В7-49 Вольтметр универсальный электрометрический

Не даром этот пост возглавляет картинка из Red Alert, держитесь! Русские наступают!

Так случилось, что тов. bsw_m заразил мой моск мыслю о В7-49, и у меня не осталось никаких других вариантов, кроме как купить его crazy

Я уже около полутора недель наслаждаюсь очень бурным сексом с этим приборчиком, и составил о нем определенное мнение, коим собственно я и поделюсь сейчас с вами. mail

Под этим казалось-бы безобидным названием «Вольтметр универсальный электрометрический», скромные чуваки из МНИПИ скрыли настоящего монстра электрометрии 80-х годов, который и по сей день, может под орех расколоть многие зарубежные разработки.

 

Рассмотрим некоторые его аспекты, которые мне показались очень интересными:

  • Экстремально низкое время установления показаний(settling time) по уровню 0-95%.
  • Широкий диапазон измерения напряжения, вплоть до 199.9В с входным сопротивлением более 1ПОм.
  • Уменьшение трибоэлектрики и утечек с помощью сапфировых изоляторов.
  • Настоящий низкоемкостной дизайн входных цепей.
  • Самокалибровка нижних диапазонов тока.
  • Полностью совместимый GPIB-интерфейс.
  • Очень богатая дефолтная комплектация.

Да, вы братцы не ослышались, я сказал слово «сапфир», это именно тот материал, который восхваляет зачитанная мою до дыр книжечка «Keithley Low Level Measurements Handbook», и приписывающая ему воистину уникальные свойства, превосходящие применяемый ныне тефлон. Причем это не типичный лейкосапфир, а специально отобранный для целей электрометрии.

По сути у меня в руках оказался настоящий электрометр на сапфире. А из за низкоемкостного дизайна входных цепей, где все критичные токоведущие цепи и точки соединения оторваны от тексталита и подвешены в воздухе, сделало из него настоящего «убийцу электрометров». Я специально для сравнения снимал для EEVBLOG два видео, где сравнивал его и мой Keysight B2985A  по параметру Settling time(время установления показаний):

Keysight B2985A

В7-49

Отчетливо видно, что пока ранее любимый мною Кейсайт сеттлится десяток с небольшим секунд, В7-49 может выполнить за то-же время с десяток измерений. Почувствовали разницу? А дальше круче! В то время как Кейсайт может измерять в сверх-высокоимпедансном режиме напряжения всего до +-20 вольт, В7-49 измеряет в том-же режиме до +-199.9 вольт:

Это свойство ему придает возможность смещения внутренней измерительной земли на большие потенциалы.

Да, разрешение у В7-49 не высокое, всего 4.5 разряда, по сравнению с 6.5 разряда B2985A, но это не является минусом, поскольку последние два разряда у B2985A забиты шумом, который очень сложно отфильтровать, то есть по сути — мусор.

Теперь обратим внимание на комплектность приборов. Покупая Кейсайт вы не можете производить никакие измерения, поскольку у него в комплекте только один триаксиальный кабель, который банально нечем подключить к DUT. То есть, в случае с кейсайтом Вы вынуждены покупать дополнительные аксессуары для того чтобы измерить хоть что-то. А вот комплект(ЗИП) 49-тки, очень богатый:

Ящик

Шнур питания

Сетевой фильтр

Комплект наконечников и предохранителей

Малошумящий триаксиальный кабель на сапфире с графитовым лубрикантом

Измерительный бокс на сапфире

Жесткий переходной соединитель на сапфире для подключения бокса

Коаксиальный кабель

GPIB-кабель

Черт! там даже отверточки в комплекте есть!

Ну и если вы еще не кончили от этого разнообразия, которое полностью достаточное для начала работы с прибором, то сейчас я Вас добью фотками сапфировых изоляторов:

На жестком переходе

В камере

На триаксиальном кабеле

Во входном разъеме прибора (свой прибор лишний раз вскрывать не захотел чтобы сделать фотку на просвет, по этому позаимствовал оную у bsw_m)

В коммутирующем релейном блоке 

Вот в часах, чтобы охарактеризовать их превосходство, пишут количество   камней, но в электрометрах это не принято, хотя зря! По данному параметру данное устройство многократно превосходит все зарубежные аналоги. К примеру в Keithley 642 всего один сапфир, и тот во входном разъеме, все остальное там выполнено на тефлоне. Для примера я покажу некоторые его фото с сайта bbs.1ppm.cn 

Лично у меня сложилось впечатление, что сапфир в нем — исключительно маркетинг, а вся конструкция проработана технически настолько неудачно, что явно напоминает столь любимый у зарубежных школьников «rocket science».

Ну да хватит о зарубежном, вернемся к В7-49!

Как рапортует bsw_m, его интерфейс «КОП» полностью совместим с GPIB, а поскольку система команд есть в документации, его можно использовать для логирования и удаленного управления.

Кстати, чтобы оставить без прибыли продавцов документации от проборов, я сканировал все 3 книжки о В7-49, вот ссылки:

Техническое описание и инструкция по эксплуатации часть 1

Техническое описание и инструкция по эксплуатации часть 2 (альбом схем)

Формуляр

Так-же я сохранил прошивку из всех двух УФРПЗУ, ссылка на архив.

Так-же надо отметить, что по видимому данный прибор создавался для круглосуточной работы(чтобы ненадо было его прогревать), по скольку не спроста в нем отсутствует выключатель питания. Но и это не проблема а скорее плюс, т.к. потребляет он всего 10 Ватт !!!

Теперь вскользь пробежимся по минусам прибора, а они есть!

  •  Хлипкий корпус, да действительно, металла на него явно пожалели.
  • Температурная нестабильность нуля около 1.5фА/°C.
  • Умершие от времени электролитические конденсаторы.
  • Температурная нестабильность измерительных резисторов 100 ГОм и 10 ГОм в TIA. (тысячи ppm на градус)

Хлипкость — важный аспект, но не слишком, с этим вполне можно жить, хотя не исключено что некоторые моменты в конструкции корпуса я усилю в будущем.

Конденсаторы — обычная проблема для прибора которому уже 30 лет. Они легко и не дорого меняются все.

 

А вот с температурными дрейфами прибора, мне предстоит поработать, и это выйдет по затратам эквивалентно полной стоимости прибора. В особенности ярко-выражен дрейф высокоомных измерительных резисторов:

Но это не только минус, но и плюс, поскольку когда я с ним закончу, он по стабильности серьезно превзойдет мой Кейсайт, и ряд других современных электрометров. Кстати об этом разработчики знали и учли это — при самокалибровке ТКС гигаомных резисторов нивелируется по высокостабильному опорному напряжению с опорного тракта АЦП.

 

Резюме

Конструкция В7-49 очень проста для понимания и модификации. В него заложен огромный потенциал, который не сложно раскрыть при небольшом желании и горстке современных компонентов. Но даже без модификаций — это законченный и очень продвинутый прибор. Который пролежав на складе 30 лет, сохранил свои характеристики и точность. И даже со сдохшими конденсаторами он у меня отлично заработал, и хорошо себя показал. Сейчас я заменил в нем конденсаторы и начал процесс доработки. По ходу этого я буду временами делать мини-посты о ходе модификации.

В7-49 изменил мое мнение о советской измерительной технике в лучшую сторону! Никогда-бы не подумал, что у нас делали во времена СССР настолько продвинутые приборы.

К большому сожалению, сегодня по видимому данные технологии частично утеряны, поскольку на лицо явная деградация, а ведь при текущем рыночном ценнике за электрометр средней паршивости — 10k$, его можно изготавливать и на сапфире и с такой-же продуманной конструкцией входных цепей, и при этом остаться в прибыли. Мне не известна причина явной деградации электрометрии сегодня, но абсолютно точно могу заметить, что такая деградация есть! Книжка кейтликов вешает лапшу на уши про сложность обработки и дороговизну сапфиров… да нихрена подобного! вон посмотрите на 49-ку, там этого «обработанного» и «дорогого» сапфира дохренища! А он даже не учтен в формуляре наряду с драгметами… Короче говоря все просто — раньше умели делать! А сегодня в тридорога потребителю продают откровенный тефлоновый трэш с посаженными на тексталит дорожками и 0.5$ релюхами которые с какого-то бодуна начали ставить в электрометрические цепи.

Выражаю благодарность тов. bsw_m за помощь в покупке данного прибора и консультации.