Forum: Projekte & Code TDR-Längenmessgerät auf Basis des Multimeter DT-830B


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von Thomas H. (thom53281)



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Hallo liebes Mikrocontroller-Forum,

die letzten Jahre war ich hier immer wieder mal gelegentlicher Mitleser 
und konnte mir durch eure Tipps auch des öfteren helfen. Nun aber habe 
ich einen sehr speziellen Problemfall bzw. ein nützliches Gerät, welches 
ich gerne nachbauen möchte.

Konkret handelt es sich um eine Erweiterung des Mulitmeters DT-830B. Das 
Mulitmeter bekommt man ja praktisch überall für wenige Euros hinterher 
geschmissen. Nun habe ich bei jemandem das Gerät aber in einer anderen 
Form gesehen, und zwar in Form eines Kabellängenmessgeräts. Dabei 
handelt es sich wohl um DT-830B, die vor 30-40 Jahren in Kleinserie 
modifiziert wurden. Das Gerät arbeitet dabei, soweit ich es verstanden 
habe, nach dem TDR-Verfahren und lässt sich auf drei verschiedene 
Signallaufzeiten (bzw. Kabeltypen) kalibrieren.

Die gemessene Meterzahl wird dann wiederum an die 
2000µA/20mA/200mA-Skala des DT-830 übergeben (rein als Anzeige, 
vermutlich fließt der entsprechende Strom). 200µA und 10A sind nicht 
vorhanden, die komplette Beschriftung am Drehgriff wurde überklebt. Die 
Einspeisung an den TDR erfolgt über die 10A-Buchse des Multimeters (die 
Sicherung wurde entfernt), die gewöhnliche Messbuchse behält ihre 
übliche Funktion. Über die Potentiometer auf der Platine kann man das 
Gerät wohl auf verschiedene Kabeltypen/-signallaufzeiten eichen.

Leider konnte ich nirgends im ganzen Internet Informationen zu dieser 
Schaltung finden. Ein Gerät, welches wohl so ähnlich funktioniert, ist 
das Unitest 3000. Allerdings scheint das bei weitem nicht so robust zu 
sein und kann auch nur die Längenmessung. Das modifizierte DT-830B lässt 
sich imho aber sehr universell einsetzen, die Strommessung braucht man 
ja je nach Anwendungszweck eher selten.

Da ich nichts dazu gefunden habe, habe ich mir das Gerät mal ausgeliehen 
und versucht, die Schaltung möglichst genau aufzunehmen (siehe Anhang). 
Leider bin ich nicht der absolute Experte, was Schaltungen und 
elektrische Bauteile anbelangt. Gerade mit den Bauteilen ohne 
Bezeichnung oder mit unlesbarer Bezeichnung habe ich Probleme. Ich würde 
aber gerne diese Platine nachbauen, da der Lötaufwand auf den ersten 
Blick überschaubar aussieht.

Vielleicht kann auch jemand von euch erklären, wie diese Schaltung genau 
funktioniert und ob man sie ggf. sogar mit modernen Bauteilen eleganter 
nachbauen könnte. Genaue Schaltpläne zum DT-830B Multimeter lassen sich 
hier finden:
https://subcase.ru/en/cifrovoi-pribor-dt-830b-shema-i-remont-shemy-multimetrov-principialnaya.html

Vielen Dank! :)


Edit: Ich bin ein Depp, Thread gehört natürlich zur analogen 
Schaltungstechnik.

: Verschoben durch Moderator
von Thomas H. (thom53281)



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Mea culpa zunächst einmal. Dieser Thread gehört in meinen Augen nicht in 
dieses Forum, sondern zur analogen Technik. Weiß nicht, wie ich da 
gestern drauf kam. Vielleicht kann mich bei Gelegenheit jemand von den 
Zuständigen in das richtige Forum verschieben. Hatte es mit der 
Edit-Funktion versucht, bekomme es damit aber nicht hin. :(


Heute Nacht hatte ich die geniale Idee, das Messgerät doch einfach mal 
an mein Oszi zu hängen und "mitzuschauen", was da so passiert. Bin zwar 
jetzt nicht der große Experte mit dem Oszi, aber aufschlussreich war das 
durchaus. Im Anhang einige Bilder, die gut zeigen, auf welche Art und 
Weise das Gerät feststellt, wie lang das angeschlossene Kabel ist:

- Messung im Leerlauf ohne angeschlossenes Kabel - Rechtecksignal mit 
grob +/-2V.
- Messung mit angeschlossenen ca. 55m Kabel und offenem Ende - 
Rechtecksignal wird verzerrt. Wenn ich die Schaltung richtig 
interpretiere, dann erkennt ein Logikglied, sobald eine bestimmte 
Spannung (oder so) wieder vorhanden ist. Leider für mich immer noch 
etwas undurchschaubar.
- Messung mit angeschlossenen ca. 20m Kabel und offenem Ende
- Messung mit angeschlossenen ca. 20m Kabel und geschlossenem Ende

Dass man mit dem Messgerät gegen offene und kurzgeschlossene Leitungen 
messen kann, wusste ich bereits zuvor. Interessant ist aber dabei, dass 
das komplett unterschiedlich im Oszi aussieht und wohl von der 
Elektronik auch unterschiedlich interpretiert werden muss.


Außerdem anbei im Anhang: Provisorischer Schaltplan der ganzen Platine. 
Aber Achtung! Die Bauteile, die im Schaltplan eingezeichnet sind, müssen 
nicht zwingend zutreffen. Tranistor heißt z. B. jetzt nicht unbedingt 
Transistor sondern "Bauteil mit drei Lötfüßen". Leider mein größtes 
Problem, dass ich viele der SMD-Bauteile nicht wirklich deuten kann. Die 
Bauteile haben jeweils eine Bezeichnung in Klammern, die auch auf dem 
Foto der Platine vermerkt ist.

Vielleicht kann mir jemand beim genaueren Identifizieren der Bauteile 
helfen. Bin da leider mit sehr vielen davon überfragt. Da mir das 
Messgerät nicht gehört, möchte ich nur sehr ungern irgendwelche Bauteile 
auslöten und prüfen. Mal ganz davon abgesehen, dass mein Equipment für 
SMD-Bauteile eher nicht gemacht ist.

von Bastler_HV (Gast)


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Ich habe mir jetzt nicht alles genau angesehen, aber ich vermute, dass 
das mit dem Mulitmeters DT-830B recht wenig zu tun hat.
Die Schaltung wird einfach die TDR-Messung machen und in einen Strom 
umsetzen, der auf dem Messgerät angezeigt wird.

Die Schaltung wird ein perjodisches Rechtecksignal mit U0 erzeugen und 
dann messen wann die Schaltschwelle U0*0,75 erreicht wird.
Warum 0,75? Nun Leitungstheorie: wie Du auf Deinem Oszilloskop siehst 
liegt im ersten Moment U0/2 an. Die Welle läuft los, wird am offenen 
Ende reflektiert und läuft zurück. Wenn sie wieder am Anfang angekommen 
ist, springt die Spannung auf U0. Daher die Schaltschwelle auf U0/2+ 
U0/4 legen.

Wenn ich die Messschaltung bauen sollte, würde ich die Zeitmessung mit 
geschalteter Konstantstromquelle auf einen Kondensator machen:
Die Rechteckflanke geht hoch, der Konstantsrom wird eingeschaltet und 
fliesst auf den entladenen Kondensator, der läd sich solange auf bis die 
Welle zurückgekommen ist (Schaltschwelle U0*0,75 erreicht) und 
abgeschaltet.
Jetzt wird die Spannung am Kondensator gesampelt und in einen Strom für 
das Messgerät umgewandelt: Spannung am Kondensator entspricht Zeit 
entspricht Leitungslänge.
(Das Entladen des Kondensators vor der nächsten Messung nicht vergessen)

Heute würde man das mit einem Mikroprozessor machen.

von Thomas H. (thom53281)


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Ja, das ist soweit korrekt. Allerdings erklärt das noch nicht die 
Messung gegen Kurzschluss am Leitungsende.

Ich hatte schon vermutet, dass man das heute vielleicht eleganter mit 
einem Mikroprozessor (bzw. vermutlich Mikrocontroller?) machen könnte. 
Allerdings übersteigt das zumindest mein Wissen in dem Bereich bei 
weitem. Schaltungen stur nachlöten und ggf. Fehler suchen bekomme ich 
gerade noch hin.


Jedenfalls hab ich mich jetzt noch ein wenig weiter mit der Platine 
auseinander gesetzt und ein paar Bauteile durch den Bauteiltester 
gejagt. Neuer Schaltplan im Anhang. Leider bekomme ich die ganzen 
SMD-Kondensatoren kaum ausgelötet mit meinem Equipment. Befürchte, wenn 
ich noch weiter dran herumlöte, dass ich nur was kaputt mache. Hätte 
meine Platine später auch mit normalen Bauteilen nachgelötet. Daher gibt 
es immer noch einige Unbekannte, die ich im Plan markiert habe.

Ein Problem ist auch, dass ich keine Bezugsquelle für den 3BP03 
XC6404BP03D finde (links unten). Auch zu den anderen drei Transistoren 
kann ich nur rudimentäre Aussagen treffen.


Edit: Habe gerade noch einen Fehler im Schaltplan erkannt. Schaltplan 
nochmal getauscht.

: Bearbeitet durch User
von Michael (Gast)


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Hallo,
interessantes Gerät!
Die Idee, daß mit einem Mikrocontroller zu machen wird wohl eher nicht 
klappen. Bei 10m Gesamtlänge, ohne Verkürzungsfaktor komme ich auf 33ns 
Laufzeit. Bei 30MHz Taktfrequenz wäre das ein einzelner Maschinenzyklus.

Korrigiert mich, wenn ich falsch liege.
Grüße

von Thomas H. (thom53281)


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Deine Berechnung ist imho nicht ganz korrekt. Hier fehlt nämlich, dass 
das Signal hin- und zurücklaufen muss (also wenn ich das soweit richtig 
verstanden habe). Bei 10m Kabellänge wären es daher imho ohne 
Verkürzungsfaktor 66ns.

Meine Erfahrung hat gezeigt, dass der folgende grobe Richtwert für die 
Kabel, die ich so in den Händen halte, eigentlich ganz gut gilt: 100m ≙ 
1µs. Auch wenn das natürlich von Kabel zu Kabel immer etwas abweicht.

Wie das mit den 30MHz ist, keine Ahnung. Wenn Du in dem Punkt richtig 
liegst, dann wären ganz grob 5m Kabellänge damit messbar. Das ist leider 
für mich zu ungenau, ich finde ja eigentlich schon fast die nur auf 
Meter genaue Anzeige des Geräts schon eher grob. Gerade wenn jemand z. 
B. über einer Telefondose fünf Löcher gebohrt hat, ist es ja oft schon 
interessant, ob die Ader jetzt nach 1,2m oder nach 1,6m unterbrochen 
ist.

Wobei wir jetzt mit den Anforderungen nicht übertreiben wollen. Ich 
mein, ich habe hier auch noch ein paar alte TDR da und mit denen ist es 
dann auch schon schwer bis unmöglich so eine kurze Entfernung exakt zu 
messen. Der Problempunkt ist eher, dass das alles uralte schwere klobige 
Geräte sind und eben nichts, was man immer in der Werkzeugkiste mit 
dabei hat, um sich schnell mal spontan helfen zu können.

von Georg (Gast)


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Thomas H. schrieb:
> ich habe hier auch noch ein paar alte TDR da und mit denen ist es
> dann auch schon schwer bis unmöglich so eine kurze Entfernung exakt zu
> messen

Da müsstest du TDR-Geräte für Leiterplatten verwenden, die arbeiten im 
cm-Bereich. Nur leider sind die entsprechend viel teurer. Aber technisch 
gesehen geht das, man muss halt deutlich weniger als 1 ns messen können. 
Dafür gibt es Tricks, aber das führt hier zu weit.

Georg

von Thomas H. (thom53281)


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Soo, die letzten Tage ist es etwas ruhig um das Thema geworden. Ich war 
nämlich tatsächlich nicht untätig. Nachdem ich mir bei der originalen 
Schaltung nicht wirklich viel helfen konnte, da sie für mich einfach zu 
komplex war, bin ich nun Schritt für Schritt dazu übergegangen, mir 
meine eigene Schaltung zu entwickeln.

Disclaimer: So viel Ahnung hab ich von dem Thema, wie schon gesagt, 
nicht. Bitte also nicht gleich hauen, wenn ihr den Schaltplan seht und 
da ein grober Fehler drin ist. :o)


Soweit ich die Schaltung getestet habe, funktioniert sie erstmal 
grundsätzlich einwandfrei. Heißt, mit einer externen 9V 
Spannungsversorgung versorgt und ein Multimeter an GND und am Ausgang 
angeschlossen, liefert ziemlich passende Werte. Wobei man Kurzschluss 
und offene Leitung über zwei separate Potis laufen lassen muss (das ist 
in dem Plan jetzt noch nicht drin).


Messwerte:

20m Kabel offen - 25m

20m Kabel kurzgeschlossen - 18m

285m Kabel offen - 285m

285m Kabel kurzgeschlossen - 285m

Wie man sieht, habe ich die 285m zum Kalibrieren verwendet und bei 
kürzeren Leitungen gibt es noch ein wenig Diskrepanz. An den 
Schaltschwellen müsste man dafür noch ein bisschen optimieren, aber das 
wäre jetzt nicht das Thema.


Riesige Probleme habe ich allerdings nun damit, das Ganze an einem 
Multimeter anzuschalten. Leider hatte ich übersehen, dass der GND des 
DT-830B nicht dem Batt- entspricht. Solange beides über separate 
Batterien läuft, ist das alles kein Problem. Folgendes hab ich schon 
probiert:

Beides parallel an die Batterie schalten:

Sobald ich dann auch noch den GND des Multimeters mit dem GND meiner 
Platine verbinde, fließt ein hoher Ausgleichsstrom und es kommt zur 
Fehlmessung. Ohne Verbindung der GND fließt gar kein Strom.

Interne Versorgungsspannung des DT-830B anzapfen:

Fehlmessung, die Platine zieht zu viel Strom.

Batt+ und Speaker V- anzapfen (LED-Mod siehe Youtube):

Reicht vollkommen um z. B. LED in dem Gerät zu betreiben, aber leider 
komme ich dann mit meiner Platine nicht auf GND.

Den Out des NE555 anzapfen, zusammen mit dem freien NAND, zwei 
Kondensatoren und einem Brückengleichrichter eine neue getrennte 
Versorgungsspannung für das DT-830B erzeugen:

Leider immer noch 1,4V Spannungsunterschied zwischen GND und Batt-.


Leider sind mir jetzt die Ideen ausgegangen. Ich beginne schön langsam 
auch zu verstehen, warum die Platine um so viel komplexer ist. Was 
könnte man da noch machen, was nicht total kompliziert ist?

von Uli S. (uli12us)


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Muss es denn unbedingt dieses DTxy sein. Nächste Woche gibts beim Lidl 
wieder nen ganz brauchbaren Multimeter. Hat zwar automatische 
Bereichswahl, aber möglicherweise kann man das entweder umstellen, oder 
es spielt gar keine Rolle.
Platz sollte da genug drin sein. Meist ist ja das Grössebestimmende Teil 
der 9V Block.

von Achim M. (minifloat)


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Uli S. schrieb:
> Muss es denn unbedingt dieses DTxy sein.

Da denke ich sofort an "DVM module 3½ digit common ground". Der Eigenbau 
muss ja nicht in ein Multimeter versenkt werden, oder?

mfg mf

PS. Die vom Pollin gehen nicht, keine gemeinsame  Masse. Der 
ultimeter-IC ist derselbe wie im DT830B, siehe Anhang.

: Bearbeitet durch User
von Gerhard O. (gerhard_)


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Falls es interessiert:

In der Link ist das Service Manual zum HP1415A. Ich habe so ein Gerät 
mit dem man cm auflösen kann. Ich habe mich vor Jahrzehnten mit dieser 
Technik beschäftigt. Der Stepgenerator beruht auf Tunneldiodenbasis und 
hat eine Anstiegszeit von unter 50ps.

http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download;jsessionid=41600E4ECCC98E11CB02A9A95E4D9B01?doi=10.1.1.174.3432&rep=rep1&type=pdf

http://hparchive.com/Application_Notes/HP-AN-62.pdf

Die Anzeige beruht auf Sampling Oscilloscope Methoden mit einer 
Bandbreite von über 10Ghz.

Trotz des hohen Alters (1960s) ist die Verwirklichung des HP1415A 
faszinierend und zugleich very High-Tech. Damals mußte man noch mit sehr 
speziellen fundamentalen Methoden arbeiten. Wegen der speziellen 
Halbleiter und anspruchsvollem Aufbau ist ein Nachbau des 1415A nicht 
sehr aussichtsreich. Gerade die ultra-low C Sampling Dioden des 
Oszilloskopmeßkopfs sind nicht gerade leicht beschaffbar. Der Sampling 
Impuls Generator verwendet eine Step-Recovery Diode und erzeugt 
Symmetrische Nadelimpulse sehr kurzer Zeitdauer für die Durchschaltung 
des Abtast Samplingkopfs.

Ganz wichtig ist, daß der Aufbau bis weit in den 10Ghz Bereich 
vollkommen reflektionsarm in 50 Ohm Technik konstruiert wird. Deshalb 
auch die GR874A Steckverbinder. Der Breitband Oszilloskop Sampling-Kopf 
ist in der GR874A Coaxialstruktur zweckmäßig integriert. Ein 
symmetrischer Step Recovery basierter Gate Generator erzeugt 
symmetrische Nadelimpulse zur Durchsteuerung der Samplingdioden. Diese 
Nadelimpulse haben ps Länge. Auch der 50ps Stepgenerator ist als 
hochwertige Mikrowellen 50 Ohm Abschlußwiderstand mit integrierter 
Tunneldiodenpille coaxial eingebaut. In jeden Abschnitt wird streng auf 
reflektionsarme Konstruktion geachtet. Leider waren diese Halbleiter 
alle interne HP hergestellte Typen und im Handel nie beschaffbar.

HP hat damals mit dem Gerät echte Pionierarbeit geleistet und der 
HO1415A ist deshalb historisch gesehen ein Meilenstein der 
Meßgeräteentwicklung. Dieser HP1415A war dann damals für lange Zeit das 
Non-Plus Ultra im TDR Bereich, dem die restliche Welt lange nichts 
entgegenzusetzen hatte.

Man kann übrigens mit gewissen 2N3904 im Avalanche Modus (90VVCE) und 
richtigen Aufbau Impulse mit Anstiegszeiten um 350ps erzeugen und könnte 
als Stepgenerator for TDR Zwecke nutzbar sein.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an45f.pdf 
(Seite 18)

https://welcolab.wixsite.com/discovery/9-avalanche-transistors

https://richardsears.wordpress.com/2013/04/27/tunnel-diode-pulser/

https://vintagetek.org/wp-content/uploads/2019/04/TunnelDiodes_JackRogers.pdf

http://bee.mif.pg.gda.pl/ciasteczkowypotwor/Tek/070-254.pdf

https://vintagetek.org/wp-content/uploads/2019/03/TunnelDiodeSwchgCircuits_ServiceScope_Aug1966.pdf

https://xdevs.com/doc/Tek/pub/The%20Switching%20Characteristics%20of%20a%20Tunnel%20Diode.pdf

http://lcweb2.loc.gov/master/mbrs/recording_preservation/manuals/Tektronix%20PG506%20Calibration%20Generator.pdf

https://hackaday.io/project/162998/logs?sort=newest&page=4

https://www.blunham.com/Radar/SignalsMuseum/PDFs/TekTDR1502.pdf

Beim HP1415A ist die linke GR874A Buchse der Ausgang des Stepgenerators 
und die nächsten zwei GR874A Buchsen die Anschlüsse des Sampling Kopfes. 
Übrigens ist die Bezeichnung "Buchse"
bei GR874A Steckverbindern nicht wirklich angebracht weil diese 
Steckverbinder bi-sexual (hermaphroditic) sind. Es gibt dann zu andern 
Steckverbinderserien sehr hochwertige Adapter. GR874A sind sehr 
hochwertige Coaxial Verbinder. Für TDR Zwecke gibt es auch Luft Coaxial 
Leitungen mit streng eingehaltener 50 Ohm Impedanz mit sehr niedrigen 
Reflexionsfaktor die bei TDR Arbeiten unentbehrlich sind. Man kann damit 
auch erkennen welcher Art Reflexionen sind(L/R) und Impedanzmessungen 
machen.

Dieses Gerät war mir bei früheren Arbeiten an Mikrowellenmeßgeräte 
Design unentbehrlich. Damit kann man z.B Steckverbinderübergänge, 
Microstrip Übergänge genau untersuchen. Wer einen noch funktionierenden 
HP1415A findet, bekommt trotz des hohen Alters damit ein super 
brauchbares Gerät, solange es noch funktioniert. Es verwendet ein HP140A 
Sichtgerät. Die Stärke des HP1415A ist die hohe zeitliche Auflösung und 
Stabilität da mit Erfahrung noch ein cm noch auflösbar ist.

"Ein TDR lügt niemals"

Unbarmherzig zeigt er die kleinsten Mikrowellen Design Sünden auf. 
Optimierung und Verbesserungen sind somit möglich und meßbar. Mit dem 
TDR kann man dann die Problemstellen an Ort und Stelle identifizieren. 
Wer mit dem Gerät umgehen kann und die fundamentalen Zusammenhänge 
versteht, hat mit so einem Gerät eine extrem leistungsfähige 
Entwicklungshilfe.

: Bearbeitet durch User
von Thomas H. (thom53281)


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Also es muss nicht zwingend das DT-830B sein. Die originale Platine war 
halt dort eingebaut und ich habe derartige Multimeter hier herumliegen. 
Außerdem sind die Geräte einfach und günstig verfügbar, da ich das dann 
womöglich später auch als Bauanleitung für Andere aufbereiten würde. 
Daher war eben die erste Idee, die Platine auch in ein solches Gerät 
einzubauen. Scheint aber keine so gute Idee zu sein.

Grundsätzlich wäre der Einbau in ein Multimeter in meinen Augen schon 
wünschenswert. Einfach schon aus dem Grund, da man, wenn man irgendwas 
mit Strom oder Telekommunikaton macht, man auch die restlichen 
Funktionen des Multimeters des öfteren braucht, um z. B. vorab die 
Spannungsfreiheit oder den Zustand einer Ader feststellen zu können, 
bevor man die Länge bestimmt. Welches Multimeter das ist, spielt aber 
imho weniger eine Rolle, solange es gut verfügbar und von den restlichen 
Funktionen halbwegs tauglich ist.

Mittlerweile habe ich ein Multimeter von Honeytek geöffnet, das ich 
eigentlich recht gerne verwende. Das ist zwar intern wie ein DT-830B 
aufgebaut und hat daher das selbe Problem, allerdings wesentlich mehr 
Platz im Gehäuse. Kostenpunkt ist mit ca. 10€ auch nicht so teuer. 
Möglicherweise kann ich dort eine zweite 9V-Batterie unterbringen und 
die Platine so speisen. Allerdings müsste ich noch eine separate 
Batteriekontrollmöglichkeit schaffen und der Platz ist doch recht eng.

Gefällt mir aber auch noch nicht zu 100%. Wer eine bessere Idee hat, 
immer her damit.


Die ganzen TDR-Links schaue ich mir morgen mal durch. Heute ist es schon 
etwas zu spät dafür. :o)

von Thomas H. (thom53281)



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Die letzten Tage war ich jetzt nicht untätig. Im Anhang seht ihr die 
Ergebnisse.

Ich habe nun versucht, die Schaltung mit Zweitbatterie in einem Honeytek 
HK36A zu adaptieren. In dem Gehäuse ist genug Platz um einen zweiten 
9V-Block inkl. spannungsfestem großen Kondensator, zwei Schiebeschaltern 
(in dem Fall sechs Wechslerkontakte, drei sind aber nur notwendig) und 
der Platine unterzubringen. Der Platz ist aber echt eng. So wie auf dem 
Foto zu sehen, passt es nicht ganz rein. Die Platine hat an der Stelle 
keinen Platz und muss liegend rein.

Die Schiebeschalter lassen sich von unten bedienen. Einer ist zwischen 
Batterie und Platine und zwischen Messbuchse und Messgerät geschaltet 
(Einschalter). Der andere schaltet Messung gegen offene Leitung und 
Kurzschluss. Um zu erkennen, dass die Platine eingeschaltet ist und vor 
allem ob die Batterie leer ist, habe ich eine LED mit Vorwiderstand 
zwischen Vcc und Out des 78S05 geschaltet. Allerdings bin ich mir beim 
Schreiben dieser Zeilen unschlüssig, ob das nicht ein Fehler war und mir 
nicht so die Spannungsregelung kaputt macht. Muss das mal nachprüfen.

Die Platine habe ich so klein gefertigt, wie es nur irgendwie mit einer 
Streifenrasterplatine möglich ist. Ich musste hierbei aber auf drei der 
Kondensatoren verzichten, die eigentlich Schwingungen verhindern 
sollten. Vor allem der 47µ auf Cont des NE555 ist ja eigentlich 
Standard, braucht aber einfach alles zu viel Platz. Bislang konnte ich 
dadurch keine Beeinträchtigung feststellen.

Ganz allgemein lässt es sich wie folgt zusammenfassen: Es geht, ist aber 
schwierig da man sehr genau arbeiten muss. Als allgemeine 
Nachbauempfehlung eher nicht so geeignet. Ein anderes Multimeter, wo man 
keinen zweiten 9V-Block bräuchte, wäre schon besser.

von Soul E. (Gast)


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Gerhard O. schrieb:

> Man kann übrigens mit gewissen 2N3904 im Avalanche Modus (90VVCE) und
> richtigen Aufbau Impulse mit Anstiegszeiten um 350ps erzeugen und könnte
> als Stepgenerator for TDR Zwecke nutzbar sein.

Vorsicht, 2N3904 ist nicht gleich 2N3904. Der muss auch im richtigen 
Prozess gefertigt sein, d.h. Hersteller und Herstellungsjahr sind 
entscheidend.

Bei Transistoren geben die Datenblätter immer Mindestanforderungen an. 
Die realen Bauteile dürfen besser sein. 1970 waren ein BC107, ein 
2SC1815 und ein 2N3904 komplett unterschiedliche Bauteile. Heute steckt 
ein Chip drin, der alle drei Specs abdeckt und übertrifft, und außerdem 
noch als BC237, BC548 und BC847 verkauft wird. Moderne Bauteile sind in 
den garantierten Eigenschaften fast immer besser als im "alten" 
Datenblatt angegeben, aber die nicht dokumentierten Eigenschaften können 
deutlich abweichen.

Krassestes Beispiel ist der 2N3055. Da gibt es moderne Bauteile mit 1a 
Daten, die trotzdem in alten Schaltungen nicht funktionieren.

von Jonas B. (jibi)


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: Bearbeitet durch User
von Thomas H. (thom53281)


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Ich habe jetzt meine Schaltung über einige Tage ausprobiert und bislang 
sehr gute Erfahrungen gemacht. Erst gestern habe ich wieder ein 
abgerissenes Kabel gemessen und meine Messung zu 100% mit dem TDR 
bestätigen können. Beide Geräte brachten mich zu dem Ergebnis, dass der 
Fehler 8m entfernt ist.

Da ich denke, dass vielleicht der eine oder andere so ein Gerät gut 
brauchen kann, habe ich nun meine Erfahrungen hier einmal möglichst 
ausführlich zusammengefasst:
https://ngb.to/threads/113110-Bauanleitung-Einfaches-Kabellängenmessgerät-auf-TDR-Basis

Falls jemand Interesse hat, darf er das gerne nachbauen. Nehme natürlich 
auch weiterhin gerne Verbesserungsvorschläge an.

von Thomas H. (thom53281)


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Ich muss diesen Thread jetzt nochmal ein wenig hochholen, denn ich habe 
nochmal ein kleines Problem zu dem Thema. Mit meiner gebastelten Platine 
bin ich eigentlich ziemlich zufrieden. Auf kurze Entfernungen kann man 
damit Fehler sehr schnell, einfach und zuverlässig feststellen. Für den 
Privatbereich imho vollkommen ausreichend.

Allerdings haben wir ja immer noch Lockdown und deswegen wollte ich das 
Ganze in ein paar Punkten noch verbessern. Eine Kurzschlusserkennung, 
damit man nicht mehr von Hand umschalten muss, habe ich bereits 
realisiert. Dazu braucht man noch einen weiteren AND-Baustein.

Damit wäre das Ganze für den Privatbereich eigentlich bereits vollkommen 
ausreichend. Mich stört aber die Tatsache, dass man ab einer bestimmten 
Kabellänge falsche Ergebnisse erhalten kann, auch wenn man normalerweise 
privat keine solchen Längen auf seinem Grundstück liegen hat. Deswegen 
wollte ich einen SN74HC74N verwenden, um diese Problematik abzufangen.

Der Baustein muss eigentlich nur erkennen, ob zum Zeitpunkt des Clock 
auch das Ausgangssignal eines bestimmten AND-Gates auch HIGH ist oder 
LOW ist. Q hätte ich dann mit einem weiteren AND verbunden, damit 
entweder ein Messergebnis herauskommt oder einfach 0 als Kabellänge (= 
Kabel zu lang). Allerdings bin ich wohl einfach zu dämlich, diesen 
Baustein zu verwenden, denn er bleibt bei imho korrekter Beschaltung 
immer auf Q=HIGH. Auch einen CD4013B habe ich probiert (natürlich auf 
die andere Beledung aufgepasst und dort Set+Reset=LOW).

Vielleicht mag mir da jemand kurz helfen. Genauere Infos und Schaltplan 
sind im Anhang. Danke. :-)

von Thomas H. (thom53281)


Angehängte Dateien:

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Ok, noch ein Versuch. ;-)

Für mein Problem habe ich mir mittlerweile einen Workaround überlegt. 
Der gefällt mir zwar nicht zu 100%, tut aber was er soll. Vom NE555 aus 
wird einfach ein weiterer Timerbaustein TLC556 gestartet mit anderem 
Timing. Dieser läuft dann eine bestimmte Zeit bis zur maximal messbaren 
Länge. Wird diese überschritten, so schaltet dieser ein und das wird im 
AND-Baustein erkannt, der dann einen Kondensator lädt und den zweiten 
Reset des TLC556 auf LOW setzt.

Manko daran: Es verringert die maximal messbare Länge etwas. Ginge 
schaltungstechnisch vielleicht auch irgendwie anders, aber es war der 
beste Kompromiss aus Aufwand, Verlässlichkeit und Platz, der mir 
eingefallen ist.

Um die Platine in einem DT-830B einzubauen, habe ich mir mittlerweile 
auch etwas überlegt. Man muss eigentlich nur eine galvanische Trennung 
schaffen. Daher kam mir jüngst die Idee, ich könnte ja einfach den 
Transistor-Test dafür missbrauchen. Den braucht man ja sowieso selten 
bis gar nicht (wenn man einen modernen Komponententester hat) und ein 
Optokoppler ist ja praktisch auf einer Seite wie ein Transistor.

Mein Problem ist jetzt nur noch, einen möglichst idealen Optokoppler zu 
finden. Leider haben die meisten afaik eine hFE unter aller Kanone und 
ich bräuchte einen mit hFE=1000, oder so. Außerdem muss er ausreichend 
schnell sein, also im Nanosekunden-Bereich bestenfalls. Beides schließt 
sich gegenseitig etwas aus. Alternativ muss ich einen Transistor 
nachschalten.

Könnt ihr mir da vielleicht etwas empfehlen? Zwei Meter Kabel wären 
0,02µs und das sollte der Optokoppler bestenfalls abbilden können (ggf. 
mit Transistor nachgeschaltet).

Plan B wäre, die galvanische Trennung mit einem Ethernet-Übertrager 
abzubilden. Allerdings war ich damit bislang auch nicht wirklich 
erfolgreich.

Plan C wäre, die zweite Seite des TLC556 in Abhängigkeit zur Kabellänge 
anders zu timen, damit sie langsam genug für einen langsamen Optokoppler 
schaltet. Allerdings hab ich da aktuell keine Idee dazu.

von Bernd (Gast)


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Thomas H. schrieb:
> Mich stört aber die Tatsache, dass man ab einer bestimmten
> Kabellänge falsche Ergebnisse erhalten kann, auch wenn man normalerweise
> privat keine solchen Längen auf seinem Grundstück liegen hat
Da mußt du vielleicht mit der Pulsfrequenz vom Rechtecksignal 
runtergehen. Wie hoch ist die eigentlich?

von Thomas H. (thom53281)


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Der NE555 schaltet jetzt aktuell mit einer Impulsdauer von ca. 2µs, 
wobei sich da Eingeschaltet ein kleines bisschen von Ausgeschaltet 
unterscheidet. Aber das ist für die Funktion der Schaltung eigentlich 
irrelevant.

Mit der Pulsdauer herunterzugehen, das war auch meine erste Idee. Leider 
funktioniert das nicht. Man hat mit zunehmender Kabellänge zwei 
unterschiedliche Probleme. Bei Kurzschluss ein anderes als bei einer 
offenen Leitung. Bei der offenen Leitung ist es tatsächlich so, dass mit 
zunehmender Kabellänge irgendwann einfach die Spannung über die 
Schaltschwelle kommt und quasi schaltet, obwohl das Kabelende noch gar 
nicht erreicht ist. Dem könnte man tatsächlich mit einer kleineren 
Pulsdauer begegnen - mit Einschränkungen. Man würde dann als Ergebnis 
bei einem zu langen Kabel die maximal messbare Kabellänge erhalten (was 
auch problematisch ist, wenn man diese nicht kennt).

Bei Kurzschluss funktioniert das aber gar nicht. Das kann man auch in 
meiner Grafik sehen, die ich ein paar Beiträge zuvor verlinkt habe. Dort 
ist dann das Problem, dass die Schaltschwelle ganz am Anfang noch gar 
nicht erreicht wird, sondern erst einige hundert Meter später und 
deswegen nun ein falsches Ergebnis herauskommt. Man kann die 
Schaltschwelle aber auch nicht anpassen, da man sonst kein Kabelende 
mehr erkennen kann. Daher war eben auch meine Idee, mit dem SN74HC74N zu 
erkennen, ob bereits am Kabelanfang auch die Schaltschwelle erreicht 
ist. Allerdings ist mir mittlerweile bewusst geworden, dass das wiederum 
das Problem bei einer offenen Leitung nicht wirklich löst.

Daher habe ich nun den zweiten Timer ergänzt, der die maximale 
Kabellänge festlegt. Ich bin zwar nicht zu 100% glücklich mit der Lösung 
mit dem TLC556, aber es tut das was es soll. Der TLC556 schaltet quasi 
ca. 400ns nachdem der NE555 eingeschaltet hat, ebenfalls ein. Am AND 
kann man dann erkennen, ob nach Ablauf der 400ns beide Eingänge HIGH 
sind. Das passiert, wenn das Kabel zu lang ist.

Das Problem ist jetzt eigentlich nur noch, wie ich das Signal zum 
Multimeter transferiere. Es handelt sich dabei eben um einen 
Rechteckimpuls, der im Abstand von ca. 4µs auftritt und von der 
Pulsdauer der Kabellänge (1ns-400ns <-> ca. 1m-400m) entspricht.

von Thomas H. (thom53281)



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Soo...

In den letzten (fast) eineinhalb Jahren habe ich mich sehr intensiv nun 
mit dem Messgerät beschäftigt. Viel intensiver als ich es eigentlich vor 
hatte. Viele gescheiterte Versuche gingen ins Land.

Ich habe fertig!

Vor ungefähr einem halben Jahr habe ich es endlich geschafft, das Gerät 
nachzubauen, quasi 1:1 wie das Original. Eigentlich war es gar nicht 
mehr notwendig, da mir mittlerweile auch ein originales Gerät zugelaufen 
ist, das ich mir aus ein paar kaputten zusammengebaut habe. Trotzdem 
habe ich das Projekt noch fertiggestellt und nun eine Flotte aus einem 
originalen Multimeter und zwei Nachbauten, so dass ich nun jede 
Werkzeugkiste damit bestücken kann. Das letzte halbe Jahr habe ich nun 
das Messgerät noch etwas getestet und konnte keine direkten Probleme 
feststellen.


Die ganzen in den vorherigen Beiträgen genannten Designs habe ich wieder 
von Bord geworfen. Immer wieder bin ich dadurch auf neue Probleme 
gestoßen. Der Durchbruch waren im Prinzip zwei Erkenntnisse. Zunächst 
musste ich herausfinden, wie der PNP-Transistor im Original genau 
verschaltet ist, so dass dieser die Kabellänge deutlich besser 
"erkennen" kann als alle anderen meiner Designs.

Der andere Trick war, wie ich das Multimeter dann mit der Platine 
verbinden kann. Die weiter oben genannte Idee mit dem Optokoppler hat 
nie funktioniert. Die Lösung war, für die Spannungsversorgung des 
Multimeters mittels einer Ladungspumpe eine negative Spannung zu 
erzeugen und die beiden Platinen mit einer 6V Zenerdiode zu verbinden.

Im Anhang sind sämtliche Pläne, die man für den Bau des Multimeters 
benötigt. Da das originale Gerät sowieso nicht mehr hergestellt wird und 
ich die Platine komplett neu entwickelt habe, sehe ich kein Problem 
darin, die Pläne zu veröffentlichen. Alle Dateien stehen unter der 
Lizenz CC BY-NC-SA 3.0, können also zum Privatgebrauch jederzeit 
verwendet werden.

Als Software habe ich EasyEDA verwendet, falls jemand die JSON-Dateien 
importieren möchte. Ein bisschen ausführlicher habe ich hier noch die 
Funktionsweise beschrieben:
https://ngb.to/threads/bauanleitung-impulsreflektometer-irm2.123625/


Über Kritik, Anregungen und Verbesserungsvorschläge würde ich mich 
freuen. Bitte beachtet, dass ich mich eigentlich erst seit Anfang diesen 
Threads wirklich intensiv mit integrierten Schaltungen beschäftige und 
vorher höchstens kaputte Bauteile getauscht habe.

von Soul E. (soul_eye)


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Schönes Projekt.

Bei dem 4013B solltest Du die unbenutzten Eingänge noch auf Masse legen. 
Sonst braucht der übermäßg Strom und kann im ungünstigen Fall 
überhitzen. Wenn U5 wirklich ein 74HC ist und kein LS oder HCT, dann 
wäre das dort auch sinnvoll.

An jedes IC, das mit schnellen Pulsen zu tun hat, gehört ein 100 
nF-Kondensator direkt zwischen VDD und Masse. Kannst Du diagonal 
huckepack löten.

von Thomas H. (thom53281)


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Solche Tipps nehme ich gerne. :)

U5 ist auf jeden Fall das, was im Plan steht. Die Eingänge hab ich in 
meinem EasyEDA jetzt an Masse gelegt. Spricht ja in dem Fall gar nichts 
dagegen, das zu tun, da überall praktisch nebenan eine Masse liegt. Die 
Dateien im Beitrag werde ich die nächsten Tage dann noch aktualisieren - 
evtl. kommen ja noch ein paar andere Verbesserungsvorschläge.

Denkst Du, dass ein 100nF-Kondensator so viel Unterschied macht?

Werde das auf jeden Fall die nächsten Tage mal ausprobieren. Je genauer 
das Gerät misst, desto besser.

von Egberto (Gast)


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Kannst du das Layout auch so exportieren, das man das bei einem PCB 
Hersteller hochladen kann? Eagle, KiCad, Gerber etc. ?

Ich habe mein Ätzzeugs schon länger in den Sondermüll gegeben.

VG Egberto

von Egberto (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ok, ich habe mich jetzt da mal registriert und über den Altium Export 
Gerber Files generiert - z.B. Aisler scheint das problemlos zu 
akzeptieren.

VG Egberto

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