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[工仪] 可以测到10MHz的真有效值电压表BaiShen DA30拆解(祖国版HP3400)

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发表于 2022-7-30 00:43:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
今天给大家拆解一下祖国版的HP3400。
交流毫伏表大家都见过,闲鱼几十块钱一个,
可能只有那种双针,和测到10μV的才能勾起你的兴趣。
真有效值测量也很容易实现,ADI的有效值转换芯片应用在
很多手持万用表,可能一两百就可以拥有一个。
可是如果有那么一个表呢,可以在10Hz到10MHz进行真有效值测量,
波峰因数为10还可以正确读数,甚至波峰因数达到100时仍可以显示。
而且这些在上个世纪六十年代就实现了。
大家可以去微博观看大佬的HP3400的拆解图。
这个是祖国版的HP3400,我当时看到时,
很想知道国产的真空热电偶是啥样的,但是搜不到资料。。
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这个表型号为DA30,是苏州电讯仪器厂的产品,
在网上仅有的资料显示这个表是在上个世纪70 80年代,
苏州厂生产的。可能是有一些资产变动,现在
属于百神科技。百神科技官网显示,这表“军品级”,
打开之后果然是军工级操作,请往下看。。。
此外屁股后面写着2002.7生产,距今20年了。
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废话不多说,这是打开后两面的布局。
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可以看到生产日期,还有一个铁壳子罩住了变压器。
       通常来说万用表的交流测量最简单的办法就是平均值检波,
包括老式的指针表,以及福禄克那种低端15b,17b都是
用二极管啥的变换成直流,但是表显示的是有效值,
比如指针表测量220V 50Hz交流电,表针偏转了一些,指示到了
某个地方,虽然这个响应式平均值响应但是指示的数字是~220V。
这就造成了一个问题当你测量的不是正弦波,但是有效值为220V
,表是平均值响应,那么指示的值就有可能偏大或者偏小。
      前面提到了波峰因数,波峰因数指的是最大值与有效值之比。
另外一个词叫波形因数,是有效值与平均值之比。不要弄混。
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电源部分,上古整流桥。和平牌电容挺好看的,不过似乎不生产了。
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三个校准电位器旋钮,带锁紧的。
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BNC输入进来后,进入一个聚四氟乙烯的小板子。
电位器和电容分别是高频和低频校准。
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左边的铁盒子内部是衰减器,懒得打开了。。
这里已经可以看出,果然是军工级操作,
都是小姐姐给你焊上的,不对应该是大娘。
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表头,应该是定做的,内磁的,不知道是不是张丝,
游丝可能性大,不过我测试后发现线性度极好,
除了0.7V右边的部分,偏大不到半格,
其他左边的部分基本算是刀刀压线。
上面讲到了平均值响应,如果想要获得有效值,
通常有下面几种办法:
1.二极管平方率检波
2.热电转换
3.真有效值芯片
4.采样计算
第一种方法是利用二极管的曲线,在低端类似于平方
,通过一个或两个拟合出一个平方曲线,来进行测量。
真有效值芯片就是经过乘法器自己乘自己,这样就平方了
然后再积分开方啥的,输出直流。
采样计算就不多说了,与ADC和算法有很大关系。
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右上角的小盒子就是真空热电偶对的位置。
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另一侧。
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经过衰减器后,通过那根黑线到达这边的视频放大器,
那个可调电容是10MHz校准。我与HP3400对比了里面的阻容,
几乎是一致的,但是由于上古版本的HP3400使用的是
电子管作为输入阻抗变换所以用到了75V,为了不浪费,
也用到了这里,由于这个用的是正负15V电源,所以
为了工作点正常,修改了一些阻容。
视频放大器讲信号放大后输入到了,小盒子中其中一个热电偶里。 B16CFBFB-3070-42F9-9129-D066D20EA6C4.jpeg
少了一张图,军品级骚操作,背面焊线到斩波放大器板。
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然后这边是斩波放大器。
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上古惠普用的是光电斩波器,这里用的是4047和
JFET实现的。后期的惠普就使用了集成电路了。
包括视频放大器以及,斩波放大器,还有一个电压跟随的输出。。
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2002年还用这些上古元件的原因就是,懒得改了。
还库存几十斤三极管一直没用呢。
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测量一下10M有源晶振,
指针在哆嗦。。。似乎测不出。
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占空比为1%左右,幅值为4V的脉冲,
测的还是很准确的。
下面看一下小盒子的内部。。
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打开后,两个热电偶是用海绵分别包裹的。
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这个上面写了个100.
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另一个写着75,引脚线似乎是特氟龙的
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结构和惠普使用的是一样的,四个引脚,
电阻丝缠在热电偶上,十字交叉。
关于两个热电偶是否要隔离还是在一起,
我认为是应该处于一个差不多的环境,
如果你仔细观察HP的内部,两个热电偶的“-”端
是用点焊近距离接在一起的,肯定会更容易
传导热量。
这台DA30,并没有惠普指针响应的那么快,
可能是因为热电偶或者斩波放大器的原因。
AC-DC.png
最后说下原理,用的是一个所谓的自平衡桥。
两个圆圈是真空热电偶,
圆圈里面左边的电阻丝,右边是热电偶。
上面一个热电偶的电阻丝负责交流输入。
两个热电偶的“-”端相连,然后“+”端分别接到了
斩波放大器的输入,放大器输出接到了下面
热电偶的电阻丝。由于增益很高,
所以两个热电偶“+”端,相差电压很小。
假设已经处于平衡状态,AC输入值增大,
这样电阻丝会发热,上面热电偶电压也会
增大,这时直流放大器会调整输出,
使放大器输入端一致,这样就实现了
交流输入与直流输出产生的效果一致,
完成了交流到直流的RMS转换。


大家可以到B站观看我拍的视频。。
【可以测到10MHz的真有效值电压表(祖国版HP3400)】
https://www.bilibili.com/video/BV1Ga411S7eM

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参与人数 11M币 +270 收起 理由
zhkrid + 20
2n3055 + 20 謝謝分享
fm007 + 20 謝謝分享,类似磁平衡式霍尔电流传感器.
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dayibalang + 20 謝謝分享
yinjiudong + 20 謝謝分享
vicdoo + 20 優秀文章
jf201006 + 20 優秀文章
吃蒜兔子 + 20 我很贊同

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发表于 2022-7-30 09:48:14 | 显示全部楼层
老产品做工实在,能拆到好东西
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发表于 2022-7-30 09:53:32 | 显示全部楼层
02年的设备保存的真好,老器件有种独特的美
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发表于 2022-7-30 09:53:56 | 显示全部楼层
老产品做工实在
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发表于 2022-7-30 10:09:37 | 显示全部楼层
老产品就是不错
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发表于 2022-7-30 10:20:46 | 显示全部楼层
看到指针的就满心欢喜,可惜不舍得下手
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发表于 2022-7-30 11:04:33 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
纯手工,焊点饱满光亮,以前在南京熊猫电子厂见见过说是生产军用设备,阻容焊接前都要预上锡,防止虚焊。请问靠电阻丝间接传递,那稳定时间要多久?
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发表于 2022-7-30 11:16:17 | 显示全部楼层
还可以,比山上的好
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发表于 2022-7-30 11:32:37 | 显示全部楼层
里面质量不错
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 楼主| 发表于 2022-7-30 11:45:19 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
mychee 发表于 2022-7-30 11:04
纯手工,焊点饱满光亮,以前在南京熊猫电子厂见见过说是生产军用设备,阻容焊接前都要预上锡,防止虚焊。请 ...

惠普原本的响应很快,和普通毫伏表一样。甚至比低端的更快。 不过这个可能是因为引脚太长,热惯性大所以稳定很慢,但是还可以接受。
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发表于 2022-7-30 12:04:09 | 显示全部楼层
光是这个壳都挺重的
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 楼主| 发表于 2022-7-30 12:12:04 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
yun1991 发表于 2022-7-30 12:04
光是这个壳都挺重的

官网显示4kg. 左右那个框是模仿惠普当年的壳子,铸铁之类的材料很厚。
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 楼主| 发表于 2022-7-30 12:19:30 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
忘了说了,为啥我不买个惠普的,因为搞不到,估计也买不起。 然后发现竟然有祖国版,想看看里面怎么实现的,发现是逆向的。
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发表于 2022-7-30 12:29:22 | 显示全部楼层
真有效值,我一直不明白
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 楼主| 发表于 2022-7-30 13:44:34 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
919333773 发表于 2022-7-30 12:29
真有效值,我一直不明白

可以看我的视频。结尾讲到了220V是怎么来的。
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发表于 2022-7-30 17:02:28 | 显示全部楼层
好高端的仪器啊。
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发表于 2022-7-30 17:25:46 | 显示全部楼层
好帖,虽然不懂,还是感谢楼主。。。。。。。。
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 楼主| 发表于 2022-7-30 17:57:55 | 显示全部楼层
wooox 发表于 2022-7-30 17:25
好帖,虽然不懂,还是感谢楼主。。。。。。。。

很简单的... 你细看看就懂了。就是回归到了有效值最原本的定义。
“一种用以计量交流电大小的值交流电通过某电阻,在一周期内所产生的热量与直流电通过该电阻在同样时间内产生的热量相等,此直流电的量值则是该交流电的有效值 。”
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发表于 2022-7-30 18:17:16 | 显示全部楼层
现在的产品外形比老产品要小很多
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发表于 2022-7-30 18:43:23 | 显示全部楼层
不错的仪器
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