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. Например, 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, четырех 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 только 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 радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1 | Микросхема | К1401УД2 | 1 | |||
| DD1 | Микросхема | К561ЛЕ5 | 1 | |||
| DD2 | Микросхема | К561ИЕ8 | 1 | |||
| DD3 | Микросхема | К561ЛП2 | 1 | |||
| VT1-VT8 | Биполярный транзистор | КТ315В | 8 | |||
| VT9 | Полевой транзистор | КП103М | 1 | |||
| VD1, VD2 | Диод | КД521А | 2 | |||
| VD3 | Стабилитрон | КС168А | 1 | |||
| HL1 | Светодиодная матрица 5х7 | АЛС340 | 1 | |||
| С1 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | |||
| С2, С8, С9 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 3 | |||
| С3 | Конденсатор | 0.033 мкФ | 1 | |||
| С4 | Конденсатор | 0.01 мкФ | 1 | |||
| С5 | Конденсатор | 3300 пФ | 1 | |||
| С6 | Конденсатор | 1000 пФ | 1 | |||
| С7 | Конденсатор | 330 пФ | 1 | |||
| R1 | Резистор | 200 кОм | 1 | |||
| R2 | Резистор | 7.5 кОм | 1 | |||
| R3, R5 | Переменный резистор | 25 кОм | 2 | |||
| R4 | Резистор | 2 МОм | 1 | |||
| R6, R7, R9, R10 | Резистор | 120 Ом | 4 | |||
| R8, R11 | Резистор | 12 кОм | 2 | |||
| R12-R16 | Резистор | 620 Ом | 5 | |||
| SA1 | Галетный переключатель | 6 положений | 1 | |||
| SA2-SA4 | Выключатель | 3 | ||||
| GB1 | Батарея питания | 6F22 9В | 1 | |||