Project

General

Profile

Feature #1198

Обзор прецизионного мультиметра Keithley 2001-M

Added by tin over 5 years ago. Updated almost 5 years ago.

Status:
Closed
Priority:
Normal
Assignee:
Category:
Article
Start date:
06/26/2015
Due date:
% Done:

100%

Estimated time:

Description

Введение

Мультиметры Keithley мы уже изучали и даже ремонтировали ранее, на примере Model 2001 и Model 2002. Однако рассмотреть значительно более редкую модель Model 2001*M* доводится впервые.
Литера "M" скорее всего происходит от Military-исполнения, на что намекает и расширенный комплект поставки, и отметки о калибровке департамента флота США на некоторых веб-сайтах, например FBO.gov
Однако вполне может быть что это банально модифицированная версия, адаптированная под современную элементную базу. Ведь Model 2001 была изначально разработана более 23 лет назад, и некоторые из компонентов уже давно не производятся.

Внешний вид, конструктив

Мультиметр внешне идентичен традиционным 2001, все кнопки и интерфейс полностью идентичны. Для тех кто незнаком с мультиметрами Keithley 200x серий, данные приборы имеют настольное исполнение, высотой 2U и шириной в половину стандартной 19" стойки.
Это позволяет установить два прибора в место высотой 2U.

На задней панели также нет никаких отличий, расположение тыльных входов, слота под опциональную сканкарту, разъемы Digital I/O, GPIB, Trigger Link не изменилось.
Серийный номер прибора 1411110, похож на оный у Model 2002 (год выпуска 2007й), что намекает на относительно свежую дату производства прибора. Более точно можно будет определить после вскрытия пациента и изучения кодов дат на микросхемах.

Собственно ради этого все и затеяно, и не будем откладывать разборку в долгий ящик.

Комплект поставки

Но прежде предлагаем изучить внушительный комплект документации к прибору:

Версия 2001М поставляется с полным набором документации. Электронные версии доступны для загрузки:

Model 2001M Multimeter, Calibration Manual, 2001-M-905-01 Rev. H / Mar 2011
Model 2001M Multimeter, Operator's Manual, 2001-M-900-01 Rev. K / March 2011
Model 2001 Multimeter, Repair Manual, 2001-902-01 Rev. B / February 1996
Model 2001 Multimeter, Repair Manual, 2001-902-01 Rev. C / May 2011
Model 2001 Multimeter, Repair Manual Addendum Schematics part 1, 2001-902-06 Rev. C / March 2011
Model 2001 Multimeter, Repair Manual Addendum Schematics part 2, 2001-902-07 Rev. C / March 2011
Model 2001 Multimeter, Repair Manual Addendum, 2001-902-05 Rev. C / March 2011
Model 2001 Multimeter and Model 7001 / 7002 Switch System Support Software
Model 2001-SCAN Scanner Card Instruction Manual with schematics, 2001-SCAN-901-01 Rev. C, June 1998
Model 2001-TCSCAN Scanner Card Instruction Manual with schematics, 2001-TCSC-901-01 Rev. B, January 1997
Model 2001 Specifications, SPEC-2001 Rev. H / February 2009

Для желающий скопировать содержимое компакт-дисков - приложено их содержание в архиве:

Model 2001M Operator's Manual, Repair Manuals and catalog CD - 89 MB

Интерфейс пользователя

Фото меню, отличия от обычного 2001

Функционал

В режиме DCV у мультиметра весьма высокое входное сопротивление на пределах 20В и более:

Поэтому если при отсутсвии сигнала на входе мультиметр показывает различные случайные значения - это нормально, и нет поводов бить тревогу. Регистрация электрического заряда - типичное поведение мульметров с высокоомным входом, и не является признаком неисправности. Чтобы убедится в этом достаточно закоротить входы через резистор, например 10 МОм, и значение DCV должно обнулится. Model 2001 имеет возможность переключения между входами на лицевой и тыльной панели (переключать Front/Rear).

Внутреннее устройство

После демонтажа кожуха, предстает взгляду аналоговая плата. Все почти полностью идентично старым версиям прибора за исключением некоторых деталей:

Аналоговая плата: 2001-102-01R, ревизия R
Цифровая плата: 2001-142-06K, ревизия К (такая же цифровая плата используется в одном из наших 2001 выпуска 1994 года, и в 2002)
Плата АЦП: 2001-162N, ревизия N

Начнем с аналоговой платы:

Входной коммутатор напряжения и блок питания сети идентичен предыдущим ревизиям. Bootstrap генератор с конденсаторами C114-117 также повторяет предшественников.
Электролитические конденсаторы производства Nichicon серии VZ рассчитаны на рабочую температуру +105°С, что вовсе не лишнее учитывая близость к линейным регулятрам.

Блок TrueRMS на основе Analog AD637JR полностью повторен от исходной ревизии, и без изменений используется как в 2001М, так и в 8.5-разрядном 2002.

А вот пленочные конденсаторы C557,C553 теперь поверхностного монтажа, хотя посадочное место на плате под выводной тип сохранено.

Вместо оптопар TLP582 на интерфейсе между аналоговой платой и цифровой теперь поселился плата-модуль 2001-152A с парой 110МБит/с 4-канальных изоляторов NVE IL717. Подобный модуль мы уже видели в модели 2002, правда там он имел обозначение 2002-132-01A (ниже на фото справа)

Герконовые реле теперь производства American Relays, за исключением K300.

Реле К300 теперь заменено на экранированное герконовое реле TPM 108D-1A11N2-61 производства тайваньской IC-HI Technology Co.,Ltd.. Что забавно, адрес этой компании находится всего в паре минут ходьбы для автора проекта xDevs.com.

Резисторная сборка делителя R607 (9.9 МОм / 100 кОм) теперь состоит из двух резисторов CADDOCK, TF050R TF-255 и TF020R, склеенных вместе для уравнивания температур.

Узел измерения сопротивления с источником тока и стабильными резисторами диапазонов также мало отличается от уже виденного в других 2001.

Разве что добавилось пару транзисторов Q550, Q552 возле драйвера эквипотенциальной защиты U331.

ИОН по прежнему не изменился и базируется на основе отобранного LM399

Дополнительные фото тыльной стороны аналоговой платы:




Перейдем к цифровой плате.


Эта плата нам уже знакома поэтому просто изучим фото узлов.




Модуль АЦП 2001-162N, Revision N

Примечательно, что в данном мультиметре используется обновленная плата АЦП с современной ПЛИС происзводства ACTEL.

Плата дисплея и клавиатуры передней панели

Прошивки

Как обычно, считанные дампы доступны для скачивания:

Firmware B17, 2001-803-B17 ODD Firmware B17, 2001-804-B17 EVEN

Дамп калибровочной EEPROM U634 от мультиметра в обзоре приложен ниже:

Model 2001-M Calibration EEPROM dump

Считывание EEPROM осуществлено с помощью горячего подключения I2C интерфейса и удержанием RESET процессора на низком уровне (TP602 закорочен на землю DGND).

Для желающих поэкспериментировать - прошивка обычного Model 2001 с цифровой платой ревизии K (с двумя чипами ROM) версией 2001M B17 по ссылкам выше не выявила проблем.
Новая версия заработала как ожидалось, ведь судя по фото железо в целом одинаковое. На фотониже прошитый мультиметр:

Ниже отображены меню конфигурации режима работы ACV. Справа - мультиметр с версией прошивки 2001 A08, слева - 2001M B17

Как видно, появился дополнительный режим RMS среднего (RMS-AVG). По поводу этой функции имеется отдельный документ Firmware Upgrade for Model 2001-M Release Notes: Average responding RMS

Проверка и тестирование

Полезные ссылки

Тут всякие ссылки

#1

Updated by tin over 5 years ago

  • Description updated (diff)
#2

Updated by tin over 5 years ago

  • Description updated (diff)
#3

Updated by tin over 5 years ago

  • Description updated (diff)
#4

Updated by tin about 5 years ago

  • Status changed from In Progress to Resolved
  • % Done changed from 10 to 100
#5

Updated by tin almost 5 years ago

  • Status changed from Resolved to Closed
  • Assignee changed from Anonymous to tin

Also available in: Atom PDF