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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Oscilloscope-multimètre à deux faisceaux de petite taille. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure Un oscilloscope est l'un des instruments de mesure les plus nécessaires dans le complexe sur le lieu de travail d'un radioamateur, mais en même temps l'un des équipements les plus coûteux. C'est pourquoi le désir de concevoir un tel produit chez les radioamateurs ne se tarit jamais. Dans cet article, les lecteurs sont invités à se familiariser avec la construction originale d'un oscilloscope à deux faisceaux de petite taille, qui n'est pas difficile à fabriquer par vous-même. En parcourant les magazines Radio, je n'ai pas trouvé un seul appareil utilisant des indicateurs graphiques à cristaux liquides. Par conséquent, je propose mon développement comme base (unité de base) pour une utilisation dans diverses conceptions de radio amateur. Je tiens à vous avertir tout de suite que cet oscilloscope n'a pas été créé comme un appareil de mesure prêt à l'emploi, mais comme un appareil qui vous permet de démontrer les principales possibilités de combiner des microcontrôleurs et des indicateurs graphiques. Cela peut expliquer l'absence de fonctions de service dans le programme du microcontrôleur, telles que l'indication du mode de fonctionnement, la dimension des valeurs mesurées et le mode de mesure du curseur. J'espère que la publication de ce développement servira d'impulsion à la création par les radioamateurs d'un certain nombre de conceptions originales et utiles. caractéristiques techniques
La partie principale du schéma de circuit est illustrée à la fig. 1. Il contient deux amplificateurs identiques A1 et A2, montés sur un double amplificateur opérationnel DA1, microcontrôleur DD1, compteur R, C (A3). Comme indicateur, un module à cristaux liquides avec une résolution de 128x64 pixels de type MT12864A-1 avec un contrôleur intégré et un pilote d'alimentation (-8 V) du LCD [1] a été utilisé. La résistance 1R6 (2R6) est conçue pour polariser les "faisceaux", le double commutateur 1SA1 (2SA1) règle le gain de l'amplificateur opérationnel DA1.
Le diviseur d'entrée est structurellement assemblé sur un connecteur de petite taille 1XS-1XS5 (2XS -2XS5). Les signaux provenant des sorties des dispositifs A1, A2 et A3 sont envoyés aux entrées RAO, RA1 et RA3 du microcontrôleur DD1, configurées comme entrées analogiques du CAN. Le commutateur SA1 est utilisé pour allumer le rétroéclairage LCD. Le commutateur SA2 définit le mode de fonctionnement "oscilloscope - multimètre". Bouton SB1 - "Démarrer", balayer en mode oscilloscope ou mesurer "R" en mode multimètre. Bouton SB2 - "CLS", effacement de l'écran. Bouton SB3 - "kY", réglage logiciel du gain selon l'axe Y en mode oscilloscope ou mesure "C" en mode multimètre. Bouton SB4 - "kX", réglage de la vitesse de balayage. Un signal externe pour démarrer le balayage ("Start") doit avoir une polarité positive avec un niveau TTL, il est envoyé via les prises d'entrée XS1 et XS2 au transistor VT1. Étant donné que l'oscilloscope fonctionne en mode de balayage à démarrage unique avec un stockage supplémentaire du signal sur l'écran d'affichage, il n'est pas nécessaire d'utiliser la synchronisation lors de l'examen des signaux périodiques, ce qui simplifie grandement le circuit. À travers la résistance R4, l'alimentation est fournie (environ -8 V) à l'écran LCD. En sélectionnant la résistance de cette résistance, le contraste de l'image sur l'indicateur est réglé. Le port C (sorties RC0-RC7) du microcontrôleur est utilisé pour transférer les données vers l'indicateur. Des résistances "pull-up" internes sont connectées par programmation aux sorties RB0-RB4. Lorsqu'il fonctionne en mode oscilloscope, le microcontrôleur DD1 numérise alternativement le signal des sorties des amplificateurs A1 et A2 (canaux 1 et 2) et active les points correspondants sur l'indicateur (128 points le long de l'axe X). Pour augmenter la vitesse de balayage dans les trois premiers modes de balayage, un seul premier canal est utilisé (pour cela, l'algorithme de fonctionnement du microcontrôleur a été modifié). Les valeurs numérisées du signal du premier canal sont enregistrées dans la RAM du microcontrôleur, puis après l'enregistrement, les 120 points (les 8 derniers n'avaient pas assez de RAM) sont affichés sur l'indicateur. Le microcontrôleur utilisé utilise un ADC 10 bits, et l'indicateur a un total de 64 points le long de l'axe Y, ce qui correspond à 6 chiffres. Ceci est utilisé pour le contrôle de gain logiciel. Huit chiffres sont sélectionnés pour l'affichage à l'écran : en mode 2 (x1) les six chiffres les plus élevés sur huit sont affichés à l'écran, en mode 1 (x0,5) les six chiffres du milieu sont utilisés, ce qui équivaut à un 2 -augmentation de la sensibilité, en mode 0 (x0,25, 6) - les 4 chiffres inférieurs, ce qui équivaut à une augmentation de 4,6 fois du gain. La source de tension de référence de l'ADC est connectée par programmation à l'alimentation +1024 V, de sorte que le "prix de division" ADC est égal à Ucc/XNUMX. Les informations sur les modes de contrôle de gain logiciel et le temps de balayage s'affichent sous la forme d'un nombre à un chiffre dans le coin supérieur gauche de l'indicateur lorsque le bouton correspondant est brièvement enfoncé. En même temps, les modes sont commutés "en cercle". En mode multimètre, l'ADC est connecté à la sortie de la première voie de l'oscilloscope, il affiche périodiquement un code correspondant au signal d'entrée sous la forme d'un nombre à deux chiffres dans la partie supérieure gauche de l'indicateur (de 63 à 1), qui correspond à la position du point le long de l'axe Y en mode oscilloscope. Lorsque vous appuyez sur le bouton SB1 (Fig. 3) "Start / R" dans la partie supérieure centrale de l'indicateur, un nombre à trois chiffres s'affiche correspondant à la valeur de résistance mesurée (en tenant compte du multiplicateur défini par le commutateur 1SA800) . La valeur maximale du nombre est limitée par une valeur environ égale à 3, ce qui est dû à la limitation de la tension en sortie de la source de courant, montée sur le transistor 1VT2 (Fig. XNUMX).
La LED 3HL1 est utilisée comme source de tension de référence. Les résistances 3R3-3R5 définissent les courants de la source de courant dans chaque gamme. Le transistor 3VT3 est utilisé pour décharger le condensateur mesuré. Lorsque vous appuyez sur le bouton SB3 "kY / C", le transistor 3VT3 ferme la capacité mesurée. Lorsque le bouton est relâché, le transistor se ferme et la tension aux bornes de la capacité mesurée commence à augmenter. Le microcontrôleur compte le temps de charge du condensateur jusqu'à une tension de 0,287 V. Ce temps, numériquement égal à la capacité mesurée (en tenant compte du multiplicateur de l'interrupteur 3SA1), s'affiche dans la partie médiane supérieure de l'indicateur et est mémorisé jusqu'au prochain appui du bouton SB3. Étant donné que la tension sur le condensateur mesuré ne dépasse pas 0,287 V, il est possible dans la plupart des cas d'effectuer des mesures sans dessouder le condensateur de l'appareil. L'alimentation (Fig. 3) est quelque peu compliquée en raison du souhait d'utiliser une batterie d'un téléphone portable avec une tension nominale de 3,6 V (puissance de l'indicateur 4,5 ... 5,5 V). Le convertisseur de tension sur les transistors VT1, VT2 augmente la tension d'alimentation à 5 V. Le stabilisateur sur les transistors VT6-VT8 limite la tension à un niveau proche du minimum autorisé pour que l'indicateur fonctionne - 4,6 V. La LED HL1 est utilisée comme source de tension exemplaire et comme indicateur de mise sous tension . Le stabilisateur sur les transistors VT3-VT5 génère une tension de -0,7 V pour décaler les "faisceaux" sur l'écran indicateur.
Pour augmenter la vitesse de balayage de l'oscilloscope, vous pouvez utiliser un CAN externe à grande vitesse avec mémoire tampon ou utiliser l'effet stroboscopique [2]. Les spécifications et les commandes de programmation pour l'indicateur MT12864A-1 sont données dans [1]. Le microcontrôleur peut être remplacé par un PIC16F876 utilisant le même firmware. Des descriptions de ces microcontrôleurs en russe peuvent être trouvées sur Internet [3]. La programmation du microcontrôleur et le circuit de programmation sont décrits dans [4]. Le firmware du microcontrôleur dans un fichier hexadécimal (Oscil873.hex) et le code source du programme en assembleur (Oscil873.asm) avec des commentaires en quasi-anglais (MPLAB IDE 6.0.20 "digère" très mal la langue russe) : скачать. Il est hautement souhaitable d'utiliser un amplificateur opérationnel de la série KR1446. Le transformateur T1 est bobiné sur un anneau K16x8x5 mm en ferrite de grade M2000NM. L'enroulement I contient 2x65 tours avec des prises à partir du 45e tour, à partir du milieu, du fil PELSHO 0,5. L'enroulement II contient 15 et III - 30 tours de fil PELSHO 0,1. Le corps de l'appareil est en fibre de verre et peint avec un apprêt automobile gris dans un emballage aérosol. L'appareil est monté sur une plaque rectangulaire de dimensions 130x86 mm en fibre de verre double face. Les éléments de montage du dispositif sont fixés par soudure sur les points de référence de plaques de montage individuelles, réunies sur une plaque rectangulaire commune. Pour la fabrication de planches à pain, vous pouvez prendre des bandes de fibre de verre recouverte d'une feuille d'aluminium d'une largeur appropriée; des rails d'alimentation sont coupés à travers eux (généralement le long des bords). A partir des unités fonctionnelles ainsi obtenues, comme à partir de cubes, un dispositif fini est assemblé. Le réglage doit commencer par les sources d'alimentation, puisque +4,6 V est utilisé comme référence pour l'ADC. Le circuit d'alimentation peut être grandement simplifié en utilisant une batterie de quatre batteries ou plus. Dans ce cas, le convertisseur de tension peut être exclu du circuit et la tension négative pour déplacer les faisceaux peut être prélevée sur la broche 18 HG1 (environ -8 V). Dans d'autres modifications d'indicateurs, cette tension peut être absente, et vous devrez alors faire un autre convertisseur pour alimenter l'indicateur (broche 3). La résistance R4 (voir Fig. 1) sélectionne le contraste d'image requis sur l'écran. L'étalonnage de l'oscilloscope est lié à des points sur l'écran dans l'espoir qu'à l'avenir le mode de mesure du curseur sera introduit dans le programme, sans ce mode, il est préférable d'utiliser la grille sur l'écran. Le moyen le plus simple de déterminer sa taille consiste à enregistrer un signal calibré sur l'écran, par exemple un méandre. Lors du réglage de l'amplificateur d'entrée, il convient de tenir compte du fait que la résistance de la résistance 1R11 (2R11) affecte à la fois le gain de l'amplificateur opérationnel 1DA1 (2DA1) et le décalage du faisceau sur l'écran ("sensibilité" du contrôleur de polarisation 1R6 et 2R6), et les résistances 1R8-1R10 (2R8 - 2R10) - uniquement pour l'amplification [4]. La vitesse de balayage peut être contrôlée par un retard logiciel entre les échantillons ADC. Sur les trois premiers modes "haute vitesse", la ligne de balayage est légèrement raccourcie sur la droite. Cela est dû au fait que le signal est enregistré via la RAM tampon et que le PIC16F873 n'a pas assez de mémoire. Lors de l'utilisation de P1C16F876, de tels problèmes ne se posent pas, mais le programme doit être corrigé (transférer une partie de la mémoire tampon de la banque 0 à la banque 2 ou 3). En mode multimètre, lors de la mesure de tension, le signal d'entrée passe par un diviseur et un amplificateur opérationnel de la voie 1 (le contrôle de polarisation doit être réglé sur zéro). L'ADC vous permet d'augmenter la précision de la mesure de tension à trois chiffres, mais vous devrez alors prendre des mesures pour éliminer l'influence du régulateur de polarisation et sélectionner les résistances du diviseur d'entrée avec la précision appropriée. Ensuite, à l'aide d'exemples de résistances, l'étalonnage est effectué en mode de mesure de résistance avec les résistances 3R3-3R5 dans la plage correspondante et 3R1 - globalement. L'étalonnage du capacimètre est effectué par des retards logiciels (si un quartz avec une fréquence différente est utilisé). littérature
Auteur : A.Kichigin, Podolsk, région de Moscou
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