• Главная
  •  > 
  • Интернет
  •  > 
  • Портативный цифровой осциллограф dss 31. Цифровой осциллографический пробник «ChameIeon_D»

Портативный цифровой осциллограф dss 31. Цифровой осциллографический пробник «ChameIeon_D»

Опубліковано 19.10.2012

Вышел новый выпуск “Радиоежегодник” 17. Этот сборник целиком посвящен измерениям.

В выпуске собраны 254 схемы из 11 изданий.

  • Энциклопедия АСУ ТП www.bookasutp.ru
    • Измерительные каналы. Определения основных терминов
    • Точность, разрешающая способность и порог чувствительности
  • Радио
    • Портативный цифровой осциллограф DSS-31 (ATmega32A, AD7822BR)
    • Звуковой пробник для проверки транзисторов
    • Изготовление измерительных щупов
    • Цифровой измеритель емкости и внутреннего сопротивления аккумуляторов (ATmega8)
    • Часы с псевдоаналоговой индикацией и термометром (АТ89С51, DS1307, DS1621)
    • Таймер-терморегулятор на микроконтроллере (ATmega8, DS18B20)
    • Прибор для измерения времени реакции человека (PIC16F628A)
    • Пробник ЭПС конденсаторов
    • ГКЧ из синтезатора на основе DDS AD9835 (ATmega8, AD9835)
    • Усовершенствованные часы-термометр-таймер (PIC16F873A, DS1307, DS18B20)
    • Термометр - приставка к компьютеру, подключаемая через звуковую карту
    • Цифровой вольтметр сетевого напряжения (PIC16F676)
    • Измерительное устройство для блока питания (PIC16F73)
    • Двухрежимный дальномер (PIC16F877A)
    • Определитель цветовых оттенков
    • Измеритель длины кривых линий (PIC16F88)
    • Индикатор КСВ QRP-трансивера (LM339)
    • Звуковой генератор фиксированных частот (TL072)
    • Устройство управления уличным освещением
    • Ультразвуковой измеритель уровня жидкости (PIC16F628A)
    • Автомобильные говорящие часы с термометром (PIC12F675, PIC16F876, PM29F002T, DS18B20)
    • Вариант защищенного фотореле
  • Радиоаматор
    • Измерение параметров Тиля-Смолла с помощью ноутбука
    • Об одной из схем радиолюбительского измерителя индуктивности
    • Встраиваемый цифровой ампервольтметр с ЖК-индикатором от DT890B
    • Датчик контроля протечки воды ch-c0020 (PIC10F222)
    • Барометр на основе мультиметра М830 (МРХ4115А)
    • Модернизация универсального вольтметра В7-16А
    • USB K-L-line адаптер (L9637, FT232R)
    • Цифровой эхолот
    • Доработка мультиметра М-838 для контроля температуры в двух аквариумах
    • Измеритель частоты промышленной сети 50 Гц (ATtiny2313)
    • Частотомер – приставка к мультиметру
    • Индикатор уровня сигнала для АС
    • Цифровой манометр (ATmega8, MBS3200)
    • Вольтметр из мультиметра DT-830B с неисправной БИС
    • Измеритель СО2 на базе мультиметра М830 (RS5600)
  • Электрик
    • Простой уровнемер
    • Миниатюрный измеритель ESR
    • Стабилизация температуры в замкнутом объеме с полезной нагрузкой
    • Лабораторный двухканальный источник питания с микропроцессорным управлением (ATmega8, LM331)
    • Измеритель тока потребления SATA/IDE-устройств (MC34063, LM324)
    • Измерители мощности на полупроводниковых диодах
  • Радиоконструктор
    • Несколько «игрушек» для частного дома
    • Два генератора на цифровых ТТЛШ микросхемах
    • Индикатор плохих контактов (LM358)
    • Несколько полезных схем для лаборатории радиолюбителя
      1. Приборы для проверки кварцевых резонаторов
      2. Пробник для ремонта УНЧ
      3. Логический пробник
      4. Синусоидальный ГНЧ
    • Металлоискатель на ИМС К561ЛА7
    • Металлоискатель на биениях (К561ЛА7)
    • Термостат для старого холодильника (LM335, TLC271)
    • Автомат управления дачным водопроводом (К561ЛА7)
    • Измеритель комплексного сопротивления – приставка к компьютеру
    • Пробники – генераторы
    • Простой сигнализатор для холодильника
    • Сигнализаторы для холодильника
    • Сигнализатор перегрева электророзетки
    • Логический пробник
    • Автомат для тепличного хозяйства (LM393)
    • ИК-локатор (SFH506-36)
    • Устройство управления вентиляторами для датчика влажности
    • Автомат управления светом в подъезде (AN6884)
  • Радиомир
    • Микросхемы датчиков и сенсоров. Обзор (МАХ8211, МАХ8212, LM3822/3824, AD590, IL135Z, ADXL103, ADXL203, ADXL311, TLE4905, KMZ10, SFH5110, НОА0901)
    • Акустические реле. Обзор
    • Поиск магнитных аномалий (KMZ10, AD822)
    • Фоторезисторы. Справочный материал
    • Испытатель мощных полевых и биполярных транзисторов (NE555)
    • Измерение ESR конденсаторов. Обзор
    • Выбор конденсаторов по минимуму ESR
    • Измерение больших сопротивлений
    • Пробник сетевого напряжения
    • Приставка для измерения R
    • Измерение частоты мультиметром
    • Индикатор электромагнитного излучения
    • Тестер ПДУ из двух деталей
    • Фотодиоды. Справочный материал
    • Измеритель иммитанса на звуковой карте
    • Портативный рН-метр (LMP7721, LMP7715)
    • Сигнализатор перегрева
    • Емкостные датчики приближения. Обзор
      1. Датчики на конденсаторах
      2. Емкостные датчики на частотозадающем LC-контуре
  • Радиохобби
    • Измеритель радиации (ATmega88, BPW34)
    • Антенный анализатор (LTC1799)
    • Измеритель ВЧ мощности
    • Приставка к мультиметру для измерения параметров JFET (TL081)
    • Автоматический говорящий опознаватель цвета (PIC24FJ128GA006)
    • Металлоискатель (ICM7556)
    • КСВ-измеритель (PIC16F886)
    • «Растянутый» односветодиодный индикатор пикового уровня (NE5532)
    • Простой цифровой 4-уровневый пробник со звуковой индикацией (LM339)
    • Пробник для быстрой проверки пультов ИК ДУ (LMC555CN)
    • Звуковой пробник целостности дорожек печатных плат (TL072)
    • Монитор потребляемой мощности (TLC272)
    • Монитор активности жесткого диска (ATtiny2313)
    • Индикатор температуры двигателя с адаптивной яркостью (ATtiny25, KTY-84)
  • РадиоЛоцман
    • Способы снижения погрешности цифровых потенциометров *
    • Прецизионная адаптивная система сбора аналоговых данных с интерфейсом USB (C8051F350, FT232RL) *
    • Беспроводная система мониторинга температуры с возможностью регистрации данных (MAX6577, MAX1472, MAX1470, MAXQ2000) *
    • Простой интерфейс расширяет диапазон ШИМ регулирования (IPS7091G, OPA137) *
    • Простая приставка превращает звуковую карту компьютера в высокоскоростной стробоскопический осциллограф (AD783, AD8042) *
    • Использование датчика тока ACS712 (PIC16F1847, OPA344) *
    • Диапазон преобразования АЦП микроконтроллера можно расширить вдвое без потери точности (PIC16F876, LMC6482) *
    • Измерение мощности лазерного излучения с помощью модифицированного МЭМС датчика давления *
    • Подключение акселерометра к PIC микроконтроллеру (PIC16F877, ADXL330, MCP6284) *
  • Современная Электроника
    • Быстродействующий датчик действующего значения переменного тока силовых преобразователей (LT100 S/SP30) *
    • Конструирование блоков обработки сигналов и информации *
    • Охлаждение блоков обработки сигналов и информации *
    • Как заставить встроенный в микроконтроллер АЦП поразрядного уравновешивания работать с разрешением дельта-сигма-АЦП (ADS1256, ADS1210, C8051F067, AD780) *
    • Преобразователь сигналов индуктивного датчика положения ротора *
    • Измеритель диаграммы направленности антенны (MAX318, AD622, OP37) *
  • Компоненты и Технологии
    • Мир МЭМС. Дальнейшая конвергенция датчиков движения и смежных технологий на массовых рынках (MAG3110, AK8973S, AKU230) *
    • Новые сенсорные решения. Выход на новый уровень измерений (AS5410, ADIS16407) *
    • Датчики магнитного поля. Спектр высокообъемной продукции от ведущих поставщиков (AK8973S, HQ-0221, HQ-8220, AK8771, ATS675, ATS627, ACS711, ACS756/ACS758, TLE4953, TLE4983/84(C), HAL880, HAL3625, MLX90360, MLX90363) *
    • XMR-микросистемы - альтернатива датчикам Холла в системах контроля движения и тока (TLE5012, TLE5027, KMA210, KMZ60, KMA36) *
  • LC-метр из звуковой карты. Zmeter – 2
  • Рецепторы златки пожарной
  • Под радиоклюквой
    • Андрей ЗИНЬКЕВИЧ
    • Daniel KALIVODA

Осциллограф выполнен на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5мм, изображённой на рис. 5. Расположение деталей на двух её сторонах показано на рис. 6. Большинство перемычек - из неизолированного лужёного провода. Те, что выделены цветом - из многожильного изолированного провода. Со стороны печатных проводников имеется несколько перемычек для поверхностного монтажа. А перемычки S1-S4 представляют собой капли припоя, соединяющие соседние монтажные площадки. Как уже было сказано, в зависимости от требующейся полярности контактов разъёма ХЗ делают лишь две из четырех перемычек (S1 и S4 либо S2 и S3).

Для микроконтроллера DD4 на плате предусматривают цанговую панель DIP40-W-M. Прежде чем устанавливать её, следует смонтировать все элементы и перемычки, которые должны находиться под панелью.
Входной разъём XW1 и переменный резистор R35, если он СП4-1 или подобный, устанавливают на алюминиевых уголках толщиной 2 мм. Все выводы ЖКИ HG1 соединяют отрезками провода МГТФ-0,12 с контактными площадками платы, обозначенными И1-И20. Цифры в обозначениях совпадают с номерами выводов ЖКИ. На четырёх стойках М2,5х7 индикатор крепят над платой.

Отсек для батареи GB1, рассчитанный на три элемента типоразмера АА, приклеивают к пластине размерами 40×76 мм из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. В отверстия по углам этой пластины расклёпывают резьбовые втулки МЗ-5,5×2,5x3x3,5.48.016, с помощью которых пластину устанавливают над основной платой под ЖКИ. Провода от батарейного отсека припаивают к контактам розетки НК-2, сочленяемой с находящейся на плате вилкой WK-2 (X4). Можно припаять их и без разъёма непосредственно к соответствующим контактным площадкам платы.

Если предполагается пользоваться только аккумуляторами, лучше применить готовую батарею на 3,6 В, в которой три аккумулятора подобраны идентичными по параметрам и будут заряжаться и разряжаться одинаково. К тому же исключается переходное сопротивление между аккумуляторами и контактами батарейного отсека. Такую батарею фиксируют на описанной выше стеклотекстолитовой пластине липкой лентой.
Плата рассчитана на установку резисторов и конденсаторов в основном для поверхностного монтажа типоразмера 0805 (R1- R7, R12-R14, R16, R18, R20-R25, R34, R37-R42, R44, R49- R52, R54, R55, R59, R61, R63, R66-R71, С1, С6, С9, С12-С17, С19-С21, С23- С28, С30, С32, СЗЗ, С36, С37, С39, С40, С42, С44, С45, С48-С50, С57, С61, С62) и типоразмера 1206 (R9, R19, R36, R56-R58, R60, R62, R65). Резисторы R8, R10, R11, R17, R30-R33, R43, R45, R46, R48, R64 - МЛТ-0,125 или импортные MF-12, монтируемые обычным образом.

Резистор R10 желательно выбрать с ТКС не хуже ±100 ppm/°C (MF-12-100 к±1%, С2-23-0.062-100 к±1% и подобные). Резисторы R20 и R24 должны иметь ТКС не хуже ±100ppm/°С, иначе при изменении температуры окружающей среды возможен уход линии развёртки по вертикали. Подстроечные резисторы: R15 - многооборотный 3296W, R26-R29, R53 - 3329Н (СПЗ-19а). Переменный резистор R35 - СП4-1 с характеристикой А (линейной). Его можно заменить импортным RV091NP. Резистор СП4-1 устанавливают на алюминиевый уголок, a RV091NP - непосредственно на печатную плату в предусмотренные для его выводов отверстия.

Суммарное сопротивление резисторов R2 и R3 должно равняться 900 кОм±0,5 %, a R4 и R5 - 90 кОм±0,5 %. Резисторы R6, R7, R24 должны быть с допуском не хуже 0,5 % либо подобраны с такой точностью. Образующие делитель для измерения напряжения батареи питания резисторы R69-R71 также нужно подобрать с точностью не хуже ±0,5 % либо программно откалибровать измеритель напряжения питания, войдя в меню конфигурации осциллографа.

Подстроечные конденсаторы С2, С4, С5 - КТ4-256. Оксидные конденсаторы алюминиевые для обычного монтажа (C8, C10, C11, C18, С22, C29, С31, С35, C38, C47, C51-C54, C56, C58, C59) и танталовые для поверхностного монтажа типоразмера А или В (C8, C10, C29, C35, C43, C53, C56), типоразмера В (C34, С41, С47, C60) и типоразмера С (C46, C51, C55, C58, C59). Причём конденсаторы C8, C10, С29, C34, C35, C47, С50, С51, C53, C56, C58, C59 могут быть как алюминиевыми, так и танталовыми. Конденсаторы C53, C56, C59, если они алюминиевые, необходимо зашунтировать керамическими конденсаторами типоразмера 0805 ёмкостью 0,47 мкФ. Конденсатор СЗ - металлоплёночный CL21, а 07 - плёночный CL11 (зелёного цвета с маркировкой 2E682J). Оба должны быть рассчитаны на переменное напряжение не менее 250 В.

Дроссели L1, L5, L7, L8, L10 - LGA0305 или LGA0307 индуктивностью 22…33 мкГн с активным сопротивлением не более 1,5 Ом. Дроссель L3 - индуктивностью 10…22 мкГн типоразмера 1206 для поверхностного монтажа, например LQM31F. Дроссели L4 и L9 - LGA0410 или аналогичные индуктивностью 22…33 мкГн с активным сопротивлением не более 1 Ом. Дроссели L11-L13 - LGA0305, LGA0307 или аналогичные с активным сопротивлением не более 10 Ом. Дроссель L14 - RCH-895 или другой указанной на схеме индуктивности с активным сопротивлением не более 0,1 Ом, рассчитанный на ток не менее 1 А.

Дроссель L6 должен быть рассчитан на ток не менее 1 А. Для его самостоятельного изготовления можно использовать ферритовое кольцо типоразмера К10x6x3 мм с начальной магнитной проницаемостью не менее 600. Чтобы предотвратить насыщение, в нём необходимо сделать немагнитный зазор. Для этого остро заточенным ножом по линии диаметра на кольце со всех доступных сторон делают надрезы, после чего кольцо разламывают пополам. Вставив в каждый из стыков по прокладке из бумаги толщиной 0,25 мм, половины кольца склеивают эпоксидным клеем. На время его затвердевания половины удобно сжать бельевой прищепкой. Излишки затвердевшего клея снимают надфилем.

На магнитопровод для механической прочности (иначе при намотке провода он может сломаться) сверху и снизу накладывают шайбы 10×6 мм из стеклотекстолита толщиной 0,4 мм, после чего магнитопровод вместе с ними обматывают слоем фторопластовой или другой изоляционной плёнки.
Обмотка дросселя состоит из 27 витков провода ПЭТВ-2 диаметром не менее 0,63 мм. В авторском экземпляре КПД преобразователя на микросхеме МАХ756 с описанным дросселем составил 85 % при входном напряжении 3,6 В и токе нагрузки 50 мА и 87,5 % при токе нагрузки 120 мА.

Если самостоятельное изготовление дросселя L6 затруднительно, можно использовать готовый RCH-895 на 22 мкГн, имеющий активное сопротивление менее 0,06 Ом и рассчитанный на ток 1,7 А. На печатной плате предусмотрено место для его установки. КПД преобразователя с дросселем RCH-895 получается таким же, как в предыдущем случае. Однако следует иметь в виду, что RCH-895 имеет разомкнутый магнитопровод, а это увеличивает уровень создаваемых им электромагнитных помех.

Для дросселя L6 можно использовать и кольцевой магнитопровод из порошкового железа, например, от дросселя VTP01002 (10 мкГн, 2 А). Размеры этого магнитопровода - 9,5×4,5×4,5 мм. Индуктивность 22 мкГн была получена при намотке на него 22 витков провода ПЭТВ-2 диаметром 0,63 мм. КПД преобразователя при входном напряжении 3,6 В и токе нагрузки 50 мА составил 83,7 %, а при токе нагрузки 120 мА- 86 %, что немного хуже, чем при дросселе с ферритовым магнитопроводом.

Примерно таким же КПД получается при использовании готового тороидального дросселя DLV-260-M2.0 (26 мкГн, 2 А) с габаритными размерами 17,5×8 мм. Пригодны и экранированные дроссели в исполнении для поверхностного монтажа, например CDRH6D28NP-220N. К ним следует припаять выводы из лужёного провода.
Печатная плата рассчитана на установку реле К1 типа G6HK-2 5 VDC фирмы Omron (поляризованное двухобмоточное с двумя устойчивыми положениями якоря). По электрическим характеристикам пригодно и реле V23042 В2201 В101 фирмы SIEMENS, но такая замена потребует переделки печатной платы.

Транзистор 2SA1300 может быть заменён на SS8550 (его выводы расположены иначе - база и коллектор поменялись местами) или аналогичный с напряжением насыщения не более 0,25 В при токе коллектора 70 мА. Полевой транзистор BSH201 при необходимости заменяют более дешёвым BSS84.

Защитные диоды КД409А можно выпаять из телевизионных селекторов каналов СК-В-1, СК-М-24. Особенность этих диодов - малая ёмкость р-n перехода и очень маленький прямой ток при напряжении до 0,3…0,4 В. Заменять их диодами другого типа не рекомендуется. При замене оптрона РС817А прибором с другим буквенным индексом или другого типа потребуется, возможно, подобрать резисторы R39 и R41, чтобы получить на выводе эмиттера фототранзистора оптрона импульсы неискажённой формы.

Графический ЖКИ WG12864A можно заменять подобными (разрешение экрана 128×64 пкс., встроенный контроллер KS107 или KS108), например, BG12864AGPLHbn, MT12864A. В случае применения ЖКИ с белой светодиодной подсветкой необходимо уменьшить её ток, увеличив номинал резистора R48 до 47 Ом.
Индексы в конце обозначений ЖКИ указывают цвет фона, тип и цвет подсветки, рабочий интервал температуры и другие особенности прибора. Поскольку каждый производитель использует свою систему обозначений, характеристики индикатора лучше перед покупкой уточнить.

Желательно отсутствие в ЖКИ узла термокомпенсации. Он состоит из терморезистора, нескольких постоянных резисторов и регулирующего транзистора, включённого в выходную цепь преобразователя положительного напряжения питания в отрицательное, необходимое для регулировки контрастности изображения, и поддерживает её неизменной при значительных колебаниях температуры окружающей среды. Оптимальную контрастность устанавливают подстроечным резистором, подключаемым между выводами 18 и 3 ЖКИ, причём обычно такой, чтобы погашенные точки индикатора были едва видны.

Как показал опыт работы с графическими индикаторами, именно узел термокомпенсации не всегда позволяет добиться оптимальной контрастности. Например, у ЖКИ WG12864A-YGB-T она оставалась недостаточной даже при непосредственном соединении его выводов 18 и 3 и напряжении питания +5 В. При попытке запитать отрицательным напряжением от встроенного в ЖКИ преобразователя внешнее устройство (потребляющее всего несколько миллиампер) на регулирующем транзисторе узла термокомпенсации падает большая часть этого напряжения.

При использовании вместо микросхемы MAX756CSA более дешёвой NCP1400ASN50T1 её монтируют на плату, как показано на рис. 6 в верхней части выреза платы для установки ЖКИ (вид со стороны печатных проводников). В этом случае конденсатор С39 и резистор R54 устанавливать нет необходимости, а стабилитрон 1N5342B (VD17) следует заменить на 1 N5341 В, так как максимальное входное напряжение микросхемы NCP1400ASN50T1 не должно превышать 6 В.

Микроконтроллер ATmega32A-PU можно заменить устаревшим ATmega32-16PU. При тактовой частоте 20 МГц потребляемый последним ток приблизительно на 8 мА больше. Запрограммировать микроконтроллер можно с помощью программы PonyProg 2.07 и программатора SI Prog, описанного в . Запустив программу PonyProg, следует выбрать тип микроконтроллера (Device AVRmicro ATmega32), открыть файл DSS-31a.hex и загрузить его содержимое во FLASH-память микроконтроллера. Необходимо также запрограммировать конфигурацию микроконтроллера, отметив “галочками” разряды СКОРТ, BODEN, BODLEVEL, SUT1, EESA-VE. Подробное описание работы с программой PonyProg можно найти в .

Отдельно следует сказать о выборе кварцевого резонатора ZQ1 для микроконтроллера. Резонаторы HC-49S (в низком корпусе “лодочка” высотой 3,6 мм) в данном случае не подходят. Во всяком случае, из шести различных экземпляров не запустился ни один. По-видимому, они не обладают достаточной добротностью. По схеме, показанной на рис. 7, был собран и опробован генератор для проверки кварцевых резонаторов. Резонаторы HC-49S на 20 МГц в нём также не заработали.

Были опробованы и кварцевые резонаторы HC-49U (высотой 13 мм). Все они оказались работоспособными. Наибольшая амплитуда выходного напряжения проверочного генератора была получена с резонатором, промаркированным PY 20.000MHz. Запуск проверочного генератора и тактового генератора микроконтроллера происходил без сбоев. Уже длительное время осциллограф устойчиво работает с этим резонатором.
Микросхемы CD74HC4052M можно заменить на 74НС4052 других производителей. Интегральные параллельные стабилизаторы TL431 AIL и TL431 BID желательно применить именно с такими буквенными индексами, иначе может ухудшиться устойчивость осциллографа к изменениям температуры окружающей среды.

Микросхему ICL7660CSA можно заменить на ICL7660ESA, MAX1044ESA или использовать другие микросхемы-преобразователи полярности напряжения, например TPS60401. Для неё на плате предусмотрено место, показанное на рис. 6 в нижней части выреза для ЖКИ (вид платы со стороны печатных проводников), но практически работа осциллографа с этой микросхемой не проверялась. Возможно также применение микросхем TPS60400, TPS60402 и TPS60403 с изменением номинала конденсатора С56 в соответствии с документацией на эти микросхемы.

Если ни одной из микросхем, пригодных для работы в качестве преобразователя полярности напряжения, найти не удалось, а ЖКИ HG1 имеет такой встроенный преобразователь, можно воспользоваться его выходным напряжением, установив на плату и подключив, как показано на рис. 4 штриховыми линиями, дроссель L13. Микросхему DA9, дроссель L12 и конденсаторы С53, С56 в этом случае не устанавливают, а сопротивление резистора R25 увеличивают до 270 Ом.

Если в индикаторе имеется узел термокомпенсации, придётся либо всё-таки смонтировать в осциллографе узел на микросхеме DA9, либо удалить из ЖКИ узел термокомпенсации, удалив с печатной платы ЖКИ его элементы. В ЖКИ WG12864A-YGB-T - это терморезистор RT1 (он зелёного цвета), транзистор Q1 (единственный в корпусе SOT-23) и резисторы R61-R63 (все они электрически связаны с Q1 и RT1). Теперь остаётся соединить между собой отрезком провода или каплей припоя предназначавшиеся для транзистора Q1 контактные площадки.

Звуковой излучатель НСМ1201А взят из китайского электромеханического будильника. Он электромагнитный диаметром 12 мм без встроенного генератора (номинальное напряжение - 1,5 В, сопротивление обмотки - 6,5 Ом). Желаемую громкость звука устанавливают подборкой резистора R45. Если громкость остаётся недостаточной, её удаётся увеличить, применив излучатель KSS-1206 (47 Ом) с компьютерной материнской платы. Можно использовать и пьезокерамический звуковой излучатель подходящих размеров. Он не должен иметь встроенного генератора, поскольку звуковые сигналы различной тональности генерирует сам микроконтроллер.

Светодиоды L-13ID и L-13GD можно заменить аналогичными по размерам и цвету свечения, например, В!_-84549Аи BL-S2149A.
Выключатель SA1 - SK-22F14, переключатель SA2 - SS-9. Кнопки SB1 - SB7 - тактовые размерами 6×6 мм с толкателями высотой 18 мм, на которые надеты цветные пластмассовые колпачки. Разъём XW1 - импортное гнездо ВМС (аналогичный отечественный разъём имеет крепежную часть большего диаметра).

Разъём Х1 - розетка miniUSB. Если передавать осциллограммы в компьютер нет необходимости, этот разъём, микросхему DD3, оптрон U1 и связанные с ними элементы можно не устанавливать. Гнездо Х2 вырезано из разъёма, применявшегося в модулях телевизоров УПИМЦТ. Вместо него возможно установить вилку ножевую шириной 6,4 мм - под неё на плате предусмотрено место. Гнездо ХЗ подбирают под штекер применяемого источника внешнего питания. Разъём Х4 для подключения батареи питания - WK-2. От него можно и отказаться, припаяв провода от батарейного отсека непосредственно к соответствующим контактным площадкам платы.

Плату осциллографа крепят на пяти стойках М3х13 к нижней крышке готового пластмассового корпуса Z72U. Он снабжён крепёжными ушками, которые необходимо аккуратно удалить. Без ушек корпус имеет внешние размеры 179x101x37 мм. На его нижней крышке устанавливают самоклеящиеся резиновые ножки. В соответствующих местах корпуса делают отверстия под индикатор и органы управления. Для удобства разметки отверстий элементы HG1, SA2, SB1-SB7 “Вкл./Выкл.”, HL1, HL2, SA1, XW1, R35 лучше монтировать на плату поочерёдно в указанной последовательности по мере вырезания и сверления в корпусе отверстий под них.

Чтобы уменьшить влияние на входные узлы осциллографа внешних наводок, на внутреннюю поверхность пластмассового корпуса необходимо наклеить экраны из тонкого листового алюминия, меди, латуни, жести или любого другого проводящего материала. Экран, показанный на рис. 8, наклеивают на левую часть нижней половины корпуса (под аналоговыми узлами на плате). При сборке осциллографа он окажется соединённым с цепью AGND через крепёжную стойку, ближайшую к разъёму XW1.

На верхнюю половину корпуса экран (его развёртка изображена на рис. 9, её нужно согнуть по штриховым линиям) также наклеивают над аналоговыми узлами прибора. Он покроет и две боковые стенки корпуса. Для соединения этого экрана с цепью AGND под винт крепления упомянутой выше стойки устанавливают, как показано на рис. 10, контактную пружину из упругой латуни или бронзы Она должна прижиматься к части экрана, находящейся на левой боковой стенке корпуса.
Чтобы придать осциллографу законченный внешний вид, рисуют с помощью любой программы-графического редактора и печатают на обычной бумаге наклейку на его переднюю панель, например, показанную на рис. 11.

Рисунок ламинируют с обеих сторон. С обратной стороны по всей его поверхности наклеивают двустороннюю липкую ленту, не снимая с неё защитную плёнку. После этого рисунок аккуратно вырезают по периметру. Белые торцы полученной наклейки желательно закрасить под цвет фона рисунка. Делать это маркёром нежелательно, со временем его краситель проникает глубоко в бумагу, заливая белые участки рисунка. Лучше использовать гелевую авторучку.
Отделив от липкой ленты защитную плёнку, наклейку накладывают на переднюю панель корпуса прибора и плотно прижимают к ней. Достоинство такого метода состоит в том, что при необходимости наклейка может быть без труда удалена, причём на пластмассовом корпусе практически никаких следов не останется.

Прилагаемые файлы: DSS-31.zip

ЛИТЕРАТУРА
2. Долгий А. Разработка и отладка устройств на микроконтроллерах. - Радио, 2001 ,№6, 7.
3. Долгий А. Программаторы и программирование микроконтроллеров. - Радио, 2004, № 4-8.

С. САМОЙЛОВ, г. Харьков, Украина
“Радио” №2 2012г.

МАКСИМАЛЬНОЕ напряжение без делителя -100В.

Миниатюрный осциллографический пробник Хамелеон D2

Краткие технические характеристики:

— полоса пропускания: 0…1 МГц;
— чувствительность: 50 мВ/дел…10 В/дел;
— скорость развертки: 0.5 мкс/дел…0.1 с/дел;
— максимальная частота дискретизации: 5 МГц;
— запуск развертки по фронту или по спаду: авто, однократный или внешнимсигналом.

Ну вот и готов оптимальный вариант вариант «Хамелеона». Хочу выразить свою благодарность товарищу y_kiyko ,за помощь в создании железной части осциллографа. В нем перенесены редко используемые меню в сервис. Добавлены перемещение луча по вертикали, увеличено
входное сопротивление до 1мом.А также включение и выключение кнопкой без фиксации.

Спасибо darian ,за помошь в тестировании прошивки с отсутсвующим тормозом на длительных развертках,которые мешают в управлении кнопками. Эта прошивка адаптирована под
вариант от y_kiyko.

О приборе.
— добавлено автоматическое переключение чувствительности (активация — одновременным нажатием кнопок ВВЕРХ и ВНИЗ в пункте чувствительности, деактивация — изменением вручную чувствительности кнопками ВВЕРХ или ВНИЗ). В автомате перед величиной чувствительности выводится значок «*» (идея взята из http://Oscilloscop-dss31.narod2.ru);
— добавлено автоматическое переключение скорости развертки для 0.5мкс/дел…10мс/дел (активация — одновременным нажатием кнопок ВВЕРХ и ВНИЗ в пункте скорости развертки, деактивация — изменением вручную скорости кнопками ВВЕРХ или ВНИЗ). В автомате перед величиной скорости развертки выводится значок «*»;
— при одновременном нажатии кнопок ВВЕРХ и ВНИЗ в пункте смещения луча добавлена установка в позицию, сохраненную в памяти перед последним выключением (идея опять таки из http://Oscilloscop-dss31.narod2.ru).
Хотелось бы отметить об особенности автоматического переключения скорости развертки.
Т.к. в Хамелеоне на отображаемую точку приходится всего одна выборка, при некоторых сочетаниях частоты сигнала и скорости развертки возникает стробоскопический эффект, приводящий к неправильным показаниям (занижение частоты отображаемого сигнала или как бы «растяжка»осциллограммы по горизонтали). Очень толково этот эффект описан на вышеупомянутом сайте http://Oscilloscop-dss31.narod2.ru (автору браво!). Так вот замечено, что в автомате иногда устанавливается неправильная скорость развертки, при этом сигнал несколько дрожит или переключение развертки происходит непрерывно с одного предела на другой, причем на одном пределе сигнал растянут, а на другом сильно сжат. В таких случаях следует в пункте скорости развертки нажать одновременно кнопки ВВЕРХ и ВНИЗ. При этом регулировка начинается с самой высокой скорости развертки 0.5 мкс/дел. По мере уменьшения скорости сигнал как правило захватывается правильно.

Диоды D4, D6-D8 любые, D13(TL431) смд может быть с разной цоколёвкой (сверяйтесь с ДШ). Стабилизаторы LDO могут быть любые, тоже сверяйтесь с ДШ. Резисторы измерения баттареи R25,R26 надо подобрать одинакового номинала. Резисторы и кондесаторы входного делителя составные из двух корпусов, особо точно не подбирайте, номиналы расчётные. Входной разъём мини-джек стерео — стандартный. Зуммер — плоская пьезо таблетка с припаянным отводом, паяем на плату с небольшим зазором. Корпус кварца припаиваем к земле. Шлейф на дисплей — плоский с нужным шагом (в оргтехнике соединяются платы) сгинается на 180град под дисплей. Твёрдотельное реле применил легко доставаемое и самое дешёвое. Дроссель подсветки обычный или чип. Минус 3в подстраивается подбором одного из R4. Высота кнопок зависит от выбранной конструкции корпуса. И напоследок, чтобы не затёк флюс куда ему не положено, напаять кнопки и разъёмы нужно после промывки платы.

Включаем длительным (3-4сек) нажатием средней кнопкой.
При включении, удерживая кнопку «вниз» попадаем в сервисное меню, где можно настроить цвета, яркость и тон звукового сигнала.

Ещё раз нажимаем среднюю кнопку, переходим к рабочему режиму с сохранением изменённых настроек.

В рабочем режиме перемещение по строке меню кнопками «влево»\»вправо», изменение выбранного параметра кнопками «вверх»\»вниз» (кроме режима выбора синхронизации, в котором кнопка «вниз» служит для захвата синхронизации в ждущем режиме).
При включении, удерживая кнопку «вверх» возвращаемся к настройкам по умолчанию.
Кратковременное нажатие средней кнопки приводит в режим анализа сигнала, где кнопкой «вниз» выбираем начальный и конечный маркеры, перемещаем маркеры кнопками «влево»\»вправ

Щуп с делителем к «Хамелеону» своими руками

Для его изготовления нам потребуются:

— обычный щуп от китайского мультиметра,

— 0,5 метра какого-нибудь тонкого коаксиального СВЧ кабеля,

— разъём типа мини-джек 3,5мм «стерео»,

— микропереключатель,

— тонкий контактный штырь от какого-нибудь совкового разъёма,

— кусочки термоусадочной трубки разных диаметров,

— «рассыпуха», несколько резисторов МЛТ-0,125 2МОм, smd конденсаторы типоразмера 1206 номиналами единицы-десятки пикофарад.

А также паяльник, скальпель, пинцет, плоскогубцы, кусачки, тестер с возможностью измерения емкостей от единиц пикофарад и сопротивлений до 10МОм, пара не очень кривых рук и неудержимое желание чего-то «замутить».

И так, приступим! Для начала нам потребуется подобрать тот самый подходящий СВЧ кабель. Как его подобрать? В первую очередь из имеющихся подбираем визуально по подходящему диаметру под наш щуп. Далее по сечению центральной жилы — чем она тоньше, тем лучше. Ну и в последнюю очередь по ёмкости между центральной жилой и оплёткой, опять же, чем меньше, тем лучше. Я нашёл в своих запасах кусочек вот такого кабеля от какого-то совкового СВЧ устройства.

Ёмкость 0,5 метрового куска составила около 30пФ. Лучше, думаю, могут быть параметры у кабелей внешних автомобильных GSM антенн(часто встречаются на «развалках» радиорынков). Идеальные параметры у кабелей высокочастотных щупов осциллографов. Там центральная жила вообще бывает в виде тончайшего стального волоска. Электрическое и волновое сопротивления, а также остальные параметры кабеля в данном случае нам мало интересны. Сразу подпаяем JACK 3,5мм, поскольку для дальнейших действий нам необходимо будет подключить кабель к осциллографу.

Теперь подготовим сам щуп. Аккуратно при помощи плоскогубцев вытягиваем из него штырь, разогреаем паяльником и очень аккуратно снимаем пластиковый цилиндрик (он нам пригодится). Далее вырезаем прямоугольное отверстие под микропереключатель. Должно получиться вот так:

Просверливаем сбоку отверстие, через которое пропустим «земляной» провод:

Теперь займёмся собственно делителем. У Хамелеона «D»версии входное сопротивление составляет 510кОм. Для реализации делителя напряжения на 10 нам необходимо увеличить это сопротивление в 10 раз 510кОм*10=5,1Мом. 510кОм у нас уже есть внутри самого осциллографа, поэтому в щупе нам потребуется 5,1МОм-510кОм=4,59МОм.

Для устойчивости к высокому входному напряжению это сопротивление лучше всего составить из двух приблизительно по 2,295МОм. Где же взять резисторы с таким причудливым номиналом? Наберитесь терпения, мы изготовим их самостоятельно. Точнее модернизируем имеющиеся МЛТ0,125 номиналом 2МОм. Накручиваем выводы резистора на щупы мультиметра, включаем мультиметр в режим измерения сопротивления и, неспеша, очень аккуратно, начинаем скальпелем соскабливать сначала эмаль, затем резистивный слой, всё время следя за показаниями мультиметра. Заканчиваем процесс, когда значение сопротивления станет равным 2,29-2,3 мегаома.

Второй резистор будем подгонять по чуть другой методике. Паяем его последовательно с подогнанным и ко входу осциллогафа. Подаём постоянное напряжение непосредственно на вход осциллографа, отмечаем показания. Далее выставляем чувствительность в 10 раз больше и подаём это же напряжение через резисторы (я для этого использовал стабилизированный источник 9В). Теперь так же не спеша и аккуратно скальпелем начинаем скоблить второй резистор. Заканчиваем процесс, когда луч опустится до нашей отметки.

Если со скоблением «переусердствовали», берём «свеженький» резистор и начинаем скоблить заново. Я поначалу пытался тереть абразивной бумагой «нулёвкой» и испортил два резистора, поэтому настоятельно рекомендую скоблить только скальпелем — так процесс протекает более медленно и управляемо.

С делителем по постоянному напряжению разобрались. Теперь приступим к подбору реактивной составляющей делителя и компенсации влияния ёмкости кабеля. Для этого нам потребуется ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ СПЕЦИАЛЬНОЙ ФОРМЫ. Страшно? Ничего, у меня его тоже нету, но в нашем Хамелеоне есть импульсный преобразователь, который, как нельзя к стати, даст нам нужный сигнал 🙂 Для начала выведем этот сигнал, просто подпаяв кусочек лужёнки с обратной стороны платы Хамелеона на площадку, являющуюся общей для дросселя, диода Шоттки и стока полевого транзистора. Включаем Хамелеон и фиксируем размах сигнала.

Выставляем чувствительность по напряжению в десять раз большей, подпаиваем параллельно резисторам подстроечный конденсатор 4-30пФ и подпаиваем вход кабеля к нашему «паровозу». Обязательно даём цепочке остыть перед началом подстройки, поскольку ёмкость керамических конденсаторов связана с температурой так называемым ТКЕ (температурным коэфициентом ёмкости), поэтому все манипуляции с конденсаторами мы должны выполнять, только предварительно дав им остыть. Аккуратно вращая диск конденсатора добиваемся показаний с тем же размахом.

Отпаиваем конденсатор, даём ему остыть до комнатной температуры и измеряем ёмкость. Умножаем её на два, поскольку мы составим её из двух последовательно включённых конденсаторов. У меня получилось 11-12пФ, соответственно взял два конденсатора по 22пФ. Теперь аккуратно скальпелем счищаем эмаль с выводных чашечек резисторов, лудим и паяем к ним конденсаторы.

Проверяем чего получилось.

Чес-слово валерьянку не пил! Но то ли подстроечнику не дал остыть, то ли 2х2 неправильно умножил, в общем итоге сильно промахнулся. Отпаял конденсаторы и поставил по 12пФ, далее после очередного измерения добавил к ним ещё по 3пФ впараллель.

Производим контрольную проверку нашего делителя. Сначала фиксируем размах сигнала без дополнительной цепочки,

затем выставляем в десять раз большую чувствительность и проверяем с подключенной цепочкой

Получилось!

Приступаем к сборке нашего щупа. Нанизываем на провода термоусадки, зачищаем провода (я использовал МГТФ) и проводим все пайки. Тщательно промываем нашу цепочку и места пайки спиртобензином или ацетоном, покрываем электропрочным нитролаком (рекомендую цапон-лаком, но за неимением такового покрыл прозрачным маникюрным).

Даём лаку высохнуть и покрываем повторно. После просушки продолжаем сборку. Пропускаем провода в щуп и выводим из нужных отверстий, усаживаем термоусадку на кабеле и аккуратно «затягиваем» нашу конструкцию внутрь корпуса щупа. Все неэкранированные провода должны быть как можно короче, дабы не ловить лишние сигналы и не вносить дополненительные ёмкости. Крайне аккуратно припаиваем переключатель так, чтобы флюс и паяльный материал не попали внутрь. Влажной в растворителе ваткой снимаем остатки флюса и аккуратно лакируем места пайки, следя чтобы лак не попал внутрь.

Садим переключатель в подготовленное для него отверстие.

Наконец дошло дело и до нашего пластмассового цилиндрика, стянутого по-горячему с родного штыря. Вставляем в него наш предварительно укороченный до нужной длины и заново заточенный штырь-контакт. Если он будет тоньше отверстия в цилиндрике (как и в моём случае), обожмите его слоем-двумя термоусадки так, чтобы он плотно вошёл в цилиндрик. Припаиваем и промываем.

Вставляем цилиндрик со штырём на место.

Осталось только надеть и обжать термоусадку на кабель и корпус щупа, и припаять разъём типа «крокодил» к земляному проводу. И… Вуаля!!!

Вот схема того, что у меня получилось.

В принципе, по описанной технологии можно подобрать делитель практически к любому измерительному прибору. Следует только помнить, что Z-характеристики, приведённые ко входу щупа, будут состоять из суммы таковых у самого щупа и прибора, к которому он подключён. Так, чем, меньшая ёмкость кабеля будет подобрана, тем меньшая суммарная ёмкость будет приведена к щупу измерительного прибора и тем меньшее влияние он будет вносить в исследуемую схему.

http://radiokot.ru/lab/hardwork/59/

В нашей Вы можете бесплатно и без регистрации скачать
Портативный цифровой осциллограф DSS-31 , статья 2012 года из журнала Радио.

В результатах поиска запишите название журнала, год и номер. Затем нажмите на ссылку "скачать в Бесплатной технической библиотеке " и бесплатно скачайте архив с нужным Вам номером.

Полное название статьи и дополнительная информация :
С. Самойлов. Портативный цифровой осциллограф DSS-31. ТЕМАТИКА: Радиоэлектроника / Измерения. АННОТАЦИЯ: В предлагаемой статье описан самодельный портативный цифровой осциллограф с графическим ЖКИ, предназначенный для исследования электрических сигналов в полосе частот 0…5 МГц. Благодаря использованию микроконтроллера в приборе имеется множество режимов, облегчающих и автоматизирующих работу с ним и приближающих осциллограммы к виду, характерному для аналоговых осциллографов. Прибор позволяет не только наблюдать форму сигналов, но и измерять их параметры (напряжение, частоту, период). Также имеется возможность запоминать и повторно воспроизводить снятые осциллограммы, передавать их в компьютер по интерфейсу USB для дальнейшей обработки и хранения. Основные технические характеристики: максимальная частота дискретизации однократных сигналов - 2 МГц, периодических - 20 МГц, входной импеданс - 1 МОм (25 пФ), коэффициент отклонения - от 10 мВ до 10 В/деление, с внешним делителем напряжения 1:10 - до 20 В/деление, скорость развертки - от 0,1 мкс до 10 с/деление, максимальная амплитуда исследуемого сигнала - 100 В, число разрядов АЦП - 8, разрешение экрана - 128?64 пкс, число сохраняемых осциллограмм - 2, выдержка до автоматического выключения - 2…60 мин, габариты - 192 х 101 х 39 мм, масса (без элементов питания) - 250 г. Полоса пропускания исследуемого сигнала изменяется в зависимости от установленного коэффициента отклонения (ее минимальное значение - 2 МГц, максимальное - 5 МГц). Предусмотрены автоматический, ждущий, однократный и ручной режимы запуска развертки. Уровень запуска развертки - регулируемый, его текущее значение индицируется стрелкой на экране. Имеются режимы автоматического выбора скорости развертки и коэффициента отклонения. Предусмотрен выход прямоугольных импульсов частотой около 1,22 кГц и размахом не менее 4 В. Измеряются следующие параметры исследуемого сигнала: - напряжение среднеквадратическое, среднее (постоянная составляющая), максимальное мгновенное, минимальное мгновенное, размах в интервале 0 мВ…1,27 кВ (результаты выводятся на ЖКИ, занимая три десятичных разряда), - частота в интервале 0 Гц…9999 кГц (результат выводится на ЖКИ, занимая четыре десятичных разряда), - период в интервале 0 мкс…199,9 с (результат выводится на ЖКИ, занимая четыре десятичных разряда). Внутренний источник питания - батарея из трех гальванических элементов или аккумуляторов типоразмера АА. Осциллограф автоматически выключается при снижении напряжения аккумуляторной батареи до 2,7 В или гальванической батареи до 2,2 В. При питании от внешнего источника его напряжение может находиться в пределах 3…6 В. Прибор выполнен на 13 микросхемах (2 x CD74HC4052M, FT232RL, ATmega32A-PU, TL431AIL, AD8610AR, MAX987EUK-T, TL431BID, AD7822BR, TLC431ACZ, MAX756CSA, REG101UA-5, ICL7660CSA), восьми транзисторах (3 x BSS138, 2SA1300, BC847BLT1, BC857BLT1, BSH201IRLML6401) и оптроне PC817A. ЖКИ - WG12864A-YGH.

Для быстрого бесплатного скачивания можно сразу перейти в нужный раздел Библиотеки .