MJERAČ TOPLINSKOG TOKA Hartmann & Braun


Danas je nabavljen instrument za mjerenje toplinskog toka tvrtke Hartmann & Braun s početka 1940-ih godina. Nabavljeni instrument prerađen je u voltmetar te se tek nakon uklanjanja premaza boje preko originalnih naziva na skali instrumenta i uvida u unutrašnjost instrumenta moglo zaključiti o čemu se radi.

hartmann_braun_warmeflussmesser_09

Originalni natpisi i oznake na skali bile su premazane debelim slojem bijele boje koju je bilo nemoguće do kraja ukloniti, a da se pri tome znatno ne ošteti originalni natpis ispod nje.

hartmann_braun_warmeflussmesser_10

Evo kako je izgledala premazana skala instrumenta.

hartmann_braun_warmeflussmesser_02

Skidanjem prednjeg poklopca kućišta otkriva se mehanizam instrumenta za zakretnom zavojnicom.

hartmann_braun_warmeflussmesser_03

Instrument sa skinutom skalom…

hartmann_braun_warmeflussmesser_04

Evo popisa originalnih oznaka sa skale instrumenta (od vrha prema dolje) sa kratkim pojašnjanjem istih:

Wärmeverlust in Kcal pro qm und Std. – u prijevodu: gubitak topline u Kcal (kilo kalorijama) po metru kvadratnom (qm) i satu (Std.).  Ovaj naslov ukazuje da se instrument koristio za mjerenje toplinskog toka, odnosno intenziteta topline izraženog količinom energije prenesene po jedinici površine i u jedinici vremena. Skala našeg instrumenta baždarena je dakle u Kcal/(m2 h), a danas je češća u upotrebi mjerna jedinica J/(m2 s) ili W/m2. Za usporedbu jedna Kcal/(m2 h) iznosi 1.16298 W/m2.

Wärmeflussmesser – u prijevodu: mjerač toplinskog toka

nach Dr. ing. E. Schmidt – oznaka upućuje da je patent osmislio njemački termodinamičar i sveučilišni profesor Ernst Heinrich Wilhelm Schmidt (1892. – 1975.).  Titulu Dr. ing stekao je 1920. godine. Sudjelovao je u oba svjetska rata, te je tijekom karijere bio profesor termodinamike na više istraživačko tehničkih sveučilišta.  1934. godine pristupio je Hitlerovoj Nacionalsocijalističkoj stranci (NSDAP), a 1943. godine Hermann Göring ga je imenovao “ravnateljem istraživanja za mlazni pogon.” U toj ulozi, Ernst Schmidt uspostavio je najveću njemačku istraživačku mrežu za razvoj čvrste raketne tehnologije.

D.R.P. u. Auslandspatente – skraćenica od Deutsches Reichspatent und Auslandspatente (oznaka njemačkog patentnog zavoda za zaštitu domaćih i stranih patenata u vremenu od 1877. do 1945. godine).

H&B – skraćenica od Hartmann & Braun, njemačka tvrtka specijalizirana za proizvodnju električne mjerne opreme. Formirana je 1882. godine, u početku se bavila proizvodnjom optičkih uređaja te mehaničkih i geodetskih instrumenata, no ubrzo je započela masovnom proizvodnjom mjernih instrumenata. Tijekom 2. svjetskog rata Hartmann & Braun bila je vrlo važna njemačka tvrtka i zapošljavala je oko 1000 radnika s time da se još oko 340 žena uglavnom iz Ukrajine, Rusije i Bjelorusije koristilo kao prisilna radna snaga. Pri kraju rata dio pogona tvrtke uništen je u savezničkim bombardiranjima, a dio je privremeno oduzet od strane američke vojske. Nakon 1950-ih godina tvrtka se polako oporavlja i okreće svjetskom tržištu te posluje sve do 1999. godine kada je pripojena ABB koncernu. 

Skidanjem zadnjem poklopca kućišta dolazimo do elektroničkih komponenti ugrađenih u ovaj instrument. Na gornjoj strani smješteni su mjerni otpornici i potenciometar, dolje desno je mjedeno kućište baterije (1,2V) koja služi za grijanje katode elektronske cijevi DC11 smještene u donjem lijevom kutu.

hartmann_braun_warmeflussmesser_01

Telefunkenova elektronska cijev DC11 je trioda sa direktno grijanom katodom. Dizajnirana je tako da se napon za grijanje katode osigurava preko baterijskog članka napona 1,2V pri čemu se troši 25mA struje. Trioda DC11 počela se proizvoditi 1940. godine. Naš primjerak ima oznaku Wehrmacht što znači da je bila namjenjena za njemačke oružane snage u 2. svjetskom ratu.

hartmann_braun_warmeflussmesser_06

Mjedeno kućište za bateriju nisam uspio otvoriti zbog korozije koja je nastala dugotrajnim nekorištenjem i vjerojatno curenjem kemikalija iz baterije. S donje strane kućišta nalazi se mjedeni vijak za otvaranje spremnika baterije, te gumb mehanizma za podešavanje kazaljke instrumenta na nulu.

hartmann_braun_warmeflussmesser_11

Iako trioda DC11 upućuje kako se ovdje radi o cijevnom voltmetru, po električnoj shemi instrumenta vidi se kako to ovdje nije slučaj. Naime, trioda DC11 ovdje je zapravo u spoju diode (mrežica kratko spojena sa anodom) te služi kao ispravljačica izmjeničnog napona, a ne kao pojačivačica. Upotreba tride kao ispravljačice karakterističana je u shemama iz 1930-ih godina kada je naglasak bio na ekonomičnost upotrebe elektroničkih komponenti.

Također, vidi se da je takva dioda spojena paralelno sa instrumentom na koji se preko kondenzatora dovodi izmjenični napon, a to je tzv. negativni klamper spoj diode sa dodatnim istosmjernim izvorom kojim se na izlazu dobije nepromijenjeni (sinusni ili pravokutni) izmjenični valni oblik ulaznog signala ali čitav pomaknut u negativne vrijednosti napona. Veličina tog pomaka valnog oblika u negativne vrijednosti (ispod nule), odnosno veličina istosmjernog izvora za tu svrhu namješta se potencimetrom. Klamper spoj u našem primjeru čini dakle dioda (DC11), kondenzator (0,1uF + 200pF), otpornik 0,1M, te potenciometar 0,1 M. Kondenzator je u takvom krugu kritična komponenta i mora biti odabran tako se brzo napuni ali i da se prebrzo ne isprazni.

hartmann_braun_warmeflussmesser_05

Za pretpostaviti je da opisani dio sheme predstavlja originalni spoj ovog instrumenta, a sve ostalo su preinake koje su rađene tijekom prenamjene instrumenta u voltmetar (ampermetar) za istosmjerne i izmjenične struje i napone. Tako se na gornjoj ploči uočava dodanih 6 banana utičnica, od kojih 4 utičnice sa pomičnim banana utikačom predstavljaju “sklopku” za mjerne opsege. Instrument ima dvije linearne skale (podjela 0-15 i 0-500) što je uz prikladne predotpornike iskorišteno za dobivanje naponskih mjernih opsega od 15mV, 1,5V i 15V za skalu 0-15, odnosno mjerni opseg od 500V za skalu 0-500. Instrument se može koristiti i kao miliampermetar, a za tu svrhu su ručno ispisani pripadajući otkloni kazaljke ispod sheme.

U originalu instrument je imao tri priključnice: zajednička “+” priključnica (lijevo) te “15mV-” priključnica (desno) za izravno mjerenje istosmjernog napona do 15mV, odnosno priključnica u sredini (izbrisana oznaka) za mjerenje izmjeničnog napona preko klamper spoja diode.

Nakon prenamjene, središnja priključnica i elektronska cijev više nisu u upotrebi, već se izmjenični napon ispravlja poluvodičkom diodom. Za tu svrhu služe preostale dvije banana utičnice na gornjoj ploči. Ove dvije utičnice su montirane na međusobnom razmaku koji odgovara razmaku kontakata mrežnog utikača. Tako je mrežni utikač iskorišten kao kućište diode koja se na taj način prikladno ukapča na banana utičnice. Zapravo, potrebna su dva takva utikača, jedan sa ugrađenom diodom između kontakata, a drugi sa kratkospojnikom. Prvi sa diodom se tako ukapča kad se mjere izmjenični naponi, a drugi sa kratkospojnikom se ukapča kod mjerenja istosmjernih napona. Naš utikač koji se vidi na slici opremljen je kratkospojnikom.

hartmann_braun_warmeflussmesser_07

Na donjoj slici uočavaju se dvije zavojnice od kojih je jedna odspojena jer se vjerojatno koristila u krugu mjerenja izmjeničnog napona preko elektronske cijevi.  Ove zavojnice imaju ulogu filtriranja izmjeničnog valnog oblika napona iz gore opisanog diodnog klampera (propuštanje samo istosmjerne komponenete) kako bi kazaljka instrumenta bila što mirnija kod ovakvih mjerenja.

hartmann_braun_warmeflussmesser_08

U originalu, instrument je dakle bio predviđen za spajanje na senzor za mjerenje temperature koji je na svom izlazu davao napon do 15mV. Senzor je bio linearan, a vrijednost napona od 15mV odgovarala je toplinskom toku od 500 Kcal/(m2 h). S obzirom da je instrument napravljen za specijalna mjerenja, vjerojatno u nekom njemačkom razvojnom programu za ispitivanje avionskih motora tijekom 2. svjetskog rata, razumljivo je zašto je nakon mogućeg “zarobljavanja” istog od strane saveznika prenamijenjen u svugdje potreban obični voltmetar za baterijske i mrežne napone. Na kraju krajeva, činjenica je da su gotovo svi mjerni instrumenti zapravo voltmetri ili ampermetri, samo sa različitim senzorima ili sondama i sa različito baždarenim skalama.

Šteta što je tehničar zadužen za preinaku instrumenta morao prefarbati sve njemačke natpise na skali instrumenta. Šteta što je originalnu natpisnu pločicu i shemu morao zamijeniti modificiranom pa je sada teško dokučiti pojedinosti vezane uz originalnu upotrebu ovog instrumenta. No, s druge strane, zahvaljujemo istom tom tehničaru što je ipak u unutrašnjosti instrumenta zadržao i sačuvao sve originalne dijelove iako je većina njih postala nepotrebna nakon izvršene prenamjene i “modernizacije” istog. Kao da je znao, kako bi to jednog dana baš moglo razveseliti nekog sličnog takvog tehničara koji će iz nekog razloga ponovno otvoriti kućište ovog instrumenta, nakon što već odavno budu završeni ratovi zbog kojih su ovakvi instrumenti i bili prvotno napravljeni 🙂

Leave a comment

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena.