Lampowy Q-metr

[Jado]

Z tego co ja widzę na schemacie MQl-1B, to oporniki do zmiany zakresów są szeregowo z cewką ustroju - tak jak zresztą teraz u mnie.

Zrobiłem zdjęcie skali mojego miernika w.cz.:

Teraz sam możesz go ocenić

Z dobrych wiadomości - przyszły własnie pocztą dwa tomy miernictwa teleelektrycznego Łapińskiego - teraz mam więc już 3 tomy: I, II i IV
W drodze jeszcze jakaś jedna książka o ruskich przyrządach pomiarowych (o ile dojdzie, bo coś sprzedawca z allegro nie odpowiada na maile )
W sumie miałbym więc 6 książek o miernictwie (nie licząc książki Borowskiego o woltomierzach lampowych) - to już jakaś pomoc na walkę z Q-metrem

[Jado]

Patrzysz już o krok dalej . Różnice z pewnością będą, szczególnie na 20MHz! Natomiast, jak to sprawdzić? 90kHz z G-432 uzyskasz a skąd 20MHz?

Z generatora Q-metru - przecież działa - tylko trzeba wyprowadzić sygnał bezpośrednio z wyjścia wtórnika.

Wpadłem na jeszcze jeden pomysł w temacie "woltomierza wzorcowego". A może sonda z AD8307. Nie wymaga kalibracji, budowa "cepa", współpracuje z dowolnym multimetrem . Jedyna wada to konieczność przeliczania z dB, ale to cena za dynamikę pomiaru.

Wolałbym już kupić chyba ten woltomierz o którym pisałem wyżej - bo niedługo cofniemy się do samodzielnej budowy miernika magnetoelektrycznego

Postanowione. W sobotę, jeżeli rodzina nie zmieni moich planów, robię dwa doświadczenia.
1) zmontuje "w pająku" układ V2/V3/V4 z QM-1.
- sprawdzę jego rzeczywistą wrażliwość na pływanie masy dla ECC82 symetrycznej, niesymetrycznej i E80CC symetrycznej
- zrobię przebieg skali dla 1MHz
2) sprawdzę (jeżeli starczy czasu ), zbieżność metody +/-3dB z rezultatami pomiarów cewek za pomocą analizatora HIOKI.

Nie będzie Q-metr pluł mi w twarz

Ciekawe czy dla E80CC trzeba będzie przeliczać oporniki katodowe w gałęziach mostka (w/g charakterystki lamp) - na ile ta lampa jest inna od ECC82?.

Porównując schemat QM-1 z MQL-1B i innymi widać różnicę - w QM-1 oporniki katodowe (przed potencjometrem) mają po 2,2k. Dopiero po potencjometrze (część wspólna mostka) mamy jeden rezystor 100k. W MQL-1B oporniki mają po 30k, a potencjometr 25k. Żadnego wspólnego opornika już nie ma. Ciekawy który sposób jest lepszy

[gustaw353]

Jado:
"Porównując schemat QM-1 z MQL-1B i innymi widać różnicę - w QM-1 oporniki katodowe (przed potencjometrem) mają po 2,2k. Dopiero po potencjometrze (część wspólna mostka) mamy jeden rezystor 100k. W MQL-1B oporniki mają po 30k, a potencjometr 25k. Żadnego wspólnego opornika już nie ma. Ciekawy który sposób jest lepszy"

Oba mają zady i walety - ja jestem za układem z QM-1.
Tu R18 (100 k) i spore napięcie od strony katod (-70 V) robi za źródło prądowe. Daje to w efekcie "wagę prądową" między katodami V3.
Zastosowane rozwiązanie samego detektora upraszcza układ. Nie wymagane są tu rezystory o ogromnych mega-opornościach. Niedożarzona dioda (V2) ma minimalny prąd jonowy co też jest pozytywne.
Wadą jest to co już wskazywałem - wrażliwość na potencjały elektrostatyczne ponieważ wejście wzmacniacza pomiarowego, siatka lampy połączona jest galwanicznie z zaciskami pomiarowymi.

[HaMar]

Uczyniłem jak postanowiłem:

Postanowione. W sobotę, jeżeli rodzina nie zmieni moich planów, robię dwa doświadczenia.
1) zmontuje "w pająku" układ V2/V3/V4 z QM-1.
- sprawdzę jego rzeczywistą wrażliwość na pływanie masy dla ECC82 symetrycznej, niesymetrycznej i E80CC symetrycznej
- zrobię przebieg skali dla 1MHz
2) sprawdzę (jeżeli starczy czasu ), zbieżność metody +/-3dB z rezultatami pomiarów cewek za pomocą analizatora HIOKI.

Nie będzie Q-metr pluł mi w twarz

Zmontowałem w pająku:

układ:

Przygotowałem również trzy dokładnie wyselekcjonowane lampy ECC82 (niestety na P-512 a więc tylko w jednym punkcie charakterystyki):
A - Ia1 = 6,0mA; S1 = 2mA/V; Ia2 = 5,8mA; S2 = 1,8mA/V
B - Ia1 = 5,2mA; S1 = 1,8mA/V; Ia2 = 5,1mA; S2 = 1,8mA/V
C - Ia1 = 5,1mA; S1 = 1,6mA/V; Ia2 = 5,1mA; S2 = 1,6mA/V
i równie dokładnie wyselekcjonowane EAA91:
A - D1 = 6,4mA; D2 = 6,2mA
A - D1 = 6,5mA; D2 = 6,4mA
A - D1 = 5,8mA; D2 = 5,8mA

oraz dwa wskaźniki wychyłowe:
A - MEA-31, o parametrach: 100uA/150mV/1,48kΩ (taki planuję zastosować w swoim klonie QM-1)
B - MK-3A, o parametrach: 40uA/13mV/330Ω (jak przypuszczam, taki ma kolega Jado w swoim Q-metrze)

Kilka słów wyjaśnienia do szczegółów nie ujętych na schemacie lub różniących się od schematu oryginalnego QM-1:
1) wszystkie rezystory współpracujące z lampą ECCxx selekcjonowałem na symetrię nie gorszą niż 0,5%
2) dla zachowania warunków zasilania jak w QM-1. Układ zasilam z transformatora sieciowego który po mostku gretza i kondensatorze 100uF/350V daje równe 200Vdc.
3) połączone szeregowo i dołączone równolegle do lampy StR150/30 rezystory 75kΩ+potencjometr 22kΩ+68kΩ służą do utworzenia "pływającej masy" o parametrach jak w oryginalnym QM-1. W punktach A i B uzyskałem względem masy napięcia odpowiednio: 66,8 do 87,3V i -60,5 do -80,9V. Dla porównania tabela z instrukcji podaje tam napięcia: 70 do 90V i -60 do -80V.
4) obwody żarzenia są identyczne jak w QM-1
5) testy przeprowadziłem na macie antystatycznej z wysokoomową warstwą przewodzącą którą połączyłem z masą układu co zabezpieczyło go całkowicie przed wpływem obcych pól zakłócających.

Ostatecznie, kompletne środowisko testów wygląda tak:

Jutro (dzisiaj ) rezultaty i wnioski. "Na szybko" napiszę tylko że układ okazał się całkowicie niewrażliwy na zmiany potencjału "pływającej masy"

[Jado]

Szkoda, że nie przeczytałem tej wypowiedzi jeszcze wczoraj - dzisiaj mógłbym (spróbować) kupić rezystory o tolerancji 0,5%/0,5W na Wolumenie - niestety, ale nie posiadam zbioru rezystorów, z których mógłbym dokonać selekcji (nie wspominając o selekcjonowaniu lamp).
Może należałoby też dobrać kondensatory 1nF? Jakiego rodzaju kondensatory byłyby tu najlepsze? (ceramiczne, styroflex, inne?)

Ciekawy jestem jak wypadły dalsze badania - czy lampa E80CC okazała się lepsza od ECC82? (jeśli można w tym wypadku w ogóle mówić o "lepszości").

B - MK-3A, o parametrach: 40uA/13mV/330Ω (jak przypuszczam, taki ma kolega Jado w swoim Q-metrze)

Mój miernik nazywa się: MP-2A firmy ETA

Z ciekawostek - znalazłem jeszcze jeden sposób (u Szczurka) na określenie dobroci cewki (przynajmniej matematycznie).
Jest to wzór wynikły z przekształcenia wzoru: Q = (ω * L) / R
i wygląda tak: Q = 1/R * SQRT ( L/C)

Z obliczeń dla cewek opisanych w tym wątku: viewtopic.php?f=11&t=29553 wynikałoby, że:

Cewka Nr 1 powinna mieć:
Q = 62,8 @ 285kHz & 145pF (zamiast zmierzonych 30
Q = 33,8 @ 150kHz & 500pF (zamiast zmierzonych 7)

Cewka Nr 2 powinna mieć:
Q = 237,4 @ 285kHz & 145pF (zamiast zmierzonych 50)
Q = 127,8 @ 150kHz & 500pF (zamiast zmierzonych 57)

Cewka Nr 3 powinna mieć:
Q = 673,9 @ 285kHz & 145pF (zamiast zmierzonych 180)
Q = 362,9 @ 150kHz & 500pF (zamiast zmierzonych 220)

Jak widzimy, wartości Q są znacznie większe niż pokazane przez miernik Q-metru oraz ich wartości w niektórych wypadkach są odwrócone tj. większe dla niższej częstotliwości niż wyższej.

Pytanie - na ile ten wzór jest adekwatny do rzeczywistości, bo co z wpływem naskórkowości, stratności materiału karkasu, impregnacji uzwojenia, itd, itp....
To raczej chyba idealne wartości, które dają pojęcie o max możliwościach Q dla danej cewki.

Tak czy inaczej mam jednak wrażenie, że Q metr zaniża wskazania na zakresie długofalowym.

Mam pewną koncepcję co może być tego przyczyną

[Vic384]

Czesc
Ja mam tylko pytanie, czy pomiar z dokladnoscia do trzech miejsc po przecinku, ma sens.
W swojej pracy zawodowej, przez pare lat mialem na warsztacie Q-metr. Zauwazylem,
ze wieksze znaczenie dla obwodu L-C, ma jakosc kondensatora, a nie dobroc cewki. Prosze
sprawdzic samemu, ze cewka o dobroci 100 z ceramicznym kondensatorem, bedzie miec
gorsza dobroc calkowita obwodu rezonansowego, jak cewka o dobroci 80 z "C" polistyrenowym.
Tak samo duze znaczenie ma rodzaj rdzenia w cewce. Ma sie rozumiec, ze przy tej samej
indukcyjnosci koncowej.
Pozdrowiena

[Jado]

Jeśli o mnie chodzi na razie - jak wydaje się - mam błędy dochodzące do 50% (a może i więcej), więc o pomiarze do 3 miejsc po przecinku nie ma mowy

[Vic384]

Czesc
Jak dawno, dawno temu bawilem sie Q-metrem, to zauwazylem, ze "sterowanie" obwodu pomiarowego przez pojemnosc, bylo mniej dokladne
jak sterowanie przez opornosc. W moim ukladzie do pomiarow rezonansow piezoceramiki zastosowalem 5 rownoleglych lamp EL83, pracujacych
jako wtornik z opornikiem 31 om. Tak naprawde, to 30 plus 1 om. Oporniki o bardzo malej indukcyjnosci, praktyczna indukcyjnoscia byly tylko
doprowadzenia. Wstepny pomiarbyl ze sterowaniem z katody, a dokladny z opornika 1 om. Na poczatku tez byl dzielnik pojemnosciowy, ale
okazalo sie, ze dzielnik pracowal dobrze w zakresie czestotliwosci jeden do trzech. Teoretycznie nie powinna miec znaczenia jaka czestotiwosc
pracy, ale jednak bylo. Oporniki dzialaly dobrze od 1kHz do 5MHz. Wyzej nie sprawdzalem, nie bylo mi potrzebne.
Pisze z pamieci, bo ultradzwiekami zajmowalem sie w latach 73 do 78, a teraz jest juz 15.
Pozdrowienia
PS. Teraz moze by wystarczyla jedna dobra trioda, np 6DE7, lub 2 x ECC88 w ukladzie rownoleglym ?

[Jado]

Zrobiłem pewien eksperyment - odłączyłem kabel koncentryczny jakim szedł sygnał z wtórnika generatora do mostka i zastąpiłem go zwykłym przewodem w izolacji - drut - jakieś 0,8mm, nie linka (tak jak to jest orginalnie w QM-1 zrobione)
Ale na zakresie 150-285kHz nie ma żadnej różnicy w pomiarze - tak samo jak z kablem koncentrycznym.

Co więcej - zrobiłem pomiar Q metodą odstrojenia dla cewki Nr3 (tej największej) i wyszło 227 @ 150kHz, czyli niemalże tak samo jak wskazuje miernik (220).
Okazuje się więc jednak, że nawet na tym najniższym zakresie pomiary mogą być prawidłowe (w co wątpiłem).
A zatem cewka Nr1 naprawdę ma dobroć 7 @ 150kHz

Kolega Marek może zatem mieć rację, że niektóre różnice pomiędzy pomiarem bezpośrednim, a obliczonym metodą odstrojenia mogą być spowodowane złym odczytem wartości 0,707 Umax - z powodu nie wyskalowania miernika - zwłaszcza na początku skali, gdzie może występować jej zagęszczenie.

Jak dawno, dawno temu bawilem sie Q-metrem, to zauwazylem, ze "sterowanie" obwodu pomiarowego przez pojemnosc, bylo mniej dokladne
jak sterowanie przez opornosc.

To możliwe - ale skąd zdobyć rezystor o rezystancji 0.01R? Chyba zrobić z kawałka drutu miedzianego Ale jak w tej sytuacji wyglądają doprowadzenia do tego rezystora i pozostałe połączenia w mostku? Z drutu/paska blachy o średnicy 5mm?
Druga sprawa - pomiar prądu. Zazwyczaj w tych układach z rezystorem stosowano pomiar prądu w.cz. za pomocą termopary (o której pisałem kilka postów wyżej, że jest do dostania na Allegro).
Można by kiedyś spróbować się pobawić Ciekawe tylko jaki zakres prądu "podgrzewacza" termopary byłby tu odpowiedni? 1mA? 10mA?

[HaMar]

Relacji z prac c.d.
Pomiary rozpocząłem od ustalenia czułości końca zakresu dla różnych lamp i wskaźników raz przebiegu skal. Rezultaty w poniższych plikach.

Luźne wnioski (do dyskusji):
1) Podmiana różnych egzemplarzy ECC82 zmienia czułość o około 7%, o tyle będzie konieczna korekta poziomu sygnału w.cz. za pomocą potencjometru CAL., po ewentualnej wymianie zużytej lampy woltomierza.
2) Wpływ zmian wejściowego napięcia sumacyjnego (pływanie zera) na wskazanie końca zakresu (a tym samym czułość końcową) wynosi poniżej 3%. Użycie lampy o dużej asymetrii (użyłem takiej o różnicy Ia dochodzącej do 20%) zwiększa ten wpływ do +/- 6 działek (dla 100uA). Tym samym nie widzę (na tą chwilę ) konieczności użycia dodatkowego stabiliwolta redukującego dryft potencjału masy na skutek regulacji napięcia zasilającego generator. Oczywiście Jacku, jeżeli już takowy użyłeś, z pewnością to nie zaszkodzi .
3) Podmiana na E80CC (przyznam że nie selekcjonowaną ) spowodowała wzrost czułości o około 1/3. Z pewnością zmienił się przebieg skali chociaż go nie wyrysowałem a piszę to jedynie na podstawie pobieżnych obserwacji. Jeżeli uznasz że to przydatne, wyrysuję ten przebieg.
4) Przedstawione przebiegi skal wyrysowałem dla obu wskaźników używając lampy A. Dla lepszego porównania charakteru skal wyrównałem długość obu na poniższym rysunku. Widać tu że wskaźnik 40uA zapewnia nie tylko większą czułość woltomierza ale i pozwala na lepsze wykorzystanie długości skali (punkt Q=50 przesunięty jest bliżej zera).

5) Pomiary powyższe wykonałem przy częstotliwości 100KHz gdyż posiadany ESCORT99 pozwalał mi na bezpośredni pomiar napięcia o tej częstotliwości. Po zakończeniu prac porównałem wyrywkowo otrzymane wyniki na częstotliwości 1MHz używając V640 z sondą w.cz. (i oczywiście z tabelą poprawek ). Ponieważ nie stwierdziłem różnic większych niż 2%, zakładam że wszystkie rezultaty są poprawne również dla tej częstotliwości.

Teraz pozostaje mi do realizacji drugi punkt mojego postanowienia - użycie tak skonstruowanego i wyskalowanego woltomierza w.cz. do pomiarów cewek za pomocą metody +/-3dB (@1MHz) i porównanie uzyskanych wyników z wynikami z HIOKI. To pozwoli potwierdzić (lub podważyć) Twoje Jacku pomiary cewek "wzorcowych" do kalibracji QM-1. Ale to praca "na jutro"

[Jado]

Zajrzałem do zeszyciku, w którym notuję różne uwagi do moich urządzeń elektronicznych - w miarę ich konstruowania.
Jest też tam wpis dotyczący Q-metru - ze stycznia 2013 roku
I tak - podczas kręcenia gałką potencjometru R3 od min do max w układzie występują następujące zmiany napięć (układ jeszcze bez neonówki stabilizacyjnej):
na rezystorze R14 - zmiana napięcia o 15V
na rezystorze R17 zmiana napięcia o 12,7V
na andodzie V4 (+80V) zmiana o 13,3V
Co daje zmianę o 7,5 działki przy max wychyleniu wskazówki miernika.
Wydaje się więc, że zmiany będą podobne jak u Ciebie - zakładając większą niesymetrię mojego mostka (rezystory nie dobierane, lampy nie dobierane).
Po dodaniu SG2S zmiany napięć zmalały odpowiednio:
na R14 0,5V
na V4 0,6V
napięcie +150V - 2,4V
Różnica wskazań miernika zmniejszyła się do 0,5-0,8 działki.

No - nie zamierzam pozbywać się dodatkowej SG2S - choć może warto było by
zmienić rezystory w mostku na 0,5%-owe.

Jak widzę potwierdziło się zagęszczenie skali poniżej 50, co rzeczywiście może powodować znaczne błędy przy pomiarach cewek o Q poniżej tej wartości (a stosując liniową oryginalną skalę przyrządu pomiarowego).
Ciekawe jak się to zagęszczenie będzie odnosić do skali o zakresie zwiększonym za pomocą rezystora szeregowego z ustrojem (tak jak u mnie) - czy trzeba będzie wykreślać 3 skale czy nie?

Z ciekawostek - nie wytrzymałem i kupiłem ten woltomierz w.cz. o którym pisałem wyżej. W przyszłym tygodniu przyjdzie do mnie paczka. Mam nadzieję, że jest sprawny, bo inaczej czekają mnie skalowania dwóch urządzeń - woltomierza i Q-metru

Edit: przyjrzałem się dokładniej rezystorom zastosowanym w mostku pomiarowym - to wszystko są rezystory 5-6 paskowe, a zatem co najmniej 1%-towe.
Jak się okazuje nie dałem tam pierwszych lepszych rezystorów, tylko trochę lepsze - tylko po 2 latach już o tym zapomniałem
A zatem nieliniowość mostka wynika tylko z samych lamp.

[HaMar]

Jak widzę potwierdziło się zagęszczenie skali poniżej 50, co rzeczywiście może powodować znaczne błędy przy pomiarach cewek o Q poniżej tej wartości (a stosując liniową oryginalną skalę przyrządu pomiarowego).

Nieliniowość dotyczy nie tylko obszaru do Q=50. Popatrz na rysunek z ujednoliconą długością. Skalę 100uA można przyjąć jako wzór liniowości (wystarczy opisać ją cyframi: 50;100;150;200;250). Przebiegi wykreślonych skal w.cz. znacznie od niej odbiegają!

Ciekawe jak się to zagęszczenie będzie odnosić do skali o zakresie zwiększonym za pomocą rezystora szeregowego z ustrojem (tak jak u mnie) - czy trzeba będzie wykreślać 3 skale czy nie?

To też sprawdzę. Chociaż mnie problem nie dotyczy, bo nie zamierzam przerabiać QM-1.
Jeszcze jedno, możesz zmierzyć rezystancję wewnętrzną Twojego MP-2A.

[Vic384]

Czesc
Wcale nie potrzeba opornika 0.01oma. Prawie tak samo bedzie dzialal przy 1 om. Bedzie mial tylko wade, ze skala na mierniku bedzie sie
"zagestrzala" przy wiekszej wartosci Q. Oporniki powinny byc "objetosciowe" , np Allan-Bradley. Dokladnosc, praktycznie, nie ma znaczenia.
Pozdrowienia

[gustaw353]

Te "oporniki" powinny być przde wszystkim bezindukcyjne !
Ich konstrukcje pokazane są w materiałach które, już przytaczałem.

[Vic384]

Czesc
Gustaw 353, czy widziales prawdziwe "bezindukcyjne" oporniki?
Bo ja, mimo prawie 50 lat zajmowania sie elektronika, nie widzialem. Przeciez nawet doprowadzenia maja swoja indukcyjnosc.
Moj najmniejszy opornik "bezindukcyjny" ma wymiary 2 x 2 x 0.4mm grubosci. Jest on "naklejony" powierzchnia kwadratowa
do plytki 2 x 0.5 x 6mm a do gornej jest doprowadzenie pozlacana blaszka 0.1 x 2 x 6mm. Taki opornik moglbym smialo nazwac
bezindukcyjnym, gdyby nie ta blaszka. Plytka jest jednoczesnie koncowka i masa opornika.
Oporniki A-B mozna smialo nazwac bezindukcyjne, ale do nie wiecej jak 50MHz. Powyzej, doprowadzenia i sam "walek" masy
oporowej tworzacej oprnik, zaczyna grac role w obwodzie - ukladzie.
Pozdrowienia.