Danas je nabavljen Frequency Response Tracer Type 4712, proizvod danske tvrtke Brüel & Kjær iz druge polovice 1960-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.
Frequency Response Tracer Type 4712 je svojevrsni audio spektralni analizator bez vlastitog generatora testnih audio frekvencija (Sweep ili Tracking generator). U jednom Bruel & Kjaer katalogu iz 1971. godine našli smo opis i osnovne podatke za upotrebu ovog uređaja (pdf datoteku možete skinuti klikom na donju sliku).
Općenito gledano, Frequency Response Tracer Type 4712 kao samostalan uređaj može prikazati frekvenciju i amplitudu ulaznog (sinusnog) signala dovedenog na priključnicu Signal Input i to u obliku svijetle točke pozicionirane na određenom dijelu ekrana (horizontalno po frekvenciji i vertikalno po amplitudi). Uređaj će dakle ulazni signal detektirati i po amplitudi i po frekvenciji te sukladno veličini istih pomaknuti točku po vertikalnoj, odnosno horizontalnoj osi. Tako na logaritamskoj skali postavljenoj preko ekrana možemo očitati amplitudu i frekvenciju ulaznog signala.
Moguća je i odvojena kontrola, tako da se sinusnom signalu dovedenom na priključnicu Signal Input detektira samo amlituda (vertikalni pomak), a frekvenciju (horizontalni pomak) određuje frekvencija nekog drugog sinusnog signala dovedenog na priključnicu Ext. Frequency Input. Iz svega je jasno da ćemo dovođenjem sweep sinusnog signala koji kontinuirano mijenja frekvenciju u rasponu 20 Hz – 20 kHz dobiti niz točaka koje se pomiču po horizontalnoj osi i čine liniju.
Frequency Response Tracer Type 4712 je dakle iste namjene kao i prethodno opisani Audio Frequency Response Tracer Type 4707, s tom razlikom što nema vlastiti tracking generator no zato ima ogroman i pregledan ekran dijagonale 32 cm.
Sad je i ponešto jasnija tvornička blok shema uređaja. Ulazni signal prvo prolazi kroz kalibrirani (Input Attenuator) i/ili kontrinuirani (Iput Potentiometer) atenuator, a nakon toga se vodi na jedno od pet kalibriranih pojačala od kojih je jedno linearno, a ostala su logaritamska određenih razina pojačanja (Dynamic Range). Signal se zatim razdvaja na dva kruga: jedan za detekciju amplitude i vertikalni pomak i drugi za detekciju frekvencije i horizontalni pomak. Za vertikalni pomak signal se ispravlja i preko simetričnog otklonskog pojačala dovodi na vertikalni otklonski svitak ekrana. Za horizontalni pomak frekvencija signala se prvo pretvara u proporcionalnu vrijednost napona te se preko simetričnog otklonskog pojačala dovodi na horizontalni otklonski svitak ekrana.
Za pretvarač frekvencije u proporcionalnu vrijednost istosmjernog napona (Frequency Sensitive Circuit) predviđeni su izmjenjivi moduli (Plug-in Unit) različitih frekvencijskih opsega sa linearnim ili logaritamskim odnosom konverzije. U naš uređaj ugrađen je logaritamski modul 20 Hz – 20 kHz i tome pripadajuća izmjenjiva logaritamska skala (mreža) preko ekrana, a uz ugradnju drugih modula i skala moguća su mjerenja i do frekvencija 200 kHz.
Za što bolji prikaz amplitudno-frekvencijskih linija na ekranu ugrađen je poseban sklop (Differentiator) za automatsku kontrolu svjetlosnog intenziteta s obzirom na brzinu zrake, odnosno za kontrolu praga zatamnjenja zrake (Blanking Level) te zatamnjenja povratnog traga kod sweepanja u samo jednom smjeru (Return Trace). Ovaj kontrole se mogu podesiti na zadnjoj strani uređaja. Tu se nalaze i priključnice za upravljanje elektromotorima na vanjskim sweep generatorima. Kao što vidjeli kod Audio Frequency Response Tracera Type 4707, razni Bruel & Kjaer generatori promjenjive (sweep) frekvencije toga doba radili su tako da je elektromotor okretao promjenjivi kondenzator VFO-a te se tako na njegovom izlazu dobivao promjenjivi opseg frekvencija. Preko priključnica Motor Drive i Remote Start tako je moguće upravljati radom tih elektromotora glede tri moguće brzine rada (Sweep Speed), sweepanja frekvencije unaprijed ili unatrag (Return Mode) u čitavom ili samo u određenom dijelu ukupnog frekvencijskog opsega (Sweep Limits).
Sveukupno gledano Frequency Response Tracer Type 4712 je bio prilično dobar i pregledan monitor za prikaz amplitudno-frekvencijskih karakteristika audio uređaja i komponenti koji je mogao izravno očitati sweep signal iz bilo kojeg generatora bez potrebe za nekom posebnom sinkronizacijom sa istim.
Elektroničku shemu nemamo pa pogledajmo što možemo saznati iz unutrašnje konstrukcije.
Kad se skine zadnja ploča kućišta dobiva se pristup samo mrežnim i ispravljačkim komponentama za napajanje CRT ekrana i ostalih sklopova uređaja.
Skidanjem ostatka vanjskog kućišta ne dobiva se baš najbolji pristup ostalim sklopovima. Tiskane pločice montirane su unutar vrlo robusne metalne šasije.
Ovo je najbolji pogled preko šasije na dvije glavne tiskane pločice.
Pogled na šasiju sa gornje i donje strane. Jedino sa donje strane može se dobiti pristup tiskanim pločicama (strana sa tiskanim vezama), no da bi se skinula pojedina pločica potrebno je ukloniti nekoliko vijaka i podosta zalemljenih poveznih žica. Ovaj uređaj stoga nije baš zahvalan za servis, no to je bilo uobičajeno za elektroničke uređaje sve do 1980-tih godina kada se sve više prelazilo na modularne konstrukcije.
Sklopovi za mrežno napajanje
Mrežni transformator je poznate danske tvrtke Jørgen Schou (JS). Ova tvrtka je proizvodila visokokvalitetne transformatore za različite komercijalne i profesionalne uređaje. Posebno su cijenjeni njihovi audio transformatori koje su ugrađivali u uređaje renomiranih proizvođača poput B&O, Ortofon, Lyrec i drugih. Tvrtka Jørgen Schou poslovala je vjerojatno u razdoblju od 1930-tih do 1980-tih godina. Kao što se vidi, riječ je o specijalno izrađenom transformatoru sa velikim brojem sekundarnih namota, što i nije čudo s obzirom da se radi o napajanju kombiniranog cijevno-tranzistorskog uređaja.
Pločice sa diodnim mosnim ispravljačima i tranzistorskim regulatorima napona. Utičnica koja se vidi u prvom planu na slici lijevo je za uvođenje napona za otklonske zavojnice CRT cijevi.
Pločica ispravljača sa donje strane.
Filtarski kondenzatori napajanja smješteni su sa unutrašnje strane šasije.
CRT cijev ima oznake: Brimar Industrial Cathode Ray Tube, Thorn Radio Valves and Tubes ltd., Type M36 12 GM, Serial No. S1221, Made in England. Riječ je o katodnoj cijevi za profesionalne monitore, dijagonale 36 cm, sa GM tipom fosfora koji daje dvobojni odsjaj: plavi na početku osvjetljenja i zeleni tijekom perzistencije). Otklonski sistem je preko vanjskih zavojnica (slika lijevo). Za rad joj je potreban anodni napon od tipično 12 kV (max 18 kV). Visokonaponski transformator, diode i kondenzatori (16 kV) vide na slici desno.
Tvrtka Brimar (British Manufactured American Radio) osnovana je 1933. godine kao dio STC grupe (Standard Telephones and Cables Ltd.) što je bila britanska podružnica spojenih američkih Western Electric i ITT kompanija. Tvrtka Brimar bila je namijenjena za proizvodnju američkih elektronskih cijevi i CRT ekrana za britansko tržište. Godine 1960. proizvodnju Brimara kupio je konkurentski britanski Thorn Electrical Industries, a nove tvrtke dobile su nazive Thorn Brimar i Thorn EMI Brimar (prema britanskoj EMI grupi – Electric and Musical Industries sa kojom je Thorn bio udružen). Tijekom 1986. godine Thorn EMI Brimar je kupio je britanski RET (Rank Electronic Tubes), kao dio Rank Precision Industries i preimenovao ga u Rank Brimar Ltd. Tijekom 1996. godine Rank Precision Industries prodao je Rank Brimar i sve sestrinske tvrtke preko otkupnog menadžmenta (MBI) kompaniji pod nazivom Image Precision International Ltd. te u konačnici 2013. godine dolaze pod upravu britanskog BAE Display Technologies Limited.
Na zadnjoj strani nalazi se i modul za kontrolu intenziteta svjetlosnog traga na ekranu i kontrolu rada motora na vanjskom sweep generatoru. Na shemi je ovaj sklop nazvan Differentiator, a na ovom dijelu se ističu releji koji upravljaju kontrolnim naponima za elektromotor.
Pločica sa elektronskim cijevima ECF 82 (trioda + pentoda) i EL 84 – izlazna pentoda. Povezne žice su toliko međusobno upletene da je nemoguće pratiti kuda vode. Vjerojatno je riječ o elektroničkom dijelu Differentiatora koji daje izlazni signal proporcionalan brzini horizontalnog otklona te takav signal onda služi za automatsku kontrolu intenziteta svjetlosnog traga CRT cijevi (ukoliko je brzina traga veća, fosfor ekrana će biti kraće osvjetljen te će ostajati slabije vidljiv trag i obrnuto). Također, isti sklop se koristi i za potpuno zatamljivanje svjetlosnog traga u jednom smjeru (s desna na lijevo) ukoliko se sweep generator koristi samo u jednom smjeru (lijeva na desno).
Pogled na tiskane pločice sa donje strane.
Ova (manja) pločica sadrži sklopove za horizontalnu kontrolu. Na nju se priključuje modul za određivanje širine i linearnosti frekvencijskog opsega, tako da sadrži sklopove frekvencijsko-naponskog pretvarača, sklopove za kontrolu svjetlosnog traga na ekranu i kontrolu rada motora na vanjskom sweep generatoru te horizontalno otklonsko pojačalo. Ugrađene su elektronske cijevi 85A2 (stabilizator napona 85 V) i ECC 88 (dvostruka trioda).
Uz pločicu za horizontalni otklon u prvom planu vidimo potenciometar za kalibraciju svjetlosnog traga po X-osi. Do njega na prednjoj ploči je utičnica i pripadajuća sklopka Ext. Frequency Input (odabir načina kontrole frekvencijske X-osi, istim signalom kao i za vertikalni otklon ili zasebnim frekvencijskim izvorom). Slijedi potenciometar za namještanje jačine osvjetljenja skale postavljene preko monitora (Scale Illumination), te potenciometar za regulaciju napona na prvoj rešetki CRT cijevi i time kontroliranje intenziteta svjetlosnog traga (Intesity). Sklopka sa elektrolitskim kondenzatorima je Vertical Speed (Slow-Fast) za kontrolu brzine kojom će vertikalni otklonski stupanj slijediti brzinu promjene amplitude ulaznog signala (namjesti se za najbolji prikaz).
Ova (veća) pločica sadrži sklopove za vertikalnu kontrolu. Jasno se uočava pet podjednakih uzoraka elemenata koji pripadaju jednom linearnom i četiri logaritamska pojačala ulaznog signala. Elektronske cijevi su ECC 82 i ECC 88 obje dvostruke triode.
Detalj na žaruljice za osvjetljenje skale (slika lijevo) te na sklopku Dynamic Range kojom se odabire jedno od pet ulaznih pojačala (slika sredina i desno). Na slici u sredini u gornjem dijelu su sklopka i potenciometar ulaznih atenuatora (Input Attenuator, Input Potentiometer).
Pločice vertikalnog i horizontalnog simetričnog otklonskog pojačala sa po dva tranzistora snage. Na slici lijevo je horizontalno otklonsko pojačalo, tranzistori se ne vide jer su ispod sekcije Dynamic Range sklopke. Na slici desno je vertikalno otklonsko pojačalo. Oba simetrična pojačala su vrlo slične izvedbe.
Testom smo utvrdili da je naš primjerak Frequency Response Tracera Type 4712 ispravan. Sweep generator mora biti logaritamski tako da se niže frekvencije mijenjanju najsporije, a onda sve brže prema višim frekvencijama. Tada ćemo na ekranu dobiti jednolično osvijetljenu ravnu crtu. Ukoliko pak želimo dobiti neki graf onda se sweep signal mora modulirati i po amplitudi. Rijetko koji funkcijski generator može dati amplitudno modulirani sweep signal, pa smo mi na priključnicu Ext. Frequency Input doveli sinusni logatiramski sweep signal 20 Hz – 20 kHz, a na priključnicu Signal Input amplitudno modulirani sinusni signal sa odvojenog kanala. Plavkasti sjajni trag ostaje na ekranu vidljiv i do 15 sekundi, no za ugodno promatranje krivulje po cijelom ekranu osvježavanje, odnosno brzina sweepanja opsega 20 Hz – 20 kHz ne bi trebala biti iznad 5 sekundi.
Moram reći kako snimanje i promatranje amplitudno-frekvencijskih karakteristika na ovakvom uređaju nije ni približno ugodno kao što smo to navikli na današnjim naprednim analizatorima spektra. No, ako se vratimo u 1967. godinu onda je Type 4712 zasigurno bio pri vrhu ponude takvih uređaja i tko ga je imao mogao je puno brže, lakše i točnije dizajnirati i testirati audio uređaje od konkurencije. Type 4712 je pravi hibrid cijevne i tranzistorske tehnologije, jer se cijevi nisu zadržale u izlaznim stupnjevima i ispravljačima (kao kod većine hibrida), nego baš suprotno, one su u aktivnim audio i konverterskim krugovima.
Ekran je prilično sferičan i površinski zrcalan pa je fotoaparatom nemoguće uhvatiti posve realnu sliku prikaza na ekranu, kao uostalom i kod slikanja svakog drugog CRT ekrana. No, napravili smo nekoliko fotografija da se uoči jedna specifičnost fosfornog premaza. Naime, kad se određeni dio ekrana osvijetli elektronskom zrakom on prvo zasvijetli plavičastim tonom, a zatim kako raste perzistencija (naknadno svijetljenje) taj dio ekrana prelati u zelenkastu (zeleno žutu boju). Takvi “dvobojni” CRT ekrani sa produženom perzistencijom koriste se za uređaje koji imaju nisku frekvenciju osvježavanja ekrana, poput osciloskopa i spektralnih analizatora za niske frekvencije (audio frekvencije), zatim kod radara i slično.
Kratko osvjetljeni dio ekrana ima plavičastu nijansu koja nakon određenog vremena perzistencije prelazi u zelenu boju.
Ovdje vidimo kako sjaj na početku ekrana već blijedi netom prije nego će se elektronski mlaz koji je sada na kraju ekrana opst vratiti na početak i osvježiti prikaz. Na slici desno najbolje se vidi taj prelaz. Zraka se trenutno nalazi na sredini ekrana i on sjaji u plavoj boji. Zraka se kreće s lijeva na desno, tako da je lijeva polovica jačeg intenziteta od desne polovice koja će se upravo osvježiti. Veća širina plavog traga na gornjim slikama i manja širina plavog traga na donjim slikama posljedica su različite ekspozicije fotoaparata tijekom slikanja.
Mreža sa skalama može se osvijetliti reguliranom jačinom (Scale Illumination) te dobiva crvenkast sjaj. Ovim uređajem svakako je bolje raditi u zamračenoj prostoriji kako bi se duže zamjećivao trag perzistencije.
U pričuvi imamo i jednu nekorištenu osciloskopsku cijev sa elektrostatičkim otklonskim pločama koja također ima “dvobojni” plavo-zeleno žuti sjaj. To je Philipsova DP 13-34 sa potpuno ravnim ekranom promjera 133 mm. Treba joj anodni napon 3-4 kV i namijenjena je za još jedan projekt Osciloskop sata 🙂