小型のXNUMXビームオシロスコープ-マルチメータ。スキーム、説明

無線電子工学および電気工学の百科事典
無料のライブラリ / 無線電子および電気機器のスキーム

小型XNUMXビームオシロスコープマルチメータ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

無料のテクニカルライブラリ

オシロスコープはアマチュア無線家の職場で最も必要な測定器の XNUMX つですが、同時に最も高価な機器の XNUMX つです。だからこそ、アマチュア無線家のこのような製品を設計したいという欲求は決して尽きることがありません。この記事では、読者に小型 XNUMX ビームオシロスコープの独自の構造を理解してもらいます。これは自作するのは難しくありません。

ラジオ雑誌をざっと調べても、液晶グラフィックインジケーターを使用した機器は一つも見つかりませんでした。したがって、私はさまざまなアマチュア無線設計で使用するための基礎 (親機) として私の開発を提案します。このオシロスコープは既製の測定デバイスとしてではなく、マイクロコントローラーとグラフィックインジケーターを組み合わせた主な可能性を実証できるデバイスとして作成されたことをすぐに警告したいと思います。これは、動作モードの表示、測定値の次元、カーソル測定モードなどのサービス機能がマイクロコントローラープログラムに存在しないことを説明できます。この開発結果の公開が、アマチュア無線家による数多くの独創的で有用な設計の創作の推進力となることを願っています。

技術特性

入力分周器が「x1」位置、ソフトウェア調整のゲインモードが「x1」の場合の画面全体の垂直偏向チャンネルの感度（画面ポイント間10 mV）、mV ...... 640
ソフトウェアゲイン制御モード (「電子拡大鏡」) ..... x0,25 (モード 0) x0,5 (モード 1) x1 (モード 2)
スイープスタート……手動または外部TTLレベル正極性信号
掃引期間 (表による)、s....0,005...500
抵抗測定範囲、オーム。。 x100、x10、x1
静電容量測定範囲、uF ...... x0,01、x0,1、x1
測定電圧の間隔 (除数を含む)、V......(0...63)-103
電圧測定モードで表示される桁数......2
電源（バッテリー）、V ...... 3,6
消費電流（バックライトなし）、mA ...... 40
寸法、mm......135x90x30

回路図の主要部分を図に示します。 1. これには、デュアルオペアンプ DA1、マイクロコントローラ DD2、メーター R、C (A1) で組み立てられた 1 つの同一のアンプ A3 と A128 が含まれています。表示器としては、コントローラとLCDの電源ドライバ(-64V)を内蔵したMT12864A-1タイプの解像度8×1ピクセルの液晶モジュール[1]を使用した。抵抗器 6R2 (6R1) は「ビーム」にバイアスをかけるように設計されており、デュアルスイッチ 1SA2 (1SA1) はオペアンプ DAXNUMX のゲインを設定します。

（クリックして拡大）

入力分配器は構造的に小型コネクタ 1XS-1XS5 (2XS-2XS5) に組み込まれています。デバイス A1、A2、および A3 の出力からの信号は、ADC のアナログ入力として構成されたマイクロコントローラー DD1 の入力 RA3、RA1、および RA1 に供給されます。スイッチ SA2 は LCD バックライトをオンにするために使用されます。スイッチ SA1 は動作モード「オシロスコープ - マルチメーター」を設定します。ボタン SB2 - 「開始」、オシロスコープモードで掃引、またはマルチメータモードで「R」を測定します。ボタン SB3 - 「CLS」、画面をクリアします。ボタン SB4 - 「kY」、オシロスコープモードの Y 軸に沿ったゲインのソフトウェア設定、またはマルチメーターモードの測定「C」。ボタン SB1 - 「kX」、掃引速度を設定します。スイープを開始する外部信号 (「開始」) は、TTL レベルの正極性を持つ必要があり、入力ジャック XS2 および XS1 を介してトランジスタ VTXNUMX に供給されます。

オシロスコープはシングルスタート掃引モードで動作し、表示画面上に信号がさらに保存されるため、周期信号を調べるときに同期を使用する必要がなく、回路が大幅に簡素化されます。抵抗 R4 を介して LCD に電源 (約 -8 V) が供給されます。この抵抗器の抵抗値を選択することで、インジケーター上の画像のコントラストが設定されます。

マイクロコントローラーのポート C (出力 RC0 ～ RC7) は、インジケーターへのデータ転送に使用されます。内部「プルアップ」抵抗はプログラムによって出力 RB0 ～ RB4 に接続されます。

オシロスコープモードで動作している場合、DD1 マイクロコントローラーはアンプ A1 および A2 (チャンネル 1 および 2) の出力からの信号を順番にデジタル化し、インジケーター上の対応するポイント (X 軸に沿った 128 ポイント) をオンにします。最初の 120 つの掃引モードで掃引速度を上げるために、最初の 8 つのチャネルだけが使用されます (このために、マイクロコントローラーの動作アルゴリズムが変更されています)。最初のチャンネルの信号のデジタル値はマイクロコントローラーのRAMに記録され、記録後、10点すべて（最後の64点には十分なRAMがありませんでした）がインジケーターに表示されます。使用されているマイクロコントローラーは 6 ビット ADC を使用しており、インジケーターには Y 軸に沿って XNUMX 桁に相当する合計 XNUMX 点があります。これはソフトウェアゲイン制御に使用されます。

画面に表示するために 2 桁が選択されます。モード 1 (x1) では 0,5 桁のうち上位 2 桁が画面に表示され、モード 0 (x0,25) では中間の 6 桁が使用され、これは 4 に相当します。モード 4,6 (x1024、XNUMX) での感度の XNUMX 倍の増加 - 下位 XNUMX 桁。これはゲインの XNUMX 倍の増加に相当します。 ADC の基準電圧源はプログラムによって +XNUMX V 電源に接続されるため、ADC の「分割価格」は Ucc/XNUMX に等しくなります。ソフトウェアゲインコントロールのモードと掃引時間に関する情報は、対応するボタンを短く押すとインジケーターの左上隅に XNUMX 桁の数字で表示されます。同時に、モードが「円を描くように」切り替わります。

マルチメータモードでは、ADCはオシロスコープの最初のチャネルの出力に接続され、インジケータの左上部分（63から1まで）に1桁の数字の形で入力信号に対応するコードを定期的に表示します。 3)、これはオシロスコープモードの Y 軸に沿った点の位置に対応します。インジケータ中央上部の SB1 ボタン（図 800）「Start / R」を押すと、測定された抵抗値に対応する 3 桁の数字が表示されます（1SA2 スイッチで設定された乗数を考慮）。この数の最大値は、約 XNUMX に等しい値によって制限されます。これは、XNUMXVTXNUMX トランジスタに組み込まれた電流源の出力電圧の制限によるものです (図 XNUMX)。

小型デュアルビームオシロスコープ-マルチメータ

3HL1 LED は基準電圧源として使用されます。抵抗 3R3 ～ 3R5 は、各レンジの電流源の電流を設定します。 3VT3 トランジスタは、測定されたコンデンサを放電するために使用されます。 SB3の「kY/C」ボタンを押すと、3VT3トランジスタが測定容量を閉じます。ボタンを放すと、トランジスタが閉じ、測定された静電容量の両端の電圧が増加し始めます。マイクロコントローラーは、電圧 0,287 V までのコンデンサーの充電時間をカウントします。この時間は、測定された静電容量 (3SA1 スイッチ乗数を考慮) に数値的に等しく、インジケーターの中央上部に表示され、次に押すまで保存されます。 SB3ボタンの測定されたコンデンサの電圧は 0,287 V を超えないため、ほとんどの場合、デバイスからコンデンサをはんだ付け解除せずに測定を実行できます。

公称電圧 3 V (インジケーター電力 3,6 ... 4,5 V) の携帯電話のバッテリーを使用したいため、電源 (図 5,5) はやや複雑です。トランジスタ VT1、VT2 の電圧コンバータは、電源電圧を 5 V に高めます。トランジスタ VT6 ～ VT8 のスタビライザは、電圧をインジケータの動作に許容される最小値 (4,6 V) に近いレベルに制限します。HL1 LED は、典型的な電圧源として、また電源投入インジケータとして。トランジスタ VT3 ～ VT5 のスタビライザは、インジケータ画面上の「ビーム」をシフトするために -0,7 V の電圧を生成します。

（クリックして拡大）

オシロスコープの掃引速度を上げるには、バッファメモリを備えた外部高速 ADC を使用するか、ストロボ効果を使用します [2]。 MT12864A-1 インジケーターの仕様とプログラミングコマンドは [1] に記載されています。マイクロコントローラーは、同じファームウェアを使用して PIC16F876 に置き換えることができます。

これらのマイクロコントローラーのロシア語での説明は、インターネットで見つけることができます [3]。マイクロコントローラーのプログラミングとプログラマー回路については、[4] で説明されています。 873 進数ファイル (Oscil873.hex) 内のマイクロコントローラーファームウェアと、準英語のコメントが付いたアセンブラー (Oscil6.0.20.asm) のプログラムのソースコード (MPLAB IDE XNUMX はロシア語をかなりひどく「ダイジェスト」しています): ダウンロード.

KR1446シリーズのオペアンプを使用することが非常に望ましいです。

T1 トランスは、M16NM グレードのフェライトで作られた K8x5x2000 mm リングに巻かれています。巻線 I には、PELSHO 2 ワイヤの中間点から数えて 65 番目のターンからのタップが付いた 45x0,5 ターンが含まれています。巻線 II には 15 巻、III には PELSHO 30 ワイヤーが 0,1 巻含まれています。

デバイスの本体はフォイルグラスファイバーでできており、エアロゾルパッケージ内の灰色の自動車用プライマーで塗装されています。このデバイスは、両面フォイルグラスファイバー製の寸法 130x86 mm の長方形プレート上に取り付けられます。デバイスの取り付け要素は、共通の長方形プレート上に組み合わされた個々の取り付けプレートの基準点にはんだ付けによって固定されます。ブレッドボードを製造するには、適切な幅のフォイルで覆われたグラスファイバーのストリップを用意し、電源レールをそれらのストリップに (通常は端に沿って) 切り込みます。このようにして得られた機能ユニットから、立方体からなど、完成したデバイスが組み立てられます。

+4,6 V が ADC のリファレンスとして使用されるため、調整は電源から始める必要があります。 18本以上の電池を使用することで電源回路を大幅に簡素化できます。この場合、電圧コンバータを回路から除外し、ビームをシフトするための負の電圧をピン 1 HG8 (約 -3 V) から取得できます。インジケーターの他の変更では、この電圧が存在しない可能性があり、インジケーター (ピン 4) に電力を供給するために別のコンバーターを作成する必要があります。抵抗 R1 (図 XNUMX を参照) は、画面上で必要な画像コントラストを選択します。

オシロスコープのキャリブレーションは、将来的にプログラムにカーソル測定モードが導入されることを想定して、画面上の点に関連付けられています。このモードを使用しない場合は、画面上のグリッドを使用する方が良いでしょう。そのサイズを決定する最も簡単な方法は、画面上で調整された信号 (蛇行など) を記録することです。入力アンプを調整するときは、抵抗器 1R11 (2R11) の抵抗値がオペアンプ 1DA1 (2DA1) のゲインとスクリーン上のビームシフト (バイアスコントローラー 1R6 の「感度」) の両方に影響することを考慮する必要があります。および 2R6)、および抵抗 1R8 ～ 1R10 (2R8 ～ 2R10) - 増幅専用 [4]。

掃引速度は、ADC サンプル間のソフトウェア遅延によって制御できます。最初の 16 つの「高速」モードでは、右側のスイープラインがわずかに短くなります。これは、信号がバッファ RAM を介して記録され、PIC873F1 に十分なメモリがないことが原因です。 P16C876F0を使用する場合、このような問題は発生しませんが、プログラムの修正（バッファメモリの一部をバンク2からバンク3またはXNUMXに転送）が必要です。

マルチメータモードでは、電圧を測定する際、入力信号はチャンネル 1 の分周器とオペアンプを通過します (バイアス制御はゼロに設定する必要があります)。 ADC を使用すると電圧測定精度を 3 桁まで高めることができますが、その場合はバイアスレギュレータの影響を排除し、適切な精度の入力分割抵抗を選択するための措置を講じる必要があります。次に、例示的な抵抗器を使用して、対応する範囲の抵抗器 3R3 ～ 5R3、および 1RXNUMX ～全体を使用した抵抗測定モードで校正が実行されます。

静電容量計の校正はソフトウェア遅延によって実行されます (異なる周波数の水晶が使用されている場合)。

文学

。
Khabarov A. PC 用の 2003 チャンネルオシロスコープグラフィックプレフィックス。 - ラジオ。 4. No. 23、p. 25-XNUMX。
<Microchip.ru>。
フロロフ D. マルチプログラムタイマー - 時計 - 温度計。 - ラジオ、2003 年、第 3 号、18 ～ 21 ページ。
グトニコフ VS 測定装置に電子機器を統合。 - L.: エネルギーアトミズダット、1998 年、36 ページ。

著者：A.Kichigin、ポドリスク、モスクワ地方

他の記事も見る セクション測定技術.

読み書き 有用なこの記事へのコメント.

<<戻る

科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：

光信号を制御および操作する新しい方法 05.05.2024

現代の科学技術は急速に発展しており、日々新しい手法や技術が登場し、さまざまな分野で新たな可能性を切り開いています。そのような革新の 1 つは、ドイツの科学者による光信号を制御する新しい方法の開発であり、これはフォトニクス分野での大きな進歩につながる可能性があります。最近の研究により、ドイツの科学者は石英ガラス導波管内に調整可能な波長板を作成することができました。液晶層の使用に基づくこの方法により、導波路を通過する光の偏光を効果的に変化させることができる。この技術的進歩により、大量のデータを処理できるコンパクトで効率的なフォトニックデバイスの開発に新たな展望が開かれます。新しい方法によって提供される偏光の電気光学制御は、新しいクラスの集積フォトニックデバイスの基礎を提供する可能性があります。これにより、次のような大きな機会が開かれます ... >>

プレミアムセネカキーボード 05.05.2024

キーボードは、私たちの毎日のコンピューター作業に不可欠な部分です。ただし、ユーザーが直面する主な問題の 1 つは、特にプレミアムモデルの場合、騒音です。しかし、Norbauer & Co の新しい Seneca キーボードでは、状況が変わるかもしれません。 Seneca は単なるキーボードではなく、完璧なデバイスを作成するための 5 年間の開発作業の成果です。このキーボードは、音響特性から機械的特性に至るまで、あらゆる側面が慎重に考慮され、バランスがとられています。 Seneca の重要な機能の 1 つは、多くのキーボードに共通するノイズの問題を解決するサイレントスタビライザーです。さらに、キーボードはさまざまなキー幅をサポートしているため、あらゆるユーザーにとって便利です。 Seneca はまだ購入できませんが、夏の終わりにリリースされる予定です。 Norbauer & Co の Seneca は、キーボード設計の新しい標準を表します。彼女 ... >>

世界一高い天文台がオープン 04.05.2024

宇宙とその謎の探索は、世界中の天文学者の注目を集める課題です。都会の光害から遠く離れた高山の新鮮な空気の中で、星や惑星はその秘密をより鮮明に明らかにします。世界最高峰の天文台、東京大学アタカマ天文台の開設により、天文学の歴史に新たなページが開かれています。アタカマ天文台は海抜 5640 メートルに位置し、天文学者に宇宙研究の新たな機会をもたらします。この場所は地上望遠鏡の最高地点となり、研究者に宇宙の赤外線を研究するためのユニークなツールを提供します。高地にあるため空はより澄み、大気からの干渉も少なくなりますが、高山に天文台を建設することは多大な困難と課題を伴います。しかし、困難にもかかわらず、新しい天文台は天文学者に研究のための広い展望をもたらします。 ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

超高速貨物配送 27.02.2002

ボーフム (ドイツ) の科学者グループが、物資を地下で輸送するように設計されたカプセルを作成しました。高さ 1,6 m の密閉構造で、時速 3540 km で地下鉄や高速道路に沿ってさまざまな商品を輸送します。

ドライバーではなくコンピューターによって制御されるカプセルが移動するトラックは、たとえば、空港と工場、工場と倉庫、倉庫と港を接続します。このプロジェクトは Cargo Sar と呼ばれ、かなり進んでいます。

現在までに、カプセルのモデルがすでにあり、現在は近代化されています。設計が完成しており、最適な速度が計算されており、金属の摩耗の程度、許容される軌道角度などです。

その他の興味深いニュース:

▪ 世界で最も価値のある企業はすべて IT セクターの企業です

▪ 嘘つきは鼻が熱くなる

▪ ジュラ紀のコオロギがベースを歌う

▪ Rosewill PB240-RGB 液体冷却システム

▪ 透明粘土

科学技術、新しいエレクトロニクスのニュースフィード

無料の技術ライブラリの興味深い資料:

▪ サイトのセクションホーム、ガーデニング、趣味。記事の選択

▪ 記事時計は真夜中で止まりました。人気の表現

▪ 記事石膏とは何ですか? 詳細な回答

▪ 記事ハート型のシナノキ。伝説、栽培、応用方法