Осцилограф … без трубки

В. ПРОХОРІН, сел. Чорноголова, Московська обл.

Електричний сигнал. ЧИ МОЖНА ПОБАЧИТИ ЙОГО!

«Звичайно», – скажете ви. Для цього є спеціальні прилади – осцилографи, головна деталь яких – електроннопроменевої трубка. Звичайно, ви знаєте, як виходить зображення на її екрані. Тому ми не станемо зупинятися на цьому питанні.

А чи не можна обійтися без ТРУБКИ!

Виявляється, можна. Якщо замість трубки застосувати електронно-оптичний індикатор (ЕОІ). Він є майже в усіх лампових радіоприймачах і магнітофонах.

Блок-схема такого осцилографа – на малюнку 1.


./240820101200004280.gif
Рис. 1. Блок-схема осцилографа:
1 – ЕОІ, 2 – диск, 3 – електродвигун.

Перед екраном ЕОІ помістимо непрозорий диск з вузькими радіальними щілинами і будемо рівномірно обертати його з такою швидкістю, щоб за час, що дорівнює одному періоду вхідного сигналу, щілину встигала пройти від одного краю світиться смуги до іншого. На екрані буде видно обвідна одного коливання вхідного сигналу (рис. 2). А так як вхідний сигнал періодичний, наступна щілину, що знаходиться від першої на відстані ширини екрана ЕОІ, дасть точно таке ж зображення обвідної (в силу інерційності зорового сприйняття людини ми побачимо нерухому картину форми вхідного сигналу).

./240820101200004281.gif
Рис.2. Так діє механічна розгортки.
1 – ЕОІ, 2 – екран, 3 – диск із щілинами.

Для отримання стійкого зображення необхідна висока стабільність швидкості обертання диска. Тому електродвигун, на валу якого знаходиться диск, живиться від стабілізованого джерела живлення.

КОРОТКІ ТЕХНІЧНІ ДАНІ
Вхідний опір – 300 кОм
Чутливість – 200 мм / У
Смуга пропускання при нерівномірності 6дВ – 50-13000 Гц
Частота розгортки – 0-1500 Гц
Розмір зображення при нелінійності 15% – 6X6 мм
Максимальний розмір зображення – 15 X 6 мм
Діапазон вимірюваних напруг – 0,01-10 У
Діапазон вимірюваних частот – 100-10000 Гц
Потужність, споживана від мережі – 6 Вт
Габарити – 164x148X84 мм

Принципова схема осцилографа – на рисунку 3. Блок 1 має два каскади підсилення на транзисторах Т2, ТЗ і емітерний повторювач (Т1) для підвищення вхідного опору. Т1 і Т2 пов'язані між собою за постійним току. Вихідний каскад повинен забезпечувати Неспотворений сигнал амплітудою 7-8 В, тому в ньому використовується транзистор з високим значенням напруги переходу «колектор – емітер». Всі каскади термостабі-спеціалізовані, мають автопідстроювання режиму роботи, що дозволяє встановлювати в них транзистори без попереднього відбору. Для запобігання перешкод від електродвигуна харчування на підсилювач надходить через фільтр-скануючий ланцюжок ДР1, С6 і стабілізується діодом Д1.

Рис.3. Принципова схема осцилографа з електронно-оптичним індикатором.

Блок 2 представляє собою регульований стабілізатор швидкості обертання вала електродвигуна, виконаний на транзисторах Т4, Т5. Якщо навантаження на валу двигуна збільшується (тертя в підшипниках, вібрації диска), швидкість обертання падає. У результаті струм через резистор R25 збільшується »напругу зміщення на базі Т4 зростає. Це викликає збільшення колекторного струму останнього, а значить – і базового струму Т5. Опір ділянки «емітер – колектор» Т5 зменшується, напруга на електродвигуні збільшується, і швидкість обертання відновлюється до номінальної. Зменшення навантаження викликає зворотний процес.

При зміні напруги живлення струм через ланцюжок Д2, R24 підтримує такий режим Т4, Т5, при якому напруга на електродвигуні залишається постійним. Частота розгортки встановлюється за допомогою змінних резисторів R18 «Плавно» і R19 «Грубо».

Калібратор виконаний за схемою сімметрічкого мультівібратор із змінною частотою проходження імпульсів. Амплітуда вхідного сигналу вимірюється шляхом порівняння її з амплітудою напруги від калібратора. При визначенні частоти прилад використовується як нуль-індикатора.

Блок живлення забезпечує напруга: 280 В, 12 В і 6,3 В, Стабілізатор напруги 12 В виконаний иа транзисторі Т6 і діод ДЗ за типовою схемою.

КОНСТРУКЦІЯ І ДЕТАЛІ

Схема приладу змонтована на трьох друкованих платах (рис. 4-6) з фольгованого склотекстоліти або гетинаксу товщиною 2-3 мм.

Друкована плата блоку 1
Друкована плата блоку 2
Друкована плата блоку 3

Корпус приладу виконаний з куточку 10X10 мм. Його стінки зроблені знімними. На передній панелі (см, рис 7) встановлені електродвигун і девятіштирьковая лампова панельці.

osc00_./240820101200002980.gif
Puc. 7

Екрани, що розділяють корпус на три відсіки, виготовлені з жерсті товщиною 1 мм. Для уникнення випадкових електричних замикань стінки екрану обклеєні щільним папером. Фальш-панель зроблена з гетинаксу товщиною 2 мм і чотирма гвинтами кріпиться до передньої стінки.

Насадка на вісь електродвигуна, притискна гайка і диск розгортки представлені на рисунку 8. Диск з одного боку обклеєний чорним папером (для упаковки фотоматеріалів), а якій прорізані 44 радіальні щілини шириною 0,3 мм. Прилад посідає поворотною ручкою, виготовленої із сталевої трубки 0 6 мм.

osc00_./240820101200002981.gif
Рис.8. Насадка, притискна гайка і диск.

Силовий трансформатор ТР1 намотаний на сердечнику Ш16Х24 мм. Обмотка I містить 1750 витків дроту ПЕВ-1 0,15, 11 – 1950 витків ПЕВ-1 0, З 111-170 витків ПЕВ-1 0,35, IV-54 витка ПЕВ-1 0,25.

Обмотка дроселя ДР1 намотана иа сердечнику ШЗ X 6,3 і містить 500 витків дроту ПЕВ-1 0,15. Постійні резистори R16 і R30 – МЛТ-1, R25 представляють собою 45 см дроти ПЕВ-1 0,1, намотаного на корпус резистора МЛТ-0, 5 опором не менше 50 Ом. Решта резистори – МЛТ-0, 25 або УЛМ. Змінні резистори: R40 – • СПО-0.5-В, інші – СПО-0.5-А. Електролітичні конденсатори С5, СЮ, С11, С12, С13, С14-К50-6; С2, СЗ, С6-ЦЕ-1; С1, С9 – ЕМ. Конденсатори С7, С8, С15, С17, С19 – МБМ; С16, С18 – К10-7В. Конденсатори С7, С19 розраховані на робочу напругу 300 В. Природно, всі деталі можуть бути замінені на інші з робочими напругами не нижче зазначених на схемі.

Транзистори МП41 можна замінити на МП39 – МП42; МП26Б – на МП26, МЛ26А; МП38 – на МП35, МП37; П214 – на П213 – П217, П201 – П203.

Лампу 6ЕЗП можна замінити на 6Е2П, з'єднавши між собою керуючі сітки.

Електродвигун ДРВ-0, 1 можна замінити будь-яким малогабаритним двигуном постійного струму з напругою живлення 10 В. Зокрема, на ДП-13 – мікродвигун від іграшок. Його необхідно помістити в екран з м'якої сталі товщиною 0,5-1 мм і амортизувати.

Як ДР1 можна використовувати готовий трансформатор від транзисторного радіоприймача.

Перемикачі В1 – В5 – мікротумблери МП3-1, МП-7. Корпус приладу має бути з'єднаний із загальною «плюсової» шиною і заземлений. Особливу увагу слід звернути не екранівку входу і виходу ланцюгів підсилювача.

НАСТРОЙКА

Для налаштування осцилографа необхідні наступні прилади: авометр, звуковий генератор, електроннопроменевої осцилограф.

Перевіряють монтаж випрямляча і, приєднавши * блок 2, включають прилад є. Режими елементів не повинні відрізнятися від зображених на схемі більш ніж на ± 20%. При обертанні ручки R23 висота світяться секторів лампи повинна мінятися від нуля до максимальної. Якщо це не вдається зробити, підбирають величину R21. Потім встановлюють движок R18 в ліве за схемою становище і, обертаючи ручку «Частота грубо», контролюють напругу на електродвигуні. Воно повинно змінюватися від нуля до максимального (для даного мотора).

Швидкість обертання електродвигуна перевіряють з встановленим на його осі диском.

Потім приступають до налаштування блоку 1. Диск зупиняють, перемикач В1 переводять у положення «1: 1», а до колектора ТЗ через конденсатор-, ємністю 0,1 мкФ підключають осцилограф. На вхід приладу подають сигнал від ЗГ частотою 400-1000 Гц і напругою 100-200 мВ. На виході підсилювача амплітуда сигналу дорівнює 7 – 8в. В іншому випадку необхідно підібрати величини резисторів R5 і R13. Потім, переключивши В1 у положення «1: 20», за допомогою резистора R2 домагаються, щоб рівень вхідного сигналу послаблювався в 20 разів. Залишається перевірити загальний коефі – цієнта посилення. Сигнал від ЗГ зменшують до 10 мВ, а настроюється прилад встановлюють в режим максимальної чутливості (В1 у положенні «1: 1», движок R3 – у верхньому по схемі положенні). Висота сектора на екрані ЕОІ повинна збільшитися на 2 мм при початковій висоті сектора 5 мм. Це відповідає чутливості 200 мм / В.

Поступово збільшуючи частоту обертання диска ручкою «Розгортка грубо», домагаються отримання на екрані зображення повного періоду коливань вхідного сигналу частотою 400-800 Гц.,-Підстроювання виробляють ручкою «Розгортка плавно». Залишається підключити блок 3, прокалібровать його, і прилад готовий до роботи.

Спочатку перевіряють, чи є генерація. Замикають В4 і 85. Висота світяться секторів ЕОІ повинна різко збільшитися і не пропадати в будь-якому положенні движка резистора R40 і перемикача ВЗ.

Потім від звукового генератора подають сигнал напругою 80-100 мВ на вхід осцилографа. Диск зупинять, В4 розімкнений. Ручкою «Посилення V» встановлюють такий рівень-напруги, щоб сектори ЕОІ майже з-шлісь. Замикають В4. Плавно змінюють частоту ЗГ, знаходять положення, коли світяться смужки на зкране різко розходяться. Це відбувається в момент збігу частот генератора і каліб-ратора. Підбираючи величини резистора R39 і конденсаторів С15-С18, встановлюють межі зміни частот 100-1000 Гц, 1000-10000 Гц (перший і другий діапазони) і завдають проміжні поділу на частотну шкалу калібратора.

Далі на ЗГ встановлюють частоту 1000 Гц амплітудою 1 В. Ручкою «Посилення У» висоту світиться сектора встановлюють рівною 10 мм. ЗГ від'єднують від входу приладу. В4 розімкнений, диск зупинений, а движок резистора R32 знаходиться у верхньому положенні. Екранованим проводом з'єднують вихід калібратора з. входом підсилювача «У». Калібратор налаштовують на частоту 1000 Гц і включають. Якщо висота сектора буде відмінна від 10 мм (амплітуда напруги каяібракн ра 1 В), підбирають опір резистора R31. Змінюючи величину вихідної напруги генератора, наносять проміжні поділу на шкалу резистора R32.

Тепер ми не тільки налагодили осцилограф, але і навчилися користуватися ним.

Моделіст-конструктор