ESP Model 300A Kondensatorenmessgerät

[paulierwitte]

Hallo liebe Freunde der Messgeräte,

ich habe aus einem Nachlass eine Kapazitätsbrücke erhalten, zu der ich keinerlei Unterlagen gefunden habe. 
Ich möchte sie euch vorstellen.

Hergestellt wurde sie von Electronic Services and Products Ltd. in Long March Industrial Estate, Daventry, Northamptonshire.

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Ich habe einige vergleichende Messungen vorgenommen (47 µF und 1 nF):

   
   
   
   

Die Bedienung ist sehr einfach, da das Messgerät den passenden Messbereich automatisch wählt. 

Hat jemand einen Schaltplan oder andere Unterlagen zu diesem Gerät?

[norbert_w]

Hallo Steffen,
die Suche nach einem Manual ist wirklich schwierig.
In der Bucht (Italien) aber gibt es aktuell ein Exemplar: Automatic Capacitance Bridge
Übrigens der Hersteller heißt Electronic Services and Products Ltd.
Long March Industrial Estate.... war der Firmensitz.

[paulierwitte]

Hallo Norbert,

zunächst danke für die Ergänzung zum Hersteller.

Das Angebot in der Bucht hatte ich auch gefunden. Ich bin nur ehrlich gesagt nicht bereit, 10 € inkl. Versand für ein paar Seiten Papier zu investieren… Schon gar nicht, wenn ich den Inhalt nicht erkennen kann.

Aber vielleicht hat ja jemand das Gerät samt Unterlagen 
Entscheidend ist das nicht, aber der Schaltplan würde mich schon interessieren. Es ist ja als Messbrücke deklariert, die ich anhand der Platine nicht unmittelbar erkennen kann. 

• 74LS33 ist ein NOR-Gitter
  
• 74LS164 ist ein Schieberegister
  
• RS 7403 ist ein NAND-Gitter
  

Das sieht nach logischen Schaltungen aus, aber das ist jetzt eher Kaffeesatz-Leserei.

[Martin]

Es ist ja als Messbrücke deklariert, die ich anhand der Platine nicht unmittelbar erkennen kann. 

du siehst das schon richtig. Das ist keine.
Da sitzt ein 121 Monoflop, das arbeitet zusammen mit dem Prüf C als Kurzzeit-Timer,
In der Zeit wo es erlaubt ist werden die Clocks vom Quarzoszillator gezählt, anschließend gelatcht und angezeigt bis der nächste Zählvorgang beendet ist.

Wenn das was anspruchsvolles wär hätte es ein Kelvinkabel.
Die korrekte Bezeichnung ist also eher "Kondensatorenmessgerät", das triffts genau.
Schöne Kiste und für Bastlerzwecke gut zu gebrauchen.

Kalibrieren mit glaubwürdigen Kondensatoren bei Raumtemperatur, ggf. nachjustieren.
Es scheint 5 interne Bereiche zu haben die es automatisch umschaltet, jedem ist ein Spindeltrimmer zugewisen.
Der mit dem Trimm-C ist der für die ganz kleinen Kondensatoren.

Bitte keine langen Kabel, und bei sehr kleinen C garkeine Kabel sondern Messadapter mit Klammer.

lG Martin

[paulierwitte]

Hallo Martin,

danke für die Erklärungen.

Ich habe den Titel des Threads entsprechend angepasst.

Ich komme aus der Röhrenecke. Die IC-Schaltungstechnik ist nicht so meins… Tatsächlich stellt sich die Anzeige aller ca. 2 Sekunden auf Null und zeigt dann sofort wieder den Wert an. An der Rückseite gibt es ein Potentiometer zur Null-Justierung. Ich habe es getestet, es war keine Wirkung zu sehen.

Hast du eine Idee, wann es etwa gebaut wurde? Ich würde es glatt in den 80ern verorten. 

Leider kann ich nicht herausbekommen, welchen Messbereich das Teil abdeckt. Wie ist der Bereich auf die Trimmer verteilt? 
Ich werde wohl durch Versuch und Irrtum den Maximalwert finden. 
Hinzu kommt übrigens, dass ein Segment der Anzeige nicht zuverlässig funktioniert. Eventuell bedürfen auch die verbauten Kondensatoren einer Überprüfung.

[Martin]

naja, ich bin nicht besonders gut in Bildanalyse,

aber das sieht nach 6 Bereichen aus:

Da sind 5 mit je einem Trimmer,
der Wertebereich der Trimmer deutet auf Zehnerschritte, also Dekade hin, und ganz oben sitzt noch ein einsamer 7490A der eigentlich ein Dezimalzähler ist, davon nutzt er ja par Stück zum zählen, dieser einzelne dürfte aber die Aufgabe haben den Clock simpel /10 zu teilen um so eine weitere Dekade bereitzustellen.

Das ist jetzt nur Vermutung von mir:

Wenn das ein vierstelliges Gerät ist und es löst unten mit 1pF auf,

1.000
10.000
100.000
1µ
10µ
100µ

das wären 6 Bereiche.

Also bitte mal Testreihe:

47pF "kein Messkabel"
470pF "kurzes Messkabel"
4,7nF
47nF
470nF
4,7µ Polung beachten, rot = plus
47µ
470µ
über 1000µ

So sollten die Grenzen erkennbar werden.

[norbert_w]

Messbereich 1pF - 2000µF
Quelle: https://worldradiohistory.com/hd2/IDX-UK...IDX-22.pdf

[norbert_w]

Neues Verfahren zur Kapazitäts-Direktmessung:
Quelle:  https://downloads.hindawi.com/journals/a...403247.pdf

[navi]

...upps, als ich den Namen des Thema gelesen habe, bin sofort in die Falle gefallen. Ich dachte es ist eine ESP32 basierte Schaltung.

[paulierwitte]

Hallo Norbert,

dank der von dir gefundenen Dokumente weiß ich jetzt folgendes:

• Das Messgerät ist ein direkt ablesbares ballistisches Kapazitätsmessgerät, das die Vergleichsmethode nutzt.
  
• Der Messbereich ist automatisch eingestellt zwischen 1 pF und 2 mF.
  
• Gebaut wurde das Gerät (ab) Ende 1976.
  
• Es kostete damals 185 Pfund zzgl. Steuer.
  

Ballistische Messung/Vergleichsmethode:

• Sie basiert auf der Ladungsrate des Prüflings (exponentiell). 
  
• Es wird die Zeit gemessen, die vergeht, bis sich der Kondensator bist zu einem bestimmten Referenzniveau aufgeladen hat.
  
• Diese Zeitmessung erfolgt mit einem Komparator (Vergleicher).
  

  Bildschirmfoto 2022-01-28 um 20.28.21.png (Größe: 55,96 KB / Downloads: 234)
S - Schalter zum Laden, C - Vergleicher

Nun lässt sich die Kapazität aus der Ladezeit und den Größen der Widerstände R, R1 und R2 bestimmen. Dabei wird der Kondensator immer wieder geladen und entladen.

Schematische Darstellung des 300A:

   

Das wiederholte Laden und Entladen übernimmt ein Impulsgenerator mit 1 Hz (1 Hz Clock) über vorausgewählte Widerstände. Der Vergleicher misst die Spannung über dem unbekannten Kondensator und gibt in Verbindung mit Steuerlogiksignalen das Gate frei. Dadurch gelangen Taktimpule des 5-MHz-Oszillators in den Zähler. 
Während die Spannung am Kondensator auf das Referenzniveau ansteigt, wählt die Steuerlogik geeignete Bereichswiderstände und zeigt den Messbereich an. Kurz vor Erreichen des Referenzniveaus sperrt das Gate und gibt den Inhalt des Zählers wieder. Dieser Zahlenwert und der eben eingestellte Messbereich liefern das Ergebnis.

Der Vorteil des 300A besteht darin, dass die Messungen bei einem festen Potential von ca. 1 V über den gesamten Messbereich erfolgen und somit die Verwendung eines Kelvin-Kabels nicht zwingend ist. 

Der Beitrag (Neues Verfahren zur Kapazitäts-Direktmessung) ist noch deutlich ausführlicher und bereichert das Ganze mit Formeln. Das ist schon recht starker Tobak...
Einen Schaltplan habe ich zwar immer noch nicht, aber dafür einen rauchenden Kopf 

[Martin]

hallo alle,

das ist schon so wie ich weiter oben beschrieben habe, nur anders formuliert.
"Der Vergleicher misst die Spannung über dem unbekannten Kondensator"
würde ich nicht so beschreiben, der Begriff "triggern" ist das richtige Wort.
Start: Der Ladevorgang des leeren Cx beginnt und das Tor öffnet, Impulse vom Clock werden gezählt.
Stop: Der Ladevorgang des Cx ist abgeschlossen, die Triggerschwelle wurde erreicht, Das Tor schließt und die gezählten Impulse bilden den Messwert.
Dieser 1Hz Oszillator macht 1x pro Sekunde Start und Stop.

Schöne Kiste, da bleibts bei. 1pF halte ich für illusorisch, bitte keine Erwartungen an derart kleine Kapazitäten.
Wenn ihr wirklich in die Not geratet einen sehr kleinen C messen zu müssen dann macht das indem ihr ihn parallel zu einem Kreis mit bekannten Werten ssetzt und stellt die Frequenzveränderung fest. Dieses Hausmittelchen schafft spielend weniger als 1pF wenn ein F-Zähler oder ein Radio mit Digitalanzeige verfügbar ist.


lG Martin

[paulierwitte]

Hallo in die Runde,

heute habe ich die Elkos getauscht, da die Werte nicht mehr passten. 

   
   
   
   
   

Ein Blick in den Netzstecker lohnt sich immer… 

   

Ich habe hier noch zwei Videos von der Funktionsprobe veröffentlicht. 

Danke an alle für die Mithilfe!

[adinsen]

Hallo in die Runde,

heute habe ich die Elkos getauscht, da die Werte nicht mehr passten. 







Ein Blick in den Netzstecker lohnt sich immer… 



Ich habe hier noch zwei Videos von der Funktionsprobe veröffentlicht. 

Danke an alle für die Mithilfe!

   

[adinsen]

Danke an alle für die Mithilfe!

Danke auch von mir! Ich habe einen 300A gefunden und gekauft. Ich hatte das Glück, bei eBay ein Servicehandbuch mit einem Diagramm zu finden, das ich beigefügt habe. Ich habe auch das Servicehandbuch gescannt, aber das PDF ist zu groß, um es anzuhängen. Ich hatte eine Antwort geschrieben, aber das Forum software hat sie verworfen. Ich schreibe später!

 Ich habe Bilder auf mein Flickr hochgeladen: https://flic.kr/s/aHBqjB7V1Y

[adinsen]

Ein wenig über meinen 300A:

Der instrument wurde im November 1976 hergestellt. Es gibt einen kleinen unterschied zwischen meinem und dem diagramm, das ich habe. Das Diagramm zeigt nur drei 7447, aber meine hat vier. Meins wird um einen vollzähler auf der ersten Ziffer erweitert. Dem diagram ist auf den 07.01.77 datiert, also handelt es sich möglicherweise um eine spätere entwicklung.

Meiner hat auch kein potentiometer auf der Rückseite, um die messleitungen anzupassen.

Das diagramm zeigt keine entkopplungskondensatoren auf den TTL-ICs. Daher ist die 5-V-Versorgung recht stark verrauscht. Ich habe meinen mit einem 100-nF-Entkopplungskondensator über dem 7400 5-MHz-oszillator modifiziert – das hat ziemlich geholfen! Allerdings habe ich immer noch ein problem damit, dass auf ziffer 2 manchmal +1 angezeigt wird. Wenn das instrument gut aufgewärmt ist, ist es doch stabil. Ich muss das Taktsignal zum 7490-zähler messen, um festzustellen, ob es rauschen gibt.

Aber ansonsten ist es ein gutes Instrument! Ein gutes beispiel für die digitale entwicklung mitte der 1970er jahre