BİR PROB HİKAYESİ DAHA

A PROBE STORY, AGAIN

uSDX'in yeni filtre plaketini tamamladıktan sonra bir süredir el atmayı düşündüğüm birşeyi yapıp elimdeki MFJ anten tuner'ın SWR/Wattmetresini tekrardan ayarlamak istedim. Elimde karşılaştırmalı ayar için güvenebileceğim başka bir Wattmetre olmadığı için en sağlıklı olanın, en çok güvendiğim cihaz olan osiloskop ile suni yük üzerinde gerilimi ölçmek ve bunu güç olarak ifade etmek olacağını düşündüm. 

Ayarlamak istediğim çift ibreli Wattmetre'nin skalaları düşük güçte ileri 30 W ileri, 6 W geri; yüksek güçte 300 W ileri, 60 W geri giden ve dönen en fazla akımı gösterecek şekilde düzenlenmişti. Ben de bu nedenle önce elimdeki HF telsizi CW modunda düşük güçte 5 W, orta güçte 30 W, yüksek güçte 100 W verecek şekilde ayarladım. Niyetim tuner'i telsizle sunu yükün arasına önce olağan şekilde bağlayıp ileri (giden) skalasında, sonra da da ters bağlayarak geri (dönen) skalasında ayarını yapmaktı.

Tavsiye edildiği şekilde 20 metre bandında ayar yapmaya koyuldum ancak bir süre sonra bir tuhaflık olduğunu fark ettim. Örnegin ileri ayarında, telsizi yüksek güç konumuna aldığımda Wattmetre 70W civarı bir güç görüyordum, cihazın içindeki ayar direnciyle oynayarak gücü Wattmetre'de 100W görecek kadar arttırınca güç kaynağı kendisini korumaya alıyordu. Halbuki bu güç kaynağını 100W güç  ile daha önce kullanmış ve 20-22 Amper gücü verebilediğini görmüştüm. 

Tekrar osiloskoptaki gerilim değerlerini izlemeye başladım, zaten asıl şaşkınlığım da o zaman başladı: Osiloskop bana frekans yükseldikçe, güçte alışılmadık kadar büyük bir düşüş olduğunu söylüyordu. 14 MHz'de 100W okuduğum güç, 28 MHz'te neredeyse yarılanıyordu! Bütün bunlar olurken, Wattmetre'nin ibresi bant ne olursa olsun hemen hemen 100 W'a yakın bir çıkış gücü gösteriyordu.

Söylediğim gibi osiloskopa çok güvendiğim için bir süre hatayı o tarafta aramaktan kaçındım. Cihazı, wattmetre'yi tekrar tekrar gözden geçirdim. Derken aklıma bu işi yaparken kullanmakta olduğum probu geçen yıl tamir etmiş olduğum geldi. Neyse ki aynı probtan bir tane de yedekte vardı. Önce osiloskopun (öz)kalibrasyonunu tekrardan yaptım. Sonra da elimdeki DDS sinyal jeneratörü ile -üşenmeden aynı kanalda- iki probu takıp çıkararak farklı frekanslarda işaretin genliğini ölçtüm. Acı gerçek şuydu: Geçen yıl içindeki ayar kondansatörünü değiştirdiğim prob, aşağı yukarı 1 MHz'ten sonra yanlış gösteriyordu! Sorunun bu olduğundan emin olmak için deneyi 3 kanalda tekrarladım. Her defasında tamir görmüş olan prob, yüksek frekanslı işaretleri aynı oranda düşük gösteriyordu. Bir örnek olması açısından aşağıdaki tabloya bakabilirsiniz:

Tablodaki verilerle oluşturulmuş grafikte de görebileceğiniz gibi, tamir etttiğimi sandığım prob yüksek frekanslarda genliği yaklaşık %50 daha düşük gösteriyordu. Kaldı ki bunlar 500 MHz'lik problardı. Daha yüksek frekansta bu kadar farka neden olan prob çok yüksek frekanslarda ya da ultra yüksek frekanslarda ne kadar hata verecekti, veya bir işaret dahi görebilcek miydim o da ayrı bir konu.

"Tamir ettim diye düşünürken meğer bant genişliği 1 MHz olan alçak frekans probu üretmişim" diye kendime güldüm. Şansa bakın ki, geçen yıldan bu yana yaptığım işlerin hepsi ses frekanslarındaydı (CW filtresi, vb.). Bu sayede hem o projelerde sorun yaşamamış, ama probtaki sıkıntıyı da fark etmemiştim. Beni şaşırtan birşey de ayarlı sığayı özenle seçmiş olduğumu bilmemdi. Sığanın özellikleri probun çalışma aralığına ve amacına uygundu.

Sorunu nasıl halledeceğimi düşünürken aklıma birşey geldi: Bu problarda, yüksek frekanslarda kompanzasyon yapmaya yarayan bir de direnç vardı. Ben ayarlı sığayı değiştirdikten sonra alçak frekansta (1 kHz) ayar yapmış, ama yüksek frekansla ilgili bir ayar yapmayı akıl etmemiştim. Probun kitapçığını bulup açtım, doğru hatırlıyordum:

Bundan sonrası çok zor olmadı. Tamir görmüş probu ve yedeği iki ayrı kanala bağladım. İşaret üreteciyle aynı nokta frekanslarda ölçüm yaptım, ikisindeki gerilim değerini karşılaştırarak bozuk probun HF ayar direnci ile oynadım ve osiloskopta gördüğüm değerleri eşitledim. Osiloskopu 32 ölçümün ortalamasını alacak şekilde ayarladığım için işlem biraz uzun sürdü ama, tamir ettiğim prob (umuyorum) eski hassasiyetine geri döndü. 

Prob konnektörünün kılıfı çıkarılınca: Bir tarafta ayarlı sığa

Diğer tarafta yüksek frekans optimizasyon dirençleri

Ne yazık ki elimde gereken özelliklerde bir işaret üreteci olmadığı için kitapçıkta tavsiye edildiği gibi 3 farklı genlik aralığı için ayar yapamadım. Prob bu haliyle de kullanılır ancak bir gün yapabilirsem o şekilde de ayar yapacağım. Umarım şimdilik bu maceranın sonuna gelmişimdir.

LECROY PP005 PROBUN TAMİRİ

REPAIRING THE LECROY PP005 PROBE 

LeCroy PP005

2014'te kullanılmış fakat bant genişliği 500 MHz olan güzel bir dijital osiloskop almıştım. Tabii o cihazla kullanmak için 500 MHz'lik doğru dürüst problar almak da gerekti. Şansıma, o aralar ABD'ye seyahata giden bir arkadaş oldu. Bunu fırsat bilip Ebay'da araya araya "hiç kullanılmamış eski stok" (new old stock, NOS) diye ilan verilmiş olan bu LeCroy probu buldum, iki tane ısmarladım. Elime geçince de çok sevindim çünkü gerçekten satıcının tarif etmiş olduğu gibi, hiç kullanılmadan paketlerinde beklemiş oldukları anlaşılıyordu. Ne silikon kısımlarında bir sertleşme, çatlama, ne de metal parçalarında korozyon vb. vardı. Her probla beraber farklı uç koruyucuları, kıskaçlı uç, yedek yüksek ve alçak frekans uçları, plastik ayar tornavidası, yüksek frekans için toprak bağlantısı ve prob ucu için BNC adaptör de gelmişti.

Genel kültür olsun diye yazayım: Şimdiki adıyla Teledyne-Lecroy (teledayn-likroy) 1964 yılında kurulmuş bir Amerikan test ve laboratuvar aletleri firması. Osiloskoplara meraklı olanlar, LeCroy'un sarı-turuncu renk fosforlu ekranlarını iyi hatırlayacaklardır. Bu aldığım prob da aslında 9300 serisinin tamamlayıcısı. Şu sayfada 9300 serisinden güzel bir örneğin ayrıntılı incelemesini görebilirsiniz Zaman zaman hem ticari ilanlara, hem de ilgili forumlara vb. bakıp fikir edinmeye çalışıyorum. Gerçekten gelişmiş cihazlar ve dahili yazıcısı olan modelleri bile var (ekran görüntüsünü basmak için öyle HP'deki  gibi GPIB'le falan yazıcıya bağlamaya gerek kalmıyor). 

 

LeCroy 9304A, 200 MHz bant genişliği, 100 Ms/s örnekleme. 
Fotoğraf: Ralf Richard Ohmberger'in web sayfası

İşin doğrusu çok yüksek frekanslarda çalışacak olsaydım, bu firmanın LC, LT serilerinden kullanımış bir osiloskop alırdım. 300-500 Amerikan dolarına 1GHz bant genişliği olan bir tane bulmak mümkün. Dahası, sanıyorum LT ve daha yeni serilerde VGA çıkış da var, monitörü (evet bunlardaki salt katod tüpü değil, VGA monitör) bozuk, yanık vb. olsa bile bir mesela bir LCD bilgisayar monitörü bağlayıp rahat rahat kullanabiliyorsunuz. Neyse, konu dağılıyor :) benim söyleyeceğim şey şuydu: Elbette bu firmanın aktif, pasif gerilim probları, akım probları gibi, ürettiği ölçüm aletleriyle kullanılmak üzere tasarlanmış yan gereçlerden oluşan geniş bir ürün yelpazesi var. Benim aldığım problar de bu ürünlerden biriydi işte.

Kırmızı trimmer kondansatörü öldürmüşüm...

Tekrar bozulan proba döneyim. Bu yıl elden düşme bir dijital osiloskop alınca, onu LeCroy problarla kalibre etmek istedim. Bir tanesi sorun çıkarmadı. Fakat yazının konusu olan probun kapasitif kompanzasyon ayarını yapaken bir de gördüm ki, probun dibine, hatta osiloskoba sertçe elim çarparsa ayar bozuluyor, ekrandaki kare dalga sinyalin şekli değişiveriyor... Plastik tornavidayı ayar deliğie soktum, biraz "itip kakınca" yine aynı şey oldu. Probun konnektör tarafını açtım, ayarını yaptığım minyatür değişken kondansatöre baktım. Büyük olasılıkla bu ya da bundan önceki ayar sırasında tornavidayı fazla bastırdığımdan rotor plakası işlevini yitirmişti. Olduğu yerde durmuyor, sert bir titreşimde hareket ediyordu. 

Biraz canım sıkılmış olsa da, sorunun kaynağını anlamış olmanın rahatlığıyla hemen Internet'e girdim. Araya araya aynı tip sığalardan buldum. 5-20 pF gibi bir değer aralığı işimi görecekti. "Tamam ısmarlar değiştiririm" derken birden hatırladım ki bu sığanın çalışabileceği en yüksek gerilimin, probunkinden daha düşük olmaması lazım... Oysa bulduklarım 25V, 50V, çok çok 100V'luktu. Tek tek bildiğim bütün satıcıların stoklarını yokladım. En son, Digikey'de makul fiyatlı, 500V'luk fakat şekil olarak biraz daha farklı SMD tip sığalar buldum. Boyutları probun üzerindekinden biraz daha küçük ama bağlantı noktaları plaketteki lehim yerlerine denk gelecek kadar da büyüktü. 

Üstte bozduğum sığa (Murata)
altta onu değiştirdiğim sığa (EW Electronics)

Plaket temizlendikten sonra

Yeni kondansatör yerine lehimlenmiş

Kompanzasyondan sonra

Ismarladıktan birkaç gün sonra konsansatörler geldi, nihayet bir cuma akşamı önce eskisini plaketten söküp yerini temizledim, arkasından da bunu lehimleyip konnektörü kapattım. Probu tekrar osiloskopa bağlayıp kompanzasyona baktım. Ayar, bıraktığım gibi kalıyordu. Kalibrasyon işlemlerini tamamladım ve probu kılıfına geri koydum.  Değerli bir malzemeyi -özellikle dikkatsizlik veya özensizlik yüzünden- yitirmekten hoşlanmıyorum. O nedenle sorunu bu şekilde çözebildiğime memnun oldum.

EKLEME (25 Kasım 2023): Lütfen bu probun ayarlarının nasıl tamamlandığını da bu yazıda okumayı ihmal etmeyin. Herşey burada anlattığım kadar basit değilmiş meğer! 73 :)