Схема пробника с осциллографическим индикатором 8X8


Принципиальная схема самодельного осциллографического индикатора для простых проверок, содержит дисплей 8X8 светодиодов. Доступные большинству радиолюбителей сервисные и лабораторные осциллографы выпуска 70-80-х годов, обладают высокой точностью и достаточной функциональностью.

Но они слишком тяжелы и громоздки, их невозможно использовать в полевых условиях или при ремонте по вызову.

Конечно, сейчас есть осциллографические мультиметры или миниатюрные приставки к ноутбукам - USB-осциллографы. В литературе встречаются описания микроконтроллерных самоделок на ЖК-панелях.

Но все это либо очень дорого, либо сложно, требует «суперсовременную» элементную базу, которую не всегда можно приобрести.

Поэтому, желательно в дополнение к «динозавру» типа С1-55 иметь осциллографический пробник, простой и дешевый в изготовлении. В Л.1 приводится описание логического пробника, с экраном 10x10 из набора отдельных светодиодов.

Конструкция, безусловно, интересная но, недостаточно функциональная. Во-первых, работает только с логическими уровнями и не может показывать процессы в аналоговых цепях.

Во-вторых, использование 100 отдельных светодиодов делает экран слишком большим и плохо читаемым с близкого расстояния.

Принципиальная схема

На рисунке в тексте показана схема моего варианта осциллографического пробника.

Его главные отличия от предложенного в Л.1:

  1. В качестве экрана используется графический светодиодный индикатор КИПГОЗА-8х8К, поэтому экран хотя и маленький (20x20мм), но легко читаемый с близкого расстояния.
  2. Питается пробник от собственного гальванического источника, или от сетевого адаптера.
  3. Можно анализировать как логические схемы, так и аналоговые, включая и схемы с переменным током.
  4. Максимальная чувствительность (отклонение на всю высоту Y) составляет 1V.

Схема, как и у настоящего осциллографа, состоит из канала вертикального отклонения (на микросхеме А1), горизонтальной разветки (узел на микросхемах D1 и D2), источника питания и индикаторного устройства.

Принципиальная схема тестера с осциллографическим индикатором

Рис. 1. Принципиальная схема тестера с осциллографическим индикатором.

В канале вертикального отклонения работает широко известная индикаторная микросхема LM3914, с линейной зависимостью индикации. Режим работы установлен -«движущаяся точка».

Так как архитектура используемого графического индикатора 8X8 (8 по вертикали и 8 по горизонтали, всего 64), здесь используются только 8 выходов микросхемы А1.

При питании опорной цепи её компараторов от встроенного стабилизатора напряжения 1,25V, получается, что величина максимальной индикации соответствует входному напряжению 1V (поступающему на вывод 5).

На резисторах R1 и R2, которые входят в состав внутреннего стабилизатора А1 и схему задания тока через светодиоды, сделана схема перемещения «нулевой линии» по вертикали («смещение по вертикали»).

Это позволяет установить нулевую линию индикации на любую из 8-й строк индикатора и исследовать как постоянные положительные, так и отрицательные и переменные напряжения.

Постоянное напряжение с R2 суммируется с входным, благодаря тому, что поступает на «заземленный» вывод R3 - регулятора чувствительности по вертикали.

Обратите внимание, - «земля» входа (Х1) подключена не к общему минусу питания схемы, а к движку резистора R2.

Переключатель S1 служит для выбора импульсного режима (как на схеме) или режима переменного тока, когда постоянную составляющую не пускает конденсатор С2.

Переключатель S2 ступенчато регулирует чувствительность. Положение хЗ наиболее удобно при анализе логических схем.

Схема развертки сделана по такой же схеме, как и в Л.1. Она состоит из мультивибратора на логических инверторах D2.1 и D2.2 и счетчика D1. Частота мультивибратора ступенчато регулируется с помощью переключателя S3, который переключает емкости в частотозадающей цепи мультивибратора. Плавная регулировка с помощью R5.

Положения переключателя подписаны в единицах времени на одно деление по горизонтали (всего по горизонтали 8 делений).

Импульсы с выхода мультивибратора поступают на вход счетчика D1, который своими выходами сканирует вертикальные столбцы светодиодного графического индикатора, создавая развертку по горизонтали.

Чтобы получить достаточную яркость свечения индикатора ток через его светодиоды должен быть не менее 10мА. Максимум же единицы выхода К561ИЕ9 - всего 3 мА. Поэтому, ток на светодиоды подается через восемь транзисторных ключей VТ1-VТ8, включенных по схеме усилителей тока.

Конструкция

Питается пробник от «Кроны», вернее от её импортного аналога. Так как фактически в любой момент времени светится только один светодиод индикаторной матрицы ток, потребления не превосходит 20мА.

Но, при наличии электросети на месте проведения работ прибор можно питать и от сетевого адаптера, через разъем Х2.

Переключатель S4 одновременно является выключателем питания при работе от батареи и переключателем источника питания. При работе от внешнего источника выключение производится отключением этого источника от сети или разъема Х2.

На месте S4 можно установить тумблер с нейтралью, тогда нейтральное положение будет соответствовать выключенному, а в крайних, - питание от батареи или от внешнего источника.

Стабилизатора напряжения питания в схеме не предусмотрено. Это немного негативно сказывается на стабильности частоты развертки, но не на точности работы канала вертикального отклонения, так как в микросхеме LM3914 есть стабилизатор опорного напряжения. Впрочем, это же пробник, а не полноценный осциллограф, - высокой точности от него и не требуется.

Большинство деталей расположено на отрезке макетной печатной платы размерами 90x23мм. На плате, расположены три микросхемы и транзисторные ключи, другие детали.

Корпус сделан из пластмассового пенала размерами 210х30х30мм. В одной из его половинок располагается печатная плата и батарея питания.

В другой сделан вырез 20x20мм под индикатор, и отверстия для установки переменных резисторов R1, R2, R3, R5, а так же для всех переключателей и разъемов. Все соединения выполнены монтажным проводом, а для соединения с индикатором используется два ленточных кабеля по 8 жил в каждом.

Детали

Использовать вместо микросхемы LM3914 другие LM39xx нежелательно, так как у них логарифмический закон индикации, а здесь нужен исключительно линейный.

Микросхемы К561 можно заменить любыми аналогами серий К176, К564, CD40. Вместо К561ЛЕ5 (или её аналога) можно использовать любую микросхему данной серии, имеющую не менее двух инверторов.

Счетчик К561ИЕ9 (или аналог) можно заменить десятичным счетчиком К561ИЕ8, соединив его выход №8 с входом обнуления (R).

Что касается индикатора КИПГ03А-8х8К, - его можно заменить любым аналогичным графическим светодиодным индикатором отечественного или зарубежного производства. На рисунке в тексте приводится чертеж корпуса и схема индикатора КИПГ03А-8х8К.

В крайнем случае, вместе графического индикатора можно использовать отдельные светодиоды, всего 64 штуки. Но, желательно чтобы эти светодиоды были как можно меньших размеров, и расположить их на основе экрана максимально близко друг к другу.

Лучше использовать миниатюрные светодиоды с квадратными корпусами, и склеить их в матрицу при помощи какого-либо подходящего клея.

светодиодный индикатор КИПГ03А-8х8К

Рис. 2. светодиодный индикатор КИПГ03А-8х8К.

Индикатор нужно закрыть светофильтром соответствующего цвета и снабдить блендой, защищающей его от внешнего света.

Налаживание

Проверьте правильность монтажа. Включите прибор. Если резистор R2 находится в нижнем по схеме положении индикации не будет (ноль за пределами экрана).

Поворотом R2 добейтесь индикации. На экране должна быть движущаяся горизонтальная точка или горизонтальная линия (это зависит от того какая частота развертки выбрана). После того как вы убедились в том, что прибор работает, переключите S1 в положение «=» и отградуируйте шкалу вокруг ручки переменного резистора R3, подавая на вход прибора постоянное напряжение от лабораторного источника (при необходимости, через потенциометр), и измеряя его мультиметром.

Нанесите вокруг ручки R3 не менее десяти рисок. Затем проверьте соответствие на всех четырех пределах (на всех четырех положениях S2). Если нужно подберите сопротивления R3, R4, R15. Погрешность 10-15% вполне приемлема.

Точность развертки, в общем, можно установить подбором сопротивления R6, а для каждого из положений S3 - подбором емкости соответствующего конденсатора.

В работе данный пробник во многом сходен с простым импульсным осциллографом.

При анализе логических схем ручками смещения по вертикали (R1 и R2) установите линию (бегущую точку) на нижнюю линию индикатора.

Затем, подаете на вход напряжение от шины плюса питания анализируемой схемы, и ручкой чувствительности (R3) установите бегущую точку на верхний ряд индикатора. Далее, все как с обычным импульсным осциллографом, - внизу ноль, вверху единица.

А если линии и внизу и вверху, - то это импульсы и чтобы их увидеть нужно подстроить развертку (R5, S3).

При анализе аналоговых схем резисторами R1 и R2 установите линию (бегущую точку) где-то посредине высоты экрана. Точно посредине, как у настоящего осциллографа, не получится, потому что у данного индикатора четное число строк, так что на четвертую или пятую линию. Тоже самое и при работе с переменным током.

Устойчивого изображения импульсов или формы переменного напряжения добивайтесь регулировкой развертки (R5, S3).

С помощью этого пробника можно видеть логические уровни, постоянные напряжения, прямоугольные импульсы, синусоидальное переменное напряжение. Конечно, все в пределах точности данного пробника и в пределах разрешающей способности 64-точечного экрана.

Несмотря на все эти ограничения, работая в паре с мультиметром, этот пробник может во многих случаях заменить настоящий осциллограф.

Каравкин В. РК-04-08.

Литература: 1. Андреев С. Универсальный логический пробник, РК-09-2005.


2 1216 Пробники и тестеры
пробник измерения индикатор индикатор сигнала светодиодный индикатор осциллограф
Написать комментарий:

cashback