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.
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.
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.
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.
Форум по обсуждению материала САМОДЕЛЬНЫЙ ЩУП ДЛЯ ОСЦИЛЛОГРАФА
Как управлять подъемным электромагнитом — теория и практика создания схемы подходящего контроллера для этих целей.
Теория работы импульсных источников питания и варианты схемотехники.
Высококачественный усилитель для электрогитары — полное руководство по сборке и настройке схемы на JFET и LM386.
Источник
Как починить щуп осциллографа
Здравствуйте ! Недавно появился осциллограф С1-83 . но к сожалению без единого шнурка, помогите собрать щуп 1:1 т.к на самом приборе есть перключение делитель 1:10. Вот параметры которые написаны на лицевой панели входа щупа — 1МОм 35Пф (при открытом входе активное сопротивление)
и для делителя 1:10 — 10МОм 15пф. Есть кабель 50 Ом. нужно ли ставить какието резисторы и конденсаторы к щупу 1:1?
предложили оригинальные делители 1:10 от С1-93. но на них написано 1Мом 15Пф. по этому побоялся их брать.
Компэл 28 октября приглашает всех желающих принять участие в вебинаре, где будет рассмотрена новая и перспективная продукция компании Traco. Мы подробно рассмотрим сильные стороны и преимущества продукции Traco, а также коснемся практических вопросов, связанных с измерением уровня шумов, промывкой изделий после пайки и отдельно разберем, как отличить поддельный ИП Traco от оригинала.
Т.е. для начала, встроенного делителя 1:10 хватит с головой?
Реклама
Реклама
Замена традиционных реле и предохранителей в автомобильных системах распределения питания и управления нагрузками, а также в промышленных системах электропитания постоянного тока на интеллектуальные силовые ключи – массово идущий процесс. Ведущую роль в нем играют силовые ключи PROFET производства Infineon. Специалисты компании отвечают на основные вопросы, возникающие при этом у разработчиков.
Щуп 1:10 нужен для снижения входной емкости (которая на высоких частотах шунтирует измеряемую схему).
Без щупа входная емкость С1-83 составляет 35 пф, вместе с подключенным экранированным проводом превысит 100 пф — это очень много. С делителем 1:10 емкость уменьшается до 12-15 пф (именно она указана на щупе). Делители 1:10 обычно увеличивают и сопротивление с 1 МОм до 10 МОм, но не все — штатные делители к некоторым осциллографам (С1-93, С1-99. ) имеют входное сопротивление 1 МОм.
Щуп обязательно должен быть настроен (как уже правильно здесь сказали), для этого у них где-то должна быть дырка, куда отвертку сувать.
При покупке делителя 1:10 нужно проверить, что он настроится на входную емкость осциллографа. Например, у С1-83 входная емкость 35 пф, у С1-93 30 пф, значит от С1-93 наверно подойдет. Для импортных щупов, которые в ЧИПиДИП продаются, в инструкции указан диапазон входных емкостей осциллографа, на которые они настроятся. Настроятся не все, т.к. у импортных осц. наиболее типична входная емкость 25 пф.
Для начала, чтобы освоить прибор, достаточно простых проводов.
Без щупа входная емкость С1-83 составляет 35 пф, вместе с подключенным экранированным проводом превысит 100 пф — это очень много. С делителем 1:10 емкость уменьшается до 12-15 пф (именно она указана на щупе). Делители 1:10 обычно увеличивают и сопротивление с 1 МОм до 10 МОм, но не все — штатные делители к некоторым осциллографам (С1-93, С1-99. ) имеют входное сопротивление 1 МОм.
Щуп обязательно должен быть настроен (как уже правильно здесь сказали), для этого у них где-то должна быть дырка, куда отвертку сувать.
При покупке делителя 1:10 нужно проверить, что он настроится на входную емкость осциллографа. Например, у С1-83 входная емкость 35 пф, у С1-93 30 пф, значит от С1-93 наверно подойдет. Для импортных щупов, которые в ЧИПиДИП продаются, в инструкции указан диапазон входных емкостей осциллографа, на которые они настроятся. Настроятся не все, т.к. у импортных осц. наиболее типична входная емкость 25 пф.
Для начала, чтобы освоить прибор, достаточно простых проводов.
Если делать из 50 Ом и поставить конденсатор то входная емкость уменьшиться?
Щуп 1:1 можно сделать из любого экранированного кабеля, в том числе и 50-омного, был бы достаточно гибкий и не перетирался (с многожильным центральным проводом). Оплетка будет общим проводом, центральная жила — сигнальным.
Делитель 1:10 для низкочастотного осциллографа (у С1-83 кажется полоса 5 МГц) можно тоже сделать, и тоже в принципе из любого экранированного кабеля (но чем больше погонная емкость кабеля, тем больше будет результирующая емкость щупа). Делитель 1:10 обычно содержит в самом щупе резистор 9 Мегаом с параллельно включенным конденсатором 12-18 пикофарад, и подстроечный конденсатор 8-30 пф рядом с разъемом подключения к осциллографу. Но проще купить. От С1-93 подойдет, но у отечественных щупов часто рвется кабель (специальный, с пониженной погонной емкостью и очень тонкой центральной жилой, как уже здесь говорилось), но легко чинится. В магазинах полно импортных щупов. Может на форуме кто подарит. Провод 1:1 с разъемом я могу подарить, а делители 1:10 жалко.
В осциллографе С1-83 напрямую можно мерить сигнал размахом от пика до пика 160 В — это синусоидальный сигнал напряжением где-то 57 В (8 вертикальных делений экрана, 2 В на деление максимальное положение ручки, нажать кнопку х10). Если инструкция не накладывает других ограничений.
Щуп 1:10 позволяет смотреть бОльшее напряжение, если это нужно, конечно.
Другое назначение щупа 1:10 — как я уже писал, снижение входной емкости. Появление конденсатора в сотню пикофарад в какой-то точке измеряемой схемы (даже в УНЧ!) может повлиять (может начаться возбуждение или наоборот прекратится) а может и не повлиять. Переключатель х10 на передней панели С1-83 к этому не имеет отношения. Но это во мне говорит радиоинженер. Модераторы уже дважды писали — будь проще, пользуйся для начала обычными проводами.