Lampowy Q-metr

[Jado]

Znalazłem jeszcze jedną wersję schematu QM-1 - bardziej uładnioną
Zamieszczam, żeby było się łatwiej odnieść w razie dyskusji do niego:

Jak widac ktoś dodał ręcznie czułość miernika - 50uA.

[Jado]

Dzisiaj przyszedł zamówiony kondensator powietrzny.
Wymagał trochę pracy, ale chyba udało mi się go trochę doprowadzić do porządku
Tak wyglądał na początku:

Odmoczyłem starą ceratkę osłonną w acetonie (sporo paprania) i obejrzałem sobie wnętrze.
Kilka rzeczy mi się nie spodobało ( z punktu widzenia Q-metru) i postanowiłem je trochę poprawić.
Wywaliłem cienkie kabelki dochodzące do statorów i zastąpiłem je grubymi miedzianymi drutami (po uprzednim rozwierceniu płytki drukowanej. Docelowo będą spięte równolegle grubym drutem lub płaskownikiem miedzianym (na zdjęciu tylko do prób cienka srebrzanka).

Chciałem się płytki drukowanej pozbyć całkowicie, ale nie da się, bo do płytki przylutowane są sprężyste druty dotykające do osi rotora i przewodzące prąd do poszczególnych jego sekcji.
Nie spodobała mi się długość owych drutów - jakieś 3,5cm (takie wąsy). Indukcyjność własna na pewno znacząca (dla Q-metru).
Nawierciłem więc w obudowie otwory i nagwintowałem M3, przykręciłem końcówki lutownicze i do nich przylutowałem odcinki taśmy miedzianej, których drugie końce łączą się z końcami owych "wąsów", tak że ich efektywna długość skróciła się do ok 1-1,5cm. Rotor jest tym samym połaczony z obudową z dwóch stron (od strony płytki drukowanej też).

Te czarne plamy na obudowie, to ślady po rozkładającym się kleju mocującym ceratkę, który "wżarł" się w obudowę i spowodował ściemnienie metalu.

Pojemność zmierzona miernikiem uniwersalnym (na zakresie 2000pF) wyniosła 35-418pF.
Trochę więcej niż te deklarowane przez sprzedawcę, ale spora masa obudowy daje pewnie sporą pojemność własną (zresztą pomiar miernikiem niepewny).
Za to miło patrzeć jak pojemność zmienia się równo co kąt obrotu

Wygląda na to, że przeszedłem o następne pole do przodu

[gustaw353]

Tak sobie pomyślałem, że kilka tych fotek może coś podpowie. Na ostatnim (5) zdjęciu widać jak prosta jest konstrukcja tej przekładni. Cienka blacha między dwoma rolkami: małym łożyskiem i osią do kręcenia. Wszystko to ściśnięte jest przy pomocy dźwigni ze sprężynką.
Skala może być na bębnie (jak na zdjęciu) lub na tarczy osadzonej klasycznie na osi. Może też być tylko wskazówka. Rozmieszczenie na różnych ściankach obudowy: skali, gałki strojenia i mostka pomiarowego może dać kompaktową i funkcjonalną konstrukcję.
Często wykonując pomiary nasz instrument trzeba mieć "pod nosem" a nie na półce. Można wówczas doczepić do niego badane elementy i wszystko leży spokojnie na stole.

[Jado]

Dobry patent z tym napędem przez tarczę. Ja własnie mam zamiar zastosować (tak mi wynika z konstrukcji - nie chcę umieszczać gniazd pomiarowych na górnej ściance - tak jak to w QM-1 jest zrobione - chcę aby gniazda były na przedniej ściance) skalę na bębnie - agregat będzie umieszczony bokiem na przedniej ściance, jego oś będzie równoległa do podłoża i najprostszym rozwiązaniem jest założenie bębna na oś. Myślałem jednak o napędzaniu agregatu poprzez zwykłą tarczę z nacięciami na krawędzi, wystającą przez szczelinę z przodu obudowy, którą będzie się palcem "pokręcać".
Ten patent z tarczą i osią może dać wygodniejsze napędzanie - nie mówiąc już o dokładności strojenia.
Tak że wstrzeliłeś się w moje przemyślenia Dzięki za pomysł

[gustaw353]

Na cz/b zdjęciu lepiej widać szczegóły. Postanowiłem dorobić jeszcze jedno ujęcie.
Zawsze byłem fanem czarno-białej fotografii.

[Jado]

Postępów prac ciąg dalszy.

Udało mi się zdobyć kondensatory mikowe o tolerancji 0,5% - wśród zakupionych nie było co prawda takiego o pojemności 5000pF, ale były dwa - jeden 2000, drugi 3000pF, co razem dało upragnione 5000 Końcówki dla minimalizacji indukcyjności zlutowane razem tuż przy obudowie, a dalej poprowadzone taśmą miedzianą.
Kondensatory pochodzą z demobilu wojskowego. Rocznik 62

Zrobiłem też cały mostek pomiarowy starając się minimalizować indukcyjności i rezystancje połaczeń - najkrótsze połączenia grubym drutem miedzianym. Dzięki zdobytym izolatorom ceramicznym udało się wykorzystać tradycyjne zaciski uniwersalne, które są przylutowane wprost do wyprowadzeń agregatu zmiennego, a jednocześnie osadzone na stratnym bakelicie. Zdobyty mały kondensatorek dostrojczy również na ceramice łączy się wprost z "szyną rotorów" agragatu głównego.

Wbrew pozorom, wymagało to kilku dni roboty i sporo kombinowania.
Na osi agregatu głównego będzie osadzony bęben ze skalą - przy średnicy ok 8cm i 180st obrotu da to jakieś 25cm długości skali czyli dość sporo miejsca na "kreseczki" Przy okazji planuję też oświetlenie tej skali. Prawdopodobnie skorzystam też z pomysłu napędu tego bębna w/w sposobem kolegi Gustaw353.
Całość będzie zwrócona zaciskami do przodu, tak żeby wygodnie można było podłączać ceweczki czy kondensatory do pomiaru, a góra obudowy była wolna (na następne jakieś urządzenie do postawienia).

Teraz powoli zaczynam myśleć o cewkach generatora...

[gustaw353]

Kol. Jado, do połączeń tzw. bezindukcyjnych doradzam paski blachy miedzianej zamiast grubych drutów.
Pasek cienkiej blachy może mieć większą powierzchnię co da mniejszy opór elektryczny (naskórkowość) i o wiele mniejszą wtrąconą indukcyjność połączenia. Dodatkowo orientując odpowiednio wąskimi krawędziami można czasami uzyskać mniejsze pojemności montażowe.
Są to "zyski" elektryczne - bardziej istotna sprawą jest mechanika połączeń. Współczynnik termicznej rozszerzalności miedzi jest spory. Sztywna konstrukcja nie zawsze się sprawdza, szczególnie gdy jest lutowana miękką cyną. Połączenia z blachy nie powinny być naszpanowane - zapewne domyślasz się dlaczego.

Uznanie za ciekawą koncepcję konstrukcji.
Moje wtrącenie - może przednia ścianka ( ta z zaciskami) nie powinna być pionowa ? Może trochę pochylona by łatwiej było operować przy tych zaciskach. Już się przymierzałem do takiego układu. Gdy zaciski są zbyt nisko, co jest skazane by dołączone elementy nie wisiały nad blatem stołu, to z kolei utrudnia manewry przy nich.

[Jado]

Szkoda , że wcześniej o tych paskach nie wiedziałem...teraz już ciężko byłoby wymieniać, bo wszystko zlutowane na amen. Chyba, że w ostateczności
Na szczęście powierzchnia tych drutów też jest dość duża - grubość 2,78 mm, przekrój 8-kątny.
Ceramika w której są osadzone gniazda jest wklejona klejem w bakelit, tak żeby siły powstające przy dokręcaniu zacisków oddziaływały na bakelit a nie na złącze cynowe.
Metalowe talerzyki, które normalnie są tylko nakręcone na gwint zacisku, są przylutowane celem dobrego kontaktu elektrycznego
Zmierzyłem pojemność - wzrosła o jakieś 6pF jeśli wierzyć miernikowi Poprzednio było 35pF, teraz jest 41.
Kondensatorek dostrojczy wyszedł jakieś 9pF - obciąłem kilka płytek rotora i statora. Co ciekawe w/g obliczeń powinien mieć jakieś 13pF.
No zobaczymy - jeśli złącza po jakimś czasie padną wskutek zmęczenia spoin, to wymienię na paski - może dobra byłaby też plecionka miedziana?
Całość będzie umieszczona gdzieś na połowie wysokości obudowy. Na ceweczki i ew kondensatory zaplanowałem małą półeczkę, na którą będzie można położyć element żeby nie wisiał.

Jeszcze jedno pytanie - dopiero teraz na zdjęciu to zauważyłem. Czy ten symbol na kondensatorze mikowym zaraz po symbolu %, to nie jest czasem oznaczenie okładzin zewnętrznym kondensatora? Jeśli tak, to muszę odwrócić kondensator bo byłby podłączony odwrotnie

[HaMar]

Wspaniała, przemyślana konstrukcja !

Twoje pytanie w temacie okładzin kondensatorów: faktycznie można przypuszczać że te "pół" kondensatora narysowane na obudowie to oznaczenie okładziny. Pytanie tylko której? Mój, czysto warsztartowy pomysł:
- owinąć kondensator paskiem folii połączonym z gorącym wejściem oscyloskopu
- podłączyć generator kolejno do końcówek kondensatora, drugą łącząc z masą
- tam gdzie sygnał będzie większy jest zewnętrzna okładzina

Stosując tak zwarty montaż, zdecydowanie zrezygnowałbym z "oczek" na śrubach zacisków, lutując wszystko wprost do tych śrub (ewentualnie wcześniej je nawiercając lub nacinając dla wzmocnienia mechanicznego konstrukcji), zważywszy że wobec ceramicznych izolatorów klejonych do bakelitu można cały ten układ grzać do woli.

I jeszcze pewna wątpliwość: stosujesz ceramiczne izolatory terminali, minimalizację połączń rodem ze sprzętu UKF, główny kondensator i precyzer mają izolację/zawieszenie ceramiczne (wiem, bo mam takie). Pozostał tylko mały drobiazg, "równolegle" do głównego kondensatora "wisi" płytka z laminatu (na której są jego wyprowadzenia), "zababrana" jakimś impregnatem! Jedno i drugie o nieznanych/wątpliwych parametrach o które tak walczysz.

Na koniec prywatnie: gdzie zdobyłeś te mikowce i izolatory ceramiczne? Jak wiesz, przymierzam się również do kopii QM-1 i byłbym nimi zainteresowany.

Pozdrawiam

[Jado]

Płytka laminatu ma nawiercone duże otwory wokół wyprowadzeń idących od statorów, tak że nie stykają się one z nim.
Akurat tego może na zdjęciach nie widać.
Śruby zacisków uniwersalnych są przylutowane wprost do wyprowadzeń statorów - bez żadnych oczek.

Początkowo myślałem o zrobieniu własnych zacisków pomiarowych - pręt mosiężny 5mm ucięty na odp dł. 4 odcinki.
Od góry nawiercony wzdłóż osi i nagwintowany M3 na głebokość ok 5mm. Poniżej tego otworu drugi otwór w poprzek pręta - Fi 2 mm.
Gwintowany M3 łaczy się z tym fi 2, tak że śruba przechodząc będzie dociskać końcówkę włożonego tam elementu - cewki czy kondensatora. Wtedy mielibyśmy minimalizację "zgrubień" - a pręty te można by wlutować wprost na płytki statorów.
Pręty te przechodząc przez w/w izolatory ceramiczne byłyby również do nich przyklejone celem likwidacji naprężeń skrętnych powstających przy dokręcaniu śruby.
Ale zwyciężyła opcja z gniazdami na wtyczki bananowe i lepszym mocowaniem mechanicznym jakie dają gotowe gniazda uniwersalne. Gniazda na banany dają możliwość łatwego założenia "modułu cewki wzorcowej".

Tu różne przeciwstawne wymagania się pojawiają przy tej konstrukcji - np. z jednej strony dobrze, żeby kondensatorek dostrojczy był jak najbliżej wyprowadzeń głównego, ale z drugiej strony jak za blisko będzie to po założeniu gałki nie będzie miejsca na skalę, nie będzie dostępu do gniazd uniwersalnych. Trzeba by robić przeniesienie napędu za pomocą linki - a to znowu rodzi problemy typu poślizg linki, jej prowadzenie i montaż, itp
Akurat w tym przypadku pozorna wada tego agregatu, że ma 3 sekcje, które muszą być połączone razem i to rozciąga się dosyć szeroko, z drugiej strony dało szanse na zmieszczenie i umieszczenie kondensatora dostrojczego w dość przyzwoitej jeszcze odległości od zacisków - i nie musiałem ciągnąć dodatkowego drutu do podłączenia tego kondensatorka.
Zauważ, że zarówno zaciski jak i kondensatorek są podłączone wprost do wyprowadzeń agregatu.

Jeśli chodzi o kondensatory wzorcowe - szczęśliwy zakup na Wolumenie połączony z odrobiną intuicji. Zakupiłem u p. Sławka cały moduł - z jakiejś radiostacji, który na wierzchu miał mnóstwo takich 0,5% kondensatorów mikowych (jak się potem okazało 30sztuk) licząc, że wśród nich znajdzie się taki o potrzebnej pojemności - no i udało się
Dodatkowym bonusem jest jeszcze 14 cewek na ferrytowych rdzeniach kubkowych (dziwnych, bo składają się z 2 talerzyków, pierścienia i środkowej kolumny z ferrytu składanych razem) i 16 łączówek lutowniczych po 8 styków każda.
A całość za 10zł - jak to tradycyjnie u p. Sławka bywa
Nie wiem czy w Q-metrze musi być kondensator o idealnie równej pojemności =5000pF - może wystarczy żeby był o znanej, wzorcowej pojemności. Jeśli tak, to mam jeszcze taki o pojemności 5350pF - trochę większy gabarytowo (a reszta ma różne - 11000, 12000, 32000 i inne nierówne liczby... )

Izolatory ceramiczne są ze starych zapasów - musiałem je jednak wymontować z innego urządzenia, gdzie ich wcześniej użyłem jako...tulejek dystansowych
Wymagały też rozwiercenia frezem diamentowym otworów, tak żeby przeszły przez nie końce zacisków laboratoryjnych.

Na Wolumenie dziadek ma talerzyki ceramiczne płaskie, które też może by się nadały (ale mają wysokość tylko 1mm - wyglądają jak podkładka metalowa pod M5) po 1zl/szt - i też trzeba rozwiercać ich środkowy otwór.

[HaMar]

Płytka laminatu ma nawiercone duże otwory wokół wyprowadzeń idących od statorów, tak że nie stykają się one z nim.
Akurat tego może na zdjęciach nie widać.
Śruby zacisków uniwersalnych są przylutowane wprost do wyprowadzeń statorów - bez żadnych oczek.

Nie widziałem/wiedziałem, nie dopatrzyłem/zobaczyłem . To kończy moje wątpliwości.

IMHO produkcja zacisków to "małe" przegięcie.

Stosowanie izolatorów ceramicznych jako "dystansówki" to chyba bararzyństwo , jedyne co je tłumaczy to względy elektryczne/izolacyjne .

Myślę że wartość tego 5000pF nie jest tak krytyczna, ale zobaczymy w praktyce. Jakby co, wiem do kogo uderzyć .
Swoją drogą myślałem o rodzimych mikowych "czekoladkach", mam taki 5100pF 5%. Pomiar na mierniku RLC CHY41R wykazuje 5050pF, dokładniejszy HIOKI potwierdza pomiar tego pierwszego (oba pomiary przy 1kHz), ale już przy 1MHz pokazuje tylko 5000pF! Sam nie wiem co o tym myśleć .
Spróbuję go zastosować. A może zanim zabiorę sie za ten projekt znajdę coś bardziej odpowiedniego.

Co do montażu mojej wersji, chciałbym jednak powtórzyć konstrukcje QM-1 z minimalnymi zmianami koniecznymi ze względu na posiadane elementy. Jedyne co planuję zmienić to, przeniesienie skali precyzera bezpośrednio na oś tego kondensatorka (bez przekładni linkowej) a dla jej zmieszczenia na płycie czołowej, obrócić o 20-30 stopni skalę kondensatora głównego.

[Jado]

Tu jeszcze sporo niespodzianek nas czeka - ale w tym cała zabawa W sumie dochodzę ostatnio do wniosku, że właśnie sam proces planowania/konstrukcji/wykonania urządzenia jest bardziej fajny niż samo jego posiadanie i korzystanie.
Kto wie czy często będzie wykorzystywany w praktyce? (aczkolwiek mam wrażenie, że Q-metr tak).

Ja planuję wprowadzenie kilku zmian. Po pierwsze nie będę się opierał na skali generatora do stwierdzenia częstotliwości.
W ogóle nie będzie skali, a agregat ma 3 obroty, precyzer 1,5. Natomiast podłączę to do częstościomierza cyfrowego osobnym wyjściem BNC. Jedynie zastanawiam się, czy mogę zrobić to bezpośrednio (przez jakiś kondzioł rzecz jasna), czy dobrze byłoby zrobić jakiś wtórnik na jeszcze jednej lampce. W sumie jak sygnał trochę by przysiadł pod wpływem obciążenia z częstościomierza, to można podciągnąć zwiększając amplitudę z generatora (jeśli jest zapas mocy).

A druga rzecz - zrezygnuję z przełącznika pomiar-kalibracja i dam drugi mały ustrój pomiarowy (mam taki o czułości 25uA) - na stałe, tak żeby mieć stały podgląd napięcia jakie wchodzi na dzielnik kondensatorowy.
Podejrzewam, że taki miernik też wprowadza jakieś małe obciążenie, więc po przełączeniu w położenie "pomiar" napięcie może nieco podskakiwać. Tak będę miał na stałe obciążone.

No i trzy - zastanawiam się w jakim miejscu powinien być odczep dla cewek generatora. 1/3?

Jeszcze jedną rzecz zauważylem - skala miernika w QM-1 jest trochę na początku zagęszczona - a zatem czy czeka nas przeskalowywanie miernika? Czy da się wykorzystać fabryczną skalę?

[HaMar]

Ad1. Zapas mocy generatora wydaje się duży, wyjście jest z wtórnika katodowego który jest już "na stałe" obciążony diodą prostowniika kalibracyjnego (D1) podłączoną przez 1nF (co daje przedział reaktancji pojemnościowej od 1,22kOhm @ 130kHz do 8,8Ohm @ 18MHz). A więc dla 18Mhz to prawie zwarcie przez diodę do masy! Z drugiej strony, sprzeżenie mostka pomiarowego z generatorem jest bardzo słabe (trymer max.35pF). Sądzę że, podłączenie wysokoimpedancyjnego (najczęściej 1MOhm) wejścia częstościomierza, również przez 1nF do katody V1B, nie powinno mieć najmniejszego wpływu.

Ad.2 Z powyższego wynika że, zmiana obciążenia generatora wynikająca z dołączenia mikroamperomierza (mającego około 1-3kOhm) do prostownika kalibracyjnego z wyjściem 47kOhm nie powinna mieć wpływu na generator. Te "cuda" oddzielnym wskaźnikiem poziomu nie mają uzasadnienia metrologicznego.

Ad.3 Kwestia odczepu, właściwie do wypróbowania. Ważne aby generator dawał przebieg możliwie czysty spektralnie i (co ważniejsze ) o stałej amplitudzie. Można poszukać w literaturze teorii takiego generatora, ale myślę że tu "czuj" będzie szybszy.

Ad.4 Z tego co widać na zdjęciach jest to układ magnetoelektryczny, powinien być liniowy, chociaż bardzo stare i prymitywne miały właśnie na końcach "zagęszczenie". Jednak uważam że, w tym wypadku wynika ono z charakterystyk diod pomiarowych 6AL5 (EAA91). Niestety skalę trzeba będzie rysować indywidulanie, ja mam w tym wprawę więc nie widzę problemu. Moge przekazać całą technologię .

Na koniec moje pytanie: jaki jest cel żarzenia diod pomiarowych przez rezystor 5,6Ohm? Masz jakiś pomysł?

[Jado]

No to najwyżej drugi miernik będzie dla wygody obsługi i o jeden przełącznik (który może nie kontaktować) mniej.
Mam akurat jeden w szufladce i chcę go wykorzystać

Jeśli chodzi o zmniejszenie żarzenia diody, to może chodzi o coś takiego? : http://theradioboard.com/rb/viewtopic.php?t=4337
W ostatnim poście tego wątku jeden z uczestników pisze: "The change in tube resistance probably explains why my NC-98 National, which uses a 6AL5 detector, has 5 ohms (2 10 ohm resistors in parallel) in series with the filament. I was very puzzled about that when I first noticed it. "

Co do skali, to też zdarzyło mi się już przeskalowywać miernik, ale problem może być nie tyle z wyskalowaniem, co z pomierzeniem - tzn. czym pomierzyć, z jakim wzorcem porównać? Oscyloskop? W sumie chyba skalowanie nie musi być robione na wysokiej częstotliwości? Chętnie się dowiem jaką masz technologię robienia skal Ostatnio ktoś mi zwinął sprzed nosa na Allegro książkę o naprawach i skalowaniu mierników magnetoelektrycznych - tam coś było na ten temat.

[HaMar]

No to najwyżej drugi miernik będzie dla wygody obsługi i o jeden przełącznik (który może nie kontaktować) mniej.
Mam akurat jeden w szufladce i chcę go wykorzystać .

Oczywiście każy może zrobić co chce ze swoją własnością . Nie zamierzałem krytykować zamiaru użycia tego miernika, napisałem tylko że IMHO jest zbędny.

Jeśli chodzi o zmniejszenie żarzenia diody, to może chodzi o coś takiego? : http://theradioboard.com/rb/viewtopic.php?t=4337
W ostatnim poście tego wątku jeden z uczestników pisze: "The change in tube resistance probably explains why my NC-98 National, which uses a 6AL5 detector, has 5 ohms (2 10 ohm resistors in parallel) in series with the filament. I was very puzzled about that when I first noticed it. ".

"Uczymy sie całe życie....", nie znałem tej zależności . Jednak kiedy już ją poznałem, nasunęło mi sie pytanie: jaki będzie to miało wpływ na konstrukcję Q-metra? Czy posiadasz oryginalną duodiodę? Niby to odpowiednik EAA91 ale czy wraz z takimi niuansami. Na ile zmiana lampy zmieni przebieg tej nieliniowej skali?

... co z pomierzeniem - tzn. czym pomierzyć, z jakim wzorcem porównać? Oscyloskop? W sumie chyba skalowanie nie musi być robione na wysokiej częstotliwości?.

Jak podaje oryginalna instrukcja od QM-1 skalowanie "produkcyjne" wykonuje się (dostarczoną przez producenta cewką wzorcową) dla jednej częstotliwości (jak pamiętam 1 czy 1,5MHz) i ma to zagwarantować prawidłowe wskazania dla wszystkich zakresów. Przyznam że, jeszcze tak daleko myślami nie wybiegam. Ostatecznie, mam dostępny miernik RLC HIOKI umożliwiający pomiar (jak pomnę) do 10MHz, będzie trzeba "produkować" własne wzorce , lub wgłębić się w teorię i zrobić oddzielne wzorcowanie metodami technicznymi: dla woltomierza lampowego i dla mostka Q.
Zdecydowanie pozytywne jest to iż, skala miernika jest jedna, niezależna od częstotliwości.

Chętnie się dowiem jaką masz technologię robienia skal ...

Małe OT . Gdzieś już na tym forum obiecałem informacje o naprawach układów wychyłowych, a mam w tym dużą praktykę zawodową. Niestety, ciągły brak czasu ... a opis taki go wymaga.
Obecne nadarza się dobra okazja nadrobienia tych zaległości. Realizując projekt zasilacza "retro", musiałem naprawić dwa wskaźniki, zrobiłem stosowne zdjęcia, muszę je też przeskalować co również udokumentuję fotograficznie i mam nadzieję, powstanie ciekawe opracowanie. Rzecz w tym że, wybrałem tu metodę dość złożoną, pozwalającą zachować styl "retro" wskaźnika.
Chcąc pomóc Tobie na szybko, napisz jaki miernik posiadasz (lub wstaw zdjęcie). Będę mógł wybrać i opisać odpowiednią metodę. Inne pytanie: posiadasz lub masz dostęp do wektorowego Corel'a?