Заменить АЛС на зарубежные аналоги, которые имеют лучшую читаемость.
2. Поставить более современный импульсный стабилизатор на питание неизолированной части.
3. В неизолированной части заменить плты(плату) ПЗУ, собранные на РТ5 или РТ7, в зависимости от года выпуска.
4. Заменить ОУ в усилителе на современные с целью снижения шумов и температурных дрейфов.
5. Насчет же опоры... если на что и менять, то только на LTZ1000, так как родная опора на стабилитроне 2С190Ф(2С190У) - в зависимости от модификации, показывает очень хорошую стабильность. Правда при условии, что прибор вообще не выключается.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Сб дек 07, 2019 22:12:28

Ну, пока 39го нет и даже не мелькает на горизонте, вот от того и ковыряю 46ой, в целях повышения стабильности. Остаётся в нём, наверное, только ОУ поменять, но увы, ничего лучше max44251/252 в наличии нет. Есть ещё мысль поменять компараторы, мне кажется, 521СА3 - больно уж тормозные, 300нс, мне кажется, что это много. Есть шустрые 521СА4, но возникает проблема согласования уровней и питания.
А ведь, по идее, от него, 46го, можно добиться лучших показателей, всё же, сделан он хорошо, в смысле, задумка.

Ну и оффтопа, чуть-чуть.
А так - я засматривался на какой-то Солатрон, кажись, с газоразрядными сегментниками. Но и его корпус не выдержит центнер "хорошей" измериловки сверху, а на самый верх его смысла пихать нет. Ну сложилось у меня рабочее место с наделами, из которого выбиватся только осциллограф С9-1. Хороший, но один канал, иногда мало, а другие (С1-70, 74) - имеют нехорошие трубки (нет беспараллаксной сетки).
А ешё у импорта иногда "кривые" пределы, как у того же В7-23, с его шкалой 12000 единиц.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Вс дек 08, 2019 00:24:13

Electricman писал(а):а другие (С1-70, 74) - имеют нехорошие трубки (нет беспараллаксной сетки).

Чего это - нет сетки? С 74-м,правда, дел не имел, а С1-70 у меня довольно долго был.
Со всеми дополнительными блоками. Нравился всем, кроме своего веса и габаритов.
И труба в нем - 11ЛО2И, вполне себе с беспараллаксной шкалой. Похожая очень на 11ЛО1И,
что стоит в С1-65, но малость получше - изображение на весь экран по высоте,а не так,как в 65-м.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Вс дек 08, 2019 11:44:48

В7-39 - вольтметр старый и полумифический. Установочная серия испытывалась аж в 1984 году. В каталогах ИПСС он просуществовал с 1985 по 1989 гг, после чего уступил место В7-54. Стабилитрон в ИОН может быть не только 2С190Ф или 2С190У, но и менее стабильный 2С190Т. В общем, лотерея.
Последние 8 лет я просматривал торгплощадки на предмет предложения В7-39. Видел только единожды, ушёл он быстро за ~900$.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Вс дек 08, 2019 14:14:33

Еще интересен предмет наличия в нем 2С190. Если была задумка сделать бескомпромиссный прибор (а судя по созданию целой линии по производству резисторов РФП и ДНФ, так оно и есть), то непонятно что там забыли 2С190, хотя уже были и применялись более стабильные 2С108. Мне почему-то кажется что изначально с таким подходом в него закладывали 2С483, копию LM399. Но не вышло.

$900 это конечно круто. Года полтора-два назад в Москве на авито был в районе 20-25. И висел довольно долго, порядка недели-двух.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Вс дек 08, 2019 14:55:32

КД на В7-39 начинает отсчёт с 1983 года. На тот момент альтернативы 2С190, как я считаю, не существовало, в т.ч. 2С108. Интегральный 2С483 (или как он там назывался) закладывать в конструкцию не могли сразу по 2-м причинам: 1) он разработан позднее, 2) изготовлены всего 2 партии для сдачи ОКР заказчику - в/ч 25580 в Мытищах. Ясно дело, ни о каком гражданском применении речи не шло в принципе, только забота о спецстойкости.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Вс дек 08, 2019 18:28:25

В7-39 - вольтметр старый и полумифический. Установочная серия испытывалась аж в 1984 году. В каталогах ИПСС он просуществовал с 1985 по 1989 гг, после чего уступил место В7-54. Стабилитрон в ИОН может быть не только 2С190Ф или 2С190У, но и менее стабильный 2С190Т. В общем, лотерея.
Последние 8 лет я просматривал торгплощадки на предмет предложения В7-39. Видел только единожды, ушёл он быстро за ~900$.


По моей информации, данный прибор увидел свет в 1981-м году (каталоги МНИПИ и разговоры с людьми).
Насчет же 2С190Т... тоже под вопросом, так как в спецификации написано следующее: "2С190Ф, допускается замена на 2С190У", про 2С190Т - ни слова.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Вс дек 08, 2019 18:46:19

У меня вредная привычка верить КД больше, чем разговорам :)

Изображение Изображение Изображение

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Вс дек 08, 2019 18:48:12

В имеющемся у меня каталоге ИПСС 90/91 вольтметр В7-39 ещё фигурирует. А вот выше 49го - никаких нет.

Ну а по стабилитронам - то в 46ом стоит 2С190Д, с допустимой заменой вообще на 2С191Ф, а последние, насколько я помню, были "шумные" (где-то в теме "калибровки" тут вычитал).

А что касается КД и начала выпуска - у того же С9-27 КД идёт от 85го, а первые серийные появились в 90ом кажется. Долог был путь становления приборов.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Вс дек 08, 2019 21:30:11

Говоря про год, я в частности ориентировался и на данный источник (Официальная книга о истории МНИПИ):
Изображение
И да, на то что говорили люди, которые так или иначе участвовали в запуске его в производство.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Вс дек 08, 2019 21:46:10

Я думаю, что правы все. Как справедливо отметил Electricman, рождение прибора - процесс длительный. В 1981 г. В7-39 возможно получил литеру Э, а за последующие 3-4 года прошёл от О до А.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Пн дек 09, 2019 07:03:44

Если присмотреться, на фото из книги видны отличающиеся от обычной версии входные разъёмы. Может действительно сфотографировали предсерийную версию?

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Пн дек 09, 2019 09:37:56

В общем, система ФАПЧ была побеждена.

После "модернизации" кварцем вольтметр стал вести себя как попало. То нормально, то нет. Как выяснилось, ФАПЧ то работает, то нет. И проблема эта оказалась схемной, катастрофический просчёт
На прошлой странице Mickle привёл схему ГСИ, и я долго не мог понять, что меня в ней смущает.

Как выяснилось, смущал меня сам ГУН. Если внимательно посмотреть, то можно увидеть, что варикапы включены весьма криво. Да так, что VD1 не работает от слова "никак" ибо по постоянному току он висит в воздухе. И чтобы это исправить, достаточно сделать как в том же В7-49 - варикапы напрямую подключены к контурной катушке. Что и было сделано - конденсатор С3 был удалён и замкнут. После этого система ФАПЧ внезапно заработала адекватно. И теперь напряжение на интеграторе ФАПЧ стало не 3...3.5В, как было, а вполне себе 4.9, что как раз близко к 5В, необходимым для правильной работы (в идеале на выходе ФД должен быть меандр, соответственно после интегратора это будет Uпит/2 или 10/2).

Страшно представить, как работают другие 46ые.

Это, кстати, проблемы того самого "долгого становления приборов" - в той же принципиальной схеме вольтметра В7-46 вы не найдёте в схеме входного усилителя транзистор VT2. Но это мелочь, главное вы в нём не найдёте перемычки 1-1", резисторов R13 и R15, контрольной точки КТ2 - а ведь это всё упомянуто в пунктах по настройке входного усилителя. Это просто что-то с чем-то...

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Пн дек 09, 2019 10:58:28

что как раз близко к 5В, необходимым для правильной работы (в идеале на выходе ФД должен быть меандр, соответственно после интегратора это будет Uпит/2 или 10/2).
А я-то понять не мог, почему в методике 5 В, а не 2,5 В. Не догадался напряжение питания проверить :oops:

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Пн дек 09, 2019 15:10:32

Ну, смесь типов логики сделала своё дело, тем более, кроме как в ГСИ, в цифровой части вроде нет КМОПа, только ТТЛ (ну, местами Н-МОП :) ).

Остаётся последняя битва за "стабильные показания". И причина нестабильности, как мне кажется, скрывается в связке АЦП и РС. Учитывая то количество логики, что стоит в цепях счёта и переноса - там море мест для задержек и возникновения несинхронности. Плюс джиттер компараторов. Так как вольтметр с отключённым входом АЦП упорно не желает держать ноль, всё равно прыгает.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Пн дек 30, 2019 05:23:02

Так как тут вспомнили про достаточно редкий В7-39, решил все же вернуться к нему и разобрать его более подробно, тем более недавно в мои лапы попали 2 рабочих и под пломбами В7-39. Обновления по теме будут как обычно, редко и "набегами". Возможно мое более глубокое исследование данного прибора у кого-то отобьет желание его искать, а у кого-то вызовет желание, напротив, непременно найти такой прибор себе в коллекцию.

Ну и для затравки
Изображение
Индикаторы уже поменяны, но пока не менялись резисторы, поэтому свечение не комфортно яркое.
Дальнейшие изыскания будут скорее всего в следующих направлениях:
1. Уменьшение потребления электроэнергии прибором.
2. Улучшение характеристик УПТ (шум, стабильность)
но это не точно и все может измениться при более глубоком погружении.

P.S. Один прибор мой, один коллеги с форума, имени называть не буду. Собственно, благодаря ему эти приборы и появились у меня на столе.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Пн дек 30, 2019 20:38:38

Эх, хорошие приборы. :))

А я таки воткнул конденсатор С3 в блоке ГСИ своего 46го на местно, неуверенно запускался, а по постоянке притянул варикап с помощью резистора. Теперь всё работает. Правда, уверенного нуля так окончательно и не получил, и думаю, что это невозможно без конкретной переделки схемы вольтметра.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Ср янв 01, 2020 15:45:55

С новым годом!
Ну и новогодний, не самый хороший пост и про доставшиеся мне приборы и и вообще про В7-39.

Приборы мне попали в очень хорошем состоянии, не сильно грязные, рабочие, но все же с проблемами.
1. Метрология у них понятное дело, поплывшая, впрочем, на базовом диапазоне - в пределах спецификации.
2. Входной ток у обеих, просто огромен на старте он был более 200пА, после выкручивания пробок из гермоблоков и наработки в несколько дней - снизился до 50-55пА, что уже нормально, но все равно много. Впрочем, этот вопрос, уверен, решиться промывкой плат и просушкой в термошкафу. Что на днях и будет сделано.

Относительно же самих В7-39...
Разберу пока не очень подробно УПТ.
УПТ в данном приборе построен по топологии усилителя постоянного тока с периодической коррекцией нуля. УПТ имеет коэффициенты передачи 1, 10, 100. Приняты решения для минимизации влияния схемы коррекции нуля на входной ток УПТ. В целом, схемотехника мне понравилась. Высказываю свое уважение инженерам, построивший такой усилитель на той древней элементной базе.
Но тут не обошлось без ложки дегтя. Которая заключается в том, что УПТ имеет подстраиваемые коэффициенты передачи 10 и 100. В буквальном смысле, подстроечными резисторами, включенными в последовательно с резисторами металлофольгового делителя обратной связи. И тут вопрос не к разработчикам УПТ, а к общей концепции прибора. Это все же был первый микропроцессорный прибор МНИПИ, и в нем калибровка реализована только основных диапазонов (переключателями на задней панели прибора), а остальные диапазоны уже подстраивались кучей подстроечников. Этот момент вполне объясним и понятен, но в плане метрологии и удобства калибровки прибора - не очень хороший момент, особенно с учетом того, что настройка остальных диапазонов требует вскрытия гермоблока...
На этом пока все.

P.S. Все приборы которые прошли через мои руки (4шт), имели разные показания 1В на диапазонах 10В и 1В...

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Ср янв 01, 2020 19:56:45

Об усилителе постоянного тока (УПТ) В7-39.

Поскольку В7-39 имеет расширенные средства коррекции внутренних источников погрешностей, входной усилитель (вместе со следующим за ним АЦП) в процессе автокалибровки подключается к большему числу источников сигнала, чем в обычном мультиметре. Структурная схема прибора наглядно это демонстрирует:

Изображение

Увеличение числа источников сигнала и коммутирующих их ключей приводит к возникновению дополнительных погрешностей, преимущественно из-за токов утечек полевых транзисторов. В селекторе входов УПТ конструкторы В7-39 применили на мой взгляд вполне рациональное и технологичное решение: не отбирать транзисторы по току утечки, а разделить селектор на несколько подгрупп входов и коммутировать две наиболее критичные из них с помощью Т-образных аналоговых ключей (Кл3 и Кл4). В каждом таком ключе два последовательно соединённых транзистора. В закрытом состоянии на одном из транзисторов всегда поддерживается нулевое напряжение между стоком и истоком, обеспечивая ничтожно малый ток утечки.

Изображение

Но это ещё не всё. Применение не цифровой, а аналоговой периодической коррекции нуля с запоминающим конденсатором С8 позволило принципиально решить проблему тока перезарядки паразитных монтажных ёмкостей и затвора диффпары ОУ2. В такте автокоррекции нуля ключи Кл5 временно подключают неинвертирующий вход основного ОУ2 к выходу вспомогательного ОУ “Guard”, а конденсатор С8 параллельно входам ОУ2. При этом С8 заряжается до напряжения смещения нуля ОУ2. После выхода из такта автокоррекции С8 оказывается включенным в разрыв ООС последовательно с инвертирующим входом ОУ2, а на неинвертирующий вход подаётся рабочий сигнал непосредственно через ключ /Кл5 минуя вспомогательный ОУ “Guard”. Поскольку на закрытом ключе /Кл5 разность потенциалов мала и в основном определяется смещением нуля ОУ2, паразитный ток перезарядки так же невелик.

Re: Модернизация советских цифровых вольтметров типа В7-хх

Чт янв 02, 2020 00:51:46

Михаил, спасибо большое за раскрытие темы как работает УПТ в В7-39, что я сам поленился сделать.
Единственное, могу добавить, в методике настройки сказано, что смещение усилителя слежения должно быть 100мкВ или ниже. Исходя из этого значения можно уже прикинуть какой входной ток сгенерирует входная емкость. Кстати, частота коррекции нуля, если я не ошибаюсь, составляет 5Гц(сейчас немного лень искать).

Продолжу дальнейший поверхностный разбор того, где могут возникать дополнительные погрешности и дрейфы.

Итак, источник опорных напряжений, он генерирует 2 напряжения Uоп+ и Uоп-, так же еще есть выход "напряжения смещения", по сути виртуальный ноль, для Uоп+ и Uоп-.
Изображение

DA1 - управляет термостатом, R3, настраивает температуру.
DA2 - генератор тока для стабилитрона.
DA3 - выполняет инверсию опорного напряжения, R19 подстраивает баланс отрицательного/положительного опорного напряжения.

У всех приборов, что прошли через мои руки, баланс опорных напряжений был уплывший (тут все же правильнее сказать, баланс опорных токов).
И что меня больше смущало, регулировка их была очень острая и сильно температурно зависимая, т.е. пример, выставил в пределах допустимого (по описанию не более +-0.00020), вольтметр стоял на боку, вернул его в рабочее положение, сменился температурный режим, и уже имеем показания +0.0028.
Кстати, этот баланс можно проверить, запустив 9-ю программу, 1-ю подпрограмму.
При ее работе так-же можно оценить и шум ИОН+АЦП.

P.S. на данном этапе я пока описываю обнаруженные моменты, которые впоследствии можно будет доработать. Так сказать поверхностный(пока) анализ, что можно улучшить в приборе.

Добавлено after 2 hours 55 minutes 23 seconds:
Продолжим далее анализ.
Источники питания данного прибора, а точнее стабилизаторы.
1. Источник питания цифровой части, а именно +5В, 3А, на входе требует 19В и 1.8А, рассеиваемая мощность ~20Вт.
2. Источник питания изолированной части, а именно линейный стабилизатор +25.5В и импульсный развязывающий преобразователь, тут не могу точно сказать, сколько он рассеивает, но греется он так же очень сильно, более того, использует в качестве отвода заднюю панель (которая не фальш-панель).

Казалось бы, при чем тут КПД источников питания, но дело в том, что это тепло внутри прибора, более того, задняя панель хорошо подогревает ту область гермоблока, где расположены АЦП и УПТ прибора, что сказывается на разности температур в разных частях данных плат. Да и температуры, как известно - не лучший друг для стабильности (в общем смысле) прибора. Так же достаточно сильный разогрев прибора обуславливает и его долгий выход в рабочий режим.
Фото прибора внутри:
Общие виды верх/низ:
Изображение Изображение
Гермоблок, верх/низ:
Изображение Изображение
Источник питания цифровой части:
Изображение
Плата источника питания аналоговой части + часть платы с трансформатором и выпрямителем питания аналоговой части:
Изображение

Пока я не буду принципиально касаться АЦП, преобразователя R и преобразователя ~U.

Пока поверхностный анализ выше озвученного позволяет сделать следующие выводы:
1. Необходимо переделать источники вторичного электропитания цифровой и аналоговой части вольтметра с целью уменьшения тепловыделения, благо данная задача на современной элементной базе решается не сложно.
2. Озвученное выше про усилитель подмывает сделать полную цифровую калибровку всех диапазонов с отказом от подстроечных элементов - решение идеальное, но потребует больших временных затрат на разработку нового вычислительного ядра. Поэтому, тут, что можно не накладно улучшить - заменить ОУ в усилителе на более современные и с лучшими характеристиками (например тот же OP177F), переделать усилитель слежения на ОУ с малыми входными токами и малым значением напряжения смещения(применить, например, OPA140).
3. ИОН - переделать его например на ИОН на базе 4-х LM399 (выше я высказывал мысль о LTZ1000, но все же считаю, что для данного прибора - ее применение неоправдано) или с маштабирующим усилителем, или же без, но во втором случае - необходимо будет пересчитать токовые резисторы в АЦП. Тут выигрыш в снижении уровня шума и улучшении стабильности отношений положительного и отрицательного опорных напряжений.
Ответить