Danas je nabavljen precizni laboratorijski svjetlomjer oznake DC 1010, proizvod tvrtke Alphametrics (Karl Lamber Corp.) iz 1973. godine. Alphametrics je bila kanadska tvrtka za proizvodnju različitih elektro-optičkih mjernih uređaja i sistema za UV, vidljivi i IC spektar zračenja kao što su fotometri, radiometri, optički senzori, spektrofotometri, spektroradiometri, laserski mjerni uređaji, uređaji za optičko uspoređivanje boja, te specijalne kamere za primjenu u industriji , medicini i stomatologiji (UV kamera za dentalnu fotografiju). U 1970-tim godinama američka tvrtka Karl Lambrecht Corporation kupila je prava za proizvodnju i prodaju kompletne linije optičkih mjernih uređaja od tvrtke Alphametrics. Stoga na našem uređaju imamo oznaku Alphametrics ali također i oznaku tvrtke Karl Lambrecht Corporation (KLC) koja je i danas aktivna na tržištu sa ponudom specijalnih optičkih komponenti (razni polarizatori, retardacijske pločice i slično).
Svjetlomjer DC 1010 zamišljen je kao univerzalni optički mjerni sklop na koji se preko posebnog sučelja mogu priključiti razni silicijski foto-detektori i foto-multiplikatori koji ovisno o karakteristikama automatski odabiru adekvatnu mjernu jedinicu i raspon mjerenja na samom svjetlomjeru. Također, svjetlomjer sam preračunava vrijednosti u nekoliko optičkih mjernih jedinica čime se izbjegavaju pogreške koje mogu nastati prilikom upotrebe različitih sondi i preračunavanja izmjerenih vrijednosti. Od kontrola postoji mogućnost odabira sjajnosti displeja u tri razine (HIGH-MED-LOW), te upravljanje prikazom vrijednosti na displeju u tri moda (RUN-prikaz vrijednosti u realnom vremenu, HOLD-zaustavljanje trenutnog prikaza vrijednosti, TEST-provjera svih segmenata displeja). Tu je zatim odabir vremenske konstante ADC-a (brzine mjerenja) u tri razine i tri moda mjerenja. Postoje potenciometri za korekciju pojačanja (GAIN) za mjerenje karakteristike optičkih filtra, te za namještanje offseta prikaza vrijednosti na skali.
Naš svjetlomjer nabavljen je bez senzora, a također nemamo nikakvu dokumentaciju za istog pa se ne možemo dalje baviti njegovim mogućnostima i karakteristikama. Ono što možemo napraviti to je pogledati što se krije u njegovoj unutrašnjosti.
Svjetlomjer DC 1010 napravljen je potpuno modularno i sastoji se od slijedećih modula:
- mjerno pojačalo
- A/D konverter
- digitalni modul za automatski odabir mjernog područja
- pločica sa indikacijskim žaruljicama
- pločica sa upravljačkim elementima za displej (Numitron elektronske cijevi)
- mrežni transformatori i napajanje
Mjerno pojačalo
Na modulu mjernog pojačala izbrojili smo šest operacijskih pojačala od čega su četiri opće namjene (741), a dva su specijalna mjerna operacijska pojačala sa izuzetno niskim offsetom, niskim šumom i visokom linearnošću: Burr-Brown 3420L i Motorola MC1456.
Markantne komponente sa oznakom 1A5AH (Electronic Applications Company) su Reed releji koji vjerojatno upravljaju indikacijskim žaruljicama na prednjoj ploči, a upravljani su mjernim senzorima ili kontrolama na prednjoj ploči (RANGE).
Na bočnoj strani uočava se niz trimer-potenciometara za kalibraciju pojačala.
A/D konverter
A/D konvertera ima više tipova i bez električne sheme ne možemo znati o kojem tipu se ovdje radi. Na jednoj strani je operacijsko pojačalo sa nekoliko tranzistora, a na drugoj strani su logički sklopovi. Vjerojatno se radi o nekom tipu A/D konvertera s rampom (slope) gdje operacijsko pojačalo pretvara napon u vrijeme (na principu vremena koje je potrebno da se kondenzator napuni do određenog napona), tranzistori su stabilizatori referentnog napona, a logički krugovi predstavljaju sklop oscilatora takta i brojača frekvencije. Nešto vrlo slično ADC-u opisanom u objavi Donner.
Digitalni modul za automatski odabir mjernog područja
Ovaj modul povezuje digitalni dio ADC-a (brojač), indikacijske lampice te ulazne kontrole sa prednje ploče i senzora za automatski ili ručni odabir odgovarajućeg mjernog područja.
Pločica sa indikacijskim žaruljicama
Na prednjoj ploči svjetlomjetra Alphametrics DC 1010 nalazi se ukupno 15 oznaka koje se osvjetljavaju pomoću malih žaruljica. Osim oznaka za vrstu mjerenja i mjerne jedinice jedan par žaruljica osvjetljava i multiplikator vrijednosti ispisane na Numitron elektronskim cijevima (x10).
Pločica sa upravljačkim elementima za displej (Numitron elektronske cijevi)
Ako se malo bolje pogleda u unutrašnjost staklenog balona Numitron elektronski cijevi uočavaju se tanke žarne niti napete na kontaktne nosače koje predstavljaju pojedine segmente znamenke za prikaz. Električki gledano Numitron cijevi možemo usporediti sa žaruljom sa više žarnih niti.
Numitron elektronske cijevi slične su Nixie cijevima za prikaz numeričkih segmenata. Razlika je u tome što Nixie cijevi imaju oblikovanu posebnu anodu za svaku znamenku dok Numitron cijevi imaju samo po jednu žarnu nit (žaruljicu) za svaki segment znamenke. Time su Numitron cijevi najsličnije 7-segmentnom LED displeju i što je najvažnije za pogon im je dovoljno napajanje reda 2-5V/20-25mA, dakle isto kao za LED displej pa se mogu koristiti i isti upravljački integrirani krugovi. Za usporedbu za pogon Nixie cijevi potrebna su napajanja reda 60-200V/1-5mA, a za pogon VFD displeja napajanje je do 70V/6mA (anoda, mrežica) te do 3V/50mA za grijanje katode.
U svjetlomjer DC 1010 ugrađene su RCA Numitron cijevi oznaka DR2100 (7-segmentna znamenka) i DR 2120 (znakovi +, – ili znamenka 1). Za napajanje je potreban istosmjerni napon 4,5 V i struja jakosti 24 mA po segmentu.
Kad smo već skidali pločicu sa indikatorima popravili smo i prozorčić multiplikatora x10 kojeg osvjetljavaju dvije žaruljice. Dovoljno je bilo umetnuti novi komadić paus-papira između maske oznake i prednjeg stakla.
Sve Numitron elektronske cijevi sjaje jednakim bijelo-naranđastim sjajem, a bolje se dobivaju zahvaljući staklima u boji postavljenima ispred njih.
Prikaz svih znamenki Numitron 7-segmentnog displeja u DISPLAY – TEST modu.
Mrežni transformatori i napajanje
Laboratorijski svjetlomjer Alphametrics DC 1010 nakon što je lansiran na tržište 1973/1974. godine zasigurno je predstavljao jedan od najkvalitetnijih instrumenta te vrste za primjenu u laboratorijskim mjerenjima. Poseban naglasak u reklamnim prospektima stavljen je na funkcioniranje cijelog sistema kao cjeline, od izvora svjetla preko optičke geometrije i foto senzora do indikacijske jedinice, čime su osigurani pravilni uvjeti mjerenja i izbjegavanje pogrešaka kod postavljanja i očitanja mjernog instrumenta. Naglašen je također i prikaz izmjerenih vrijednosti na digitalnom displeju u boji, makar se tu radi o malom triku jer sve Numitron cijevi sjaje istom bijelo-narančastom nijansom, a boju zapravo stvaraju stakla u zelenoj i crvenoj boji koja su postavljena ispred njih 🙂