Делитель для осциллографа 1 100 своими руками

Самодельные осциллографы перестают быть редкостью по мере развития микроконтроллеров. И естественным образом возникает потребность в щупе для него. Желательно со встроенным делителем. Некоторые из возможных конструкций рассмотрены в данной статье.

Щуп собран на отрезке фольгированного стеклотестолита и помещен в металлическую трубку, выполняющую роль экрана. Чтобы не вызывать аварийных ситуаций, когда и если щуп падает на включенное испытуемое устройство, трубка покрыта термоусадкой. Без покрытия заготовка выглядит вот так:

Щуп в разобранном виде:

Конструкции могут быть разными. Просто нужно учитывать некоторые вещи:

  • Если выполняете щуп без делителя, т.е. он не содержит в себе больших сопротивлений и переключателей, т.е. элементов подверженных электромагнитным наводкам, то целесообразно экранированный провод щупа протягивать до самой иглы. В этом случае дополнительная экранировка элементов вам не понадобится и щуп можно выполнять из любого диэлектрика. Например использовать один из щупов для тестера.
  • Если в щупе выполнен делитель, то когда вы берете его в руки, вы неизбежно будете увеличивать наводки и помехи. Т.е. потребуется экранировка элементов делителя.

В моем случае соединение трубки с экраном (точнее с обратной стороной стеклотестолита) выполнено припаиванием пружинки на тектолит, которая и создает контакт между экраном и платой щупа.

В качестве иглы использовал «Папу» от разъема типа ШР. Но ее можно выполнить и из любого другого подходящего стержня. Разъем от ШР удобен тем, что его «Маму» можно впаять в зажим, который можно будет при необходимости надевать на щуп.

Подбор провода

Отдельного упоминания заслуживает подбор провода. Правильный провод выглядит так:

Миниджек 3,5 мм расположен рядом для масштаба

Правильный провод представляет из себя более-менее обычный экранированный провод, с одним существенным отличием – центральная жила у него одна. Очень тонкая и выполнена из стальной проволоки, а то и проволоки с высоким удельным сопротивлением. Почему именно так поясню немного позже.

Такой провод не сильно распространен и найти его достаточно непросто. В принципе, если вы не работаете с высокими частотами порядка десятка мегагерц, особой разницы, использовав обычный экранированный провод, вы можете и не ощутить. Встречал мнение, что на частотах ниже 3-5 МГц выбор провода не критичен. Ни подтвердить, ни опровергнуть не могу – нет практики на частотах выше 1 МГц. В каких случаях это может сказываться тоже скажу позже.

Самодельные осциллографы нечасто имеют полосу пропускания в несколько мегагерц, поэтому используйте тот провод, который найдете. Просто стремитесь подобрать такой, у которого центральные жилы потоньше и их поменьше. Встречал мнение, что центральная жила должна быть потолще, но это явно из серии «вредных советов». Малое сопротивление проводу осциллографа без надобности. Там токи в наноамперах.

И важно понимать, чем ниже собственная емкость изготовленного щупа, тем лучше. Это связано с тем, что когда вы подключаете щуп к исследуемому устройству, вы тем самым подключаете дополнительную емкость.

Если подключаете напрямую на выход логического элемента либо в ИБП, т.е. к достаточно мощному источнику сигнала, имеющему достаточно малое собственное сопротивление, то все будет отображаться нормально. Но если в цепи есть значительные сопротивления, то емкость щупа будет сильно искажать форму сигнала, т.к. будет заряжаться через это сопротивление. А это означает, что вы уже не будете уверены в достоверности осциллограммы. Т.е. чем ниже собственная емкость щупа, тем шире диапазон возможных применений вашего осциллографа.

Читайте также  Динамическая стропа что это

Читайте также:  Как проверить если у меня штраф

Принципиальные схемы щупов

Собственно схема щупа, которую я применил, предельно проста:

Это делитель на 10 для осциллографа с входным сопротивлением 1 мегом. Сопротивление лучше составить из нескольких, соединенных последовательно. Переключатель просто замыкает напрямую добавочное сопротивление. А подстроечный конденсатор позволяет согласовать щуп с конкретным прибором.

Пожалуй вот более правильная схема, которую стоило бы рекомендовать:

Она явно лучше по допустимому напряжению, так как пробивное напряжение резисторов и конденсаторов СМД обычно принимают за 100 вольт. Встречал утверждения, что они выдерживают и 200-250 вольт. Не проверял. Но если вы исследуете достаточно высоковольтные цепи, стоит применить именно такую схему.

Я ее никогда не делал, рекомендаций по настройке (подбору конденсаторов С2, С3, С4) дать не могу.

Немного обещанной теории

Емкость прямо пропорциональна площади проводников и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Там еще есть коэффициент, но для нас это не важно сейчас.

Имеем два проводника. Центральная жила и экран провода. Расстояние между ними определяется диаметром провода. Площадь экрана сильно снизить не получится. Да и не надо. Остается снижать ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЖИЛЫ.

Т.е. снижать ее диаметр насколько это технически целесообразно без потери механической прочности.

Ну а чтобы повысить эту самую прочность при уменьшении диаметра надо выбрать материал попрочнее.

Провод можно представить так:

Распределенная емкость по длине провода. Ну а чем больше будет удельное сопротивление материала центральной жилы, тем меньшее влияние соседние участки (соседние емкости) будут оказывать друг на друга. Поэтому целесообразен провод с высоким удельным сопротивлением. По этой же самой причине нецелесообразно делать провод щупа слишком длинным.

Разъемы рассматривать не буду. Лишь скажу, что оптимальным для осциллографа считаю разъемы BNC. Они чаще всего и применяются. Миниджек, аудиоразъем я бы применять не рекомендовал (хотя сам применяю, в силу того, что не использую осциллограф в цепях со значительными напряжениями). Он опасен. Дернули провод при проведении исследований цепей с хорошим напряжением. Что происходит далее? А далее миниджек, скользя по гнезду, может вызвать замыкание. И даже если в силу разных причин ничего не произошло, на самом миниджеке будет присутствовать это напряжение. А если он упадет к вам на колени? А там открытый центральный контакт и земля рядом.

Лето, жарко, любите работать в трусах? Выбирайте BNC (не реклама). BNC тем и хорош. Его не выдернешь просто так. А даже если и случилось – он закрытый. Ничего опасного произойти не должно, то что в трусах, не пострадает))

Дополнительную информацию можно почерпнуть из цикла статей Входные узлы самодельных осциллографов. Так, теорией поутомлялись, теперь

Щуп № 2

Он хорош тем, что его можно вставить так:

Или вот так, ему безразлично, он свободно крутится.

Устроен он примерно так:

Единственное, что на нем еще будет сделано. Отверстие для выхода провода земли из щупа будет залито каплей термоклея, чтобы сложнее было вырвать его при случайном рывке и провод будет зафиксирован в рукоятке отрезком спички, заточенным под пологий клин.

Чтобы не оборвать и не открутить центральную жилу. Кстати это самый простой способ «лечить» дешевые китайские щупы для тестера, чтобы провод не отламывался от наконечника.

Читайте также  138 Регион это какой город россии

Читайте также:  Как узнать цену машины

На что стоит обратить внимание: Экран доходит почти до самого наконечника. Не должно быть под пальцами значительного по площади открытого участка центральной жилы, иначе вы будете любоваться наводками с рук на дисплее ослика.

Специально для сайта Радиосхемы — Тришин А.О. Г. Комсомольск-на Амуре. Август 2018 г.

Обсудить статью САМОДЕЛЬНЫЙ ЩУП ДЛЯ ОСЦИЛЛОГРАФА

Уже несколько лет эксплуатирую самодельный щуп-делитель с тремя переключаемыми коэфф. деления: 1, 10 и 100. Оперативное переключение щупа оказалось очень удобно — если работаешь, например, в телевизоре, то не меняя кабеля можешь перейти от слабых цепей к коллектору строчного транзистора и т.п. Кроме того, иногда бывает полезно иметь входное сопротивление 100 мегом.
Сейчас у него износился корпус (старый полистирол стал хрупким), и в процессе его замены я подумал — а может, это кому-то будет интересно? Если да, то могу разместить фото и схему.

На коллектор HOT приходится залезать щупом осциллографа очень часто, потому что форма его импульса весьма информативна, так что поделитесь вашим опытом.

Мне тоже интересно.

Ну вот, получайте. Итак, универсальный щуп для осциллографа на три предела измерения. Вид с левого борта:

Основа — бобышка из капрона и полоска фольгированного стеклотекстолита. В бобышку вплавлены крепёжные резьбовые втулки (в излишнем количестве, используются только боковые). В качестве переключателя использован тот, что переключает 115-230 в компьютерном БП, с доработками — вклеен рычажок управления и устроено третье фиксированное положение посередине между двумя другими. Почему именно он? Мне подумалось, что у него наименьшая ёмкость контактов и наибольшее выдерживаемое напряжение в разомкнутом виде (а это на 1:100 немаловажно). Чтобы всё это ещё более улучшить, я на пределе 1:1 устроил последовательное включение обоих имеющихся контактных групп (раз уж их там 2, то почему бы не воспользоваться). Из тех же соображений на провода надета дополнительная изоляция. На "носу" контакт от какого-то разъёма диаметром 4 мм (с таким наиболее удобно соваться во всякие стандартные гнёзда, и под "крокодилы" годится) с впаянной швейной иголкой (удобно прокалывать изоляцию). Резьбовая втулка в задней части платы служит для крепления деталей корпуса, и с помощью хомута удерживает законцовку кабеля.
Схема — в прикреплённом файле.
Вид справа:

R1 устроен как цепочка последовательных 20-мегомных резисторов (5 штук). Когда он подключается параллельно 10-мегомному, то получается верхнее плечо 9 Мом, что и требуется. В фирменных оно было почему-то 9,09 Мом, и зачем здесь лишние 0,09 Мом, я не знаю. Чёрная штучка на белой ножке — это полоска жести в ПХВ-трубке, элемент конструкции конденсатора в доли пикофарады, обозначенного на схеме как C1. Белая ножка — это медный провод примерно 0,8 мм, подгибая который можно менять ёмкость C1 для частотной компенсации. Если приходится подогнуть поближе, и ёмкости все равно мало, то можно к проводу, служащему второй обкладкой, тоже подпаять жестяную полоску. К фольге снизу в удобном месте припаивается гайка М3 для подключения заземляющего хвоста Х2 с "крокодилом" на конце.
С установленным экраном:

На фото хорошо видно, из какого материала сделан этот экран.
В корпусе:

Корпус — это половинка от футляра для зубной щётки. Если взять чуть пошире, то удастся вместо 5 маленьких резисторов R1 разместить один большой КЭВ на 100 Мом. В первом варианте так и было сделано. Хорошо изолированный корпус даёт ещё одно удобство: можно копаться в устройствах, напрямую подключённых к электросети, без риска поражения током. С фирменными делителями, с их металлическим корпусом, этого было нельзя. Но для этого надо устроить полную изоляцию наружных крепёжных элементов (винтиков) от схемы, в т.ч. и от "массы". Втулки в бобышке обеспечивают изоляцию сами собой, а для крепёжной резьбовой стойки в задней части платы это делается удалением фольги с обоих сторон вокруг крепёжного отверстия.
Настройку описывать не буду, она сто раз описана в профильных топиках и в куче учебников.

Читайте также  Бачок омывателя ниссан альмера g15

Читайте также:  Прокладка клапанной крышки бмв е39

Извиняюсь, забыл файл схемы прицепить.

Спец
Какой у вас применен кабель ?

Разумеется, не 50-омный коаксиал для связи, и даже не 75-омный теле. У меня всё как полагается: импульсный ИКМ на 120 (кажется) ом, с минимальной погонной ёмкостью. У него очень тонкая стальная омеднённая центральная жилка, и паять её напрямую нежелательно, надо усилить более толстым проводком.

Интересно, сколько емкость у Вашего кабеля на см длины? У меня кабель (см. фото), 0,4 пф на см длины, центральная жила из многожильного провода, за счет этого редко ломается.

Судя по соотношению диаметров (простейший способ для оценки волнового сопротивления), это 75-омный ТВ-кабель. Если нет ИКМ, то на крайняк и этот годится для входа осциллоскопа. Но повышенная погонная ёмкость вынуждает увеличивать ёмкостную компенсацию во входном делителе, а это увеличивает ёмкостную нагрузку на измеряемую цепь.
У ИКМ погонная ёмкость порядка 20. 30 пф/м, и меньше не бывает.
Можно по-другому подойти к снижению ёмкости входа — до предела сократить длину кабеля. Я видел профи, работавших хвостиком длиной всего полметра. Если расположить схему прямо у осциллоскопа, то должно хватать.

даа, но такой кабель дефицит, я нигде никогда не встречал. А вот с 75 омным нифига не компенсируется заводской щуп- я как то пробовал менять родной кабель когда он сломался внутри, но ничего не вышло.

Форум про радио — сайт, посвященный обсуждению электроники, компьютеров и смежных тем.

Головку — делитель x10 для Oscill можно изготовить самостоятельно по нижеприведенной схеме:

Такой делитель (так же, как и головка-делитель или щуп-делитель) позволяет расширить диапазон измеряемых напряжений до 600 вольт, повысить входное сопротивление до 10МОм и снизить входную емкость до 6-8pF.

емкость C1,C2,C3 должна быть 15pF если C4 применен желтый TZ03P450 6.8 — 45.0 Yellow

емкость C1,C2,C3 должна быть 18pF если C4 применен коричневый TZ03P600 9.8 — 60.0 Brown

Средняя площадка — вход (например, игла или клипса). Верхняя и нижняя площадки припаиваются к RCA — разъему параллельно подстроечному конденсатору:

Внимание! Эта схема — только для головки-делителя. Щуп-делитель (то есть, с кабелем) так делать нельзя:

  • если кабель будет со стороны сигнала, его емкость (около сотни пикофарад) будет сильно влиять на измеряемую цепь. Это крайне нежелательно, ведь один из резонов использования делителя — это минимизация входной емкости;
  • если кабель будет между делителем и входом осциллографа (как в обычных щупах x10), потребуется значительно увеличить емкость C1,C2,C3 — чтобы скомпенсировать емкость кабеля.

Источник: autobryansk.info

СТО Тех-ервис