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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sonda per oscilloscopio in miniatura. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Quando si riparano e si regolano apparecchiature elettroniche, è spesso necessaria una sonda per oscilloscopio autoalimentata in miniatura, con la quale è possibile monitorare la presenza di un segnale e almeno stimarne approssimativamente i parametri. La sonda dell'oscilloscopio presentata all'attenzione dei lettori soddisfa ampiamente questi requisiti. L'utilizzo di un indicatore luminescente sottovuoto a più cifre a bassa tensione e di microcircuiti digitali della serie K176 hanno permesso di progettare un dispositivo economico delle dimensioni di una calcolatrice tascabile e alimentato da una batteria da 9 V. La corrente consumata dalla sonda non superare i 15 mA e il consumatore principale è il catodo a riscaldamento diretto dell'indicatore. La sonda può controllare segnali con un'ampiezza di 1 ... 320 V con una frequenza fino a 50 kHz con un duty cycle da 1,14 a 8, nonché impulsi singoli. Resistenza di ingresso al limite "1 ... 32 V" -220 kOhm, al limite "10 ... 320 V" - 2,2 MΩ. Sono disponibili tre modalità di funzionamento: automatico, standby attivato da fronte di impulso positivo e standby attivato da fronte di impulso negativo.
Il diagramma schematico della sonda è mostrato in fig. 1, diagrammi temporali nei suoi punti caratteristici - in fig. 2 (modalità scansione automatica) e 3 (modalità scansione standby). Il dispositivo è costituito da un generatore di sweep, un dispositivo di deflessione verticale del "raggio" e un indicatore di segno a più cifre HG1. Il generatore, a sua volta, contiene un multivibratore sugli elementi DD1.1-DD1.3 e un contro-decodificatore DD2, un dispositivo per la deflessione verticale del "raggio" - comparatori di positivo (op-amp DA1) e negativo (op -amp DA2) livelli e un elemento di coincidenza DD1.4. Il multivibratore genera una sequenza di impulsi (Fig. 2, g), il controdecodificatore genera alternativamente impulsi di alto livello alle sue uscite (Fig. 2, c-p), che, entrando in sequenza nelle griglie dell'indicatore HG1, creano un orizzontale scansione dell'immagine.
Il segnale controllato viene inviato agli ingressi dei comparatori attraverso un partitore di tensione costituito dai resistori R3, R5 e R6. Il potenziale del filo comune, necessario per il normale funzionamento dell'amplificatore operazionale DA1, DA2 quando alimentato da una sorgente unipolare GB1, è creato artificialmente dal partitore di tensione R8-R11. Lo stesso divisore imposta anche le tensioni di soglia all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale DA1 e all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale DA2, che differiscono dal potenziale del filo comune rispettivamente di +100 e -100 mV; gli elementi R3, R5, VDI, VD2 proteggono gli ingressi dell'amplificatore operazionale dai sovraccarichi. La proporzione del segnale di ingresso a cui vengono attivati i comparatori è impostata dall'interruttore SA1 e dal resistore variabile R6 (se necessario, l'ampiezza del segnale è giudicata dalle posizioni dell'interruttore e dal cursore del resistore).
L'indicatore HG1 utilizza segmenti anodici orizzontali a, g e d (nei libri di consultazione a volte sono indicati con lettere russe a. g, g), indicando, rispettivamente, i livelli positivo, zero e negativo del segnale controllato. Se la tensione del segnale supera (in valore assoluto) un livello di soglia positivo o negativo, all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1 o DA2 appare una tensione di alto livello e i segmenti anodici a o d sono accesi. Se entrambi i comparatori (DA1 e DA2) sono nello stato zero (le loro uscite sono tensioni di basso livello), all'uscita dell'elemento DD1.4 è presente un livello alto e i segmenti-anodi g sono accesi, visualizzando il livello zero del segnale di ingresso (Fig. 3, p ). La frequenza di ripetizione degli impulsi del multivibratore, e quindi la velocità di scansione dell'immagine sull'indicatore, è impostata dai resistori R2, R4 e uno dei condensatori C1-C8, selezionati dall'interruttore SA2. La frequenza di ripetizione dell'impulso è regolata senza intoppi da un resistore variabile R4. Il resistore R1 limita la corrente di ingresso attraverso il microcircuito, la sua resistenza è scelta tra 3 ... 10 kOhm. Se è necessaria una durata dello sweep diversa da quella indicata nel diagramma, è possibile farlo ricalcolando (secondo la formula T \u1,4d 1RC, dove T è il periodo di oscillazione) i valori di condensatori C8-C2 e resistori R4, RXNUMX. Nella modalità di scansione automatica, si forma un ciclo composto da otto cicli, il contatore-decodificatore DD2 viene trasferito allo stato zero dal fronte del nono impulso (Fig. 2, f). In modalità standby, il generatore di spazzata viene attivato dal segnale controllato stesso. In questa modalità, può essere avviato sia da una caduta di tensione di ingresso positiva (interruttore SA3 nella posizione centrale - secondo lo schema - posizione), sia negativa (interruttore nella posizione inferiore). Quando all'uscita del comparatore a cui è collegato il circuito di differenziazione R12C9 compare una differenza di livello positiva, si forma un breve impulso di reset all'ingresso R del contatore-decodificatore DD2 (Fig. 3, e). Di conseguenza, sull'uscita 8 appare una tensione di basso livello e il multivibratore inizia a generare impulsi. Quando su questa uscita appare un contatore di decodificatore di alto livello, la generazione si interrompe. In altre parole, lo sweep viene eseguito per un ciclo. Con un segnale di ingresso periodico, si osserva un'immagine stabile sull'indicatore HQ1. Il catodo ad incandescenza diretta dell'indicatore è collegato alla batteria GB1 tramite un resistore limitatore di corrente R13 (l'uscita I collegata al rivestimento conduttivo della superficie interna del cilindro deve essere collegata al suo terminale negativo). Costruzione e dettagli. La sonda utilizza resistori fissi MLT, resistori variabili SPO-0,15, condensatori KM-5. Invece dell'amplificatore operazionale K140UD6, è possibile utilizzare amplificatori operazionali K140UD7, K140UD8 (con qualsiasi indice di lettere), K140UD12, K140UD14, invece dei microcircuiti della serie K176, le loro controparti della serie K561. La presa XS1, gli interruttori SA1-SA3 e l'interruttore QI possono essere di qualsiasi tipo, è importante solo che siano piccoli. Sulla parete anteriore della custodia della sonda è presente una presa XS1 con elementi del partitore di tensione di ingresso R3, R5, R6 e un interruttore SA1, interruttori SA2 (con condensatori C1-C8 saldati ai suoi contatti) e SA3 (con condensatore C9 ), un interruttore di alimentazione Q1, un resistore variabile R4 e un indicatore HG1. I resistori variabili R4 e R6 sono dotati di scale, una vista approssimativa di cui è mostrata in fig. quattro.
Il segno "X 1" della scala del resistore R4 ("Time / div.") Corrisponde all'estrema sinistra (secondo il diagramma) posizione del motore e il segno "1V" della scala del resistore R6 ("Livello") corrisponde all'estremo superiore (anche secondo lo schema). Le parti rimanenti della sonda vengono posizionate sulla scheda a circuito stampato (fig. 5), realizzato in lamina di fibra di vetro con uno spessore di 1,5 mm. È possibile un'opzione di progettazione in cui gli elementi del partitore di tensione di ingresso, insieme all'interruttore SA1, sono montati in una sonda remota (sarà più conveniente lavorare con tale sonda). La realizzazione del dispositivo consiste nell'impostare (selezionando i resistori R8 e R11) tensioni di +100 mV al pin 2 dell'amplificatore operazionale DA1 e -100 mV al pin 3 dell'amplificatore operazionale DA2 rispetto al punto medio del divisore R8- R11 Se lo sweep è instabile in modalità standby, è necessario aumentare la capacità del condensatore C9 . È possibile aumentare la luminosità dei segmenti dell'indicatore aumentando la tensione di alimentazione a 12 V (in questo caso, la resistenza del resistore R13 deve essere aumentata a 560 Ohm). Lavorare con una sonda richiede una certa abilità. Se è necessario determinare solo la presenza di impulsi e la loro durata, allora il resistore variabile R6 ("Livello") imposta la sensibilità pari a 1 V, l'interruttore SA2 ("Time / div.") Scegli una tale durata di scansione a quale uno o due periodi vengono visualizzati sul segnale indicatore e un resistore variabile R4 ("Time / div.") Si ottiene un'immagine stabile. Se non è possibile sincronizzare l'immagine in questo modo, il dispositivo passa alla modalità di scansione standby con attivazione da una caduta di tensione di ingresso positiva o negativa. Il periodo delle oscillazioni controllate o la durata dell'impulso è determinato dalla posizione dell'interruttore SA2 e dalla manopola del resistore variabile R4. Se è necessario misurare l'ampiezza del segnale, la manopola del resistore variabile R6 e l'interruttore SA1 vengono posti nelle posizioni corrispondenti all'accensione dei segmenti di livello positivo o negativo (a seconda della polarità del segnale). L'ampiezza (nell'intervallo di valori impostato dall'interruttore SA1) viene misurata sulla scala del resistore. La forma delle oscillazioni è determinata dalla natura del cambiamento nell'immagine sull'indicatore quando installato con un resistore variabile. R6 diversi valori di sensibilità. A titolo di esempio, in fig. 6 mostra le informazioni visualizzate dall'indicatore quando un segnale di forma triangolare viene applicato all'ingresso e varie posizioni del cursore del resistore variabile R6 (le linee tratteggiate mostrano anodi di segmento che si illuminano per intero).
Come ha dimostrato la pratica, non è sempre necessario ottenere la sincronizzazione completa dello sweep: in alcuni casi, l'immagine del segnale controllato viene percepita meglio se si muove lentamente in una direzione o nell'altra. Autori: I. Sinelnikov, V. Ravich, Kaliningrad; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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