Калибратор НК4-1

[bsw_m]

Данный прибор позволяет осуществлять калибровку:
Электрометров.
Нановольтметров
Измерителей высоких сопротивлений.
Диапазоны и погрешности - есть в интернете и думаю, тут не нужно дублировать данную информацию.
Так же данный прибор может выступать в роли 4 1/2 разрядного вольтметра постоянного тока с входным напряжением до 1000В и входным сопротивлением 1.2ГОм.

Данный прибор относится к рабочим эталонам 2-го разряда.

Конструктивно, калибратор выполнен в корпусе типа "Надел 85".

Разработка данного прибора была выполнена силами МНИПИ и закончена в 1989 году. Выпускался данный прибор силами объединения БЕЛВАР.
Так же данный прибор имел предшественника, который назывался ЕК1-6 и выпускался с 1979-го года. Основные принципы и архитектура данных приборов очень сильно пересекаются. С той лишь разницей, что ЕК1-6 имел полностью ручное управление. НК4-1 же имеет микропроцессорноее управление, более компактен и может использоваться в автоматизированных измерительных комплексах.

Прибор приобретался как нерабочий, новый с хранения.


Прибор состоит из основного блока, который содержит управляющий компьютер. ГЛИН, и резисторные цепочки, которые используются для получения токов от 1E-9A и выше.
И 3-х дифференциаторов. Дифференциатор №1, можно сказать универсальный, но у него достаточно большая погрешность на нижних диапазонах. Дифференциатор №2 используется для получения токов в диапазонах 1Е-14А - 1Е-16А. Дифференциатор №3 - нужен для генерации сверхнизких токов и фактически можно сказать, что он нужен только для калибровки наиболее чувствительных диапазонов единственного прибора - В7-45. При этом дифференцирующий конденсатор образуется между выходным контактом дифференциатора и входным контактом разъема БВИ В7-45-го.

По факту у прибора не запускался компьютер. Но после чистки ламелей плат и передергивании микросхем в панельках прибор запустился.

После запуска были проверены пульсации по линиям питания и на всех линиях они не превышали 1мВ, исходя из этого был сделан предварительный вывод, что конденсаторы в цепях питания заменять не нужно.
Так же были проверены все доступные мне на данный момент диапазоны токов.

Учитывая то, что прибор с хранения и не работавший а хранение было не самое лучшее (следы плесени в укладочном ящике, коррозия оцинкованных металлических поверхностей).
Как пример, состояние разъема из ЗИПа прибора:


И один из разъемов комплектного сигнального кабеля:

Темные пятна внутри - коррозия...

И зная как такие приборы себя могут вести, было решено устроить ему многочасовый прогон. Результаты не заставили себя долго ждать.
Сперва возникли проблемы с переключением диапазонов токов при использовании цепочек резисторов.
А затем прибор и вовсе перестал работать, кратковременно индицируя "Неисправность 06". Поиск был недолог и привел к стабилизаторам питания аналогового блока.
И судя по тому что я увидел, восстановление будет "веселым", так как на линиях +-15В и +-18В присутствовало напряжение +-26В..... Жду когда продавец найдет альбом схем, при отправке прибора мне, про этот альбом забыли.

Так как прибор вышел из строя и его все равно пришлось разбирать - устранил сразу несколько заводских косяков:
1. С дисплея снял транспортировочную защитную пленку (со стороны отражателя), которую забыли снять на заводе. Так же подпаял оторванную ногу дисплея (вместе с печатью).
2. Поровнял корзину под платы, чтобы платы не болтались в ней и их было более комфортно вставлять.
3. Изолировал проводник на объединительной печатной плате, который гарантированно касался корпуса прибора. Для этого использовал отрезок полиимидной самоклеящейся ленты (каптоновый скотч).
4. В процессе - нормальная отмывка плат от остатков флюса. На производстве их мыли. Но видимо, давно не меняли отмывочную жидкость, как результат - все платы в остатках флюса.

Некачественный снимок (на телефон), но суть видна - проводник платы почти касается корпуса прибора.


Решение данной проблемы:


Хотя, теоретически можно было и и подпилить металл корпуса в этом месте.

На сегодня пока все.

[khach]

Очень интересно. А схемы электрометрических головок- источников можно посмотреть? Хотелось бы сравнить с Keythley 220.

[YellowColor]

Какова элементная база цифровой части? Как обычно, 580ВМ80+580ВВ55+556РТ7+541РУ2+логика 133/533? Или что-то посовременнее (1810, 1821, 1858)?

[bsw_m]

khach писал(а):

Очень интересно. А схемы электрометрических головок- источников можно посмотреть? Хотелось бы сравнить с Keythley 220.

Схем к сожалению, у меня нет (надеюсь это временно и продавец найдет альбом и дошлет).
Дифференциаторы по сути содержат высокоомные резисторы, конденсаторы и цепи коммутации, управляемые от сдвигового регистра.

Добавлено after 3 minutes 15 seconds:

YellowColor писал(а):

Какова элементная база цифровой части? Как обычно, 580ВМ80+580ВВ55+556РТ7+541РУ2+логика 133/533? Или что-то посовременнее (1810, 1821, 1858)?

Комп на КР580ВМ80, ПЗУ 573Рф2 и 573РФ6. Логика там уже чуть посовременней: 1533 и 561 серии.

[bsw_m]

Ну что же, продолжим.
Источник питания аналоговой части вышел из строя и был отремонтирован.
Так же заменил все электролиты в аналоговой части, в процессе замены, выяснилось, что 3 конденсатора были установлены с переполюсовкой... 96-й год... Пайки и монтаж, мягко говоря ужасные..

Прибор запустился и заработал, выставил на нем ток 1Е-5 и ушел спать, утром В7-49 показывает ток 10мА..... переключение диапазонов вызывает чередование токов 10мА, 5мА и так пока не спуститья до диапазонов, где источник тока реализован посредством ЛИН и конденсаторов...
Начинаю разбираться, 2 магазина сопротивлений замкнуты. Хм...
Выяснилось, что включены реле "обход" в блоке коммутации, которые и замыкали магазины. Как итог, при переключении поддиапазонов, блок коммутации поочередно подключал "свои" резисторы на 1кОм и 2кОм..
Разбираюсь, нахожу вышедшую из строя КР555ЛА12 на плате управления, которая и управляет катушками реле.. Ну бывает... меняю, работает, ставлю на ночь на прогон, утром картина ровно та же. ЛА12 - труп. Еще раз прозваниваю цепи управления реле - все хорошо. Меняю ЛА12, все повторяется с абсолютной точностью, сперва работаем. потом труп...

Еще раз осматриваю плату коммутатора - все выглядит хорошо....
Откладываю, курю, думаю.... магии не бывает, но выглядит именно так...
Еще раз пересматриваю плату, отслеживаю дорожки - все выглядит хорошо. Прозваниваю линии управления, ОП-ПА, попался линия на 2-х реле "сидит" на земле (около 4-12Ом, сопротивление плавает). Еще раз пересматриваю плату - все выглядит хорошо, прозваниваю, КЗ на землю нет....
Решаю снимать катушки реле... После снятия все прояснилось. Сперва картинка (правда не платы коммутатора, но не суть)

Вот такие же герконовые реле...

В общем... одна монтажница при изготовлении катушки оставила длинную петлю провода, идущего к выводу, причем со снятой изоляцией. Вторая монтажница эту катушку поставила.
Эта петля провода касалась земли, которая подводилась к выводу эквипотенциальной защиты. Контакт то был, то отсутствовал.
Принимаю решение снимать все такие реле на всех платах и дополнительно изолировать катушку полиимидной лентой. Так же наклеил на плату кусочки полиимидной ленты.
Заодно и смонтировал их аккуратней.
Ставлю на прогон, утром прибор опять не работает.... Ошибка 03 - ошибка ПЗУ.
Вынимаю соответствующую РФ2, сравниваю со слитым дампом - 1113 ошибок
Прошиваю новую, ставлю, проверяю остальные, еще в одной ошибка по одному адресу, прошиваю еще одну ставлю... включаю - ошибка 03...
Продолжение следует...
Чувствую, тут будет примерно такой же "детектив", как и с В7-54, если не круче

В первом своем сообщении я писал, что не была снята транспортировочная защитная пленка с дисплея (со стороны отражателя). Нашел фото этого:

[bsw_m]

С ПЗУ разобрался достаточно быстро и НК4-1 снова заработал. Оставил, как уже повелось, на ночной прогон и сам гадал, что же у него на этот раз отвалится.
Утром подхожу и смотрю, в целом работает, но (картинка)

Окончательно потух сегмент на дисплее.
Это было ожидаемо, так как данный сегмент и до этого имел пониженный контраст. Да и это в общем то известная проблема с дисплеями у В7-45 и НК4-1 (технически они аналогичны).
Да и решается просто, покупкой нового дисплея. Заодно и подсветку реализую.
Поэтому прибор остается на прогоне. Если за 3 дня ничего у него не отвалится, займусь исправлением производственных косячков. Решение некоторых други проблем - откладываю пока на неопределенный срок, так как пока не придумал как их решить. (как пример: побитые оловянной чумой пайки на коммутаторе Д1).
В целом, прибор буду выводить в "идеал", так как в планах у меня проведение его поверки в ВНИИМ. Естественно после того, как я убежусь, что все с прибором хорошо и он работает надежно и стабильно.

[Wladimir_TS]

А что за проблема с этими пайками - разве обычного расплавления припоя недостаточно что-бы отстановить разрушение. Естественно с очисткой от пыли уже "переродившегося" олова.

[bsw_m]

Wladimir_TS писал(а):

А что за проблема с этими пайками - разве обычного расплавления припоя недостаточно что-бы отстановить разрушение. Естественно с очисткой от пыли уже "переродившегося" олова.

Я не даром указал, что проблема в коммутаторе электрометрическом.
Дело в том. что пайки начали разрушаться те, которые фиксируют положение контакта контактной группы коммутатора (высота, угол и т.д.).
Расплавление припоя - гарантия механического смещения...

[Wladimir_TS]

А если контакт зафиксировать нейтральным кремнеорганическим компаундом (2х компонентным) пропаять, а затем компаунд долго и нежно срезать ?

ЗЫ а заклепок там под пайкой нет - обычно клепали для надежности дополнительно.

Второй момент - ну так высоту можно воспроизвести, а силы электромагнита для некоторого нивелирования должно хватать. Это-ж не СВЧ, где мм вправо, мм влево уже не то, тут главное-же утечки, а значит зазоры и чистота поверхности диэлектрика.

[bsw_m]

Опять периодически отваливаются ПЗУ (хотя сами микросхемы отлично читаются, проверял в том числе и при сильно пониженном напряжении питания микросхемы).
Периодически выскакивают и другие ошибки...
Глядя на платы этого прибора, а год производства, я напомню, 96-й. Периодически возникает желание расчехлить Альтиум и изготовить заново некоторые особо отличившиеся платы....
Чтобы было понимание всей жести:

Это завод...
Наляпанный припой, перегретый текстолит, оторванные пятаки и печать - это тут в порядке вещей....
Ну и еще нашел еще вот такой косяк:


Но не смотря на то, что по сути этот прибор по качеству сборки пробил дно. Он все равно будет приводиться в порядок. Все же, если не брать во внимание "производство", сам прибор по сути - уникальный в своем роде.

Мой В7-54/2, хоть и был очень проблемным, но в плане сборки у меня к нему претензий не было... основная часть проблем с ним была из-за условий "хранения"

[gsmart]

Интересное чтиво, удачи в восстановлении девайса.

[bsw_m]

gsmart писал(а):

Интересное чтиво, удачи в восстановлении девайса.

Спасибо!

Еще поковырявшись с периодическим "отваливанием" то одной, то другой микросхемы ПЗУ на плате синхронизации, было принято решение переделать все.
сняты родные панельки ПЗУ и ОЗУ на плате процессора, с целью облегчить реверс схемы и дальнейшей установки цанговых панелек.

Нужно было разобраться с адресацией памяти и найти линию А13 для подключения ее к новой, более емкой микросхеме.
В силу того, что на плате 1-я нога микросхемы ПЗУ была подключена к +5В, а у AT28C256, эта нога линия адреса А14, то соответственно, выбрана у нас "верхняя" половинка микросхемы, в нее и была записана программа.

Понадобилось удалить КР1533ИД7, которая декодировала адресацию, и задействовать один логический элемент в 1533ЛЛ1, чтобы правильно адресовать новую микросхему ПЗУ.
Так же, во избежание негативных эффектов понадобилось отключить "половинки" шинных формирователей, обслуживавших массив на РФ5-х, жестко подключив их входа разрешения на лог. "1".


В целом, мне непонятно решение организации хранения программы калибратора в 573РФ6 и 4-х 573РФ5, это при линейной организации массива. Да еще и выноса 4-х РФ5 на отдельную плату.
Во время разработки/производства данного прибора уже были доступны 573РФ8, которой достаточно для хранения программы данного прибора. Да и ее применения требует меньшего количества корпусов логики. Единственная мысль только одна - на складах было очень много РФ2/РФ5. которые нужно было куда-то утилизировать...
Так же оценил качество разводки питания на плате процессора... мягко говоря - не очень, в более ранних приборах все было несколько культурней.

После переделки компьютер прибора стартует и работает как ожидается. Но в силу общей проблемности прибора, уже не новость то, что починил одно, а в нем сразу отвалилось другое.
В общем сейчас не работает плата реализующая интерфейс КОП, ошибки №26 и 27.

Ищу геркон: мка-10501 одо.360.021 ту

Добавлено after 3 hours 19 minutes 53 seconds:
Да уж... веселый прибор... поменял панельку под ПЗУ для хранения калибровочных значений, стоящей на плате устройства синхронизации - заработал КОП.
Где связь?

[bsw_m]

Устроил фотосессию прибору: https://yadi.sk/d/wbVEQlQqqKcZwQ

[bsw_m]

Отсканировал 1-й альбом документации от прибора: https://yadi.sk/i/Xc_1woi7m2YrXQ

[bsw_m]

Ремонт НК4-1 закончен. Все проблемы с функционированием решены.
Пришлось еще заменить несколько микросхем логики (Интеграловских диапазон годов 93-96).
3 оптопары АОД130. И геркон мка-10501 одо.360.021 ту.

Особенно порадовал геркон. Как прибор холодный, геркон четко срабатывает, как прибор прогреется, то срабатывает только при старом широко известном методе "починки" - кулаком в бок

После приведения в порядок монтажа и паек на платах будет период жесткого тестирования на предмет надежности работы. Затем уже примусь выводить ему метрологию.



Горка на самом деле была бы раза в 3 больше, но я не сразу догадался складывать все изъятое в коробку и изначально, все шло в мусорку.

P.S. Увы качество монтажа и пайки данного экземпляра (96 год выпуска), просто ужасное. Поэтому некоторые платы приходится частично демонтировать, приводить в порядок и монтировать заново. Причины - наляпано припоя, много холодных паек, и менее важная причина - просто кривой монтаж деталей.

[Lambrianov]

Тогда в 1996 кто его собирал наверное вообще практически за еду работал

[bsw_m]

После базового ремонта данного прибора, начал потихоньку доводить его до ума.

Опишу несколько изменений но не все:
1. В магазин сопротивлений установлены резисторы правильной марки, точности и ТКС:
было:

Должны быть установлены (R3-R6):

Установлены правильные резисторы:


Вместо стоявших "не правильных" резисторов С5-53-2 с точностью подгонки 0.1% и ТКС 50ppm были установлены С5-54-2 с точностью подгонки 0.02% и ТКС 10ppm.
Перед установкой резисторы промерялись и были отобраны с минимальным ТКС и отклонением от номинала не более 0.005%.

На самом деле, было большое желание заменить все резисторы номиналом 10МОм и ниже в магазинах сопротивление на минские резисторы РМП, которые обладают почти фантастическими характеристиками. Но учитывая необходимое количество и их цену, такая модификация встала бы значительно даже дороже той цены, по которой был приобретен данный прибор. Поэтому от этой идеи пришлось отказаться. Может быть, когда разбогатею все же и произведу такую замену.

2. Как было видно на предыдущих фото, дисплей в приборе имел проблемы - неработающие сегменты. Дисплей был заменен на новый и он обзавелся подсветкой


На самом деле будет еще некоторое количество модификаций, направленных на улучшение долговременной стабильности прибора и его точности.

[MatrixOid]

Поздравляю, работа была проведена огромная.

[bsw_m]

Спасибо! Но на самом деле. это пока еще только начало.

[bsw_m]

Так как данный прибор стал появляться в руках любителей, и к этому моменту успел отсканировать схемы прибора, соответственно делюсь: https://disk.yandex.ru/d/8qijcUqdpiWLFw
Прошивка прибора: https://disk.yandex.ru/d/3md7z7bvo6zTFQ
Подготовленная прошивка под микросхему объемом 32кБ, та модификация, что была сделана мной: https://disk.yandex.ru/d/3MLH5keAgMuNPA