Осциллограф — это прибор для наблюдения и измерения электрического сигнала. Как правило, применяют такие приборы для исследования аналоговых сигналов во время ремонта или создания электронных устройств. Для анализа цифровых сигналов чаще используют логические анализаторы.
Зачем может понадобиться осциллограф в лаборатории DIY-энтузиаста? Вот несколько вариантов применения:
- поиск неисправности в электронном устройстве: исследуем сигналы в контрольных точках и сравниваем их форму с эталонной;
- оценка качества периодического сигнала: исследуем насколько идеален прямоугольный импульс ШИМ сигнала;
- оценка уровня шумов: выясняем источник шумов на тракте АЦП;
- разработка аналогового устройства: проверяем параметры сигнала в усилительном каскаде.
Профессиональный осциллограф обладает множеством полезных функций, помогающих в анализе сигнала. Однако, для большинства работ в DIY-среде достаточно использовать самый простой прибор, которых сегодня великое множество.
Одним из самых популярных любительских осциллографов является DSO138. В сердце этого прибора тоже сверхпопулярный микроконтроллер — STM32F103C8T6. Сигнал отображается на цветном TFT дисплее. Именно такой прибор мы и будем собирать.
Для сборки устройства понадобится паяльник, немного припоя и флюс, жидкий или гелевый. Если чего-то не хватает, вы можете приобрести это у нас в магазине RobotClass:
1. Резисторы
Начинать монтаж платы удобнее с самых мелких элементов, поэтому сначала припаяем резисторы. Загибаем ножки резистора под углом 90 градусов и втыкаем его в отверстия на плате, до упора.
Чтобы разобраться с номиналами резисторов можно использовать их цветовую маркировку. Но проще воспользоваться омметром (в составе мультиметра) и измерить сопротивление всех резисторов.
Всего в комплекте 14 номиналов:
- R1,R14,R16 — 100 кОм;
- R2 — 1,8 МОм;
- R3 — 200 кОм;
- R4 — 2 МОм;
- R5 — 20 кОм;
- R6 — 300 Ом;
- R7,R36 — 180 Ом;
- R8,R12,R13 — 120 Ом;
- R9,R15,R26 — 1 кОм;
- R10 — 3 кОм;
- R11 — 150 Ом;
- R38 — 1,5 кОм;
- R28,R40 — 470 Ом;
- R37,R39 — 10 кОм.
2. Катушки индуктивности
В данной схеме используются катушки в двух типах корпусов: аксиальные и радиальные. Поскольку мы паяем детали по мере увеличения из размера, начинаем с аксиальных. Выглядят они как более толстые резисторы, но с зелёной окраской.
Всего три катушки: L1, L3, L4 с индуктивностью 100 мкГн.
Работаем с ними точно также как и с резисторами.
3. Диоды
В наборе имеется всего два диода: D1 и D2. Монтируем их таким образом, чтобы белая полоска на корпусе диода совпадала с полоской на плате.
4. Кварцевый резонатор
Меткой Y1 на плате обозначен кварцевый резонатор. Этот прибор задаёт тактовую частоту микроконтроллера (8 МГц). У него нет полярности, вставляем ноги и паяем.
Единственный момент: следует оставить под корпусом резонатора небольшой зазор. Например, можно вставить кусок плотной бумаги и затем убрать её после окончания пайки.
Зазор нужен для того, чтобы мы смогли при необходимости промыть спиртом участок платы под кварцевым резонатором от лишнего флюса. Любое загрязнение между контактами резонатора может привести к смещению его частоты, что негативно скажется на точности работы собираемого прибора.
5. Кнопки
Припаиваем пять кнопок на свои позиции: SW4, SW5, SW6, SW7, SW8.
6. Разъём Mini-USB
USB разъёмы испытывают повышенные нагрузки, каждый раз, когда мы вставляем или вытаскиваем USB кабель. Сигнальные контакты разъёма припаиваем как любые другие выводные элементы, а вот мощные контакты, идущие от корпуса, тщательно прогреваем и не жалеем припоя.
7. Светодиод
На плате имеется единственный светодиодный индикатор. Вставляем светодиод D3 в своё место таким образом, чтобы его длинная ножка (анод) попала в отверстие с пометкой «+».
8. Разъём питания XH2.54
На плате имеется сразу два разъёма питания. Один из них больше подходит для подключения держателя батарей или аккумуляторов. Это белое гнездо с шагом 2,54 мм. Монтируем его на место J9, как показано на фотографии.
9. Транзисторы и стабилизаторы напряжения
В наборе есть 4 радиодетали в корпусе TO-92. Две из них — транзисторы 8550 (Q1) и 9014 (Q2). Другие две: линейные стабилизаторы 79L05 (U4) и 78L05 (U5). Выглядят они одинаково, но на плоской части каждой детали есть чёткая маркировка. Используем острый глаз/очки/лупу и вставляем каждый элементы в своё место на плате.
10. Переменные конденсаторы
Два переменных конденсатора C4 и С6 расставляем по своим местами аккуратно припаиваем. Используем минимум флюса, чтобы он не затёк под корпус конденсаторов. Ёмкость конденсаторов варьируется от 5 до 30 пФ.
11. Катушка индуктивности L2
А вот и вторая катушка индуктивности — L2 на 1 мГн. На этот раз, в виде бочонка. Полярности у катушки тоже нет, вставляем на место любой стороной.
12. Электролитические конденсаторы
Шесть конденсаторов одинакового номинала 100 мкФ монтируем по местам: C19, C21, C22, C24, C25, C26.
13. Разъём питания DC 5.5/2.1
Второй разъём питания предназначен для подключения блока питания с вилкой DC 5.5/2.1. Вставляем на место J10. Не жалеем припоя и тепла на его мощные контакты.
14. Штыревые разъёмы
Два штыревых разъёма. Один для программирования микроконтроллера — J6. Второй для передачи данных на ПК через UART интерфейс — J5.
15. Разъём дисплея
Огромный штыревой разъём-гнездо J3 служит для обмена данными с дисплеем. Два двойных разъёма J7 и J8 нужны для фиксации дисплея на своём месте.
Кропотливо и качественно пропаиваем каждый контакт большого разъёма. Проверяем, чтобы не было перемычек из припоя.
16. Переключатели
Три движковых переключателя SW1, SW2, SW3 имеют массивные контакты. Нужно будет нагревать их дольше, чем обычные выводные элементы.
17. Разъём BNC
Разъём J1 для подключения щупа. Как и в предыдущем пункте, хорошенько греем. Используем минимум флюса, во избежание воздействия на входной сигнал.
18. Установка дисплея
С пайкой закончили! Финальный шаг — установка дисплея. Разъём дисплея тугой. Сначала чуть насаживаем дисплей на разъёмы и убеждаемся, что все контакты попали куда следует. Затем полностью вставляем разъём.
19. Финал
Готово! Подключаем DSO138 к питанию и пробуем исследовать какой-нибудь сигнал.
Инструкция по использованию
Органы управления
Переключатель CPL — режим входа: GND — заземлённый вход, AC — закрытый вход, DC — открытый вход;
Переключатели SEN1 и SEN2 — настройка чувствительности;
Кнопка SEL — выбор параметра для изменения;
Кнопки «-« и «+» — изменение выбранного параметра в большую или меньшую сторону;
Кнопка OK — режим заморозки текущего графика; повторное нажатие отключает заморозку;
Кнопка RESET — сброс микроконтроллера и всех параметров.
Включение/выключение
Перед включением осциллографа, подключите измерительный щуп к BNC разъёму.
Для включения, вставьте штекер блока питания в разъём J10. На дисплее прибора появится служебная информация, затем логотип, наконец, рабочий экран осциллографа.
Для выключения прибора достаточно отключить блок питания.
Параметры
- жёлтая стрелка слева — указатель нулевого уровня (V=0);
- розовая стрелка справа — указатель уровня триггера, на этом уровне триггер детектирует фронты или спады;
- первый слева параметр — коэффициент отклонения (напряжение/деление);
- второй параметр — режим входа (GND/DC/AC);
- третий параметр — скорость развёртки (сек/деление)
- четвёртый параметр — режим триггера (AUTO/NORMAL/SINGLE);
- пятый параметр — метод триггера (фронт/спад);
Сброс нулевого уровня
Если индикатор нулевого уровня не совпадает с линией нулевого сигнала (V = 0В), можно провести процедуру сброса. Для этого, переведите переключатель CPL в положение GND. Затем, с помощью кнопки SEL выберите индикатор нулевого уровня. Нажмите кнопку OK и удерживайте её 2 секунды, потом отпустите.
