САМОДЕЛЬНЫЙ ЩУП ДЛЯ ОСЦИЛЛОГРАФА
Самодельные осциллографы перестают быть редкостью по мере развития микроконтроллеров. И естественным образом возникает потребность в щупе для него. Желательно со встроенным делителем. Некоторые из возможных конструкций рассмотрены в данной статье.
Щуп собран на отрезке фольгированного стеклотестолита и помещен в металлическую трубку, выполняющую роль экрана. Чтобы не вызывать аварийных ситуаций, когда и если щуп падает на включенное испытуемое устройство, трубка покрыта термоусадкой. Без покрытия заготовка выглядит вот так:
Щуп в разобранном виде:
Конструкции могут быть разными. Просто нужно учитывать некоторые вещи:
- Если выполняете щуп без делителя, т.е. он не содержит в себе больших сопротивлений и переключателей, т.е. элементов подверженных электромагнитным наводкам, то целесообразно экранированный провод щупа протягивать до самой иглы. В этом случае дополнительная экранировка элементов вам не понадобится и щуп можно выполнять из любого диэлектрика.
- Если в щупе выполнен делитель, то когда вы берете его в руки, вы неизбежно будете увеличивать наводки и помехи. Т.е. потребуется экранировка элементов делителя.
В моем случае соединение трубки с экраном (точнее с обратной стороной стеклотестолита) выполнено припаиванием пружинки на тектолит, которая и создает контакт между экраном и платой щупа.
В качестве иглы использовал «Папу» от разъема типа ШР. Но ее можно выполнить и из любого другого подходящего стержня. Разъем от ШР удобен тем, что его «Маму» можно впаять в зажим, который можно будет при необходимости надевать на щуп.
Подбор провода
Отдельного упоминания заслуживает подбор провода. Правильный провод выглядит так:
Миниджек 3,5 мм расположен рядом для масштаба
Правильный провод представляет из себя более-менее обычный экранированный провод, с одним существенным отличием – центральная жила у него одна. Очень тонкая и выполнена из стальной проволоки, а то и проволоки с высоким удельным сопротивлением.
Почему именно так поясню немного позже.
Такой провод не сильно распространен и найти его достаточно непросто. В принципе, если вы не работаете с высокими частотами порядка десятка мегагерц, особой разницы, использовав обычный экранированный провод, вы можете и не ощутить. Встречал мнение, что на частотах ниже 3-5 МГц выбор провода не критичен. Ни подтвердить, ни опровергнуть не могу – нет практики на частотах выше 1 МГц. В каких случаях это может сказываться тоже скажу позже.
Самодельные осциллографы нечасто имеют полосу пропускания в несколько мегагерц, поэтому используйте тот провод, который найдете. Просто стремитесь подобрать такой, у которого центральные жилы потоньше и их поменьше. Встречал мнение, что центральная жила должна быть потолще, но это явно из серии «вредных советов». Малое сопротивление проводу осциллографа без надобности. Там токи в наноамперах.
И важно понимать, чем ниже собственная емкость изготовленного щупа, тем лучше. Это связано с тем, что когда вы подключаете щуп к исследуемому устройству, вы тем самым подключаете дополнительную емкость.
Если подключаете напрямую на выход логического элемента либо в ИБП, т.е. к достаточно мощному источнику сигнала, имеющему достаточно малое собственное сопротивление, то все будет отображаться нормально. Но если в цепи есть значительные сопротивления, то емкость щупа будет сильно искажать форму сигнала, т.к. будет заряжаться через это сопротивление. А это означает, что вы уже не будете уверены в достоверности осциллограммы. Т.е. чем ниже собственная емкость щупа, тем шире диапазон возможных применений вашего осциллографа.
Принципиальные схемы щупов
Собственно схема щупа, которую я применил, предельно проста:
Это делитель на 10 для осциллографа с входным сопротивлением 1 мегом. Сопротивление лучше составить из нескольких, соединенных последовательно. Переключатель просто замыкает напрямую добавочное сопротивление. А подстроечный конденсатор позволяет согласовать щуп с конкретным прибором.
Пожалуй вот более правильная схема, которую стоило бы рекомендовать:
Она явно лучше по допустимому напряжению, так как пробивное напряжение резисторов и конденсаторов СМД обычно принимают за 100 вольт.
Встречал утверждения, что они выдерживают и 200-250 вольт. Не проверял. Но если вы исследуете достаточно высоковольтные цепи, стоит применить именно такую схему.
Я ее никогда не делал, рекомендаций по настройке (подбору конденсаторов С2, С3, С4) дать не могу.
Немного обещанной теории
Емкость прямо пропорциональна площади проводников и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Там еще есть коэффициент, но для нас это не важно сейчас.
Имеем два проводника. Центральная жила и экран провода. Расстояние между ними определяется диаметром провода. Площадь экрана сильно снизить не получится. Да и не надо. Остается снижать ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЖИЛЫ.
Т.е. снижать ее диаметр насколько это технически целесообразно без потери механической прочности.
Ну а чтобы повысить эту самую прочность при уменьшении диаметра надо выбрать материал попрочнее.
Провод можно представить так:
Распределенная емкость по длине провода. Ну а чем больше будет удельное сопротивление материала центральной жилы, тем меньшее влияние соседние участки (соседние емкости) будут оказывать друг на друга.
Поэтому целесообразен провод с высоким удельным сопротивлением. По этой же самой причине нецелесообразно делать провод щупа слишком длинным.
Разъемы рассматривать не буду. Лишь скажу, что оптимальным для осциллографа считаю разъемы BNC. Они чаще всего и применяются. Миниджек, аудиоразъем я бы применять не рекомендовал (хотя сам применяю, в силу того, что не использую осциллограф в цепях со значительными напряжениями). Он опасен. Дернули провод при проведении исследований цепей с хорошим напряжением. Что происходит далее? А далее миниджек, скользя по гнезду, может вызвать замыкание. И даже если в силу разных причин ничего не произошло, на самом миниджеке будет присутствовать это напряжение. А если он упадет к вам на колени? А там открытый центральный контакт и земля рядом…
Лето, жарко, любите работать в трусах? Выбирайте BNC (не реклама). BNC тем и хорош. Его не выдернешь просто так. А даже если и случилось – он закрытый. Ничего опасного произойти не должно, то что в трусах, не пострадает))
Дополнительную информацию можно почерпнуть из цикла статей Входные узлы самодельных осциллографов.
Так, теорией поутомлялись, теперь
Щуп № 2
Он хорош тем, что его можно вставить так:
Или вот так, ему безразлично, он свободно крутится.
Устроен он примерно так:
Единственное, что на нем еще будет сделано. Отверстие для выхода провода земли из щупа будет залито каплей термоклея, чтобы сложнее было вырвать его при случайном рывке и провод будет зафиксирован в рукоятке отрезком спички, заточенным под пологий клин.
Чтобы не оборвать и не открутить центральную жилу. Кстати это самый простой способ «лечить» дешевые китайские щупы для тестера, чтобы провод не отламывался от наконечника.
На что стоит обратить внимание: Экран доходит почти до самого наконечника. Не должно быть под пальцами значительного по площади открытого участка центральной жилы, иначе вы будете любоваться наводками с рук на дисплее ослика.
Специально для сайта Радиосхемы – Тришин А.О. Г. Комсомольск-на Амуре. Август 2018 г.
Форум по осциллографам
Щуп для осциллографа в категории «Контрольно-измерительные приборы»
Щуп, пробник P6100 для осциллографа 100МГц, 1x/10x, ПАРА рр
Доставка по Украине
912 грн
702.
24 грн
Купить
Щуп, пробник P6100 для осциллографа 100МГц, 1x/10x, ПАРА dk
Доставка по Украине
896.61 грн
690.39 грн
Купить
Щуп, пробник P6100 для осциллографа 100МГц, 1x/10x, ПАРА bl
Доставка по Украине
916 грн
705.32 грн
Купить
Щуп P6100 для осциллографа 1х, 10х, 100МГц
На складе в г. Тернополь
Доставка по Украине
210 грн
Купить
Щуп для осциллографа UNI-T UT-P05
На складе в г. Львов
Доставка по Украине
649.03 грн
616.58 грн
Купить
2шт. Щупы P6100 для осциллографа 1х, 10х, 100МГц
На складе в г. Тернополь
Доставка по Украине
480 грн
Купить
Щупы измерительные мини. Rotkee SP-flexpin-S. щупы для мультиметров и осциллографов
На складе в г. Днепр
Доставка по Украине
382 грн
Купить
Щуп, пробник P6100 для осциллографа 100МГц, 1x/10x, ПАРА
На складе в г.
Киев
Доставка по Украине
555 — 620 грн
от 10 продавцов
858 грн
620 грн
Купить
Высоковольтный щуп для осциллографа TT-HV250, 100:1 2500В
На складе в г. Львов
Доставка по Украине
3 280 грн
3 116 грн
Купить
Щуп для осциллографа UNI-T UT-P04
На складе в г. Львов
Доставка по Украине
503.89 грн
488.77 грн
Купить
Щуп для осциллографа Pro’sKit 6HP-9150
На складе в г. Днепр
Доставка по Украине
1 072.97 грн
1 040.78 грн
Купить
Щуп пробник P6100 для осциллографа с делителем (1x/10x, 100 МГц), ПАРА
На складе в г. Днепр
Доставка по Украине
505 грн
Купить
Щуп для осциллографа Kronos P6100 100МГц (mdr_6271)
Доставка по Украине
690 грн
Купить
Щуп P6100 для осциллографа 1х, 10х, 100МГц
На складе в г.
Тернополь
Доставка по Украине
270 грн
Купить
Щуп измерительный упрощенный. Rotkee TL-light для осциллографов
На складе
Доставка по Украине
504 грн
Купить
Смотрите также
Щуп-делитель для осциллографа P6100 1:1/1:10 100МГц (1 шт)
Доставка из г. Днепр
по 230 грн
от 2 продавцов
230 грн
Купить
Щуп-делитель для осциллографа P4100 1:100 100МГц
Доставка из г. Днепр
по 629.8 грн
от 2 продавцов
629.80 грн
Купить
Hantek HT307 набор игл щупы штифт авто тестер для мультиметра осциллографа с проколом акупунктурные зонды
Доставка по Украине
285 грн
Купить
Щуп (пробник) OWON P4060 для осциллографа (60МГц 1:100, 2 кВт)
Доставка по Украине
1 576 грн
Купить
Щуп (пробник) OWON P4100 для осциллографа (100МГц 1:100, 2 кВт)
Доставка по Украине
2 168 грн
Купить
Щуп (пробник) OWON T5100 для осциллографа (100МГц 1:10, 600 Вт)
Доставка по Украине
1 182 грн
Купить
Щуп, пробник P6100 для осциллографа 100МГц, 1x/10x, ПАРА
На складе в г.
Ровно
Доставка по Украине
555 грн
Купить
2шт. Щуп пробник для осциллографа 100МГц P6100, 1x/10x, комплект
На складе в г. Ровно
Доставка по Украине
555 грн
Купить
Щуп (пробник) OWON P7060 для осциллографа (60МГц 1:10, 600 Вт)
Доставка из г. Киев
765 грн
Купить
Щуп (пробник) OWON T5100 для осциллографа (100МГц 1:10, 600 Вт)
Доставка из г. Киев
1 125 грн
Купить
Щуп (пробник) OWON T4060 для осциллографа (60МГц 1:100, 2 кВт)
Доставка из г. Киев
1 373 грн
Купить
Щуп (пробник) OWON T4100 для осциллографа (100МГц 1:100, 2 кВт)
Доставка из г. Киев
1 800 грн
Купить
Щуп для осциллографа (1х-10х 6100 PRO)
Доставка по Украине
840 грн
Купить
Щуп, пробник P6100 для осциллографа 100МГц, 1x/10x, ПАРА
На складе
Доставка по Украине
555 — 622 грн
от 11 продавцов
555 грн
Купить
Что такое пробник осциллографа?
Пробник осциллографа — это устройство, которое производит физические и электрические
соединение между контрольной точкой или источником сигнала и осциллографом.
В зависимости от ваших потребностей в измерениях, это соединение может быть выполнено с помощью чего-то простого, например, отрезка провода или
нечто столь же сложное, как активный дифференциальный пробник. По сути, зонд — это какое-то устройство или сеть.
который соединяет источник сигнала со входом осциллографа.
Как работают пробники осциллографа
Пробник осциллографа обеспечивает качественное соединение между источником сигнала или тестируемым устройством (ИУ) и осциллограф. Существует ряд важных соображений при выборе и использовании пробника для осциллографа, в том числе: физическое присоединение, влияние на работу цепи и передачу сигнала.
Устройство пробника осциллографа
Большинство пробников имеют по крайней мере один или два метра кабеля, связанного с ними. Кабели пробников позволяют
оставить в стационарном положении на тележке или столешнице, в то время как датчик перемещается от контрольной точки к контрольной точке в
цепь тестируется. Однако в некоторых случаях кабель пробника может уменьшить пропускную способность пробника.
Большинство зондов также имеют головку зонда или ручку с наконечником зонда. Головка зонда позволяет удерживать зонд пока вы перемещаете наконечник к контрольной точке. Часто этот наконечник зонда имеет форму подпружиненного крючка, что позволяет вам прикрепить щуп к контрольной точке.
Подключение щупов
Присоединение щупа к контрольной точке обеспечивает электрическое соединение между наконечником щупа и осциллографом вход. Поэтому крайне важно, чтобы пробник оказывал минимальное влияние (обычно называемое «нагрузкой») на измеряемую цепь и что он поддерживает адекватную точность сигнала для желаемых измерений. Если датчик не поддерживает сигнал точность, или если он каким-либо образом меняет сигнал или меняет способ работы схемы, осциллограф видит, и поэтому сообщает искаженную версию фактического сигнала. Результатом могут быть неточные измерения.
Какие существуют типы пробников для осциллографов?
| Датчик осциллографа, тип | Описание | |
|---|---|---|
| Пробники пассивного осциллографа напряжения | Пассивные пробники напряжения доступны с различными коэффициентами затухания — 1X, 10X и 100X — для разных диапазонов напряжения. | |
| Щупы осциллографа с активным напряжением | Активные датчики содержат или полагаются на активные компоненты, такие как усилители. Чаще всего активным устройством является полевой транзистор (FET). Активные пробники используются для измерений с более широкой полосой пропускания и обычно имеют гораздо меньшую входную емкость, чем пассивные пробники. | |
| Дифференциальные пробники осциллографа | Дифференциальный пробник использует дифференциальный усилитель для вычитания двух сигналов, в результате чего получается один дифференциальный сигнал для измерения одним каналом осциллографа, что обеспечивает более высокие характеристики в более широком диапазоне частот. | |
| Высоковольтные осциллографические щупы | Высоковольтные датчики могут иметь максимальное номинальное значение до 20 000 вольт. | |
| Токовые щупы осциллографа | Токоизмерительные датчики могут быть сконструированы несколькими способами, чаще всего для измерения напряженности электромагнитного поля и преобразования его в соответствующее напряжение для измерения с помощью осциллографа. | |
| Пробники для логических осциллографов | Логические пробники позволяют проверять и отлаживать цифровые сигналы. | |
| Щупы оптического осциллографа | В оптический пробник обычно встроен оптико-электрический преобразователь, который позволяет просматривать оптические сигналы на осциллографе. | |
| Изолированные щупы осциллографа | Изолированные датчики позволяют выполнять измерения без привязки к земле или «плавающие» измерения. Линейка Tektronix предлагает лучшие в отрасли показатели CMRR. | |
Пассивный пробник 10x является наиболее распространенным и обычно поставляется с большинством осциллографов.
Лучшие пробники для осциллографов
Идеальный пробник для осциллографов обладает следующими ключевыми характеристиками:
Простота и удобство подключения
Не существует единого идеального размера пробника или конфигурации для всех приложений. Из-за этого различные размеры зондов и конфигурации были разработаны для удовлетворения требований к физическому соединению различных приложений.
Абсолютная достоверность сигнала
Сигнал, поступающий на наконечник пробника, должен точно воспроизводиться на входе осциллографа.
Нулевая нагрузка источника сигнала
Датчик с нулевой нагрузкой источника сигнала не может быть достигнут.
Он должен потреблять, по крайней мере, небольшое количество сигнального тока.
развивают сигнальное напряжение на входе осциллографа. Следовательно, следует ожидать некоторой загрузки источника сигнала, когда
с помощью зонда. Однако цель всегда должна состоять в том, чтобы свести к минимуму величину нагрузки с помощью соответствующего зонда.
выбор.
Полная помехоустойчивость
Пробники осциллографа не защищены от всех источников шума. Использование экранирования позволяет датчикам достигать высокого уровня помехоустойчивость для большинства распространенных уровней сигнала. Однако шум все еще может быть проблемой для некоторых сигналов низкого уровня.
Использование щупа осциллографа с осциллографом
Когда у вас на рабочем столе будет оборудование, необходимое для проведения измерений, научитесь пользоваться осциллографом, в том числе как подключите и компенсируйте свои датчики.
Teledyne LeCroy — пробники для осциллографов
Teledyne LeCroy предлагает широкий выбор пробников и усилителей мирового класса, дополняющих линейку продуктов.
От высокоимпедансных активных пробников ZS до дифференциальных широкополосных пробников серии DH с полосой пропускания до 30 ГГц, пробники и принадлежности для пробников Teledyne LeCroy обеспечивают оптимальные механические соединения для измерения сигналов.
Посмотреть каталог пробников и принадлежностей для осциллографов
Дифференциальные пробники ≤ 1,5 ГГц
Широкий динамический диапазон, низкая нагрузка и отличные шумовые характеристики. От 200 МГц до 1,5 ГГц. Специальность AP033 обеспечивает 10-кратное усиление и высокий CMRR.
Дифференциальные пробники 4–6 ГГц
Динамический диапазон 5 Впик-пик со смещением ±3 В, низкий уровень шума и нагрузки. Впаиваемый, браузер, QuickLink, Quick Connect, квадратный штифт и провода/наконечники HiTemp.
Дифференциальные пробники 8–30 ГГц
До 30 ГГц для последовательных данных, DDR или других высокоскоростных сигналов. Впаиваемые стандартные и высокочувствительные датчики, HiTemp и QuickLink для измерения смешанных сигналов.
Дифференциальные пробники, 60 В, синфазный режим
Идеальные пробники для измерения преобразования мощности при низком напряжении GaN с высочайшей точностью, лучшим CMRR и самым низким уровнем шума. Полоса пропускания до 1 ГГц.
Дифференциальные датчики высокого напряжения
Модели на 1 кВ, 2 кВ и 6 кВ с классом безопасности CAT. Самый широкий диапазон дифференциального напряжения, исключительный CMRR, низкий уровень шума, точность усиления 1%.
Высоковольтные оптически изолированные датчики
Идеально подходят для устройств GaN и SiC. Высочайшая точность, наибольшая полоса пропускания, широкий диапазон напряжений, оптическая изоляция.
Высоковольтные пассивные датчики
Номинальное напряжение от 1 кВ до 6 кВ. Обеспечьте измерения высокого напряжения относительно земли в широком диапазоне применений.
Активные пробники напряжения
Модели от 1 до 4 ГГц.
Высокая точность сигнала и низкая нагрузка цепи (
Рельсовые датчики
Полоса пропускания 4 ГГц, смещение ±60 В, динамический диапазон ±800 мВ. Высокий входной импеданс постоянного тока и низкий уровень шума/затухания. Лучшее решение для проверки шин питания.
Датчики переменного/постоянного тока
Для измерения переменного, постоянного и импульсного тока. Использует комбинацию эффекта Холла и трансформаторной технологии. До 500А, до 100 МГц.
Оптоэлектрические преобразователи
Детекторы со связью по постоянному току до 9,5 ГГц или 36 ГГц с эталонными приемниками для идеальной компенсации отклика.
Пассивные пробники
10-кратное ослабление с входным сопротивлением 10 МОм. Идеально подходит для низкочастотных сигналов.
Пробники линии передачи
Пассивный пробник с широкой полосой пропускания для использования с входами 50 Ом. От 0 до 7,5 ГГц с входом 0,25 пФ C.
