Доработка цифрового компактного осциллографа (ДЦКО)
Этот конструктор прислан мне в сентябре 2022 года по почте из КНР через 2 месяца после предоплаты заказа. Он был спаян полностью, оставалось лишь собрать корпус из прозрачного полистирола. Несмотря на традиционную упаковку (рисунок 01), три полистироловые детали корпуса в самых тонких местах были разломаны на части и пришлось слегка поломать голову при их сборке.
Рисунок 01.
Затруднённый процесс сборки корпуса привёл к решению описать его в статье.
Рисунок 02.
Кроме блока питания (9В, 1А), который был приобретён отдельно в интернет-магазине MCU, в состав конструктора вошли:
1). ВЧ – кабель-рогулька длиной 54 см с двумя «Крокодилами» на одном конце и с разъёмом типа BNC – на другом конце, подключаемом на вход осциллографа.
2). Собранная плата осциллографа.
3). Полистироловые движки, кнопки, заготовки для изготовления корпуса и комплект крепёжных изделий. Всё по счёту. А вот инструкция по сборке (видимо, потому, что конструктор уже полностью спаян) не прилагалась. Пришлось разыскивать документацию на DSO138 в интернете.
Рисунок 03.
Перед сборкой корпуса плату дисплея пришлось снять с платы процессора. Делать это следует не спеша, чтобы не погнуть контакты разъёмов. Разъединять обе половинки большого разъёма можно с помощью скальпеля или отвёртки, поочерёдно прилагая усилия то с одной, то с другой стороны разъёма (в 2-3 этапа).
Рисунок 04.
Вид на плату дисплея и плату процессора с обратной стороны.
Рисунок 05.
Для упорядочения сборки корпуса рекомендуется разложить 6 стенок корпуса на ровной поверхности рядом с рабочим столом.
Рисунок 06.
Так же раскладываются внутренние полистироловые детали, обеспечивающие нормальное функционирование движковых переключателей и местоположение кнопок. Красный треугольник-стрелка показывает место разлома. Знак равенства указывает, что нижняя и средняя детали полностью одинаковы (но в них также есть по два разлома, о которых при раскладке деталей нужно было догадаться).
Рисунок 07.
Разломанные детали перед сборкой были склеены.
Рисунок 08.
С красных полистироловых толкателей кнопок и движковых переключателей при помощи скальпеля сняты защитные бумажные наклейки. Возможно, быстрее наклейки снимутся, если их предварительно замочить. Крепёж М2 предназначен для крепления платы дисплея.
Рисунок 09.
Верхняя деталь устанавливается на показанную снизу «полусборку» с дисплеем.
Рисунок 10.
«Полусборка» с дисплеем перевёрнута (верхняя часть рисунка 10). В нижнюю «полусборку» вкладываются 5 красных толкателей для кнопок и 3 толкателя для движковых переключателей.
Рисунок 11.
Нижняя часть рисунка: теперь толкатели не выпадут из своих гнёзд. Сильное затягивание гаек М3 не допускается во избежание прогиба полистироловых деталей корпуса.
Рисунок 11а.
В последнюю очередь на 4 винта М3 надевается плата процессора и крепится не тугим закручиванием 4 гаек М3.
Рисунок 12.
К внутренним деталям прикреплена только передняя стенка корпуса. Далее – переворачиваем осциллограф …
Рисунок 13.
Боковые стенки корпуса устанавливаем, например, по порядку (1234), указанному на рисунке 13. И в конце, на 4 выступающих винта М3 надевается задняя крышка корпуса.
Рисунок 14.
Если позволяет длина винтов М3, то перед накручиванием гаек-колпачков М3, прокладываем шайбы, предотвращающие самопроизвольное откручивание гаек-колпачков.
Рисунок 15.
Долго собирали, но как видим, ничего не сломали!
Рисунок 16.
Для более детального ознакомления с органами управления и индикации используем рисунок 16.
Осциллограф DSO138 собран на базе микроконтроллера STM32. DSO138 имеет интересную функцию. На экран осциллографа (помимо изображения формы сигнала) можно вывести результаты измерений сигнала в текстовой форме. Рассчитывать параметры сигнала по клеточкам координационной сетки не нужно. Все результаты выводятся в текстовой форме и отображаются в верхней части экрана осциллографа. Важно только ознакомиться со следующими обозначениями, приводимыми в сокращённой форме на английском языке.
Сокращения терминов
Рисунок 16а.
Соотношение между размахом, амплитудой и эффективным (средним, среднеквадратичным, или действующим) значениями напряжения.
U max – максимальная амплитуда, Вольты (от «0» до «+»).
U min – минимальная амплитуда, Вольты (от «0» до «-»).
Примечание: Амплитуда – это максимальное смещение, т. е. расстояние от точки (или линии) равновесия до крайней точки (половина «размаха»). U ампл. ≈ U эфф. х 1,4 или U ампл. ≈ U эфф : 0,7
U pp – Peak-to-Peak Voltage - размах напряжения. Размах в 2,8 раза больше, чем эффективное значение напряжения.
U rms – Root Mean Square Voltage - среднеквадратичное (эффективное, или действующее) значение напряжения.
Смещение - это текущее отклонение от положения равновесия (для измерения напряжения – от нуля по оси «Y»).
U avr – Average [ˈævərɪʤ] Voltage - среднее напряжение.
Freq – frequency [ˈfriːkwənsɪ] – частота, Герцы.
Cycl - Cycle [saɪkl] - период следования (Т), секунды.
PW – pulse width [pʌls wɪdθ] – длительность, или ширина импульса, секунды.
Duty - [ˈdjuːtɪ] – скважность (сигнала). Скорее всего, процент заполнения, и даже не коэффициент, если уж в процентах. 50% = меандр (скважность равная двум).
Voltage value [ˈvəʊltɪʤ ˈvæljuː] – значение напряжения.
A high-voltage wire - высоковольтный провод.
Booting [ˈbuːtɪŋ] - загрузка. Синоним - loading [ˈləʊdɪŋ].
Органы управления DSO 138
Осциллограф DSO 138 имеет два гнезда для подключения питания, замаркированные на плате как «DC9V» («+» - центральный контакт разъёма) и «J9». Эти разъёмы расположены в правом верхнем углу корпуса. DSO 138 сохраняет работоспособность при питании постоянным стабилизированным напряжением от +7,5 до +12 Вольт. Однако, по некоторым сведениям, при напряжении +12 Вольт может перегреться стабилизатор U5 78L05 и сгореть транзистор Q1 8550. Поэтому лучший вариант – номинальное выходное напряжение блока питания +9 Вольт с минимумом пульсаций.
BNC – тип разъёма, установленный на вход осциллографа (расположен слева на верхней стенке корпуса).
Переключатель SW1 «CPL» - Couple selection – (GND / AC / DC).
Положение GND нужно для калибровки. AC – для переменного тока. DC – для постоянного (и ~ тоже) тока.
Переключатель SW2 «SEN1» (1V / 0,1V / 10 mV) – чувствительность - sensitivity [sensɪˈtɪvɪtɪ].
Переключатель SW3 «SEN2» (х5 / х2 / х1) «Множитель».
И «клавишное функциональное меню» из кнопок:
Кнопка SW4 «OK» [əʊˈkeɪ] - 1). «выбираем / подтверждаем». 2). Заморозка / Разморозка «RUN / STOP» (Hold [həʊld] - удерживание). 3). Длительное нажатие (более 2-3 с) – «Показать / Скрыть» текст (с результатами измерения).
Кнопки SW5 и SW6 - «+» и «-» - «регулировки», или настройка значения выбранного элемента.
Кнопка SW7 «SEL» – select [sɪˈlekt] – выбор. Для выбора элемента, который нужно настроить. Выделение элемента выполняется заменой его цвета синим цветом. Перебор элементов (надписей) ведётся против часовой стрелки по периметру экрана.
Кнопка SW8 «RESET» – 1). Сброс (серый экран).
Доработки
Используем тестовый сигнал. К источнику тестового сигнала (встроенного генератора) «меандр 1 кГц / 3,3 Вольта» подключаем входной щуп (красный зажим «крокодил» - red clip) через квадратное окно в верхней панели корпуса. Для подключения крокодила на плате осциллографа между печатных контактов J2 (площадок) впаивается петля из лужёного одножильного провода.
Доработка 1. Подстроечный конденсатор С6 ёмкостью 30 пФ предназначен для «убирания шума» - зубчатых всплесков напряжения, появляющихся после окончания фронтов (положительных перепадов) прямоугольных импульсов. Однако, ёмкость этого конденсатора явно недостаточна и к подстроечному конденсатору С6 требуется дополнительная подпайка керамического конденсатора ёмкостью порядка 47 пФ … 47 нФ, который подключается параллельно С6. Понятно, что большая ёмкость будет негативно влиять на быстродействие. Нагляднее смотрите на видео с точки 02.22 до 02.50.
Доработка 2. Эта доработка более сложная и касается оксидного конденсатора С26, конденсатора С15 и дросселя L4. Подробнее смотрите на этом же видео с точки 02.50 до 08.07 конца. Однако автор называет Vpp (размах сигнала, или двойную амплитуду) амплитудой (см. с точки 06.36 до 06.41) и вторая доработка по его инструкции не вызывает доверия.
Настройки
1). Период развёртки (10 мкс … 500 с.) показывает, за какое время развёртка луча перемещается на 1 клетку по оси X влево.
2). Режим развёртки, или «режим принятия сигнала осциллографом» (Auto, Norm, Single).
В режиме Auto развёртка идет постоянно, не зависимо от наличия сигнала.
В режиме Norm развёртка идёт только тогда, когда сигнал переходит через порог срабатывания триггера (другими словами, в момент появления сигнала). Порог задаётся правой стрелкой (←) и его значение видно в правом верхнем углу экрана.
В режиме SING осциллограф ждёт пока сигнал превысит порог срабатывания триггера, рисует развёртку до половины рабочей области и замораживает показания. Это полезно в случае ожидания короткого сигнала (который не желательно пропустить).
3). Условия срабатывания триггера (наступления «синхронизации развёртки»): по переднему (восходящему) фронту или по заднему фронту (спаду).
4). Порог срабатывания триггера. Кроме ранее рассмотренных эффектов, порог триггера оказывает влияние на синхронизацию, которая делает линию развёртки «неподвижной». При срабатывании триггера (и остановке «картинки») загорается зелёный LED (светодиод) D3.
5). Видимая область осциллограммы. Так как длина осциллограммы составляет 1024 отсчёта, а ширина дисплея всего 320 точек, вся осциллограмма на дисплее не помещается.
6). Последняя настройка - положение нуля на графике – выполняется левой стрелкой (→) по оси Y.
Эта настройка бывает удобна, когда линия развёртки не влазит в экран.
Примеры использования DSO138 (с чужого видео)
Несколько оригинальных примеров использования осциллографа можно посмотреть на видео, начиная с временной точки 7 минут 15 секунд и до конца (временная точка 08.41).
1). Бытовая сеть ~230 Вольт через силовой трансформатор: наблюдаем синусоиду частотой 50 Гц.
2). С помощью солнечной батареи можно увидеть мерцание света от качественной (мерцание минимально: едва заметная волнистость) и некачественной (мерцание максимально: прямоугольные импульсы с меандром) LED – лампы.
3). Шаговый двигатель или электромотор в режиме генератора. Вращаем ротор пальцами руки. На выходе вырабатывается переменный ток.
4). Измерение освещённости при помощи фоторезистора (подключённого к «Кроне» +9 Вольт с помощью токоограничительного резистора), освещаемого приближаемой (и удаляемой) настольной лампой.
Проверка DSO138 с помощью виртуального ГЗЧ
Виртуальный ГЗЧ можно устроить на ПК, НБ, смартфоне или подобном устройстве. Для этого скачиваются и устанавливаются нужные приложения. Приложения в интернете преимущественно платные, условно платные (демоверсии), но встречаются и бесплатные.
Проверить работу осциллографа можно, например, установив на телефон приложение «Audio Signal Generator» (Media Punk Studios). У автора статьи на Айфоне-7 установлен голосовой помощник Алиса. Достаточно было сказать: «Алиса, найди приложение Сигнал – генератор!». И на выбор пользователю представлено целых 4 приложения на App Store для установки и «открывания»:
1). Audio Signal Generator (демоверсия бесплатно), с частотным диапазоном от 20 Гц до 20 кГц, разбитым на 5 поддиапазонов. С возможностью ослабления тон-сигнала от 0 до 96 дБ.
2). Sound Generator – генератор звуковой частоты с формой сигнала: синусоида, прямоугольные и треугольные импульсы (за 99 рублей).
3). Генератор тона.
4). Audio Function Generator.
После установки, на рабочем столе Айфона-7 появился ярлык «Signal Gen», позволяющий запускать это приложение.
На вход осциллографа сигнал подаётся с телефона (через соответствующий кабель или переходник) с универсального гнезда, к которому подключаются головные телефоны».
Рисунок 17.
Проверенный и откалиброванный осциллограф можно оснастить вертикальным держателем. Тогда он не будет занимать драгоценное место на рабочем столе.
Рисунок 18.
Держатель можно изготовить из нижней половинки пластикового футляра от старой видео кассеты стандарта VHS
Рисунок 19.
Разметка ведётся штангенциркулем. Вырезать держатель желательно ножницами по металлу.
Рисунок 20.
Перед вырезанием держателя, торцевыми кусачками выкусывают вертикальные выступы на донной части футляра (на рисунке 20 они перечёркнуты красным). Если этого не сделать, то на пути линий разреза, выступы окажутся трудно преодолимым препятствием для ножниц по металлу. А линии разреза окажутся неровными!
Рисунок 21.
После вырезания держателя из донной части футляра, в держателе делаются отверстия согласно рисунку 17. Пазы «ушек» протачиваются плоским надфилем, но намного быстрее форму «ушкам» можно придать с помощью торцевых кусачек. «Укусы» выполняются по линиям, выделенным ярко красным цветом. Мелкие обрезки, перечёркнутые красными крестами, можно выбросить, а вот верхнюю половинку футляра для видеокассеты рекомендуется отложить «про запас» для другой поделки.
Рисунок 22.
Осциллограф DSO138, прикреплённый к держателю. По краям рисунка изображены 4 силовые кнопки для подвешивания держателя к вертикальной деревянной поверхности (к стенке).
Рисунок 23.
«Держатель держателя». Фанерная заготовка, «исполняющая обязанности» вертикальной стенки, обклеена текстурной плёнкой. Однако, клеевого слоя, нанесённого на плёнку на фабрике, недостаточно для надёжного приклеивания плёнки к фанере. Поэтому фанера дополнительно не менее 2-3 раз промазана клеевым карандашом.
Рисунок 24.
Центры 4 отверстий диаметром 1 мм в фанерной стенке намечаются шилом методом кондуктора (штангенциркулем – в данном случае - и дольше, и менее точно получится).
Рисунок 25.
Так как длина металлической (острой) части силовых кнопок немного больше, чем толщина листа фанеры, силовые кнопки (чтобы не выступали и не царапали) обкусываются клещами или режущей частью пассатижей. Достаточно, если вдавленные кнопки просто не будут выступать из задней стороны фанеры или будут «спрятаны» в фанеру» на глубину 0,5 … 1 мм. Кнопки в фанере будут отлично держаться на трении, так как диаметр отверстий = 1 мм, а толщина металлической части кнопки = 1,1 мм.
Рисунок 25а.
Рисунок для выбора и самостоятельного вырезания этикеток «РТО» и «Сделано в РФ».
Рисунок 26.
Ранее приклеенные скотчем этикетки «РТО» смотрятся, особенно в отражённом свете, не эстетично. Поэтому поля из скотча по краям этикеток обрезаются ножницами и приклеиваются к корпусу клей-карандашом, но лучше клеем типа «Супер момент».
Рисунок 27.
Силовые кнопки для ДЦКО используются из набора канцелярских мелочей фирмы «BRAUBERG» и поочерёдно вдавливаются в фанеру (в четыре предварительно просверленные отверстия диаметром 1,0 мм) пальцами руки или другим твёрдым предметом.
Рисунок 28.
Вид сзади на держатель с установленным на него осциллографом DSO138.
Рисунок 29.
Вид спереди на держатель, повешенный на вертикальную стенку из текстурированной фанеры с установленным на него осциллографом DSO138.
Рисунок 30.
Проверка работы осциллографа. Красный (сигнальный) зажим «Крокодил» входного кабеля осциллографа подключён к выходу встроенного генератора 1 кГц, +3,3 Вольта. Чёрный («земляной») зажим «Крокодил» входного кабеля оставляют не подключённым. Сигнал имеет форму меандра и при развёртке по оси «Х» 200 мкС на клеточку один полный период колебания занимает 5 клеточек. То есть частота сигнала составляет 1000 Герц. Для снятия параметров сигнала в текстовой форме достаточно длительного (2-3 секунды) нажатия кнопки SW4 «ОК». Чтобы убрать с дисплея текст требуется повторное длительное нажатия кнопки SW4 «ОК».
Если вы делали настройки и что-то пошло не так, надо всё сбросить к исходному состоянию. Для этого отключаем питание (разъёмом J10) и зажимаем кнопки «+» и «-». Вновь включаем питание и держим кнопки пока не появится осциллограмма.
Тем радиолюбителям, кому приведённой информации оказалось недостаточно, предлагаем пройти по ссылке - Как работать с осциллографом на примере DSO138 — видео NofolloW.Ru. Здесь вы найдёте около 10 видео, подобранных на одном сайте по темам пайки, настройки, калибровки, доработки, новой прошивки, сборки и применения осциллографа DSO138.
Уважаемые читатели!
Предлагаем Вашему вниманию гуманитарный блок к статье ДЦКО. Первая часть гуманитарного блока – четыре загадки радиотехнической тематики.
Загадка №1.
Ты включил питанье, пыль с него убрал;
он же с перепугу луч свой прерывал.
Но зайдя на точку, он работать стал:
скучную картинку вмиг обрисовал.
Может быть, вам в большей степени понравится другая загадка. Попробуйте прочитать подсказку:
Загадка №2.
Техник любопытный прочертил маршрут:
нос суёт свой острый, в схему там и тут.
Если неисправность - он подскажет чуть,
чтоб былую славу гаджету вернуть.
Последние – третья и четвёртая - загадки такие же не длинные, но совсем не трудные.
Загадка №3.
«Телевизор» странный: монохромный луч,
он кино не крутит, но вникает в суть.
Со щупом он дружит, гаджет его злит,
если неисправен – значит, исцелит.
Загадка №4.
Маленько оконце, ещё меньше «клеть».
Вместо съёма данных можно текст прочесть.
Выскочка лучистый изваял сигнал,
и настройщик Петя важное узнал.
Вторая часть гуманитарного блока – ребус ДЦКО №1. Он является дублирующим заданием к загадкам. Если ни одна загадка не отгадана, то разгадайте ребус (см. рисунок 31). И ещё одна подсказка: в ответе 11 букв.
Рисунок 31.
Полный ответ к ребусу ДЦКО №1:
По полному ответу к ребусу несложно выделить ответ и проследить почему так, а не иначе читаются рисунки, составляющие ребус. Пожелание: сразу в ответ не заглядывать, а попытаться разгадать ребус.
Разгадав загадки или ребус, следует ввести ответ в строку «Пароль» файла «DTsKO_4work». Тогда вы сможете, получить комплект материалов для изготовления ДЦКО. Также, вы сможете в открытом виде прочитать ответ к ребусу №1. Архив файла «DTsKO_4work» можно скачать здесь:
ВИДЕО
Если у Вас есть желание посмотреть на поделку при демонстрации её работы и внешнего вида, то откройте видео «ДЦКО» (147 МБ), пройдя по ссылке:
Для того, чтобы посмотреть этот же файл на мобильном устройстве вы можете воспользоваться QR - кодом:
Если после просмотра видео Вас больше заинтересовала не конструкторская доделка осциллографа или рекомендации по доработке схемы DSO138, а разноцветные светодиоды на зелёной розетке сетевой переноски, то рекомендуем посмотреть статью УИР (Универсальный индикатор для розетки), также расположенную на сайте «У самоделкина» и имеющую 3281 просмотр.
«Рецензия» на ДЦКО от бота Алисы
Текст рецензии по рекомендации Алисы читает актриса Татьяна Шитова.
Начну, как обычно, с критических замечаний.
1). Ламинированные этикетки, приклеенные клей-карандашом, плохо держатся. Лучше использовать клей типа Супер-момент, а место расположения этикетки на держателе перед приклеиванием этикетки слегка зашкурить.
2). Осциллограф можно использовать для настройки лишь низкочастотных конструкций. Поэтому DSO138 это - полезная игрушка и, причём, для начинающих!
Теперь – о достоинствах поделки.
1). Доработанный осциллограф можно убрать с рабочего стола и повесить на стенку. Экономия места на рабочем столе – это элемент НОТ (научной организации труда).
2). Материал, из которого изготовлен держатель, приятен на ощупь и эластичен. Он быстро и хорошо разрезается ножницами и торцевыми кусачками, но плохо поддаётся обработке надфилями, так как ворсится.
3). В статье есть словарик для перевода терминов с английского языка. Это полезно для калибровки и эксплуатации уже доработанного осциллографа.
4). Этот конструктор – пожалуй, самый дешёвый из предлагаемых цифровых осциллографов в сети интернет.
И в заключение, советы доработчикам конструктора.
1). Над дисплеем желательно установить увеличительное стекло, например, от сувенирного слайдо-фильмоскопа «Кристалл».
2). Хорошо бы приделать к держателю гибкую спиральную ножку (как у настольного светильника), которую в какое положение повернёшь, в таком положении она и останется.
3). Повысит удобство работы с осциллографом тумблер – выключатель питания. Однако проще будет установить проходной выключатель в разрыв шнура адаптера (блока питания).
4). В случае настольного варианта, к держателю следует приделать небольшую подошву - платформу для удержания осциллографа в вертикальном положении, как это сделано в устройстве наблюдения за птицами.
5). Продвинутым пользователям для работы я рекомендую купить более серьёзный осциллограф.
Ай-ой-уй!!! Как бежит время! С головой погружаюсь в сеть, чтобы заказать в интернет-магазине чуть более продвинутый осциллограф для своего Алисёнка.
Скажите мне слова, которые сделают поиск в сети быстрым, удачным и обязательно продуктивным. Не знаете какие слова? Подскажу по секрету: Они начинаются с «Крекс-фэкс-пэкс». В любом случае, до свидания!
Источники информации:
1). Видео длительностью 02.50 «Настройка осциллографа DSO138» (Правильная настройка осциллографа без всякого вмешательства паяльника…)
2). Видео «Осциллограф DSO138, подробный обзор и настройка» длительностью 08.41 с демонстрацией формы сигнала на разных (1 кГц, 10, 20, 50, 100, 200 кГц) частотах. Видео имеет с 2019 года 23 тысяч просмотров и 712 лайков. Автор TryTech.
Радиолюбителям, желающим изготовить другой корпус, оснастить DSO138 делителем входного напряжения 1:20, уменьшить шумы установкой экрана, наглядно ознакомиться с техническими характеристиками «ослика», предлагаем посмотреть видео длительностью 28.45 «Осциллограф DSO-138 — Делитель 1:20, Корпус, Лайфхаки, Блок питания, Развенчание мифов». Видео разбито на 7 частей, сведённых в оглавление. Начало каждой части обозначено в минутах и секундах. Очень удобно, чтобы не смотреть всё видео, а сразу выбрать интересующую вас тему.
Примечание
В статье ДЦКО использованы загадки: ЗРТ2 №№ 179, 181, 180, 178 и ребус ДЦКО №1.
