Elektrometr Keithley, Model 610C

[Romekd]

Jak wspomniałem podczas dokonywania pomiaru oporności miernik stara się utrzymać stałą wartość prądu na mierzonym rezystorze. Jeżeli wartość rezystora jest duża w stosunku do wybranego zakresu pomiarowego (ustawionego większą gałka na dole), napięcie na rezystorze może wzrosnąć aż do wartości przekraczającej 110 V, przy czym wskazówka miernika wychyli się wówczas poza skalę i oprze się na ograniczniku. Napięcie na otwartym wejściu przyrządu podczas dokonywania pomiaru rezystancji jest zależne od ustawienia górnego przełącznika. Przy ustawieniu górnego pokrętła na 100 V napięcie na wejściu przekroczy 110 V. Oczywiście wartość tego napięcia nie jest dla nas groźna, gdyż maksymalny prąd wejścia będzie ograniczany do wartości pokazywanej na skali dolnego pokrętła. Trzeba jednak brać to pod uwagę, gdybyśmy próbowali np. zmierzyć oporność izolatora niezabezpieczonej bramki małego tranzystora typu MOSFET względem struktury półprzewodnikowej, gdyż można doprowadzić do przebicia cienkiej warstewki dwutlenku krzemu, która izoluje bramkę od kanału. Można jednak mierzyć w ten sposób napięcia diod Zenera (jeśli do ich polaryzacji wstecznej wystarczy prąd o wartości 10 μA), napięcia pracy neonówek itp. badań. Napięcie na nieobciążonych zaciskach miernika spada przy zmianie ustawienia górnego pokrętła na niższe wartości. Poniżej w załączniku zamieszczam tabelkę, która pokazuje jakie napięcia występują na wejściu elektrometru dla różnych ustawień górnej gałki (sprawdzone dla zakresu 1*10^5 Ω).

Napięcie na wejściu omomierza.png

Ponieważ mamy osiem ustawień przełącznika "dekadowego" (dolne pokrętło) oraz jedenaście ustawień przełącznika napięcia (x), to te same wartości rezystancji możemy mierzyć miernikiem przy różnym prądzie źródła prądowego i dla różnych wartości spadków napięcia na mierzonym rezystorze. Możliwe kombinacje, jakie dają dwa pokrętła przełączników, przedstawia tabelka poniżej (wartości w tabelce odpowiadają pełnemu wychyleniu wskazówki miernika wychyłowego).

Pomiar rezystancji.png

Tak w ogóle to dla każdego z ustawień dolnego pokrętła elektrometr Keithley 610C pozostaje woltomierzem, przy czym wartość napięcia dla pełnego wychylenia wskazówki miernika pokazuje skala na górnym pokrętle, a dolne pokrętło włącza do wejścia odpowiednie rezystory bocznikujące wejście na zakresach pomiaru prądu, włącza źródło prądowe przy pomiarach rezystancji i wyłącza wszystkie te obwody przy pomiarze samego napięcia i wtedy rezystancja wewnętrzna miernika przekracza wartość 1*10^14 Ω. Na zakresach woltomierza elektrometr wytrzymuje napięcia do 500 V, natomiast na zakresach pomiaru prądów, gdy równolegle z wejściem włączane są rezystory bocznika wytrzymałość ta może dotyczyć jedynie zakresów przy których dla danego napięcia moc tracona w tych rezystorach nie osiągnie wartości dopuszczalnej dla danego typu. Producent podaje w instrukcji serwisowej jedynie ostrzeżenie, by dla trzech zakresów pomiarowych dla największych prądów nie podawać na wejście miernika napięcia większego od 3 V, co oznacza, że nawet dla rezystora o oporności 10 Ω i mocy dopuszczalnej 10 W nie przekraczać mocy traconej w okolicach 1 W. Wartości rezystorów bocznikujących wejście dla zakresów pomiaru prądu (przez tak naprawdę pomiar napięcia na tych rezystorach) podane zostały w instrukcji serwisowe. Wszystkie one mają tolerancję nie gorszą od ±1% przy czym dwa o najniższej rezystancji mają moc 10 W. Stwierdziłem, że lepiej na czwartym zakresie pomiarowym prądu lepiej nie stosować napięcia wyższego niż 30 V, gdyż przy 100 V moc na nim tracona wyniesie już 1 W, gdy sam rezystor ma moc dopuszczalną równą tylko 0,5 W.
Poniżej tabela możliwych kombinacji przełączników przy pomiarach prądów i wartości płynącego prądu dla pełnego wychylenia wskazówki miernika.

Pomiar prądu.png

W kolejnym załączniku wartości rezystorów boczników (podkreśliłem na czerwono rezystor czwartego zakresu pomiaru prądu, dla którego nie powinno się moim zdaniem stosować napięć o wartości 100 V; w tabelce powyżej ta pozycja również została przeze mnie oznaczona na różowo).

Rezystory bocznika.png

Oraz zdjęcie, na których widać jak zostały zamontowane na przełączniku "dekadowym".

Rezystory przełącznika dekadowego.jpg

Jeszcze większą dokładność mają rezystory zamocowane na przełączniku napięć, gdyż ich tolerancja jest nie gorsza od ±0,1%. W rzeczywistości rezystory te pracują w pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza, ustalając jego wzmocnienie. Na wejściu miernika nie ma żadnych dzielników (z tego właśnie powodu zakres napięć wyjściowych wzmacniacza pomiarowego musi być wyższy od największego zakresu pomiaru napięcia, wynoszącego 100 V, i stąd napięcia zasilające stopień wyjściowy wzmacniacza wynoszą aż plus i minus 120 V).
Poniżej fragment instrukcji rezystorów górnego przełącznika.

Precyzyjne rezystory dzielnika.png

Oraz widok tychże rezystorów na przełączniku.

Rezystory przełącznika zakresów napięcia.jpg

Dokładność miernika na zakresach pomiaru napięcia jest nie gorsza od ±1%, a dla zakresów pomiaru prądu ±3% z wyjątkiem dwóch ostatnich zakresów, służących do pomiaru najmniejszych wartości prądu, gdzie dokładność jest nie gorsza od ±5%.

Pozdrawiam
Romek

[Radiowiec]

Dziękuję za wyjaśnienia. Rzeczywiście, bardzo dobrze przemyślany przyrząd. A w jaki sposób uszkodzony jest ustrój?
Pozdrowienia.

[Romekd]

Ustrój ma typową usterkę, jaka często występuje w starych i często źle traktowanych miernikach wychyłowych - ma znacznie mniejszą czułość i wykazuje sporą nieliniowość. Widać, że jego usterka postępowała, gdyż jakiś czas temu ktoś już zmienił wartość rezystora w obwodzie bocznika tego miernika, który służył do jego precyzyjnej kalibracji. Oryginalny rezystor, włączony szeregowo z potencjometrem 2 kΩ miał rezystancję 499 Ω/0,5 W/1% i został wymieniony na rezystor 942 Ω/0,5 W/05% (oryginalny rezystor ktoś przykleił taśma klejąca do ekranu wewnątrz urządzenia), ale gdy otrzymałem miernik ta zmiana okazała się już niewystarczająca. Wskaźnik mocno zaniżał wyniki pomiarów. Wylutował więc i ten nowy rezystor, pozostawiając puste miejsce na płytce i tracąc możliwość kalibracji wskazań. Mimo tego zabiegu miernik nadal zaniża wskazania dla wychylenia wskazówki większego od 10% pełnej skali. Błąd rośnie w miarę wychylania się wskazówki i dla górnych wartości wprowadza nawet 10% błędu Na początku sądziłem, że równolegle włączony z cewką ustroju kondensator elektrolityczny 100 μF/10 V ma upływność, bo wskazania stają się coraz bardziej zaniżone wraz z coraz większym wychylaniem się wskazówki i faktycznie miał pewną upływność, ale jego wymiana tylko nieznacznie poprawiła sytuację. Poniżej schemat układu kalibracji miernika wskazówkowego oraz zdjęcie z tymi trzema elementami, które zostały wyjęte z przyrządu.

kalibracja wskazań miernika wychyłowego.png

wymienione podzespoły.jpg

Poniżej wskazania miernika dla prądów o wartościach zwiększanych od 100 μA do 1150 μA (nazwa lików jest prądem przy którym testowałem miernik)

100uA.jpg

200uA.jpg

300uA.jpg

400uA.jpg

500uA.jpg

600uA.jpg

700uA.jpg

800uA.jpg

900uA.jpg

1000uA.jpg

1100uA.jpg

1159.jpg

Szkoda, bo niczego nie jestem z tym w stanie zrobić Jedyne co mogę robić podczas pomiarów to podłączać zewnętrzny miernik do gniazda na tylnej ściance i z niego odczytywać wyniki. Pomiary prądów o bardzo małych wartościach i największych rezystancji trzeba wykonywać bardzo cierpliwie, dysponując odpowiednią ilością wolnego czasu. Gdy podczas pomiarów przesuwam rękę w odległości kilkunastu centymetrów od miernika wychyłowego, jego wskazówka potrafi nieźle falować po skali i za każdym razem muszę się uziemić i odczekać kilkanaście sekund by wskazówka miernika zdążyła się ustabilizować.

Pozdrawiam
Romek

[Radiowiec]

No tak,czyli przypadłość występująca nagminnie w P-508. Ale nie wydaje mi się, że następuje to na skutek złego traktowania ustrojów (uderzenia, temperatura, agresywne środowisko?). Można rozpatrzyć zwarte zwoje w uzwojeniu, ale to raczej też na skutek degradacji izolacji, rzadziej jej przetarcia. Nie wydaje mi się żeby to była kwestia tarcia gdzieś na łożyskach (jeśli są, bo zamiast nich mogą być zastosowane "włosy"). Według mnie, spadek czułości najprawdopodobniej pochodzi od utraty właściwości magnetycznych magnesu trwałego. Ciekawi mnie, czy można by było ponownie namagnesować ten magnes tak jak to się robi z magnesami głośników podczas regeneracji?
Pozdrowienia.

[Romekd]

Czołem.
Też zastanawiałem się z czego wynikać może taki spadek czułości miernika i jego nieliniowość. Nie podejrzewam zwarć i skrótów w cewce na ramce, gdyż te najprawdopodobniej mogłyby co najwyżej obniżyć czułość, a tu mamy jeszcze sporą nieliniowość, która świadczy niemal na 100%, że magnes znajdujący się wewnątrz cewki uległ rozmagnesowaniu, i to nierównomiernemu w całej swojej objętości. Z drugiej strony, gdyby czynnikiem rozmagnesowującym był duży upływ czasu od momentu produkcji miernika, to podobna przypadłość musiałaby występować we wszystkich miernikach tego typu z tamtego okresu produkcji, a tak nie jest, gdyż na filmach z YouTube widywałem takie mierniki, które w dalszym ciągu były w pełni sprawne (czasami po usunięciu jakichś innych drobnych usterek w elektronice, co pokazane było w filmach). Z drugiej strony przekonywałem się nie raz, że niektóre magnesy źle traktowane, upuszczane, uderzane, poddawane silniejszym zewnętrznym polom magnetycznym, czy gwałtownym zmianom temperatury, ulegają z czasem rozmagnesowaniu... Pewnych urządzeń z magnesami nie powinno się nawet rozbierać, gdyż już samo pozbawienie ich fragmentu magnetowodu, w którym się pierwotnie znajdowały, może je osłabić. W przypadku przyrządu pomiarowego Keithley 610C mamy jeszcze jeden czynnik - duże wahania napięcia na cewce ustroju, w przypadku której do pełnego wychylenia wskazówki wystarczy napięcie ok. 100 mV (cewka ma ok. 100 Ω rezystancji), a napięcie na niej potrafiło osiągać ok. ±570 mV, czyli prawie sześć razy więcej. Mój miernik musiał kilka razy mocno "oberwać", o czym mogą świadczyć głębokie rysy i pokrzywiona w niektórych miejscach dość gruba obudowa. Był też intensywnie eksploatowany, gdyż na jego obudowie i wewnątrz znajdują się naklejki z wielu przeglądów i kalibracji. Widać z tego, że działał do póki mógł, a później się go pozbyto, jak w tym powiedzeniu o dzbanie, w którym w końcu się ucho urwało...

Pozdrawiam serdecznie
Romek