Je mooiste meetapparatuur. Deel 10

miedema

Golden Member

HP 735A DC Transfer Standard

Deze HP 735A was een cadeautje van Blackdog.
Een sfeervol plaatje voor de kerst: :-)

https://www.miedema.dyndns.org/co/2020/hp735a/IMG_7859__HP735A_front_glowing-600pix.jpg
(klik op foto's voor grotere versie)

Deze HP735A is geen spanningsreferentie, maar een transfer standard. Hij is bedoeld om een referentiespanning over te brengen op iets anders.
Hij is ontworpen in 1965, toen waren gangbare spanningsreferenties standaard cellen, zoals de Weston cel.
De Weston is een onverzadigde cel, zijn nominale spanning is 1,018V plus een beetje. (maar dat beetje was wel érg stabiel!)

Er zijn ook verzadigde cellen, die waren 1,019V (plus een beetje).
Vandaar de 2 uitgangsspanningen die je op het frontje ziet staan. Op het display hun je dan met de multiturn potmeter dat “beetje” instellen.

Het idee is dat je een verschilvoltmeter tussen je referentie standaard cel en de 735A hangt, en dan met de multiturn potmeter de verschilvoltmeter op nul regelt. Op de klemmen van de 735A staat nu exact de spanning van de standaard cel. (En er loopt geen stroom, dus beide spanningsbronnen zijn echt onbelast)
Nu kun je de 735A ergens mee naar toe nemen, en daar geeft hij weer die exacte spanning van de standaard cel :-). Binnen 2ppm, volgens de specificatie.

.

Als een neven functie heeft de 735A ook een vaste 1,000000 Volt uitgang, binnen 10ppm:

https://www.miedema.dyndns.org/co/2020/hp735a/IMG_7853__HP735A_geeft_precies_1V-600pix.jpg

Het telwerk van de multiturn potmeter geeft ook precies de microvolts aan!
Om dat uit te buiten is er een vierde keuze voor de uitgangsspanning: 0...1000µV. De waarde van het telwerk staat in µV op de uitgangsklemmen.

Die uitgangsklemmen zijn trouwens van koper, en verguld. Ook toen had HP al aandacht voor zulke details, en wist alles van meneer Seebeck.

.

Als je de 735A open maakt is het eerste wat je ziet een meetplot:

https://www.miedema.dyndns.org/co/2020/hp735a/IMG_7823__HP_735A_Reference_Voltage_Stability_Chart-600pix.jpg

Na fabricage heeft HP geduldig het verloop van de referentie gedurende 5 weken gemeten alvorens hij de fabriek uit mocht.
Meteen kunnen we zien dat dat in 1966 was, en dat klopt met het serienummer en de componentencodes.

.

https://www.miedema.dyndns.org/co/2020/hp735a/IMG_7824__HP_735A_bovenaanzicht,_oven_&_trafo-600pix.jpg

Hier zien we de oven waar de eigenlijke referentie, een zener, met bijbehorende elektronica in zit.

.
https://www.miedema.dyndns.org/co/2020/hp735a/IMG_7826__HP_735A_bovenaanzicht,_voedingsprint_&_uitgangschak-600pix.jpg

De oven van de andere kant, en een blik op de voedingsprint. Die voeding bestaat uit 2 stappen. Eerst een voorstabilisatie, en dan een gestabiliseerde voeding. Voor de referentie voor die voeding wordt heel slim ook de gekachelde zener gebruikt.

Hier zie je ook de enige 2 elco’s die in het apparaat zitten. Ik heb ze gemeten, zijn alle twee nog prima! Petje af voor de toenmalige componentenkwaliteit….

.

Dat geld zeker ook voor deze weerstanden:

https://www.miedema.dyndns.org/co/2020/hp735a/IMG_7829__HP_735A_bovenaanzicht,_achter_frontpaneel-600pix.jpg

Een kijkje achter het frontpaneel. De weerstanden rond de draaischakelaar vormen de uitgangsverzwakker die de uitgangsspanningen maakt.
Kijk eens naar die rode weerstanden: 0,01 en 0,02% tolerantie, en tempco van 5ppm! En dat was nog niet goed genoeg, ze zijn geselecteerd, en met grote letters MATCHED er op gestempeld.
Links daarvan de superlineaire multiturn potmeter, met telwerk.

Dat weerstandsnetwerk voor de uitgangsspanning heeft wel als nadeel dat de uitgangsimpedantie vrij hoog is: 1kΩ. Meet je met een DMM met een gebruikelijke ingangsimpedantie van 10MΩ, dan zit je er door die belasting al 100ppm naast…..

Ook hier moet je bedenken dat die 735A komt uit de tijd van de standaardcellen. Die mocht je überhaupt niet belasten, metingen deed je altijd vergelijkend, met een verschilvoltmeter.
In dat licht is die 1kΩ erg vergevingsgezind….

Gelukkig heeft m’n Fluke 8846A ook een ingangsimpedantie van 10GΩ, en daarmee reduceer je de meetfout tot 0,1ppm

Ik heb de 1V uitgangsspanning geplot na het koud aanzetten van het apparaat:

https://www.miedema.dyndns.org/co/2020/hp735a/HP_735A_koude_start__19-12-2020-600pix.png
(klik op grafiek voor originele PDF)

Je ziet het opwarmen van de oven. Na zo’n 10 minuten is die op temperatuur. Het duurt dan nog meerdere uren tot de uitgangsspanning tot op de laatste ppm stabiel is. Maar de spec is 10ppm, en daar zitten we na een kwartier ruimschoots binnen :-).

Een voorbeeld van de HP slimheid is dat het indicatielampje op het frontpaneel over het verwarmingselement van de oven geschakeld is.
Als de oven opwarmt brandt het lampje fel, is de oven op temperatuur, dan brandt het lampje flauw. Je kunt de ovenregeling dus gewoon op het frontpaneel volgen :-).

Deze 735A is niet m'n meest stabiele spanningsreferentie, maar wel een prachtig voorbeeld van de zeer hoge standaard van ontwerpen en bouwen van HP in die tijd. En nu, 55 jaar later, nog steeds prima bruikbaar!

groet, Gertjan.

Jinny

Golden Member

Hoe doen vrouwen op TV dat toch? Wakker worden met prachtig glanzend haar en mooi gestifte lippen..... Wanneer ik wakker word heb ik een coupe 'Leeg geroofd vogelnest' en een incidenteel straaltje kwijl..
Tidak Ada

Golden Member

Ha Gertjan,

Over die elco's:
Ik heb het idee dat de miniaturisatie de kwaliteit van de huidige elco's geen goed heeft gedaan. Ik heb hier bijvoorbeeld nog elco's uit de jaren 50 van Philips en Amroh, die nog steeds goed zijn. Her-formeren was niet nodig!! Datzelfde geldt voor Sprague, die HP vaak gebruikte.

Groet,

T.A.

Rommelige werkplek? In de natuur is wanorde de meest stabiele toestand; de entropie is dan maximaal. Het handhaven van "orde" kost daarom altijd energie. ----> TUBE COLLECTORS ASSOCIATION - http://www.tubecollectors.org/

Op 26 december 2020 15:25:06 schreef Tidak Ada:
Over die elco's:
Ik heb het idee dat de miniaturisatie de kwaliteit van de huidige elco's geen goed heeft gedaan.

Klopt, bij de recap van mijn tek22xx kon ik voor 1 elco geen vervanger vinden. Moderne nieuwe elco's waren kleiner, maar meten slechter dan wat er in zat.

miedema

Golden Member

Ha Tidak en Markce,

Inderdaad ook mijn ervaring. Als ik axiale elco's vervang dan hebben de nieuwe meestal een net wat hogere ESR dan de oude.....

Ik denk dat als ik deze elco's had vervangen, die vervangers eerder weer defect waren geweest als dat ik de oude had laten zitten... (Been there & done that :-))

groet, Gertjan.

RAAF12

Golden Member

Bij ons (destijds Control Data) kregen we alles vanuit de USA geleverd, tape transport motoren, Sprague elco's, Amphenol pluggen ect, alleen het soldeer en de bouten van Litesold kwamen uit het VK.
Mooie reportage van dit vintage spul, die verlichte dial vind er dan weer superge*l uitzien, Gertjan.

miedema

Golden Member

Ha RAAF,

Dat lampje in de dial is het enige wat ik hoefde te vervangen :-).

Nog geprobeerd met een LED vervanger, maar dat was geen succes. Die straalde naar voren, in plaats van opzij. En een vieze witte kleur i.p.v. het warme gloeilamp licht op onderspanning.
Vervangingslampjes kostten twee kwartjes, de LED vervanger 8 Euro....

groet, Gertjan.

Ha Gertjan,

Deze heb ik even gemist geloof ik.. Dat is wel een heel leuk cadeau die je ven Bram hebt gekregen. Prachtig om de binnenkant ook te zien en dat er zelfs een meetplot inzit. Wat maakten ze toen ook al mooie dingen, mooi dat er ook op die weerstanden Matched staat.
Ja vanwege zijn toepassingsgebied met de Weston cell is ie niet heel erg praktisch vandaag de dag, maar nog steeds een erg leuk dingetje. :)

Groet, Christiaan

If a cluttered desk is a sign of a cluttered mind of what than is an empty desk a sign?

Mooi Gertjan.
HP maakte prima meetapparatuur.

miedema

Golden Member

Ha rbeckers,

Goed je hier weer te zien! :-)

Dat mooie en slimme van HP zie je vooral ook in het schema.
Met weinig onderdelen iets elegants en uitgekiends maken.

Om dat makkelijker te bekijken heb de deelschema's uit het manual aan elkaar geplakt:

https://www.miedema.dyndns.org/co/2020/hp735a/HP_735A_DC_Transfer_Standard-Schematic_nov-1965-600pix.png
klik op het schema om de grote PDF versie te zien

@ haasje93: De 1.00000Volt uitgang is nog steeds zinnig :-)

Hartelijke groet!, Gertjan.

mooi geplakt,
ontbreekt daar geen massa in het schema van de HP? de negatieve kant (dus de anode) van de zener CR8 in de prestabilisatie hangt helemaal niet aan de massareferentie (net als enkele weerstanden) , of mis ik iets?

@ Gertjan,
dat was mijn gedachte ook, maar blijkbaar had ik dat niet getypt..

Groet, Christiaan

If a cluttered desk is a sign of a cluttered mind of what than is an empty desk a sign?

Beste Gertjan,

wederom bedankt, voor deze prachtige reportage over een schitterend stukje HP Techniek. Als liefhebber en bewonderaar van dit merk, heb ik weer echt genoten.

Chapeau!

Groet,
N.

nil volentibus arduum niets is moeilijk voor hen die willen
miedema

Golden Member

Ha kris van damme,

Nee, er ontbreekt geen massa....
Laat je niet van de wijs brengen door die zeners CR7 en CR8. Onder normale omstandigheden doen die niks.

Als je die zeners wegdenkt wordt het duidelijker.
Beide regulators hangen zwevend aan de collector van Q3, van de differentieel versterker.
De Pre-Regulator tor krijgt basisstroom via R13, de Regulator via R10+R12. Om te regelen trekt Q3 die basisstroom weg. Q3 probeert op zijn basis dezelfde spanning te houden als op de basis van Q4, dus op de spanning van de referentie zener CR1, en regelt dus de gestabiliseerde voeding bij om dat (via spanningsdeler R8 en R9) voor elkaar te krijgen.

groet,
Gertjan.

Sine

Moderator

Om Q5 te knijpen zal er toch stroom door CR8 moeten, of kijk ik ergens heel erg naast.

Als die spanningen in rood de werkelijke gemeten spanningen zijn dan ben ik nog verder van huis, want dan zou de onderkant van cr8 op 0V moeten liggen, en dat ligt ie duidelijk niet ...

Oh, gezellig schema, ieder deel circuit begint de componentreferenties opnieuw te tellen ...

[Bericht gewijzigd door Sine op 31 december 2020 10:46:20 (15%)]

blackdog

Golden Member

Hi,

Door CR7 word een stabiele basisstroom gegenereerd voor Q3.
Dit is een soort bootstrap, want de basis voor de zener CR7 is de uitgang van de voeding (12,4V)

Let ook op dat de loop erg traag is door gebruik te maken van C3 van 0,1uF!
Dat kan, omdat er eigenlijk geen variatie in belasting is voor deze voeding en dit zal de ruis ten goede komen.

Dan hebben we nog CR8, deze doet normaal niets, ik denk dat deze zener is bedoeld is voor inschakel verschijnselen.
Deze zener zorgt er voor dat er niet meer dan 47V op de emittor van Q6 kan komen te staan, wat normaal ruim 27V is volgens het schema.
Dat is zo opgebouwd 12,4V uitgang + CR7 van 6,8V + CR8 van 28V -Vbe Q5 en dat is rond de 47V

Sine,
Ja knap werk van HP, niet alles wat ze doen is goed. ;)

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Op 31 december 2020 11:05:58 schreef blackdog:

Dan hebben we nog CR8, deze doet normaal niets, ik denk dat deze zener is bedoeld is voor inschakel verschijnselen.

dat had ik als reserve idee ook in gedachte.

het is me over de prestabilisatie van Q5 te doen. (de rest is duidelijk)
stel, CR8 doet niet mee.
de spanning op de emittor Q5 is dan erg afhankelijk van het stroomverbruik. (in relatie met stroom door R13 x hfe) Nu kan je zeggen: die is constant, ok

maar de spanning is dan ook erg afhankelijk van de hfe van Q5 en dat is op zijn minst gezegd een beetje bizar.

miedema

Golden Member

Een blik op een later schema, uit het manual van december 1969, maakt veel duidelijk:

https://www.miedema.dyndns.org/co/2020/hp735a/hp735a_deelschema_voeding_dec_1969-600pix.png

Hier zit de zener CR8 van de pre-regulator dus wél aan massa.
Dus toch een tekenfout in het originele schema... (Of bewust gedaan, om concurrenten op een dwaalspoor te brengen, zulke 'foutjes' kwamen vaker voor in schema's...)

De pre-regulator werkt dus geheel zelfstandig, de regulator zoals boven omschreven.
Bram heeft het schema beter begrepen dan ik. Dat is ook het leuke, hoe langer je kijkt, hoe meer je ziet. En hoe slimmer het ontworpen blijkt te zijn :-).

Nu gauw verder met de nieuwjaarswensen... :-)

groet, Gertjan.

Op 31 december 2020 11:24:28 schreef miedema:
Een blik op een later schema, uit het manual van december 1969, maakt veel duidelijk:

[afbeelding]

Hier zit de zener CR8 van de pre-regulator dus wél aan massa.

De pre-regulator werkt dus geheel zelfstandig, de regulator zoals boven omschreven.
Bram heeft het schema beter begrepen dan ik. Dat is ook het leuke, hoe langer je kijkt, hoe meer je ziet. En hoe slimmer het ontworpen blijkt te zijn :-).

ziejewel :-)

Ja, heb nu twee keer de uitleg gekregen van al de rest, maar dat begreep ik. mijn vraag ging over CR8 en Q5 en een antwoord daarop werd tot op heden vakkundig vermeden :-)

Sine

Moderator

Kijk, dat klinkt logischer.

De originele versie zou ook kunnen werken, alleen moet de zener dan een flink lagere waarde hebben.

Hewlett

Honourable Member

Ha GertJan,

Mooi spul dat klassieke HP spul :-) Leuk kerstkado van Bram en uiteraard weer mooi weergegeven.

Mijn versie is een iets nieuwere uit 1967, originele eigenaar de TH Eindhoven. Manual is van november 1966 welke past bij het serie nummer van de standard.

Ik ga verder met mijn prio 1 taak voor vandaag, het bakken van oliebollen. :-) Laters.

HamRadio PA2HK // Keep Calm and Carry On.
miedema

Golden Member

Ha Hewlett,

Leuk om te zien :-)
En mooi met origineel papieren manual.

Jouw iets nieuwere 735A is maar 46 serienummers later dan de mijne.
Weer een indicatie dat de aantallen waarin gefabriceerd werd maar klein waren....
(Tussen de data op de Reference Voltage Stability Charts zit ruim een jaar...)

En een opvallend ander gedrag van de referentie in de eerste weken:
Die van jouw ging na een week omhoog, de mijne ging juist omlaag...

groet, Gertjan.

miedema

Golden Member

Ik kon het niet laten, en heb m'n 735A nog even opengeschroefd...

En inderdaad, de onderkant van CR8 zit ook bij mij gewoon aan massa 1 :-).

groet & goed 2021, Gertjan.

Op 31 december 2020 16:01:55 schreef miedema:
Ik kon het niet laten, en heb m'n 735A nog even opengeschroefd...

En inderdaad, de onderkant van CR8 zit ook bij mij gewoon aan massa 1 :-).

groet & goed 2021, Gertjan.

Ik had niet anders verwacht :-) (dat je hem ging openschroeven)

Op 19 december 2020 21:03:57 schreef ruudennoor:
Ik wilde dit filter slopen en de condensatoren gebruiken, maar: Dit apparaat is zo mooi gebouwd! Eigenlijk een zonde.
Wie geeft er wat voor?
(foto's zijn van het internet, werking onbekend)

Omdat niemand anders deze mooie Krohn-Hite dubbele regelbaar laag/hoogdoorlaatfilter wou heb ik hem maar overgenomen :-)

werking was onbekend, nu wel:werkte niet. Oorzaak was een 100% kortgesloten elco (sprague) . trok één van de negatieve voeding naar 0. (Om oscillatie over de lange print te vermijden zitten her en der ontkoppelelco's op de voedingen)

gelukkig, alle voedingen (4 stuks) hebben stroombegrenzing, waardoor er geen verdere schade aangericht werd.

de 2 filters doen LPF/HPF van DC tot 2MHz met 24dB/octaaf je kan ze ook koppelen tot één filter van 48dB/octaaf. Ook te gebruiken als bandpass of bandrejection filter. En ieder filter is keuze instelbaar RC of Butterworth. Mechanisch is het een juweeltje. Toch blij dat die niet gesloopt is voor de condensatoren :-)