Щуп hp 9258 правильное подключение к осциллографу
Обновлено: 06.07.2024
При ремонте аппаратуры требуется оценить характер сигналов, измерить их амплитуду. Импортные дорогие осциллографы могут работать с сигналами амплитудой до 1000 Вольт.
Многие радиолюбители и СЦ ввиду того что хорошее оборудование очень и очень дорого стоит ("брэнды" типа Актаком я к хорошему не отношу) используют старые осциллографы "СССР-овской постройки". Самый популярный диапазон по соотношению цена/ возможности 10МГц.
Основная проблема советских "измерительных машин" в относительно малых измеряемых амплитудах сигналов. Например у с1-67 это 60 В максимум. Очень часто этого не хватает.
Для расширения диапазона измерения напряжений применяются делители для щупов 1 к 3 , 1 к 10 , 1 к 100.
На фото ниже представлена схема заводского делителя напряжения 1:10 для осциллографа. Rвх
Советских делителей напряжения для осциллографов выпущено великое множество , на любой "вкус и цвет". Встроенные в щуп, отдельный, прямоугольный, цилиндрический, с подстройкой , без подстройки.
Существуют насадки с 50 омной нагрузкой - она является эквивалентом реальной нагрузки испытываемого устройства. Ее необходимо применять в тех случаях, когда выходное сопротивление устройства равно 50 Ом. Это стандарт применяемый в построении всей радиочастотной аппаратуры, кроме ТВ (там 75 Ом).
Схему составил как я это понимаю, такой насадки у меня пока нет. Подскажите если знаете как правильно.
При использовании насадки с нагрузкой, отпадает необходимость подключать эквивалент (50 Омный) нагрузки. Например, при измерении коэффициента усиления одного из усилителей радиопередатчика УКВ.
При применении здесь обычного щупа, измерение будет не точным, амплитуда будет завышена, так как линия не согласована. По этому, совет из моей практики нельзя подключать КСВ метр к трансиверу с неисправной антенной - " выжгете " AD (амплитудный детектор) - вся мощность в него уйдет.
Высокоомные делители СССР стоят недорого за б/у, их полно на авито по цене от 300р. Их необходимо использовать при измерениях в контрольных точках каскадов устройств и измерении напряжений питания. Вышеописанную нагрузку 50 Ом тут использовать нельзя, так как "просадит" сигнал а при подаче высоковольтного напряжения сгорит.
Кстати на фото Б/У делитель, резисторы придется заменить, один на 150к в обрыве.
Многие щупы для осциллографов производства СССР содержат делители напряжения, все это в основном б/у. Наиболее часто встречаются стандартные делители 10МОм. Это высокоомные делители, используемые для измерения сигналов в каскадах устройств. Например, в комплекте осциллографов С1-94, С1-65 были регулируемые делители встроенные в щупы.
Можно купить новое - и мпортные щупы могут содержать в себе регулируемый делитель. сожалению на яндекс маркет такого нет, потом сделаю фото, добавлю в статью.
На фото ниже представлена схема заводского делителя напряжения 1:10 для осциллографа. Rвх (при подключении к осциллу) - 1 МОм, Свх прибл. 40 пФ.
Продолжаем продолжать обзоры щупов, переходников и т.д., которые могут пригодиться для диагностики автомобиля, и которые входят (либо не входят, но полезны) в комплект автомобильной версии осциллографа Hantek 2d82
Начнем с аттенюатора 20:1. Он может применяться при необходимости измерения относительно высоких напряжений, скажем напряжения первичной цепи системы зажигания, там бывает несколько сотен вольт.
Что нам обещает продавец:
Features:
Can allow oscilloscope to measure fuel injector and primary ignition waveforms.
Passive attenuator with 20:1 attenuation.
If input a 20V signal, it can output a 1V signal.
By using this item, oscilloscope can measure voltage higher than its range(*20V)
Specifications:
Attenuation: 20:1
Bandwidth: 10MHz
Input Resistance: 1.053M
Item Size: 60 * 18 * 16mm / 2.36 * 0.7 * 0.6in
Item Weight: 24g /0.85oz
Сравним с тем что пришло. Как видим внешний вид немножко отличается, что вообще говоря не принципиально
Вес — 25г, общая длина 61мм, высота 16мм, ширина 21мм.
Внутренний мир:
Схема. Номиналы конденсаторов, к сожалению, нечем измерить более точно.
Я проверил работу аттенюатора при помощи генератора FY6800. С учетом того, что я не проверял пока что выдает этот генератор на более серьезном осциллографе — я не могу быть уверен в правильности формы сигнала на его выходе, так что смотрим не на форму сигнала, а на одинаковость этой формы на первом и втором канале осциллографа — они подключены к одному и тому же выходу генератора.
Для начала подключим щупы к осциллографу и убедимся в идентичности всего. Щупы я предварительно подстроил по встроенному в осциллограф генератору. Щупы, соответственно, не из комплекта осциллографа, ибо в комплекте был только один, а купленные ранее, и ссылка на них давно утеряна.
Теперь подключаем аттенюатор
И проверяем на частотах 100кГц, 500кГц, 1МГц, 2МГц, 5МГц и 10МГц, и на синусе/меандре/треугольнике.
При использовании аттенюатора можно видеть некоторую несимметричность и заметное искажение формы сигнала на частоте от примерно 5МГц и выше, вносимую явно самим аттенюатором.
Второй лот — высоковольтный щуп с делителем 100:1. Куплен тут за примерно $12.5. Область применения — аналогична, при этом данный щуп более безопасен и для осциллографа и для оператора. Кроме того, с его помощью можно работать например с импульсными блоками питания.
Что нам обещает продавец:
Specifications:
Band Width: 100MHz
Rise Time: 3.5ns
Attenuation Ratio: 100:1
Input Resistance: 100MΩ±2%
Input Capacitance: 6pF
Maximum Input: 2KV Working Voltage(Vp-p)
Compensation Range: 10pF-35pF
Operating Voltage: 0-50°C
Operating Humidity: 0-80%RH
Item Length: 15cm
Item Weight: 51g / 1.8oz
Package Size: 22 * 14 * 1cm / 8.7 * 5.5 * 0.4in
Package Weight: 79g / 2.8oz
Внешний вид:
Детальнее
Комплектуха:
Длина — от кончика до кончика 143см, что сопоставимо с комплектным. Внешний вид — тоже сопоставим. Комплектный слева, обозреваемый справа. Толщина провода тоже примерно одинакова, что наводит на странные мысли — ведь судя по подстроечнику в разъеме, делитель собран там, а значит все эти возможные измеряемые 2кВ пойдут по этому нетолстому кабелю… Ох сомнения что не прошибёт. Но я могу ошибаться. А вскрыть разъем к сожалению не представляется возможным.
Ну и проверим. Условия — те же что и с аттенюатором, то есть генератор FY6800, синус-меандр-треугольник, частоты 100/500/1000/2000/5000 кГц. Кроме того я добавил синус 20 и 40МГц
Подключаем
И погнали
Тут мы можем видеть, что со щупом 100:1 амплитуда сигнала не так сильно падает с повышением частоты.
В целом же сигнал со щупом ИМХО более корректный чем с аттенюатором. Но у него и параметры заявлены заметно лучше.
Все данные проверки были проведены в режиме переключателя на щупах х1. И меня не покидало ощущение, что что-то я делаю не так ;) и таки да. В режиме х10 у «обычных» щупов полоса 100МГц, а в режиме х1 — всего 6МГц! И я хотел было переделывать весь обзор, но подумал — а пусть это будет наглядной иллюстрацией того, как можно лихо наколоться при измерениях, когда забыл всё чему учился. ;)
Переключаем щупы в режим x10 и на 10Мгц получаем уже гораздо более гораздую картинку:
А вот так — если один щуп в положении х1, а второй — х10. Впечатляет масштаб ошибки? ;)
Ну и перепроверим. Тут у нас 10МГц, 15МГц и 20МГц, В каждой паре 2 канал (зеленый, нижний) это «обычный» щуп в режиме х10, левая картинка — на первом канале стоит аттенюатор 20:1 и щуп х10, правая картинка — в 1 канале щуп 100:1
И как видим тут уже с аттенюатором сигнал не хуже чем со щупом 100:1, а может и даже немного лучше. Впрочем, тут уже скорее всего всё упирается в быстродействие самого осциллографа.
Подытоживая. Аттенюатор, насколько я понимаю, позиционируется в основном для наблюдения сигнала с первичной цепи системы зажигания. Там пара сотен вольт и довольно низкие частоты. И надо сказать, что справляется с этой задачей он отлично — проверено в деле (кстати, случайно подключенный к первичке осциллограф без аттенюатора тоже выжил). Щуп 100:1 — инструмент уже более высокого класса, и выбор между ними неоднозначен. Для работы на столе — я б, пожалуй, склонился именно к щупу, хотя он и дороже в полтора раза. С другой стороны, аттенюатор 20:1 может работать и с любыми другими щупами, например с имеющими крокодилы на концах, что в автодиагностике полезно. В целом — и то и другое работает, и то и другое вполне подойдёт для автомобильной диагностики, при этом щуп подойдёт и для радиолюбительства.
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.
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))
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
Модуль простого транзисторного металлоискателя из Китая - схема принципиальная и испытание этого МД.
Электрофорез "Поток-1" - схема, инструкция и самостоятельное изготовление медицинского прибора.
Увеличение мощности интегральных усилителей транзисторами. Рассматривается на примере схем LM3886 и TDA7294.
Описание нового Блютус протокола беспроводной связи - Bluetooth Mesh.
Читайте также: