ОСЦИЛЛОГРАФ "ИМПУЛЬС-5110"

     простые интересные РАДИОСХЕМЫ сделанные своими руками

» ДАТАШИТ
Например: TDA2050


» РАДИОБЛОГИ
Вольтметр с растянутой шкалой. Расчёт диапазона измерений
Самодельная штанга для металлодетектора
Контроллер ЗУ для Li-ion - TC4054 (STC4054, LTC4054)
Двухчастотный датчик металлоискателя
Еще в копилку доработок дешевых фонарей
Сетевой регулятор мощности на транзисторе
Простой преобразователь напряжения 12 в 220 вольт
Маленький настольный сверлильный станок


Радиосхемы » Схемы

ОСЦИЛЛОГРАФ "ИМПУЛЬС-5110"

      

Характеристики осциллографического пробника

Полоса пропускания аналоговой части.

Определяется в основном примененным ОУ. В нашем случае позволяет с относительно приемлемым качеством рассмотреть прямоугольный сигнал частотой до 1 МГц. Прилично примерно до 500 кГц.

Синусоидальный сигнал до 2 МГц при некотором снижении амплитуды. 

Частота выборок при использовании кварцевого резонатора на 27 мегагерц составляет 9 мегасэмплов. 

Развертка.

Дисплей разбит на 3 деления по горизонтали. Диапазон от 12 миллисекунд на деление до 750 наносекунд на деление. Всего 14 значений.

Развертка непрерывная и ждущая с синхронизацией по фронту либо спаду сигнала.

Чувствительность. 

По большому счету может быть выбрана пользователем исходя из своих нужд. Максимально, что удавалось получать без танцев с бубном около 10 мВ на деление. При сетке 5 делений по высоте. При значении R19 150 ом она составляет около 40 мВ/дел. При R19 около 68 ом порядка 20 мВ/дел. Дисплей разбит на 5 делений по высоте.

Схемой предусмотрен входной делитель 1:1, 1:10, 1:100. Если опираться на показания встроенного вольтметра, то логичнее делитель обозначать так: 1/10 – 1/1 – х10. Т.е. в среднем положении переключателя S2 показания вольтметра будут соответствовать действительным. В верхнем (по схеме) положении переключателя показания вольтметра надо делить на 10, а в нижнем – умножать на 10. Это все при S3 в положении 1:1.

Промежуточный делитель 1:1, 1:2,5 , 1:5. Т.е. показания вольтметра надо будет дополнительно умножать на эти коэффициенты. Промежуточный делитель так же может быть подобран самостоятельно.

Функционал.

Предусмотрено меню, вход в которое происходит при зажатой левой кнопке при включении. Меню позволяет настроить контраст дисплея. (В некоторых типах дисплеев контраст настроен аппаратно, тогда эта функция работать не будет).

Осуществить разворот отображения сигнала при применении различных типов усилителей (инвертирующих сигнал/не инвертирующих сигнал)

Позволяет включить/выключить сетку. Что бывает иногда удобным при рассмотрении зашумленного сигнала, или наоборот, когда надо убедиться что нет никаких мелких всплесков.

Отсчет показаний амплитуды сигнала производится по положению движков переключателей в уме. Это связано, как уже писалось, для исключения применения мультиплексоров и связанных с ними принципиальных недостатков.

Отдельный пункт меню позволяет задать чувствительность осциллографа для расчета микроконтроллером напряжения сигнала, которое кратковременно выводится на дисплей при нажатии кнопок управления.
Выход из меню настройки осуществляется нажатием на кнопку «Пауза». После этого установки сохраняются в EEPROM микроконтроллера.

Интерфейс.

Кнопками управления выбирается длительность развертки, смещается вверх и вниз линия синхронизации. Пятая кнопка – режим «Пауза». В паузе возможна прокрутка сигнала. Кроме того, если находясь в этом режиме зажать кнопку «Пауза», то осциллограф переходит в ждущий режим. 

Ждущий режим работает так: После того, как сигнал превысит уровень синхронизации, осциллограф записывает дамп данных и автоматически становится на паузу. Возможна прокрутка сигнала. Новое длительное нажатие на кнопку вызывает новый цикл записи.  Так же в паузе возможно включение нового цикла по фронту либо спаду сигнала при нажатии на 3 либо 4 кнопку соответственно. Каждый раз при нажатии на эти кнопки будет происходить запись нового дампа.

Осциллограф выводит на дисплей:

величину длительности развертки на деление, частоту сигнала и напряжение от пика до пика. Индикация включается при нажатии кнопок управления на пару секунд и не затеняет осциллограмму все остальное время.

Контроль напряжения батареи.

Напряжение на батарее высвечивается непрерывно при нахождении в меню кратковременно при нажатии кнопки «Пауза». При снижении напряжения до величины 3,6 вольта, текущее значение начинает выводиться на дисплей непрерывно в мигающем режиме в правом нижнем углу дисплея.

Описание прибора "Импульс-5110"

Разработан осциллограф в этой теме форума

  • Автор прошивок, всех решений по интерфейсу и цифровой части схемы - булат
  • Входная часть и общая идеология прибора - Лекс 59
  • Входной усилитель и решение проблемы «левых» ОУ - apeks

Отличительной особенностью данного прибора является полноценный входной делитель, который позволяет настроить каждую ступень отдельно и независимо, что обеспечивает возможность нормальной настройки во всем доступном осциллографу диапазоне частот и напряжений.

При разработке данного пробника ставилась задача создать максимально функциональный прибор при использовании минимально возможного количества использованных компонентов. Были использованы достаточно широко используемые и распространенные детали.

При построении схемы предпочтение отдавалось классическому включению данного компонента. Из схемы сознательно были исключены всяческие украшения и дополнения. Интерфейс общения с прибором сделан так, чтобы избегать сложных многоуровневых меню и быть интуитивно понятным. 

Также сознательно были исключены средства автоматизации типа мультиплексоров и реле. Дело в том, что управление чувствительностью с помощью мультиплексоров приводит к принципиально неустранимому недостатку осциллографа – невозможности настройки делителей на всех диапазонах одновременно и при переключении диапазонов чувствительности нормальная настройка сохраняется только на одном из них. В принципе возможно переключать и верхнее плечо делителей тоже, но для этого требуются реле со своими цепями управления. Т.е. схема становится значительно сложнее и повышается энергопотребление и без того не маленькое.

Выбор компонентов

Наиболее распространенным на данный момент и самым широко применяемым в радиолюбительской практике является микроконтроллер ATmega328. Он и был выбран за основу.

Построение осциллографа с достаточно широкой полосой пропускания немыслимо без применения внешнего АЦП. AD9280 полностью удовлетворяет поставленной задаче и сравнительно недорог.

Номенклатура операционных усилителей весьма широка. Выбранная схема позволяет использовать многие из них без существенных изменений в схеме. В силу наличия и характеристик были выбраны сдвоенные ОУ с частотой единичного усиления не ниже 10 МГц. Весьма желательно использовать более быстрые ОУ. Например AD8066. Самый важный параметр при выборе ОУ – скорость нарастания выходного напряжения. Для AD8066 она составляет 180 вольт в микросекунду.

В качестве инвертора напряжения питания можно применить ICL7660, но он слабоват и напряжение сильно проседает. Более приемлемый результат из серии TPS60400 – TPS60403. Последние работают на более высокой частоте, позволяют использовать конденсаторы меньшей емкости и дают как следствие меньше пульсаций.

Неплохой вариант MC34066 в качестве инвертора. Она выдает стабилизированное напряжение и может отдавать значительные токи. В своем варианте я применил именно его.

Прибор сразу задумывался как автономный, поэтому было применено питание от литиевого аккумулятора, распространенного повышающего преобразователя МТ3608 и контроллера зарядки АКБ на микросхеме ТР4056.

Дисплей. Был применен широко распространенный модуль с Нокиевским дисплеем 5110. Выбор оказался неожиданно удачным. Дисплей небольшой, но очень контрастный и изображение получилось вполне приемлемым. К тому же он достаточно быстрый. Еще один плюс дисплея – его можно рассмотреть при любой освещенности. И в полной темноте и на прямом солнце.

Схема осциллографа Импульс

На схеме изображены два варианта инвертора напряжения, которые могут быть применены в конструкции. Лично я сделал инвертор на МС34063. 

В качестве операционного усилителя можно применить многие другие. Требуется сдвоенный ОУ с достаточно широкой полосой усиления. Например AD8066. Желательно с полевыми транзисторами на входе.

Последнюю по времени прошивку на момент написания статьи можно взять здесь или поискать обновление на форуме

Установка фьюз-битов

Несколько снимков возможностей прибора, компановки и внешнего вида в реализации Лекс 59:

Синусоида 200 кГц (ну нет у меня пока генератора синуса быстрее)

Меандр 300 кГц. Линии достаточно вертикальны.

   

Тот же самый сигнал, но на самой быстрой развертке. Наклон вертикальной линии значительно заметнее, но это связано с тем, что последние две развертки растянуты. Т.е. два соседних столбца на дисплее не означают двух соседних замеров АЦП. Между ними есть пропуск. Это не является недостатком осциллографа. Это связано с частотой дискретизации сигнала. Максимально быстрая нерастянутая частота развертки 3 микросекунды на деление.

   

Вот так на ней выглядит меандр 1 МГц.

   

А так он выглядит на самой быстрой растянутой развертке

   

Однозначно лучше можно идентифицировать форму сигнала. И как можно видеть, прямоугольник вполне отчетлив. Углы меандра уже будут «плясать» на такой частоте, но это нормально и неизбежно для цифрового прибора с такой частотой дискретизации.

Обращаю внимание читателя – это МЕАНДР. То есть один из самых сложных для осциллографов сигнал. Синусоида на такой частоте должна выглядеть значительно лучше.

Обсуждение прибора и вопросы можно размещать в соответствующей теме конференции. Материал подготовил Тришин А.О., Г. Комсомольск-на-Амуре.

   Форум

   Обсудить статью ОСЦИЛЛОГРАФ "ИМПУЛЬС-5110"


РЕМОНТ ТВ ТЮНЕРА

РЕМОНТ ТВ ТЮНЕРА     Фотографии схем ТВ тюнера для компьютера и описание его ремонта.

БЛОК ПИТАНИЯ СВОИМИ РУКАМИ

БЛОК ПИТАНИЯ СВОИМИ РУКАМИ     Схема и фотографии простого блока питания на диапазон напряжений 0..10 вольт.

СВЕТОДИОД 5 ВТ

СВЕТОДИОД 5 ВТ     Эксперименты с мощным светодиодом на 5 ватт, заказанным в одной китайской фирме.

СВЕТОДИОДНАЯ МИГАЛКА

СВЕТОДИОДНАЯ МИГАЛКА     Схема интересной мигалки для светодиода, которая питается от одной батарейки 1,5В.


» ПОИСК СХЕМ



» РАДИОЭЛЕМЕНТЫ

Группа вконтакте Канал ютуб Группа в фэйсбук Мобильная версия © 2010-2018, "Радиосхемы". Все права защищены. Почта