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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Sonda de osciloscópio em miniatura. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição Ao reparar e ajustar equipamentos eletrônicos, muitas vezes há a necessidade de uma ponta de prova de osciloscópio em miniatura auto-alimentada, com a qual se pode monitorar a presença de um sinal e pelo menos estimar aproximadamente seus parâmetros. A ponta de prova do osciloscópio apresentada à atenção dos leitores atende amplamente a esses requisitos. A utilização de um indicador luminescente de vácuo multidígitos de baixa tensão e microcircuitos digitais da série K176 permitiu projetar um dispositivo econômico do tamanho de uma calculadora de bolso e alimentado por uma bateria de 9 V. A corrente consumida pela sonda não exceder 15 mA, e o principal consumidor é o cátodo aquecido direto do indicador. A sonda pode controlar sinais com amplitude de 1 ... 320 V com frequência de até 50 kHz com ciclo de trabalho de 1,14 a 8, bem como pulsos simples. Resistência de entrada no limite "1 ... 32 V" -220 kOhm, no limite "10 ... 320 V" - 2,2 MΩ. Existem três modos de operação: automático, standby acionado por borda de pulso positivo e standby acionado por borda de pulso negativo.
O diagrama esquemático da sonda é mostrado na fig. 1, diagramas de tempo em seus pontos característicos - na fig. 2 (modo de varredura automática) e 3 (modo de varredura em espera). O dispositivo consiste em um gerador de varredura, um dispositivo de deflexão vertical de "feixe" e um indicador de sinal de vários dígitos HG1. O gerador, por sua vez, contém um multivibrador nos elementos DD1.1-DD1.3 e um contador-decodificador DD2, um dispositivo para desvio vertical do "feixe" - comparadores de positivo (op-amp DA1) e negativo (op -amp DA2) e um elemento de coincidência DD1.4. O multivibrador gera uma sequência de pulsos (Fig. 2, g), o contra-decodificador gera alternadamente pulsos de alto nível em suas saídas (Fig. 2, c-p), que, entrando sequencialmente nas grades do indicador HG1, criam uma horizontal digitalização da imagem.
O sinal controlado é alimentado nas entradas dos comparadores através de um divisor de tensão constituído pelos resistores R3, R5 e R6. O potencial do fio comum, necessário para a operação normal do amplificador operacional DA1, DA2 quando alimentado por uma fonte unipolar GB1, é criado artificialmente pelo divisor de tensão R8-R11. O mesmo divisor também define as tensões de limiar na entrada inversora do amplificador operacional DA1 e na entrada não inversora do amplificador operacional DA2, que diferem do potencial do fio comum em +100 e -100 mV, respectivamente; os elementos R3, R5, VDI, VD2 protegem as entradas do amplificador operacional contra sobrecargas. A proporção do sinal de entrada em que os comparadores são acionados é definida pela chave SA1 e o resistor variável R6 (se necessário, a amplitude do sinal é julgada pelas posições da chave e do controle deslizante do resistor).
O indicador HG1 usa segmentos anodos horizontais a, g e d (em livros de referência, às vezes são indicados por letras russas a. g, g), indicando, respectivamente, os níveis positivo, zero e negativo do sinal controlado. Se a tensão do sinal exceder (em valor absoluto) um nível de limiar positivo ou negativo, uma tensão de alto nível aparece na saída do amplificador operacional DA1 ou DA2 e os segmentos anódicos a ou d acendem. Se ambos os comparadores (DA1 e DA2) estiverem no estado zero (suas saídas são tensões de nível baixo), um nível alto está presente na saída do elemento DD1.4 e os segmentos de anodos g acendem, exibindo o nível zero do sinal de entrada (Fig. 3, p ). A taxa de repetição dos pulsos do multivibrador e, portanto, a velocidade de varredura da imagem no indicador, é definida pelos resistores R2, R4 e um dos capacitores C1-C8, selecionados pela chave SA2. Suavemente a taxa de repetição de pulso é regulada por um resistor variável R4. O resistor R1 limita a corrente de entrada através do microcircuito, sua resistência é escolhida dentro de 3 ... 10 kOhm. Se você precisar além do indicado no diagrama, a duração da varredura, isso pode ser feito recalculando (de acordo com a fórmula T \u1,4d 1RC, onde T é o período de oscilação) os valores \u8b\u2bof capacitores C4-CXNUMX e resistores RXNUMX, RXNUMX. No modo de varredura automática, um ciclo composto por oito ciclos é formado, o contador-decodificador DD2 é transferido para o estado zero pela frente do nono pulso (Fig. 2, f). No modo de espera, o gerador de varredura é acionado pelo próprio sinal controlado. Neste modo, ele pode ser iniciado tanto por uma queda de tensão de entrada positiva (chave SA3 no meio - de acordo com o esquema - posição) quanto negativa (chave na posição inferior). Quando uma diferença de nível positiva aparece na saída do comparador ao qual o circuito de diferenciação R12C9 está conectado, um curto pulso de reset é formado na entrada R do contador-decodificador DD2 (Fig. 3, e). Como resultado, uma tensão de baixo nível aparece na saída 8 e o multivibrador começa a gerar pulsos. Quando um contador-decodificador de alto nível aparece nesta saída, a geração é interrompida. Em outras palavras, a varredura é executada por um ciclo. Com um sinal de entrada periódico, uma imagem estável é observada no indicador HQ1. O cátodo de brilho direto do indicador é conectado à bateria GB1 através de um resistor limitador de corrente R13 (a saída I conectada ao revestimento condutor da superfície interna do cilindro deve ser conectada ao seu terminal negativo). Construção e detalhes. A sonda usa resistores fixos MLT, resistores variáveis SPO-0,15, capacitores KM-5. Em vez de OU K140UD6, você pode usar OU K140UD7, K140UD8 (com qualquer índice de letras), K140UD12, K140UD14, em vez de microcircuitos da série K176 - suas contrapartes da série K561. O soquete XS1, os comutadores SA1-SA3 e o comutador QI podem ser de qualquer tipo, só é importante que sejam pequenos. Na parede frontal da caixa da sonda, há um soquete XS1 com elementos do divisor de tensão de entrada R3, R5, R6 e uma chave SA1, chaves SA2 (com capacitores C1-C8 soldados em seus contatos) e SA3 (com capacitor C9 ), um interruptor Q1, um resistor variável R4 e o indicador HG1. As resistências variáveis R4 e R6 estão equipadas com escalas, cuja vista aproximada é mostrada na fig. quatro.
A marca "X 1" da escala do resistor R4 ("Time / div.") Corresponde à posição extrema esquerda (de acordo com o diagrama) do motor, e a marca "1V" da escala do resistor R6 ("Nível") corresponde ao topo extremo (também de acordo com o esquema). As partes restantes da sonda são colocadas na placa de circuito impresso (Fig. 5), feito de folha de fibra de vidro com uma espessura de 1,5 mm. É possível uma opção de design, na qual os elementos do divisor de tensão de entrada, juntamente com a chave SA1, são montados em uma sonda remota (será mais conveniente trabalhar com essa sonda). O estabelecimento do dispositivo consiste em definir (selecionando os resistores R8 e R11) tensões de +100 mV no pino 2 do amplificador operacional DA1 e -100 mV no pino 3 do amplificador operacional DA2 em relação ao ponto médio do divisor R8- R11 Se a varredura estiver instável no modo de espera, é necessário aumentar a capacitância do capacitor C9. Você pode aumentar o brilho dos segmentos do indicador aumentando a tensão de alimentação para 12 V (neste caso, a resistência do resistor R13 deve ser aumentada para 560 Ohms). Trabalhar com uma sonda requer alguma habilidade. Se for necessário determinar apenas a presença de pulsos e sua duração, o resistor variável R6 ("Nível") define a sensibilidade igual a 1 V, a chave SA2 ("Tempo / div.") Seleciona essa duração de varredura em que um ou dois períodos são exibidos no sinal indicador e um resistor variável R4 ("Tempo / div.") Uma imagem estável é alcançada. Se não for possível sincronizar a imagem desta forma, o dispositivo é comutado para o modo de varredura em espera com acionamento por uma queda de tensão de entrada positiva ou negativa. O período de oscilações controladas ou a duração do pulso é determinado pela posição da chave SA2 e o botão do resistor variável R4. Se for necessário medir a amplitude do sinal, o botão do resistor variável R6 e a chave SA1 são colocados nas posições correspondentes à ignição dos segmentos de nível positivo ou negativo (dependendo da polaridade do sinal). A amplitude (na faixa de valores definida pelo interruptor SA1) é medida na escala do resistor. A forma das oscilações é determinada pela natureza da mudança na imagem do indicador quando instalado com um resistor variável. R6 valores de sensibilidade diferentes. Como exemplo, na fig. 6 mostra as informações exibidas pelo indicador quando um sinal de formato triangular é aplicado à entrada e várias posições do controle deslizante R6 do resistor variável (as linhas tracejadas mostram os ânodos do segmento que brilham completamente).
Como a prática mostrou, nem sempre é necessário obter a sincronização completa da varredura - em alguns casos, a imagem do sinal controlado é percebida melhor se ele se mover lentamente em uma direção ou outra. Autores: I. Sinelnikov, V. Ravich, Kaliningrado; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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