Cхемы логических пробников

Схема на микроконтроллере дополнена входным каскадом согласующим TTL уровни с уровнями микроконтроллера PIC12F683.

Этот входной состоит из делителя напряжения на компонентах VD1, R5 и VD2. Предназначенный для установки опорного напряжения (2,8 В) на входе микропроцессора в случаи отсутствия сигнала на входе пробника. Если логического сигнал обнаружен, произойдет падение напряжения и эту разницу PIC12F683 определит как высокий или низкий уровень TTL. Блок индикации состоит из трех светодиодов: HL2- высокий импеданс, HL1 логическая 1, HL3 логический ноль. Как прошить микроконтроллер PIC , узнаете прочитав статью, а прошивку, и рисунок печатной платы можете скачать чуть выше нажав на зеленую стрелочку, рядом с заголовком.

Первый пробник, который мы предлагаем вам изготовить, предназначен тем, кто не рискует сразу приступить к работе с цифровыми интегральными схемами.

Схема пробника состоит из усилителя (транзистор VT1), согласующего входные параметры пробника с параметрами исследуемой цепи, и двух электронных ключей на транзисторах VT2—VT3, в коллекторную цепь которых включены светодиоды, служащие для индикации уровней входных сигналов.

Режим работы транзистора VT1 выбран таким, чтобы при отсутствии сигнала на входе пробника на его коллекторе все время поддерживалось напряжение, достаточное для открывания транзистора VT2. Малое сопротивление цепи эмиттер — коллектор этого транзистора шунтирует светодиод HL1, и он не светится. Одновременно определенный уровень напряжения на эмиттере транзистора VT1 поддерживает транзистор VT3 в закрытом состоянии, поэтому его коллекторный ток недостаточен для загорания светодиода HL2.

При поступлении на вход пробника уровня 0 транзистор VT1 закрывается, напряжение на коллекторе возрастает и запирает транзистор VT2. Сопротивление цепи коллектор — эмиттер перестает шунтировать светодиод HL1, и он загорается, сигнализируя о наличии уровня 0 на входе пробника.

При поступлении на вход пробника уровня 1 транзистор VT1 открывается, напряжение на его коллекторе уменьшается и отпирает транзистор VT2. Малое сопротивление цепи коллектор — эмиттер открытого транзистора шунтирует светодиод HL1, и он гаснет.

Одновременно возрастание эмиттерного тока открытого транзистора VT1 вызывает увеличение падения напряжения на резисторе R3, в связи с чем транзистор VT3 открывается. Его коллекторный ток увеличивается, и светодиод HL2 загорается, индицируя наличие уровня 1 на входе пробника.

Если на вход пробника поступает последовательность импульсов, то светодиоды попеременно вспыхивают, сигнализируя о поступлении на вход пробника импульсных сигналов.

Налаживая пробник, подбором сопротивления резистора R1 добиваются отсутствия свечения светодиодов в исходном состоянии. Затем подбором сопротивления резистора R6 добиваются загорания светодиода HL2 при поступлении логической 1 на вход пробника, а изменением сопротивления резистора R2 устанавливают режим работы транзистора VT2.

В пробнике можно использовать любые маломощные кремниевые транзисторы соответствующей структуры (например, КТ315, КТ342, КТ361 и т. д.), кремниевый импульсный диод (например, КД503, КД509, КД510) и светодиоды любого типа.

При уровне логической единицы будет загораться красный светодиод, а в случае логического нуля – зеленый. Если щуп пробника ни к чему не подсоединен, то оба светодиода не горят. А если подключен к исследуемой схеме, это свидетельствует о том, что имеется неисправность в работе устройства.

Помимо индикации информации о логических уровнях, пробник можно использовать для фиксации наличия импульсов на его входе. Для этого и используется двоичный счетчик К155ИЕ2, к выходам которого подсоединены светодиоды желтого свечения. С поступлением каждого последующего импульса состояние счетчика меняется на единицу. Если исследуемый сигнал обладает небольшой частотой, то светодиоды будут светится даже при импульсах с малой длительностью.

По типу свечения зеленого и красного светодиода можно условно предполагать о форме импульсов и их частоте.

Входной сигнала усиливается DD1.1 и DD1.3, на элемент DD1.2 собрано устройство сравнения. Транзистор в этой схеме работает только в ключевом режиме. Для стабилизации напряжения в схеме применен стабилитрон 5-ти вольтовый.

Если на вход пробника поступает сигнал логической единицы транзистор открывается в результате чего на девятом входе DD 1.2 установится сигнал логического нуля, а на входе 8 элемента логическая единица, то десятом выходе установится логическая единица и сегмент g индикатора потухнет. А на индикаторе останутся светится только сегменты b и c выводя единицу.

Если на вход пробника поступает логический ноль. В этом случае транзистор закроется, а элементы DD 1.1 и DD 1.3 переключатся, и как следствие на выходе 2 элемента DD 1.3 и входе 8 элемента DD 1.2 появится ноль. А на сегментном индикаторе будут гореть сегменты a, b, c, d, e, f изображая логический ноль.

Если на входе пробника не будет никакого сигнала, то транзистор будет закрыт , а на цифровом индикаторе будут гореть сегменты b, c, g.

Этот логический пробник выдает информацию о входных сигналах в цифровой форме и поэтому гораздо более удобен в работе. Его схема (рис.12) содержит цифровую интегральную схему, что обеспечивает надежность работы пробника и точность его показаний. Схема этого пробника состоит из двух основных узлов: входного каскада на транзисторах VT1, VT2, включенных по схеме эмиттерных повторителей, для повышения входного сопротивления пробника, и выходных усилителей и коммутаторов нагрузки (индикатор HG1) на элементах 2И-НЕ (DD1.1 — DD1.4). Кроме того, следует отметить, что используемый светодиодный знакосинтезирующий индикатор HG1 имеет общий катод, подключенный к общей шине, поэтому свечение его сегментов происходит при подаче уровня 1 на соответствующие аноды.

Работает пробник следующим образом, при подаче напряжения сразу же начинает светится сегмент h светодиодного индикатора.

Если сигнала на входе пробника нет, то транзисторы VT1 и VT2 закрыты. Поэтому на входе логического элемента DD1.1 присутствует уровень 0, обеспечиваемый падением напряжения на резисторе R1, а на входах логических элементов DD1.2 — DD1.4 — уровень 1. На выходах этих элементов присутствуют уровень 0, и сегменты индикатора HG1 поэтому не светятся.

При появлении на входе пробника сигнала, соответствующего уровню 1, транзистор VT1 открывается и на вход элемента DD1.1 поступает уровень 1. На выходе этого элемента появляется уровень 0, который в свою очередь вызывает появление на выходе элемента DD1.2 уровня 1, и сегменты b и с индикатора HG1 загораются, индицируя цифру «1». Остальные сегменты в это время не горят, так как на выходе элементов DD1.3 и DD1.4 сохраняются уровни 0.

Если на вход пробника поступает напряжение, соответствующее уровню 0, то транзистор VT2 открывается, a VT1 закрывается. При этом на входах элементов DD1.3, DD1.4 и выходе 6 элемента DD1.2 появляются уровни 0. Появление уровня 1 на выходах элементов DD1.3, DD1.4 вызывает свечение сегментов а, b, с, d, е, f индикатора HG1, образующих цифру «0».

Если на вход пробника поступают импульсы с частотой до 25 Гц, то на выходе элемента DD1.2 присутствует уровень 1, а на выходах элементов DD1.3 и DD1.4 чередование уровней 1 и 0 с такой же частотой, что вызывает чередование свечения цифр «1» и «0» на индикаторе HG1, сигнализирующее о наличии импульсов в контролируемой цепи.

При большей частоте входных импульсов на величине напряжения, поступающего на сегмент d индикатора HG1, начинает сказываться емкость конденсатора C1.

Он на какое-то время «запоминает» уровень напряжения, имеющего среднюю величину между уровнем 0 и уровнем 1, в связи с чем яркость свечения сегмента d уменьшается. При этом на индикаторе наблюдается свечение буквы П, свидетельствующее о наличии последовательности импульсов в контролируемой цепи. В пробнике используются резисторы типа МЛТ 0,125 и конденсатор типа К50-6. Вместо интегральной схемы указанного типа можно использовать другую— К155ЛА11, К155ЛА13. Транзистор VT1— любой маломощный кремниевый. Транзистор VT2 может быть как кремниевым, так и германиевым, но в первом случае необходимо в качестве VD2 использовать германиевый диод, например Д9, ГД507 с любым буквенным индексом.

У этой схемы пробника в качестве индикатора имеются два светодиода включенные встречно-параллельно. Если на щуп поступает логическая единица открывается VT1 и загорается первый светодиод. При подаче логического нуля открывается VT2 и загорается другой светодиод.

Учитывая небольшие размеры схемы в качестве корпуса был взят старый маркер, а для еще большей минимизации я использовал SMD светодиоды которые припаял на кусочек текстолита соединил обе части обычным гибким монтажным проводом

Источник

Миниатюрный логический пробник

История создания

В практике каждого радиолюбителя, периодически возникают ситуации, когда под рукой нет необходимых измерительных приборов. Вот и я, однажды, в конце 90-х годов, находясь далеко от дома (да еще и в полевых условиях), столкнулся с такой ситуацией. Для поиска неисправности в промышленном оборудовании мне срочно понадобился логический пробник. Но где его возьмешь в 50 км. от ближайшего населенного пункта.

Так как ситуация возникла спонтанно и никаких ремонтов не планировалось, то кроме мультиметра, паяльника и небольшого набора деталей у меня с собой ничего не было. Оценив имеющийся у меня с собой перечень деталей в голове родилась простая до безобразия схема.

Схема простого логического пробника

Потратив вечер на изготовление и наладку пробника, к утру я обладал достаточно неплохим прибором, который в последствии доказал свою эффективность и практичность.

Работа схемы

Логический элемент (параллельно 4 элемента 2И-НЕ), включенный в режиме инвертора, находится в пограничном состоянии благодаря обратной связи через высокоомный резистор. На его входе и выходе — приблизительно Uпит/2 . Светодиоды погашены — им не хватает напряжения для зажигания. Дальше все просто — при подаче лог «1» или «0», элемент входит в обычный режим и зажигает соответствующие светодиоды.

Диод D1 — любой (лучше Шоттки), защитит устройство от случайной переполюсовки питания. В качестве микросхемы D1, без корректировки схемы, можно использовать распространенные КМОП микросхемы CD4011 (К561ЛА7), CD4001 (К561ЛЕ5), а также другие логические элементы.

С тех пор, этот пробник является моим надежным помощником. Я сделал несколько экземпляров этого прибора. Из-за своей миниатюрности (если использовать микросхему в корпусе SOIC), вся начинка пробника легко помещается в корпус маркера. Вот как выглядит пробник в сборе.

Логический пробник в корпусе маркера

Как это работает

Небольшое видео с демонстрацией работы логического пробника. Питание схемы осуществляется от источника 9 вольт.

Небольшое дополнение

Так как пробник имеет высокоомный вход, в некоторых случаях возможно слабое свечение светодиода Лог «0», особенное при напряжении 12 вольт и при непосредственном контакте рук с платой. Эти эффекты проходят при помещении устройства в корпус, экранировании и т.п. В любом случае, работе это не мешает.

Информация для заказа

Радиолюбители, желающие самостоятельно собрать миниатюрный логический пробник Микрош, могут приобрести печатные платы или набор для самостоятельной сборки миниатюрного логического пробника.

Источник

Простой логический пробник

Схема логического пробника для отыскания неисправностей цифровых схем, описание его возможностей и приемов работы с пробником.

Общеизвестно, что для ремонта и налаживания электронных цифровых схем необходим осциллограф. Конечно, сейчас прошли те времена, когда приходилось на заводах ремонтировать большие ЭВМ. Зато появились устройства различного назначения на микроконтроллерах, специализированных микросхемах, большое количество устройств с использованием цифровых микросхем малой степени интеграции (еще не все предприятия и организации успели приобрести современное импортное оборудование).

Обычным авометром невозможно увидеть процессы, происходящие в импульсных схемах и сделать выводы о работе схемы в целом. Но осциллограф под рукой может оказаться не всегда. Вот в этом случае может оказать неоценимую помощь описываемый логический пробник.

Подобных устройств в литературе было описано немало и все они при одинаковом назначении все-таки имеют совершенно разные параметры: есть такие, что просто неудобны и непонятны в работе. Такие пробники выпускались отечественной промышленностью до конца прошлого века.

Много лет мне довелось пользоваться логическим пробником, конструкция которого описана ниже. Схема показала себя надежной и удобной в работе.

Основное отличие данной схемы от подобных – минимальное количество деталей при достаточно широких возможностях. Одной из особенностей схемы является наличие второго входа, что иногда позволяет обходиться без двулучевого осциллографа.

Электрическая принципиальная схема логического пробника

Описание принципиальной схемы.

Питание пробника (+5В) осуществляется от проверяемой схемы.

Исследуемый сигнал поступает на базы входных транзисторов VT1, VT2, предназначенных для увеличения входного сопротивления прибора. Далее, через диоды VD1, VD2 сигнал проходит на логические элементы D1.2, D1.3, D1.4, которые зажигают красный и зеленый светодиоды.

Приемы работы с пробником.

Свечение красного светодиода говорит о наличии на входе 1 логической единицы, а зеленого – логического нуля.

Для описываемого пробника напряжение логического нуля 0…0,4В, а логической единицы 2,4…5,0В. Если вход 1 пробника никуда не подключен, оба светодиода погашены.

В том случае, когда вход 1 подключен к проверяемой схеме, и оба светодиода погашены, можно предположить, что есть неисправность. Такой уровень называется «серым».

Кроме показа логических уровней нуля и единицы пробник также может показывать наличие импульсов. Для этих целей служит двоичный счетчик D2, к выходам которого подсоединены светодиоды HL1…HL4 желтого цвета.

С приходом каждого импульса состояние счетчика увеличивается на единицу. Если частота следования импульсов невелика, то можно увидеть мигание светодиодов счетчика, даже если импульс длительностью несколько микросекунд появляется раз в секунду или еще реже. Такой процесс можно зафиксировать только с помощью запоминающего осциллографа – прибора достаточно дорогого и редкого.

Когда импульсы следуют с высокой частотой, кажется, что светодиоды HL1…HL4 светятся непрерывно, хотя на самом деле зажигаются импульсами.

По характеру свечения красного и зеленого светодиодов можно приблизительно оценить форму импульсов. Если яркость свечения обоих светодиодов одинакова, то длительность импульса (лог.1) равна длительности паузы (лог.0). Более интенсивное свечение красного светодиода говорит о том, что длительность импульса (лог.1) больше, чем длительность паузы (лог.0) и наоборот.

Соотношение импульса и паузы может быть таким, что заметно свечение только лишь одного светодиода. Но если при этом счетчик продолжает считать, то значит идут импульсы. Для сброса счетчика используется кнопка S1: если после ее нажатия и отпускания светодиоды HL1…HL4 погасли и своего состояния не изменяют, то импульсов нет, а пробник показывает просто логический уровень нуля или единицы.

Несколько слов о деталях.

Диоды VD1, VD2 могут быть заменены любыми импульсными маломощными диодами. Только при этом следует помнить, что VD1 должен быть кремниевым, а VD2 обязательно германиевым: именно они разделяют уровень нуля и единицы. Транзисторы могут быть с любыми буквенными индексами, либо заменены на КТ3102 и КТ3107.

Микросхемы могут быть заменены импортными аналогами: К155ЛА3 на SN7400N, а К155ИЕ5 на SN7493N.

Конструкция пробника произвольна, но лучше всего выполнить его с помощью печатного монтажа в виде щупа, поместив в подходящий пластмассовый корпус.

При работе с пробником необходимо внимательно следить за тем, чтобы не подключить питание к цепям с напряжением более 5В, а также не касаться таких цепей измерительным щупом. Подобные касания приводят к ремонту прибора.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Источник