Tx=20231014.

QM-1 Q-Faktor Meßgerät von Heathkit

Seit langem beschäftigt mich schon die Güte von Schwingkreisen und Spulen -- und dabei natürlich, wie man diese konstruktiv möglichst hoch bekommt. Das ist vor allem für mein SAQ-Projekt wichtig. Ich habe mir bisher immer mit Prüfsender/Funktionsgenerator (für die niedrigen Frequenzen) und Oszi beholfen, aber das ist jedes Mal ein fliegender Aufbau mit einigem Aufwand. Daher konnte ich nicht widerstehen, als ich dieses Jahr (2023, 7. Oktober) auf dem HAM-Flohmarkt in Eggenfelden dieses Q-Faktor Meßgerät stehen sah. Der sehr nette ältere Verkäufer wollte 60 Euro, liess sich aber auf 50 Euro herunterhandeln. Ich war überglücklich, zumal das Gerät (mit Referenzspule) angeblich funktionierte.

Im Netz findet sich die Bedienungsanleitung mit Schaltplan. Ich habe das QM-1 langsam und vorsichtig am Regeltrenntrafo in Betrieb genommen: alles bestens! Die Sieb-Elkos zeigen beide ca. 12 F und ein sehr gutes ESR sowie keinen nennenswerten Leckstrom, sodass ich sie nicht ersetzt habe. Mit der beigelegten Prüfspule konnte ich die minimal gedriftete Eichung nachziehen. Es gibt noch eine sehr nette Beschreibung von Bob Eckweiler mit dem besten Schaltplan (da keine Kopie, sondern neu gezeichnet). Vielen Dank, Bob!  Die Bedienung ist von Bob nicht ganz korrekt beschrieben worden: beim "Set Zero"-Abgleich muss natürlich auf "Q" (nicht "Cal.") geschaltet sein, weil sonst das VTVM garnicht mit dem Messgerät verbunden ist.

Die Funktion ist grob schnell erklärt: ein Oszillator (links) liefert eine in Amplitude und Frequenz einstellbare Sinusspannung. Diese Spannung wird niederohmig ausgekoppelt und ist daher weitgehend unabhängig von der Belastung (durch den Schwingkreis). In Stellung "Cal." wird diese Spannung bei der Testfrequenz gemessen und auf "X1" oder "X2" abgeglichen (man kann sich für noch höhere Güten als 500 auch eine "X3" Position aufmalen, die man durch Vergleich der in X2 oder X1 gemessen Güte herausfinden kann). Über einen sehr kleinen Koppelkondensator wird diese Spannung in einen Schwingkreis (kapazitiver Spannungsteiler) eingekoppelt. Über ein Röhrenvoltmeter (VTVM) wird die Spannung am Schwingkreis gemessen. Über zwei eingebaute Drehkondensatoren wird dazu der Schwingkreis mit der zu messenden Spule, die oben eingesteckt wird, in Resonanz gebracht. Das war's auch schon! Einige Schaltungskniffe, etwa dass die Kopplung per Konstantstrom erfolgt oder wie die Spannung am Schwingkreis gemessen wird, dass der Drehkondensator einseitig auf Masse liegt und so keinerlei Handempfindlichkeit vorhanden ist, die Erzeugung der -70V für das VTVM, die Kompensation der Anlaufspannung von V2A durch V2B, die Reduzierung dieser Anlaufspannung durch Herabsetzen der Heizspannung von V2 durch R16, was die Detektion empfindlicher macht, etc. runden die Schaltung ab.

Leider reicht der Oszillator nur bis ca. 140 kHz herunter, was weder für DCF-77 noch SAQ tief genug ist. Ich habe daher gleich eine Modifikation (in Grün) vorgenommen:

An der Kathode von V1B, dort wo die Spannung zur Kalibration gemessen wird, kopple ich über einen 8.2 nF Kondensator auf eine BNC-Buchse aus. Diese Spannung wird über die Kalibrierung "Cal." auf einem festen Wert gehalten und kann jetzt dem Frequenzzähler im Funktionsgenerator zugeführt werden. Dies erlaubt eine wesentlich genauere Ablesung der Prüffrequenz als die Skala am linken Drehkondensator. Auch wird so die leichte Verstimmung des Oszillators bei Änderung der Amplitude offensichtlich und es kann nachgestimmt werden.

Wird der Oszillator durch Herabdrehen der Amplitude (Anodenspannung auf 0V einstellen) abgeschaltet, so kann an diesem Punkt auch eine externe Spannung (etwa vom Funktionsgenerator) zugeführt werden, was den Meßbereich zu tieferen Frequenzen hin erweitert. Zu meiner Überraschung habe ich festgestellt, dass die Dämpfung dieses Signals nicht nur durch R5 (680 Ohm) erfolgt, sondern dass auch die Röhre V1B erheblich zur Dämpfung beiträgt! Die geringe Eingangsimpedanz der Röhre ist also ganz real vorhanden!

Es hat sich herausgestellt, dass die 10 Vss des Funktionsgenerators bei tiefen Frequenzen (17 kHz!) nicht mehr ausreichen, um die "X1" Eichung durchführen zu können. Wird jedoch die Belastung durch die Röhre entfernt (etwa Röhre ziehen), so reichen die 10Vss wieder. Nun gibt es viele Möglichkeiten, die Röhre V1B vorübergehend zu entfernen (Ausbau der Röhre ist nicht praktabel): man kann die Anodenspannung abschaltbar machen, man kann die Kathode abtrennen, oder man kann die Heizung der Röhre abschalten (denn ohne Heizung wird sie hochohmig). Ich habe mich für letzteres entschieden, da dann kein Eingriff in die Hochfrequenzleitungen erforderlich ist (wer kann schon sagen, wie sich ein no-name Schalter bei 18 MHz verhält?), sondern die Heizung mit einem gewöhnlichen Schalter abgeschaltet werden kann. Da hier auch keine Hochspannung (140 V bis 150 V an der Anode) anliegt, werden an den Schalter keine besonderen Anforderungen gestellt. Die jetzt fehlende Heizung und Anodenstrom entlasten weiters den Trafo und die Spannungsversorgung.

Wird die Schwingkreiskapazität durch einen externen Kondensator "C" vergrössert, so kann C9 (5 nF) nicht mehr als klein betrachtet werden und limitiert die maximale effektive Schwingkreiskapazität auf eben diese 5 nF. Die geniale Anordnung der Buchsen erlaubt es aber, zwischen den beiden LO-Terminals einen weiteren Kondensator einzubringen, der dann C5 parallel liegt. So kann der Resonanzbereich mit grösseren Kondensatoren erweitert werden (für SAQ bis 17 kHz hinunter).

Hier nun der umgebaute QM-1, oben geht das gelbe Koaxkabel zum Funktionsgenerator/Frequenzzähler, dahinter ist der Schalter für die Röhrenheizung angeordnet. Da der obere Deckel zusammen mit der Frontplatte aus dem Gehäuse gehoben wird, stört diese Buchse beim Öffnen des Gehäuses überhaupt nicht. Apropos: es sind zum Öffnen nur die äußeren Schrauben und die beiden auf der Rückwand zu entfernen.

Die Ergebnisse der Spulenmessungen finden sich im SAQ Teil.

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