Brojač frekvencije HP 5245L sa konverterom HP 5254B


Danas je nabavljen brojač i generator frekvencije proizvođača HP (Hewlett – Packard) model 5245L iz polovice 1960-tih godina. Ovim brojačem moguće je mjeriti frekvencije u rasponu od 0 – 50 MHz za DC, odnosno 25 – 50 MHz za AC SIGNAL INPUT, zatim periode signala u rasponu od 1 µs – 10 s (u koracima x10) i broj perioda (srednju vrijednost) u rasponu od 10 – 100000 perioda, te međusobne odnose između dviju frekvencija (f1/f2) pri čemu f1 može biti u rasponu 0 – 50 MHz, a f2 u rasponu 0 – 1 MHz ukoliko su periode iste odnosno do 300 kHz za signale s više različitih perioda . Prikaz vrijednosti je numerički preko osam Nixie cijevi, a može biti u kHz ili MHz sa promjenjivom pozicijom decimalne točke.

frequency_counter_5245l_converter_5254b_01

frequency_counter_5245l_converter_5254b_04

Konverter frekvencije HP 5254B ugrađen je kao zaseban opcionalni modul za brojač frekvencije HP 5245L, a služi za proširenje opsega mjerenja frekvencija u raspon od 200 – 3000 MHz. Konverter radi na principu miješanja ulazne frekvencije sa frekvencijom oscilatora kako bi se na izlazu kao produkt miješanja dobile frekvencije u rasponu 0 – 50 MHz pogodne za prikaz na brojaču frekvencije HP 5245L. Kao bazna frekvencija oscilatora mješača u modulu konvertera HP 5254B koristi se interni kristalni oscilator 1 MHz sa umnoživačem x10 ugrađen u brojač frekvencije HP 5245L.

frequency_counter_5245l_converter_5254b_02

Mrežna sklopka SAMPLE RATE uključuje napajanje za sve komponente brojača frekvencije i konvertera osim za sklop grijanja komore sa kristalom 1 MHz. Za ovu komoru je sustav temperaturne stabilizacije stalno u funkciji (naravno, dok je uređaj spojen na mrežni napon) i ne može se ručno isključiti kako bi se kroz čitavo vrijeme zadržavali optimalni temperaturni  uvjeti koji najviše utječu na točnost i stabilnost frekvencije kristala za oscilator 1 MHz.  Funkcija ove sklopke je i kontrola vremena između dva mjerenja (0,2 s – 5 s) te zamrzavanje prikaza vrijednosti na numeričkom pokazivaču.

SENSITIVITY i LEVEL kontrole služe za namještanje ulazne osjetljivosti – atenuator(.1 = 50V, 1 = 150V i 10 = 500V RMS). U položaju CHECK vrši se interni test brojača frekvencije sa testnom frekvencijom od 10 MHz koja je dobivena umnožavanjem osnovne frekvencije internog oscilatora 1 MHz x10. U položaju PLUG IN ulazni signal doveden na konektore SIGNAL INPUT spaja se izravno na ulazno pojačalo brojača. Crvenim gumbom u sredini sa oznakama PRESET –LEVEL+ kontrolira se naponska razina ulaznog okidača – triggera u tri koraka ovisno o položaju prekidača za ulaznu osjetljivost (.1 = -0,3V do +0,3V, 1 = -3V do +3V i 10 = -30V do +30V). U krajnjem lijevom položaju potenciometra napon signala za okidanje je nula.

Kontrolna sijalica GATE svijetli tijekom brojenja, odnosno kad su vremenska vrata otvorena.

Konektor EXT. ima dvojaku ulogu: U položaju sklopke TIME BASE na EXT. služi kao ulazni konektor za dovođenje više frekvencije (niža frekvencija se dovodi na SIGNAL INPUT) kod mjerenja međusobnih odnosa između dviju frekvencija.  U položaju sklopke TIME BASE na nekoj vremenskoj oznaci služi kao izlazni konektor signala pripadajuće frekvencije (10 s do 0,1 µs = 0,1 Hz do 1 MHz).  Sama kontrola TIME BASE označava vrijeme u kojem su vremenska vrata brojača otvorena.

Tipkalom RESET digitalni pokazivač i interni brojači resetiraju se na nulu.

Sklopka FUNCTION ima četiri odvojena polja: U položaju FREQUENCY mjeri se frekvencija signala dovedenog na SIGNAL INPUT u intervalu određenom položajem sklopke TIME BASE. U položaju MANUAL START STOP ručno određujemo duljinu intervala mjerenja (vremensku bazu). Dakle, brojanje impulsa dovedenih na SIGNAL INPUT započinje stavljanjem sklopke u položaj START i traje sve do prebacivanja sklopke u položaj STOP. U položaju PERIOD AVERAGE broje se periode ulaznog signala. U položaju REMOVE OR TIME INT. upravljanje vremenskom bazom i funkcijama brojača vrši se vanjskim uređajima spojenima preko opcionalnog konektora na stražnjoj strani brojača.

frequency_counter_5245l_converter_5254b_05

HP 5245L je također i generator standardnih frekvencija u rasponu  0,1 Hz – 10 MHz u koracima x10 koje se isporučuju na BNC konektor na stražnjoj stani uređaja. Tu nalazimo i BNC ulaz za vanjski standardni izvor signala frekvencije 1 MHz (1 V na 1 kΩ). Naime, HP 5245L ima ugrađeni precizni i stabilan kristalni oscilator frekvencije 1 MHz koja je temeljna frekvencija za rad komponenti brojača i od koje najviše ovisi njegova točnost. Sklopkom MODE odabire rad sa ugrađenim vlastitim oscilatorom 1 MHz (INT STD FREQ) ili rad sa vanjskim stabilnim izvorom ove frekvencije EXT STD FREQ (1 MHz), odnosno ovom sklopkom uređaj HP 5245L prebacujemo iz funkcije brojača frekvencije u funkciju generatora frekvencije (SCALER).

COARSE FREQ ADJ predstavlja pristup promjenjivim komponentama oscilatora 1 MHz za podešavanje točne frekvencije.

frequency_counter_5245l_converter_5254b_06

Izlazni konektor DIGITAL RECORDER daje digitalne (BCD) signale sa informacijama o izmjerenim veličinama koje se mogu proslijediti na druge kompatibilne uređaje za registraciju, obradu ili ispis podataka.  Izlazni BNC konektori AUX. A i AUX. B daju signale za okidanje intervala vremenske baze: START i STOP.

Na mrežnom dijelu sa transformatorom, utičnicom, sklopkom 115/230 V i osiguračem sve je jasno označeno.

frequency_counter_5245l_converter_5254b_03

Za mjerenje frekvencija preko konvertera  služimo se gumbom za namještanje frekvencije za miješanje i indikacijskim instrumentom. Ulazni signal nepoznate frekvencije dovodi se na ulazni konektor INPUT 50Ω. Gumb za odabir frekvencije miješanja postavljen je na najnižu vrijednost 0,2 GHz. Polako okrećemo gumb prema višim vrijednostima frekvencije i pri tome pratimo kazaljku instrumenta. Kada ista prvi puta uđe u zeleno polje dobili smo prvi odziv. Sada pročitamo frekvenciju koju pokazuje zaslon brojača. Stvarna frekvencija dobije se izračunom te frekvencije i frekvencije koju očitamo na skali gumba za odabir frekvencije miješanja.

Na primjer, ukoliko smo na zaslonu dobili ispisanu vrijednost od 20 MHz, a na skali gumba odziv je dobiven na frekvenciji 1000 MHz (oznaka 1.0) tada je frekvencija ulaznog signala 1000 + 20 = 1020 MHz.

Za provjeru točnosti mjerenja možemo nastaviti okretati gumb za odabir frekvencije miješanja prema višim frekvencijama dok ne dobijemo drugi odziv u zelenom polju instrumenta. Za našu ulaznu frekvenciju očekivani odziv je na 1050 MHz. Na zaslonu će biti ispisana vrijednost 30 MHz. Tada vrijedi 1050 – 30 = 1020 MHz.

Vidimo da će se odzivi događati na frekvencijskim razmacima od 50 MHz, a ovisno o visini ulazne frekvencije možemo imati jedan, dva ili tri odziva (indikacije maksimuma)ovisno o tome koliko se frekvencija kao produkata miješanja (frekvencija prikazana na zaslonu) nalaziu opsegu 1-50MHz.

Princip rada ovog (kao i svakog drugog brojača frekvencije) u osnovi nije kompliciran za shvatiti i već smo ga opisali u objavi CHROMATIC TUNER KORG WT-12.

korg_wt12_chromatic_tuner_09

Ulazni signal određene frekvencije prvo je potrebno pretvoriti u pravokutni (digitalni) signal iste frekvencijete ga pojačati na amplitudu dovoljnuzadaljnju obradu u logičkim digitalnim sklopovima. To se uobičajeno radi u posebnim pojačalima i sa schmittovim okidnim sklopom. Pravokutni signal zatim se dovodi na ulaz logičkih vrata. Otvaranjem i zatvaranjem ovih vrata upravlja posebni precizni oscilator pravokutnog napona čije periode traju točno određeno vrijeme (vremenska baza).  Time se na izlazu iz logičkih vrata dobivaju samo uzorci (dijelovi) ulaznog digitaliziranog signala koji imaju trajanje onoliko dugo koliko traje pravokutni signal iz generatora. Ako npr. pravokutni signal iz generatora traje 1 sekundu, tada će i logička vrata za ulazni signal biti otvorena samo jednu sekundu. Ako u toj sekundi kroz vrata prođe npr. 10 ulaznih impulsa, tada znamo da je frekvencija tog signala 10 Hz (deset titraja/impulsa u sekundi). Potreban je još samo binarni brojač koji će tu vrijednost pretvoriti u oblik pogodan za prikaz na pokazivaču (digitalnom ili analognom).

Brojač frekvencije HP 5245L se dakle sastoji svih opisanih glavnih sklopova kojima su dodane vanjske kontrole za upravljanje parametrima te su sve ove komponente međusobno funkcijski povezane kontrolno upravljačkim sklopom. Crvenom bojom označene su komponente konvertera frekvencije. Vidimo kako je precizni stabilizirani kristalni oscilator 1 MHz zajednička baza za brojač, generator i konverter frekvencije.

frequency_counter_5245l_converter_5254b_28

Slijedeće dvije slike prikazuju i opisuju komponente sa gornje strane.

frequency_counter_5245l_converter_5254b_07

frequency_counter_5245l_converter_5254b_29

Slijedi prikaz i opis komponenti sa donje strane.

frequency_counter_5245l_converter_5254b_11

frequency_counter_5245l_converter_5254b_30

Ono što je zanimljivo primijetiti to je da su sve komponente brojača/generatora frekvencije HP 5245L kao i konvertera frekvencije HP 5254B izvedene čisto tranzistorski bez upotrebe ijednog integriranog kruga. Također je svaka komponenta izvedena kao zaseban modul pa je ovaj brojač frekvencije lijep primjerak za upoznavanje ovakvih mjernih uređaja. Naravno, ovakva modularna izvedba uvelike olakšava detekciju i otklanjanje eventualnih kvarova na uređaju, a tranzistorska izvedba svih sklopova značajno proširuje mogućnosti eventualne ugradnje zamjenskih komponenti.

U nastavku dajemo još nekoliko pogleda na komponente s gornje strane…

frequency_counter_5245l_converter_5254b_08

frequency_counter_5245l_converter_5254b_09

frequency_counter_5245l_converter_5254b_10

Izvadili smo jedan modul za prikaz znamenki na Nixie pokazivačima…

frequency_counter_5245l_converter_5254b_18

frequency_counter_5245l_converter_5254b_19

I nekoliko pogleda na komponente s donje strane…

frequency_counter_5245l_converter_5254b_12

frequency_counter_5245l_converter_5254b_13

frequency_counter_5245l_converter_5254b_14

frequency_counter_5245l_converter_5254b_15

frequency_counter_5245l_converter_5254b_16

frequency_counter_5245l_converter_5254b_17

Izvađeni modul konvertera frekvencije…

frequency_counter_5245l_converter_5254b_21

frequency_counter_5245l_converter_5254b_26

frequency_counter_5245l_converter_5254b_25

Bolji pogled na ulazno pojačalo i unmoživač frekvencije…

frequency_counter_5245l_converter_5254b_23

Bolji pogled na izlazno pojačalo…

frequency_counter_5245l_converter_5254b_24

Pogled na komoru sa mješačem i oscilatorom frekvencije za miješanje…

frequency_counter_5245l_converter_5254b_22

Mehanizam zupčanih prijenosa za odabir frekvencije za miješanje je kod našeg uređaja djelomično mehanički oštećen što bi se moglo pretvoriti u zahtjevan popravak.

frequency_counter_5245l_converter_5254b_27

Prije prvog priključivanja na napajanje ovakvog barem 50 godina starog uređaja, koji se tko zna koliko zadnjih godina potucao po raznim odlagalištima, svakako je potrebno izvršiti barem kompletan vizualan pregled i čišćenje svih komponenti i njihovih konektora, a zatim i testiranje i eventualnu zamjenu svih kritičnih komponenti napajanja (elektrolitski kondenzatori). Brojač frekvencije HP 5245L je mjerni uređaj povećih gabarita (430x470x130) i težine oko 18 kg te je stoga razumljivo da za takav pothvat moramo imati raskrčen poveći prostor na radnom stolu naše elektroničke radionice što nije uvijek lako osigurati. Zato ćemo i ovaj mjerni uređaj za sada odložiti na policu, no pritom mu svečano obećavamo kako time još uvijek nije zauvijek odbrojio ni svoje frekvencije, a ni sve svoje dane 🙂

Leave a comment

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena.