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eigenbau: RoeTest - Computer-Röhrenmessgerät

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Helmut Weigl
Helmut Weigl
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18.Jan.12 17:56
 
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Vorstellung meines Computer-Röhren-Meßsystems "RoeTest"

 

 

Auf Anregung von Herrn Erb möchte ich meine Entwicklung auch im RM in Kurzform vorstellen.

Warum eine Eigenentwicklung?

Als ich vor wenigen Jahren zum Röhrenhobby fand, stellte ich fest, dass die erhältlichen Röhrenprüf- oder Röhrenmessgeräte (sowohl die historischen Geräte, als auch die wenigen modernen Geräte) teuer sind, wenig können, ungenau sind ... einfach nicht meinen Vorstellungen entsprechen.

Was unterscheidet das RoeTest von anderen Geräten?

Es handelt sich inzwischen nicht mehr um ein Prüf- oder Messgerät, sondern um ein komplettes Meßsystem, das weit über die Möglichkeiten aller mir bekannten Geräte (auch moderner Entwicklungen) hinausgeht.

Ich versuche mal einige Stichpunkte zusammenzufassen:

  • einfachste Bedienung - Daten für die jeweilige Röhre aus Datenbank laden - Röhre einsetzen - mit Button gewünschte Messung starten. Das RoeTest wird anhand der Vorgaben des Datensatzes alle Parameter und Einstellungen selbständig errechnen und vornehmen (selbstverständlich kann man auch manuell eingreifen). Röhrentabellen oder Prüfkarten sind nicht mehr erforderlich.
  • schnell (u.a. Schnelltest mit erhöhter Heizspannung für Schüttgutröhren)
  • genau (5 mikroprozessorgesteuerte Präzisionsspannungsquellen)
  • schonend (Softstart für Heizspannung, automatischer Abbruch bei zu hohen Strömen )
  • sehr flexibel (es lassen sich alle "normalen" Röhren und etliche Spezialröhren prüfen, sofern die Ströme und Spannungen des RoeTest ausreichen)
  • Messung nach Herstellerangaben möglich (wie in Datenblättern angegeben), aber auch mit frei wählbaren anderen Vorgaben
  • Messmöglichkeiten, die kein anderes Gerät bietet: herkömmlichen statische Daten (Anoden-/Schirmgitterströme, Steilheit, Durchgriff, Innenwiderstand ...etc.) Kennlinienaufnahme, Kurzschlusstest, Leistungstester, Mag. Augen, Stabis, Nixies, ... sogar Steilheitskennlinien sind möglich
  • Die Software ermöglicht die gemessenen Daten weiter zu verarbeiten (Stichwort "matchen" anhand der Kennlinien, oder Klirrfaktorberechnung). Auch dabei wurde Wert auf einfachste Bedienung gelegt.
  • Stapelverarbeitung um eine Reihe von Aufgaben zu automatisieren
  • interaktive Röhrenidentifikation (Röhren ohne Beschriftung)
  • halbautomatisches regenerieren
  • umfangreiche Speicher- und Druckmöglichkeiten
  • Power (bis 5 A Heizsstrom, bis 127 V Heizsspannung, bis 600 V Anodenspannung, bis 250 mA Anodenstrom)

Daneben gibt es viele weitere Möglichkeiten, die ich hier nicht alle aufzählen kann.

Und das Beste: Gegen einen kleinen Obolus gibt's die Bauanleitung und den bereits programmierten Mikroprozessor zum Nachbau bei mir. Auch das einzige Spezialteil, der Haupttrafo, kann günstig über mich bezogen werden. Der Nachbau ist zwar kein Anfängerprojekt, aber, wie die inzwischen zahlreichen erfolgreichen Nachbauten beweisen, mit überschaubarem Aufwand realisierbar.

 

Systemübersicht:

 

Hardware:

Das eigentliche "Gerät" besteht aus einer großen Hauptplatine (oder wie im abgebildeten Gerät aus zwei Hauptplatinenteilen). Diese enthält im wesentlichen nur die Stromversorgung und ein paar Nebenschaltungen wie USB-Schnittstelle und Durchgangstester. Alle anderen Baugruppen sind wartungsfreundlich als Steckkarten ausgeführt. Dies wären Steckkarten für die 5 Präzisionsspannungsquellen, die Mikroprozessorsteuerung und eine aus insgesamt 60 Relais bestehende Relaismatrix mit der sich die Röhrenstifte frei zuschalten lassen. Alles ist in moderner Halbleitertechnik ausgeführt. Es war nicht so einfach alle Anforderungen umzusetzen. Im Gerät kommen sowohl sehr hohe, als auch sehr kleine Spannungen und Ströme vor. Nichts darf sich gegenseitig stören. Die Planung der Masseführung auf den Platinen war hier sehr wichtig. Das Gerät misst ausschließlich mit Gleichspannung (Wechselspannungsheizung kann mit Software simuliert werden). Da die Röhren nicht nur pulsartig, sondern real belastet werden, fällt auch einiges an Verlustleistung an. Die Drift war gering zu halten, so dass eine hohe Wiederhol- und Messgenauigkeit erreicht wird. Dabei sollte der Schaltungsaufwand noch überschaubar bleiben. In die nunmehr fünfte Generation der Hardware seit 2006 sind die Feedbacks mehrerer Nutzer eingeflossen. Die Hardware ist inzwischen robust und ausgereift.

Außer dem Netzschalter gibt es keinerlei Bedienelemente, da alle Funktionen per Software geschaltet werden. In die neuen Geräte baue ich auch keine Röhrenfassungen mehr ein, sondern verwende Fassungsboxen. Auf diese Weise werden Verbindungen kurz gehalten, und große Flexibilität erreicht.

Hardware: Linke Seite mit Präzisionsspannungsquellen und Mikroprozessorkarte

Rechte Seite: Relaiskarten

 

Software:

Meßsoftware (roetest.exe):

Die Software läuft ab Windows XP. Die grafische Benutzeroberfläche ist intuitiv bedienbar. Neben 8 Analog-Messinstrumenten werden die Messwerte auch digital angezeigt. Der Hauptbildschirm zeigt links die Messvorgaben (so wie sie aus der Datenbank für die Röhre geladen werden). In der Mitte werden die Messergebnisse auf mehreren Karteireitern festgehalten. Auch teilt das RoeTest dem Benutzer jeden Schritt (z.B. lege Pin Nr .. an Anodenspannung ...) mit, so dass der Messvorgang nachvollzogen werden kann. Die Bedienung erfolgt über die auf der rechten Seite des Bildschirms vorhandenen Buttons, die auf 3 Reitern erreichbar sind.

Für Spezialfunktionen gibt es eigene Fenster. So z.B. für den manuellen Modus. Hier können alle Spannungen per Schieberegler eingestellt werden (wie bei einem herkömmlichen Röhrenmessgerät, z.B. einem Neuberger 370). Auch dient dieser Modus zur Prüfung magischer Augen. Mit den Schiebereglern kann der Leuchtbalken/-Fächer angesteuert werden. Die Ergebnisse können gespeichert, Meßprotokolle gedruckt, Kennlinien verglichen werden.

Hier noch mehr aufzuzählen wäre nur langweilig. Man muss die Software gesehen und ausprobiert haben (einfach von meiner Internetseite herunterladen). Noch spannender ist es natürlich die Software in Verbindung mit richtiger Hardware zu erleben.

Aufnahme statischer Röhrendaten 

 

Aufnahme von Kennlinien

 

Datenbanken: (roetestdatenbank.exe):

Die Software hat ein eigenes Datenbankensystem und besteht aus mehreren verbundenen Datenbanken (relationales Datenbanksystem).

Die wichtigste Datenbank ist die Röhrendatenbank. Darin sind, ähnlich wie in einer Röhrentabelle, Daten von tausenden Röhren gespeichert. Neben Sockel, Heizdaten, typischen Werten und Grenzwerten, sind viele weitere Daten erfasst. Die Datenbank bietet sogar eine Verlinkung mit RM.org. Sofern die Röhren in Datenbank und RM.org gleich bezeichnet sind, kann mit Mausklick auf die entsprechende Röhrenseite bei RM.org gesprungen, und dort weitere Infos eingesehen werden. Auch Bilder oder weitere Dateien zum Datensatz hinzuzufügen ist möglich (z.B. Datenblätter). Die Datenbank ist editier- und ergänzbar.

Auch eine Bestandsverwaltung ist enthalten. Damit kann man seinen eigenen Röhrenbestand verwalten.

Daneben gibt es einige Hilfsdateien:

  • Sockeldatenbank (Röhrensockel und Fassungen - mit Bildern)
  • Röhrenart (wie soll das RoeTest mit der jeweiligen Röhre verfahren, z.B. Triode)
  • Regenerierdaten

Die Datenbanken sind auch ohne Hardware nutzbar und können, unter Beachtung meines Copyrights, kostenlos von meiner Internetseite zum privaten Gebrauch heruntergeladen werden.

Wer mehr wissen will, sollte meine Internetseite roehrentest besuchen. Dort gibt es neben ausführlicher Info zum RoeTest auch allgemeine Informationen zur Messung von Röhren und vieles mehr.


Nachstehend ein paar wenige Beispiele, was man so alles mit dem RoeTest machen kann:

 

Beispiel einer Druckausgabe - ein komplettes Messprotokoll einer normalen Röhrenmessung.

Messprotokoll (pdf)


Auch die Ausgabe von Kurzprotokollen ist möglich. Hier kann man auch ein Bild seiner Röhre einfügen:


Messung einer Eimac-Senderöhre - hierzu habe ich mir eine spezielle Fassungsbox mit Lüfter für die Röhre gebaut:


Prüfen einer EM84: Der Leuchtbalken lässt sich mit Schiebereglern im manuellen Modus steuern


Prüfen einer Nixie-Röhre:


Prüfen einer VFD-Anzeige:


Vergleich zweier Kennlinien (matchen):

Die neue Funktion "easy-match" erlaubt den komfortablen Kennlinienvergleich von bis zu 10 Kennlinien gleichzeitig per Mausklick. Dabei kann man aus einer beliebigen Anzahl zuvor gemessener Röhren auswählen.

 

 

 

Questo articolo è stato modificato il 18.Jan.12 18:28 da Helmut Weigl .

Andreas Steinmetz
 
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Sehr geehrter Herr Weigl,

weit mehr als eine Meisterleistung, mehr kann man dazu nicht sagen! Ich habe schon seinerzeit, als Ihre ersten Veröffentlichungen zu der Entwicklung erschienen, innerlich den Hut gezogen. Jeder, der schon einmal Hard- und Softwareentwicklungen betrieben hat, weiß in etwa, wieviel Energie in ein derartiges Projekt fließen muss, und er weiß auch, dass die Beseitigung der letzten Fehler, um also von 98% auf 100% zu kommen, enorm sein kann. Nicht selten erfordern die letzten 2% genau soviel Aufwand wie die ersten 98%.

Tipp: Der Link zu Ihrer URL ist fehlerhaft. Mit ".de" statt ".com" am Ende funktioniert´s.

Questo articolo è stato modificato il 18.Jan.12 18:19 da Andreas Steinmetz .

Helmut Weigl
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die neueste Version meines Computer-Röhrenmessgerätes ist fertig.

Schaltungstechnisch hat sich nichts wesentliches geändert. Ziel war es, den Nachbau zu vereinfachen. Dazu habe ich folgende Änderungen vorgenommen:
 

  • Neue doppelseitige, durchkontaktierte Hauptplatine. Sämtliche Drahtbrücken fallen weg. Die Aussenverdrahtung beschränkt sich auf ein Minimum. Damit entfällt ein Menge Arbeit und Fehlermöglichkeiten.
  • Die Mikroprozessorkarte ist ebenfalls doppelseitig durchkontaktiert. Alle anderen Platinen bleiben einseitig. Im ganzen Projekt gibt es nur noch eine einzige Drahtbrücke auf den Platinen (auf der Heizungskarte).
  • Kein Chasis mehr. Damit entfallen viele mechanische Arbeiten. Statt dessen werden Hauptplatine und Haupttrafo auf der Rückseite einer stabilen Alu-Frontplatte befestigt. Die Alu-Frontplatte kann dann mit der kompletten Elektronik in ein beliebiges Gehäuse eingesetzt werden (Alukoffer, Tischgehäuse).
  • Die starke Alu-Frontplatte dient gleichzeitig als Kühlkörper für die MosFet's. Zusätzliche Kühlung wäre nur bei Dauerbetrieb von Röhren mit höherer Verlustleistung erforderlich.
  • Platinen können bei mir bezogen werden (solange Vorrat)


Durch die Änderungen wird sowohl die Nachbausicherheit erhöht, der Nachbau vereinfacht, als auch der dafür erforderliche Zeitaufwand drastisch reduziert.  So ist die Bestückung der Platinen mit dem Bestückungsdruck wesentlich einfacher und schneller als vorher (als man noch einen Bestückungsplan beachten musste). Da keine Drahtbrücken vorhanden sind, können auch keine vergessen, oder falsch eingelötet werden. Auch sind keine Verbindungen zwischen verschiedenen Platinen mehr nötig.

Wird das Gerät wie von mir vorgeschlagen aufgebaut - d.h. alles an der Frontplatte befestigt - entfallen die bisherigen mechanischen Arbeiten für ein aufwändiges Chasis völlig. Die Frontplatte kann man fertigen lassen (mit auf der Rückseite eingepressten, angeschweißten oder eingeschraubten Gewindebolzen um die Hauptplatine befestigen zu können). Verwendet man ein fertiges Gehäuse (z.B. passenden Alukoffer oder Tischgehäuse), braucht man die Frontplatte mit der kompletten Elektronik nur dort zu befestigen.  Ein Aufbau ist somit auch für mechanisch weniger visierte Elektroniker möglich.

 

 

 

Weitere Informationen gibt es auf meiner Internetseite (mit Gegenverlinkung)

Questo articolo è stato modificato il 07.Aug.12 23:05 da Helmut Weigl .

Helmut Weigl
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RoeTest V7

Ja, es gibt wieder eine neue Version des RoeTest, die Version 7.  Selbst gutes kann man immer noch verbessern.  Dies betrifft diesmal nicht die Schaltung. Diese hat sich in den Vorgängerversionen bereits bewährt. Diesmal wurde der Aufbau noch weiter perfektioniert. Durch den Wegfall der Verdrahtung zu Buchsen, MosFet's etc. wird der  Nachbau noch einfacher und schneller. Ausserdem wird die Nachbausicherheit weiter erhöht.


Nachstehend einige Bilder vom Aufbau:

Die stabile Alufrontplatte ist gleichzeitig Frontplatte, Chasis und Kühlkörper für die MosFets. Auf der Rückseite der Hauptplatine wird die komplette Elektronik befestigt (Hauptplatine, Haupttrafo, Kaltgerätebuchse, Netzschalter, MosFet's, Temperatursensor. Die Frontplatte kann man bei der Firma Schaeffer AG komplett, incl. auf der Rückseite eingepressten Befestigungsbolzen für die Hauptplatine, fertigen lassen. Damit hat man bis hierher keinerlei mechanische Arbeiten und kann sich voll auf  die Bestückung der Platinen konzentrieren. Die Bestückung geht trotz der vielen Bauteile leicht und flott vonstatten, da ein Bestückungsdruck auf den Platinen vorhanden ist.  An Verdrahtung gibt es nur wenig zu erledigen: Von der Netzbuchse über den Schalter zur Hauptplatine; Hauptrafo anklemmen; Verbindungsleitungen von der Hauptplatine zum Fassungsboxhalter und 4 Drähte zum Temperatursensor - das war's schon.

 

Die einzige wesentliche Verdrahtung: Von der Rückseite der Hauptplatine zum Fassungsboxhalter.

 

Die Hauptplatine trägt alle Steckkarten. Auf diesem Bild ist schön die Befestigung der Bananenbuchsen (alle ohne Verdrahtungsaufwand), der MosFet's und des Temperatursensors zu sehen.  Auch USB-Buchse und LED's sind direkt in die Hauptplatine eingelötet und benötigen keine Verdrahtung zur Frontplatte. Die Steckkarten brauchen keine Befestigung, da die Gehäusetiefe (mit Gummiisolierzwischenlage) genau so tief gewählt wird, dass die Steckkarten gegen herausfallen gesichert sind. Das Gerät ist sehr wartungsfreundlich, da man an alle wesentlichen Teile leicht herankann.

 

Seitenansicht

 

von gegenüberliegender Seite aus

 

Eine kompakte, flache Einheit. Die komplette Elektronik befindet sich auf der Frontplatte befestigt. Die Einheit kann in ein beliebiges Gehäuse (Tischgehäuse oder Koffer) eingebaut werden. Beim Gehäuseeinbau sollte auf ausreichende Belüftung geachtet werden. Ich empfehle einen Lüfter einzubauen. Dieser kann an die bereits vorhandene Buchse (Bild oben grün) angeschlossen werden. Der Lüfter wird, temperaturabhängig, von der Software gesteuert.

 

 

Die Frontplatte von oben - eine saubere, aufgeräumte Sache. Außer dem Netzschalter und ein paar Buchsen finden sich keinerlei Bedienelemente. Alles wird per Software gesteuert und erledigt.

 

 

Helmut Weigl
Helmut Weigl
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08.Feb.15 09:12

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RoeTest V8

RoeTest V8

 

Inzwischen ist die nächste Gerätegeneration meines Röhrenmessgerätes verfügbar. Die Hardware wurde wieder ein Stück kompakter. Die Hauptplatine ist nur mehr 39 x 25 cm groß. Trotz des gedrängten Aufbaus ist alles modular und übersichtlich geblieben.

 

 

 

Es wurden wieder viele Maßnahmen umgesetzt, um den Nachbau weiter zu vereinfachen:

  • Kein Chasis notwendig, da alles auf der Rücksteite der Frontplatte befestigt wurde
  • einfache Bestückung der hochwertigen Platinen (Bestückungsdruck, Lötstop, HAL-Verzinnung)
  • keinerlei Drahtbrücken auf den Platinen
  • nur minimale externe Verdrahtung
  • Adapter für das einzige SMD-Bauteil (FT232RL). Damit können auch weniger lötbegabte Nachbauer beliebig viele Versuche unternehmen den Chip einzulöten, ohne die Hauptplatine zu beschädigen.

 

Im Mustergerät habe ich die MosFet's auf einen großen externen Kühlkörper gesetzt, der zugleich die Rückwand des Geräts bildet.

Das neue Gerät ist noch leistungsfähiger als die Vorgängermodelle. So können jetzt Kennlinien bis 300 mA Anodenstrom und 60 mA Schirmgitterstrom aufgenommen werden. Dabei steht eine maximale Anodenspannung von 600V und Gitterspannung von -63V zur Verfügung. Kurzzeitig sind Heizströme bis 6A möglich (Dauerstrom 5A bis 12,6V), oder bis zu 125V bei 500 mA.


Auch hinsichtlich Weiterentwicklung der Software hat sich viel getan. Einige Höhepunkte sind:

  • Unterstützung von Etikettendruckern und Barcodescannern
  • Übersetzungstool für kyrillische Röhrenbezeichnungen (analog RM.org)
  • Erweiterung der Röhrendatenbank auf mehr als 17000 Einträge

Dabei läuft die Software auf allen Windowsversionen seit XP Sp 2 bis 8.1. (auch 64 Bit). Sogar auf Linuxrechnern (mit Wine) wurde die Software erfolgreich getestet.

Ausführliche technische Daten, Bilder, Bauanleitung und vieles andere sind auf meiner Internetseite einsehbar.

 

Questo articolo è stato modificato il 08.Feb.15 10:00 da Helmut Weigl .

  
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