В узких кругах я широко известен как адепт цифровой схемотехники на электронной базе ушедших эпох. Дайте мне стрелку Пирса — и я сделаю на этом Электронно-Вычислительную Машину, будь то Релейный компьютер или ламповый. По силам даже вычислитель на струйной логике — который в интернетах почему-то известен как «паровой».
При этом, университет я заканчивал как специалист по электротехнике в целом и по электроприводу в частности. Многоконтурный следящий электропривод с тиристорным преобразователем и системой управления на операционных усилителях — что может быть прекраснее? Но аналоговые устройства я каждый раз обходил стороной.
Впрочем, нельзя вечно этого избегать, поэтому очередная спонтанная покупка на avito — и в моих владениях оказался аналоговый двухкоординатный самописец Endim 622.01 производства восточной Германии — герой нашего сегодняшнего обзора.

❯ Осматриваем прибор

Графопостроитель довольно внушительных габаритов — 500х515мм общей массой 18кг. Я так и не понял где скрывается вся эта масса — станина у него явно не из чугуна. Но трубки слева и справа от рабочей области — предназначены для его переноски. Сама поверхность для письма 280х380мм — т.е. на него умещается лист формата А3. Прижим бумаги здесь — электростатический — столешница представляет собой конденсатор, на который подается постоянное напряжение в пару кВ. Форма электродов в этом конденсаторе создает мощное электрическое поле на поверхности, благодаря чему лист электризуется и надежно прилипает к столу.

Плоттер — планшетного типа, с X-Y механикой на стальных направляющих и тросиках. вдоль поля перемещается штанга, а на ней — уже установлена каретка с пером. На каретке — кольцо с резьбой М6, в которую должны вкручиваться фломастеры. Их, ожидаемо, никто уже не производит, поэтому пришлось сколхозить самодельное перо из капилярного фломастера, распечатав на 3D-принтере небольшую деталь с резьбой необходимого диаметра.

Я точно не знаю как должны выглядеть оригинальные перья, но кажется вот этот вариант наиболее к ним близок:

К слову — максимальная скорость записи — не менее 100 см/с. Да, 1 Метр в секунду. И хочется в это верить, ибо на меандр прибор реагирует очень бодро. И всё это с погрешностью ±0,2% и перерегулированием не более 1мм.

В передней части плоттера расположены органы управления. На центральном блоке имеется кнопка питания, кнопка включения электростатического прижима, а также пара кнопок управления пером — одна включает электромагнитный прижим пера к бумаге, вторая — молниеносно перемещает каретку в правый верхний угол, попутно отключая прижим пера и бумаги, а также — управление координатами. Слева и справа у блока расположены кнопки отключения входов и крутилки для выставления нулевой точки по X и Y.

Левый и правый блоки — сменные. В моей комплектации стоит блок горизонтальной развертки и регулируемый аттенюатор. Горизонтальная развертка осуществляет равномерное перемещение пера вдоль оси с заданной скоростью. Крутилкой выставляется скорость перемещения штанги — от 0,1с/см до 50с/см. Нажимаем кнопку START/STOP — и каретка с заданной скоростью поедет слева на право. Той же кнопкой можно остановить процесс в текущем положении. Кнопка RESET сбрасывает положение каретки до начального. В это время на DC аттенюатор можно подать сигнал небольшой частоты и с необходимым масштабом — и нарисовать график. Технически — в данной комплектации прибор — есть ни что иное как осциллограф.

В сети встречаются и другие сменные блоки. Подробный список есть в брошюре на прибор:

• DC Coupler 635.01 — 641.01. Аттенюатор на фиксированный коэффициент ослабления.

• DC Attenuator 627.01 Регулируемый аттенюатор от 100мВ/см до 10В/см.

• Pre Amplifier 629.01 Регулируемый усилитель слабых сигналов от 100мкВ/см.

• Pre Amplifier 630.01 Регулируемый усилитель слабых сигналов от 10мкВ/см.

• Time-Base 631.01 — Блок горизонтальной развертки.

Полный набор сменных приставок позволяет работать со входными сигналами от 10мкВ до 100В! При этом левый и правый слот равнозначны, и могут принять любой из блоков.

Сзади на графопостроителе расположены пара разъемов для подключения к другим приборам. Например через порт Extern выходят сигналы как с блока управления, так и сигналы положения каретки. С его помощью можно автоматизировать запуск работы в режиме осциллографа. Тут же на разъем можно подать внешние опорные сигналы, относительно которых и будет происходить масштабирование.

К разъему Drive Unit подключается... ленточная приставка. На разъеме присутствуют только линии питания и сигнал старт-стоп. Предполагается что справа на прибор вешается рулон бумаги, а слева — расположен приемный барабан с мотором, скорость протяжки которого регулируется непосредственно на приставке.

❯ Электроника

Я уже говорил что самописец — полностью аналоговый? Это не станок с ЧПУ, где правят G-коды, или не плоттер от HP, где используется HPGL. Технически — здесь на операционных усилителях реализован классический двух-контурный следящий электропривод на коллекторных двигателях, и балом тут правит аналоговый сигнал. Дабы было проще изучать печатные платы рассмотрим структурную схему электропривода

Со сменного блока, будь то горизонтальной или вертикальной развертки — сигнал поступает на входной сумматор, задача которого — выставить позицию нулевого уровня сигнала. Опорный сигнал берется либо из стабилизатора источника питания, либо с внешнего разъема, усиливается и инвертируется. Таким образом на потенциометр «Установка нуля» подается сигнал ±Vref, что позволяет переместить каретку в любое положение.

Далее идет ограничитель — который электрически ограничит перемещение каретки пределами поля. На задней панели можно заметить переключатель 250/280мм — с его помощью определяется максимальная высота бумаги.

Лимитированный сигнал подается в усилитель ошибки, где заданное значение сравнивается с сигналом, полученным с датчика положения — большого потенциометра, стоящего в жесткой сцепке с мотором. Сигнал ошибки — разница между желаемым и фактическим положением — усиливаются мощными транзисторами и вращают мотор до тех пор, пока ошибка не исчезнет. На схеме не показан второй контур — по напряжению на якоре. Таким образом внешний контур замкнутой системы регулирования реализован по положению, а внутренний — по частоте вращения — так как напряжение на якоре ей прямо пропорционально.

А вот и главный герой нашего обзора — плата следящего электропривода. Два канала за мелкими исключениями идентичны друг другу. Одно лишь печалит — прибор не работает...

❯ Ремонт источника питания

Каждый ремонт электроники начинается с проверки источника питания:

Он здесь собран по технологии «Большой железный трансформатор», плюс линейные стабилизаторы напряжения. Простая и надежная схема. Для питания пары микросхем логики требуется +5В, что реализуется на микросхеме MA7805, нестабилизированное питание +28В для внешних приставок, а также ±15В для питания всего остального. нестабилизированные 28В подаются на транзисторные стабилизаторы VT800 и VT803, которые управляются от ОУ N900 и N901. И вот беда: +15В у нас есть, а вместо -15В - 7. Плюс семь вольт. Транзистор VT803 слегка превратился в диод :)

Его замена помогла лишь отчасти — вместо +7В канал стал выдавать -20В и не реагировал на попытки его отрегулировать. Пришлось заменить еще и операционник N901, благо 741 - очень распространенный ОУ. Хоть МАА741 — металлокерамическая многоножка — разработчики платы позаботились о будущих ремонтниках и сделали посадку под DIP8. С заведомо живым ОУ -15В появились и можно было двигаться дальше.

Кварцевый резонатор посередине, к слову, не резонатор вовсе. Это стабилитрон SZY23 с очень низким температурным коэффициентом. Идеальный кандидат для измерительной аппаратуры.

❯ Ремонт следящего привода

С восстановленным источником питания самописец ожил до того состояния, как он ко мне приехал. Горизонтальная протяжка у него — заработала. А вот по вертикали — каретка уперлась в верхний ограничитель и ни в какую не хотела сдвигаться с места.

Так как сам следящий привод работает — моторы реагируют на ручное перемещение каретки - значит проблема в задающем сигнале. На потенциометре установки нуля ±Vref присутствует. А вот на выходе сумматора нет ровным счетом ничего. Меняем этот ОУ — и восстанавливаем работу самописца!

Следующим шагом настройки аналоговой системы является регулировка некоторого количества потенциометров, дабы всё было в режимах, но.. оставим это на следующий раз, а пока — поиграемся с прибором.

❯ Уроки рисования

Базовый функционал для моей комплектации — осциллограф-самописец. Поэтому подключаем к усилителю генератор сигналов, выбираем нужную скорость протяжки и запускаем рисование. Вернее:

• Нажмем кнопку ZERO CHECK, подключив вход к земле, дабы перо не реагировало на входной сигнал.

• Кнопкой PEN↗ переместим каретку в правый верхний угол и положим лист бумаги. Кнопкой PAPER включим электростатический прижим листа. Отжав кнопку PEN↗ вернем каретку на место.

• Крутилками X-RANGE и Y-RANGE установим перо в начальную точку

• Отжимаем кнопку ZERO CHECK, нажимаем кнопку PEN↓ и запускаем протяжку кнопкой START/STOP. Перо едет, оставляя на бумаге необходимый след.

Для рисования фигур Лиссажу придется откинуть блок временной развертки, подавая сигнал с генератора напрямую на разъем. Но идея та же, разве что нужен полноценный двухканальный генератор сигналов. Изменяя соотношение частот каналов A и B можно добиться различных паттернов на листе бумаги.

❯ Вместо заключения

Где же такие приборы могли применяться? Ну, во-первых, в качестве медленного осциллографа, с фиксацией графика переходного процесса непосредственно на бумаге. С двумя полноценными блоками аттенюаторов получится самописец для фиксации различных аттракторов в динамических системах. Разумеется, в компьютерную эпоху это всё стало совершенно не нужно.

В данный момент прибор — исправен, хоть и требует небольшой регулировки режимов, ибо например сигнал амплитудой в 1В не превращается в график высотой в 10см. Но это достаточно простая задача. Кроме того, на некоторых фото, да и на видео, фоном мелькает аналоговый компьютер АВК-6, с полным комплектном сменных блоков. Именно он должен работать в паре с этим самописцем, ибо родной осциллограф АВК-6 — просто курам на смех. А может мне повезет найти сменные блоки к АВК и самописцу? Кто знает..

Новости, обзоры продуктов и конкурсы от команды Timeweb.Cloud — в нашем Telegram-канале ↩