Lampowy Q-metr

[HaMar]

Kolejna garść informacji w temacie Q-metra.

1) Dla uzmysłowienia, że woltomierz z którym tak walczymy nie jest niczym wyjątkowym i przeznaczonym jedynie dla tego urządzenia. Udostępniam dwie strony z publikacji "Miernictwo radiotechniczne" A.Jellonek Z.Karkowski. Układ praktycznie identyczny (poza wspólnym rezystorem w minusie zasilania), również z "pływającą" masą chociaż żadne oszczędności jej tu nie dyktują. Ciekawostką może być zamieszczony w stopce drugiej strony wzór opisujący działanie układu. W przyszłości postaram się go zweryfikować.

str.163.jpg

str.164.jpg

2) Rozpocząłem (i szybko zakończyłem ) selekcję E80CC. Na 10 sprawdzonych, wszystkie można by użyć w woltomierzu... bez selekcji . Największy rozrzut Ia pomiędzy triodami jednej lampy to 0,2mA@Ia=5mA. Rozrzut Ia dla 10 lamp, maksimum 0,4mA. Rozrzut nachylenia dla połówek jednej lampy, praktycznie nie mierzalny (na moim P-512), nawet jak Ia jest o 0,2mA różny to nachylenie identyczne. Rozrzut nachylenia dla 10 lamp 0,2mA/V.
Powyższe wyniki, całkowicie tłumaczą użycie tych lamp w woltomierzu MQL-1B.

3) Po krótkiej korespondencji mailowej z Kolegą Konstanty, otrzymałem zdjęcia konstrukcji elementu sprzęgającego (C13) w jego MQL-1B. Serdecznie dziękuję, bo to ciekawy temat w kontekście przyszłej budowy QM-1. Za zgodą autora przedstawiam:

Konstanty_fot.1.jpg

Konstanty_fot.2.jpg

Konstanty_fot.3.jpg

Dla uzupełnienia, krótki komentarz słowami ich autora: "...zdjęcia załączam, tylko z jednej strony, bo z drugiej nie da się zrobić, ale tam nie ma nic szczególnego, wystaje kołek lutowniczy, przechodzący przez izolator wykonany chyba z bakelitu (tekstolitu) i podłączony do zacisku z symbolem masy przez kondensator. Natomiast od strony wejścia z zespołu generatora jest to taśma miedziana srebrzona w izolacji z polietylenu (tak wygląda) i równolegle po wierzchu idzie pasek również srebrzony, przykryty pokryweczką z "pukielkiem" w którym jest drugi koniec wyżej wspomnianego srebrzonego paska. Pokryweczka od strony wejścia ma przetłoczenie przez które wchodzą obydwa przewody w.cz. Cienki pasek który idzie po wierzchu jest dociśnięty pokryweczką i w związku z tym "umasiony"..."
Zastanawiam się jak wygląda wspomniany w opisie "...kondensator do masy..." czy jest to C13? Jeżeli tak, to czym jest ta dziwna konstrukcja na zdjęciach, jedynie przepustem izolacyjnym
Porównawczo, konstrukcja identycznego funkcjonalnie elementu (5nF) w QM-1:

kondensator specjalny 5nF.jpg

[Jado]

Hmmm...czyli jednak E80CC jest warta wypróbowania
Ciekawe jak z liniowością skali w porównaniu z ECC82.

Co do kondensatora "special" - czy to oznacza, że powinienem swój kondensator 5000 pF zaekranować, pokryć blachą, itp? "Nie ma problema" - ale czy to cokolwiek w pomiarach zmieni?
Co z przewodem doprowadzającym sygnał z generatora? Ja u siebie mam teraz zwykły kawałek drutu fi 0,8 mm (wcześniej był koncentryk w.cz.) - jakby trzeba było, to mogę "walnąć" i taśmę miedzianą (a nawet srebrną) - tylko czy potrzeba?
Dlaczego ten kondensator jest tak zaekranowany, a towarzyszący mu trymerek 5-30pF już nie?

[^ToM^]

Co do kondensatora "special" - czy to oznacza, że powinienem swój kondensator 5000 pF zaekranować, pokryć blachą, itp? "Nie ma problema" - ale czy to cokolwiek w pomiarach zmieni?

Zaekranowanie kondensatora spowoduje zmniejszenie wpływu środowiska na wskazania. Tam zdaje się wcześniej pisałeś, że jak zbliżasz rękę to miernik wariuje. Zatem - ekranować, ekranować i jeszcze raz ekranować. Dodam jeszcze tylko drobiazg. Ekran musi być szczelny. Każda dziura, nieciągłość, szczelina w ekranie w.cz. działa jak antena i powoduje wypromieniowywanie energii w.cz. do innych elementów.
Pzdr!

[Jado]

Miernik nie wariował, od zbliżania ręki do niego, tylko do ekranu cewki pomiarowej CPQL-1 (obudowa metalowa miernika dobrze go ekranuje od zewnętrznych wpływów).
W sumie, to pytałem się o to czy ów kondensator (w zasadzie są tam dwa: 2 + 3nF/0,5%) ekranować czy nie (wtedy kiedy go instalowałem w mierniku czyli 2 lata temu), ale doradziliście mi, że nie potrzeba.
Teraz, żeby się do niego dostać trzeba odlutowywać kable, odkręcać śruby i wyjąć cały mostek na zewnątrz - czyli rozbebeszyć Q-metr

Druga sprawa - jak zrobić szczelny ekran, gdy trzeba zrobić otwory na doprowadzenia?
Co w takim razie z 20cm gołym kablem, którym idzie sygnał w.cz. z generatora do mostka? - tak jest w oryginale.
Poprzednio zastosowałem kabel w.cz w ekranie, ale dla oryginalności i sprawdzenia czy to nie ma jakiegoś wpływu na wskazania zrobiłem to tak jak w oryginalnym QM-1 - gołym kablem.

[HaMar]

Miernik nie wariował, od zbliżania ręki do niego, tylko do ekranu cewki pomiarowej CPQL-1 (obudowa metalowa miernika dobrze go ekranuje od zewnętrznych wpływów).
W sumie, to pytałem się o to czy ów kondensator (w zasadzie są tam dwa: 2 + 3nF/0,5%) ekranować czy nie (wtedy kiedy go instalowałem w mierniku czyli 2 lata temu), ale doradziliście mi, że nie potrzeba.
Teraz, żeby się do niego dostać trzeba odlutowywać kable, odkręcać śruby i wyjąć cały mostek na zewnątrz - czyli rozbebeszyć Q-metr

Druga sprawa - jak zrobić szczelny ekran, gdy trzeba zrobić otwory na doprowadzenia?
Co w takim razie z 20cm gołym kablem, którym idzie sygnał w.cz. z generatora do mostka? - tak jest w oryginale.
Poprzednio zastosowałem kabel w.cz w ekranie, ale dla oryginalności i sprawdzenia czy to nie ma jakiegoś wpływu na wskazania zrobiłem to tak jak w oryginalnym QM-1 - gołym kablem.

Ja bym się nie spieszył z rozbebeszaniem dobrze złożonego układu. Szczególnie jeżeli zbliżanie ręki do mierzonej cewki (bez "czujnika pola elektrostatycznego" w postaci ekranu dołączonego do 5nF ) nie ma znaczącego wpływu na pomiar.

[Jado]

Zbliżanie ręki do cewki ma wpływ na wskazanie, ale nie jest to wina tego kondensatora - po prostu sama cewka oddziaływuje z "polem ręki" i zmieniają się wskazania.

[HaMar]

Zbliżanie ręki do cewki ma wpływ na wskazanie, ale nie jest to wina tego kondensatora - po prostu sama cewka oddziaływuje z "polem ręki" i zmieniają się wskazania.

A jeżeli zaekranujesz ją i podłączysz ekran do masy (zafałszuje to pomiar ale na tym etapie nie jest to problemem), zbliżenie ręki będzie miało wpływ na wskazania?

[Jado]

Jeśli ją zaekranuję i ekran podłączę do masy, to oczywiście wpływ ręki ustanie

[gustaw353]

Konstrukcja QM-1 jest prosta i przy tym genialna. Przeznaczona jest dla radioamatora. Samodzielne jego złożenie, uruchomienie i eksploatacja nie powinna sprawiać problemów – takie było założenie projektantów i to im się udało.
QM-1 wymaga jednak pewnej maniery posługiwania się nim.
I tak: przełącznik „Q-CAL” ma tylko (!) dwie pozycje, jak w opisie.
W pozycji „CAL” podłączamy badaną cewkę do zacisków pomiarowych, ustawiamy częstotliwość generatora jednocześnie kontrolujemy poziom sygnału na działce „CAL”. I już od tego momentu nie dotykamy łapami badanej cewki.
Po tych czynnościach przełączamy przełącznik w pozycję „Q” i kondensatorami zmiennymi próbujemy dostroić się do rezonansu obwodu by odczytać wartość dobroci.
Każde manewry przy badanej cewce powinny być w pozycji przełącznika ustawionego w na „CAL”. Jednocześnie pozwala to na korekcję kalibracji poziomu sygnału z generatora.
Taka procedura nie powoduje gwałtownych zachowań wskazówki miernika.
Q-metr nie ma żadnych układów automatycznie kontrolujących procesy pomiarowe. Od tego jest jego „operator” i od jego wiedzy zależy sukces pomiarów. W tym jest sedno naszego hobby – radioamatorstwa!

O ekranowaniu.
Kondensatora C9 nie trzeba ekranować. Na nim panuje bardzo niski poziom sygnału w.cz. (parę mV) i nie promieniuje ten obwód szkodliwego pola elektromagnetycznego - jak widać to z konstrukcji przyrządu.
Zaraz z tego kondensatora poprzez filtr dolnoprzepustowy R7,C12 (też widoczny na fotografii) napięcie stałe (!) o sporym poziomie (!) podawane na wejście woltomierza lampowego.
Porównajcie rozwiązania układowe tych fragmentów schematów w innych Q-metrach - tam ekrany są potrzebne.

O ekranowaniu kabla doprowadzającego sygnał .
Kabel łączący wyjście generatora z mostkiem pomiarowym powinien być jak najkrótszy i bez ekranu.
Kabel ekranowany, nawet nie długi, ma jakąś pojemność. Wyjście generatora to wtórnik katodowy a one nie lubią obciążenia o charakterze pojemnościowym w tym zakresie częstotliwości.
Można by długo o tym pisać... Co innego kabel ekranowany obciążony opornością równą oporności falowej owego kabla – wtedy pojemność owego kabla traktowana jest inaczej. No ale to inna bajka.

O zasilaniu mostka pomiarowego.
Zasilany on jest, nie jak w innych dzielnikiem rezystancyjnym, a dzielnikiem pojemnościowym.
W „rezystancyjnym” oporność wtrącona w obwód rezonansowy jest bardzo mała – setne lub dziesiąte części oma - a ile wynosi Xc kondensatora C9 w QM-1 dla skrajnych częstotliwości pomiaru ?
I tu jest zagwozdka w pojmowaniu funkcjonowania naszego mostka pomiarowego.
Kondensatory C8, C9 to tylko dzielnik napięciowy. Dla wtórnika (V1A) w pewnym zakresie częstotliwości stanowią one obciążenie paru kiloomów.

O C9
Kondensator C9 wraz z zespołem kondensatorów zmiennych C10,C11 stanowią obwód sprzężenia z obwodem rezonansowym o konkretnym współczynniku transformacji: n – tak jak to się dzieje w układach z autotransformatorowych czy też transformatorowych układach sprzężenia.

W naszym przypadku: n = C10 + C11 / C9 + C10 + C11

No i jak na to patrzeć ?
I jeszcze jeden fakt – jak skalować kondensator zmienny ? Wszak do cewki pomiarowej dołączony jest on będąc połączonym szeregowo z C9. Jaka wtedy pojemność wypadkowa jest obwodzie rezonansowym ?
Przy 500 pF kondensatora zmiennego wypadkowa pojemność dołączona do cewki to ok. 455 pF.

[Jado]

QM-1 wymaga jednak pewnej maniery posługiwania się nim.
I tak: przełącznik „Q-CAL” ma tylko (!) dwie pozycje, jak w opisie.
W pozycji „CAL” podłączamy badaną cewkę do zacisków pomiarowych, ustawiamy częstotliwość generatora jednocześnie kontrolujemy poziom sygnału na działce „CAL”. I już od tego momentu nie dotykamy łapami badanej cewki.
Po tych czynnościach przełączamy przełącznik w pozycję „Q” i kondensatorami zmiennymi próbujemy dostroić się do rezonansu obwodu by odczytać wartość dobroci.
Każde manewry przy badanej cewce powinny być w pozycji przełącznika ustawionego w na „CAL”. Jednocześnie pozwala to na korekcję kalibracji poziomu sygnału z generatora.
Taka procedura nie powoduje gwałtownych zachowań wskazówki miernika.

Ja u siebie dałem dodatkowy miernik poziomu sygnału w.cz. - żeby cały czas widzieć jaki jest poziom sygnału - a potrafi się on zmieniać np. wskutek nagrzania elementów Q-metru. Aby uniknąć niekontrolowanych wychyłów miernika podczas podłączania cewek do miernika mam dodatkowe położenie przełącznika zakresów - Off - które odłącza miernik od mostka.
Ale równie dobrze może być jak w oryginale.

O C9
Kondensator C9 wraz z zespołem kondensatorów zmiennych C10,C11 stanowią obwód sprzężenia z obwodem rezonansowym o konkretnym współczynniku transformacji: n – tak jak to się dzieje w układach z autotransformatorowych czy też transformatorowych układach sprzężenia.

W naszym przypadku: n = C10 + C11 / C9 + C10 + C11

No i jak na to patrzeć ?
I jeszcze jeden fakt – jak skalować kondensator zmienny ? Wszak do cewki pomiarowej dołączony jest on będąc połączonym szeregowo z C9. Jaka wtedy pojemność wypadkowa jest obwodzie rezonansowym ?
Przy 500 pF kondensatora zmiennego wypadkowa pojemność dołączona do cewki to ok. 455 pF.

Czy w QM-1 nie było czasem dwóch skal pojemności? Jedna dla wskazania pojemności samego agregatu kondensatora, a druga - wypadkowa - dla całego obwodu rezonansowego?

Tak w ogóle zastanawiam się jeszcze nad jedną rzeczą - czy nie przydał by się jeszcze jeden dodatkowy zakres pomiarowy dla cewek o niskim Q.
Na przykład do 40 tylko. Bo w tej chwili to pomiar tak małych wartości jest realizowany na najbardziej nieliniowym zakresie skali - na jej początku - i jest przez to bardzo niedokładny.
Kolega Marek wspominał o większym wzmocnieniu lamp E80CC w porównaniu do ECC82 - może akurat dało by się zrealizować ten zakres na tej lampie? (u mnie dodatkowo mam zastosowany miernik o większej niż w oryginale czułości - 40uA zamiast 50uA).
W zasadzie mógłbym już siadać do skalowania miernika - ale mam tylko lampę ECC82 (jak w oryginale) - a jeśli okaże się, że E80CC jest znacznie lepszym rozwiązaniem?

[HaMar]

Jak zwykle wieczorem i "na szybko" .
gustaw353 Podpisuję się pod całą Twoją wypowiedzią. Celnie, krótko i na temat. Jednakże z jedną małą uwagą. Moje obserwacje zmontowanego woltomierza w.cz. z QM-1 nie potwierdzają jego nadzwyczajnej wrażliwości na zakłócenia pomimo zdecydowanie "amatorskiego" montażu (na poprzedniej stronie tego wątku jest fotografia stanowiska testowego). A jedynym ekranowaniem jest uziemiona mata na której leży.

Jado Proszę o odrobinę cierpliwości . W niedzielę powinny być gotowe rezultaty pomiarów i przebiegi skal dla E80CC. Jeżeli, w Twoim odczuciu okaże się lepszą, będziesz miał 2szt. . Mam jednak pewną wątpliwość (ale nie pewność!): czy zwiększenie czułości jakie da użycie tej lampy nie pogorszy przebiegu skali. Na ile przebieg skali dyskryminuje charakterystyka wzmacniacza a na ile prostownika na EAA91?

[gustaw353]

Muszę sprostować: omyłkowo wtórnik katodowy przypisałem "połówce" V1A - chodzi o V1B.

Moje obserwacje zmontowanego woltomierza w.cz. z QM-1 nie potwierdzają jego nadzwyczajnej wrażliwości na zakłócenia pomimo zdecydowanie "amatorskiego" montażu

Właśnie wspomniałem że, na C9 podczas rezonansu obwodu pomiarowego odkłada się napięcie stałe (prądu stałego) wyprostowane diodą V2A i osiągać może wartość paru woltów.
Przy rozstrojonym obwodzie napięcia stałego nie ma, tylko niewielki poziom (mV) w.cz.
Cały obwód wejściowy woltomierza przywarty jest do masy dużymi pojemnościami i wraz z rezystorami 3,3 MΩ stanowią filtry dolnoprzepustowe skutecznie tłumiące wszelkie zakłócenia.

Należy dodać - pomysłowość konstruktorów w zastosowaniu takiego rozwiązania układu detektora budzi respekt ! To o czym napisałem wyżej to jedno a jest jeszcze coś.
Do obwodu pomiarowego (do wyprowadzeń gorących) dołączona jest równolegle tylko dioda detektora. Konstrukcyjnie jest łatwo to wykonać przy tym nie wprowadza się niepożądanych pojemności pasożytniczych.
No i tym samym upraszcza się zagadnienie ekranowania.

[Jado]

Jado Proszę o odrobinę cierpliwości . W niedzielę powinny być gotowe rezultaty pomiarów i przebiegi skal dla E80CC. Jeżeli, w Twoim odczuciu okaże się lepszą, będziesz miał 2szt. . Mam jednak pewną wątpliwość (ale nie pewność!): czy zwiększenie czułości jakie da użycie tej lampy nie pogorszy przebiegu skali. Na ile przebieg skali dyskryminuje charakterystyka wzmacniacza a na ile prostownika na EAA91?

Na razie mogę się wstrzymać z wykreślaniem skali - ale nie przeszkodzi mi to w "zabawie na sucho" czyli badaniem wskazań mostka pomiarowego dla napięć zmiennych i stałych - na kilku zakresach pomiarowych - i zdjęciem charakterystyk.

[Jado]

Właśnie wspomniałem że, na C9 podczas rezonansu obwodu pomiarowego odkłada się napięcie stałe (prądu stałego) wyprostowane diodą V2A i osiągać może wartość paru woltów.
Przy rozstrojonym obwodzie napięcia stałego nie ma, tylko niewielki poziom (mV) w.cz.

Dokonałem pomiaru napięcia na C9 - w rezonansie osiąga ono wartość 0,75V (cewka o umownej dobroci Q=200).
Natomiast po odstrojeniu od rezonansu napięcie spada do ok 0,3V - jest to jak sądzę napięcie termoemisyjne wytwarzane przez samą diodę. Dlatego mamy drugą diodę w mostku, która również wytwarza owo napięcie (można powiedzieć, że referencyjne).

[HaMar]

Dokonałem pomiaru napięcia na C9 - w rezonansie osiąga ono wartość 0,75V (cewka o umownej dobroci Q=200).
Natomiast po odstrojeniu od rezonansu napięcie spada do ok 0,3V - jest to jak sądzę napięcie termoemisyjne wytwarzane przez samą diodę.

1) napięcia stałe czy w.cz.?
2) czym mierzone?
3) rozumiem że względem masy?
4) nieśmiało przypomnę się z prośbą o podanie rezystancji wewnętrznej Twojego wskaźnika MP-2A.

Dlatego mamy drugą diodę w mostku, która również wytwarza owo napięcie (można powiedzieć, że referencyjne).

Może lepiej kompensacyjne.