Автор: ELcat
Опубликовано 24.11.2011
Создано при помощи КотоРед.

Каждый Радиокот в той или иной мере имеет потребность в маленькой домашней радиолаборатории. И, естественно, маленьком, но функциональном арсенальчике радиоизмерительного оборудования. В нашей замечательной стране, давшей миру столько кулибиных, выдающихся учёных, деятелей и первооткрывателей, сегодня, к сожалению, таковых не потчуют. Цены на измерительное оборудование промышленного производства порой самые высокие в мире, а зарплаты... ну да вы сами знаете: "Кармашек у котёнка не больше напёрстка..." Ну да и ладно, в нашем случае пара рук да голова на плечах - куда более ценное оборудование, изготовим сами. И огромная благодарность тем ребятам, которые порою на энергии чистого энтузиазма занимаются разработкой, комплектовкой и рассылкой наборов для самостоятельного изготовления такого оборудования. Именно об этом и пойдёт сегодня речь.

Завёлся в моей домашней лаборатории новый зверёк - Хамелеон D. Вещь чудесная, но без удобного и функционального хвостика-щупа - малопригодная. Для его изготовления нам потребуются:

- обычный щуп от китайского мультиметра,

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

- разъём типа мини-джек 3,5мм "стерео",

- микропереключатель,

- 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

Получилось!

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.

Схема

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.

Ну, теперь можно и миской погрохотать :)

Все вопросы в Форум.