Danas je nabavljen mjerač električnog otpora i kapaciteta američkog proizvođača EICO oznake Model 950B iz 1965. godine. Instrument radi na principu mjernog mosta te je mjerenje nepoznatih otpora i kapaciteta moguće ili uz pomoć ugrađenih mjernih komponenti ili komparacijom (usporedbom) s nekim vanjskim otpornikom ili kondenzatorom poznate vrijednosti. Ovim instrumentom također je moguće mjerenje faktora snage te struje curenja kondenzatora. Tvrtka EICO (Electronic Instrument Company) osnovana je 1945. godine i održala se do 1999. godine iako je gotovo svu proizvodnju prekinula već početkom 1970-tih godina. Tvrtka EICO proizvodila je širok spektar elektroničkih uređaja kao što su mjerni i testni instrumenti, audio reproduktori i pojačala, radio prijemnici i primopredajnici za CB i amaterske bandove. Specifičnost tvrtke je što je većinu proizvoda (pa i RC mjerni most 950B) prodavala i u obliku KIT elektroničkih kompleta za samogradnju.
Kao indikatorski instrument kod mjerača EICO 950B upotrijebljena je elektronska cijev sa optičkim prikazom, tzv. “magično oko”. Slično kao i kod drugih uređaja u koji su ugrađene ovakve indikacijske cijevi (npr. kod radio prijemnika indikacija podešenosti na prijemnu postaju) najbolja podešenost postignuta je kad je osvijetljeno indikacijsko područje najuže, odnosno zatamnjeno područje najšire.
Sklopka za odabir vrste i područja mjerenja RANGE jasno je označena i svako mjerno područje lako se poveže sa skalama instrumenta. Uočavamo kako je najniže mjerno područje za kapacitet označeno mjernom jedinicom “µµfd”, odnosno mikro mikro farad. To je stari način označavanja, a prema novom µµfd = pF.
Iz toga proizlazi da mjerač EICO 950B može mjeriti kondenzatore u rasponu od 10 pF – 5000 µF i otpornike u rasponu 0,5 Ω – 500 MΩ, oba podijeljena u četiri mjerna područja. Nadalje, tu je način mjerenja nepoznatog otpora i kapaciteta usporedbom sa poznatom vrijednosti nekog otpornika ili kondenzatora (COMPARATOR), a posljednja dva mjerna opsega koriste se za provjeru struje curenja kondenzatora nakon što se napon na njima podigne do deklarirane vrijednosti (VOLTAGE). Generalno plavilo je da struja curenja kod ispravnog kondenzatora ne bi smjela preći vrijednost od 1A po Faradu. To znači ako imamo kondenzator od primjerice 33 µF tada struja curenja ne bi smjela biti veća od 33 µA na najvišem nominalnom naponu kondenzatora. U našem slučaju koristi se samo indikacija preko “magičnog oka”, gdje kod ispravnog kondenzatora mora postojati (makar i vrlo malo) područje sjene, odnosno područje prikaza ne smije biti cijelo osvijetljeno. Potenciometar POWER FACTOR ima skalu baždarenu u postocima i pomoću njega se mjeri faktor snage kondenzatora.
Faktor snage kondenzatora u određenoj je vezi sa danas široko poznatim pojmom ekvivalentnog serijskog otpora kondenzatora – ESR (Equivalent Serial Resistance). ESR metar je u naravi ommetar koji radi s izvorom izmjeničnog napona određene frekvencije. Njime se mjeri otpor elektrolita između ploča elektrolitskog kondenzatora te otpor spojeva i materijala unutar kućišta kondenzatora kako bi se na osnovu toga preciznije ocijenilo stanje i ispravnost kondenzatora jer samo mjerenje kapaciteta kondenzatora nekim mjeračem kapaciteta nije uvijek pokazatelj i ispravnosti istog. Vrijednosti ESR-a kod ispravnih elektrolitskih kondenzatora generalno se kreću u rasponu od 0,1 – 10 Ω ovisno o izvedbi i upotrijebljenim elektrolitima, a točnu vrijednost ESR-a za pojedini kondenzator možemo saznati samo iz tvorničkih podataka ili iskustveno. Općenito, ESR veći od 20 Ω svakako ukazuje na neispravni elektrolitski kondenzator sa već prilično osušenim elektrolitom.
Kod mjerenja faktora snage elektrolitskih kondenzatora mosnom metodom, kakav je slučaj kod našeg mjerača EICO 950B, serijski u mjernu granu sa mjernim kondenzatorom spaja se potenciometar čijim otporom se balansira sa unutarnjim serijskim otporom kondenzatora na kojem vršimo mjerenje, dok se most ne dovede u ravnotežu. Dakle vidimo da se opet radi o mjerenju otpora izmjeničnom strujom kojom se napaja mjerni most. Razlika je samo u frekvenciji struje kojom se vrše pojedina mjerenja. Naime, kod mjerenja ESR-a važno je što je moguće više smanjiti kapacitivni reaktivni otpor kondenzatora Xc, kako bi se ukupni preostali otpor odnosio većinski na ESR. S obzirom da se Xc smanjuje porastom frekvencije kod mjerenja ESR-a u pravilu je najpogodnija frekvencija 100 kHz kod koje je Xc već dovoljno smanjen da se velika većina izmjerenog otpora odnosi na ESR, a daljnji porast frekvencije više ne bi imao veliki utjecaj na smanjenje Xc. Faktor snage pak je veličina koja nam u realnim uvjetima pokazuje koliku snagu troši kondenzator iz mreže, odnosno kolike gubitke uzrokuje, i tu se mjerenja vrše na radnim frekvencijama kondenzatora, dakle 50 ili 60 Hz, odnosno 100 ili 120 Hz, ovisno da li je filtarski kondenzator za poluvalno ili punovalno ispravljanje mrežnog napona.
Kod mjerenja faktora snage most se dakle dovodi u ravnotežu sa oba potenciometra, prvo sa potenciometrom s kazaljkom, a zatim i sa potenciometrom POWER FACTOR koji ima skalu baždarenu u postocima. Ovakvo mjerenje faktora snage elektrolitskih kondenzatora bilo je rašireno u vrijeme cijevne elektronike kada su se elektrolitski kondenzatori koristili uglavnom za filtriranje napona. Faktorom snage se mjerila zapravo disipacija snage na kondenzatoru koja izravno ovisi o njegovom unutarnjem otporu, odnosno, jednostavno rečeno, njegova efikasnost. Povezanost faktora snage i faktora disipacije (tan δ) također se vidi na gornjem crtežu. Porastom faktora snage, smanjuje se i efektivni kapacitet kondenzatora. Na primjer, ako u filtarskom krugu imamo elektrolitski kondenzator sa disipacijom snage od 20% efektivni kapacitet kondenzatora iznosi 98% od nominalne vrijednosti, a kod disipacije snage 50% efektivni kapacitet pada na 87%.
U današnje vrijeme elektrolitski kondenzatori široko se koriste se u mnogobrojnim elektroničkim sklopovima, a postoje elektronički sklopovi koji izričito zahtijevaju kondenzatore određenog ESR-a kako bi ispravno radili. Stoga je mjerenje faktora snage s vremenom zamijenjeno mjerenjem ESR-a elektrolitskih kondenzatora.
U nastavku dajemo originalnu shemu mjerača EICO 950B. Vidimo da se bazira na dvije elektronske cijevi: 6X5 je punovalna ispravljačica koja je u našem slučaju spojena kao poluvalna ispravljačica te osigurava napon -520V za testiranje struje curenja kondenzatora i anodni napon +200V za indikatorsku elektronsku cijev 1629 (magično oko). Glavna komponenta unutar sheme pak je sam mjerni most koji se teško uočava s obzirom na višepolnu sklopku kojom se preklapaju otpornici i kondenzatori u mjernoj i indikacijskoj grani mosta. Stoga dajemo i pregledniji prikaz mjernog mosta sa popisom komponenti koje su u njega uključene pri pojedinom mjerenju.
Vidimo da se mjerni most u osnovi ne razlikuje od mjernog mosta opisanog u objavi Wheatstoneov mjerni most ISKRA NL 024 pa ovdje nećemo ponavljati princip rada istog. Napomenuti ćemo samo da se kod mjerenja komparacijom isključuju unutarnji mjerni otpornici i kondenzatori, a na njihovo mjesto preko priključnica COMPARATOR: PROTOTYPE OR STANDARD spajamo otpornik ili kondenzator točno poznate vrijednosti kojim zatvaramo ovu granu mosta. Nakon što se most dovede u ravnotežu sa nepoznatim elementom, vrijednost istog se očitava na posebnoj skali RATIO. Iz toga proizlati da ne dobivamo izravno očitanje vrijednosti nego odnos između vrijednosti poznate i nepoznate komponente. Nepoznata vrijednost pak se izračuna tako da se očitani odnos pomnoži sa vrijednosti poznate komponente.
Na posebnoj slici prikazali smo krug za mjerenje struje curenja kondenzatora. Za manje vrijednosti kapaciteta (PAPER-MICA TEST) u krug se uključuje dodatni otpornik R9 kako bi se produžilo vrijeme punjenja kondenzatora, a u cilju lakšeg praćenja promjena na indikatorskoj cijevi.
Naš primjerak mjernog mosta EICO 950B s obzirom na preko 50 godina starosti zahtijeva određene popravke prije priključivanja na mrežni napon 110 V i puštanja u rad. Svakako je potrebno promijeniti dotrajali mrežni kabel, a najbolje bi bilo zamijeniti i sve pasivne komponente unutar instrumenta s obzirom da ih nema mnogo, a vrlo vjerojatno da je većina njih već nepouzdana za priključenje na radni napon ili potpuno neispravna. Tek tada bi mogli uživati u susretu oči u oči sa zelenim magičnim okom ovog lijepog vintage mjerača 🙂