Цифровой осциллографический пробник «ChameIeon_D».

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

схема               — скачать
печатная плата — скачать
прошивка -         скачать
список деталей — скачать

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/

5 комментариев

  1. Александр Кизимчук Ответить 30.11.-0001 около 00:00

    Мужики ну растолкуйте для чего нужна цепь C11,R32 ну никак немого понять.

  2. Я заказывал набор, в его состав входили все детали и плата, дисплей в набор не входил. Заказывал на сайте radiokot_ru у grotta. Он уже наборы не высылает , но платы и може еще чего вроде у него есть. Пиши ему в личку.

  3. А ты готовую плату где взял???

  4. Доброго времени! Для чего цепь подключаемая к крайнему контакту джека, по схеме С23, С22 ?