Запускаем раритетный вольтметр на газоразрядных индикаторах
Приветствую всех!
Часы и термометры с индикацией на ГРИ уже давно стали своеобразным культом в мире электронщиков (а для кого-то — целым бизнесом). Тем сильнее мне хотелось заполучить в коллекцию какой-то прибор промышленного изготовления с индикацией на таких лампах.
Удивительно, но на найденный мною экземпляр в интернете оказалось очень мало информации. А это значит, что самое время поделиться тем, как его подключить и как он работает.
Итак, в сегодняшней статье поговорим о щитовых приборах серии Ф294-Ф299. Узнаем, как они устроены и работают, рассмотрим такой аппарат вместе с полным комплектом, а также разберёмся, зачем ремонтировать новый прибор и как вернуть его к жизни после долгих лет простоя. Традиционно будет много интересного.
❯ Суть такова
Началось всё совершенно случайно — мне предложили старый милливольтметр типа Ф294–1. Это целое семейство щитовых приборов, подавляющее большинство которых представляет собой милливольтметры. Они весьма схожи, хотя и есть некоторые отличия, например, в типе индикаторов (в частности, Ф297 сделан на суровых ИН-18) или в интерфейсе подключения или дополнительных функциях (например, у Ф298 есть индикация пределов). Увы, заполучить тот девайс тогда так и не вышло, но после этого я задумался:, а почему при всей моей любви к ГРИ у меня в коллекции до сих пор нет заводского устройства на таких индикаторах?
И вот ко мне в руки попал Ф298–2, чуть более навороченная версия ранее обещанного прибора с пределами измерения от 0 до 1000 милливольт. Что же со всем этим делать? Давайте разбираться.
❯ Распаковка
Экземпляр попал ко мне в полной комплектации и в штатной коробке. Так что самое время посмотреть, что же предлагает нам производитель вместе с самим устройством.
А вот и содержимое коробки. В пакете сверху лежит ЗИП и некоторые дополнительные компоненты, ниже сам прибор, у стенки пакетик с документацией.
Мелкий пакет отдельно. Что там — рассмотрим чуть позже.
А вот и запакованный девайс. Прибор новый, муха не сидела, не знаю даже, откуда он такой. Сам он также завёрнут в бумагу, в пакет подложен мешочек с силикагелем.
Документация. Паспорт, а также принципиальные схемы целого модельного ряда таких приборов.
❯ Обзор оборудования
Ну что же, самое время взглянуть на сам аппарат.
Спереди панель индикации с четырьмя газоразрядными индикаторами. Справа наклейка со стрелочками — указатель «Много/мало». Прибор позволяет задавать пороговые значения напряжения на входе и при выходе за их пределы зажигать красный или зелёный светодиод.
Сзади гнездо РШ, клеммы для подключения сигнала (земля, экран, минус, плюс), а также разъём СНП, к которому подключаются, в частности, переключатели для задания порогов.
Заводская маркировка.
Сверху и снизу ничего особо интересного.
На одной из боковых сторон потенциометры — установка нуля, а также калибровка. При отсутствии точного вольтметра или источника опорного напряжения — лучше не трогать.
Крепления.
Прибор со снятой крышкой-светофильтром. Видны четыре индикатора ИН-16. Неоновые лампы ИН-3 — левая загорается при отрицательных значениях, правая горит всегда и подсвечивает вставную табличку с единицей измерения. Ещё правее два светодиода — те самые граничные значения.
❯ ЗИП и комплектация
Теперь очередь маленького пакета.
Первым делом у нас идёт пара таких переключателей. Именно их предполагается подключать к прибору для регулировки значений «Много/мало».
Далее на очереди ответные части разъёмов, два винта и часовая отвёртка. Аналогичная отвёртка живёт у меня уже много лет — совершенно неубиваемый инструмент, если не помешивать ей травильный раствор и не использовать как ковырялку, то, мне кажется, прослужит десятилетия. На всякий случай скажу название ответной части широкого разъёма — это СНО64–96/95×11Р-24–2В.
В маленьком свёртке те самые таблички. Минус вставляется напротив левой неонки, какая-то из оставшихся — напротив правой. Поскольку это обычный милливольтметр, при помощи добавочных резисторов или каких-то дополнительных схем можно измерять массу разных значений. Вообще, для самодельщиков, желающих собрать что-то на ГРИ, прибор просто шикарен, можно вставить табличку и получить готовый индикатор в крутом корпусе, не разбираясь с питанием и управлением индикаторов, достаточно лишь подавать нужное напряжение. А стоимость такого агрегата на вторичке часто эквивалентна набору ламп и кучке деталей для их запуска.
Разъёмы РШ2Н-1–5. У меня нашёлся такой в щедрых закромах Родины, по виду он отличается от комплектного. Припаял в итоге комплектный, не зря же ведь его туда положили.
А вот и завёрнутый в вату ЗИП — индикатор, неоновая лампа и два предохранителя (кстати редкого и экзотического типа ВПМ2).
❯ Немного про аутентичность
Я знаю немало коллекционеров разного железа, которые всяческим образом выступают за аутентичность своего оборудования вроде пломб, оригинальных радиодеталей и тому подобного. Но всё же не стоит забывать, что этот прибор почти вдвое старше меня, так что вполне может оказаться, что абсолютно новой железке потребуется ремонт или хотя бы профилактическая замена конденсаторов. Игнорирование этого в худшем случае приводит к бабаху, в лучшем — в полной или частичной потере работоспособности.
Именно поэтому перед запуском прибор я разобрал. Убедившись в отсутствии внутри слоя пыли, трупов живых багов, а также коротких замыканий по питанию, я спаял кабель на 220 вольт. Втыкаем его в разъём на задней крышке и пробуем включать.
И… первое включение оказалось неудачным. Загорелись все цифры сразу на индикаторах, едва заметно тлел зелёный светодиод, а лампочка минуса помигивала как люминесцентная лампа в заброшенном подземном переходе. Итак, оно не работает.
❯ Внутренности
Конструктивно прибор состоит из трёх плат — преобразователя питания, измерения и индикации, также имеется понижающий трансформатор.
Разбирается он просто — откручиваем по три винта (один из которых под пломбой) с каждой стороны, а затем снимаем половинки корпуса. Внутри нас ждёт достаточно плотная конструкция.
Открутив несколько винтов, получаем доступ к первым двум платам. На фото плата измерения, к которой идут провода непосредственно от клемм. Для устранения наводок она помещена в металлический экран. Слева от неё виден понижающий трансформатор.
Плата преобразователя, формирующая опорные напряжения и приводящая сигнал с входных цепей к нужному уровню. Здесь же находятся трансформаторы, развязывающие чувствительные цепи.
Плата индикации. Чтобы добраться до неё, надо открутить винты снизу. Она преобразует аналоговый сигнал в цифровой, а также занимается выводом его на индикаторы. В приборе нет однокристалльного АЦП, всё выполнено на чипах логики.
А вот блок-схема прибора из паспорта к нему. Упрощённо принцип работы основан на интегрировании входного сигнала и подсчёте импульсов генератора.
❯ Оживляем индикацию
Самое время понять, почему прибор не работает. Индикаторы управляются дешифраторами К155ИД1, для которых зажигание сразу нескольких цифр — нештатная ситуация. Проверка мультиметром показала, что вместо нужных пяти вольт на дешифраторы поступает всего 1,7–1,8. Проще говоря, что-то просаживает линию питания.
В таких устройствах ремонт следует начинать с замены конденсаторов. Со временем они традиционно высыхают, что и вызывает сбои. Из всех конденсаторов нас интересовал тот, что стоял по пятивольтовой линии. Выпаиваем его и заменяем на нормальный. Повторный запуск, и индикация оживает. Всё успешно работает. Ну, или не совсем.
❯ К155ИД1
На этот раз цифры отображаются нормально, но вместо нуля — уверенно растущее отрицательное значение, доходящее до 9999 и последующего гашения индикатора. Это нормально для такого прибора с никуда не подключенным входом, достаточно закоротить его на землю, чтобы цифры успокоились и остановились на нуле.
Но тут прибор показывал не ноль, а 0081. Крутим потенциометр установки нуля, пока на индикаторе не появится 0000, а лампочка минуса не перестанет гореть. Но в данном случае это не получилось — третий разряд героически показывал восьмёрку и не желал переключаться. Проверка показала, что проблема явно в цепях управления индикатором — старший бит его дешифратора залип в высоком состоянии. Сверка с таблицей истинности микросхемы К155ИД1 подтвердила мои догадки. Вне зависимости от ожидаемого уровня на этом входе было устойчивое значение около 1,6 В. Из-за этого индикатор показывал 8 и 9 вместо 0 и 1, а в остальных случаях просто гас.
Тем не менее, прибор работал, подключив к нему дохлую батарейку CR2032, я получил значение 0,2606 В, при этом мультиметр на ней показал 0,261 В.
Вообще, комбинации с двоичным кодом больше 1001 официально являются недопустимыми и могут привести к выходу К155ИД1 из строя, но на деле часто используются в схемах часов для гашения индикатора. Как удалось выяснить, микросхема дешифратора оказалась рабочей, так что дело было не в ней, а в схеме её управления.
Биты данных от дешифратора подключены к микросхеме К561ПУ4. Это буфер, предназначенный для сопряжения ТТЛ и КМОП-логики. В данном случае он связывает счётные цепи, построенные на микросхемах 561 серии, с индикаторными. Также именно с выхода этих буферов берутся двоичные сигналы на внешнем разъёме. Проверка показала, что микросхема неисправна — вне зависимости от сигнала на входе на выходе одного из буферов был высокий уровень. Этим буфером и был тот, что отвечал на старший разряд дешифратора К155ИД1. Осталось только заменить вылетевшую микросхему и попробовать включить девайс снова.
Подаём питание… работает! На индикаторах загорелись все нули. Прибор наконец-то ожил.
Примерил таблички.
А вот и демонстрация работы.
❯ Пороги
Теперь разберёмся с теми двумя светодиодами.
Вот и схема подключения переключателей, задающих пороговые значения напряжения.
Также контакты, соответствующие индикаторам «Много/мало», выведены на внешний разъём (номера их указаны в паспорте). Таким образом, можно подключить и какое-то внешнее устройство, которое будет контролировать нахождение измеряемой величины в заданных границах и при выходе за их пределы корректировать её (например, включать нагреватель при слишком низкой температуре или отключать оборудование при чрезмерном токе). При отсутствии необходимости изменения этих параметров вместо переключателей можно поставить просто перемычки.
❯ Документация
Паспорт на эти приборы оказался тут. С принципиальными схемами оказалось сложнее — в интернете их нет. Они имеются у меня, но с их оцифровкой возникли трудности ввиду банального отсутствия у меня сканера такого формата (А0). Тем не менее, я постарался их отфотографировать. То, что получилось, представлено далее.
Увы, лучшего качества добиться пока не вышло. Если у меня вдруг появится доступ к сканеру, документацию пересниму.
❯ Вот как-то так
Как можно видеть, прибор оказался весьма интересным и красивым экземпляром. А его подключение делает его отличным устройством для какого-то проекта с индикацией на ГРИ.
Любопытно, что такие девайсы производятся до сих пор, правда, уже со светодиодными индикаторами, призванные заменить выработавшие свой ресурс оригинальные экземпляры. Но, конечно, такого интереса они не представляют.
По сути данный прибор — прямой предок вот таких вот девайсов, такое же компактное встраиваемое устройство, от которого требуется просто показывать то, что пришло ему на вход, и больше ничего.
Такие дела.
