Осциллограф хамелеон своими руками

Осциллограф хамелеон своими руками

В этой статье я хочу вам рассказать о своем опыте изготовления замечательного и популярного у радиолюбителей, осциллографического пробника Хамелеона. В сети есть много информации по нему, но все же я рассказать подробно о своем Хамелеоне.

Итак, плату решено было приобрести, так как она двусторонняя и местами дорожки довольно таки мелкие, поэтому изготовить ее в домашних условиях проблематично (хотя и возможно). Еще одна трудность это дисплей. Так как, в Хамелеоне применяется дисплей от телефона Siemens CX65, который давным-давно снят с производства. Именно поэтому начинать изготовление следует в первую очередь с поиска дисплея. В телефонах Siemens CX65 использовались 3 типа дисплея, на контроллере LS020, LPH8836, и еще один тип который никак не подходит для Хамелеона. Самый предпочтительный первый тип дисплея (LS020), второй (LPH8836), тоже можно использовать, прошив соответствующей прошивкой контроллер, но скорость работы с этим типом дисплея меньше.

Детали для Хамелеона лучше приобрести все и сразу. Если будете приобретать плату, то часто продавцы предлагают и комплектующие к ней. Это гораздо быстрее и удобнее, а приобретать по отдельности – та еще головная боль. Монтаж лучше начинать с резисторов и конденсаторов, затем паять стабилитроны, транзисторы и микросхемы. Если плата у вас не заводского изготовления, а самостоятельного, придется пересчитать входные цепи. Подробно этот процесс описан в инструкции, которая лежит в архиве вместе с прошивкой и платой. Наибольшую сложность в Хамелеоне составляет монтаж процессора (Atmega32), и АЦП (AD9280). Шаг выводов довольно маленький, особенно в АЦП, поэтому при монтаже нужно проявлять аккуратность. Еще одна деталь, на которую стоит обратить внимание: в конструкции применяются танталовые конденсаторы, и “плюс” у них находится с той стороны, где полоска. При переполюсовке, устройство работать не будет. Советую до прошивки не запаивать R9-R11, R19, R14-R18 (Эти резисторы иногда мешают при прошивке), ну и не запаивать дроссель L1. Под кварц обязательно подложить прокладку, вырезать ее можно из обычного картона. Прошивать МК можно любым программатором, которых в сети полно. Прошивается он внутрисхемно, для этого нужно подпаять соответствующие выводы программатора к контактным площадкам на схеме. Подключаем программатор выбираем нужный hex-файл и прошиваем. После успешной прошивки переходим на фьюзы, внимательно смотрим, какие поставить, какие убрать и программируем их.

После прошивки запаиваем недостающие резисторы, подпаиваем дисплей, дроссель пока не запаиваем, подаем питание, 3.7В на контакты подключения батареи и зажимаем центральную кнопку. При этом прибор должен запустится на экране появится изображение, правда его видно только когда на экран падает свет, так как дроссель подсветки не установлен. После выключаем прибор, устанавливаем дроссель L1, и пытаемся вновь включить, при этом должна запустится подсветка экрана. Часто при первом включении луч уходит вверх, вернуть его на место можно стрелками “вверх”, ”вниз” в рабочем режиме прибора. Проконтролировать правильность настройки можно с помощью обычной батарейки. Выбираем режим DC, подключаем к щупам батарейку, смотрим на отклонение луча вверх, затем подключаем батарейку обратной полярностью и смотрим на отклонение луча вниз. И вверх и вниз луч должен отклонится одинаково. Померять отклонение (напряжение), можно в режиме сканирования, нажимаем центральную клавишу, затем кнопку вниз, появится первый маркер, затем еще раз вниз – появится второй маркер, а в верхнем правом углу значение напряжения. Там же отображается длительность и частота. Если включать прибор с одновременно нажатой кнопкой вниз – переходим в режим настроек. Здесь можно задать цвет фона, сетки, луча и т.д Также здесь можно задать тональность звукового сигнала и проконтролировать значение напряжения на батарее. Если раньше не работали с осциллографом, советую немного почитать о его режимах и функциях, это облегчит работу с Хамелеоном.

Ну и напоследок осталось самое интересное – поместить плату в корпус. Размеры моего корпуса 92*50*25мм. В боковых стенках пропиляны пазы под плату и она отлично там лежит. Дисплей закреплен с помощью силикона к передней панели. Батарейка прикреплена ко дну с помощью двустороннего скотча. Получился маленький компактный прибор. Отличие только в том что в авторском варианте кнопки управления слева, у меня они справа (просто поменял назначение кнопок вверх-вниз и влево-вправо местами, порезал дорожки и соеденил потом проводниками). Распайка щупа делается просто: если смотрим на мини-джек, то самый толстый – это минус, средний это сигнал. Крайний это вход внешней синхронизации, применяется редко.

Ну вот вроде и все. Желаю всем удачной сборки. Ну и фото моего зверя 😎

Источник

Цифровой осциллографический пробник «ChameIeon_D».

02.04.2012 5 комментариев

МАКСИМАЛЬНОЕ напряжение без делителя -100В.

Миниатюрный осциллографический пробник Хамелеон D2

Краткие технические характеристики:

— полоса пропускания: 0…1 МГц;
— чувствительность: 50 мВ/дел…10 В/дел;
— скорость развертки: 0.5 мкс/дел…0.1 с/дел;
— максимальная частота дискретизации: 5 МГц;
— запуск развертки по фронту или по спаду: авто, однократный или внешнимсигналом.

Ну вот и готов оптимальный вариант вариант «Хамелеона». Хочу выразить свою благодарность товарищу y_kiyko ,за помощь в создании железной части осциллографа . В нем перенесены редко используемые меню в сервис. Добавлены перемещение луча по вертикали, увеличено
входное сопротивление до 1мом.А также включение и выключение кнопкой без фиксации.

Спасибо darian ,за помошь в тестировании прошивки с отсутсвующим тормозом на длительных развертках,которые мешают в управлении кнопками. Эта прошивка адаптирована под
вариант от y_kiyko.

О приборе.
— добавлено автоматическое переключение чувствительности (активация — одновременным нажатием кнопок ВВЕРХ и ВНИЗ в пункте чувствительности, деактивация — изменением вручную чувствительности кнопками ВВЕРХ или ВНИЗ). В автомате перед величиной чувствительности выводится значок «*» (идея взята из http://Oscilloscop-dss31.narod2.ru);
— добавлено автоматическое переключение скорости развертки для 0.5мкс/дел…10мс/дел (активация — одновременным нажатием кнопок ВВЕРХ и ВНИЗ в пункте скорости развертки, деактивация — изменением вручную скорости кнопками ВВЕРХ или ВНИЗ). В автомате перед величиной скорости развертки выводится значок «*»;
— при одновременном нажатии кнопок ВВЕРХ и ВНИЗ в пункте смещения луча добавлена установка в позицию, сохраненную в памяти перед последним выключением (идея опять таки из http://Oscilloscop-dss31.narod2.ru).
Хотелось бы отметить об особенности автоматического переключения скорости развертки.
Т.к. в Хамелеоне на отображаемую точку приходится всего одна выборка, при некоторых сочетаниях частоты сигнала и скорости развертки возникает стробоскопический эффект, приводящий к неправильным показаниям (занижение частоты отображаемого сигнала или как бы «растяжка»осциллограммы по горизонтали). Очень толково этот эффект описан на вышеупомянутом сайте http://Oscilloscop-dss31.narod2.ru (автору браво!). Так вот замечено, что в автомате иногда устанавливается неправильная скорость развертки, при этом сигнал несколько дрожит или переключение развертки происходит непрерывно с одного предела на другой, причем на одном пределе сигнал растянут, а на другом сильно сжат. В таких случаях следует в пункте скорости развертки нажать одновременно кнопки ВВЕРХ и ВНИЗ. При этом регулировка начинается с самой высокой скорости развертки 0.5 мкс/дел. По мере уменьшения скорости сигнал как правило захватывается правильно.

Диоды D4, D6-D8 любые, D13(TL431) смд может быть с разной цоколёвкой (сверяйтесь с ДШ). Стабилизаторы LDO могут быть любые, тоже сверяйтесь с ДШ. Резисторы измерения баттареи R25,R26 надо подобрать одинакового номинала. Резисторы и кондесаторы входного делителя составные из двух корпусов, особо точно не подбирайте, номиналы расчётные. Входной разъём мини-джек стерео — стандартный. Зуммер — плоская пьезо таблетка с припаянным отводом, паяем на плату с небольшим зазором. Корпус кварца припаиваем к земле. Шлейф на дисплей — плоский с нужным шагом (в оргтехнике соединяются платы) сгинается на 180град под дисплей. Твёрдотельное реле применил легко доставаемое и самое дешёвое. Дроссель подсветки обычный или чип. Минус 3в подстраивается подбором одного из R4. Высота кнопок зависит от выбранной конструкции корпуса. И напоследок, чтобы не затёк флюс куда ему не положено, напаять кнопки и разъёмы нужно после промывки платы.

Ещё раз нажимаем среднюю кнопку, переходим к рабочему режиму с сохранением изменённых настроек.

В рабочем режиме перемещение по строке меню кнопками «влево»\»вправо», изменение выбранного параметра кнопками «вверх»\»вниз» (кроме режима выбора синхронизации, в котором кнопка «вниз» служит для захвата синхронизации в ждущем режиме).
При включении, удерживая кнопку «вверх» возвращаемся к настройкам по умолчанию.
Кратковременное нажатие средней кнопки приводит в режим анализа сигнала, где кнопкой «вниз» выбираем начальный и конечный маркеры, перемещаем маркеры кнопками «влево»\»вправ

— обычный щуп от китайского мультиметра,

— 0,5 метра какого-нибудь тонкого коаксиального СВЧ кабеля,

— разъём типа мини-джек 3,5мм «стерео»,

— тонкий контактный штырь от какого-нибудь совкового разъёма,

— кусочки термоусадочной трубки разных диаметров,

— «рассыпуха», несколько резисторов МЛТ-0,125 2МОм, smd конденсаторы типоразмера 1206 номиналами единицы-десятки пикофарад.

А также паяльник, скальпель, пинцет, плоскогубцы, кусачки, тестер с возможностью измерения емкостей от единиц пикофарад и сопротивлений до 10МОм, пара не очень кривых рук и неудержимое желание чего-то «замутить».

И так, приступим! Для начала нам потребуется подобрать тот самый подходящий СВЧ кабель. Как его подобрать? В первую очередь из имеющихся подбираем визуально по подходящему диаметру под наш щуп. Далее по сечению центральной жилы — чем она тоньше, тем лучше. Ну и в последнюю очередь по ёмкости между центральной жилой и оплёткой, опять же, чем меньше, тем лучше. Я нашёл в своих запасах кусочек вот такого кабеля от какого-то совкового СВЧ устройства.

Ёмкость 0,5 метрового куска составила около 30пФ. Лучше, думаю, могут быть параметры у кабелей внешних автомобильных GSM антенн(часто встречаются на «развалках» радиорынков). Идеальные параметры у кабелей высокочастотных щупов осциллографов. Там центральная жила вообще бывает в виде тончайшего стального волоска. Электрическое и волновое сопротивления, а также остальные параметры кабеля в данном случае нам мало интересны. Сразу подпаяем JACK 3,5мм, поскольку для дальнейших действий нам необходимо будет подключить кабель к осциллографу.

Теперь подготовим сам щуп. Аккуратно при помощи плоскогубцев вытягиваем из него штырь, разогреаем паяльником и очень аккуратно снимаем пластиковый цилиндрик (он нам пригодится). Далее вырезаем прямоугольное отверстие под микропереключатель. Должно получиться вот так:

Просверливаем сбоку отверстие, через которое пропустим «земляной» провод:

Теперь займёмся собственно делителем. У Хамелеона «D»версии входное сопротивление составляет 510кОм. Для реализации делителя напряжения на 10 нам необходимо увеличить это сопротивление в 10 раз 510кОм*10=5,1Мом. 510кОм у нас уже есть внутри самого осциллографа, поэтому в щупе нам потребуется 5,1МОм-510кОм=4,59МОм.

Для устойчивости к высокому входному напряжению это сопротивление лучше всего составить из двух приблизительно по 2,295МОм. Где же взять резисторы с таким причудливым номиналом? Наберитесь терпения, мы изготовим их самостоятельно. Точнее модернизируем имеющиеся МЛТ0,125 номиналом 2МОм. Накручиваем выводы резистора на щупы мультиметра, включаем мультиметр в режим измерения сопротивления и, неспеша, очень аккуратно, начинаем скальпелем соскабливать сначала эмаль, затем резистивный слой, всё время следя за показаниями мультиметра. Заканчиваем процесс, когда значение сопротивления станет равным 2,29-2,3 мегаома.

Второй резистор будем подгонять по чуть другой методике. Паяем его последовательно с подогнанным и ко входу осциллогафа. Подаём постоянное напряжение непосредственно на вход осциллографа, отмечаем показания. Далее выставляем чувствительность в 10 раз больше и подаём это же напряжение через резисторы (я для этого использовал стабилизированный источник 9В). Теперь так же не спеша и аккуратно скальпелем начинаем скоблить второй резистор. Заканчиваем процесс, когда луч опустится до нашей отметки.

Если со скоблением «переусердствовали», берём «свеженький» резистор и начинаем скоблить заново. Я поначалу пытался тереть абразивной бумагой «нулёвкой» и испортил два резистора, поэтому настоятельно рекомендую скоблить только скальпелем — так процесс протекает более медленно и управляемо.

С делителем по постоянному напряжению разобрались. Теперь приступим к подбору реактивной составляющей делителя и компенсации влияния ёмкости кабеля. Для этого нам потребуется ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ СПЕЦИАЛЬНОЙ ФОРМЫ. Страшно? Ничего, у меня его тоже нету, но в нашем Хамелеоне есть импульсный преобразователь, который, как нельзя к стати, даст нам нужный сигнал 🙂 Для начала выведем этот сигнал, просто подпаяв кусочек лужёнки с обратной стороны платы Хамелеона на площадку, являющуюся общей для дросселя, диода Шоттки и стока полевого транзистора. Включаем Хамелеон и фиксируем размах сигнала.

Выставляем чувствительность по напряжению в десять раз большей, подпаиваем параллельно резисторам подстроечный конденсатор 4-30пФ и подпаиваем вход кабеля к нашему «паровозу». Обязательно даём цепочке остыть перед началом подстройки, поскольку ёмкость керамических конденсаторов связана с температурой так называемым ТКЕ (температурным коэфициентом ёмкости), поэтому все манипуляции с конденсаторами мы должны выполнять, только предварительно дав им остыть. Аккуратно вращая диск конденсатора добиваемся показаний с тем же размахом.

Отпаиваем конденсатор, даём ему остыть до комнатной температуры и измеряем ёмкость. Умножаем её на два, поскольку мы составим её из двух последовательно включённых конденсаторов. У меня получилось 11-12пФ, соответственно взял два конденсатора по 22пФ. Теперь аккуратно скальпелем счищаем эмаль с выводных чашечек резисторов, лудим и паяем к ним конденсаторы.

Проверяем чего получилось.

Чес-слово валерьянку не пил! Но то ли подстроечнику не дал остыть, то ли 2х2 неправильно умножил, в общем итоге сильно промахнулся. Отпаял конденсаторы и поставил по 12пФ, далее после очередного измерения добавил к ним ещё по 3пФ впараллель.

Производим контрольную проверку нашего делителя. Сначала фиксируем размах сигнала без дополнительной цепочки,

затем выставляем в десять раз большую чувствительность и проверяем с подключенной цепочкой

Приступаем к сборке нашего щупа. Нанизываем на провода термоусадки, зачищаем провода (я использовал МГТФ) и проводим все пайки. Тщательно промываем нашу цепочку и места пайки спиртобензином или ацетоном, покрываем электропрочным нитролаком (рекомендую цапон-лаком, но за неимением такового покрыл прозрачным маникюрным).

Даём лаку высохнуть и покрываем повторно. После просушки продолжаем сборку. Пропускаем провода в щуп и выводим из нужных отверстий, усаживаем термоусадку на кабеле и аккуратно «затягиваем» нашу конструкцию внутрь корпуса щупа. Все неэкранированные провода должны быть как можно короче, дабы не ловить лишние сигналы и не вносить дополненительные ёмкости. Крайне аккуратно припаиваем переключатель так, чтобы флюс и паяльный материал не попали внутрь. Влажной в растворителе ваткой снимаем остатки флюса и аккуратно лакируем места пайки, следя чтобы лак не попал внутрь.

Садим переключатель в подготовленное для него отверстие.

Наконец дошло дело и до нашего пластмассового цилиндрика, стянутого по-горячему с родного штыря. Вставляем в него наш предварительно укороченный до нужной длины и заново заточенный штырь-контакт. Если он будет тоньше отверстия в цилиндрике (как и в моём случае), обожмите его слоем-двумя термоусадки так, чтобы он плотно вошёл в цилиндрик. Припаиваем и промываем.

Вставляем цилиндрик со штырём на место.

Осталось только надеть и обжать термоусадку на кабель и корпус щупа, и припаять разъём типа «крокодил» к земляному проводу. И… Вуаля.

Вот схема того, что у меня получилось.

В принципе, по описанной технологии можно подобрать делитель практически к любому измерительному прибору. Следует только помнить, что Z-характеристики, приведённые ко входу щупа, будут состоять из суммы таковых у самого щупа и прибора, к которому он подключён. Так, чем, меньшая ёмкость кабеля будет подобрана, тем меньшая суммарная ёмкость будет приведена к щупу измерительного прибора и тем меньшее влияние он будет вносить в исследуемую схему.

Источник