При ремонте и настройке аппаратуры где-нибудь вдали от хорошо оснащенной лаборатории, незаменимыми помощниками радиолюбителя становятся «братья меньшие» измерительных приборов — всевозможные пробники, индикаторы и Щупы. Наверняка, в арсенале любого специалиста найдется хотя бы одно, а то и несколько подобных устройств. Но вот похвалиться наличием малогабаритного осциллографа может далеко не каждый. Появившиеся в последнее время импортные осциллографы на ЖКИ по своей цене доступны единицам. А так хотелось бы иметь малогабаритный прибор, позволяющий визуально контролировать сигнал и хотя бы примерно определять его форму, частоту и амплитуду!
В результате многочисленных экспериментов на свет появился малогабаритный осциллографический щуп. К его «плюсам» следует отнести малогабаритность, автономное питание, малое энергопотребление, удобную форму, позволяющую, не отрывая взгляда от пробника, производить регулировку и ремонт аппаратуры. К сожалению, из-за применяемых микросхем, не отличающихся высоким быстродействием, щуп получился низкочастотным, но ему можно найти массу применений. К примеру, щуп прошел испытания при ремонте и настройке телевизоров, часов, магнитофонов и других аналоговых и цифровых устройств. Как и настоящий осциллограф, щуп позволяет визуально контролировать входной сигнал и примерно определять его параметры, а также служит индикатором фазного провода сети. Схема щупа приведена на рис.1.
Рис.1. Принципиальная схема щупа
Его основой является светодиодная матрица АЛС340, которая содержит 35 светодиодов — 7 рядов по 5 колонок.
Генератор тактовых импульсов (развертки по горизонтали) собран на элементах DD1.1…DD1.3. Переключателем SA1 выбирают необходимый частотный диапазон, а резистором R3 синхронизируют сигнал. С генератора импульсы поступают на счетчик-дешифратор DD2, выходы которого управляют работой транзисторных ключей. Ключи поочередно перебирают ряды матрицы, за счет чего формируется развертка по горизонтали. Хотя разрешающая способность матрицы и невелика, она все же способна отобразить синусоиду, прямоугольные импульсы, пилу и другие периодические сигналы. Особенно эффективно и «удобочитаемо» смотрится сигнал, находящийся у порога синхронизации. Тогда он перемещается в одну из сторон, что во многих случаях предпочтительнее полной остановки.
Устройство вертикального отклонения луча состоит из конденсатора С1, переключателя SA2, позволяющего контролировать постоянное или переменное напряжение, резистивного делителя R1-R4-R5, переключателя SA3, выбирающего необходимый диапазон входного сигнала, 4-х компараторов микросхемы DA1 и элементов совпадения DD1.4, DD3. Диоды VD1, VD2 защищают входы компараторов от перегрузок. Резисторы R6…R11 устанавливают пороговые напряжения на компараторах, с одной стороны, а с другой — создают «виртуальную землю», необходимую для нормальной работы микросхемы DA1.
Когда входной сигнал отсутствует, все компараторы выключены, и поэтому в устройстве совпадения активным является элемент DD1.4. В этом случае излучают светодиоды средней колонки, образуя нулевую линию развертки. При появлении входного сигнала положительной полярности поочередно срабатывают компараторы DA1.1, DA1.2, а отрицательного — DA1.3, DA1.4. Логика устройства совпадения выбрана такой, чтобы в случае срабатывания всех компараторов горели лишь крайние светодиоды. Это позволило добиться на экране изображения из цепочки светящихся точек, объективно передающих информацию о форме исследуемого сигнала. Резисторы R12…R16 — токоограничительные для светодиодной матрицы. Уменьшая их сопротивление, можно повысить яркость, но это повлечет за собой увеличение энергопотребления щупа. Элементы VT8, VT9, VD3 образуют стабилизатор напряжения.
В авторском варианте щуп собран в корпусе от «Знакового логического индикатора», выпускавшегося ранее нашей промышленностью. Его вид изображен на рис.2. В нем вместо «родного» индикатора АЛС324 установлена матрица АЛС340. Монтаж деталей — смешанный (печатно-навесной), что обусловлено его большой плотностью. Компоновка и размеры щупа в основном определяются используемыми переключателями и переменными резисторами. В качестве корпуса можно использовать любую пластиковую коробочку, например, футляр от зубной щетки, авторучки, пенал. Светодиодная матрица устанавливается в нижней части корпуса вблизи металлической иглы-щупа, туда же выводятся органы регулировки. Монтаж выполнен тонким проводом МГТФ.
Рис.2. Схема монтажа
Источник питания — батарейка 6F22 или «Крона». В качестве SA3 и SA4 использованы микропереключатели ПД9-2, SA1 совместно с SA2 — блок переключателей от импортного сетевого адаптера. Переменные резисторы R3, R5 — регуляторы громкости плейера. Эти элементы могут быть и другими, главное, чтобы они были малогабаритными. Вместо АЛС340 можно установить АЛ306А, Б, Ж, И. Стабилитрон VD3 — в стеклянном корпусе. Конденсатор С1 — К73-9, С2…С7 — керамические, малогабаритные. Все микросхемы серии К561 заменяются на К176. Вместо К561ИЕ8 можно применить К561ИЕ9 (с учетом различий в цоколевке). Счетверенный ОУ К1401УД2 можно заменить на два сдвоенных К157УД2, установив их друг на друга.
Щуп, собранный из заведомо исправных деталей, начинает работать сразу. Возможно, придется подобрать величину R2 — для небольшого перекрытия соседних диапазонов, и R8, R11 -для равномерного срабатывания компараторов положительного и отрицательного сигналов. Работа со щупом практически ничем не отличается от работы с обыкновенным осциллографом.
Источники:
1. Горошков Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств. — МРБ, N1125.
2. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах.
3. Пароль Н.В., Кайдалов С.А. Знакосинтезирующие индикаторы и их применение. — МРБ, N1122.
4. Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП: Справочник.
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1
МикросхемаК1401УД21
DD1
МикросхемаК561ЛЕ51
DD2
МикросхемаК561ИЕ81
DD3
МикросхемаК561ЛП21
VT1-VT8
Биполярный транзисторКТ315В8
VT9
Полевой транзисторКП103М1
VD1, VD2
ДиодКД521А2
VD3
СтабилитронКС168А1
HL1
Светодиодная матрица 5х7АЛС3401
С1
Конденсатор1 мкФ1
С2, С8, С9
Конденсатор0.1 мкФ3
С3
Конденсатор0.033 мкФ1
С4
Конденсатор0.01 мкФ1
С5
Конденсатор3300 пФ1
С6
Конденсатор1000 пФ1
С7
Конденсатор330 пФ1
R1
Резистор200 кОм1
R2
Резистор7.5 кОм1
R3, R5
Переменный резистор25 кОм2
R4
Резистор2 МОм1
R6, R7, R9, R10
Резистор120 Ом4
R8, R11
Резистор12 кОм2
R12-R16
Резистор620 Ом5
SA1
Галетный переключатель6 положений1
SA2-SA4
Выключатель3
GB1
Батарея питания6F22 9В1
Добавить все