Осциллограф... без трубки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Электрический сигнал. Можно ли его видеть?

"Конечно", - скажете вы. Для этого имеются специальные приборы - осциллографы, главная деталь которых - электронно-лучевая трубка. Конечно, вы знаете, как получается изображение на ее экране. Поэтому мы не станем останавливаться на этом вопросе.

А нельзя ли обойтись без трубки?

Оказывается, можно. Если вместо трубки применить электронно-оптический индикатор (ЭОИ). Он есть почти во всех ламповых радиоприемниках и магнитофонах.

Блок-схема такого осциллографа - на рисунке 1.

Рис. 1. Блок-схема осциллографа:1 - ЭОИ, 2 - диск, 3 - электродвигатель.

Перед экраном ЭОИ поместим непрозрачный диск с узкими радиальными щелями и будем равномерно вращать его с такой скоростью, чтобы за время, равное одному периоду входного сигнала, щель успевала пройти от одного края светящейся полосы до другого. На экране будет видна огибающая одного колебания входного сигнала (рис. 2). А так как входной сигнал периодический, следующая щель, находящаяся от первой на расстоянии ширины экрана ЭОИ, даст точно такое же изображение огибающей (в силу инерционности зрительного восприятия человека мы увидим неподвижную картину формы входного сигнала).

Рис.2. Так действует механическая развертки: 1 - ЭОИ, 2 - экран, 3 - диск со щелями.

Для получения устойчивого изображения необходима высокая стабильность скорости вращения диска. Поэтому электродвигатель, на валу которого находится диск, питается от стабилизированного источника питания.

Краткие технические данные

Входное сопротивление - 300 кОм
Чувствительность - 200 мм/В
Полоса пропускания при неравномерности 6дВ - 50-13000 Гц
Частота развертки - 0-1500 Гц
Размер изображения при нелинейности 15% - 6X6 мм
Максимальный размер изображения - 15 X 6 мм
Диапазон измеряемых напряжений - 0,01-10 В
Диапазон измеряемых частот - 100-10000 Гц
Мощность, потребляемая от сети - 6 Вт
Габариты - 164x148X84 мм

Принципиальная схема осциллографа - на рисунке 3. Блок 1 имеет два каскада усиления на транзисторах Т2, Т3 и эмиттерный повторитель (Т1) для повышения входного сопротивления. Т1 и Т2 связаны между собой по постоянному току. Выходной каскад должен обеспечивать неискаженный сигнал амплитудой 7-8 В, поэтому в нем используется транзистор с высоким значением напряжения перехода "коллектор - эмиттер". Все каскады термостабилизированы, имеют автоподстройку режима работы, что позволяет устанавливать в них транзисторы без предварительного отбора. Для предотвращения помех от электродвигателя питание на усилитель поступает через фильтрирующую цепочку Др1, С6 и стабилизируется диодом Д1.

Рис.3. Принципиальная схема осциллографа с электронно-оптическим индикатором.

Блок 2 представляет собой регулируемый стабилизатор скорости вращения вала электродвигателя, выполненный на транзисторах Т4, Т5. Если нагрузка на валу двигателя увеличивается (трение в подшипниках, вибрации диска), скорость вращения падает. В результате ток через резистор R25 увеличивается " напряжение смещения на базе Т4 возрастает. Это вызывает увеличение коллекторного тока последнего, а значит - и базового тока Т5. Сопротивление участка "эмиттер - коллектор" Т5 уменьшается, напряжение на электродвигателе увеличивается, и скорость вращения восстанавливается до номинальной. Уменьшение нагрузки вызывает обратный процесс.

При изменении напряжения питания ток через цепочку Д2, R24 поддерживает такой режим Т4, Т5, при котором напряжение на электродвигателе остается постоянным. Частота развертки устанавливается с помощью переменных резисторов R18 "Плавно" и R19 "Грубо".

Калибратор выполнен по схеме симметричкого мультивибратора с изменяемой частотой следования импульсов. Амплитуда входного сигнала измеряйся путем сравнения ее с амплитудой напряжения от калибратора. При определении частоты прибор используется в качестве нуль-индикатора.

Блок питания обеспечивает напряжение: 280 В, 12 В и 6,3 В, Стабилизатор напряжения 12 В выполнен на транзисторе Т6 и диоде Д3 по типовой схеме.

Конструкция и детали

Схема прибора смонтирована на трех печатных платах (рис. 4-6) из фольгированного стеклотекстолита или гетинакса толщиной 2-3 мм.

Печатная плата блока 1

Печатная плата блока 2

Печатная плата блока 3

Корпус прибора выполнен из уголке 10X10 мм. Его стенки сделаны съемными. На передней панели (см, рис 7) установлены электродвигатель и девятиштырьковая ламповая панелька.

Рис. 7

Экраны, разделяющие корпус на три отсека, изготовлены из жести толщиной 1 мм. Во избежание случайных электрических замыканий стенки экрана оклеены плотной бумагой. Фальш-панель сделана из гетинакса толщиной 2 мм и четырьмя винтами крепится к передней стенке.

Насадка на ось электродвигателя, прижимная гайка и диск развертки представлены на рисунке 8. Диск с одной стороны оклеен черной бумагой (для упаковки фотоматериалов), а которой прорезаны 44 радиальные щели шириной 0,3 мм. Прибор снабжен поворотной ручкой, изготовленной из стальной трубки 0 6 мм.

Рис.8. Насадка, прижимная гайка и диск.

Силовой трансформатор Тр1 намотан на сердечнике Ш16Х24 мм. Обмотка I содержит 1750 витков провода ПЭВ-1 0,15, 11 - 1950 витков ПЭВ-1 0,С 111-170 витков ПЭВ-1 0,35, IV-54 витка ПЭВ-1 0,25.

Обмотка дросселя Др1 намотана на сердечнике ШЗ X 6,3 и содержит 500 витков провода ПЭВ-1 0,15. Постоянные резисторы R16 и R30 - МЛТ-1, R25 представляют собой 45 см провода ПЭВ-1 0,1, намотанного на корпус резистора МЛТ-0,5 сопротивлением не менее 50 Ом. Остальные резисторы - МЛТ-0,25 или УЛМ. Переменные резисторы: R40 -• СПО-0.5-В, остальные - СПО-0.5-А. Электролитические конденсаторы С5, СЮ, С11, С12, С13, С14- К50-6; С2, С3, С6 -ЭТО-1; С1, С9 - ЭМ. Конденсаторы С7, С8, С15, С17, С19 - МБМ; С16, С18 - К10-7В. Конденсаторы С7, С19 рассчитаны на рабочее напряжение 300 В. Естественно, все детали могут быть заменены на другие с рабочими напряжениями не ниже указанных на схеме.

Транзисторы МП41 можно заменить на МП39 - МП42; МП26Б - на МП26, МЛ26А; МП38 - на МП35, МП37; П214 - на П213 - П217, П201 - П203.

Лампу 6ЕЗП можно заменить на 6Е2П, соединив между собой управляющие сетки.

Электродвигатель ДРВ-0,1 можно заменить любым малогабаритным двигателем постоянного тока с напряжением питания 10 В. В частности, на ДП-13 - микродвигатель от игрушек. Его необходимо поместить в экран из мягкой стали толщиной 0,5-1 мм и амортизировать.

В качестве Др1 можно использовать готовый трансформатор от транзисторного радиоприемника.

Переключатели В1 - В5 - микротумблеры МП3-1, МП-7. Корпус прибора должен быть соединен с общей "плюсовой" шиной и заземлен. Особое внимание следует обратить не экранировку входа и выхода цепей усилителя.

Настройка

Для настройки осциллографа необходимы следующие приборы: авометр, звуковой генератор, электроннолучевой осциллограф.

Проверяют монтаж выпрямителя и, подсоединив блок 2, включают прибор есть. Режимы элементов не должны отличаться от указанных на схеме более чем на ±20%. При вращении ручки R23 высота светящихся секторов лампы должна меняться от нуля до максимальной. Если это не удается сделать, подбирают величину R21. Затем устанавливают движок R18 в левое по схеме положение и, вращая ручку "Частота грубо", контролируют напряжение на электродвигателе. Оно должно изменяться от нуля до максимального (для данного мотора).

Скорость вращения электродвигателя проверяют с установленным на его оси диском.

Затем приступают к настройке блока 1. Диск останавливают, переключатель В1 переводят в положение "1 :1", а к коллектору ТЗ через конденсатор-, емкостью 0,1 мкФ подключают осциллограф. На вход прибора подают сигнал от ЗГ частотой 400-1000 Гц и напряжением 100-200 мВ. На выходе усилителя амплитуда сигнала равна 7--8в. В противном случае необходимо подобрать величины резисторов R5 и R13. Затем, переключив В1 в положение "1 :20", с помощью резистора R2 добиваются, чтобы уровень входного сигнала ослаблялся в 20 раз. Остается проверить общий коэффициент усиления. Сигнал от ЗГ уменьшают до 10 мВ, а настраиваемый прибор устанавливают в режим максимальной чувствительности (В1 в положении "1 :1", движок R3 - в верхнем по схеме положении). Высота сектора на экране ЭОИ должна увеличиться на 2 мм при начальной высоте сектора 5 мм. Это соответствует чувствительности 200 мм/В.

Постепенно увеличивая частоту вращения диска ручкой "Развертка грубо", добиваются получения на экране изображения полного периода колебаний входного сигнала частотой 400-800 Гц. Подстройку производят ручкой "Развертка плавно". Остается подключить блок 3, прокалибровать его, и прибор готов к работе.

Сначала проверяют, есть ли генерация. Замыкают В4 и 85. Высота светящихся секторов ЭОИ должна резко увеличиться и не пропадать в любом положении движка резистора R40 и переключателя ВЗ.

Затем от звукового генератора подают сигнал напряжением 80-100 мВ на вход осциллографа. Диск остановят, В4 разомкнут. Ручкой "Усиление V" устанавливают такой уровень напряжения, чтобы секторы ЭОИ почти сошлись. Замыкают В4. Плавно изменяют частоту ЗГ, находят положение, когда светящиеся полоски на экране резко расходятся. Это происходит в момент совпадения частот генератора и калибратора. Подбирая величины резистора R39 и конденсаторов С15-С18, устанавливают пределы изменения частот 100-1000 Гц, 1000-10000 Гц (первый и второй диапазоны) и наносят промежуточные деления на частотную шкалу калибратора.

Далее на ЗГ устанавливают частоту 1000 Гц амплитудой 1 В. Ручкой "Усиление У" высоту светящегося сектора устанавливают равной 10 мм. ЗГ отсоединяют от входа прибора. В4 разомкнут, диск остановлен, а движок резистора R32 находится в верхнем положении. Экранированным проводом соединяют выход калибратора со. входом усилителя "У". Калибратор настраивают на частоту 1000 Гц и включают. Если высота сектора будет отлична от 10 мм (амплитуда напряжения 1 В), подбирают сопротивление резистора R31. Изменяя величину выходного напряжения генератора, наносят промежуточные деления на шкалу резистора R32.

Теперь мы не только наладили осциллограф, но и научились им пользоваться.

Автор: В. Прохорин, пос. Черноголовка, Московская обл.; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Случайная новость из Архива Роботизированная огородная система AlphaGarden 10.06.2023 Американские инженеры сравнили успешность работы в огороде своей роботизированной системы AlphaGarden с тем, как о растениях заботились профессиональные садоводы. Оказалось, что AlphaGarden в состоянии самостоятельно следить за состоянием растений, поливая или подрезая их при необходимости так, как это делали бы люди. AlphaGarden - это автоматизированная система для выращивания растений, разработанная с участием инженеров из Калифорнийского университета в Беркли. Она включает платформу, которая может засеять огород, подрезать и поливать овощи, а также автономную систему, позволяющую осуществлять все необходимые манипуляции своевременно и правильно с помощью нейросети. Обученная заботиться о растениях нейросеть использует данные из камеры и датчиков влаги, установленные на платформе, чтобы каждое растение получало необходимый уход. Таким образом, AlphaGarden можно использовать в поликультурных огородах, где одновременно растут разнообразные растения. В новом исследовании ученые решили сравнить эффективность работы AlphaGarden в огороде с работой профессиональных садоводов. Оба огорода все равно засеяли 32 растениями, среди которых капуста кейл, огурчик, салатная горчица и красный салат латук. В течение 60 дней AlphaGarden занимался своим участком, а садоводы - своим, почти не вмешиваясь в работу платформы. По словам IEEE Spectrum, помощь людей была необходима AlphaGarden на некоторых этапах обрезки растений. Результаты эксперимента показали, что AlphaGarden может не только не хуже людей заботиться о огороде, но и экономнее - в итоге оказалось, что на свой огород платформа использовала на 44 процента меньше воды, чем садоводы. Разработчики системы продолжат совершенствовать AlphaGarden, в частности, его алгоритмы слежения за состоянием растений. Также исследователи планируют включить в AlphaGarden и системы освещения, которые позволили бы с его помощью качественно выращивать растения в закрытых помещениях.

Другие интересные новости:

▪ Клеточное деление воссоздано снаружи клетки

▪ Обнаружены гигантские скопления турбулентного газа в удаленных галактиках

▪ E-skin - дисплей на коже

▪ Обнаружены сигнальные печатные платы внутри клеток человеческого организма

▪ Самый яркий флуоресцентный материал

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гражданская радиосвязь. Подборка статей

▪ статья Великий перелом. Крылатое выражение

▪ статья Почему рекламный анонс фильмов называется трейлером? Подробный ответ

▪ статья Инженер по защите информации. Должностная инструкция

▪ статья Цементы с едкой известью. Простые рецепты и советы

▪ статья Доработки радиостанции ALAN-100+. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026