DE-5000 LCR mittarin TL-21 hauenleukojen vaihto Kelvin-mittapihteihin

Olin tullut siihen tulokseen, että olisi hyödyllistä olla LCR mittari. LCR mittarilla voidaan mitata induktanssia(L), Kapasitanssia(C) ja Resistanssia (R). LCR-mittareista on käyty useampiakin keskusteluja Suomen Radiohistoriallisen Seuran sivuilla, jossa myös tästä mittarista kyselin https://www.radiohistoria.fi/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1576534225/0 neljä vuotta sitten. Kelvin-pihdit lähti tilaukseen tuon keskustelun aikoihin ja ne löytyivätkin eBaystä 10 dollarin hintaan + postit. Mutta itse mittarin hankinta antoi odottaa sopivaa hetkeä. Muutamaan kertaan matkan varrella tätä mittaria etsin, mutta joko sen hinta oli liian kova tai sitten en löytänyt sopivaa komboa, jossa tulisi vähintään tämä TL-21 mukana, mielellään vähän muitakin lisähärpäkkeitä.

Nyt nelisen vuotta tuosta keskustelusta, tilasin ebaystä, Japanilaiselta myyjältä, tämän haluamani DER EE merkkisen LCR DE-5000 mittarin, erityisesti milliohmi ja kapasitanssimittauksiin. Mukana tuli TL-21 mittayksikkö hauenleuka-adaptereilla. Mutta siinä on tunnetusti liian lyhyet mittajohdot ja mittariin löytyy Youtubesta lukuisia videoita, joissa näytetään millä tavalla nuo hauenleuat saa vaihdettua Kelvin-pihteihin ja sen myötä nelijohdinmittaukseen, jolla saadaan mittauskärjen ja mitattavan kohteen välinen resistanssi kompensoitua matala-ohmisten mittausten vääristymisen estämiseksi (Kelvin test). Tässä yksi, jota seurasin, tai oikeammin katsoin siitä vain sen kohdan, missä nämä mittajohdot vaihdettiin https://www.youtube.com/watch?v=rgqQRzZM80Q. 

Ennenkuin lähdin mittajohtoja vaihtamaan, testasin ensin TL-21 adapterin hauenleukoja ja mittasin niillä juuri Cambridge Audio CD-soittimesta poistamani elektrolyyttikondensaattorin. Se näytti 3.97 mF eli 3970uF. Kondensaattorin nimellisarvo on 4.7mF eli 4700uF, joten oltiin aika kaukana (84%) nimellisarvosta. Sen aika olikin päästä jo vaihtoon. Tuollaisella heitolla, kun niitä on vielä useammassakin kondensaattorissa samaa heittoa, ei laite toimi enää niinkuin se on tarkoitettu toimivan. (EDIT: mittaus olisi pitänyt tehdä 120Hz taajuudella, jotta se vastaisi valmistajien käyttämää mittaustaajutta ja olisi verrannollinen kondensaattorissa ilmoitettuun nimellisarvoon nähden. Mittaus 120Hz taajuudella antoi arvoksi 3.94mF eli 3940uF). 

Tein lisäksi hauenleuoilla vielä kalibroinnin, jotta varmistuisin sen läpimenosta, ennenkuin teen muutoksia. Manuaali oli Taiwaniksi, mutta kalibroinnin sai tehtyä pitämällä CAL-nappia pohjassa jotain sekunteja. Kalibrointi näytti että Open ja muutaman viivan, joka tarkoitti, että se pyytää asettamaan hauenleuat valmiiksi kalibrointiin, eli tässä kohtaa niin, ettei ne koske toisiinsa. Sitten painetaan CAL ja kalibrointi lähtee käyntiin, laskien 30:stä nollaan. Sen päätteeksi tulee eksti SRT (eli Short), ja taas muutama viiva näytöllä, tarkoittaen, että laite odottaa että laitat hauenleuat kiinni toisiinsa 'oikosulkuun'. Ja kun taas painoa CAL-nappia. lähti taas numerot juoksemaan 30:stä nollaan. Kummallakin kerralla (Open ja Srt) tuo laskenta päättyi Pass (läpi) tekstiin, joka tarkoitti että kalibrointi meni läpi onnistuneesti.

Nyt olikin aika tehdä se, mikä aina tuntuu pahalta ja vähän jännittävältä. Eli nuo Kelvin-pihtien johdot piti katkaista lyhyemmiksi. Niitä BNC-päitä ei tässä tarvita, vaan johdot juotetaan suoraan TL-21 yksikön piirilevylle, hauenleukojen johtojen paikalle. Jännittäväksi johtojen katkaisun tekee se, että pelkään aina, että kun lähden kuorimaan tuota ohutta koaksiaalikaapelia, niin mikäli epäonnistun, joudun katkaisemaan johdon ja yrittää kuorimista uudelleen. Eli pahimmillaan, jos niitä epäonnistumisia tulee useampikin, niin johto voi yllättäen alkaa näyttämään paljon lyhyemmältä mitä oli tarkoitus. Toisaalta en halua varmistella niin että minulla olisi 50cm hohto, koska se olisi epäkäytännöllinen. 

Kuorinta meni kuitenkin hyvin, eikä tarvinnut harjoitella uudemman kerran. Jätin n. 30cm johtoa ennen kuorimista. Kuorin n. 4cm päällimmäistä kuorta, saadakseni uloinna olevat maadoitusjodon 'karvat' kierrettyä omaksi johtimekseen. Sitten oli näkyvissä muovinen koaksiaalin keskikarvan suoja, joka pitäisi nyt varovasti viiltää n. 12mm päästä kärjestä, ja kuoria sisällä oleva kupari näkyviin. Kun yhdessä Kelvin pihdissä on 2 johtoa, niin tämä  piti tehdä kummallekin johdolle. Näistä sitten nuo uloimmat maa-johdot (uloin kuparikerros) yhdistettiin kummastakin Kelvin-pihtiin menevästä kaapåelista yhdeksi maa-johdoksi, kiertämällä ne maakarvat toisiinsa. Ja keskikarvat jäisivät omiksi johdoikseen.

Kun johdot oli kuorittu, tinasin johdot sen verran, että niitä on helpompi käsitellä, kun ne pitää saada piirilevyn juotosreikien läpi. Oli aika avata TL-21 adapteri. Onneksi sieltä löytyi ruuvit, joilla rasian sai auki, ettei sitä oltu vain liimattu. Näin rasian sai siististi aukaistua, eikä ollut pelkoa että rikkoisi jotain yrittäessään avata liimauksia. Rasian sisällä piirilevy oli vielä kiinni neljällä pienemmällä ristipääruuvilla. Ne oli helppo aukaista ja piirilevy lähti rasiasta irti.

Katsoin miten ja missä järjestyksessä johdot olivat. Johdoilla oli 2kpl 3 reiän ryhmiä piirilevyllä, yksi ryhmä per hauenleuka. Ryhmän reiät oli merkitty +1 ja +2 ja kolmas (maa, eli uloimmat kuparikarvat jodossa), jossa ei lukenut mitään. Huomasin että samat johdot (puolet hauenleuoista) oli vastaavissa piirilevyn numeroissa +1 ja +1 vastaavat johdot (esim. kummassakin punainen oli näissä), +2 ja +2 vastaavat johdot (kun taas näissä oli sitten musta johto). Ja kolmannessa reiässä oli maa. Merkkasin Kelvin johtojen toiseen koaksiaalikarvaan (joka on vaalean muovin sisällä), kumpi on pihdissä kumman puolen leuka, jotta laittaisin ne piirilevylle molempien pihtien kohdalla samoin päin. En ollut varma onko sillä väliä, mutta poissulkisin ainakin ongelman, jos niissä jotain eroa olisi.

Sen jälkeen otin imujuottimen ja poistin hauenleukojen johtojen tinaukset saadakseni johdot irti piirilevystä helposti. 

Sitten oli aika alkaa pujottaa Kelvin-pihtien johtoja piirillevylle. Maajohdosta tuli aika paksu, kun siihen tuli molempien kaapelien ulkokarvat ja vielä tinaus päälle. Ohensin maajohtoa paksuimmista kohdista sivuleikkurilla, että sain tinatun johdon menemään piirilevyn reiästä läpi.

Sitten tussilla värjätty johto tiettyyn numeroon, ja toisessa Kelvin-pihdissä vastaava tussilla merkitty menisi toisen reikäryhmän vastaavaan numeroon. Jolloin kumpikin pihti olisi piirilevyllä 'samoin päin'.

Juottamisessa käytin apukäsinä pientä pöydän reunassa kiinni olevaa puristinta, jonka saa pallonivelen avulla aina nopeasti ja helposti käännettyä haluttuun asentoon. Näin kädet jää vapaaksi tinan ja juottimen pitämiseen.

Juotokset alapuolella valmiina. Vasemman alakulman maajohdon juottamisessa onnistuin pitämään juotinta hieman liian kauan varmistaakseni juotoksen, ja näytti jo että saan pilattua piirilevyn kuparoinnin tuon reiän kohdalla. Mutta toisen kerran juottaessani juotos näytti sellaiselta että se nyt saattaisi olla ihan ok. Juottamisen tasalaatuisuus tarvitsee harjoittelua vielä.

Piirilevyllä johtojen ulosmenokohdassa oli ja kuuluu olla pieni nippuside pitämässä johtoja paikallaan ja toimimassa vedon estäjänä. Nippusiteen on oltava pieni mahtuakseen piirilevyn rei'istä läpi. Arvata saattaa, ettei minulla tietysti niin pientä nippusidettä löytynyt. Löysin kyllä kohtuu pienen, mutta sekin oli tuohon liian leveä. Niinpä laitoin tuon liian leveän nippusiteen puristimeen niin että nippusiteen reuna oli vaakatasossa osoittaen ylöspäin ja vuolin reunaa terävällä puukolla kapeammaksi molemmilta puolilta. Lyhensin myös nippusidettä jo hieman valmiiksi, jotta pujottaminen olisi helpompaa. Sain lopulta nippusiteen rei'istä läpi ja kiristettyä. Ei tuosta kokonaisuudesta nyt kovin kaunis tullut, mutta toimiva.

Kotelo oli helppo kasata ja Kelvin-pihdit oli paikallaan valmiina testattavaksi. Sitä ennen on kuitenkin uusille koestimille (tai aina kun vaihdetaan koestimet mittariin) suoritettava kalibrointi. Nytkin aloitettiin sillä että Kelvin pihdit olivat erillään toisistaan.

Kun Open-testi oli mennyt läpi, oli aika laittaa Kelvin-pihdit kiinni toisiinsa ja suorittaa suljettu (Short) kalibrointi. 

Kumpikin kalibrointi meni onneksi läpi ja sehän tarkoitti että ainakin juotokset olivat onnistuneet. Nyt oli vielä testattava pihtejä käytännön testissä. Nyt meillä oli verrokkitesti, joka suoritettiin vanhalle kondensaattorille hauenleuoilla ennen modausta. Sama testi Kelvin-pihdeillä näytti täsmälleen samaa tulosta. Eli hyvältä näytti. Nyt on helpommin käsiteltävät mittajohdot, joilla on mukavampi työskennellä kuin niillä 5cm hauenleuoilla.