Danas je nabavljen univerzalni mjerni instrument VIELFACHMESSER III njemačkih proizvođača VEB Gerätewerk Karl-Marx-Stadt i VEB Messtechnik Mellenbach – MTM iz 1960-tih godina.
Instrument lijevo proizveden je u tvornici VEB Gerätewerk Karl-Marx-Stadt, a instrument desno u tvornici VEB Messtechnik Mellenbach – MTM. Osim razlike u tvorničkom logu otisnutom na skali, postoje i neke razlike u boji i dizajnu kućišta.
Zadnje ploče su obje za instrumente proizvedene u tvornici VEB Gerätewerk Karl-Marx-Stadt. Ploča za VEB Messtechnik Mellenbach – MTM je potpuno ista osim što je u gornjem dijelu otisnut logo MTM.
Nakon 2. svjetskog rata u sovjetskoj okupacijskoj zoni i kasnije u DDR-u sva tadašnja privatna poduzeća i tvornice postala su državna i dobile prefiks VEB (Volkseigene Betrieb). Tako je poduzeće VEB Gerätewerk Karl-Marx-Stadt nastalo iz tvorničkih pogona tvrtke Siemens & Halske u gradu Chemnitzu. Grad Chemnitz je 1953. godine preimenovan u Karl-Marx-Stadt, a time i tvornica u VEB Gerätewerk Karl-Marx-Stadt te je pod tim nazivom poslovala sve do 1981. godine. Poduzeće MTM pak je nastalo iz tvornice WA Möhrer, Fabrik elektrischer Messgeräte (WAM Elektrische Messgeräte) koja je poslovala još od 1903. godine. Tijekom 1956. godine naziv je promijenjen u Messtechnik Mellenbach Thür, zatim 1972. godine u VEB Messtechnik Mellenbach, a 1998. godine u MTM Power Messtechnik Mellenbach GmbH. U unutrašnjosti našeg instrumenta sa oznakom MTM vidi se otisnut datum 14. 09. 1964. godina.
Sakupili smo ukupno četiri primjerka univerzalnog mjernog instrumenta Vielfachmesser III od kojih je na tri otisnuta oznaka poduzeća VEB Gerätewerk Karl-Marx-Stadt, a na jednom poduzeća VEB Messtechnik Mellenbach – MTM. Prema nekim podacima Vielfachmesser III se od početka 1970-ih godina prvo proizvodio u VEB Gerätewerk Karl-Marx-Stadt, a kasnije samo u VEB Messtechnik Mellenbach – MTM. Ove tvrtke su u istom razdoblju proizvodile i više drugih tipova sličnih univerzalnih mjernih instrumenata (UNI 9, UNI 10). Osim u DDR-u instrument Vielfachmesser III se prodavao i SR Njemačkoj preko tvrtke Noris.
Instrumenti Vielfachmesser III proizvodili su se u crnoj (tamno smeđoj) i bijeloj boji kućišta. Od naših primjeraka MTM instrument ima crnu boju kućišta, a ostala tri tamno smeđu boju. Također smo primijetili i neke male razlike u unutrašnjoj konstrukciji i upotrijebljenim elektroničkim elementima.
Ispravljačke diode u svim instrumentima su istog tipa i proizvođača. To su germanijske diode OA 685 (80 V / 45 mA) njemačkog proizvođača WF (Werks für Fernsehelektronik). Poduzeće WF formirano je 1945. godine i preraslo je u najveće državno poduzeće bivšeg DDR-a (Istočni Berlin) za proizvodnju elektronike. Proizvodnja je uključivala elektronske i CRT cijevi, poluvodiče, mjerne uređaje i optoelektroniku. Tijekom 1993. godine WF je preuzeo Samsung, a zatim je konačno zatvorena 2005. godine.
Univerzalnim mjernim instrumentom Vielfachmesser III moguća su slijedeća mjerenja:
- mjerenje istosmjernog napona do 1000 V u sedam mjernih opsega
- mjerenje izmjeničnog napona do 1000 V u šest mjernih opsega
- mjerenje istosmjerne struje do 2,5 A u sedam mjernih opsega
- mjerenje izmjenične struje do 2,5 A u četiri mjerna opsega
- mjerenje otpora do 1 MΩ sa internom baterijom od 1,5 V u dva mjerna opsega ili do 10 MΩ uz vanjsko istosmjerno napajanje 12-16 V
- mjerenje kapaciteta kondenzatora do 2 µF u dva mjerna opsega uz mrežno napajanje 220 V / 50 Hz
Osim ovoga instrument ima naponsku skalu baždarenu u decibelima (-10 do +10 dB) i naponsku skalu do 20 kV za mjerenje napona pomoću visokonaponske sonde.
Dva okrugla gumba na dnu prednje ploče su tipkalo (lijevo) i potenciometar (desno) za namještanje električne nule prije mjerenja otpora i kapaciteta. Kod namještanja nule prije mjerenja otpora kratko se spoje stezaljke na koje se spaja nepoznati otpornik, a zatim se potenciometrom namjesti nula (najveći otklon skale).
Kod namještanja nule prije mjerenja kapaciteta, s obzirom da se koristi mrežni napon mjerne stezaljke se ne smiju dirati. Stoga je ugrađeno posebno tipkalo koje kratko spaja stezaljke na koje se spaja nepoznati kondenzator. Tako se za namještanje nule prije mjerenja kapaciteta pritisne tipkalo, a zatim se potenciometrom namjesti opet namjesti nula gledano na skali za mjerenje otpora (najveći otklon skale).
Zelenom bojom označeni su strujni shuntovi, crvenom bojom naponski otpornici, žuti su otpornici za omske mjerne opsege, a plavi za mjerenje kapaciteta kondenzatora. Ostali otpornici su zajednički za više vrsta mjerenja.
Sheme univerzalnih mjernih instrumenta obično se sastoje od mreže otpornika, shuntova i kalibracijskih potenciometara koji se povezuju višepolnim sklopkama za pojedine mjerne opsege. Neki put je doista teško čitati te sheme, a otpornički i/ili kapacitivni djelitelji napona, naponski predotpori (multiplikatori), strujni shuntovi i druge kombinirane otporničke mreže mogu biti prilično složene za razumijevanje i izračun. Stoga je kod popravka ovakvih instrumenta shemu najbolje razlučiti na samo one elemente koji sudjeluju u pojedinoj vrsti mjerenja, odnosno na onom mjernom opsegu gdje je došlo do oštećenja ili gdje instrument ne radi kako treba. Tako ćemo pregledno vidjeti samo ciljani dio zatvorenog strujnog kruga za pojedino mjerenje što onda uvelike olakšava pronalazak greške i popravak kvara.
Na elektroničkoj shemi univerzalnog mjernog instrumenta Vielfachmesser III već možemo uočiti neke specifičnosti:
- Strujni shuntovi i naponski otpornici su djelomično zajednički za izmjenične i istosmjerne strujne mjerne opsege. Potenciometar R30 (2,5 kΩ) služi za kalibraciju izmjeničnih strujnih i naponskih mjernih opsega kako bi se kompenzirao utjecaj ispravljačkih dioda. Potenciometar R28 (250 Ω) je za kalibraciju mjernog instrumenta kako bi se kompenzirala eventualna tolerancija u unutrašnjem otporu (osjetljivost). Potenciometar R26 (1 kΩ) je za kalibraciju nule kod mjerenja otpora i kapaciteta kako bi se kompenzirala razlika u korištenom mjernom naponu.
- Dvije ispravljačke diode vezane su za punovalno ispravljanje napona kod izmjeničnih mjerenja. Kod nekih instrumenta dvije diode mogu biti vezane za poluvalno ispravljanje napona ili za zaštitu instrumenta od preopterećenja.
- Tri žičana strujna shunta za najveće opsege raspoređena su ovako:
- zasebni strujni shunt R1 (0,0842 Ω) za istosmjerni opseg od 2,5 A
- zasebni strujni shunt R2 (0,1248 Ω) za istosmjerni opseg od 1 A
- zajednički strujni shunt R3 (0,6024 Ω) za istosmjerni opseg od 250 mA i izmjenični opseg od 2,5 A
- Dva serijski vezana otpornika veće snage R32 (3 kΩ) i R25 (2,6 kΩ) uključuju se kod mjerenja kapaciteta na većem opsegu (x1 µF).
- Dva kondenzatora C1 i C2 sudjeluju samo u krugu izmjeničnih mjerenja. Zajedno sa mjernim otpornicima predstavljaju filtar za kompenzaciju impedancije zakretnog svitka instrumenta kako bi se omogućio širi frekvencijski opseg mjerenja. Na pločici instrumenta naveden je podatak da (dodatna) pogreška poradi frekvencije mjerenog izmjeničnog napona neće biti veća od ± 1,5% sve do frekvencije 20 kHz na opsezima 2,5 V, 10 V i 50 V, odnosno ± 5% do frekvencije 10 kHz na opsegu 250 V.
O decibel skalama i mjerenju kapaciteta uz pomoć mrežnog napona detaljno smo pisali u objavi Multimetar C4313. Kod instrumenta Vielfachmesser III krug za mjerenje kapaciteta izveden je na najjednostavniji mogući način. To je zapravo mjerenje otpora (impedancije) kondenzatora na frekvenciji 50 Hz. Što je kondenzator veće vrijednosti njegov otpor će na 50 Hz biti manji i obrnuto. Zato skala za mjerenje kapaciteta ide obrnuto od skale za mjerenje otpora (manji pad napona stvara otpornik manje vrijednosti, odnosno kondenzator veće vrijednosti).
Izveli smo shemu spoja koji sudjeluje u mjerenju kapaciteta. Vidimo da to nije ništa drugo nego mjerenje otpora kondenzatora, a očitanje se vrši na skali baždarenoj do 20 nF, odnosno 2 µF. U krugu sudjeluju dvije ispravljačke diode koje punovalno ispravljaju izmjenični napon za mjerni instrument, otpornici u krugu djelitelja napona i potenciometri za kalibraciju. Vidi se kako se za snižavanje napona za osjetljivi mjerni instrument koristi otpornička mreža koja kombinira serijski vezane predotpornike i djelitelje napona. Otpornici R25 i R32 uključuju se samo na mjernom opsegu x1 µF.
Iz sheme se jasno vidi da je mrežni napon prisutan i na mjernim stezaljkama te se isti uključuje tek kad je kondenzator pričvršćen za stezaljke. Elektrolitski kondenzatori se ne mogu spajati na izmjenični napon, pa ukoliko se mjere takvi kondenzatori mjerenje mora biti što je moguće kraće.
Potrudili smo se iz naša četiri djelomično ispravna i djelomično kompletna instrumenta sastaviti dva ispravna i koliko je to moguće kompletna instrumenta. Kad se detaljnije rastavljaju takvi instrumenti iz različitih serija i različitih tvornica sve više se uočavaju neke manje razlike u shemi, konstrukciji i upotrijebljenim elementima. Ovo je očekivano kod instrumenta koji su se proizvodili više godina jer dolazi do određenih tvorničkih poboljšanja ali i izmjena koje su uvjetovane mogućnosti nabavke određenih dijelova kroz duže razdoblje. Tako neki instrumenti nemaju tri, već samo dva kalibracijska potenciometara, potenciometar za kalibraciju nule kod mjerenja otpora i kapaciteta je negdje otvorenog, a negdje zatvorenog tipa sa kućištem, upotrijebljeni su i različiti tipovi mjernih otpornika i kondenzatora, a također i različiti tipovi vanjskih stezaljki. Tiskane pločice također imaju donekle izmijenjene štampe, mjerni instrumenti sa zakretnim svitkom se također razlikuju u dizajnu, a kazaljke instrumenta mogu biti crne ili crvene.
Iako dolazi iz istočnonjemačkih tvornica univerzalni mjerni instrument Vielfachmesser III po ničemu ne zaostaje za sličnim instrumentima drugih proizvođača iz toga doba. Primijetili smo da je kazaljka instrumenta vrlo osjetljiva na položaj te za ispravno mjerenje instrument mora biti položen na vodoravnu površinu. Iz sheme vidimo da instrument nema nikakvu zaštitu od kratkog spoja uslijed pogrešnih odabira mjernih opsega, osim svojevrsnog iskrišta koje bi trebalo spriječiti prodor visokonaponskih pikova na mjerne krugove.
Vielfachmesser III je najviše poseban po tome što je preklopnik za mjerne opsege montiran iznad mjernog sistema (obično je obrnuto). Svaki opseg je označen drugom bojom, istom kojom je označena i pripadajuća mjerna skala. Ovo svakako smanjuje mogućnost očitanja sa pogrešne skale s obzirom na činjenicu da se za mjerena koristi sedam različitih skala. Mjerenje struje ograničeno je do 2,5 A što je dovoljno za većinu mjerenja u elektronici, no bilo bi dobro da je ovaj mjerni opseg proširen na bar 5 A. Zbog zagrijavanja shuntova ne preporuča se mjerenje jačih struja preko 10 minuta. Na nekim našim instrumentima shuntovi su prilično nagorjeli, no to vjerojatno nije posljedica dugotrajnog mjerenja nego pogrešnog mjerenja (mjerenje napona na strujnim opsezima).
Za mjerenje velikih otpora i kapaciteta kondenzatora potrebno je koristiti vanjska napajanja, pri čemu je potreban poseban oprez prilikom upotrebe mrežnog napona za mjerenje kapaciteta. Dobra je stvar što neće doći do nikakve havarije čak i ako je kondenzator neispravan (prekid, kratki spoj, povećan serijski otpor), no treba biti svjestan da ovakvo mjerenje neće uvijek dati točne rezultate.
Sve u svemu ovakav jedan univerzalni instrument svakako je bio predmet želja mnogih elektroničara prošlog stoljeća, a i današnji moderni elektroničari rado će ga čuvati kao podsjetnik na te dane u nekom svojem izložbenom kutku 🙂