小型双光束示波器万用表。方案、说明

小型两光束示波器万用表。无线电电子电气工程百科全书

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示波器是无线电业余爱好者工作场所中最必要的测量仪器之一，但同时也是最昂贵的设备之一。这就是为什么无线电爱好者设计这样一款产品的愿望永远不会枯竭。在本文中，请读者熟悉一下小型两束示波器的原始结构，自己制作并不困难。

翻阅无线电杂志，我没有发现任何使用液晶图形指示器的设备。因此，我建议我的开发作为用于各种业余无线电设计的基础（基本单元）。我想立即警告您，该示波器并不是作为现成的测量设备而创建的，而是作为一种设备，可以让您展示微控制器和图形指示器相结合的主要可能性。这可以解释微控制器程序中缺乏服务功能，例如操作模式的指示、测量值的尺寸和光标测量的模式。我希望这一进展的发布将成为无线电爱好者创造许多原创且有用的设计的动力。

Техническиехарактеристики

输入分频器处于“x1”位置且软件调整增益模式“x1”时整个屏幕上垂直偏转通道的灵敏度（屏幕点之间10 mV），mV ...... 640
软件增益控制模式（“电子放大镜”）.....x0,25（模式0）x0,5（模式1）x1（模式2）
扫频启动……手动或外部TTL电平正极性信号
扫描持续时间（根据表格），s......0,005...500
电阻测量范围，欧姆。 . x100, x10, x1
电容测量范围，uF ...... x0,01, x0,1, x1
测量电压的间隔（包括除数），V......(0...63)-103
电压测量模式显示位数......2
电源（电池），V ...... 3,6
电流消耗（无背光），mA......40
尺寸，毫米......135x90x30

主要部分电路图如图所示。 1.它包含两个相同的放大器A1和A2，组装在双运算放大器DA1、微控制器DD1、仪表R、C(A3)上。作为指示器，使用了分辨率为 128x64 像素的 MT12864A-1 型液晶模块，该模块内置 LCD 控制器和电源驱动器（-8 V）[1]。电阻1R6（2R6）设计用于偏置“梁”，双开关1SA1（2SA1）设置运算放大器DA1的增益。

（点击放大）

输入分配器在结构上组装在小型连接器1XS-1XS5（2XS -2XS5）上。来自器件 A1、A2 和 A3 输出的信号被馈送到微控制器 DD1 的输入 RAO、RA3 和 RA1，配置为 ADC 的模拟输入。开关SA1用于打开LCD背光。开关SA2设置操作模式“示波器-万用表”。按钮 SB1 -“开始”，在示波器模式下扫描或在万用表模式下测量“R”。按钮 SB2 -“CLS”，清除屏幕。按钮 SB3 -“kY”，在示波器模式下沿 Y 轴增益的软件设置或在万用表模式下测量“C”。按钮SB4 -“kX”，设置扫描速度。开始扫描的外部信号（“开始”）必须具有TTL电平的正极性，它通过输入插孔XS1和XS2馈送到晶体管VT1。

由于示波器工作在单启动扫描模式，并在显示屏上进一步存储信号，因此在检查周期信号时不需要使用同步，这大大简化了电路。通过电阻R4，向LCD供电（约-8V）。通过选择该电阻器的阻值，可以设置指示器上图像的对比度。

微控制器的端口 C（输出 RC0-RC7）用于将数据传输到指示器。内部“上拉”电阻器以编程方式连接到输出 RB0-RB4。

在示波器模式下工作时，DD1 微控制器交替对放大器 A1 和 A2（通道 1 和 2）输出的信号进行数字化，并打开指示器上的相应点（沿 X 轴的 128 个点）。为了提高前三种扫描模式的扫描速度，仅使用一个第一通道（为此，微控制器操作算法已更改）。第一个通道信号的数字化值记录在微控制器的RAM中，记录完所有120个（最后8个没有足够的RAM）点后显示在指示器上。所使用的微控制器采用10位ADC，指示器沿Y轴共有64个点，对应6位数字。这用于软件增益控制。

选择八位数字在屏幕上显示：在模式 2 (x1) 下，屏幕上显示八位中的最高六位数字，在模式 1 (x0,5) 下，使用中间六位数字，相当于 2 - 灵敏度增加一倍，在模式 0 (x0,25, 6) 下 - 低 4 位数字，相当于增益增加 4,6 倍。 ADC的参考电压源以编程方式连接到+1024V电源，因此ADC的“分频价格”等于Ucc/XNUMX。当短按相应的按钮时，有关软件增益控制和扫描时间模式的信息将以一位数字的形式显示在指示器的左上角。同时，模式“循环”切换。

在万用表模式下，ADC 连接到示波器第一通道的输出，它在指示灯的左上方以两位数的形式周期性地显示与输入信号相对应的代码（从 63 到1)，对应于示波器模式下该点沿 Y 轴的位置。当按下指示器中央上部的SB1按钮（图3）“Start/R”时，将显示与测量的电阻值相对应的三位数（考虑到1SA800开关设置的乘数）。该数字的最大值受到大约等于 3 的值的限制，这是由于装配在 1VT2 晶体管上的电流源输出电压的限制（图 XNUMX）。

小型双光束示波器-万用表

3HL1 LED 用作参考电压源。电阻器 3R3-3R5 设置每个范围内电流源的电流。 3VT3晶体管用于对被测电容器进行放电。当按下SB3“kY/C”按钮时，3VT3晶体管截止被测电容。当释放按钮时，晶体管关闭，被测电容两端的电压开始增加。微控制器计算电容器充电到电压为 0,287 V 的时间。这次的数值等于测量的电容（考虑到 3SA1 开关倍增器），显示在指示器的中上部，并存储到下一次按下SB3 按钮。由于被测电容器上的电压不超过 0,287 V，因此在大多数情况下，无需将电容器从设备上拆焊即可进行测量。

由于需要使用标称电压为 3 V 的手机电池（指示器电源 3,6 ... 4,5 V），电源（图 5,5）有些复杂。晶体管 VT1、VT2 上的电压转换器将电源电压升高至 5 V。晶体管 VT6-VT8 上的稳定器将电压限制在接近指示器工作允许的最小值 - 4,6 V。HL1 LED 用作指示灯。示例性电压源并作为开机指示器。晶体管VT3-VT5上的稳定器产生-0,7V的电压来移动指示屏上的“光束”。

（点击放大）

为了提高示波器的扫描速度，可以使用带有缓冲存储器的外部高速ADC或使用频闪效应[2]。 [12864] 中给出了 MT1A-1 指示器的规格和编程命令。该微控制器可以替换为使用相同固件的 PIC16F876。

这些微控制器的俄语描述可以在互联网上找到 [3]。微控制器编程和编程器电路在[4]中描述。十六进制文件中的微控制器固件 (Oscil873.hex) 和汇编程序源代码 (Oscil873.asm)，带有准英语注释（MPLAB IDE 6.0.20 对俄语的“消化”非常糟糕）：下载.

非常希望使用 KR1446 系列的运算放大器。

T1 变压器缠绕在由 M16NM 级铁氧体制成的 K8x5x2000 mm 环上。绕组 I 包含 2x65 匝，从 PELSHO 45 线的中点开始计算，从第 0,5 匝开始有抽头。绕组 II 包含 15 匝，III 包含 30 匝 PELSHO 0,1 线。

该设备的主体由箔玻璃纤维制成，并在气雾剂包装中涂有灰色汽车底漆。该设备安装在尺寸为 130x86 毫米、由双面箔玻璃纤维制成的矩形板上。该设备的安装元件通过焊接固定在各个安装板的参考点上，并组合在一个公共矩形板上。为了制造面包板，您可以采用合适宽度的箔包玻璃纤维条；电源轨被切割穿过它们（通常沿着边缘）。通过以这种方式获得的功能单元，就像通过立方体一样，组装成成品设备。

调整应从电源开始，因为 +4,6 V 用作 ADC 的参考。采用四节或四节以上电池组成的电池组，可以大大简化供电电路。在这种情况下，可以将电压转换器从电路中排除，并且可以从引脚18HG1获取用于移动光束的负电压（约-8V）。在指示器的其他修改中，该电压可能不存在，然后您将不得不制作另一个转换器来为指示器供电（引脚3）。电阻器 R4（见图 1）选择屏幕上所需的图像对比度。

示波器校准与屏幕上的点相关联，预计将来程序中将引入光标测量模式，如果没有此模式，最好使用屏幕上的网格。确定其大小的最简单方法是在屏幕上记录校准信号，例如曲折。调整输入放大器时，应考虑到电阻1R11（2R11）的阻值会影响运算放大器1DA1（2DA1）的增益和屏幕上的光束偏移（偏置控制器1R6的“灵敏度”）和 2R6)，以及电阻器 1R8-1R10 (2R8 - 2R10) - 仅用于放大 [4]。

扫描速度可以通过 ADC 采样之间的软件延迟来控制。在前三种“高速”模式下，扫描线在右侧稍微缩短。这是由于信号是通过缓冲RAM记录的，而PIC16F873没有足够的内存。当使用P1C16F876时，不会出现这样的问题，但必须纠正程序（将部分缓冲存储器从bank 0转移到bank 2或3）。

在万用表模式下，测量电压时，输入信号经过分压器和通道1的运算放大器（偏置控制必须设置为零）。 ADC 允许您将电压测量精度提高到三位数，但随后您必须采取措施消除偏置调节器的影响，并选择具有适当精度的输入分压电阻。然后，使用示例性电阻器，在电阻测量模式下使用相应范围内的电阻器3R3-3R5以及整体上的3R1来执行校准。

电容计的校准通过软件延迟来执行（如果使用不同频率的石英）。

文学

.
Khabarov A. PC 的两通道示波器图形前缀。 - 收音机。 2003 年。第 4 期，第 23 页。 25-XNUMX。
<微芯片.ru>。
Frolov D. 多程序定时器-时钟-温度计。 - 广播，2003 年，第 3 期，第 18-21 页。
Gutnikov VS 测量设备中的集成电子器件。 - L .：Energoatomizdat，1998 年，第 36 页。

作者：A.Kichigin，波多尔斯克，莫斯科州

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