Sond? de osciloscop miniatur? 1:1 ?i 10:1 homemade, 11lei

[gsabac]

O sond? de osciloscop 1:1 se poate construi ?n circa o or? cu urm?toarele componente, indem?nare si voie bun?:

 

- conector BNC tip BNC-101.......... ..4lei

- cablu coaxial TAS-RG174U............3,5 lei

- clips testare miniatur? D-6010 ......3lei

- muf? crocodil negru ...................  ..0,65lei

- tub termocontractabil de 4mm ?i 8mm cite 10 cm

 

Sonda este prezentat? ?n poza din ata?ament.

Performan?ele sunt asem?n?toare cu orice sond? 1:1 comercial?. Datorit? clipsului miniatur? ?i cablului coaxial foarte flexibil, se pot face m?sur?tori pe circuite delicate.

 

Codurile de comand? sunt chiar cele scrise de mine ?n list?, de la adelectrocom.ro. Aceste componente de altfel se g?sesc pretutindeni ?i la nevoie se pot substitui cu ce ave?i.

 

Urmeaz? teorie, probe ?i sonda 10:1

 

Succes !.

 

[gsabac]

Sondele de oscilloscop 1:1 cu lungimea de un metru construite de

 profesioni?tii firmelor pretigioase, au o capacitate electric?

 de la 60pF la 82pF. Cablul coaxial normal de 75 ohmi are 72pF/m

 iar cablul de 50 ohmi circa 100pF/m, deci ar fi pe acolo.

 

Conductorul central al cablului coaxial utilizat la sonde, este realizat

  dintr-un material asem?n?tor cu constantanul ( ?i uneori nu se lipe?te cu cositor).

Rezisten?a electric? a acestui miez central este de la circa 60 ohmi la 200 ohmi. 

Ansamblul este ceea ce se nume?te linie coaxial? cu pierderi ?i este utilizat?

 deoarece cu ajutorul ei se pot masura mai precis frecven?e mai mari.

 

Firul central este spiralat pe un fir de m?tase cam de 0,3mm, este ca o bobin?.

Aceasta deoarece m?reste impedan?a caracteristic? a cablului ?i totodat? se

m?re?te rezisten?a mecanic?? la ?ndoituri ?i torsiuni.

 

Sondele de osciloscop construite cu acest cablu, asigur? m?suratori lineare

 ?n frecven?? ?i nu prezint? rezonan?e la frecven?e mai mari. Pentru mic?orarea

 capacit??ii cablului, izolatorul este din material spongios, cu constanta dielectric?

 mic?, de circa 2,4. Tresa extern? este construit? din fire sub?iri de cupru, cositorite,

 ?i ?mpletite cu pasul foarte mic, pentru elasticitate crescut?. Izolatorul extern este

 f?cut din policlorur? de vinil modificat? special, pentru elasticitate bun?.

 

Aceste detalii fac ca un cablu performant s? coste si 200$.

 

Pentru construc?iile homemade cel mai bun de folosit este cablul coaxial de 50 ohmi, RG174, care se ?i procur? usor.

Cel original Amphenol este super elastic ?i cu o tres? bine ?mpletita. Cablul made ?n China este pu?in mai rigid

 ?i cu tresa mai r?sfirat?, dar foarte bun.

 

Cum se masoar? impedan?a unui cablu coaxial.

Se masoar? capacitatea ?n gol, al unui cablu ?i inductan?a cu un cap?t ?n scurtcircuit.

 

Se folose?te formula,  Zo = Radical(Lscurt / Cgol) in henry ?i farazi

 

Tips & Trics:  

Eram prin anul patru de facultate ?i la examenul de Aparate Electronice am luat la examen nota 9. Sup?rat m-am dus la

 profesorul Edmond Nicolau ?i l-am rugat s? m? asculte pentru 10. A fost de acord ?i au inceput o serie de ?ntreb?ri.

Daca ?tiam, m?rea nota cu un punct, dac? nu o sc?dea.  Prima ?ntrebare a fost cum se m?soar? impedan?a unui cablu

 coaxial cu un multimetru. Nu am ?tiut, mi-a explicat el ?i mi-a sc?zut nota la 8, apoi m-a ?ntrebat de ce zgomotul termic

 al unei diode nu se poate redresa ?i crea astfel din nenum?rate diode un perpetum mobile. Am ?tiut ?i mi-am revenit cu

 nota, dar am renun?at, deoarece eram prea "mic".

Ca o concluzie, mai binele trebuie sa fii prea bun ca sa il faci. Renun?a atunci c?nd trebuie !

 

 Succes !.

[gsabac]

 Proiect pentru o sond? de osciloscop compensate, de 2KV ?i atenuare 100 la 1.

 

Sonda sa se poate cupla la orice osciloscop cu impedanta de intrare de 1MOhm

 si sa contina urmatoarele caracteristici:

- tensiunea maxima utila 2000V;

- impedanta de intrare 100MOhmi;

- frecventa de lucru pina la 10MHz cu compensarea capacitatii osciloscopului;

- lungimea cablului 1 metru cu conexiuni BNC;

- protectie la supratensiuni accidentale;

- protectia utilizatorului.

 

Un model de sonda de 20KV si 70MHz este prezentata in link-ul urmator:

http://www.amplifier.cd/Test_Equipment/Tektronix/Tektronix_other/P6015.html

Schema de principiu Tektronix P6015

 

Schema de principiu propusa si simularea pina la 50 MHz.

 

Sunt 10 grupuri RC conectate in serie pentru a functiona la 2KV. Acest ansamblu

 este conectat la un cablu coaxial flexibil RG174 si prin intermediul unui adaptor de

 impedanta la intrarea unui osciloscop. Condensatorul trimer C23 realizeaza

 adaptarea cu osciloscopul. Becul cu neon protejeaza la eventualele manipulari 

 gresite cu tensiuni mari.

 

 

 Pe schema de simulare am introdus capacitati parazite care dau un rezultat mai apropiat de realitate.

 Simularea a indicat o frecventa de 10MHz la precizia de -10%.

 

Realizarea practica. Rezistentele sunt SMD 1206 de 10MOhmi 1% iar condensatorii SMD 0805

  de 18pF la 200V. Pe poza sunt marcate dimensiunile reale ale circuitului.

Se dau gauri in pastilele circulare si se fac treceri cu sirma cositorita pe ambele fete.

Ecranul cilindric se conecteaza la masa cablului coaxial si la crocodilul de masa.

 

 

Model de realizare practica homemade de pe internet a unei sonde de inalta tensiune de CC.

 

Model de sonda de inalta tensiune pentru designul sau deosebit.

 

 

Sonda este utila pentru specialistii care lucreaza cu tensiuni mari la convertoare

 sau la circuite de televizoare.

 

 Am realizat numai proiectul. Componentele se gasesc curent la furnizorii

  de componente electronice. Nu am reusit sa maresc tensiunea maxima de lucru

  datorita componentelor SMD sau conventionale de tensiuni mici.

 

@gsabac

[gsabac]

 Proiect de sonda 10:1 lunga de 1 metru, din segmente de cablu coaxial de 50 de Ohmi.

 

Cablul coaxial utilizat la sondele performante sunt prezentate in postarea #2. De aici mi-a venit ideea

 sa segmentez in trei un cablu coaxial de un metru si sa intercalez rezistente experimental.

Rezistenta in curent continuu am cautat sa fie asemanatoare cu a cablurilor de marca, adica de la

 60 Ohmi la 200 Ohmi si chiar mai mult. 

 

Schema de principiu si simularea sunt prezentate in poza.

 

 

 

 

Prin aproximari succesive am determinat valorile rezistentelor si condensatoarelor din schema, pentru o banda de frecventa cit mai lineara.

A rezultat pentru cablu o rezistenta totala de 81 de ohmi, din 3 valori de 27 de ohmi.

Banda de frecventa din simulare este de circa 100MHz la -3dB. Semnalul de intrare are 1000mV si cel de iesire 97,6mV. Compensarea se

 efectueaza cu condensatorul trimer C6.

 

Performante:

- rezistenta in curent continuu 10 MOhmi

- capacitatea de intrare circa 15pF

- banda de frecventa, rezultata la simulare, la -3dB, 100MHz

 

Osciloscopul utilizat trebuie sa aibe 1 MOhm si 25pF la 47pF.

 

Am experimentat fizic sa segmentez cablul, sa introduc rezistente SMD sau conventionale, dar nu am ajuns inca la o solutie constructiva

 care sa reziste la multe indoituri. Aspectul si flexibilitatea sunt acceptabile. Testerul poate fi construit in mod asemanator cu sonda de inalta

 tensiune din postarea #3, dar mai finut.

 

@gsabac

[Ciprian 81]

 

 

 

Eram prin anul patru de facultate ?i la examenul de Aparate Electronice am luat la examen nota 9. Sup?rat m-am dus la

 profesorul Edmond Nicolau ?i l-am rugat s? m? asculte pentru 10. 

Nu ma mira deloc faptul ca ati luat numai 9 si n-ati fost multumit cand vad cata electronica (si nu numai) stiti in ziua de astazi.Va citesc postarile cu foarte multa placere si pasiune iar cand vad pe cata lume de aici ajutati cu explicatii foarte detaliate desi nu este obligatia dvs. cred ca ati merita sa vi se ridice statuie.Felicitari si bafta in continuare!

[gsabac]

Mul?umesc pentru aprecieri, dar sunt prea elogioase. Nu era nevoie. 

 

La fiecare postare a userilor de pe forum ?nv??am ?mpreun? c?te ceva util.

Ca rezultat, forumul reuneste oameni pasionati, care socializeaza pasiunea

 lor si nu numai.

 

?n continuare am multe idei ?n legatur? cu sondele de osciloscop care

 se pot realiza homemade, dar ?i realiz?ri, pe care la voi prezenta

 ?n post?ri viitoare.

 

Succes pentru Toti !

[Ciprian 81]

Cand ma gandesc ca pe acest forum tehnic la fel ca si pe alte forumuri de acest gen suntem atatia useri doar pasionati de electronica,deci fara vreo pregatire in domeniu si mai intalnesc din acestia ca dvs. sunt super incantat si n-am cum sa nu-i apreciez foarte mult cand vad ce argumente tehnice au.Si cand aud ca exista studenti la facultatea de electronica sau la alte facultati tehnice care obtin nota 9 la examen si nu sunt multumiti...Daca dvs. i-ati fost student d-lui Edmond Nicolau este clar ca ati facut facultatea acuma cateva decenii cand era mult mai greu decat astazi,nici nu cred ca se poate face comparatie.Deci ma simt nevoit sa va contrazic umpic daca dvs. considerati ca eu am exagerat cu aprecierile.Iar acum scuze de off topic.Toate cele bune!

[gsabac]

Testere de osciloscop diferen?iale

 

Acestea au 2 sonde de masur? care se conecteaza ?n circuit.

Ie?irea este BNC ?i se cupleaz? la un osciloscop.

 

Numai diferen?a de tensiune este preluat? iar restul componentelor

  continue sau alternative sunt rejectate. Aceste sonde pot masura

  diferen?e de tensiuni de la microvolti la zeci de KV ?i pot suporta

  ?i tensiuni foarte mari fa?a de mas?.

 

Sunt utile, de exemplu, pentru masurarea tensiunilor de baza emitor al

 unui transistor dintr-un convertor cu emitorul la 310V, pentru masurarea

 driverilor flotanti, pentru masurarea tensiunilor cerebrale,

 pentru radiofrecventa si microunde, etc.

 

In poza 1 este aratata o masuratoare normala fata de masa.

In poza 2 se arata cum se lucreaza cu sonda diferentiala

Poza 3 este un amplificator diferential cu circuit operational iar in

 poza 4 un amplificator diferential performant.

 

 

In foto de mai jos este aratat modul de lucru cu sonde diferentiale clasice la un convertor si

 cu sonde diferentiale coaxiale la circuite microunde.

Schema practica de amplificator diferential al unei sonde de osciloscop

 de mare impedanta.

Schema cu valori pentru un amplificator performant.

 

Exemplu de realizare homemade cu alimentator.

 

Marimi ce caracterizeaza un astfel de aparat:

 - sensibilitatea;

 - banda de frecvente;

 - tensiunea diferentiala maxima;

 - tensiunea la modul comun maxima;

 - rejectia la modul comun;

 - impedanta de intrare.

 

Sondele de osciloscop cu frecventa pina la citiva megaherti se realizeaza cu circuite operationale.

La frecvente mai mari pina la circa 100 MHz se folosesc tranzistori FET perechi in combinatie cu operationali,

 iar mai sus componente discrete. Pentru frecvente extreme (pina la 25 GHz) se folosesc metode de

 esantionare. 

 

Pentru cei care vor sa studieze sau sa se informeze am pus urmatoarele link-uri.

 

http://webpages.ursinus.edu/lriley/ref/circuits/node5.html
http://tmi.yokogawa.com/us/products/oscilloscopes/voltage-probes/700924-differential-probe-100-mhz1400-v/
http://www.tiepie.com/en/classroom/Measurement_basics/DifferentialMeasurements
http://blog.teledynelecroy.com/2013/07/back-to-basics-differential-probing.html
http://en.elektronicastynus.be/projects/7/ proiect de sonda homemade.
http://www.circuitdiagramworld.com/amplifier_circuit_diagram/Biomedical_instrumentation_differential_amplifier_6598.html
http://www.tek.com/probes-and-accessories/high-voltage-differential-probes

 

 

 

 

 

Tek_ADA400A-Differential-Preamplifier.pdf

Tek_P5200A-High-Voltage-Differential-Probe.pdf

[gsabac]

Sonda pentru pentru osciloscop pe calculator, cu doua canale si atenuator pentru protectie.

 

Soda se poate folosi cu orice Osciloscop pe Calculator.

Are doua cabluri independente, terminate cu testere miniatura (vezi postarea #1) si conexiune de masa cu crocodil.

 

In serie cu intrarea, in testerul miniatura am introdus o rezistenta de 270KOhm.

Aceasta realizeaza o atenuare de circa 30 de ori a semnalului si totodata asigura

protectia intrarii pentru placa de sunet a calculatorului, pina la circa 50V. Detaliu in poza de mai jos.

 

 

 

Sonda completa are circa 1200mm iar testerele si firul de masa cam 400mm, pentru comoditatea amplasarii in montaj.

 

 

Montajul de test este realizat cu ajutorul programului GElectronic Art Oscilloscope, pe un laptop DELL si

cu un generator de semnal sinusoidal. Nivelul de intrare este circa 2Vvv.

 

Masuratoare de test la 741 Hz. Nivelul se poate calibra din nivelul de sunet al laptopului de exemplu la o indicatie de 10:1

 

 

Masuratoare de test la circa 20KHz.

 

Nivelul semnalului pe osciloscop nu scade nici la 20KHz, cu sondele miniatura. La circa 300 KOhm impedanta de intrare, se pot folosi

 in majoritatea montajelor de amplificatoare audio sau in general pina la frecventa de 20KHz, cu Art Oscilloscope.

Cu un osciloscop mai performant frecventa este mult mai mare. Nu am masurat care este frecventa maxima la -3dB.

Atenuatorul intern se poate construi cu rezistente de la 10KOhm la sute de KOhm. Pentru 10K, tensiunea maxima este de circa 3V.

Daca se monteaza diode de protectie ea poate depasi 100V. 

Vezi si: http://www.freewebs.com/gelectronic, Art Oscilloscope, unde sunt indicatii si scheme de intrare pasive si active.

 

Succes !

 

@gsabac

[Nardu]

@gsabac, ce parere aveti despre schema - Sonda diferentiala osciloscop optoizolata prezentata in revista Nuova Elettronica nr.235 ?

Tot articolul: https://drive.google.com/file/d/0ByLlrB1eWknsaTNtcWVZT3pMOXM/view

[gsabac]

@Nardu, am o parere buna despre pasiunea pentru electronica si design.

 In legatura cu sonda de osciloscop cu optocuplor trebuie sa remarc ca este deosebit de interesanta si

 usor de construit. Se adapteaza perfect la un osciloscop pe calculator si asigura protectia necesara

 in cazul tensiunilor mari. Schema este interesanta, dar dupa mine etajul doi cu optocuplori are erori

 de editare sau de conceptie. Am sa revin cu detalii altadata. Ca idee, trebuie folosit un amplificator

  logaritmic pentru linearizarea caracteristicii diodei electroluminiscente din optocuplor.

 

@gsabac

[Nardu]

@gsabac, sonda asta diferentiala vine in completarea articolului Visual Analyser Project - Giacomo Barra, publicat in Nuova Elettronica nr.232/233, prezent aici: http://www.sillanumsoft.org/hardware.htm

  Eu sunt interesat sa dedic un laptop pentru utilizare pe post de osciloscop, analiza spectrala, generator sunet, diferite programe sinteza sunet ....etc. Pentru domeniu de frecventa audio, ma satisface momentan o solutie pe baza placii audio; software si cateva montaje simple interfata hardware pentru adaptare, protectie.

  Am citit articolul Sound Card Art Oscilloscope , Art Osciloscop , sondele prezentate - http://www.freewebs.com/gelectronic/ ; mi-a atras atentia paragraful - Cum se poate proteja in general un Calculator la conectarea perifericelor. Concluzia fiind ca cel mai bine este de a utiiza separatie galvanica pentru protejarea reciproca, montaj de masurat - PC/laptop.

  Un alt articol interesant este Isolateur optique oscilloscope - Kudelsko, img#1 -  schema block, articolul - http://kudelsko.free.fr/Isolateur_optic/Fonctionnement.htm  care utilizeaza un optocuplor HCNR200 - http://kudelsko.fpset ree.fr/Isolateur_optic/Datasheet/HCNR200.pdf , care cred ca da raspuns la temerea d-voastra cu privire la neliniaritate.

  Un alt articol de luat in seama - http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/45-11/soundcard.html

  Solutia cu integrate performmante LT1632 si LT1995 de la post#8  http://www.tehnium-azi.ro/topic/6115-sond%C4%83-de-osciloscop-miniatur%C4%83-11-%C5%9Fi-101-homemade-11lei/?do=findComment&comment=65409 

http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1272272

NB: in imagine este inscris eronat LT1955 , IC fiind LT1995.

 

 

 

Avand ca model pentru interfata PC partea hardware de la Visual Analyser Project:

 

 

  Practic, combin solutiile, adaptez la ceva mai nou.

• Placa audio USB, nu solutia PCM2902, scump, cablaj pt "picioare din cele mici" - SSOP, aleg de aici https://www.george-smart.co.uk/wiki/USB_Soundcard_Tests  DELOCK 61961 - 96kHz/24bit http://www.delock.com/produkte/F_438_Sound-Produkte_61961/merkmale.html , chipset VIA VT1620A (192kHz/24bit  http://www.viatech.com/en/silicon/legacy/audio/vt1620a/ ), http://www.atexpc.ro/produs/62316-placi-de-sunet-delock-dl-61961 . Pentru probe merge si de la "Dragonul rosu" - https://www.okazii.ro/placa-sunet-pe-usb-7-1-audio-sound-card-adapter-usb-to-3d-virtual-ch-2-0-a173045245?icid=CS11.P.VZ.04.15&ibid=pp_expirat[173045245] , probabil CM108 44.1-48khz/16bit. Le demolez si le folosesc ca subansamblu http://www.qsl.net/kb9mwr/projects/voip/usbfob-119.pdf
• Alimentare din port USB. Consumul fiind mic, cu un convertor izolat DC-DC, 5V la +/-12v, img#2, http://www.tme.eu/ro/Document/988aff55e000e00ed2d71b14d81fb9bf/TMH.pdf

Urmeaza sa stabilesc ce solutii voi utiliza pentru celelalte blocuri .

Atentie ! sunt 2 aparate: 1.Sonda diferentiala, 2.Interfata PC

[Nardu]

Erata imagine

[Nardu]

 .............................................

Realizarea practica. Rezistentele sunt SMD 1206 de 10MOhmi 1% iar condensatorii SMD 0805  de 18pF la 200V.  Pe poza sunt marcate dimensiunile reale ale circuitului. Se dau gauri in pastilele circulare si se fac treceri cu sirma cositorita pe ambele fete. Ecranul cilindric se conecteaza la masa cablului coaxial si la crocodilul de masa.

 

.

 

@gsabac

 

    Refer partea materiale pentru constructie sonda, cele de la acest post, cele de la Art Osciloscop  pe un calculator PC - http://www.freewebs.com/gelectronic/  si  in general construite in regim Home Made.

 

 

• Ecranul masa poate fi si o teava de la o antena telescopica (din alama in general). Cele mai vechi au baza cca ?9-10mm.
• Varful, tai, adaptez din tester https://www.tehnoelectric.ro/produse/mf_8272_testere_ptr_aparate_de_masura  - https://www.tehnoelectric.ro/produse/mf_7873_testere_ptr_aparate_de_masura , scrie 1000V pe el. Firul ii pun o banana, un crocodil, un clips, nu-l arunc!
• Ce pun, din ce se gaseste uzual, la Tub izolat 1kV, Tub izolat 3kV ?

 

 

 

@Nardu

Editat August 20, 2016 de Nardu

[gsabac]

Sunt 2 sonde si realizarea practica pentru fiecare este diferita.

In sonda cu componente SMD, pentru 2KV, se foloseste distanta dintre componente si ecranul de masa plus un tub izolator,

  pentru realizarea izolatiei necesare. Se pot pune 2 tuburi concentrice de teava de plastic pentru instalatii  electrice (Bergman),

  daca tubul este subtire sau unul singur daca are peste 1mm.

 

La sonda cu componente discrete, cu atenuare 10:1 si care este dimensionata pentru 400V, datorita dimensiunilor

  mari ale componentelor, acestea se apropie prea mult de ecranul de masa si este necesar un tub izolator.

Acesta poate fi o teava de plastic pentru instalatii electrice (Bergman) de 10mm sau mai multe straturi roluite de polietilena groasa.

 

In legatura cu cordonul de interconectare dintre osciloscopul pe calculator si sonda propriu-zisa, obligatoriu trebuie folosit

  un cablu coaxial, poate fi si de microfon, plus mufa jack adaptata la calculator.

Chiar citiva cm de fir neecranat poate compromite masuratorile. Ecranul cu componentele sondei se conecteaza la tresa

 cablului coaxial, care se conecteaza la conexiunea de masa a jack-ului folosit pentru PC.

 

La experienta Dvs. de constructor amator, va recomand sonda de la postarea #9. Si aceasta va va crea destule probleme

  la realizare, nu este asa de simplu cum s-ar presupune din pozele postate de mine. Prin marirea rezistentei la 1MOhm

  sau mai mult, puteti masura si tensiuni mai mari.

Osciloscopul pe calculator permite doar tensiuni alternative, dar am vazut si adaptoare de curent continuu foarte "curajoase".

S-au eliminat condensatorii de intrare si s-a facut adaptare pentru compensarea de CC.

Este numai pentru avansati si se pot utiliza calculatoare dezafectate care nu mai sunt de actualitate.

 

In legatura cu Visual Analiser Project, acesta se bazeaza pe un software complex care nu lucreaza decit

  cu varianta de adaptor proprie, poate are si secrete de fabricatie care de fapt te trimit sa cumperi produsul.

 

@gsabac

Editat August 20, 2016 de gsabac