Щуп Р6100 для осциллографа с высокоомным входом
Представляю на Ваш суд обзор щупа для осциллографа после 3+ месяцев использования.Upd. 22.02.2019: обзор дополнен с учётом полученного опыта от эксплуатации щупа. Дополнение в конце обзора.
Вместо предисловия
На момент заказа (26.10.2014) щуп стоил $6.89, но у меня ещё были БиКовские монетки, с учётом которых цена получалась 6.55 и дешевле предложений я не нашёл. Заказан щуп был 26.10, а отправлен 28.10 – вполне стандартные для БиКа два дня. Посылка была без трек-номера. Фото посылки и упаковки не привожу. БиК никогда не отличался хорошим качеством упаковки (хотя я ничего дороже $20 у них не заказывал, полагаю, дорогостоящие заказы они упаковывают гораздо лучше). Сейчас ценник на щуп установлен $4.17, но в наличии его нет. А ещё БиК поменял фото щупа на странице описания, по которым видно, что поменялись цвета некоторых компонентов (ползунок переключателя стал чёрный, кольца – жёлтые, колпачки серые в тон щупа) и комплектация (колпачков стало в 2 раза больше, а колец на пару меньше). Кстати последний отзыв о щупе на странице магазина – мой. 🙂
Характеристики щупа со страницы магазина:
Щуп был упакован в полиэтиленовый пакет с инструкцией вкладышем, вот его комплектация:
Пару слов о назначении всех этих дополнительных «штучек».
Кольца цепляются на байонет подключаемый к осциллографу и ручку щупа и применяются для удобства определения по цвету колец какая ручка щупа к какому каналу осциллографа подключена (но т.к. в комплекте лишь один щуп, то полезны данные кольца будут владельцам таких же комплектных щупов). Вот поменял на своём щупе кольца на салатовые:
Насадка в виде колпачка предназначена для изоляции от общего, полезно когда нужно щупом «пробираться» сквозь провода/платы.
Почти такая же насадка отличающаяся лишь выступами с двух сторон от сигнальной иглы может применятся как и первая, но так же удобна при «тыкании» в платы с smd компонентами. Надеваются эти колпачки довольно туго, а снимаются ещё сложнее. 🙂
Ну и наконец, самая полезная, на мой взгляд, штука – захват. Применяется для держания щупа за провод/вывод измеряемого сигнала. Позволяет уцепиться за толщину от долей мм до 2.5мм. Работает как надо. Пользуюсь им, в отличие от всех вышеописанных, регулярно.
Так же в комплекте имеется отвёртка с пластиковой ручкой для калибровки щупа.
Надо отметить, что инструкция из комплекта не для галочки, в ней есть практически вся необходимая информация. Смотрите сами:
Но, а о чём умалчивает инструкция, поведаю Вам я. Длина кабеля щупа с байонетом – 104см, длина ручки щупа от кабеля до иголки – 14см (т.е. общая длина щупа равна 104+14=118см, до заявленных 120см не хватило 2см), длина общего провода с «крокодилом» — 14.5см. Никаких запахов щуп не производил, понравилась мягкость/гибкость кабеля. У ползунка переключателя х1/х10 (выключатель делителя) за время использования фиксация в крайних положениях стала не такая чёткая. Сама конструкция переключателя доверия не вызывает, стараюсь пользоваться им как можно реже (как правило щуп всегда эксплуатируется в режиме х10), чего и рекомендую всем пользователям аналогичных щупов. Общий провод с крокодилом съёмный. Сигнальная игла не настолько острая, что бы ей можно было случайно уколоться, но и не тупая. За время использования если и затупилась, то я этого не заметил. Метали из которого она выполнена не магнитный.
Собственно так и вышло — во входной разъём осциллографа щуп вставлялся плотно, но вот зафиксировать его не получилось – угол проточенных пазов на BNC разъёме немного великоват. Что ж снимаю и аккуратно подтачиваю надфилем. Вот так выглядит адаптированный под отечественный байонет BNC разъём:
Стоит отметить, что вес BNC разъёма этого щупа гораздо меньше веса разъёма СР-50-74 комплектного щупа. Это и неудивительно ведь в BNC металла используется гораздо меньше.
Покупался щуп для моего осциллографа С1-65. Этот осциллограф имеет заявленную полосу пропускания канала Y равную 0-35МГц (при спаде АЧХ не превышающей 3дБ, для 5мВ/дел), входную ёмкость не более 30пФ при сопротивлении равном 1.0МОм ±5%. Сопоставляем с характеристиками щупа – входное сопротивление подходящее, диапазон компенсации ёмкости тоже подходящий. Т.е. противопоказаний нет 🙂
В С1-65 есть встроенный калибратор, выдающий 1кГц меандр с амплитудой от 0.02 до 50В или постоянное напряжение с таким же диапазоном. Калибратор как раз и предназначен для проверки и подстройки канала Y осциллографа и комплектного делителя с коэффициентом деления Кд=10. К сожаленью мне осциллограф попал в руки лишь с одним таким щупом (далее по тексту я его буду называть комплектным, хотя на самом деле история его происхождения мне неизвестна):
Калибратор осциллографа С1-65:
Вот так выглядит принципиальная схема комплектного выносного делителя осциллографа С1-65 (которого у меня нет):
А реальная принципиальная схема устройства обозреваемого щупа мне неизвестна, т.к. его конструкция не разборная, но зная то, что щуп представляет собой частотно-компенсированный делитель напряжения и, зная его параметры, полагаю, что она (схема) выглядит так:
Где Rк – сопротивление центральной жилы кабеля щупа, а Cк – ёмкость образованная рядом расположенными центральной жилой и оплёткой кабеля щупа и его монтажа.
Параметры делителя на постоянном токе вычисляются следующим образом:
Сопротивление щупа Rщ=Rх+R2;
Коэффициент деления Kд=R2/(Rх+R2).
где Rх – общее сопротивление, состоящее из последовательно включённых сопротивлений резистора R1 и центральной жилы (сигнального провода) кабеля щупа Rк равного 100 Ом (измерено китайским мультиметром ADM-02), а R2 – входное сопротивление осциллографа (паспортные данные).
Т.е. в нашем случае на постоянном токе десятикратное деление напряжения обеспечивается делителем, состоящим из последовательно включенного резистора 8.9999МОм (+100Ом кабель) и 1.0МОм (±5%) входного сопротивления осциллографа.
На переменном токе параметры делителя вычисляются сложнее, т.к. уже участвуют ёмкости С1, ёмкость кабеля щупа и его монтажа — Ск, подстроечного конденсатора С2 и входная ёмкость осциллографа условно обозначенная как конденсатор С3.
Настройка компенсации щупа.
Как и показано в инструкции к обозреваемому щупу при не настроенном делителе щупа меандр может принимать один из двух видов:
Так выглядят прямоугольные импульсы при ёмкости щупа больше необходимой.
А так — при ёмкости щупа меньше необходимой. Осциллограммы с моего осциллографа с сигналом от калибратора при крайних позициях подстроечного конденсатора (С2). Кстати, расположен С2, как Вы уже поняли, на байонете:
И так слишком большая ёмкость вызывает значительные выбросы по фронтам, недостаточная — их затягивание. Понятно, что при настроенном делителе форма вершины прямоугольного импульса должна стремится к ровной прямой (форма реального прямоугольного импульса отлична от прямоугольника — по фронту импульса в любом случае присутствует выброс в виде иголки, а по спаду присутствует скругление). Изменением ёмкости конденсатора С2 добиваются получения на экране осциллографа прямоугольных импульсов без завала фронтов, амплитуда выбросов на фронтах должна быть не более 5-10% от амплитуды импульсов. Для большей наглядности/точности я решил проводить настройку путём сравнения формы сигнала при измерении комплектным щупом и обозреваемым (с учётом вышеизложенных мыслей). Приступив к калибровке делителя щупа от встроенного в осциллографе калибратора я обнаружил как «вяло» меняется форма фронта импульса при значительной величине поворота подстроечного конденсатора (С2), что явно указывает на то, что для более точной калибровки делителя щупа в моём случае нужно использовать сигнал более высокой частоты. А значит, нужен был генератор прямоугольных импульсов частотой повыше. Поскольку в хозяйстве такого готового генератора не оказалось, то для этих целей был «собран» ВЧ генератор импульсов. Ну «собран» это не совсем подходящий термин в данном случае, т.к. вся конструкция представляет собой плату ардуино (к слову на тот момент плата ардуино была самодельной) с залитым нужным скетчем и подключенным к ней БП (скетч написан не мной, а товарищем
А вот фото сравнения при настройке делителя щупа:
1МГц на комплектном щупе.
1МГц на обозреваемом щупе в режиме х1.
Тоже в режиме х10.
А так выглядит вершина импульса с частотой сигнала 4МГц на моём осциллографе:
Комплектный щуп слева, обозреваемый в режиме х1 – справа.
На фото хорошо видно, что обозреваемый щуп в таком режиме измерений проигрывает комплектному щупу и то, что оба щупа не годятся для столь точного наблюдения формы ВЧ сигнала (4МГц). Проигрыш обозреваемого щупа в таком тесте вполне закономерен, ведь в щупе подключен С2 и длина его кабеля значительно (на 33см) больше, а, следовательно, больше и его ёмкость. Однако в инструкции к щупу обозреваемый щуп в режиме х1 предлагают применять до частот величиною 6МГц. Оно конечно можно, но если чувствительность Вашего осциллографа по входу позволяет наблюдать сигнал с делителем (в режиме х10), то я рекомендую применять его и на частотах до 6МГц, т.к. это снижает входную ёмкость осциллографа, а, следовательно, вносит меньше искажений в исследуемый сигнал (наглядный пример на фото выше). Стоит отметить, что идеально откалибровать щуп у меня так и не получилось.
Вывод – лично меня щуп полностью устраивает. В паре с советским осциллографом с полосой пропускания до 100МГц обладающим высокоомным входом он выглядит привлекательней, чем комплектный. Покупать его есть смысл при отсутствии комплектного выносного делителя осциллографа.
Upd. 22.02.2019
Ещё одно предисловие
Какое-то время назад понадобился мне нихром/вольфрам, путём поиска в интернете я нашёл искомое. Так я узнал цену этих металлов и после этого меня не покидала мысль, что уж как-то дёшево продают этот щуп — такое сложное/технологичное устройство к тому же содержащее в себе дорогие материалы (нихром/вольфрам). Но пока щуп работал, вскрывать мне его не хотелось (я ведь полагал, что он не разборный). Однако не так давно в байонете щупа стал пропадать контакт и соответственно назрела необходимость вскрытия. Я вспомнил о том, что кто-то уже спрашивал про вскрытие этого щупа и номиналы деталей находящихся в байонете. Покопавшись в личных сообщениях сайта, я нашёл эту переписку с камрадом — maks740. Он же и показал мне, как разбирается байонет подобных щупов.Оказывается байонет довольно просто разбирается — необходимо лишь стянуть прорезиненный «хвост» щупа с металлического хвостовика байонета (см. фото). После этого нам откроется часть внутреннего мира щупа и одновременно с этим возможно придёт разочарование, т.к. центральная жила щупа выполнения из обычного медного многожильного провода (никакого нихрома/вольфрама), а сопротивление центральной жилы величиною 100 Ом достигается применением smd резистора распаянного на плате внутри байонета. Так же на плате помимо подстроечного конденсатора и резистора номиналом 100 Ом присутствует ещё один резистор номиналом 33 Ома. Номинал второго резистора может отличаться от моего в зависимости от емкости подстроечного конденсатора и максимальной заявленной частоты щупа.
Как видно по фото — флюс не отмыт.
Плата прикручена к металлическому каркасу байонета винтом м1.7 винт так же выступает в роли проводника — соединяет дорожку платы с общим (каркасом).
Кабель щупа опресован хвостовиком байонета.
Причина пропадания контакта оказалась в отломанной центральной металлической жиле со стороны байонета. После зачистки оставшейся части центрального контакта скальпелем, он прекрасно облудился неактивным флюсом.
В итоге схема щупа на самом деле выглядит скорее всего так:
Какие выводы можно сделать? — Китайцы такие китайцы 🙂 А если серьёзно, то так как центральная жила из меди, то ни о каком распределенном сопротивлении речи быть не может. Соответственно точность на высоких частотах будет ниже… тем не менее, альтернатив за такую цену в свободной продаже не найти.
Традиция сайта
P.S.: Всё вышеизложенное является плодом моих суждений и поэтому не претендует ни на полноту, ни на истинность. Я сожалею, если процесс ознакомления читателя с данным текстом сопровождался какими-либо негативными ощущениями.
P.P.S: буду рад конструктивной критике и готов по мере своих возможностей ответить на интересующие вопросы по теме обозреваемого товара.
mysku.ru
Осциллограф Карманный «OSKAR» своими руками.Пошаговая инструкция для самостоятельной сборки.
РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >Осциллограф Карманный «OSKAR» своими руками.Пошаговая инструкция для самостоятельной сборки.
Осциллограф карманный «OSKAR» — это универсальный радиоизмерительный прибор. Предназначенный для испытания и настройки радиоаппаратуры в полевых условиях, авто-электроники, радиолюбителей, наладчиков.
На экране осциллографа можно наблюдать изображения электрических сигналов синусоидальной формы с частотой от 0 Гц до 100 кГц (1МГц для версии V3.1) и импульсных сигналов любой формы и полярности с длительностью от бесконечности до 10 мкс, амплитудой от 20 милливольт до 70 вольт. Также осциллограф позволяет записывать медленно меняющие сигналы, продолжительностью до 80 секунд.
Осциллограф имеет встроенный вольтметр постоянного тока +/- 0-36в и омметр 0- 200 кОм.
Видео работы для затравки. https://youtu.be/MO4weBep4MA
Речь пойдет о достаточно хорошо зарекомендовавшем себя универсальном приборе второй версии. При всей своей простоте конструкции, его возможностей достаточно для применения радиолюбителями, автоэлектриками, наладчиками и в быту. Кроме своей основной функции осциллографического пробника, позволяет измерять напряжения, сопротивления, позванивать полупроводники и проверять светодиоды. Выполнен на доступных деталях и прост в настройке.
Подробнее о технических характеристиках:
— Габариты 130 *68 *19 мм
— Дисплей 50*30 мм 132*64 точек, светодиодная подсветка .
— Диапазон чувствительности 20 mV/div — 10 V/div с шагом 1-2-5 . Погрешность не более 5%.
— Открытый / закрытый вход
— Полоса пропускания 0 — 1 МГц.
— Диапазон разверток: — от 20 микросекунд на деление до 5 секунд на деление с шагом 1-2-5. Погрешность не более 0,1%.
— Частота выборок в реальном времени — до 0,8 МГц. Число точек экрана на одну выборку 1/1
— Комфортное наблюдение сигналов — до 100 килогерц.
— Режимы синхронизации : по фронту или спаду, ждущая, авто. Регулировка уровня.
— Запись в память и воспроизведение осциллограммы. «Замораживание» изображения для изучения. Измерение амплитуды и частоты
— Кнопки управления: вверх, вниз, установка.
— Питание : 3 элемента типа ААА , в среднем на 50 часов непрерывной работы. Напряжение питания 3,6 – 6вольт. Максимальное потребление 25мА
— Входное сопротивление / емкость — 0,5 МОм /30p. Открытый и закрытый входа
— Вольтметр постоянного тока с диапазоном +/- 36V точностью +/-3%
— Омметр с диапазоном 0 – 200 кОм точностью +/-5%
Конструктивно выполнен в прочном пластмассовом корпусе с оригинальным дизайном. Для подключения к проверяемой схеме используются обычные щупы от китайского мультиметра.
Принципиальная схема (кликабельно)
Скачать в формате sPlan 7.0
Ядром является микроконтроллер PIC18F14K50 фирмы «MICROCHIP», который собственно и выполняет все функции прибора. Аналоговая часть выполнена на сдвоенном операционном усилителе MCP6022 с полосой единичного усиления 10 МГц и аналоговом коммутаторе. Для получения виртуальной земли используется PWM модуль микроконтроллера с фильтром и формирователем на ОУ MCP601. В качестве дисплея использован черно-белый графический индикатор RDX0154-GC (TIC154A) разрешением 132*64 точки с подсветкой RTB01025 (LG-9-02-053-001 или TB1038 или TB1025S). Питание всей схемы выполняется от стабилизированного источника 3,3 вольта (LM2950-3.3). Управление питанием выполнено на транзисторах Т2 и Т3.
Все элементы установлены на двухсторонней печатной плате с одной стороны, а дисплей с подсветкой и кнопками с другой. В итоге получается компактная , жесткая конструкция.
Расположение элементов (кликабельно)
Скачать в формате *.lay
Сборка
Для сборки нам понадобятся
Перечень элементов:
Bat 1 = 1 x Держатель 3*AAA
C14 = 1 x 2400p 0805
C15 = 1 x 320p 0805
C21 = 1 x 10.0 10v
C1,C2,C7,C8,
C12,C13,C18,
C19,C20,C22,
C23,C25,C27 = 13 x 0.1 0805
C16,C17 = 2 x 27p 0805
C26,C28 = 2 x 100.0 10v
C3,C4,C5,C6 = 4 x 75p 0805
C9,C10,C11,C24 = 4 x 1.0 0805
D1,D2 = 2 x LL4148
DA1 = 1 x MCP6022 SO8
DA2 = 1 x MCP601
DD = 1 x PIC18F14K50 SO20
IC1 = 1 x 74hc4066 SO14
J1,J2,J3,J4,J5 = 5 x BANAN монтажное
LCD = 1 x RDX0154-GC
R1 = 1 x 75 0805
R6 = 1 x 12k 0805
R10 = 1 x 2k2 0805
R15 = 1 x 1k2 0805
R19 = 1 x 2k 0805
R21 = 1 x 22K 0805
R28 = 1 x 6k2 0805
R11,R12,R16 = 3 x 680k 0805
R13,R18 = 2 x 3k 0805
R14,R22,R23,
R24,R29,R31,
R32 = 7 x 22k 0805
R2,R5,R9,R17,
R26,R27 = 6 x 10k 0805
R3,R4,R30 = 3 x 220k 0805
R7,R8,R20,R25 = 4 x 1k 0805
S1,S2,S3 = 2 x Микрокнопка тактовая 301, 6х6х6мм
T2 = 1 x BC807
T1,T3 = 2 x BC817
VR1 = 1 x lp2950-3.3
XT1 = 1 x 12 MHz
Корпус = 1 x Z-34A
А также терпение, умение и прямые руки.
Приготовимся (Все картинки кликабельны)
Откусим с одной стороны втулку клеммы
Собираем электронику на печатной плате. После сборки прошьем процессор с помощью PICKIT2, для чего предусмотрены 6 отверсий для подключения программатора.
Приготовим панель подсветки, откусив ножки
Припаяем
Установим ЖКИ и кнопки
Добавим провода и отсек питания
Сборка электроники закончена , займемся корпусом.
Сначала его требуется разметить.Чертеж с размерами
Разметим переднюю панель изнутри с помощью «колумбика» и шилом наколим центра.
Получится примерно так
Сверлим диаметром 1 мм размеченные отверстия и вырезаем окно.
Сверлим диаметром 3,6 мм 8 отверстий.
Сверлим диаметром 3,6 мм 4 отверстия в задней крышке.
Сверлим диаметром 6 мм 5 отверстий, снимаем фаски, зенкуем, финишно обрабатываем проем окна, снимаем фаски.
Устанавливаем две клеммы омметра.
Механическая обработка корпуса окончена, можно убрать стружку и пыль, дальше должно быть все чисто.
Займемся наклейкой. Нам понадобится струйный принтер и прозрачная пленка для струйных принтеров. Печатаем вот такую наклейку
Скачать в формате *.fpl (программу делает та же фирма, что и sPlan)
Сушим, аккуратно вырезаем. Используем тонкие тканевые перчатки, иначе вид у наклейки будет совсем не презентабельный.
Приготовим корпус к наклеиванию. Нам понадобится тонкий двухсторонний скотч с пластиковой основой шириной 50 мм. Приклеим.
Удалим лишнее острым скальпелем.
Снимаем защитную бумагу второй стороны.
Очень аккуратно приклеиваем. Внимание , у Вас только одна попытка, повторить не повредив наклейку не получится.
Острым скальпелем прорезаем отверстия под клеммы и устраняем излишки скотча.
Корпус готов, можно собирать. Сначала установим три заранее обрезанных сбоку втулки клемм. Уберем защитную пленку с ЖКИ и оденем сверху лицевую панель. Вставляем клеммы.
Закручиваем клеммы, припаиваем провода к клеммам омметра, приклеиваем батарейный отсек. Должно получиться примерно так.
Калибровка , настройка.
Калибровка частотных характеристик аналоговой части.
Для данной процедуры нам понадобится генератор прямоугольных импульсов хорошего качества с выходным напряжением от 50 милливольт до 10 вольт частотой 1- 5 килогерц.
Как известно линейность АЧХ определяется переходной характеристикой, для этого и используются прямоугольные импульсы. Существует три варианта переходной характеристики входных цепей. Недокомпенсация, перекомпенсация, и нормальная. Это и показано на картинках.
Целью настройки является получение идеального прямоугольника на экране.
Всего требуется настройка трех цепей компенсации на пределах 50 мв/дел, 200 мв/дел, 2в/дел.
В первом случае подбираются конденсаторы С3-С6, во втором С15 , в третьем С14.
Для настройки выбрать нужный предел измерения и развертки, подать на вход сигнал достаточной амплитуды, и подобрать конденсатор до получения прямоугольного сигнала
Настройку проводить именно в этом порядке , начиная с 50 мв/дел.
Калибровка встроенного вольтметра.
Нам понадобится источник постоянного стабилизированного напряжения напряжением 15 — 20 вольт с точно известным напряжением.
Перейти в режим Vx – режим вольтметра постоянного тока.
Нажать и удерживать кнопку SET в течении примерно 20 секунд, не обращая на надписи на экране.
Нижней кнопкой установить нулевые показания , точность нуля можно проверить подключая источник напряжения в разной полярности — должны быть одинаковые напряжения с точностью не хуже 0,1 вольт.
подключить источник напряжения и верхней кнопкой выставить истинное значение напряжения.
Калибровка идет по кругу во всех случаях, нажимать до получения нужного результата.
Выход из режима калибровки. Нажать и удерживать кнопку SET в течении примерно 20 секунд, пока не выключится.
Калибровка встроенного омметра.
Нам понадобится точный резистор сопротивлением 70-150 кОм.
Калибровка проводится подбором резистора R17.
Перейти в режим Om — режим омметра. Подключить образцовый резистор и путем подбора R17 добиться показаний с точностью не хуже +/- 3%
На этом все калибровки окончены.
Управление осциллографом.
Включение / выключение – длительное нажатие кнопки «Установка».
Движение по меню — кнопка «Установка».
Выбор параметра — кнопки вверх, вниз.
В меню выбирается : (слева направо)
— Тип синхронизации : по фронту, по спаду. отображается характерными символами
— Установка значения частоты развертки. Отображается значение в мкс,мс,с.
— Уровень синхронизации , ориентир – треугольник слева экрана, синхронно перемещающийся вверх-вниз.
— Сдвиг по оси Y
— Режим синхронизации авто «At», ждущий»Wt»,
— Усиление канала вертикального отклонения, отображается установленное значение.
— вкл/выкл подсветки индикатора.
— индикация состояния прибора
GO – нормальный режим работы
ST – остановка смены изображения и вывод измеренной амплитуды и частоты. Кнопка «SET» выводит строку с настройками
WR – кнопкой «SET» записать текущую осциллограмму в память
RD – кнопкой «SET» прочесть осциллограмму из памяти и вывести на экран
HL – вызов подсказки и краткого описания.
Vx – режим вольтметра постоянного тока. Щупы для измерения подключаются к клеммам «Общий» и «Открытый вход»
Om — режим омметра.
Перейти к первому пункту меню можно вернувшись в нормальный режим работы.
Включение в режиме демонстрации – включить удерживая кнопку «вверх»
При показе демонстрации включение подсветки – кнопка вверх, выход из демонстрации – вниз.
Режимы демонстрации и подсказки, и номера страниц пишутся в нижнем правом углу. В режиме демонстрации прибор автоматически отключится через 2-3 часа для предотвращения полного разряда батареи.
Уровень заряда батареи – в правом верхнем углу. При понижении напряжения ниже минимального прибор выключается
Применение и использование.
Подключение источника сигнала
Гнезда слева на право
— общий
— открытый вход
— закрытый вход
Максимальное напряжение — 100 вольт любой полярности. При превышении могут быть необратимо повреждены цепи прибора.
Если сигнал ограничен сверху или снизу или недостаточной амплитуды — переключите значение входного делителя для полного отображения сигнала.
Выбор режима работы
Режим работы осциллографа определяется видом и частотой развертки, видом синхронизации, ослаблением сигнала и соединением с исследуемой схемой. Если некоторые из этих условий неизвестны, то необходимо путем ряда проб определить, какой режим является наилучшим для исследования данного сигнала. Частота развертки. При выборе развертки следует помнить, что непрерывная развертка обычно используется для наблюдения синусоидальных колебаний или колебаний другой формы, а ждущая развертка сложит для наблюдения импульсных сигналов. Частота развертки выбирается с таким расчетом, чтобы на экране были видны все детали исследуемого сигнала. Изображение сигнала по горизонтали должно занимать возможно большую часть экрана. Увеличение частоты развертки увеличивает протяженность изображения по горизонтали. Установите переключатель TIME/DIV в положение, позволяющее наблюдать требуемое число периодов сигнала. При слишком большом числе периодов для лучшего разрешения, измените положение переключателя на большую скорость развертки. Если на экране присутствует линия, пробуйте перейти к более низкой скорости развертки. Так как если длительность развертки меньше периода сигнала, то только часть его будет показана на экране, и эта часть может выглядеть как прямая линия для прямоугольного или синусоидального сигнала.
Синхронизация развертки. Для хорошей синхронизации правильно выбирайте уровень и полярность синхронизации Цифровой запоминающий осциллограф позволяет регистрировать непериодические сигналы, например одиночный импульс, выброс и т.п. При регистрации однократного сигнала для правильного выбора уровня и фронта запуска, необходимо предварительно знать некоторые параметры этого сигнала. Например, для регистрации логического ТТЛ сигнала нужно установить уровень 2В и выбрать запуск по нарастающему фронту. Если параметры этого сигнала неизвестны, попробуйте получить осциллограмму обычным способом
Также осциллограф позволяет записывать медленно меняющие сигналы, продолжительностью до 80 секунд
В режиме измерений будет показано напряжение сигнала от нижнего пика до верхнего Vpp и частота измеренная по уровню синхронизации. Для измерения частоты на экране должно быть два полных периода сигнала по уровню синхронизации. Точность измерения определяется разрешением экрана (+/-5%) Сохраненная в памяти осциллограмма не стирается при отключении батареек. Вместе с ней сохраняются и режимы настроек, которые заменят текущие при чтении сохраненного сигнала. Текущие настройки автоматически сохраняются в энерго-независимой памяти при выключении.
Режим прозвонки
Перейти в режим омметра . При сопротивлении цепи менее 10 Ом индикатор будет моргать подсветкой. Запрещается подавать какое –либо напряжение на клеммы омметра
Требования по электробезопасности.
Портативный осциллограф предназначен для проведения измерений по категории II, степень загрязнения 1, макс. напряжение 600 В, в соответствии с нормами IEC1010-1/UL 94V0
Запрещается проводить измерения в помещениях с повышенной влажностью и загрязненностью; запрещается проводить измерения проводников, напряжение которых может превышать 600 В эфф. по отношению к земле; прибор предназначен для проведения измерений внутри помещений
Максимальное входное напряжение на разъемах прибора 100 В пик. (AC+DC) – аналоговый вход
Не открывайте корпус прибора во время проведения измерений
Во избежание удара электрическим током перед открытием корпуса прибора отсоедините все измерительные щупы от входных гнезд осциллографа при измерении напряжений, превышающих 70 В, используйте изолированные измерительные пробники со встроенными делителями.
Если прибор не планируется использовать в течение долгого времени, отключите батареи питания (под задней крышкой)
Прошивка
Файлы:
oskar1
pcb
pcb2
Прошивка
разводка
схема
Архив ZIP
Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
www.radiokot.ru
Активный щуп для осциллографа
Активный щуп для осциллографа – простая радиолюбительская конструкция, которая может работать с любым осциллографом
Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“
В этой статье мы рассмотрим очень нужную в практике радиолюбителя конструкцию – активный щуп для осциллографа.
Очень многим знакома ситуация, когда подключение осциллографа к настраиваемому устройству приводит к нарушению его режимов. Виной тому в первую очередь служат вносимые в исследуемую цепь емкость и сопротивление входа осциллографа. Большинство осциллографов, используемых радиолюбителями, имеют высокое входное сопротивление – 1 МОм и емкость входа 15-20 пФ. В сочетание с соединительным экранированным кабелем длиной около метра суммарная емкость возрастает до 100 и более пФ. Для устройств работающих на частоте более 100 кГц, такая емкость может оказать существенное влияние на результаты измерений. Для устранения этого недостатка радиолюбители пользуются или не экранированным проводом или активными щупами. Активный щуп, предлагаемый в этой статье, может работать с различными осциллографами, входное сопротивление которых может быть низким – 50 Ом или высоким – 1 МОм. Его коэффициент передачи 1 или 10. То есть он не только не ослабляет, но и усиливает сигнал. К достоинствам можно отнести и малые габариты. Таких параметров удалось добиться в результате применения быстродействующего операционного усилителя.
Верхняя рабочая частота не менее 100 МГц, входное сопротивление 15 МОм, входная емкость 1,7 пФ, входное напряжение до ± 13,5 вольт, потребляемый ток в отсутствии сигнала 6 мА. Следует особо отметить, что наличие режима усиления позволяет наблюдать на экране осциллографа с чувствительностью 10 мВ на деление входные сигналы с амплитудой 200…300 мкВ.
Большинство деталей щупа размещено на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Соединения между сторонами монтажа выполняют проводниками через отверстия в плате. Переключатели устанавливают на корпусе щупа, а конденсатор непосредственно на SA1.
Корпус щупа состоит из пластмассового корпуса 1 (от фломастера диаметром около 18 мм) который вставлен в металлический кожух 2. Внутри корпуса размещена плата 3, на нем укреплены переключатели SA1, SA2 (4 и 5), через дно выведены соединительный и питающие провода 6. Общий провод платы соединен с кожухом, а через отверстие в нем выведен провод для металлического штыря Х1 – 7. Все внутренние соединения надо делать проводом минимальной длины, а внешние – цепи питания и сигнала – соответственно экранированным и ВЧ кабелем. Так как в микросхеме один из двух усилителей не используется его входы (выводы 5 и 6) соединены с общим проводом.
Налаживание устройства сводится к установке требуемого коэффициента усиления, который при работе щупа с осциллографом с высоким входным сопротивлением устанавливают равным 10 на частоте 10 МГц подбором резистора R1 (при замкнутом SA1). Если щуп используется с осциллографом с низкоомным входом, часть выходного сигнала гасится на согласующем резисторе R5. Поэтому в схему вводят резистор R6 и подбирают его сопротивление (при разомкнутым SA1), устанавливают коэффициент передачи равный 1. При замкнутом SA1 (режим повышенной чувствительности) установку коэффициента усиления равного 10, производят подбором резистора R1.
В устройстве применены резисторы МЛТ, С2-10, С2-33, Р1-12, конденсаторы – С1-С3 серии КМ или другие малогабаритные (К10-17, К10-47), С4 и С5 группы К52 или аналогичные. Можно использовать широкополосные ОУ AD812AR, AD817AN, AD818AN той же фирмы, которые дешевле из-за меньшей полосы частот, но их применение приведет и к сокращению рабочих частот. Для питания щупа необходим двухполярный стабилизированный источник питания с выходным напряжением ± 12…15 вольт. Потребляемый ток щупа в процессе работы может достигать 100 мА.
radio-stv.ru
Маленький, простой осциллограф
Некоторое время назад в мои руки попал набор, позволяющий собрать простой осциллограф под наименованием DSO138. Все бы ничего, но у него был сильно ограничена частота измеряемого сигнала. Не скажу, что обозреваемый приборчик намного круче, но у него заявлена полоса пропускания до 4 МГц.
Посмотрим что это такое и как оно работает 🙂
Данный осциллограф изначально даже на странице продавца позиционируется как вариант для обучения, т.е. рассчитан на неподготовленного, начинающего пользователя, который сильно далек от управления более «навороченными» моделями и вполне может запутаться.
Для начала технические характеристики, сразу извиняюсь за местами кривой перевод.
Частота выборки: 20MSa / s
Аналоговая полоса пропускания: 4 МГц
Точность выборки: 8 бит
Размер кэша: 650 байт
Вертикальная чувствительность: 10 мВ / дел ~ 5 В / дел (прогрессивная на 1-2-5)
Горизонтальная скорость сканирования: 1.5us / div ~ 6ms / div (по 1-2-5 прогрессивным образом)
Дисплей: 2,4-дюймовый TFT 320X240 (чип драйвера ILI9325)
Входное сопротивление: 1MОм
Максимальное входное напряжение: 40Vpp (щуп 1: 1), 400Vpp (щуп 10: 1)
Входной сигнал: AC
Фиксация формы сигнала (функция HOLD)
Продается осциллограф в нескольких вариантах комплектации (цены ориентировочные со страницы товара):
1. Осциллограф + кабель питания USB — $17.40
2. Осциллограф + кабель питания + щуп — $20.09
Также можно купить отдельно:
3. Щуп 40 МГц — $2.69
4. Кабель BNC-BNC + BNC+ крокодилы — $1.74
Я заказал вариант номер два. В итоге получил два вот таких пакета.
Кстати, осциллограф заказывался у того же продавца, что и LCR-метр, потому стоимость доставки немного снизилась. 
Так как стоимость доставки зависит от веса, то взвесил сначала комплект по п1, а потом полный вариант по п2. 
Перейдем к осмотру, сначала комплектация.
В большом пакете лежал щуп, кабель питания и всякие мелочи. Пакет плотный с «клапаном», удобно в будущем хранить все дополнительное «хозяйство». 
Кабель питания имеет на одном конце привычный USB штекер, а на втором круглый штекер диаметром 3.5мм.
Щуп самый обычный, кабель мягкий.
В комплекте была инструкция, прочитав которую я понял, что комплект все таки не совсем полный, не хватает специального контакта заземления в виде пружинки и четырех цветных колечек. Ну колечки это такое, можно и пережить, а вот дополнительный контакт жалко, мне бы очень пригодился 🙁 
Щуп имеет встроенный делитель 1:10, с соответствующим переключателем. Земляной контакт одет в изоляцию, правда крокодил довольно «дубовый».
Выше я показал инструкцию, согласно ей мой щуп рассчитан на частоту до 40 МГц и напряжение до 600 Вольт. Сам же осциллограф имеет более скромные границы, потому здесь все с приличным запасом. 
Щуп имеет возможность подстройки, но так как пробовал я при частотах, которые заметно ниже предельной частоты, то регулировка ни на что не влияла.
Для регулировки была также и отверточка, но она мне сильно пригодилась для работы с осциллографом, а не щупом. но следует учитывать, отвертка идет в комплекте к щупу, а не осциллографу. Кстати, цена щупа весьма низкая, как на мой взгляд, у нас в оффлайне они стоят куда дороже. 
А вот и предмет обзора.
Внешне типичный кружок «умелые руки» в школе, простенький корпус, правда присутствует лазерная гравировка, а не банальные наклейки, впрочем это к делу не относится.
www.taker.im
Осциллограф — Циклоп
Простая по конструкции и несложная в повторении радиолюбительская схема осциллографа Циклоп
Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“
В этой статье мы рассмотрим не сложную радиолюбительскую схему, простую по конструкции и доступную для сборки начинающему радиолюбителю – осциллограф.
Несмотря на простоту схемы это полноценный импульсный низкочастотный осциллограф, позволяющий “увидеть” процессы в аналоговых и цифровых схемах, работающих на частотах до 2 МГц. Осциллограф собран на импортной трубке 7QR20. По электрическим параметрам она близка трубкам 5ЛО38 и 6ЛО1. Это значит, что эти трубки тоже могут работать в данной схеме, но могут потребовать корректировки некоторых режимов по напряжениям и чувствительности, создание источника для третьего анода. Принципиальная схема приведена ниже. В ней шесть высоковольтных транзисторов и одна микросхема.
Рассмотри схему вертикального отклонения луча. Выходной каскад выполнен по дифференциальной схеме на транзисторах VT1, VT2. Пластины вертикального отклонения включены между коллекторами этих транзисторов. Усилитель питания от коллекторного источника напряжением +270 вольт (с выпрямителя на VD2) и эмиттерного источника -11 вольт (с выпрямителя на VD3). Применение источника отрицательного напряжения позволяет подстройкой сопротивлений R12, R13 вывести усилительный каскад на режим нулевого потенциала входа. Именно это дает исследовать не только переменные, но и постоянный напряжения и пользоваться осциллографом при наладке цифровых схем. Регулировка положения горизонтальной линии по вертикали выполняется резистором R14, которым можно изменять балансировку выходного каскада.
Чувствительность выходного каскада с данной трубкой получается около 6 вольт и зависит как от сопротивлений R12, R13 так и от сопротивления R11. Для повышения чувствительности и входного сопротивления прибора используется операционный усилитель А1, включенный усилителем постоянного напряжения. Коэффициент усиления устанавливается при налаживании подстроечным резистором R15. Масштабирование вертикального отклонения – при помощи входного делителя R17-R22, переключаемого S2.
Схема развертки выполнена на VT3-VT5, по хорошо опробованной схеме. Схема состоит из мультивибратора на транзисторах VT3, VT4 и генератора пилообразного напряжения на VT5 и конденсаторах С16-С20. Мультивибратор периодически заряжает выбранный S4 конденсатор, который потом плавно разряжается через источник тока на VT6. Частота развертки зависит от емкости конденсатора (выбранного S4) и тока разрядки (устанавливается резистором R34). Резистор R34 служит для плавной установки частоты, а S4 для ступенчатой. Напряжение синхронизации поступает на вход мультивибратора с выхода ОУ через цепь С9-R23-C10-R24. Резистор R23 – регулятор уровня синхронизации.
Обычно, в схемах импульсных осциллографов выходной каскад канала горизонтального отклонения выполнен по схеме аналогичной вертикальному каналу, то есть, по схеме усилителя с нулевым потенциалом на входе. Но это имеет смысл только в том случае, если канал горизонтального отклонения имеет выход (выход “Х”). В данной схеме такой выход не предусмотрен, поэтому пилообразное напряжение подается прямо с выхода генератора развертки на горизонтально отклоняющие пластины трубки. В простейшем случае, можно горизонтальные пластины просто включить между эмиттером VT4 и общим минусом питания. Размах пилообразного напряжения составляет около 200 вольт, чего более чем достаточно для отклонения луча на всю ширину экрана. Но здесь возникает трудность с тем, как сделать регулировку положения осциллограммы по горизонтали и с тем, что в таком режиме возникает размытость горизонтальной линии. Поэтому на горизонтальные пластины поданы исходные потенциалы при помощи резистора R1 (который служит регулятором положения по горизонтали) и с второго анода трубки (через R3). В результате нулевые потенциалы на всех пластинах отклонения стали близки к величине напряжения на втором аноде, относительно катода (устанавливаемым резистором R4), что позволило получить хорошую фокусировку линии и отсутствие размытостей на краях экрана, а также искажений. Но эти меры привели к тому, что горизонтальные пластины оказались под постоянным напряжением, отличным от постоянной составляющей пилообразного напряжения. Поэтому пилообразное напряжение на трубку подается через разделительный конденсатор C15, а эмиттерный повторитель VT5 исключает воздействие параметров нагрузки на линейность пилообразного напряжения. Кроме того, появилась возможность ввести подстроечный резистор R32, при помощи которого можно установить длину горизонтальной линии так, чтобы она была точно по ширине экрана (или с небольшим запасом по краям).
Источник питания выполнен на двух низкочастотных силовых трансформаторах. Второй трансформатор введен для получения двухполярного напряжения ±11 вольт, и для того чтобы не переделывать первый трансформатор.
Резистор R5 регулирует фокусировку, а R8 – яркость свечения. Для гашения обратного хода лучей на модулятор поступают импульсы со схемы развертки (с выхода мультивибратора через С4).
Детали. Все транзисторы можно заменить на КТ604 или КТ969. Операционный усилитель любой общего применения. Конденсаторы, напряжение которых не указано должны быть на напряжение не менее 100 вольт. Переменные резисторы, работающие в высоковольтных цепях, желательно использовать СП-1 мощностью 1 или 2 ватта.
Осциллограф собран в самодельном металлическом корпусе, размер которого прежде всего зависит от размера трубки. Детали горизонтального и вертикального отклонения собраны на двух печатных платах:
Все остальные детали – объемным способом. Перед налаживанием установите все переменные резисторы в среднее положение. При отсутствии входного напряжения и в среднем положении R14, напряжение на коллекторах VT1, VT2 должны быть одинаковы(около 120-150 вольт). Режим выходного каскада на VT1 и VT2 устанавливают подстроечными резисторами R12, R13. Коэффициент усиления А1 устанавливается R15, и если необходимо, подбором сопротивлений R18-R22. Небольшой подстройкой R4 нужно добиться отсутствия размытости линии на краях экрана. Напряжение на R4 должно быть примерно таким, как напряжение на коллекторах VT1, VT2 когда на их базах присутствуют нулевые напряжения (нуль на базе VT1 будет при отсутствии входного сигнала, а на базе VT2 – предварительно установить R14). Налаживание генератора развертки не требуется, за исключением подстройки длины горизонтальной развертки резистором R32 и, если необходимо, подбора емкостей С16-С20.
Точность и достоверность осциллографа можно существенно повысить если использовать стабилизаторы в схеме источника питания и точно установить параметры входного делителя R17-R22 и частоты развертки С16-С20.
radio-stv.ru
ВХОДНЫЕ УЗЛЫ САМОДЕЛЬНЫХ ОСЦИЛЛОГРАФОВ
Этот обзор предназначен для людей, ставящих своей целью построение самодельных осциллографов низкого и среднего уровней сложности. Как правило цифровых, благо современная элементная база (микроконтроллеры) позволяют делать их не слишком сложными. Но и для аналоговых осциллографов многое из нижесказанного вполне применимо.
Данный обзор суммирует опыт, приобретенный мной при пробах и изготовлении более десяти (примерно 15) осциллографов.
Схемотехника построения осциллографов может быть самой различной, поэтому данный обзор не претендует на бесспорность и отражает лишь мой взгляд и мой опыт.
Итак. Для многих радиолюбительских задач считаю, что осциллограф должен позволять рассматривать сигналы с уровнем от 5-20 милливольт, до нескольких десятков вольт.
Чувствительность в милливольтах позволит отлавливать помехи и настраивать фильтры в цепях различных устройств и блоках питания.
Чувствительность в десятки вольт нужна при наладке и диагностике различных блоков питания, особенно импульсных.
Да и многие другие устройства значительно проще налаживать имея осциллограф.
Исходя из этого и получаем требования к входному аттенюатору. Я буду рассматривать аттенюатор, построенный на механических переключателях. Почему — объясню несколько позже.
К сожалению значительное количество ступеней делителя требует применения галетных переключателей. А они как правило весьма габаритны и плохо вписываются в миниатюрные любительские конструкции.
Из наиболее доступных и распространенных встречаются переключатели на три положения. Вот на них и будем ориентироваться.
Схемы входных аттенюаторов
Пожалуй наиболее часто встречается входной аттенюатор (делитель), собранный по схеме, приведенной на рисунке 1.
Схема может быть нарисована по разному, это не принципиально. Зачастую вместо переключателя используют специальные микросхемы – мультиплексоры, суть от этого не меняется. Просто вместо механики, используют микросхему, имеющую цифровое управление и позволяющую реализовать большее количество ступеней делителя, да еще и управляется это все счастье программно, кнопками.
Удобно вроде. Правда есть жирное «НО» в этом деле. При настройке осциллографа обычно подают на его вход прямоугольный сигнал и настраивают емкость С1 и С3, добиваясь плоских вершин импульсов. Примерно вот так. (Здесь и далее идут скриншоты из программы «Мультисим 12»).
Настройка обычно производится один раз. На одном конкретном диапазоне чувствительности. И на этом считается законченной.
Но вот при переключении на другие диапазоны чувствительности, при рассмотрении сигналов с другим напряжением, нас как правило ожидает проблема. Мы вместо прямоугольника можем увидеть такое:
Или такое:
И только конденсаторами С2 и С4 по схеме 1, не меняя настройки конденсатора С1, нам не удается никак это скомпенсировать.
Должен заметить, что на последних двух картинках изображены еще достаточно простые случаи, относительно понятные. А могут быть и куда круче. Вплоть до полной невменяемости. Что делать? Каждый раз настраивать С1? По моему опыту, многие просто даже не обращают внимания на этот нюанс настройки. Ну и в результате видят неизвестно что.
Конечно я не готов утверждать, что в принципе невозможно подобрать конфигурацию корректирующих цепей, составляя отдельные резисторы делителя из нескольких последовательно, со своими компенсирующими емкостями на каждом. Просто мне это не удалось. Ни в железе, ни в Мультисиме.
Чтобы избавиться от данного недостатка лучше применять другую схему входного аттенюатора. По рисунку 2.
Отличие от первой только в том, что переключается не только нижнее плечо делителя, но и верхнее. И частотно компенсирующая емкость для верхнего плеча каждого из делителей настраивается отдельно.
То есть при переключении диапазонов чувствительности картинка прямоугольного импульса меняться не будет. Как мы настроим каждый диапазон отдельно, так это и будет работать.
Но. Эта схема требует уже переключателя с двумя группами контактов. И для верхнего плеча уже в принципе невозможно применить мультиплексоры. Потому, что там действуют уже входные напряжения осциллографа. Т.е. программное управление затруднено.
Можно конечно применить мультиплексоры с электромагнитными реле на выходах и применять аттенюатор по схеме 2, но это вызовет резкий рост габаритов и энергопотребления осциллографа, что весьма нездорово для устройств с батарейным питанием.
Это и определяет то обстоятельство, что я считаю оптимальными именно механические переключатели. О чем упоминал выше.
Как вариант можно применить принцип как в DSO-138 и его последователях.
Клик для увеличения
Та же схема 2, но резисторы верхнего плеча соединены между собой. Но за это придется расплачиваться уменьшением входного сопротивления на диапазоне с максимальной чувствительностью. Из-за влияния ступеней делителя друг на друга.
Словом, на сегодняшний день, считаю оптимальным для несложных самодельных осциллографов использовать входной аттенюатор (делитель) по схеме 2.
Переключение диапазонов
И здесь мы подходим ко второй проблеме этого дела. Трех ступеней делителя НЕДОСТАТОЧНО. Получается, что наименьшие сигналы будет трудно рассмотреть и требуется дополнительное переключение либо растяжка по вертикали.
Можно применить галетники. Но это габариты, сопоставимые с габаритами самого ослика. Наименьший, что у меня есть – на 5 положений 2 направления, размерами чуть длиннее подстроечного советского резистора. Но 5 положений тоже мало, да и он выдран из японской техники очень давно и аналогов мне больше не попадалось. Не путь.
Последний из построенных мной осциллографов это «Осциллограф на микроконтроллере ATMEGA32А» с сайта bezkz. Его особенность в том, что он имеет программную растяжку 2 раза в 2 раза. То есть способен растягивать картинку в 2 и 4 раза.
С трехпозиционным переключателем диапазонов чувствительности получается всего 9 положений. И они достаточно неплохо друг друга перекрывают. Я применил в нем входной аттенюатор на одной плате с усилителем на AD823. Естественно с цепями защиты и т.д.
Еще один вариант осциллографа, который нацеливаюсь переделать, это VirtOS в версии от VetalST под дисплей LS020. Он у меня уже реализован в металле, но диапазон чувствительности (1 вольт на деление, от 2 до 8 делений на экран) не устраивает.
В нем есть программная растяжка в 2 раза и потенциометром еще в 2 раза. Т.е. снова два раза по два, как в «Электрике». Правда переключение уже будет не столь удобное. Но этот ослик мне симпатичен и очень хотел бы довести его до ума. Планирую добавить в него усилитель с аттенюатором и расширить диапазон в 100 раз вниз. Ну а щуп с делителем на 10 — повышает диапазон вверх.
Можно еще также рассмотреть входные усилители на ОУ. Особенности их применения. С конкретными схемами узлов и печатными платами. Но это уже тема для следующей статьи. А пока призываю тех, кто планирует разработку несложных осциллографов, отдать предпочтение все же механическим переключателям во входных делителях.
Для начинающих радиолюбителей такие схемы куда проще в изготовлении и настройке. И на практике мне лично куда удобнее переключать диапазоны просто щелкая переключателями, а не прыгать по пунктам меню кнопками, либо энкодерами. Специально для сайта Радиосхемы — Тришин Александр Олегович. Г. Комсомольск-на Амуре.
Форум
Обсудить статью ВХОДНЫЕ УЗЛЫ САМОДЕЛЬНЫХ ОСЦИЛЛОГРАФОВ
radioskot.ru
Устройство осциллографа, его настройка, подключение и сферы применения
Для ремонта электроники необходимы измерительные приборы. В основном используют мультиметр или старый добрый тестер, но для сложной диагностики неисправностей радиоэлектронной аппаратуры требуется более точный и чувствительный прибор — осциллограф. Им пользуются в основном профессиональные мастера электроники. Обывателю достаточно сложно разобраться в тонкостях его работы. Статья поможет понять принцип работы и полезные качества этого аппарата для диагностики электронной техники.
Что такое осциллограф и зачем он нужен
Осциллограф позволяет визуализировать электрические сигналы, импульсы и колебания. При диагностике неисправностей электронной аппаратуры очень важно видеть процессы, происходящие в электронной схеме, даже если они кратковременны и происходят в случайный момент. По осциллограмме можно видеть амплитуду электронного колебания и время любого его участка. С помощью осциллографа измеряют: фазы, частоты, коэффициенты модуляции электронных колебаний и многие иные необходимые измерения. Большой диапазон измеряемых частот, возможность отделения необходимого сигнала от помех делает его незаменимым прибором при ремонте сложной электронной техники. В общих чертах и понятным новичку языком принцип работы можно описать следующим образом.
Устройство осциллографа
Основной элемент прибора — экран, разделённый на клетки. На него выводится визуализация электрического колебания. Масштаб клеток задаётся регулировками на корпусе осциллографа. Вертикальные клетки показывают напряжение подаваемого сигнала, а горизонтальные замеряют время. Градация клеток как по напряжению, так и по времени выставляется регуляторами на корпусе. Зная время одного импульса сигнала несложно рассчитать его частоту.
Усилитель сигнала
Прибор оснащён регулятором усиления электрического сигнала. По сути, функция изменяет масштабирование синусоиды на экране. Например, по вертикали экран размечен на 10 клеток, и предел усиления установлен на 1 вольт на клетку. В этом случае импульс напряжением в двадцать вольт будет не виден на экране. Нужно установить параметр усиления на большее количество вольт, отображаемое в одной клетке. Точно так же при низком напряжении увеличением усиления добиваются отчётливой визуализации осциллограммы.
Развёртка и её регулировка
Принцип настройки осциллографа по параметру развёртки идентичен настройке усиления, только производится она по горизонтальной оси. Клетки соответствуют миллисекундам. Изменяя их количество, соответствующее одной клетке, получаем нужное отображение синусоиды в необходимом масштабе. При необходимости изучить малый отрезок сигнала, значение развёртки уменьшают. Для изучения частотности и типа электронного импульса, оценки цикличности и других характеристик значение увеличивают.
Блок синхронизации
Синусоида графика прорисовывается на экране слева направо, до его окончания. Далее, прорисовка повторяется. Скорость построения графика высока и приводит к «бегущей» прорисовке или вообще к непонятной кривой. Это происходит по причине наслоения нового изображения на старый график с однозначным смещением. Регулировкой синхронизации осуществляется включение развёртки при достижении входным сигналом установленных значений.
Например, установив значение синхронизации в ноль вольт, при обработке синусоиды сигнала отображение начнётся после достижения напряжения на входе заданного показателя, а завершится в конце экрана. Потом визуализация начнётся с очередного нулевого показателя, и цикл будет повторяться. В результате становится видна стабильная картина, и все скачки сигнала становятся наглядно видны. Простейший блок синхронизации оснащён двумя настройками:
- Регулятор «Фронт» — позволяет установить напряжение старта. Если, допустим, установить ноль, то прорисовка начнётся, когда синусоида будет падать до значения ноль.
- Регулятор «Спад» — При установленном на ноль регуляторе прорисовка стартует, когда синусоида будет подниматься до значения ноль снизу.
В сложных моделях осциллографов существуют ещё ряд настроек синхронизации для более специфических измерений.
Блок питания
Служит для подачи необходимого напряжения на электронные схемы самого осциллографа от сети 220 вольт.
Прибор может быть оснащён одним или несколькими сигнальными входами. Это зависит от модели. Несколько выходов необходимы для замера анализа и сравнения сразу нескольких электрических сигналов. Простейший осциллограф оснащён лишь одним сигнальным выходом и щупом заземления. Если к входу прибора ничего не подключено, то на экране посередине моделируется горизонтальная линия, называемая нулевой прямой. Если, к примеру, подключить сигнальный щуп к плюсу батарейки, а заземление к минусу, прямая линия подскочит вверх на количество клеток, соответствующее напряжению по шкале градации, выставленной на корпусе прибора. Поменяв щупы местами, линия опустится на то же количество клеток.
Зачем необходим осциллограф
Областей использования осциллографа очень много. Визуализация поведения электронного сигнала значительно упрощает определение неисправности, следовательно, ускоряет время, затрачиваемое на ремонт любого, даже очень сложного прибора. Осциллограф позволяет:
- Измерить напряжение и временной параметр электронного сигнала, определить частоту.
- Видеть амплитуду сигнала, понять его природу.
- Измерить сдвиг фаз.
- Выяснить соотношение полезного сигнала и помех, наводок, а также понять характеристики шумов.
При помощи осциллографа легче определить неисправность в приборе, а некоторые поломки диагностировать без него невозможно. Он делает огромное количество замеров в секунду, способен выявлять очень кратковременные сбои сигнала и фиксировать их, что невозможно сделать мультиметром.
Виды осциллографов
Приборы разделяются на два больших вида: аналоговые, собранные по схемам с использованием электронно-лучевых трубок, и цифровые собранные с использованием жидкокристаллических дисплеев. А также существует разделение по количеству сигнальных входов. Это нужно для замера сразу нескольких показаний и их сравнения.
Аналоговые осциллографы
Это собранные по классической схеме осциллографы с применением лучевой трубки. Такие модели оснащены делителем, вертикальным усилителем, имеют синхронизацию и отклонение, и блок питания. Нижний порог измеряемой частоты 10 герц, верхний зависит установленного усилителя. В наше время аналоговые приборы вытесняются цифровыми моделями этого нужного агрегата.
Цифровые осциллографы
Эти приборы, собранные на основе микропроцессорных компонентов. Такие схемы осциллографов обладают значительно большим спектром технических возможностей. Состоят из делителя, усилителя, дешифратора аналогового сигнала в цифровой код, блока управления, памяти, а также из блока питания и ж. к. дисплея для визуализации измерений. Цифровые приборы компактны и могут быть нескольких типов:
Цифровые запоминающие приборы. Принцип действия несколько отличается от аналогового варианта. Входящий сигнал преобразовывается в цифровой вид и при необходимости запоминается. Скорость запоминания задаётся управляющим блоком. Оцифровка сигнала позволяет повысить стабильность отображения и запомнить информацию, сделать проще растяжение и масштабирование синусоиды. Ж. к. дисплей даёт возможность отображать дополнительные данные и управлять прибором. Существуют модели с цветным дисплеем, дающим возможность отличать сигналы от помех, шумов и других каналов, обозначать цветом интересующие места осциллограммы. Запомненные результаты измерений можно перенести в файле на компьютер или распечатать для дальнейшей обработки.- Цифровые люминофорные устройства. Приборы совмещают в себе все достоинства аналоговых и цифровых осциллографов, благодаря новейшей технологии построения графика сигнала на цифровом люминофоре. Это позволяет видеть на экране все нюансы модуляции сигнала, как на аналоговых типах прибора. При этом даёт возможность сохранения измерений в памяти и их анализа. А также возможно выводить графики с изменяемой интенсивностью, что очень облегчает определение неисправностей в импульсных электронных схемах и модулях. Например, становиться возможным расчёт глубины модуляции электрического сигнала при настройке напряжения на выходе импульсного блока питания, что приводит к нестабильной работе схемы или модуля. Люминофорные приборы мгновенно реагируют на изменения входного сигнала, отображают его с разной яркостью, имеют возможность сохранения и анализа измерений. Отлично совмещает в себе все преимущества цифровых и аналоговых устройств, а во многом и превосходят их.
- Цифровые стробоскопические устройства. В таких типах приборов используется эффект последовательного стробирования сигнала. Приборы точены и чувствительны, позволяют исследовать периодические сигналы минимальной интенсивности, имеют широкую полосу пропускания. Позволяют выявлять дефекты очень сложных схем. Цена приборов очень высока, поэтому используется только профессионалами.
Цифровые запоминающие приборы. Принцип действия несколько отличается от аналогового варианта. Входящий сигнал преобразовывается в цифровой вид и при необходимости запоминается. Скорость запоминания задаётся управляющим блоком. Оцифровка сигнала позволяет повысить стабильность отображения и запомнить информацию, сделать проще растяжение и масштабирование синусоиды. Ж. к. дисплей даёт возможность отображать дополнительные данные и управлять прибором. Существуют модели с цветным дисплеем, дающим возможность отличать сигналы от помех, шумов и других каналов, обозначать цветом интересующие места осциллограммы. Запомненные результаты измерений можно перенести в файле на компьютер или распечатать для дальнейшей обработки.Портативные осциллографы
Технологии идут вперёд, стационарные цифровые приборы приобретают меньшие габариты и размеры, осциллографы не исключение. Портативные модели этих приборов имеют небольшие размеры и массу, питаются от батареек или встроенного аккумулятора. При этом не уступают стационарным устройствам по функциональности и точности, имеют большое количество функций и возможностей применения в различных областях.
Виртуальные осциллографы
Виртуальные варианты прибора являются неплохой заменой обычных цифровых осциллографов. Их преимущества в низкой стоимости, лёгкости применения, небольших размерах, хорошем быстродействии. Недостатки: невозможность замера и постоянной визуализации величины сигнала. Могут применяться в любой радиотехнической сфере. Например, для обслуживания телекоммуникационных сетей, ремонта электронной техники и компьютеризированного оборудования, при диагностике любых схем и блоков, где необходимо тестирование и анализ неустойчивых, переходных электронных процессов.
Виртуальные приборы могут быть двух типов: ·
- Собранный в отдельном блоке аппаратный модуль, подключаемый к компьютеру через USB порт.
- Программное приложение для компьютера, работающее при помощи звуковой карты, к линейному входу которой подключается сигнальный щуп. Визуализация сигнала происходит на мониторе П. К. или ноутбука.
При выборе модели прибора нужно обязательно представлять, какие измерения будут им производиться.
Проверка осциллографа
В инструкции по эксплуатации обязательно описан процесс калибровки (проверки) устройства. Практически любой осциллограф имеет сзади или сбоку корпуса специальный выход генератора прямоугольных импульсов. Его используют для калибровки прибора. При подключении сигнального щупа к калибровочному выходу на экране должна появиться пилообразная линия. Поставив воспроизведение луча в режим «Авто», нужно проверить работу всех функций, покрутив ручки. Яркость должна регулироваться, фокусировка — фокусировать, луч должен двигаться вверх, вниз при масштабировании. При настройке синхронизации осциллограмма должна останавливаться.
Самый же простой способ убедиться в работоспособности прибора — это коснуться пальцами щупа. Луч должен реагировать на прикосновение.
Основные функции работы и возможности осциллографа, описанные выше? наверняка помогут начинающим. Многие вопросы, возникающие в процессе использования агрегата, можно понять лишь с опытом. Прибор достаточно сложен, но изучив его, легко решаются задачи диагностики и ремонта фактически любых электронных схем.
instrument.guru
