소형 XNUMX빔 오실로스코프 멀티미터. 계획, 설명

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소형 XNUMX빔 오실로스코프 멀티미터. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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오실로스코프는 라디오 아마추어 작업장에서 가장 필요한 측정 장비 중 하나이지만 동시에 가장 비싼 장비 중 하나입니다. 그렇기 때문에 라디오 아마추어들 사이에서 그러한 제품을 디자인하려는 욕구는 결코 마르지 않습니다. 이 기사에서 독자들은 스스로 만들기 어렵지 않은 소형 XNUMX빔 오실로스코프의 원래 구성에 익숙해지도록 초대됩니다.

라디오 잡지를 뒤져도 액정 그래픽 표시기를 사용하는 장치는 하나도 찾지 못했습니다. 따라서 다양한 아마추어 무선 설계에 사용하기 위한 기반(기본 단위)으로서의 개발을 제안합니다. 이 오실로스코프는 기성품 측정 장치가 아니라 마이크로 컨트롤러와 그래픽 표시기를 결합하는 주요 가능성을 보여줄 수있는 장치라는 점을 즉시 경고하고 싶습니다. 이것은 작동 모드 표시, 측정 값의 치수 및 커서 측정 모드와 같은 마이크로 컨트롤러 프로그램에 서비스 기능이 없음을 설명 할 수 있습니다. 나는 이 개발의 출판이 수많은 독창적이고 유용한 디자인의 라디오 아마추어 창작을 위한 자극제가 되기를 희망합니다.

명세서

"x1" 위치의 입력 분배기와 소프트웨어 조정 "x1"(화면 포인트 사이 10mV)의 게인 모드가 있는 전체 화면의 수직 편향 채널 감도, mV ...... 640
소프트웨어 이득 제어 모드("전자 확대경") ..... x0,25(모드 0) x0,5(모드 1) x1(모드 2)
스윕 시작......수동 또는 외부 TTL 레벨 양극성 신호
스윕 기간(표에 따름), s......0,005...500
저항 측정 범위, 옴. . x100, x10, x1
커패시턴스 측정 범위, uF ...... x0,01, x0,1, x1
측정된 전압의 간격(제수 포함), V......(0...63)-103
전압 측정 모드에서 표시 자릿수 ......2
전원 공급 장치(배터리), V ...... 3,6
소비 전류(백라이트 제외), mA......40
치수, mm.......135x90x30

회로도의 주요 부분은 Fig. 1. 이중 연산 증폭기 DA1, 마이크로 컨트롤러 DD2, 미터 R, C(A1)에 조립된 두 개의 동일한 증폭기 A1 및 A3가 포함되어 있습니다. 인디케이터로는 컨트롤러가 내장된 MT128A-64 타입의 12864x1 픽셀 해상도의 액정 모듈과 LCD의 전원 드라이버(-8V)를 사용하였다[1]. 저항 1R6(2R6)은 "빔"을 바이어스하도록 설계되었으며 이중 스위치 1SA1(2SA1)은 연산 증폭기 DA1의 이득을 설정합니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

입력 분배기는 소형 커넥터 1XS-1XS5(2XS -2XS5)에 구조적으로 조립됩니다. 장치 A1, A2 및 A3의 출력 신호는 ADC의 아날로그 입력으로 구성된 마이크로 컨트롤러 DD1의 입력 RAO, RA3 및 RA1에 공급됩니다. 스위치 SA1은 LCD 백라이트를 켜는 데 사용됩니다. 스위치 SA2는 "오실로스코프 - 멀티미터" 작동 모드를 설정합니다. 버튼 SB1 - "시작", 오실로스코프 모드에서 스위프 또는 멀티미터 모드에서 "R" 측정. 버튼 SB2 - "CLS", 화면 지우기. 버튼 SB3 - "kY", 오실로스코프 모드에서 Y축을 따라 소프트웨어 설정 또는 멀티미터 모드에서 측정 "C". 버튼 SB4 - "kX", 스윕 속도 설정. 스위프를 시작하기 위한 외부 신호("시작")는 TTL 레벨에서 양의 극성을 가져야 하며 입력 잭 XS1 및 XS2를 통해 트랜지스터 VT1에 공급됩니다.

오실로스코프는 디스플레이 화면에 신호를 추가로 저장하는 단일 시작 스위프 모드에서 작동하므로 주기적 신호를 검사할 때 동기화를 사용할 필요가 없으므로 회로가 크게 단순화됩니다. 저항 R4를 통해 LCD에 전원이 공급됩니다(약 -8V). 이 저항의 저항을 선택하면 표시기의 이미지 대비가 설정됩니다.

마이크로 컨트롤러의 포트 C(출력 RC0-RC7)는 데이터를 표시기로 전송하는 데 사용됩니다. 내부 "풀업" 저항은 프로그래밍 방식으로 출력 RB0-RB4에 연결됩니다.

오실로스코프 모드에서 작동할 때 DD1 마이크로컨트롤러는 증폭기 A1 및 A2(채널 1 및 2)의 출력 신호를 차례로 디지털화하고 표시기의 해당 지점(X축을 따라 128개 지점)을 켭니다. 처음 세 개의 스위프 모드에서 스위프 속도를 높이기 위해 첫 번째 채널 하나만 사용합니다(이를 위해 마이크로 컨트롤러 작동 알고리즘이 변경됨). 첫 번째 채널 신호의 디지털 값은 마이크로 컨트롤러의 RAM에 기록된 다음 기록 후 120개(마지막 8개에는 RAM이 충분하지 않음) 지점이 표시기에 표시됩니다. 사용된 마이크로컨트롤러는 10비트 ADC를 사용하며 표시기는 Y축을 따라 총 64개의 포인트가 있으며 이는 6자리에 해당합니다. 이것은 소프트웨어 게인 제어에 사용됩니다.

화면에 표시할 2자리가 선택됩니다. 모드 1(x1)에서는 0,5자리 중 가장 높은 2자리가 화면에 표시되고, 모드 0(x0,25)에서는 중간 6자리가 사용됩니다. - 모드 4(x4,6, 1024)에서 감도의 배 증가 - 게인의 XNUMX배 증가에 해당하는 하위 XNUMX자리. ADC의 기준 전압 소스는 프로그래밍 방식으로 +XNUMXV 전원 공급 장치에 연결되므로 ADC "분할 가격"은 Ucc/XNUMX와 동일합니다. 소프트웨어 게인 제어 및 스위프 시간 모드에 대한 정보는 해당 버튼을 짧게 누르면 표시등의 왼쪽 상단 모서리에 한 자리 숫자로 표시됩니다. 동시에 모드는 "원형"으로 전환됩니다.

멀티 미터 모드에서 ADC는 오실로스코프의 첫 번째 채널 출력에 연결되어 표시기 왼쪽 상단에 두 자리 숫자 형태의 입력 신호에 해당하는 코드를 주기적으로 표시합니다 (63에서 1), 오실로스코프 모드에서 Y축을 따라 점의 위치에 해당합니다. 인디케이터 중앙 상단의 SB1 버튼(Fig. 3) "Start / R"을 누르면 측정된 저항값에 해당하는 1자리 숫자가 표시됩니다(800SA3 스위치로 설정된 승수를 고려) . 숫자의 최대 값은 1VT2 트랜지스터에 조립된 전류 소스의 출력 전압 제한으로 인해 대략 XNUMX과 같은 값으로 제한됩니다(그림 XNUMX).

소형 듀얼 빔 오실로스코프 멀티미터

3HL1 LED는 기준 전압 소스로 사용됩니다. 저항 3R3-3R5는 각 범위에서 전류 소스의 전류를 설정합니다. 3VT3 트랜지스터는 측정된 커패시터를 방전하는 데 사용됩니다. SB3 "kY / C" 버튼을 누르면 3VT3 트랜지스터가 측정된 커패시턴스를 닫습니다. 버튼을 놓으면 트랜지스터가 닫히고 측정된 커패시턴스 양단의 전압이 증가하기 시작합니다. 마이크로컨트롤러는 0,287V의 전압까지 커패시터 충전 시간을 계산합니다. 이 시간은 측정된 커패시턴스(3SA1 스위치 승수 고려)와 동일한 수치로 표시기 중간 상단에 표시되며 다음 누를 때까지 저장됩니다. SB3 버튼의 측정된 커패시터의 전압이 0,287V를 초과하지 않기 때문에 대부분의 경우 장치에서 커패시터를 분리하지 않고도 측정을 수행할 수 있습니다.

전원 공급 장치 (그림 3)는 공칭 전압이 3,6V (표시기 전원 4,5 ... 5,5V) 인 휴대폰 배터리를 사용하려는 욕구로 인해 다소 복잡합니다. 트랜지스터 VT1, VT2의 전압 변환기는 공급 전압을 5V로 증가시킵니다. 트랜지스터 VT6-VT8의 안정기는 전압을 표시기가 작동하는 데 허용되는 최소값인 4,6V에 가까운 수준으로 제한합니다. HL1 LED는 예시적인 전압 소스 및 전원 표시기 . 트랜지스터 VT3-VT5의 스태빌라이저는 -0,7V의 전압을 생성하여 표시기 화면의 "빔"을 이동시킵니다.

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오실로스코프의 스위프 속도를 높이려면 버퍼 메모리가 있는 외부 고속 ADC를 사용하거나 스트로보 효과를 사용할 수 있습니다[2]. MT12864A-1 표시기의 사양 및 프로그래밍 명령은 [1]에 나와 있습니다. 마이크로컨트롤러는 동일한 펌웨어를 사용하는 PIC16F876으로 교체할 수 있습니다.

러시아어로 된 이러한 마이크로컨트롤러에 대한 설명은 인터넷[3]에서 찾을 수 있습니다. 마이크로 컨트롤러 프로그래밍 및 프로그래머 회로는 [4]에 설명되어 있습니다. 873진수 파일(Oscil873.hex)의 마이크로컨트롤러 펌웨어와 어셈블러(Oscil6.0.20.asm)의 프로그램 소스 코드와 준영어 주석(MPLAB IDE XNUMX은 러시아어를 매우 나쁘게 "소화"함): 다운로드.

KR1446 시리즈의 연산 증폭기를 사용하는 것이 매우 바람직합니다.

T1 변압기는 M16NM 등급 페라이트로 만든 K8x5x2000mm 링에 감겨 있습니다. 권선 I에는 PELSHO 2 와이어의 중간점부터 세어 65번째 턴의 탭이 있는 45x0,5 턴이 포함되어 있습니다. 권선 II에는 PELSHO 15 와이어의 30회 및 III - 0,1회가 포함되어 있습니다.

장치 본체는 호일 유리 섬유로 만들어졌으며 에어로졸 패키지의 회색 자동차 프라이머로 칠해졌습니다. 이 장치는 양면 호일 유리 섬유로 만들어진 130x86mm 크기의 직사각형 판에 장착됩니다. 장치의 장착 요소는 공통 직사각형 판에 결합된 개별 장착 판의 기준점에 납땜으로 고정됩니다. 브레드보드 제조를 위해 적절한 너비의 호일 피복 유리 섬유 조각을 가져갈 수 있으며 전원 레일이 절단됩니다(일반적으로 가장자리를 따라). 이렇게 얻은 기능 단위에서 큐브에서와 같이 완성된 장치가 조립됩니다.

+4,6V가 ADC의 기준으로 사용되므로 조정은 전원에서 시작해야 합니다. 18개 이상의 배터리를 사용하면 전원 공급 회로를 크게 단순화할 수 있습니다. 이 경우 회로에서 전압 변환기를 제외하고 빔 이동을 위한 음의 전압을 핀 1 HG8(약 -3V)에서 가져올 수 있습니다. 표시기의 다른 수정에서는 이 전압이 없을 수 있으므로 표시기(핀 4)에 전원을 공급하기 위해 다른 변환기를 만들어야 합니다. 저항 R1(그림 XNUMX 참조)는 화면에서 필요한 이미지 대비를 선택합니다.

오실로스코프 캘리브레이션은 향후 커서 측정 모드가 프로그램에 도입될 것으로 예상하여 화면의 포인트에 연결되어 있습니다. 이 모드가 없으면 화면의 그리드를 사용하는 것이 좋습니다. 크기를 결정하는 가장 쉬운 방법은 사행과 같이 보정된 신호를 화면에 기록하는 것입니다. 입력 증폭기를 조정할 때 저항 1R11(2R11)의 저항이 연산 증폭기 1DA1(2DA1)의 이득과 화면의 빔 이동(바이어스 컨트롤러 1R6의 "감도") 모두에 영향을 미친다는 점을 고려해야 합니다. 및 2R6) 및 저항 1R8-1R10(2R8-2R10) - 증폭 전용 [4].

스위프 속도는 ADC 샘플 간의 소프트웨어 지연으로 제어할 수 있습니다. 처음 세 개의 "고속" 모드에서 스윕 라인은 오른쪽에서 약간 짧아집니다. 이는 신호가 버퍼 RAM을 통해 기록되고 PIC16F873의 메모리가 충분하지 않기 때문입니다. P1C16F876을 사용하는 경우에는 이러한 문제가 발생하지 않지만 프로그램을 수정해야 합니다(버퍼 메모리의 일부를 뱅크 0에서 뱅크 2 또는 3으로 전송).

멀티미터 모드에서 전압을 측정할 때 입력 신호는 분배기와 채널 1의 연산 증폭기를 통과합니다(바이어스 제어를 3으로 설정해야 함). ADC를 사용하면 전압 측정 정확도를 3자리로 높일 수 있지만 바이어스 조정기의 영향을 제거하기 위한 조치를 취하고 적절한 정확도로 입력 분배기 저항을 선택해야 합니다. 그런 다음 예시적인 저항을 사용하여 해당 범위의 저항 3R5-3R1 및 전체 XNUMXRXNUMX을 사용하여 저항 측정 모드에서 교정이 수행됩니다.

커패시턴스 미터의 교정은 소프트웨어 지연에 의해 수행됩니다(주파수가 다른 석영이 사용되는 경우).

문학

.
Khabarov A. PC용 2003채널 오실로스코프 그래픽 접두사. - 라디오. 4. 23호, p. 25-XNUMX.
<마이크로칩.ru>.
Frolov D. 다중 프로그램 타이머 - 시계 - 온도계. - 라디오, 2003년, 3호, 18-21면.
Gutnikov VS 측정 장치의 통합 전자 장치. - L.: Energoatomizdat, 1998, 36쪽.

저자: A.Kichigin, Podolsk, 모스크바 지역

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