Небольшие доработки осциллографа DSO FNIRSI PRO
Для тех, кому «посчастливилось» купить этот осциллограф, предлагаю несколько несложных улучшений устройства.
Нужны они Вам, или нет, это конечно решать только Вам! Я просто поделюсь тем, что на текущий момент изменил на своем.
Самую первую «улучшалку», в принципе, я уже описывал в своем обзоре этого осциллографа, но думаю будет логично собрать их все вместе в одном месте, для удобства поиска, поэтому с нее и начну:
1. Для быстрого и легкого крепления осциллографа к металлическим поверхностям
внутрь корпуса, к задней крышке, были закреплены пара магнитов от жесткого диска-это можно сделать любым удобным Вам способом.
В предыдущем обзоре я их просто прихватил изолентой/скотчем и поверх вставил кусочки вспененного материала, которые дополнительно прижали магниты к крышке.
Но можно и приклеить их, например, клеевым пистолетом.
Сейчас я использовал термоклей «полиморф» — мне показалось такое крепление прочнее, и можно, при необходимости, если прогреть место крепления, легко произвести демонтаж.
Поверх я все равно, на всякий случай, проложил полоску изоленты и все те же кусочки вспененного материала.
Теперь у нас не только увеличилась масса прибора, что придает ему дополнительную «солидность» ;), но и появилась возможность легко прикреплять осциллограф к различным металлическим поверхностям!
2. Переставляем включатель питания
Среди отмеченных мною недостатков осциллографа, был и включатель питания -не нравился его внешний вид и расположение.
Мне показалось гораздо удобнее расположить его под большой палец левой руки (подразумевается ситуация работы «на весу», когда правой рукой работаем с щупом, а в левой находится сам прибор).
Кроме того, если убрать описанный движковый переключатель, выпирающий снизу, заодно появляется и возможность устойчиво ставить осциллограф на ребро -иногда это может пригодиться
Были куплены несколько разных вариантов переключателей. Поставить решил светлый, как наиболее подходящий по цвету.
Прорезал отверстие, вставил/защелкнул…
Выпаял установленный с завода переключатель, на место его контактов припаял провода, соединил с вновь установленным переключателем -ничего сложного.
Вроде выглядит вполне прилично…
Включать/выключать (перезагружать осциллограф) стало заметно удобнее!
3. Делаем индикацию заряда выключенного осциллографа
На выключенном осциллографе нет никакой индикации наличия процесса заряда, а учитывая глубоко размещенный разъем в корпусе, это может превратиться в проблему отсутствия/наличия контакта, поэтому следующая доработка посвящена именно этому:
Был найден даташит на TP4056, используемый в осциллографе, и в нем типовая схема включения индикации заряда и его окончания.
Зеленый светодиод окончания заряда решил не устанавливать, ограничиться красным, сигнализирующем текущий процесс заряда.
Для начала собрал схему «на весу», для проверки — все заработало без нюансов.
Осталось все более-менее прилично расположить внутри. Решил использовать место и отверстие, освободившиеся в результате переноса переключателя питания. Светодиод правда пришлось слегка обточить надфилем, так как не нашлось под рукой миниатюрного или с плоским корпусом — вполне можно было установить даже smd вариант.
Теперь мы можем контролировать процесс заряда, независимо от того включен осциллограф или нет!
4. Доработка улучшающая работу с делителями
Безусловно, самой большой проблемой купленного приборчика, является некорректный режим 10х, да и вообще любая работа с делителями- будем исправлять? :).
Как предположили в комментариях предыдущего обзора, все проблемы связанные с неправильными измерениями при использовании делителей, из-за «нестандартного» входного сопротивления осциллографа- 407кОм (вместо привычного 1 МОм).
Ну вернее сказать тут две причины связанные между собой — не только более низкое входное сопротивление, но и применение «неполноценных» делителей, у которых в качестве одного плеча делителя используется внутреннее сопротивление прибора.
Делители подобной конструкции, с удобным размещением переключателя коэффициента ослабления «1х/10х» прямо на корпусе щупа, пожалуй, сейчас являются наиболее популярными.
Но если взять один из классических делителей, с полностью законченной схемой в своем корпусе — например И22.727.074
то видим, что ВЕСЬ делитель собран отдельным блоком, и внутреннее сопротивление осциллографа не оказывает столь значительного влияния, из-за параллельно подключенного нижнего плеча делителя, со значительно более низким сопротивлением.
Поэтому результаты измерений DSO FNIRSI PRO с этим делителем получаются довольно точными.
Правда при использовании 1х на этом осциллографе, мы ограничены пределом 10 вольт (400 вольт вся шкала) — не хватит посмотреть даже бытовую сеть :( А использовать 10х нельзя, иначе наоборот, получается совсем непредсказуемый результат-вероятно режим 10х в этом осциллографе создавался специально для работы с делителями, использующими его внутреннее сопротивление, для подгонки получаемых результатов до более правдоподобных значений.
Но, как часто бывает у китайцев, «что-то пошло не так» — в результате режим работает с большой погрешностью и с одним типом делителей, и уж совсем показывает «погоду» с другими
Далее, по логике, понадобиться небольшое отступление в теорию- кому неинтересно пропускаем...
- немного о делителях
Простейшими, наиболее применяемыми, являются пассивные пробники с компенсированным делителем напряжения.
Делитель напряжения строится на резисторах R1 и R2, причем R2 может быть просто входным сопротивлением осциллографа (что мы и имеем, в случае с нашими делителями)
Параметры делителя на постоянном токе вычисляются по формулам:
Например, если R2= 1 МОм и R1=9 МОм, то имеет RВХ = 10 МОм и KД=1/10. Таким образом, входное сопротивление увеличено в 10 раз, но в 10 раз падает и уровень напряжения, поступающего на вход осциллографа.
В общем случае (на переменном токе) для коэффициента передачи делителя можно записать выражение (τ1= R1C1 и τ2= C2R2):
Таким образом, при равенстве постоянных времени τ1 и τ2, коэффициент передачи делителя перестает зависеть от частоты и равен его значению на постоянном токе. Такой делитель называют компенсированным.
Емкость C2 это общая емкость кабеля, монтажа и входная емкость осциллографа. Практически, для достижения условия компенсации емкость С1 (или C2) нужно подстраивать, например с помощью подстроечного конденсатора переменной емкости – триммера.
В нашем случае т2 не равна т1, и поэтому, в зависимости от частоты и выбранного режима чувствительности, результаты измерений значительно «уходят» от реальных.
Что бы получать более-менее достоверные результаты надо изменить емкость/сопротивление делителя или осциллографа.
Делитель, в части расположения верхнего плеча, в принципе не разборный — необходимые нам элементы находятся в щупе под переключателем.
Разламывать щуп, и переделывать делитель под конкретный осциллограф не очень практично -хотелось получить относительную универсальность.
Поэтому, на мой взгляд, единственным приемлемым решением является доработка делителя до полноценного, но с использованием дополнительных элементов в корпусе осциллографа.
— на этом теоретические «изыскания» закончились и переходим к практике :)
С уменьшенным входным сопротивлением осциллографа до 407кОм, коэффициент деления популярных недорогих РР-80, GTP-060A-4 и им подобных по постоянному току получается примерно 23.
На переменном значении варьируется от 19 и выше- зависит от частоты.
Изменять коэффициент деления нижним плечом я могу только вверх. Увеличивать его до 25, и других сложных для пересчета в голове значений смысла нет, поэтому был выбран единственный «удобный» подходящий коэффициент деления на 100 — будем подгонять под него!
Собственно сама схема доработки весьма примитивна-все заморочки в подборе номиналов элементов.
Подключается параллельно BNC и включается одновременно с переключением щупа в режим 10х.
Подборка номиналов дополнительных элементов
Методами расчета по формулам высчитать необходимое не получалось, поэтому пришлось действовать именно методом втыка подбора и последующего тестирования в различных диапазонах частот.
С добрых старых времен остались наборы сопротивлений и конденсаторов — старички могут начинать «ностальгировать» :)
Достал эти коробочки и стал подбирать необходимое. Учитывая неполный набор номиналов резисторов и особенно конденсаторов, приходилось использовать параллельно-последовательные соединения — это, конечно, заняло некоторое время. Немного его сэкономить помог переменный резистор ;)
Поскольку у меня нет эталонных высоких напряжений на разных частотах, а делитель нужен в первую очередь именно для работы с относительно высокими напряжениями (как минимум более 40 в, для рассматриваемого осциллографа), то вся процедура подбора элементов делителя происходила в два этапа:
Сначала подбирались элементы для «правильного» деления на разных частотах с напряжением до 30 вольт — это максимум, что могли выдавать имеющиеся в наличии НЧ генераторы.
В итоге было подобрано примерно такое соотношение номиналов RC:
По низким частотам используется преимущественно резистор — получился номинал сборки с требуемой точностью ± 500 Ом
и емкость, для высоких частот, с требуемой точностью примерно± 20 пФ
Отталкивался от измеренного осциллографом уровня в режиме 1х- переключал щуп на 10х, подключал свой навесной монтаж и сравнивал полученный результат… и так по всему диапазону частот и пределам чувствительности осциллографа .
Полученные результаты по синусу, при 30 В
При изменении чувствительности, иногда, незначительно изменяются показания, но в общем полученные результаты меня устроили.
Еще более понравились результаты при измерении меандра!
Разброс при выборе различной чувствительности больше, но зато форма сигнала стала заметно правильнее...
Сравните форму меандра при использовании в заводском варианте и через доработанную схему делителя (напряжения были разные, в данном случае стоит обращать внимание только на форму сигнала).
Результаты измерений меандра
Слева сигнал без делителя, справа при включении делителя
50 Гц
50 кГц
500 кГц
даже на 1 МГц, хотя и имеется заметная погрешность, однако форма стала более похожей на меандр :)
хорошо это или плохо — это второй вопрос :)
Щуп стал более компенсированным- форма сигнала правильнее.
Понятное дело, что при желании, номиналы можно подобрать еще более точно, например, судя по полученным горбам на осциллограммах емкость все же несколько великовата- подбиралось из имеющегося под рукой.
Второй этап- реальные измерения высоких напряжений.
С этим было все довольно сложно… Ладно на низкой частоте бытовую сеть посмотреть — я знаю что там должно быть, и это легко осуществимо. А как быть с высоким напряжением на частотах повыше?..
В итоге, единственное, что я смог придумать — сделать замер ШИМ. Там и напряжение и частота относительно высокие...
Первый же замер бытовой сети показал, что по низкой частоте надо вносить заметные коррективы — ошибка «набежала» почти в -50 вольт. Увеличил резистор до «стандартных» в схеме И22.727.074 110кОм, и даже чуть больше…
В теории примерно так и должно было получаться :)
После увеличения резистора до 117 кОм показания напряжения сети стали приемлемыми,
но при этом несколько ушла точность на 30 вольтах, да и ладно!
Я предполагаю, что погрешности измерения на разных пределах чувствительности, на низких частотах, происходят из-за особенностей использования осциллографом встроенных делителей.
Откорректировать на всех пределах вряд ли получится — или подбирать что-то усредненное (что я и делал), или настраивать точно один из имеющихся, например 5 вольт/дел, и при точных измерениях использовать только его.
По более высокой частоте все получилось нормально, без дополнительных корректировок
Замер ШИМ по высокой, в сравнении с обычным осциллографом (выбрано 10в/дел + делитель 10х) — полученные значения идентичны — 400 вольт.
Ну и наконец сама реализация доработки
Было прорезано еще одно отверстие, около разъема BNC, для включателя доп. схемы делителя.
Переключатель закрепил на полиморф- вполне прочно, аккуратно и можно, при необходимости, разобрать.
Детали обтянул термоусадкой, и разместил навесным монтажом над платой- место позволяет.
По номиналам — в конечном счете оставил 117кОм резистор и чуть уменьшил емкость конденсатора, до 1600пФ
ИТОГО:
Полученные результаты в бОльшей степени меня устраивают, с делителем пока все еще «воюю», может что-нибудь и более удачное получится- но пока так ;)
Теперь имеется дополнительный, более точный режим 100х, совместимый с распространенными делителями (их не надо переделывать).
Имеется возможность контролировать процесс заряда.
Новый включатель питания более удобный и симпатичный, на мой взгляд.
Все описанные доработки в одном фото :)
Всем удачи и хорошего настроения! ☕
koalexx
https://pluspda.ru/blog/diy/73095.html
|
