Danas je nabavljen Level Recorder Type 2307, proizvod danske tvrtke Brüel & Kjær iz 1970-tih godina.
Tvrtka Brüel & Kjær osnovana je 1942. godine i od samih početaka pa sve do danas bavi se razvojem i proizvodnjom uređaja za mjerenje u području audio frekvencija, najviše vezano uz mjerenja jačine buke i vibracija. S obzirom da je tvrtka osnovana tijekom 2. svjetskog rata za bojanje kućišta uređaja dostupna je bila vojna zelena boja i po toj boji su uređaji tvrtke Brüel & Kjær ostali prepoznatljivi sve do danas. Nagli razvoj tvrtke započeo je krajem 1950-tih godina kada je proširila svoju prodaju širom Evrope i na gotovo sve druge kontinente. Godine 1981. tvrtka Brüel & Kjær slavila je svoj milijunti proizvedeni mjerni uređaj. Tijekom 1992. godine tvrtka Brüel & Kjær prodana je njemačkom holdingu AGIV gdje je prema području proizvodnje podijeljena je u pet zasebnih tvrtki. Te podijeljene tvrtke Brüel & Kjær zajedno sa tvrtkama Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH (HBM) i BTG Instruments GmbH činile su AGIV-ov odjel naziva Spectris. U srpnju 2000. godine odjel Spectris prodan je britanskoj tvrtki Fairey Group Ltd, a iduće godine Fairey Group promijenila je ime u Spectris Plc. Tijekom 2009. godine tvrtki Brüel & Kjær pridružene su LDS Test & Measurement i Lochard Ltd, da bi se 2020. godine Brüel & Kjær spojio sa Hottinger Baldwin Messtechnik i promijeno ime u Hottinger Brüel & Kjær. Brüel & Kjær danas nudi širok spektar rješenja za mjerenje buke i vibracija, od senzora preko mjernih instrumenata do softverskih aplikacija uz podršku kalibracije i servisa svojih uređaja.
Level Recorder Type 2307 opremljen je sa više priključaka kojima je omogućena daljinska kontrola uređaja i preko električkih i mehaničkih veza osigurana kompatibilnost sa drugim Brüel & Kjær mjernim uređajima koji čine neki specifični mjerni set (slika lijevo). Osnovne komponente jednostavnog mehanizam za automatsko zaustavljanje pogona trake su pogonski kotač sa prorezom i foto-senzor (slika desno).
Level Recorder Type 2307 koristi običan mjerni papir (širine 50 ili 100 mm) i male izmjenjive patrone u boji sa finim pisaljkama.
Level Recorder 2307 ima istu namjenu kao i prethodno opisani Level Recorder 2304 no ovdje je riječ o modernijem i naprednijem uređaju sa proširenim spektrom mogućnosti. U prvom redu riječ je o potpuno tranzistorskom uređaju uz dodatak jednog integriranog kruga (operacijsko pojačalo LM301) što i ne čudi jer je ipak riječ o 20-tak godina mlađem uređaju. Nadalje, za Level Recorder 2307 sada je umjesto 3 dostupno 6 izmjenjivih potenciometara za određivanje dinamičkog opsega rada rekordera koji imaju dvostruko veću rezoluciju (216 umjesto 108 pozicija). Nadalje, umjesto 10 sada je moguće birati 20 brzina pokretanja mjerne trake s time da funkcija zaustavljanja trake može biti i automatska. Proširene su mogućnosti povratne veze za kontrolu brzine rada elektromagnetskog sistema sa pisaljkom sa 9 na 2×15 pozicija. Sada se osim mjernih traka širine 5 cm mogu koristiti i dvostruko šire trake od 10 cm, a osim linearnog moguć je i zapis u polarnoj projekciji na kružne mjerne trake (uz dodatak pogonskog mehanizma Turntable Type 3921 ili 3922). Sistem zapisa više nije pomoću pritiska igle na specijalni papir nego se koriste lako izmjenjive tintne pisaljke u više boja i obični papir. Također je dodana mogućnost iscrtavanja markera tijekom ispisa. Isto tako na novijem modelu Level Recorder 2307 sada se mogu detektirati i istosmjerni signali te efektivne, vršne i srednje vrijednosti izmjeničnih signala. Raspon snimanja je sa 10 Hz do 20 kHz povećan na 2 Hz do 200 kHz, dodani su dodatni ulazni atenuatori, ugrađena je indikacija loše podešenosti rekordera (rad pisaljke izvan nominalnih radnih uvjeta), moguće je daljinsko upravljanje uređajem, podržane su univerzalne mogućnosti sinkronizacije sa drugim uređajima u mjernom setu itd.
Na Level Recorderu 2307 pogonskim elektromotorom se upravlja elektroničkom sklopkom kako bi se podržale funkcije automatskog zaustavljanja trake, no same brzine se i dalje dobivaju uz pomoć mehaničkih reduktora sa zupčanicima slično kao i kod Level Recordera 2304. Za Level Recorder 2307 je dostupna servisna dokumentacija pa pogledajmo osnovne blok sheme.
Ulazni signal (priključnica Input) se uvodi preko atenuatora koji može biti kontinuirani (Input Potentiometer) ili kalibrirani u koracima po 10 dB (Input Attenuator). Ugrađen je i izvor referentnog signala 100mV za kalibraciju uređaja (100 mV Ref.). Ulazni signal dalje prolazi kroz Range Potentiometer kojim se određuje dinamički raspon odziva rekordera na ulazni signal. To je potenciometar čiji klizač spregnut sa pisaljkom rekordera, te za svaku razinu signala vrši određenu atenuaciju kako bi se dobila željena pretvorba dinamičke karakteristike originalnog ulaznog signala. Atenuacija je izvedena u rezoluciji od 216 razina signala, za svaku razinu posebnim preciznim otpornikom. U našem slučaju ugrađen je logaritamski potenciometar od 50 kΩ (Logarithmic Potentiometer 50 dB) koji linearnost ulaznog signala pretvara u logaritamsku skalu za ispis. Nakon ovog potenciometra signal adekvatne razine i dinamike dolazi na mjerno pojačalo.
Mjerno pojačalo je balansnog tipa zbog osiguranja linearnosti pojačanja i za dobivanje jednake snage za pokretanje kotve sa pisaljkom u jednom i drugom (pozitivnom i negativnom) smjeru, a takvo pojačalo pojačava samo izmjenične signale. Da bi se mogli pojačati i istosmjerni signali isti se prvo moraju pretvoriti u izmjenične impulse. Tome služi ulazno chopper pojačalo frekvencije 1 kHz sa dva FET tranzistora (V1, V2) koji rade u protufazi. Ovo pojačalo/oscilator uključuje se samo kod snimanja istosmjernih (DC) signala.
Na ulaznom krugu balansnog mjernog pojačala nalazi se visokopropusni filtar za određivanje najniže frekvencije od koje će rekorder imati odziv (Lower Limiting Frequency). Ovim filtrom sprječava se pojava neželjenih samooscilacija elektromagnetskog sistema za pisanje, odnosno premašivanje nominalnog režima rada toga sistema i vrijednost koja će se odabrati ovisi o odabranoj Writing Speed i Potentiometer Range vrijednosti. Za stabilan rad sistema za pisanje ove tri kontrole moraju biti ispravno podešene. Općenito gledano, ukoliko je brzina pisaljke veća (Writing Speed) to mora biti i najniža granična frekvencija veća (Lower Limiting Frequency). Posebna lampica označena kao decrease WS or Increase LLF svijetli ukoliko su te vrijednosti postavljene na razne koje mogu uzrokovati nestabilnost rada pisaljke.
Balansno mjerno pojačalo, čije dvije grane čine tranzistori V6, V14 i V7, V15, stabilizirano je negativnim povratnim spregama. Pojačani signal dalje se vodi na diodni mosni ispravljač iz kojeg i dalje dobivamo dva simetrična signala (u odnosu na zemlju). U obje grane se nalaze diodni i tranzistorski detektori za detekciju efektivnih (RMS), vršnih (Peak) i srednjih (Average) vrijednosti signala.
Izlazni signal iz detektora prolazi kroz još jedan stupanj visokopropusnog filtra za određivanje najniže frekvencije od koje će rekorder imati odziv (Lower Limiting Frequency). Nakon toga signal prolazi kroz limiter kojim se sprječava preopterećenje elektromagnetskog sistema sa pisaljkom, odnosno on je podešen tako da na maksimalnoj jačini signala iz limitera pisaljka ne pređe svoj maksimalni otklon. Slijedi simetrični atenuatorski potenciometar (Potentiometer Range) kojim se regulira snaga dovedena na glavu za pisanje, a nakon toga slijedi još jedan limiter. Izlazni signal sa prvog limitera se uspoređuje sa referentnim naponom kako bi se dobio signal razlike za kontrolu izlaznog pojačala preko drugog limitera. Ovime se želi postići da razina signala iz izlaznog pojačala uvijek ostane u zadanim granicama za stabilan rad elektromagnetskog sistema sa pisaljkom.
Izlazno pojačalo sastoji se operacijskog pojačala i protufaznog (push-pull) izlaznog stupnja. Elektromagnetski sistem sa pisaljkom spregnut je sa još jednom zavojnicom u kojoj se inducira napon ovisno o brzini kretanja pisaljke. Taj napon se koristiti za krug negativne povratne sprege izlaznog pojačala čija jačina se kontrolira potenciometrom Writing Speed.
Ova shema prikazuje sklopove za pogon elektromotora. Kako elektromagnetska glava sa pisaljkom predstavlja Y-os, tako rad elektromotora predstavlja X-os grafičkog prikaza. To je dakle svojevrsna vremenska baza koja mora biti vrlo dobro kontrolirana da bi dobili ispravno očitanje sa mjerne trake. Kod starog modela Level Recorder 2304 mogli smo samo odabrati 10 brzina pomoću internih mehaničkih reduktora ili pogon preko nekog vanjskog elektromotora. Motor se pri tome pokretao i zaustavljao ručno te je mogao vrtjeti samo u jednom smjeru. Kod modela Level Recorder 2307 mogućnosti kontrole elektromotora su proširene na 20 internih brzina te na (polu)automatsko upravljanje pogonom:
- Stop – ručno uključenje motora, motor radi samo kad je pritisnuta tipka Paper Drive Motor – Start
- Continuous F – kontinuiran pogon unaprijed, pokreće se tipkom Paper Drive Motor – Start, zaustavlja se tipkom Paper Drive Motor – Stop
- Continuous R – kontinuiran pogon unatrag, pokreće se tipkom Paper Drive Motor – Start, zaustavlja se tipkom Paper Drive Motor – Stop
- Automatic Stop F – kontinuiran pogon unaprijed sa automatskim zaustavljanjem nakon što traka pređe određeni put. Pokreće se tipkom Paper Drive Motor – Start. Količina trake, odnosno vrijeme koje će proći prije automatskog zaustavljanja namješta se pogonskim perforiranim kotačem (Automatic Stop / Paper Adjustment). Senzor je optički (žaruljica i fotodioda). Na pogonskom kotaču je prorez i kad isti stigne do optičkog senzora motor se automatski zaustavlja.
- Automatic Stop R – kontinuiran pogon unatrag sa automatskim zaustavljanjem nakon što traka pređe određeni put (isto kao i kod Automatic Stop F).
- Polar Rec. – za funkciju polarnog crtanja grafova na kružne ili polukružne mjerne papire potrebno je imati poseban dodatak koji vrti takve mjerne papire (Turntable Type 3921 ili 3922).
- X-Rec. – sistem za pogon trake kontroliran je vanjskim uzlaznim naponom (X-Input).
Ulazni signal prolazi kroz Range Potentiometer kojim se određuje dinamički raspon odziva rekordera na ulazni signal. To je potenciometar čiji klizač spregnut sa pisaljkom rekordera, te za svaku razinu signala vrši određenu atenuaciju kako bi se dobila željena pretvorba dinamičke karakteristike originalnog ulaznog signala.
Atenuacija je izvedena u rezoluciji od 216 razina signala, za svaku razinu posebnim preciznim otpornikom.
Kontaktna lamela potenciometra sa 216 kontakata raspoređenih na dužinu od 53 mm.
Skidanjem zadnje ploče dobivamo samo djelomični pristup do mrežnog transformatora. Uočava se da se uređaj bazira na tri glavne tiskane pločice.
Vrlo rijetko na transformatorima nalazimo ispisane napone i maksimalne struje za svaki pojedinačni namotaj. Danska tvrtka Induperm osnovana je 1969. godine i vodeći je danski proizvođač specijalnih transformatora po narudžbi i sustava za rasvjetu aerodroma.
Skidanjem drvenog postolja i donje stranice kućišta dobivamo pristup unutrašnjim komponentama.
Dvije glavne tiskane pločice jednostavno se spuštaju bez ikakvih vijaka i odlemljivanja što je vrlo praktično za servis ovog uređaja.
Ugrađeni su poluvodiči su različitih renomiranih svjetskih proizvođača: RCA, Motorola, SGS, Teledyne, ITT, Siemens. Kondenzatori nose oznake Sprague (SAD) i Frako (Njemačka).
Na drugoj pločici su uz elektroničke komponente montirani i svi preklopnici te pristup do istih nije lagan kao kod prethodne pločice. Ovu tiskanu pločicu nije moguće demontirati bez odlemljivanja poveznih žica.
Elektromagnetska glava sa pisaljkom je nešto manjih dimenzija nego kod Level Recordera 2304 no to je i dalje najteža i najmasivnija komponenta u cijelom uređaju. Kod Level Recordera 2307 također se i sama pisaljka kontrolira posebnim elektromagnetom u smislu prislanjanja na papir i pisanja ili odmicanja od njega.
Pogonski elektromotor kod Level Recordera 2307 više nije sa vanjskim rotorom (Papst Motoren) nego se radi o sinkronom elektromotoru oznake RSM64/4 NG njemačkog proizvođača Berger Lahr koji je već spregnut sa vlastitim reduktorom 750 na 120 o/min. Tvrtka Berger Lahr osnovana je 1941. godine i u početku je proizvodila mjerne instrumente, kontrolere i releje. Tijekom 1958. godine Berger Lahr je razvio prvi koračni motor i od tada je postao vodeći u Europi na ovom području. Godine 1988. Berger Lahr je preuzet od SIG Schweizerische-Industrie-Gesellschaft, a 2000. godine postao je dio Schneider Electric grupe.
Za razliku od Level Recordera 2304 iz 1950-tih godina gdje su svi zupčanici reduktora bili metalni, ovdje je već dio zupčanika plastičan.
Level Recorder 2307 kao i prethodno opisani Level Recorder 2304 izrađeni su kao vrlo robusni i izdržljivi uređaji kojima zub vremena ni do danas nije puno naštetio. Svejedno, danas ovakvi uređaji više nemaju neku uporabnu vrijednost, posebice zbog posebnih perforiranih mjernih traka na koje vrše zapis i koje danas više nitko ne proizvodi. Ipak, bilo je lijepo upoznati tehnologiju izrade i način korištenja ova dva specifična uređaja iz područja mjerne tehnike i dobre stare elektronike općenito 🙂