Прокачиваем измерительные раритеты! От 6-ти разрядов и выше.

[TEKTRON]

Добрый день!
Если наш форум посещают владельцы HP 3456A, прошу отозваться. Нужна помощь с механическими деталями.
Конкретно:
Мой экземпляр прибыл без наружных крышек и неисправным. Функциональность восстановил, крышки докупил и несколько месяцев пользовался прибором, но совершенно случайно выяснилось, что внутри должны присутствовать ещё 2 экрана - над и под измерительными платами. Тратиться по новой желания особого нет, и без того крышки по цене оказались равны самому прибору, попробую изготовить экраны самостоятельно. Хотя, если у кого завалялись лишние по щадящей цене и на территории РФ, готов обсудить. Но поскольку такой вариант маловероятен, собственно вопрос:

Может кто-нибудь сфотографирорвать каждую крышку с обеих сторон (желательно с линеечкой в кадре) и в приличном разрешении поделиться? Это снимет вопросы о размерах, наличии чернения на внутренней поверхности, о наличии перфораций на нижнем экране.

Насколько я понял, там всего по одному крепёжному винту на экран, и по одному винту на каждую крышку, трудностей со снятием/установкой возникнуть не должно.
3455-й был сделан в более традиционном стиле - там внутренний экран чуть ли не десятком винтов прикручен, плюс крепёж крышки над отверстиями для доступа к калибровочным органам...

Вот пара фоток, с которых и начался сыр-бор. Больше ничего нагуглить не удалось.
http://www.eevblog.com/forum/chat/safe-to-repair-hp-agilent-3456a-6-d-dmm-any-ideas/?action=dlattach;attach=20511;image
http://www.eevblog.com/forum/chat/safe-to-repair-hp-agilent-3456a-6-d-dmm-any-ideas/?action=dlattach;attach=20513;image

Если кто-то мучается с ремонтом 3456-го - обращайтесь, чем смогу - помогу. Мой мне немало крови попил, т.к. тесты вообще не проходили, индикация всякий раз разная, и реакция на кнопки была абсолютно неадекватная, если была. А теперь не нарадуюсь .

[TEKTRON]

Один вопрос отпал - перфорации на нижнем экране нет.

[xDevs]

Увы, 3456 не имею, помочь не могу, но вот детали или ворклог по ремонту было бы интересно почитать! Конечно, если есть желание и время чтобы тратить на этот труд.
Может кому-то поможет тоже.

[TEKTRON]

Приступим .
О первоначальном состоянии прибора я уже сообщал.
Подозрений изначально было 2 - БП и что-то с outguard логикой - платой управления. (Картинки кликабельны )


Начал с БП стандартным образом - повальной заменой всех электролитов, не глядя кто прав, кто виноват. Тем более, что вместо +33В было менее 20В.
После замены БП стал соответствовать требованиям, но к сожалению, функциональность прибора в целом не восстановилась.

В плате управления первым делом проверил заменой дешифратор адреса (U17 и U19), т.к. ни ПЗУшек, ни ОЗУшек нужного или рекомендованного в инете типа в наличии не было, и тратитьтся не хотелось (вольтметр вообще покупался "на органы", оживлением занялся из спортивного/академического интереса). На фото это две 555ИД7 в панельках.


Опять мимо кассы, картина прежняя.
Терять стало уже нечего, и пришлось вместо штатных ПЗУшек применить что-то из наличия.
Выдернул из антикварной материнки 2 МБ чип БИОС (MX29F002), переделал под него плату, точнее, вся коммутация выполнена на панельке. Там, где назначение ног у старой и новой микросхем совпадали, выводы панельки напрямую впаяны в плату. Все несовпадающие по назначению выводы укорочены и висят в воздухе, к ним подведены сигналы проводами. Поскольку 32-ногая панелька занимает почти полтора старых посадочных места, во избежание эксцессов поверх основной платы была приклеена изолирующая стеклотекстолитовая пластина.
О сигналах (весь монтаж можно отследить по фоткам):
Адреса А0...А14 подведены на одноимённые ноги MX29F002;
Данные D0...D7 - тоже на соответствующие ноги MX29F002;
Земля на 16-ю и 22-ю ноги MX29F002;
+5В на 1, 2, 3, 30, 31, 32 ноги MX29F002;
CS с 6-й ноги U23 подан на 24 ногу MX29F002.

В чип 8 раз записал самую свежую 256-килобитную версию фирмвари:
http://rfscientific.eu/sites/default/files/articleextra/hp3456a_sn2943a21963_late_model.rar , там же есть и для других приборов, спасибо доброму человеку, выложившему прошивки.
http://rfscientific.eu/memory-dump-directory
В принципе хватило бы и однократной записи в нужную страницу, но чтобы не заморачиваться с распайкой старших адресных линий, заполнил весь доступный объём. В итоге задействована была самая старшая страница (все старшие неиспользуемые адреса чипа посажены на +5В).
Вторая панелька понадобилась потому, что у чипа некстати отвалилась нога. Пришлось подпаять вывод, и, чтобы прочие тоже не поотлетали, поставить чип на промежуточный сокет.
Стирание/запись ПЗУ по-разному выглядит в разных программаторах, поэтому я опишу, как это выглядело для ChipProga, надеюсь, каждый сможет скорректировать под свои возможности. Перед записью чипа надо зайти в "ПАРАМЕТРЫ МИКРОСХЕМЫ" и там выбрать и выполнить "СНЯТИЕ ЗАЩИТЫ ВСЕХ СЕКТОРОВ", после этого чип превращается в обычную ПЗУшку без бут-блоков.








И опять положительный результат достигнут не был.
Поскольку самое первое сообщение на дисплее (НР3456) при включении таки появлялось, процессор, шины адреса и данных были оставлены в покое. Осталось ОЗУ. Если не поможет - точно парэжу этот аппарат. На ку-соч-ки!


В закромах из статических на тот момент оказались некие сверхскоростные (по понятиям своего времени) чипы кэш-памяти GLT725608-15T от какой-то древности, то ли 486, то ли Пентиум 1.
Сделал простейший переходник с панелькой, вытянул с платы нужные сигналы.
Включаю...

Ур-р-р-а-а-а! Заработало! (с)к.Матроскин.
Хотя измерения не пошли, но зато адекватно заработали клавиатура с индикацией. Прогнал тест - загавкало в сторону измерительной части.
По привычке поджал изолированный контроллер в сокете, опа - пара измерений выскочила на дисплей. Ну тут всё стало понятно, заменил сокет нормальной цанговой панелькой, и всё стало шоколадно .



Итого резюмируем - всего реально было 3 неисправности:
-БП - электролиты;
-ОЗУ;
-панелька inguard контроллера.
ПЗУ и дешифраторы были заменены излишне, но не напрасно. Запас пространства в ПЗУ, ОЗУ и адресном дешифраторе даёт простор для "полёта фантазии"... Да и потребление снизилось.

Отредактировано, добавлено конкретики по сигналам ПЗУшки. По ОЗУ добавлю позднее, подробности подзабылись, надо или записи отыскать, или прибор вскрывать...

[TEKTRON]

Прибыл листовой алюминий, была сделана выкройка и изготовлены экраны.
Кликабельно.

Около месяца прибор эксплуатировался с этими крышками, пока неделю назад не дошли руки попытаться зачернить их. Результат оказался настолько страшен , что фотографировать не стал. Однако ж блестеть алюминий перестал.
Без крышек встроенный (мной) термодатчик давал превышение около 6-ти гр.Цельсия над окружающей температурой. Это на родных ножках, сверху на прибор ничего не положено, с боков минимум 7 см зазора, полностью собран и после 24-часового прогона. С блестящими крышками в тех же условиях - около 12 гр., а с зачернёнными - около 10 гр.Цельсия. Если б удалось получить радикально чёрный цвет, сбавка оказалась бы весомее, ну да сойдёти так.

Поскольку прибор был вскрыт, появилась возможность уточнить подробности по подключению ОЗУ (позиционные обозначения по схеме платы A4) :
1.данные D0...D7, адреса A0...A9 и потенциал земли заведены через стоечки напрямую с посадочного места.
2.Адрес A10 взят с 12 ноги U12 и подан на 21 ногу чипа.
3.Сигнал записи WE взят с посадочного места проводом и подан на 27 ногу чипа.
4.Сигнал выбора кристалла взят со 2 ноги U3 и подан разом на 20 и 22 ноги чипа.
5.Что подать на неиспользуемые адреса чипа, значения не имеет. Хоть землю, хоть +5В.


Пара слов о доработках.
К сожалению, я не удосужился сфотографировть термодатчик при последней разборке, поэтому место его расположения обозначу поверх фото.
Питание взял с +5 В от GPIB, сигнал вывел через дополнительный разъём BNC, установленный на задней панели.


Опорник тоже был доработан - были выфрезерованы пропилы вокруг посадочного места LM399, а саму микросхему дополнительно изолировал вспененным материалом. Целью было снизить теплопотери для снижения тока подогревателя, попутно снизилось и влияние конвективных потоков. Правда, возможно, стяжка добавила механического воздействия на ЛМ-ку, надо будет изменить способ крепления утеплителя.


Аналогичные доработки были выполнены и в HP3457A, плюс добавлена подсветка ЖКИ.

Ну и установил правильный кварц для 50Гц-ового питания. К сожалению, на 4875 КГц его найти не удалось, зато на удвоенные (9750 кГц) и учетверенные (21500 кГц) в "Кварце" нашлись. Соорудил элементарный делитель на ТМ2 с возможностью выбора коэффициента деления и врезал его между 4-й ногой U12 платы A30 и последующими цепями.
Показания стали гораздо стабильнее.

[Mickle]

Фрезеровать пазы на фабричной плате - это брутально У меня бы наверняка рука дрогнула и прощай...

[TEKTRON]

Не, ну понятно, что осторожность требуется, как без неё
Пол дня высматривал над лампой трассу будущего воздействия...
Но вообще-то это не самый трудный случай в моей практике.
С ЭТИМ пришлось повозиться дольше, т.к. требовалось максимально заУзить "спицы", а фотошаблоны сторон платы сместились при проглаживании. Почти что запорОл один проводник. Слава Богу, обошлось...

[xDevs]

Брутально. Хотя я по прежнему не убежден что от этих пропилов есть толк, при условии прочих равных и адекватной изоляции конструкции от потоков воздуха и тепла извне.

[TEKTRON]

А к сосуду Дьюара таких сомнений не возникает?
Спорить не буду - для достоверного разрешения вопроса понадобится сделать точно такой же, только на сплошной плате, и сравнить. Но к такому подвигу я не готов. Есть чувство, что на сплошной плате лучше точно не станет, однако чувство - не аргумент . Поэтому просто о мотивах.

Вся эта фрезеровка делалась именно с целью хорошей термоизоляции, как альтернатива Дьюару. А не для компенсации механических напряжений или против подогрева снаружи. Снизу и сверху по 4 см пенопласта, но ПМСМ грош ему цена, если по сплошному текстолиту тепло пойдет к металлическим стоечкам, а по ним на наружный металлический же корпус.
Зачем термоизоляция? Снижение тока подогревателя есть гут - сказал разработчик схемы ЛМ399. Больше него вряд ли кто-то ЛМ-ку тестировал, и я ему верю.
А ещё будет градиент температуры на остальной части платы , где токозадающие и усилительные дела расположены, его-то куда девать? Как недавно упоминалось,

...начинаешь мечтать о том, чтобы все окружающие предметы были с тобой одной температуры А то ведь поднёс руку к разъёму делителя ближе 1 см, жди 5 минут, пока наступит новое тепловое равновесие.

Там, конечно, более чувствительный девайс, но и у меня не перст, а шесть разогретых до 95 гр. чипов с коротенькими выводами (аж 24 металлических вывода, между прочим. Калорифер, однако... )

Редактировано. Mickle, мои извинения, из-за похожего вступления подумал, что отвечаю вам

Последний раз редактировалось TEKTRON Пн сен 28, 2015 21:23:10, всего редактировалось 1 раз.

[otus]

TEKTRON ну и звезда Давида
Чего не сделать было просто "серцевину" отдельной платой в отверствии основной платы,
тонкий провод одной длинны на соединения или из фольги наклеенной на подложку и вытравленнй
нужным "узором" набор проводников?

[xDevs]

Нет, к сосуду Дьюара вопросов нет, как раз. Насколько я понял из своих забав с LTZ/LM, главное обеспечить стабильность температуры и отсутсвие случайных градиентов (воздушных потоков, греющихся деталей снаружи).
Если все расположено в изолированном наружном боксе, то остальная часть платы будет мало отличатся по температуре от ИОНа.

[TEKTRON]

xDevs, я руководствовался вот этой инфой:
http://www.eevblog.com/forum/projects/ultra-precision-reference-ltz1000/msg404500/#msg404500

otus, в наиболее общем виде это и есть фольга, наклеенная на подложку с вытравленным впоследствии узором, разве нет?
Просто излишек подложки удалён.
Сделано на единой плате ради механической целостности (чтобы не изобретать фиксацию "дочерней платы") и чтобы избежать лишних паек.
Количество спиц не зрелища ради, а по необходимости. И провода у меня совсем не одинаковой длины - включение стабилитронов квази-Кельвиновское, с разделением тОковых и потенциальных проводников.
На каждый катод приходят по два проводника, а все 6 анодов объединены одним сплошным полигоном, и на этот полигон тоже приходят 2 провода.
Я решил, что такое упрощение допустимо, т.к. это общий провод (земля). Итого 6х2(катодные)+2(анодные)+2(подогреватели)=16. По условиям трассировки было выгоднее добавить 9-ю спицу, чем городить межсторонние переходы.
Мне кажется, затевать дочернюю платку имеет смысл для Дьюара - тогда от заморочек будет заметный эффект. А тут всё проще гораздо ...

[TEKTRON]

Слегка офтоп, но на отдельную тему не тянет...
(Все фотки кликабельны.)
Наверное, все владельцы мультиметра HP 3457A "счастливы", считывая показания с его жидкокристаллического дисплея, не имеющего подсветки. Особенно это "радует" в тёмное время суток при выключенном освещении. Появилось острое желание привинтить что-нибудь светящееся, благо блоков подсветки от почивших двустрочных дисплеев хватает.

Извлёк, осмотрел, приуныл:

Обратная сторона диплея содержит металлическую пластину, прозрачность нулевая, соответственно блоки задней подсветки абсолютно не при делах. Разобрать и удалить эту пластину мешает то, что поскольку запасного дисплея нет, риск убить мультиметр при его случайном повреждении неприемлемо велик. Надо обойтись без разборки дисплея, при этом желательно избегать наружных деталей, т.к. они:
а) легко повреждаются;
б) возможны непредвиденные КЗ на что угодно, в т.ч. зимой на заряженный статикой свитер;
в) пришлось бы дырявить корпус, если хотим, чтобы подсветка всегда была с аппаратом, а не с мебелью.

Вот что получилось.
В ящике с хламом нашёлся китайский мобильник с раздавленным экраном, а в нём подсветка на 6-ти плоских белых SMD светодиодах. Светодиоды были переставлены на узенькие платки:

платки смонтированы на крепёжных "ушках" дисплея так, чтобы светили в торец стеклышка.

В качестве питания использован БП HPIB-контроллера.


Балластные резисторы смонтированы на дополнительной платке для варианта с 4-мя светодиодами (сорри за "шевелёнку"),

а для варианта с 2-мя - размещено в разрыве питающего провода внутри изолирующей трубки/термоусадки.


Результат ночью:

Днём:


Справедливости ради надо сказать, что контраст при внешнем освещении несколько снизился, но читабельность вполне сохранилась.
Гораздо важнее, что показания стали читаться в полной темноте.

[xDevs]

но на отдельную тему не тянет...

Ну, на отдельную статейку-заметку - очень даже бы

[TEKTRON]

Тогда уж придётся про его датчик внутренней температуры расписывать, пока не до того.
Это я рылся в ворохе фоток, искал 3456, а нашёл эти, полугодичной давности, ну и выложил - вдруг пригодится кому-нибудь.

[otus]

А еслЯ бы жёлтые поставил бы,то так бы не засвечивало. Можно попробовать
белой матовой пленки между стеклом и ЛЕДом подсунуть или тонкий плекс наждачкой,
чтобы больше рассеять.

[TEKTRON]

Гаджет с жёлтой подсветкой у меня не то, чтобы ещё не сломался, у меня его попросту нет .
Насчёт рассеивателя попробую, когда в прибор полезу, спасибо за идею.
Вообще всё не настолько засвечено, как это изобразил фотоаппарат, но улучшить ситуацию совсем не грешно.

[TEKTRON]

По модернизациям 3456 этап улучшения и без того приличной стабильности завершён. Некоторые выводы и результаты.
1. Термоизоляция опорника – дело верное, но вот стяжками её крепить категорически НЕЛЬЗЯ! Я попробовал суровую нить с НЕсильной затяжкой узла – и уменьшил ТКН вдвое.
2. Логичное продолжение – применить опорник на нескольких LMx99 – было выполнено на днях. Опорник на 3-х LM199, оставшихся после ремонта 34401, был собран на ФАФ, чтобы не заморачиваться с эквипотенциальной защитой. Увы, разъём пришлось переставить с оригинальной платы, поэтому попеременно проводить испытания с оригинальным и самодельным опорниками возможности нет.


Надо сказать, что плата получилась не вполне удачной из-за стремления остаться в оригинальных габаритах и применения панельки под ОУ. Вчера сделал и установил новую, более просторную плату, пока работа нареканий не вызывает. Тем не менее, все результаты получены на показанном первоначальном варианте.
3. Результаты. ТКН со строенным опорником (после недельного круглосуточного прогона) составила около 0.15 ппм/гр.С. Ради получения наибольшего температурного диапазона прибор пришлось укутывать в «шубу» .

Далее появилось желание оценить шум и нелинейности АЦП, т.к. по идее новый опорник менее шумный. Линейность, конечно, от опорника не настолько зависит, вот только оснастки для корректного её измерения нет и не предвидится.
Поэтому из наличия была собрана установка для проверки ближайших окрестностей нуля – от – 50ppm до +50ppm. Она позволит оценить шум АЦП и получить самое общее представление о его нелинейности. Идея такова – будем подавать на вход мультиметра линейно-нарастающее (очень медленно нарастающее) напряжение и измерять его строго через равные промежутки времени. В результате мы должны получить ступенчато-нарастающие показания с шагом в 1 ппм, однако в районах переходов между соседними уровнями должна присутствовать зона нестабильности, в которой будут присутствовать насколько межуровневых переходов. Поскольку скорость изменения входного сигнала и частота измерения постоянны и известны, по длительности этой зоны можно оценить размах шума АЦП, во всяком случае я надеюсь, что это так. В качестве длительности может служить и количество отсчётов, прошедших от начала до конца зоны нестабильности.
Поскольку HP3456A в режиме 6 digits 10plc способен выполнять измерения максимум дважды (точнее, 2,5 раза) в секунду, период запуска измерения по HPIB был выбран 500мс. Положим, что мы хотим получить 100 отсчётов на 1ppm изменения входного сигнала – это займёт 50с. На 100ppm потребуется 5000с. Запомним эту цифру.
В качестве генератора линейно нарастающего напряжения (ГЛИН) использован функциональный генератор HP3325A в режиме RAMP+. Амплитуда сигнала выбрана равной верхнему стандартному значению шкалы наиболее точного диапазона - для HP3456A и HP34401A это будет 10 В р-р, а для HP3457A - 3 В р-р. Частота получается 1/5000с=0,0002 Гц. Смещение не использовано – установлено нулевое, т.к. оно вносит большую нестабильность. Выход генератора нагружен на 50 Ом для обеспечения его штатных условий работы. Для получения сигнала размахом 100ppm применён делитель на 10 тысяч. Он составлен из двух: первый (ДНМ-30) делит в 10 раз, а подключенный к его выходу Р35 делит ещё в 1000 раз. Все соединения выполнялись одножильным медным проводом для уменьшения термо-ЭДС.



С выхода Р35 сигнал подан на вход испытуемого мультиметра (HP3456A, HP34401A или HP3457A), который через GPIB->USB мост PROLOGIX подключен к компьютеру. Запуском измерений и сбором данных занималась программа Terminal . Затем данные загружались в Excel для построения графиков.
Все мультиметры сконфигурированы одинаково:
- NDIG: 6 (6-разрядный режим);
- выставленный вручную предел 10 V DC (3 V DC для HP3457A);
- время преобразования 10plc;
- Autozero: ON;
- Filter: OFF;
- Trigger: SINGLE (однократный запуск, кроме HP3457A, который оставался в режиме самозапуска).
Результаты представлены на скриншотах внизу.
На графиках синяя кривая отображает измеренное напряжение, чёрная – линия тренда, полученная линейным усреднением по 100 точкам, а коричневая – внутренняя (для HP3457A - внешняя) температура. По причине того, что HP34401A отдаёт по GPIB более 6-ти разрядов, перед построением графика в Экселе результаты его измерений были округлены до 6 разрядов по обычным математическим правилам. Для HP3457A такого действия выполнить не удалось, т.к. непонятно, как автоматически округлить до трёх. Поэтому на его графиках присутствуют точки, кратные 0,333 и 0,666 ppm.
Шум HP3456A составил от 0.05 ppm до 0.49 ppm, в среднем 0.35 ppm ±0.07 ppm.
Шум HP34401A составил от 0.12 ppm до 0.97 ppm, в среднем 0.55 ppm ±0.25 ppm.
Шум HP3457A постоянно превышает 1 ppm, поэтому оценить его сложнее. Судя по размаху от пика до пика он составляет от 1 ppm до 3 ppm, в среднем 2 ppm ± 0.6 ppm.
Как легко видеть, наиболее стабилен HP3456A, за ним HP34401A, и на третьем месте HP3457A. По всей видимости, в последнем случае мы видим расплату за наличие в тракте сигнала усилителя с Ку=3.33, без использования делителя. Опорное напряжение и шкала АЦП HP3457A равны 10 В, а входные диапазоны кратны 3-м. Поэтому на пределе 30 В путь сигнала ещё забавнее: сначала делитель 100:1, потом усилитель с Ку=33.3. (Мотивы разработчиков на этот счёт совсем не понятны. Если б кто-нибудь разъяснил, какие цели они преследовали и какие выгоды получили в результате такой жертвы…).
При всём при этом HP34401A и HP3457A в том или ином виде способны отдавать по GPIB 7-й разряд, а гораздо более стабильный HP3456A такой возможности не имеет. Очень обидная несправедливость…
Дабы не наступать кому-либо на любимую мозоль и «оставить ненужные споры», приведу подходящий к случаю
DISCLAIMER:
Хочу обратить ваше внимание, что испытания проводились в любительских, не защищённых от влияния помех и непостоянной температуры условиях, на единственных экземплярах мультиметров, к тому же подвергавшихся ремонтам и переделкам. Для генерации и деления сигнала применялось оборудование, не проходившее официальной процедуры поверки. Поэтому результаты испытаний ничего не должны говорить о качестве других серийных экземпляров приборов указанных моделей.

HP 34XXxA_noise_Excel.zip

(674.08 KiB) Скачиваний: 396

[TEKTRON]

Полный русскоязычный вариант приключений HP3456A в России с фотками максимального разрешения и схемами с подачи и при непосредственном участии (редактирование, вёрстка) уважаемого xDevs размещён на его сайте. Ссылка продублирована в подписи.

[moLCHec]

А схему аналоговой части сего чуда где то можно раздобыть ?