Danas je nabavljen digitalni multimetar (AVO metar) oznake DMM2, proizvod britanske tvrtke Advance Instruments s početka 1970-tih godina (u katalogu iz 1974. godine prodavao se po cijeni od 99 funti).
Tvrtka Advance Instruments vuče korijene iz 1932. godine kao mala privatna radionica za izradu transformatora. Nakon rata započelo je širenje proizvodnje na RF prigušnice te slične komponente i manje podsklopove za radio tehniku, a kupnjom drugih poduzeća ubrzo je postala i glavni dobavljač elektroničkih instrumenata u Velikoj Britaniji poput voltmetara, osciloskopa (Nagard) i generatora signala (Pentechnique). 1956. godine tvrtka je postala javna i do 1973. godine je poslovala pod nazivom Advance Electronics. Tvrtka Advance Electronics bila je podijeljena na više funkcionalnih cjelina poput Advance Instruments i Advance Industrial Electronics. Glavne aktivnosti tvrtke bile su proizvodnja mjernih i ispitnih uređaja i opreme, metaliziranih film kondenzatora, transformatora i istosmjernih napajanja. Do kraja 1970-tih godina tvrtka je imala oko 1200 zaposlenika i distributere u 34 zemlje svijeta. 1973. godine zajedno sa nekim drugim evropskim tvrtkama kupio ih je američki proizvođač baterija Gould, te su tijekom narednih godina slijedila i druga funkcionalna spajanja, reorganizacije i prestrukturiranja tih poduzeća vezana uz imena Deltec, Galatrek i Riello.
Zanimljivo je da kućištu našeg instrumenta DMM2 osim britanke tvrtke Advance Instruments također nalazimo otisnut nazive švicarskih tvrtki Brown Boveri te Dewald Electronic. Sve ove tri evropske tvrtke bile su aktivne otprilike u istom razdoblju i proizvodile su slične proizvode, no nismo uspjeli pronaći neku konkretnu poveznicu između istih. Sasvim sigurno da je multimetar Advance Instruments DMM2 u 1970-tim godinama distribuiran i preko drugih sličnih tvrtki.
Displej se sastoji od tri Nixie numeričke elektronske cijevi, te tri tinjalice: jedna prikazuje znamenku 1, jedna je indikacija pogrešnog polariteta priključenog napona i jedna je indikacija prekoračenja mjernog opsega.
Elektronika multimetra DMM2 smještena je na dvije tiskane pločice. Lijevo su komponente napajanja i komponente ulaznog atenuatora – djelitelja napona, odnosno otpornici i kompenzacijski kondenzatori za mjerne opsege voltmetra i ommetra. Desno je strujni shunt, ispravljačko i mjerno pojačalo, komponente A/D pretvarača i sklopovi za prikaz vrijednosti na displeju.
Multimetrom DMM2 moguće je mjeriti istosmjerne i izmjenične napone (40 Hz – 20 kHz) u rasponu 100 µV do 1000 V, istosmjerne i izmjenične struje (40 Hz – 10 kHz) u rasponu 100 nA do 10 mA, te električni otpor u rasponu 0,1 Ω do 2 MΩ. Točnost mjerenja ovisno o mjernom opsegu kreće se u rasponu od 0,1 do 0,5 %. Brzina mjerenja je oko pet očitanja u sekundi.
Izmjerena vrijednost prikazuje se na digitalnom displeju sa Nixie elektronskim cijevima u obliku 3 ½ znamenke (1999) i automatskom selekcijom decimalne točke. Dodatne dvije tinjalice na displeju signaliziraju prekoračenje mjernog opsega i pogrešan polaritet kod istosmjernih mjerenja.
Kao što se vidi sa slika kontrole su vrlo jednostavne. Sa gornjih pet sklopki odabire se odgovarajući mjerni opseg za mjerenje napona (200mV, 2V, 20V, 200V, 1000V) i za mjerenje otpora (200Ω, 2kΩ, 20kΩ, 200kΩ, 2000kΩ). Sa donjim sklopkama odabire se polaritet priključenog istosmjernog napona (polaritet napona na stezaljkama kod mjerenja otpora) ili izmjenični napon, te vrsta mjerenja: struja (u jednom opsegu) – 200 µA, otpor – Ω, napon – V.
Od priključnica imamo izvor testnog napona CHECK 1V kojim možemo provjeriti ispravnost rada displeja i pojedinih mjernih opsega instrumenta (istosmjerni napon i otpor). Slijede priključnice + i – preko kojih se vrši mjerenje svih veličina, s tim da se DC naponi iznad 500V i AC naponi iznad 200V obavezno mjere preko priključnice + 1kV.
Sa bočne strane instrumenta imamo dostup do dva trimer potenciometra. Jedan je označen sa ZERO i njime se kalibrira prikaz nule na displeju na najnižem DC naponskom opsegu (200mV) kada su priključni kablovi kratko spojeni. Drugi je označen sa CAL. i njime se kalibrira instrument pomoću nekog preciznog vanjskog referentnog izvora napona.
Blok shema multimetra DMM2 u osnovi se ne razlikuje od sheme bilo kojeg drugog sličnog digitalnog multimetra. Konverzija analognog u digitalni signal vrši se kao i kod gotovo svih digitalnih mjernih instrumenata na principu dual-slope integracije koju smo već opisali u objavi Digitalni multimetar Systron Donner 7004A. Stoga ćemo se ovdje posvetiti jednoj specifičnosti u dizajnu multimetra DMM2, a to je njegov multipleksirani displej sa Nixie indikatorskim cijevima.
Krenut ćemo od integriranog kruga sa logom Advance Instruments i oznakama GIM1 29011F 4064A. Za ovaj integrirani krug nismo pronašli nikakve podatke no sasvim sigurno se radi o četverostrukom dekadskom brojaču sa pripadajućom kratkotrajnom (latch) memorijom. Radi se dakle o uobičajenom asinkronom brojaču koji broji impulse u BCD (Binary Coded Decimal) slijedu.
Numeričkim Nixie cijevima upravlja se pomoću vremenskog multipleksa što znači da u jednom trenutku prikaz daje samo jedna Nixie cijev. Jedna Nixie cijev pali se za drugom u dovoljno brzom vremenskom slijedu tako da se ovi prekidi ljudskim okom ne zamjećuju. Multipleks se postiže tako da kratkotrajne (latch) memorije zadržavaju (memoriraju) podatke sa izlaza brojila tako dugo dok ne dobiju impuls na pin STROBE sa multipleks oscilatora. Istim taktom sinkronizira se i promjena pojedinog Nixie indikatora. S obzirom da u jednom trenutku radi samo jedna Nixie indikatorska cijev dovoljan je damo jedan dekoder sa BCD slijeda na 7-segmentni prikaz. Kod DMM2 kao dekoder upotrijebljen je integrirani krug sa oznakama CµL 96079 7126 za koji nismo pronašli nikakve podatke, no jednako dobro bi radio bilo kakav BCD dekoder/driver za Nixie cijevi.
Sklop koji slijedno uključuje pojedine indikatore zove se sekvencer i sastoji se od brojača i dekodera. Brojač sekvencera u našem slučaju broji samo do četiri jer postoje samo četiri Nixie numeričke cijevi. Nakon što brojač izbroji do četiri, brojanje započne ispočetka. U dekoderu se binarni broj iz brojača pretvara u dekadski te slijedno uključuje pojedine Nixie cijevi (1-2-3-4-1-2-…). Sekvencer dakle samo stvara slijed impulsa koji omogućuju da podaci pohranjeni u memorijama u odgovarajućem trenutku dođu na odgovarajući Nixie indikator u odgovarajućem slijedu. Podaci stoje u memoriji tijekom cijelog ciklusa brojenja i osvježavaju se na kraju ciklusa brojenja. Vidimo da frekvencija ciklusa brojenja (5 Hz) puno niža od frekvencije sekvencera (1,5 kHz) tako da se isti podatak za vrijeme trajanja ciklusa brojenja na indikatorskim cijevima može prikazati više puta.
Naš primjerak Digitalnog multimetra Advance Instruments DMM2 na testu se pokazao potpuno ispravnim. Osim spomenutih potenciometara za kalibraciju vrijednosti prikaza i podešavanje nule, na pločicama instrumenta nalazimo i potenciometre za kalibraciju svakog pojedinog mjernog opsega. Tako instrument možemo jednostavno dodatno povjeriti i podesiti da pokazivanje na svim opsezima bude u granicama deklarirane tolerancije, što je svakako dobro napraviti svakih nekoliko godina s obzirom na starenje komponenti koje ponekad uzrokuje i promjenu njihovih nominalnih vrijednosti. Što se tiče mjerenja napona unutarnja impedancija multimetra DMM2 je 10 MΩ na istosmjernim i 1 MΩ na izmjeničnim mjernim opsezima, a točnost mjerenja (očitanja) je 0,1 %, odnosno 0,2 %. Time se ovaj instrument konkurira i većini današnjih modernih preciznih digitalnih multimetara, posebice što omogućuje i mjerenje otpora sa pogreškom ne većom od 0,3 % (struje mjerenja ovisno o mjernom opsegu kreću se u rasponu 1 µA – 1 mA). Strujni mjerni opseg izveden je pomoću shunta od 1 kΩ pa je to i unutarnji otpor instrumenta kod mjerenja struje, no opcionalno je moguće spojiti i shuntove manjih vrijednosti otpora za mjerenje jačih struja. Točnost mjerenja je ovdje 0,2 % za istosmjerne, odnosno 0,5 % za izmjenične struje. Jedan ovakav primjerak dobre stare elektronike najbolje je čuvati kao kolekcionarski primjerak no ukoliko se ukaže potreba za više paralelnih mjerenja u kakvom preciznom strujnom krugu onda se i ovaj potpuno funkcionalni DMM bez problema može spojiti u kakvu AVO mjernu granu 🙂
