Светофильтр для осциллографа своими руками

Обновлено: 08.07.2024

При ремонте аппаратуры требуется оценить характер сигналов, измерить их амплитуду. Импортные дорогие осциллографы могут работать с сигналами амплитудой до 1000 Вольт.

Многие радиолюбители и СЦ ввиду того что хорошее оборудование очень и очень дорого стоит ("брэнды" типа Актаком я к хорошему не отношу) используют старые осциллографы "СССР-овской постройки". Самый популярный диапазон по соотношению цена/ возможности 10МГц.

Основная проблема советских "измерительных машин" в относительно малых измеряемых амплитудах сигналов. Например у с1-67 это 60 В максимум. Очень часто этого не хватает.

Для расширения диапазона измерения напряжений применяются делители для щупов 1 к 3 , 1 к 10 , 1 к 100.

На фото ниже представлена схема заводского делителя напряжения 1:10 для осциллографа. Rвх ~ 10МОм

Советских делителей напряжения для осциллографов выпущено великое множество , на любой "вкус и цвет". Встроенные в щуп, отдельный, прямоугольный, цилиндрический, с подстройкой , без подстройки.

Существуют насадки с 50 омной нагрузкой - она является эквивалентом реальной нагрузки испытываемого устройства. Ее необходимо применять в тех случаях, когда выходное сопротивление устройства равно 50 Ом. Это стандарт применяемый в построении всей радиочастотной аппаратуры, кроме ТВ (там 75 Ом).

Схему составил как я это понимаю, такой насадки у меня пока нет. Подскажите если знаете как правильно.

При использовании насадки с нагрузкой, отпадает необходимость подключать эквивалент (50 Омный) нагрузки. Например, при измерении коэффициента усиления одного из усилителей радиопередатчика УКВ.

При применении здесь обычного щупа, измерение будет не точным, амплитуда будет завышена, так как линия не согласована. По этому, совет из моей практики нельзя подключать КСВ метр к трансиверу с неисправной антенной - " выжгете " AD (амплитудный детектор) - вся мощность в него уйдет.

Высокоомные делители СССР стоят недорого за б/у, их полно на авито по цене от 300р. Их необходимо использовать при измерениях в контрольных точках каскадов устройств и измерении напряжений питания. Вышеописанную нагрузку 50 Ом тут использовать нельзя, так как "просадит" сигнал а при подаче высоковольтного напряжения сгорит.

Кстати на фото Б/У делитель, резисторы придется заменить, один на 150к в обрыве.

Многие щупы для осциллографов производства СССР содержат делители напряжения, все это в основном б/у. Наиболее часто встречаются стандартные делители 10МОм. Это высокоомные делители, используемые для измерения сигналов в каскадах устройств. Например, в комплекте осциллографов С1-94, С1-65 были регулируемые делители встроенные в щупы.

Можно купить новое - и мпортные щупы могут содержать в себе регулируемый делитель. сожалению на яндекс маркет такого нет, потом сделаю фото, добавлю в статью.

На фото ниже представлена схема заводского делителя напряжения 1:10 для осциллографа. Rвх (при подключении к осциллу) - 1 МОм, Свх прибл. 40 пФ.

Нужны они Вам, или нет, это конечно решать только Вам! Я просто поделюсь тем, что на текущий момент изменил на своем.

1. Для быстрого и легкого крепления осциллографа к металлическим поверхностям

2. Переставляем включатель питания

Были куплены несколько разных вариантов переключателей. Поставить решил светлый, как наиболее подходящий по цвету.

Прорезал отверстие, вставил/защелкнул…

Выпаял установленный с завода переключатель, на место его контактов припаял провода, соединил с вновь установленным переключателем -ничего сложного.

Вроде выглядит вполне прилично…

Включать/выключать (перезагружать осциллограф) стало заметно удобнее!

3. Делаем индикацию заряда выключенного осциллографа

На выключенном осциллографе нет никакой индикации наличия процесса заряда, а учитывая глубоко размещенный разъем в корпусе, это может превратиться в проблему отсутствия/наличия контакта, поэтому следующая доработка посвящена именно этому:

4. Доработка улучшающая работу с делителями

Безусловно, самой большой проблемой купленного приборчика, является некорректный режим 10х, да и вообще любая работа с делителями- будем исправлять? :).

Но если взять один из классических делителей, с полностью законченной схемой в своем корпусе — например И22.727.074

то видим, что ВЕСЬ делитель собран отдельным блоком, и внутреннее сопротивление осциллографа не оказывает столь значительного влияния, из-за параллельно подключенного нижнего плеча делителя, со значительно более низким сопротивлением.
Поэтому результаты измерений DSO FNIRSI PRO с этим делителем получаются довольно точными.

Простейшими, наиболее применяемыми, являются пассивные пробники с компенсированным делителем напряжения.
Делитель напряжения строится на резисторах R1 и R2, причем R2 может быть просто входным сопротивлением осциллографа (что мы и имеем, в случае с нашими делителями)

Параметры делителя на постоянном токе вычисляются по формулам:

Например, если R2= 1 МОм и R1=9 МОм, то имеет RВХ = 10 МОм и KД=1/10. Таким образом, входное сопротивление увеличено в 10 раз, но в 10 раз падает и уровень напряжения, поступающего на вход осциллографа.

В общем случае (на переменном токе) для коэффициента передачи делителя можно записать выражение (τ1= R1C1 и τ2= C2R2):

Таким образом, при равенстве постоянных времени τ1 и τ2, коэффициент передачи делителя перестает зависеть от частоты и равен его значению на постоянном токе. Такой делитель называют компенсированным.
Емкость C2 это общая емкость кабеля, монтажа и входная емкость осциллографа. Практически, для достижения условия компенсации емкость С1 (или C2) нужно подстраивать, например с помощью подстроечного конденсатора переменной емкости – триммера.

Что бы получать более-менее достоверные результаты надо изменить емкость/сопротивление делителя или осциллографа.

Делитель, в части расположения верхнего плеча, в принципе не разборный — необходимые нам элементы находятся в щупе под переключателем.
Разламывать щуп, и переделывать делитель под конкретный осциллограф не очень практично -хотелось получить относительную универсальность.
Поэтому, на мой взгляд, единственным приемлемым решением является доработка делителя до полноценного, но с использованием дополнительных элементов в корпусе осциллографа.

С уменьшенным входным сопротивлением осциллографа до 407кОм, коэффициент деления популярных недорогих РР-80, GTP-060A-4 и им подобных по постоянному току получается примерно 23.
На переменном значении варьируется от 19 и выше- зависит от частоты.

Собственно сама схема доработки весьма примитивна-все заморочки в подборе номиналов элементов.
Подключается параллельно BNC и включается одновременно с переключением щупа в режим 10х.

Подборка номиналов дополнительных элементов
Методами расчета по формулам высчитать необходимое не получалось, поэтому пришлось действовать именно методом ~~втыка~~ подбора и последующего тестирования в различных диапазонах частот.

Поскольку у меня нет эталонных высоких напряжений на разных частотах, а делитель нужен в первую очередь именно для работы с относительно высокими напряжениями (как минимум более 40 в, для рассматриваемого осциллографа), то вся процедура подбора элементов делителя происходила в два этапа:

В итоге было подобрано примерно такое соотношение номиналов RC:
По низким частотам используется преимущественно резистор — получился номинал сборки с требуемой точностью ± 500 Ом

и емкость, для высоких частот, с требуемой точностью примерно± 20 пФ

Отталкивался от измеренного осциллографом уровня в режиме 1х- переключал щуп на 10х, подключал свой навесной монтаж и сравнивал полученный результат… и так по всему диапазону частот и пределам чувствительности осциллографа .

Полученные результаты по синусу, при 30 В

При изменении чувствительности, иногда, незначительно изменяются показания, но в общем полученные результаты меня устроили.

Еще более понравились результаты при измерении меандра!
Разброс при выборе различной чувствительности больше, но зато форма сигнала стала заметно правильнее.

Сравните форму меандра при использовании в заводском варианте и через доработанную схему делителя (напряжения были разные, в данном случае стоит обращать внимание только на форму сигнала).

Результаты измерений меандра
Слева сигнал без делителя, справа при включении делителя
50 Гц

50 кГц

500 кГц

даже на 1 МГц, хотя и имеется заметная погрешность, однако форма стала более похожей на меандр :)
~~хорошо это или плохо — это второй вопрос :)~~

Щуп стал более компенсированным- форма сигнала правильнее.
Понятное дело, что при желании, номиналы можно подобрать еще более точно, например, судя по полученным горбам на осциллограммах емкость все же несколько великовата- подбиралось из имеющегося под рукой.

Второй этап- реальные измерения высоких напряжений.

С этим было все довольно сложно… Ладно на низкой частоте бытовую сеть посмотреть — я знаю что там должно быть, и это легко осуществимо. А как быть с высоким напряжением на частотах повыше.
В итоге, единственное, что я смог придумать — сделать замер ШИМ. Там и напряжение и частота относительно высокие.

После увеличения резистора до 117 кОм показания напряжения сети стали приемлемыми,

но при этом несколько ушла точность на 30 вольтах, да и ладно!

Я предполагаю, что погрешности измерения на разных пределах чувствительности, на низких частотах, происходят из-за особенностей использования осциллографом встроенных делителей.
Откорректировать на всех пределах вряд ли получится — или подбирать что-то усредненное (что я и делал), или настраивать точно один из имеющихся, например 5 вольт/дел, и при точных измерениях использовать только его.

По более высокой частоте все получилось нормально, без дополнительных корректировок

Замер ШИМ по высокой, в сравнении с обычным осциллографом (выбрано 10в/дел + делитель 10х) — полученные значения идентичны — 400 вольт.

Ну и наконец сама реализация доработки

Было прорезано еще одно отверстие, около разъема BNC, для включателя доп. схемы делителя.
Переключатель закрепил на полиморф- вполне прочно, аккуратно и можно, при необходимости, разобрать.

Детали обтянул термоусадкой, и разместил навесным монтажом над платой- место позволяет.

По номиналам — в конечном счете оставил 117кОм резистор и чуть уменьшил емкость конденсатора, до 1600пФ

Все описанные доработки в одном фото :)

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Последние посетители 0 пользователей онлайн

- Большие токи,- при большом времени использования (приготовления) вот и прижариваются. Мне кажется, - что замена кабеля не поможет. ==== Но это личное мнение !

Можно и на три фазы, но кулачки у вас залипают из-за того что либо изготовлен корпус из плохого материала, то есть плавится от нагрева, он не рассчитан на такой ток вот и пригорают. Изучите мощность конфорки на которой стоит этот выключатель. Выключатель может быть похож на ранее стоявший, но рассчитан на меньший ток. И еще нужно просмотреть подключение комфорки, у вас может где-то прогорела изоляция проводов и при долгой работе комфорки просто коротит на корпус. Автомат выбивает при превышении тока. Автомат нежелательно устанавливать большей мощности чем предусмотренно - это черевато пожарами. А вообще купите современную, они более экономичны. Любая техника имеет свой срок эксплуатации.

В этом смысл есть, но к подгоранию контактов переключателя это никакого отношения не имеет. Всё равно один переключатель подключен к одной фазе. К какой - без разницы. Качество покрытия контактов плюс срок эксплуатации. У всех переключателей, в том числе и этих, есть максимальное гарантированное число переключений. Заменили на новые - обнулили "счётчик ресурса". Пользуйтесь спокойно.

В общем из меня ещё тот симуляторщик. Соберу на родной компонентной базе, благо 152УД3 у меня мешочек есть, а там посмотрим. То что дефолтная схема рабочая не вызывает сомнений, а вот в симуляторе её нормально не разведёшь, по крайней мере в протеусе. Приходится подбирать аналоги, а прямых нет.

Здравствуйте. Помогите, пожалуйста, преобразовать сигнал управляющий сегментом светодиодного индикатора в постоянное напряжение. Т. к. индикатор 4-разрядный, управление у него динамическое. Постоянных плюса и минуса на контактах сегмента нет. Который день ломаю голову над рисованием схемки, но пока безрезультатно. Намекните, пожалуйста, куда смотреть.

Я этим хотел показать, что с таким дросселем ловить уже нечего и с него надо сразу ремонт начинать. Плюс надо посмотреть как система охлаждения устроена! Нормальный показатель. Я делал до 30в, но потом всё таки до 25в снизил за ненадобностью такого напряжения.

Добрый день.не поскажите причину лёгкого писка-свиста при полной тишине .нессущая на выходе 600мВ .частота 110Кгц .меандр на затворах ровный красивый но немного дрожит .кто с таким сталкивался и страшно ли это ?

Три рабочие схемы осциллографов — на PIC18F2550, на AVR и цифрового прибора для ПК. Характеристики устройств, печатные платы, необходимые детали, инструкции по сборке своими руками и видео.

Осциллограф на PIC18F2550 своими руками — схема, инструкция по сборке

Осциллограф на PIC18F2550 измеряет среднее, максимальное, минимальное, пиковое напряжения и пересечение нулевого уровня. Осциллограф имеет встроенную функцию триггера, который может быть использован для остановки сигнала для его детального изучения. Масштаб времени для отображения может быть легко изменён функцией changeTimeDivision.

Осциллограф измеряет напряжение в пределах 0–5В, 0–2.5В и 0–1,25. Основным недостатком этого осциллографа является низкая частота дискретизации (~ 60 кГц), а также тот факт, что входы ограничены ограничениями АЦП микроконтроллера. Тем не менее, это очень хороший прибор и первым мы рассмотрим именно его схему.

Схема осциллографа на PIC18F2550

Исходники и прошивку можно будет скачать ниже. Теперь давайте детальнее остановимся на каждом блоке схемы.

Напряжение поступает с 9-вольтовой батареи на интегральный стабилизатор напряжения TC1262-5.0V для обеспечения стабильных 5В для питания микроконтроллера и дисплея. На выходе стоит 1мкФ конденсатор.

Графический ЖК дисплей AGM1264F с разрешением 128х64 пикселей оснащен встроенными контроллером KS0108. Он имеет светодиодную подсветку и генератор отрицательного напряжения для управления.

Аналоговый вход

Вывод A0 настроен на аналоговый вход. Обратите внимание, что сопротивление источника сигнала влияет на напряжение смещения на аналоговом входе. Максимально рекомендованное сопротивление составляет 2.5 кОм.

Микроконтроллер

RS232 конвертер

Выводы USART должны быть подсоединены к RS-232 конвертеру для подключения к ПК для обновления прошивки. После этого он может быть отключен.

Необходимые детали для сборки осциллографа на PIC18F2550 и прошивка

Видео, как работает осциллограф на PIC18F2550:

Цифровой осциллограф RS232 для ПК

Рассмотрим простое решение для создания цифрового компьютерного осциллографа. Устройство построено на базе восьмиразрядного процессора PIC12F675.

Схема цифрового осциллографа для компьютера

Ниже представлена структурная схема осциллографа:

Процессор работает на частоте 20 МГц. Микроконтроллер непрерывно измеряет входное напряжение, преобразовывает его и отправляет цифровое значение на последовательный порт компьютера. Скорость передачи данных последовательного порта — 115кБит и, как показано на следующем рисунке, данные сканируются и отправляются с частотой около 7,5 кГц (134 мкс).

Вот принципиальная схема самого цифрового осциллографа:

Основа схемы — микроконтроллер PIC12F675 (микросхема U2), который работает с тактовой частотой 20 МГц кристалла Y1. J1 — стандартный разъем для подключения питания в 9–12 В, которое затем стабилизируется на U1 до 5 В для питания процессора.

При необходимости можно добавить дополнительные входной аттенюатор (сплиттер), или ОУ.

Необходимые радиоэлементы

Программное обеспечение

Для управления на Windows доступна простая программа на Visual Basic. Её можно скачать в архиве ниже.

Программа запускается сразу и ожидает появления данных на последовательном порте COM1. Слева — четыре ползунка, используемые для измерения периода и напряжения сигнала. Затем идут вкл/выкл синхронизации, поля для масштабирования или изменения значений размера выборки.

Монтаж

При сборке можно не делать печатную плату, а смонтировать все в небольшой пластиковой коробке навесным монтажом. Корпус должен иметь отверстия для разъема RS232 переключателя, входного гнезда и гнезда питания.

Прошивку для процессора можно скачать в конце статьи. Биты конфигурации (fuse) в процессе программирования должны быть установлены следующим образом:

Вот фото готового прототипа цифрового осциллографа:

Ниже вы можете скачать исходник, прошивку и ПО для Windows.

Осциллограф своими руками на AVR — инструкция по сборке, характеристики

Характеристики осциллографа на AVR:

Частота измерения: 10 Гц–7.7 кГц.
Макс. входное напряжение: 24В AC/30В DC.
Напряжение питания: 12В DC.
Разрешение экрана: 128x64 пикселей.
Область экрана осциллограммы: 100x64 пикселей.
Информационная область экрана: 28x64 пикселей.
Режим триггера: автоматический.

При измерении прямоугольного сигнала, максимальная частота, при которой можно увидеть хорошую осциллограмму составляет около 5 кГц. Для других форм сигналов (синусоида или треугольный сигнал) максимальная частота составляет около 1 кГц.

Схема осциллографа на AVR

Принципиальная схема AVR-осциллографа приведена ниже:

Напряжение питания схемы составляет 12 вольт постоянного тока. Из этого напряжения, в дальнейшем получается еще 2 напряжения: +8.2В для IC1 и +5В — для IC2, IC3.

Необходимые радиоэлементы

Прошивка ATmega32 и настройка

Файл прошивки: AVR_oscilloscope.hex, можно будет скачать ниже. При выборе фьюзов необходимо указать использование внешнего кварца. После этого необходимо обязательно отключить JTAG интерфейс. Если этого не сделать, то на осциллографе будет отображаться экран инициализации, а после он будет уходить в перезагрузку.

Для настройки прибора нужно выполнить всего 2 вещи: настроить контрастность LCD при помощи подстроечного резистора Р2 и выставить центр осциллограммы при помощи подстроечного резистора Р1.

Использование

Вы можете перемещать луч осциллограммы вверх или вниз путем нажатия кнопок S8 и S4. Один квадрат на экране, соответствует 1В.

При помощи кнопок S7 и S3 можно увеличивать или уменьшать частоту измерений. Минимальная частота формы сигнала, которая может быть отображена на LCD составляет 460 Гц. Если необходимо посмотреть сигнал с более низкой частотой, например, 30 Гц, то необходимо нажать S7 для сжатия осциллограммы или S3 — для растяжения.

В осциллографе используется автоматический режим триггера. Это означает, что если входной сигнал повторяющийся (к примеру треугольник) то триггер работает хорошо. Но если форма сигнала постоянно меняется (к примеру какая-то последовательность данных), то для фиксации изображения необходимо нажать кнопку S6. Повторное нажатие S6 возвращает в нормальный режим.

Фото готового AVR осциллографа:

Видео работы осциллографа на AVR:

Читайте также: