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µTracer in Kofferversion alla Funke/Neuberger
#1
Hallo,

es war ein lang gehegter Wunsch, ein Röhrenprüfgerät zu besitzen und zu benutzen.
Dazu hatte ich mir auf diversen Radiobastlertreffen ein paar Geräte angeschaut.

Klar wurde mir dabei, dass
1. es keine billige Anschaffung werden würde,
2. es ein Gerät sein sollte, das die Röhrenkennlinien darstellen kann und
3. es einigermaßen handlich sein soll.

Am besten gefallen hat mir dabei der µ-Tracer, wobei ich mir nicht alle wesentlichen Prüfgeräte angeschaut habe. Henning hat mir auf einem Sammlertreffen einige Röhren damit geprüft.
Die Funke-Geräte, z.B. W20 oder W19 waren mir zu teuer für das was sie bieten.

Mittlerweile gibt es einen guten Vortrag hier im Forum, der die Röhrenprüfer gegenüberstellt.

Siehe Antennenking


Als ich mich für den µ-tracer entschieden habe, gab es den Vortrag noch nicht. Das Projekt ist ein Langläufer und am Ende trotzdem fertig geworden.

Mittlerweile haben im Forum einige Mitglieder den µtracer auf gebaut und in Betrieb genommen.
Hier ein Paar Links:

Martin alias Radiobastler
„Der µTracer Teil1: Wie funktioniert er“ 
„Der µTracer Teil 2: Aufbau, Abgleich und Feintuning“
„Der µTracer Teil 3: Was wird noch benötigt, sinnvolle Erweiterungen“

„Der µTracer Teil 4: Prüfen von Gleichrichtern und Signaldioden“
„µTracer: Prüfen von Dioden und Gleichrichterröhren“

In „µTracer, Version 6 in Arbeit“ wird eine weitere Ausführung beschrieben
In „Mein neuer µTracer“ wird eine Version mit alternativen Netzteil beschrieben.

Philipp alias Vagabund hat unter „µTracer“
einen ausführlichen Bericht geschrieben.

Hier der Vollständigkeit halber der Link auf die Homepage von Roland Dekker.

Damit erübrigt sich eine Beschreibung der Funktionsweise. Ich will keine Eulen nach Athen tragen.

Hier erstmal ein Bild vom gebrauchsfertigen Gerät.
   
Der Bildschirm, die Platte mit dem  Röhrenfassungen incl. Buchsen und die Einheit mit Drehschalter incl. Bananenbuchsen und Steuerung der Heizung haben in einem Koffer Platz gefunden.

Der eigenliche Rechner wanderte auf den Deckel des Koffers.
   

Die Netzpannungsversorgung mit Schalter wurde seitlich angeordnet:
   
Das Bild entstand in der Bauphase, aktuell ist alles zusicher eingerastet.

Für einen Transport des Röhrenprüfgerätes ist ein weitere kleiner Koffer notwendig, der die Tastatur, die Maus, das Röhrentschenbuch und die Ordner mit den Prüfprotokollen enthält.

Zur Umsetzung bin ich  folgendermaßen vorgegangen:

1. Überprüfung der Computer-Hardware
2. Bestellung, Zusammenbau erste Erprobung des  µTracers.
3. Planung, Beschaffung und Zusammenbaus der Umgebung
4. Bereitstellung der Betriebsspannung,
    der Heizspannung 6,3 V konstant und 1-50V oder 0,01 A – 3 A geregelt.
5. Probleme bei der Inbetriebnahme

Zu 1. Rechnerhardware

Auf der µTracer Homepage kann die Software für die grafische Darstellung, kurz GUI, heruntergeladen und ausprobiert werden.

Hier kann man einfach ein wenig rumspielen, dabei stelle sich heraus, dass der ursprünglich vorgesehen Mini Laptop nicht in der Lage war, die gesamte Grafik darzustellen. Es fehlten die unteren Zeilen. Ich fand keine Lösung. 

Weiterhin sollte diese Laptop zusätzlich anderweitig verwendet werden, so dass ein Klein-Rechner Beelink 60 GB SSD, 4.0 GB Ram, Atom X5 1,44 GHz , WIN10 incl. eines 11 Zoll Bildschirms mit HDMI Anschluss angeschafft wurde. Große Rechenleistung ist für den µ-Tracer nicht notwendig. Damit steht ein Rechner ausschließlich für den µTracer zur Verfügung, der fest in das den vorgesehen Koffer montiert werden kann.
Das habe ich mir einfach gegönnt, weil ich ein kompaktes Gerät haben wollte.

Für den Bildschirm und den Rechner wird eine Spannungsversorgung von 12 V benötigt.

Mittlerweile soll es die GUI Software auch für den Raspi geben, hier der Auszug aus der mail von Roland Dekker:
Ihor's web interfaced based GUI
Ihor did a fantastic job in developing a web interface based GUI that will work on any platform (windows PC, Mac, Linux, as well as intel64, arm64 (M1 processor on modern Macs), armv7 (which is Raspberry PI)).
It works with the uTracer3+ as well as the uTracer6.
Visit his project page  https://boffin.nl/wp/ and try it out!
There is also a thread on the topic  https://groups.google.com/g/utracer/c/seaFp5pCEIA on Googlegroups.

Diese mail stammt dem Frühjahr 2022. Hier kann ggfs. Geld gespart werden, wenn die Software auf den Raspi einwandfrei funktioniert. Dazu habe ich derzeit jedoch keine Rückmeldung.

Zu 2. Bestellung, Zusammenbau erste Erprobung des  µTracers


Die Bestellung des µTracers war kein Problem. Dazu reicht eine E-Mail an Roland Dekker. Die Bezahlung erfolgt über PayPal. Das Paket kann kurze Zeit später an.

Mit der hervorragenden Anleitung war der Zusammenbau kein Problem.
Ich habe mir dazu viel Zeit genommen und konnte unterbrechungsfrei arbeiten; eine Vorgehensweise, die ich nur empfehlen kann.

Der Adapter „USB 2.0-Adapter mit FTDI-Chip auf RS232 COM-Port Seriell D-Sub DB9 für Windows XP bis 10, MacOS, Linux, Android“ wurde schlicht über Amazon bestellt und hat im weiteren Verlauf keine Probleme gemacht.

Der Test einer EL84 war erfolgreich.

Der Support durch Roland Dekker ist optimal. Ich hatte ihm den fertigen µTracer zur Überprüfung geschickt, weil ich zwischen durch Zweifel an der Funktionsfähigkeit hatte. Sehr freundlich und super kompetent wurde ich unterstützt. Das ganze erfolgt auf Englisch, weil der µTracer aus den Niederlanden kommt.

Hier fertige Zusammenbau.
   
   

Zu 3. Planung, Beschaffung und Zusammenbaus der Umgebung

Dem Wunsch nach einem kompakten Gerät, das ähnlich einem Funke oder Neuberger sein soll, folgend, wurde ein Konzept entworfen.

Die Röhren müssen mit Anoden-, Gitter-, Schirmgitterspannung incl. Kathode versorgt werden. Diese liefert der µTracer ebenso wie 2 x  Boosterspannung direkt von den Treiberkondensatoren. Hinzu kommen die zwei Anschlüsse für die Heizspannungen.

Wir haben also max. 8 Anschlüsse für die Röhren.

Die Röhren haben bis zu 10 Pins. Also braucht es 10 Drehschalter, die 8 Stellungen haben. Damit kann ich jeden Röhren-Pin mit jeden µTracer Anschluss verbinden.
Im Handel gab es solche Drehschalter zu kaufen. Jeder Drehschalter hat jedoch 12 Stellung; d.h. jeder Drehschalter hat 4 Stellungen, die neutral sind, also unbenutzt.

Das lässt sich aber auch mit Prüfkabeln umsetzen, weil ich parallel zu den Schalter noch für jeden µTracer-Anschluss und jeden Röhren-Pin eine Buchse eingebracht habe, also insgesamt 18 Buchsen. Für Röhren, die z.B. über eine Kappe mit Spannung versorgt werden müssen, funktioniert die Leitung über die Buchsen immer. Man kann so an die Röhren auch Spannungen von außerhalb anlegen, die natürlich nicht von von µTracer erfaßt werden.

Für die Vorwiderstande zu Dioden-Prüfung habe ich einen weiteren Drehschalter eingebracht, der die Vorwiderstände  0, 490, 1 k, 39k Ohm auf zwei Ebenen zur Verfügung stellt.
Hier der Dank an Martin für die gute Vorarbeit. Das hat sehr gut geholfen!

Für die Heizspannung gibt es 5  Möglichkeiten.

a. Die Heizspannung liefert der µTracer.
Hier war bei der Recherche relativ schnell klar, dass die Lieferung der Heizspannung durch den µTracer möglich ist, aber eben nicht die Stärke des µTracers ist.

b. Die Heizspannung ist 6,3V bis zu einer Stromstärke von 3 A, die über ein analoges Gerät gemessen wird.
Wegen der hohen Anzahl von E-Röhren ist das einfach komfortabel mit einem Dreh die richtige Spannung eingestellt zu haben. Die Erzeugung ein stabilen 6,3 V Heizspannung wird weiter unten beschrieben.

c. Einschalten des Stepdown-Reglers aus China mit einer Inputspannung von 25V.
d. Einschalten des Stepdown-Reglers aus China mit einer Inputspannung von 55V, Vmax = 50 V.

Mit den letzten der beiden Möglichkeiten kann ich über die Anzeige des Reglers einigermaßen komfortabel Heizspannung bis 50 V einstellen. Auch kann der maximale Heizstrom eingestellt werden. Insbesondere die Stromregelung ist die U-Röhren hilfreich.

e. Die Heizspannung wird von außerhalb über die Buchsen direkt an die Röhre geführt. Dann können auch Spannung jenseits von 50 V für die Heizung vewendet werden.

Die Spannungsversorgung des Stepdown-Reglers erfolgt über einen Ringkerntrafo mit 2 x 30V, siehe unten.

   

Hier die Drehschaltereinheit. Die LED in der Mitte zeigt an, ob der µTracer aktiv ist. Der Schalter darunter schaltet die 19V Spannungsversorgung des µTracers.

   
Hier Bilder vom Entstehen der Drehschaltereinheit.

Die Schablone wurde ein weiteres Mal ausgedruckt und dann in Folie eingeschweißt. Mit Löchern versehen ergibt sich so ein sauberes Bild, insbesondere für die Stellung der Drehknöpfe.

Damit war auch das Konzept zur Prüfung von Röhren klar:

i. Identifizierung der Röhre:
Auf welchen Pin gehört welcher Anschluss?
Die Drehschalter werden entsprechend eingestellt. Bei Mehrfach-Röhren muss auch mehrfach geprüft werden.

ii. Einsetzen der Röhre und Anheizen unabhängig vom µTracer.

iii. Bei Dioden: Wahl des Vorwiderstandes, oder sicherstellen, dass der Vorwiderstand 0 Ohm aktiv ist.

iv. Aufrufen des µTracer-Programmes und Auswahl der entsprechenden Röhrendaten bzw. Neueingabe der Daten.
Hier der Dank an Henning, der mir seine Datensätze zu Verfügung gestellt hat. Das erleichtert die Prüfung erheblich!

v. Nochmalige Kontrolle der Einstellung der Drehschalter und dann Einschalten des µTracers.
Starten des Prüflaufes in der µTracersoftware auf dem Rechner.
Eintragen der Werte aus dem Quicktest in die Prüfordner.

Hier ein paar Bilder vom Entstehen der Einheit mit den Röhrenfassungen. Gut ist es, wenn man passende Lochsägen hat.
Bewusst habe ich Pertinax-Platten gewählt, da Philip seinerzeit von Probleme mit einer Aluplatte gemeldet hatte.

   

Das Ganze soll in den Koffer montiert werden. Dazu wird der Koffer mit eine Holzboden und Leisten verstärkt, auch die beiden Pertinax-Platten bekommen eine entsprechende Aufnahme.

   

   

   



Zu 4. Bereitstellung notwendigen Spannungen

a. der Heizspannung 6,3 V konstant und
b. Stepdownregler, 1.0-50V oder 0,01 A –ca. 3 A geregelt.
c. 19V für den µTracer
d. 12V für den Rechner, Bildschirm und die Thermische Überwachung.

Zu a. Heizspannung 6,3 V konstant

Ziel war es, eine konstante Heizspannung von 6,3 V zur Verfügung zu stellen und dabei auch einem maximalen Strom von mindestens 3 A zu erreichen.

Nach einigen  Versuchen und Experimenten habe ich mich entschieden, eine Schaltnetzteil mit 9 V und 5 A anzuschaffen. Dahinter wird eine Längsregelung aufgebaut, die eben jene 6.3 V liefern soll.

   
Das Prinzip funktioniert einwandfrei: Die 3,0V Spannungsregler 7803 sind in der Version für 2A, ich habe 3 Regler parallelgeschaltet. Die Referenzspannung wird durch den 3,3V Spanungsregler erzeugt. Den Trimmer stellt man so ein, dass die 6,3 V auch bei hoher Belastung nicht überschritten werden.

   

Versuche mit einem LM350, oder einem um 1,4 V hochgelegte 7805 Regler waren bei hoher Belastung nicht stabil genug.
An den Buchsen kann man die Heizspannung ggfs. kontrollieren.

Zu b. Spannung für den Stepdownregler aus China DSP5005

Diese Regler gibt es für verschiedeme Stromstärken und mit und ohne USB Schnittstelle. Das Problem ist, dass die 55V Eingangsspannung nicht überschritten werden darf, da ansonsten das Teil zerstört wird. Das wäre unschön.
Das weitere Problem war, dass die entsprechenden Spannungsregler, die eine so hohe Spannung liefern, nicht den notwendigen Strom vertragen.
Entstanden ist dabei folgende Schaltung.

   

Sicherheitshalber folgt eine Querreglung mit einer Power-Z-Diode, die die Spannung auf max. 55 V regelt. Steigt die Spannung über die 55V, so wird der Strom über den Mosfet, den Transistor  T1 und die Zenerdiode parallel abgeleitet; d.h. der überschüssige Strom wird kurzgeschlossen. In einem solchen Fall wird der Mosfet warm. Über ein Thermometer mit Relais wird der Strom bei zu hoher Temperatur abgeschaltet.

   

Zu c. 19V für den µTracer

   

Hier wurde ein handelsübliches Schaltnetzteil verwendet und die Drossel aus der Anleitung, Ein/Aus-Schaltung incl. LED angebaut.

Zu d. 3x 12V für den Rechner, Bildschirm und die Thermische Überwachung

Hier wurden 3x12V Schaltnetzteile mit 1 A max. Nennstrom verwendet, wie sie käuflich zu erwerben sind. Da diese Schaltnetzteile sind kompakt, können aber gerne mal Fehlfunktionen aufweisen, und dann ggfs. Bildschirm und Rechner zerstören.

Daher wurde eine 12,3 V Querregelung nachgeschaltet, ähnlich wie unter b. Wird die Spannung höher als 12,3V fließt ein ebenfalls ein hoher Strom,  der die Schmelzsicherung auslöst, die auf 500mA träge ausgelegt ist.
Bisher gab es hier noch keinerlei Schwierigkeiten.

   

Zu 5. Probleme bei der Inbetriebnahme

Die Bilder zeigen den finalen Ausbauzustand. Im Laufe des Aufbaus wurde Änderungen eingebracht.

Anfänglich hatte ich zu viele HF-Drosseln in den Zuleitungen verbaut. Diese Drosseln sollen die  Schwingungen unterdrücken, die bei in den Leitungen des µTracers zu den Röhrenfassungen entstehen können. Baut man zu viele Drosseln ein, wird aber das Impulssignal des µTracers unterdrückt, was dazu führt, dass die Messungen unerwartet abbrechen. Auch die Schmelzsicherungen in den Messleitungen sind völlig überflüssig gewesen.

Diese Hinweise erhielt ich auf dem Sammlertreffen bei Dietmar, wo ich Henning, Martin, Semir und anderen mein Projekt gezeigt habe. Für die kritischen Hinweise bin ich sehr dankbar.

Also war ein Umbau notwendig, bei dem auch die Kabellängen nochmal deutlich reduziert wurden.

Leider habe ich bei diesem Umbau die Erzeugung und Steuerung der Schirmgitterspannung des µTracers zerstört. Das konnte ich mit Hilfe von Roland Dekker relativ schnell einkreisen. Die Fehlerbeschreibung und die Diagnosemöglichkeiten werden auf der µTracer Homepage gut beschrieben. Die notwendigen Ersatzteile hat mir dann Roland kostenlos zu geschickt und alles war wieder gut. Der Support ist echt gut und bewundere die Geduld und den Einsatz, die Roland dafür aufbringt.

Dann wurde gemessen, gemessen und gemessen.

Leider hatte ich noch keine Dämpfer am Deckel des Koffers verbaut, in dem der Bildschirm montiert ist. Bei einer Prüfung schlug dieser Deckel versehentlich zu. Die EABC80 hat das locker überlebt, der Bildschirm allerdings nicht, so dass ich einen neuen kaufen musste.
Der wurde dann deutlich größer, was sehr angenehm ist. Zu Sicherung des Deckels gegen versentliches Umschlagen habe ich einen 50N Möbeldämpfer verbaut. Jetzt kann der Deckel nur noch willentlich geschlossen werden.

Dieses Projekt hat lange gedauert, von der ersten Planung bis zum Abschluss über 5 Jahre, aber ich bin hoch zufrieden mit dem Ergebnis. Die Ausdauer hat sich gelohnt.

Hier zwei Bilder von der Prüfung einer EL84:

   
   
Viele Grüße

Franz Bernhard


... und die Radios laufen nicht weg.....
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#2
Hallo Franz-Bernhard,

schönes Gerät ist das geworden!
Da steckt auch viel 'Hirnschmalz' drin!

Es freut mich natürlich zu hören, dass Du u.a. auch von meiner Vorarbeit profitieren konntest.
Für die Unterdrückung der Schwingneigung habe ich eine andere Lösung gewählt!
Im Gerät selbst habe ich die längeren Leitungen durch Ferritkerne gefädelt.
Da ich mit Fassungsadaptern arbeite, habe ich dort (und nur dort!) Breitbanddrosseln vor den Fassungsanschlüssen.

Somit sind immer nur zwei Drosseln in den Leitungen, nämlich diejenige auf dem µTracer selbst und die im Fassungsadapter.

Das geht natürlich nicht, wenn so wie bei Dir alle Fassungen im Gerät vorhanden sind.
Andererseits sind mir besonders schwingfreudige Röhren nur bei der Noval- (z.B. EF183) bzw. Dekalserie (z.B. EFL200) bekannt.

Noch ein Tipp am Rande!
Zur regelmäßigen Überprüfung der Kalibrierung habe ich mir noch eine 'Kalibrierbox' gebastelt.
Darin befinden sich je 2 Widerstände 1K, 10K, 100K und 1M mit einer Toleranz von 0,1% (die sind gar nicht so schrecklich teuer), welche sich dann mittels eines Drehschalters von Anode nach Kathode bzw. Gitter2 nach Kathode schalten lassen.
Dann kann, wie im Bauplan in einem der letzten Kapitel beschrieben, sehr einfach die korrekte Kalibrierung überprüft und ggf. nachjustiert werden.


Viele Grüße

Martin
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