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測定ミニラボ。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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アマチュア無線初心者に必要な測定器は何ですか? 電圧計? - はい。 オーム計? - はい。 低周波発生器? - はい。 集積回路上のカスケードの動作をテストするためのパルス発生器? -間違いなく! 「ダイヤル」インストール用のプローブ? - 絶対。 そしてもちろん、アマチュア無線家の夢はオシロスコープであり、その画面上で電子カスケードとノードの「寿命」を観察できます。

これらの機器は、学生時代から熱心なアマチュア無線家であり、多くのアマチュア無線やテレビ、測定器、その他の機器の分野での工業デザインの開発者であり、定期刊行物に数十の出版物の著者でもあるアーサー・メスロポヴィッチ・ピルタキアンによって XNUMX つの建物に統合されています。無線雑誌、アマチュア無線に関する人気の書籍。

ミニ実験室を開発するときの課題は、そこに含まれる測定機器を可能な限り簡素化することでしたが、同時に初心者のアマチュア無線家の実践的な活動に十分なパラメータを提供することでした。 研究室の外観を図に示します。 図1と独特のブロック図 - 図。 2.

ミニラボの測定

ミニラボの測定

彼女の重要な機器の 70 つはオシロスコープです。 入力抵抗は約 0,1 kΩ、最小入力信号振幅は 5 V です。60 V を超える振幅では、信号をブラウン管の偏向板に直接印加することが許容されます。 スイープ周波数範囲 - 600 ~ 600 および 6000 ~ XNUMX Hz。

オーディオ周波数発生器 (3H) は約 1 kHz の固定周波数で動作し、最大 1,5 V の電圧の正弦波信号を生成します。パルス発生器も固定周波数で動作し、最大出力振幅は 15 V に達します。 50 オーム...40 kオームおよび 500 オーム...400 kオームの範囲で抵抗を測定できます。

これらのデバイスはすべて、共通のユニットから電力を供給されます。 主電源を必要としないのは、プローブ付きの電圧計のみです。 10、100、1000 V 以内の DC 電圧を測定するように設計されています。電圧計をプローブとして使用すると、自律電源であるバッテリーが動作します。

ミニラボの各ユニットの装置と動作をそのコンセプトに従って分析してみましょう(図3)。

ミニラボの測定
(クリックして拡大)

オシロスコープ(ノードA1)。 その基礎となっているのは陰極線管 (CRT) VL1 です。 これは、フィラメント (端子 1、14)、カソード (2)、制御電極または変調器 (3)、集束電極または第 4 のアノード (9)、第 10 のアノード (11)、および 7 対のいわゆる水平アノードを備えています。 CRT軸に沿って互いに垂直に配置された(10、11)および垂直偏向板(7、8)。

カソードと 600 番目のアノードの間に高電圧 (この場合は XNUMX V) が印加されます。加熱されたカソードは電子を放出します。電子は、正の電圧の影響で XNUMX 番目のアノードに向かって突進し、変調器の正孔を順番に通過し、集束電極。 速度が上がると、慣性によって XNUMX 番目の陽極の穴を通過し、偏向板の間を移動しながら、最終的に CRT 画面に到達し、輝点の形で輝きます。 マイナスに帯電した電子は互いに反発する傾向があるため、スポットには明確な境界がありません。

ぼやけたスポットではなく輝点を得るには、電子の流れを集中させる必要があります。 この目的のために、可変抵抗器 R8 から定電圧が集束電極に印加され、そのエンジンを動かすことによって、所望の集束が達成されます。

スポット (以下、画像と呼びます) の明るさを調整するには、変調器を使用し、可変抵抗器 R9 エンジンから負の電圧を変調器に加えます。 大きいほど、画面に当たる電子の数が減り、ポイントの輝度が低くなります。

プレートに電圧がかかっていない場合、ドットは画面のほぼ中央に位置します。 ただし、水平プレートに電圧を印加する必要があります(可変抵抗器R5を使用)。正の電圧がかかると、ポイントはプレートに向かって水平に移動します。 (可変抵抗器 R1 を使用して) 垂直プレートに電圧が印加されると、ポイントは同様に動作し、上下に移動します。

1 Hz の交流電圧が水平プレートに印加されると、画面上のドットが XNUMX 秒ごとに左端の位置から右端の位置に移動し、またその逆に戻ります。 電圧周波数を上げると、画面上に実線の水平線が表示されます。その長さは印加電圧の振幅によって異なります。 同じ信号を垂直偏向板に印加すると、同様の画像が観察されます。 XNUMX 組のプレートの存在により、画面上の点を任意の方向に移動する、つまり任意の形状を「描く」ことができます。

実際には、水平プレートにはのこぎりの歯に似た電圧 (「鋸歯」と呼ばれます) が供給され、垂直プレートには研究対象の信号、たとえば正弦波形状が供給されます。 両方の信号の周波数が同じである場合、正弦波電圧の XNUMX 周期の画像が画面に表示されます。 研究対象の電圧の周波数が増加すると、周期が XNUMX 回、XNUMX 回、XNUMX 回などとなります。必要な観察周期数を選択できるようにするために、ノコギリ波電圧の周波数が調整され、研究対象の信号の周波数の倍数。

ここで 90 つ説明します。 この話はこれまでとこれからも水平プレートと垂直プレートに関するものですが、実際の設計では、研究対象の信号のより大きな画像を提供するためにチューブが XNUMX ° 回転しているため、実際には、それらは通常の位置に対して意図的に交換されています。

スイープ電圧と呼ばれることが多い鋸歯状電圧のソースは、トランジスタ VT1 で作られた周波数制御発振器です。 それはこのように動作します。 電源投入後、トランジスタのコレクタ電圧はゼロになります。 コンデンサ C4 と C5 (またはスイッチ SA4 の可動接点の位置に応じて C6 と C2) が充電を開始し、トランジスタが閉じます。 コンデンサの充電速度は、コンデンサの合計容量と抵抗 R12、R13 の抵抗値によって決まります。 コレクタの電圧が特定の値に達するとすぐに、トランジスタが雪崩のように開き、コンデンサはコレクタ - エミッタ間を通じてほぼゼロまで放電されます。 コレクタ電圧がほぼゼロに低下すると、トランジスタが閉じ、このプロセスが繰り返されます。

コンデンサはほぼ直線的に充電されますが、放電ははるかに速くなります。 その結果、トランジスタのコレクタにはのこぎり波電圧が形成され、その周波数はスイッチSA2と滑らかな可変抵抗器R13によって段階的に設定される。 コンデンサ C2 をオンにすると周波数は 13 ~ 5 Hz に変更でき、コンデンサ C600 をオンにすると 6000 ~ 6 Hz に調整できます。

しかし、鋸歯状電圧の振幅は偏向板に電圧を供給するにはまだ十分ではありません。 したがって、デカップリングコンデンサC7と制限抵抗R14を通って、トランジスタVT2に形成された増幅段に入力されます。 抵抗器R15を介して、分圧器R16、R17からトランジスタのベースに電圧が供給され、分圧器R16、R17は抵抗器R18とともにトランジスタの動作モードを決定する。

負荷抵抗器R19から鋸歯状電圧がスイッチSA3に供給される。 左側では、スイッチの可動接点のスキーム位置に従って、電圧が水平プレートに印加されます。 正しい位置では、外部信号を X19 ソケットからプレートに適用できます。

垂直プレートでは、振幅が 10 V を超える調査対象の信号が、X2 ソケット、可変抵抗器 R20、SA1 スイッチを介して供給されます (可動接点は図に示す位置にある必要があります)。 信号の一部は可変抵抗器 R2 のエンジンから取得され、ジェネレーター トランジスタのベースに供給されます。これは、CRT 画面上の画像を「停止」できるようにする同期回路です。

はるかに低い振幅の信号を調べる場合、信号は可変抵抗器エンジンからスイッチ SA1 (図によれば可動接点が低い位置にあるはずです) を介してトランジスタ VT3、VT4 で作られたアンプの入力に供給されます。 アンプの初段の入力抵抗を増やすために、抵抗 R21、R24 が導入されています。 アンプの出力段は、スイープ ジェネレーターの類似段と同じ方法で作成されます。 増幅された信号は負荷抵抗R31からコンデンサC10を介してスイッチSA1に供給される。 コンデンサ C31 はアンプの自励を防止します。

信号が大きい場合、信号は X4 ソケットに供給され、画面上の画像範囲は可変抵抗器 R25 によって調整されます。 このオプションは、たとえばオーム計で抵抗器の抵抗を測定する場合に使用します (詳細は後述します)。

電源(ノードA2)。 これには、CRT に電力を供給する 600 V の電圧、トランジスタ VT240、VT1、VT2 のステージに電力を供給する 4 V の安定化電圧、およびトランジスタ VT15 のステージに電力を供給する 3 V の電圧を提供する 1 つの整流器が含まれています。 、ソケット X16 (そしてもちろん、X17 ソケットまたは XXNUMX、XXNUMX) に接続されたジェネレーターおよび外部テスト済み構造。

電源トランス T1 には、ネットワーク I、昇圧 II、フィラメント III、降圧 IV の 600 つの巻線が含まれています。 3 V の電圧は、ダイオード VD4、VD16 およびフィルタ コンデンサ C32、SP の倍加スキームに従って作られた整流器から除去されます。 この整流器の電圧の半分は、抵抗 R33、R1 およびツェナー ダイオード VD2、VD240 からパラメトリック スタビライザーに供給されます。 その結果、5 V の安定した電圧が得られますが、VD19 ダイオード ブリッジと C35R18C15 フィルタを使用すると、5 V の電圧が得られます (図に示す SA1 スイッチの可動接点の位置の場合のみ)。 。 これらの接点が異なる位置に設定されている場合、IV 巻線からの交流電圧が抵抗計に印加されます。 このオプションでは、信号 LED HLXNUMX が消灯します。

プローブ付き電圧計(ノードA3)。 電圧計は、ダイヤルインジケータRA1と測定サブ範囲の追加の抵抗を備えた通常のスキームに従って作成されます。 電圧計の校正プロセスを簡素化するために、追加の各抵抗は直列に接続された 9 つの抵抗 (定数とトリマー) で構成されています。 測定された電圧は、必要なサブレンジに応じて、ソケット X6 とソケット X8 ~ XXNUMX の XNUMX つに適用されます。

電圧計をプローブとして使用する場合、プローブはソケット X9 および X10 に含まれています。 インジケーターのポインターは、可変抵抗器 R36 を使用して、スケールの最後の目盛り (条件付き基準ゼロ) に設定されます。 この抵抗器の抵抗範囲が広いため、プローブはバッテリー G1 が大幅に放電しても動作することができます。

オーム計(ノードA4)。 古典的なブリッジ回路に従って作られており、テスト対象の抵抗器(または抵抗を備えた別の部品)がブリッジの対角線の肩(ソケットX14、X15)に含まれている場合、電圧は一方の対角線(両端の端子)に印加さ​​れます。可変抵抗器R46の)、もう一方(抵抗器R46のエンジンとソケットX14 - 共通ワイヤ) - を取り外します。 ブリッジは可変抵抗器でバランスが取られており、抵抗値はその目盛りで測定されます。 バランスインジケータはオシロスコープであり、その X4 ソケットが抵抗計の X12 ソケットに接続されています。 橋のバランスが取れると、画面上の画像が点に変わります。

オーム計の範囲はスイッチ SA6 によって設定され、ブリッジ アームの抵抗 R44 (範囲 500 オーム ~ 400 kオーム) または R45 (50 オーム ~ 40 kオーム) が含まれます。

AFジェネレーター(ノードA5)。 この発生器を構築するには、5 つの VT47 トランジスタで十分であることが判明しました。この発生器は、49 つの固定周波数の正弦波発振を生成します。 発振の発生は、一連の抵抗器 R20 ~ R21 およびコンデンサ C23、CXNUMX、CXNUMX を介したトランジスタのコレクタとベース間のフィードバックによって発生します。

正弦波振動は、発電機負荷抵抗器 R52 からコンデンサ C24 を介して可変抵抗器 R51 (出力信号振幅制御) に供給され、そのエンジンからソケット X11 に供給されます。 このソケットにはプローブが含まれており、これを使用して信号がテスト対象の構造に送信されます。 もちろん、発電機の共通ワイヤ (たとえば、ソケット X16) は、構造体の同じワイヤに接続されます。 発電機への電力は SA7 スイッチによって供給されます。

パルスジェネレーター(ノードA6)。 これは、トランジスタVT6、VT7の対称マルチバイブレータのスキームに従って組み立てられているため、同じ持続時間と休止時間を持つパルス(いわゆる「蛇行」)が、ジェネレータの出力(抵抗器R56)で観察されます。 可変抵抗スライダーから、調整可能な出力信号が X13 ソケットに供給されます。 前のジェネレーターと同様に、リモート プローブがソケットに接続されます。 方形パルス発生器には SA8 スイッチによって電力が供給されます。

詳細と構造。 ネットワークトランスは自家製で、W 18x32の磁気回路で作られています。 巻線 I には PEV-1670 1 ワイヤが 0,25 ターン、II - PEV-1890 1 が 0,15 ターン、III - PEV-49 1 が 0.75 ターン含まれています。 IV - PEV-100 1 の 0.35 ターン。

酸化物コンデンサ - K50-31 (C8. C14)。 K50-32(C16、C17)。 K50-12(C18.C19)。 コンデンサ C9 - 少なくとも 500 V の電圧の場合は紙。 C20 ~ C27 - 少なくとも 15 V の電圧の場合はいずれか。残りのコンデンサ - 200 V を超える電圧の場合はフィルム、金属フィルム、または紙。 可変抵抗器R13、R46 - タイプ SP-1、それぞれ 2 および 1 W の電力。 残りの可変抵抗と同調抵抗は SPO-0.5、固定抵抗は図に示されている電力以上の MLT です。

MD217の代わりにMD218、KD105Gを使用してもよい。 逆電圧が少なくとも 209 V の KD800V および他の整流ダイオード、および KD906A は、50 V を超える逆電圧用に設計されたダイオード ブリッジを置き換えます。2S920A の代わりに、他の直列接続されたツェナー ダイオードが適しています。そのうちの最大安定化電流は 240..30 mA で約 42 V です。

GT320B トランジスタは、同様のパラメータを持つ GT308、GT313、GT320、GT321 シリーズなどの他のトランジスタと置き換えることができます。

スイッチ - ガレトニー。 スライダーまたはトグルスイッチ。 ポインタインジケータ RA1 - M4248 または矢印の全偏向電流 100 μA のその他の小型のもの。 電源 G1 - 電圧 1,5 V のバッテリーまたはガルバニ電池。

寸法240x200x150 mmの測定実験室のフレームは、15x15 mmのアルミニウムコーナーで作られています。 フロントパネルはヒンジで固定されており、90°回転できます (図 4)。

ミニラボの測定

このパネルには、遮光フレーム付きの CRT、矢印インジケータ、コントロール、ソケットが強化されています。 スイープジェネレータの部品の一部は5つのボードに実装されており(図6)、アンプはもう7つのボードに実装され(図8)、ジェネレータはXNUMX番目のボードに実装され(図XNUMX)、電源はXNUMX番目のボードに実装されています。 (図XNUMX)。 すべてのボードはテキストライトから切り出されており、金属ラックまたは取り付けタブがその上にリベットで固定されています。

ミニラボの測定

ミニラボの測定

電圧計、プローブ、抵抗計の詳細は、ケースの内側からフロントパネルに金属コーナーで取り付けられた絶縁材のストリップ上に配置されています。 バッテリーを取り付けるには、通常の薬瓶のプラスチックキャップから作られた単純なホルダー(図9)が使用されます。

ミニラボの測定

キャップの直径はバッテリーの直径よりわずかに大きくなければなりません。 長さ35 ... 40 mm、幅4 ... 5 mmのXNUMXつのストリップを薄い錫から切り出し、絶縁体のより線設置ワイヤのセグメントに沿ってそれらに半田付けします。 次に、加熱されたストリップがキャップの下部に突き刺されます。 冷却後、ストリップはキャップにしっかりと固定されます。 次に、バッテリーをストリップの上に置き、XNUMX番目の加熱されたストリップでキャップを突き刺し、バッテリーに力を入れて押し付け、ストリップが冷えるまでこの位置に保持します。 ホルダーは基板に接着されています。

比較的小さなケース内にデバイスの部品を配置するには、ベースとシェルフの 10 つのレベルが使用されます (図 3)。 ネットワークトランス、15 時間およびパルス発生器ボード、および電源ボードがベース上に配置され、ベースから約 XNUMX mm の高さのラックに配置されます。

ミニラボの測定

断面15x15 mm、長さ140 mmのXNUMX枚の木の板がベースの底に取り付けられており、ケースの脚の代わりになります。

スイープジェネレータとアンプのボードは棚に置かれています。

オシロスコープの使用をより便利にするために、CRT 画面の前面にスケール グリッドを備えた透明なスケールが取り付けられています。 一定の力でフレームに挿入されるように、フレームの内寸に応じて厚さ1.5 ... 2 mmの有機ガラスで作られています。 太い針などの尖った物体を使用すると、10 個の水平マークが互いに等間隔でスケールに付けられます。 視差を避けるために、反対側にも同じリスクがかかります。 ボールペンの黒いペーストがリスクに塗り込まれています。

そして別の自家製デバイス - 厚い紙で作られた抵抗計スケール(図11)。 可変抵抗ナットR46でフロントパネルに押し付けられています。 オーム計の校正時には、同じ「ドラフト」スケールが設定され、「基準」抵抗器の抵抗値がそれに適用され、メインスケールに転送されます。

ミニラボの測定

ボードと部品間の接続は、より線を使用して独立して行われます。 ブラウン管用ソケットの購入が難しいため、11接点を銅箔で代用しています。 適切な長さの細い取り付けワイヤが各接点にはんだ付けされます。 接点が加熱されている間、長さ約 25 mm の PVC チューブが接点の上に引っ張られます。 コンタクトはピンに力を入れて押し込む必要があります。

調整を進める前に、取り付けとすべての接続の強度を注意深く確認する必要があります。 次に、ネットワークにデバイスを含めずに、トリマ R41 ~ R43 で電圧計の測定制限を設定し、対応する制限電圧をその入力ソケットに供給し、「例示的な」電圧計で制御します。 「1000 V」の限界では、たとえば 200 V を印加し、抵抗 R41 を使用してインジケータの針を目盛りの対応する目盛りに設定するだけで十分です。 ソケット X9 および X10 を閉じた後。 可変抵抗器 R36 を使用して、インジケーターの矢印をスケールの最終目盛りに設定します。

プローブを使用すると、高電圧および低電圧の電源回路に短絡があるかどうかをチェックできます。 その後初めて、ネットワーク内の実験室の電源を入れ、図に従ってコンデンサC16の上部端子と共通線の間の電圧を測定することができます。 さらに、電圧は数百ボルトに達するため、特別な注意と安全要件を遵守する必要があります。 また、ツェナー ダイオード VD1 のアノードと共通線の間、およびコンデンサ C18 の正端子と共通線の間の電圧もチェックします。 電圧が図に示されている電圧と一致する場合、オシロスコープのチェックと調整が開始されます。

スイッチ SA1 は「アンプ」位置に、SA3 は「拡張」位置に切り替えられ、抵抗器 R13 スライダーはほぼ中央の位置に設定され、抵抗器 R20 はスキームに従って低い位置に設定されます。 抵抗器 R9「明るさ」と R8「フォーカス」のスライダーを回すと、CRT 画面に走査線が表示されます。 「オフセット X」(R5) および「オフセット Y」(R1) コントロールの動作を確認します。スライダーを回すと、ラインが左右および上下に移動するはずです。 SA1 スイッチが「プレート」位置に設定されている場合、スイープ ラインは保持されます。

画面上に線の代わりに点が表示される場合があります。 その後、スイープジェネレータの設置を再確認してください。 問題が見つからない場合は、トランジスタ VT1 のカスケードを確認します。 これを行うには、スキームに従って残されたコンデンサC7の出力が発電機から切断され、代わりにX5ソケットに接続された導体が接続され、SA3スイッチが「In.X」位置に切り替えられます。 もちろん、すべてのはんだ付けと接続の間、デバイスはネットワークからオフになります。

抵抗器 R13 のエンジンをある極端な位置から別の極端な位置に移動することにより、画面上に走査線を取得しようとします。 抵抗スライダーとスイッチ SA2 のいずれかの位置で、画面上にドットが残ったり、図のスライダーの右端の位置にのみ掃引線 (長さ 5 ~ 10 mm のはず) が表示されたりする場合は、トランジスタVT1を交換してください。

カスケードが動作し始めたら、コンデンサ C7 の接続を元に戻し、スイッチ SA3 を「開発」位置に設定します。 掃引線がない場合、トランジスタ VT2 上のカスケード部品の取り付けと保守性がチェックされます。

垂直偏向アンプのチェックは、3H 発生器を使用すると簡単です (通常はすぐに動作し始めます)。 ソケット X2 を短い導体でソケット X11 に接続し、SA7 スイッチで発電機に電力を供給し、抵抗 R51 スライダーを図に従って上の位置に移動し、SA1 スイッチを「アンプ」位置に設定します。ゲインは抵抗器 R20 で設定され、無秩序に動く線の「絵」のイメージが画面全体を占めるようになります。 次に、レギュレータ「周波数を滑らかに」および「同期」により、スイッチ SA2 の両方の位置でいくつかの正弦波振動の固定イメージが得られます。

ジェネレーターの低周波数範囲 (SA2 スイッチの可動接点は図によると正しい位置にあります) では、画像の右側に比べて左側でより圧縮された正弦波が観察できます。これは次の結果です。非線形スイープ。 もちろん、抵抗 R14 をより正確に選択することで、非直線性をわずかに減らすことができます。 R16 ~ R18 ですが、ほとんどの場合、これは必要ありません。

レギュレーター「Strength U2」の動作は以下のように確認します。 X4 ソケットと XI2 ソケットを短い導体で接続し、SA3 スイッチを「In X」位置に、SA5 スイッチを「Ohm」位置に切り替えます。 画面に垂直線が表示されますが、その長さは可変抵抗器 R25 と R46 によって変更できます。 オシロスコープの調整と検証はこれで終了です。

オシロスコープを使用して、ソケット X3 と X4 を接続すると、11H ジェネレーターの波形を確認できます。 抵抗 R50 を選択することで、より正確な正弦波の形状を得ることができます。

同様に、ソケット X4 と X13 を接続して、パルス発生器の矩形振動の形状を確認します。 必要に応じて、抵抗 R53 ~ R55 を選択することで、「蛇行」の対称性を調整することができます。

実験室設立の最終段階は、抵抗計の校正です。 X4 ソケットと XI2 ソケットを導線で接続します。 スイッチSA1は「アンプ」、SA3は「In.X」に設定されています。 SA5 - 「オーム」、SA6 - 図に従って一番下まで。 フロントパネルには「ドラフト」スケールが取り付けられ、抵抗器の突き出たシャフトには細いリスクのある「くちばし」ハンドルが取り付けられています。 プラグはソケット X14、X15 に挿入され、ワニ口クリップを備えた取り付けワイヤーによって接続されます。 抵抗器は、50,100,200、40000、46 など、最大 6 オームまでの正確な抵抗値、またはそれに近い抵抗値で選択されます。 「ワニ」を各抵抗器に順番に接続することにより、CRT 画面上の垂直線の最短の長さに沿って、抵抗器 RXNUMX とのブリッジのバランスが得られます。 「くちばし」のリスクに対する尺度では、抵抗の値に注目してください。 同様に、オーム計は XNUMX 番目のサブレンジ (SAXNUMX - 図の上部の位置) で校正され、対応する抵抗の抵抗器が用意され、その後目盛りが「仕上げ」スケールに転送されます。

そして最後。 オシロスコープの動作中、CRT は発熱します。 その熱が近くのノードのトランジスタのモードに影響を与えないように、チューブの上にボール紙で作られたシリンダーを置くことをお勧めします。

著者:A。Piltakyan、モスクワ

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