Цифровые измерительные приборы/Рекомендации по изготовлению

< Цифровые измерительные приборы
Выкупить рекламный блок

Перед изготовлением приборов необходимо подробно ознакомиться с описанием узлов и приборов. Поскольку описания даны довольно сжато, по некоторым вопросам работы отдельных узлов рекомендуется обратиться к дополнительной литературе.

Далее необходимо определить наличие и возможность приобретения деталей, в первую очередь таких, как микросхемы, индикаторные лампы, разъемы, отсутствие или замена которых может привести к существенным изменениям чертежей печатных плат и конструкции прибора. В схемах функциональных узлов использованы в основном ОУ самого широкого применения — интегральные микросхемы серии К140. По конструктивным и присоединительным размерам корпуса эти микросхемы выпускают в двух типоразмерах: прямоугольном (КР140УД1) и круглом (К140УД1). Производство последних сокращается, поэтому чертежи печатных плат разработаны в основном для прямоугольного пластмассового корпуса. Однако, если у радиолюбителей есть достаточное число микросхем с круглым металлическим корпусом, то, учитывая некоторые изменения в обозначении выводов, их можно использовать.

При отсутствии разъемов МРН14-1, а замена их на другие вызывает большие трудности, прибор можно выполнить и без разъемных соединений плат. В этом случае ширину платы увеличивают до 65 мм. Платы устанавливают также вертикально. Крепление плат к шасси производят с помощью уголков. Монтажные провода подводят вдоль платы с одной стороны так, чтобы иметь возможность отвернуть плату на некоторый угол на монтажных проводах для удобства доступа к элементам, расположенным на плате.

Изготовление прибора начинают с работы над отдельными функциональными узлами, придерживаясь их нумерации. При этом следует уделить должное-внимание деталям, поскольку они в значительной мере определяют качественные показатели измерений. Важно не только выполнить, например, делитель с высокой точностью, но и выбрать такие типы элементов, которые имели бы минимальные температурные коэффициенты и токи утечки. К транзисторам и диодам особых требований не предъявляют, и они могут быть заменены другими, аналогичными по структуре, частоте и мощности, со статическими коэффициентами передачи тока, указанными к схемам.

Начертание рисунков печатных плат облегчает изготовление узлов, но только при наличии указанных на схеме деталей. Хорошо, если удается подобрать другие элементы с аналогичными электрическими параметрами и в таком же конструктивном исполнении. В противном случае схему и чертеж печатной платы приходится изменять.

Особое внимание следует уделить изготовлению первых узлов: источников питания, преобразователя напряжение — частота и счетчику преобразователя. По существу вместе с входным узлом вольтметра эти узлы образуют исходный вариант прибора. Остальные узлы лишь расширяют функциональные возможности.

Налаживание узлов не сложно, но требует большой аккуратности в работе. Обязательным прибором для настройки должен быть осциллограф, обладающий высокой чувствительностью - (около 10 мВ). С его помощью проверяют режим работы микросхем и транзисторов по постоянному току, а также форму сигналов в динамическом режиме.

Узлы просты и начинают работать сразу, требуется только уточнить режим их работы. У микросхем в первую очередь проверяют напряжение на выходе. Для балансировки выходного напряжения почти каждая микросхема имеет под-строечный резистор напряжения смещения.

Проверку работоспособности узла и совместную настройку нескольких узлов удобно производить на вспомогательном монтажном устройстве — макетни-це. В самом простом виде макетннца состоит из двух текстолитовых плат. скрепленных между собой по краям двумя плоскими металлическими стойками П-образной формы с лапками для устойчивости.

Расстояние между платами определяется посадочным размером разъемов, в которые вставляют узлы. Один конец разъема крепят к одной плате, второй — к другой. Таким образом, между платами устанавливают 4 — 6 разъемов. На платах делают ряд отверстий для установки переменных резисторов, переключателей, тумблеров, необходимых при предварительной настройке, а также несколько выводов и зажимов для подключения источников питания и внешних приборов. Все эти детали впоследствии могут быть перенесены в прибор. Плату счетчика устанавливают крайней, индикаторными лампами наружу.

После изготовления и предварительной настройки узлов приступают к конструктивной компановке прибора. Наиболее объемной частью прибора является выпрямительная часть источников питания. Располагают ее в задней части отсека прибора. Плату счетчика устанавливают первой от лицевой панели. Напротив индикаторных ламп на панели делают окно, обрамленное декоративной рамкой; его закрывают оргстеклом желтого или оранжевого цвета.

На передней панели устанавливают все органы управления: переключатели рода работы S1 и пределов измерения S2, выключатель «Сеть (S3)», кнопку «Измерение Rx, Сх, h21э», ручки «Уст. О», «Порог», «Частота», «Амплитуда» и другие в зависимости от функциональных задач, которые решаются прибором. В постоянном изменении индикации нет необходимости, поэтому ручку «Время индикации» можно вынести на заднюю панель или вообще под шлиц.

Перебор кнопочного переключателя типа П2К. с зависимой и независимой фиксацией не вызывает трудностей. Планку зависимой фиксации располагают в средней части переднего корпуса переключателя, а переключатели с независимой фиксацией — по обе стороны от нее.

Рис. 35. Принципиальная схема вспомогательного уст ройства

Значительно упрощает окончательную настройку полностью изготовленного прибора наличие цифровых приборов: вольтметров постоянного и переменного токов, частотомера. Однако далеко не все радиолюбители имеют возможность работать с ними. Приходится изыскивать другие пути. Например, удобно воспользоваться для настройки высокостабильным источником постоянного тока — нормальным элементом. Это позволяет без применения цифрового вольтметра проще проверить настройку входного устройства вольтметра У5 и преобразователя напряжение — частота УЗ, уточнить установку калибровочных напряжений ± 1 В, подобрать номиналы сопротивлений входного делителя напряжения. Настройку прибора по нормальному элементу производят в следующей последовательности. Переводят прибор в режим измерения постоянного напряжения «Uх», устанавливают переключатель пределов S2 в положение «2000 мВ», ручкой «Уст. О» добиваются нулевого показания счетчика. Подключают ко входу «Uх» нормальный элемент. Меняя поочередно полярность подключения элемента, добиваются совпадения показаний счетчика с напряжением нормального элемента: при положительном входном сигнале регулировкой подстроечного резистора R8 узла УЗ, при отрицательном входном сигнале регулировкой резистора R22 узла У5. Затем нажимают .кнопку «Контр». С помощью резисторов R19 и R20, расположенных на плате узла У2, манипулируя переключателем «±1 В», устанавливают точные значения калибровочных напряжений. Отключают кнопку «Контр». При этом счетчик должен точно показывать напряжение нормального элемента как при положительном, так и при отрицательном сигнале. Операции «астройки повторяют несколько раз.

Автором был использован элемент с напряжением 1,0165 В. Следует иметь в виду, что этот элемент отдает очень малый ток и потому к нему можно подключать только высокоомную нагрузку не менее сотен килоом.

Если и нормальный элемент достать трудно, для настройки можно изготовить вспомогательное устройство, принципиальная схема которого приведена на рис. 35. Устройство состоит из эталонных резисторов сопротивлением 0,1; 1; 10; 100 и 1000 Ом, сдвоенного тумблера S2, переключением которого изменяют полярность выходного напряжения с точным сохранением его значения. К гнездам XI и Х2 подключается любой гальванический элемент напряжением 1,5 В.

В положении переключателя «1000 мВ» на выходных гнездах ХЗ и Х4 переменным резистором устанавливают с возможно большей точностью напряжение 1 В. Декадный шаг 100, 10 и 1 мВ обеспечивается эталонными резисторами. Настройку прибора с помощью вспомогательного устройства в режиме «Uх» производят так же, как было описано выше при работе с нормальным элементом. Отключив гальванический элемент, вспомогательное устройство можно использовать для настройки первых поддиапазонов прибора в режиме «R*». Для настройки остальных поддиапазонов декадный шаг резисторов следует продолжить набором резисторов с сопротивлением 10, 100 и 1000 кОм.

Желательно также дополнить устройство набором конденсаторов. Все эталонные элементы должны быть предварительно измерены с точностью не менее четырех знаков. Сделать это можно с помощью промышленных приборов путем отбора из нескольких элементов одного, с наиболее близкими к выбранному шагу параметрами. Результаты измерений сводятся в таблицу.

Кажущаяся сложность вспомогательного устройства окупается существенным сокращением времени настройки прибора в целом.

Широкодиапазонный генератор У12, схема которого приведена на рис. 28, нужен далеко не всем, поэтому он не включен в состав комбинированного цифрового прибора. Однако для тех радиолюбителей, которые занимаются импульсной техникой, такой генератор окажется очень полезным. В этом случае в прибор вводят дополнительно переключатель формы сигнала S5 и переменный резистор «Длительность».

Так как выходные сигналы, снимаемые с узлов У10 и У12, различны по амплитуде, перед тем как подать их на вход широкополосного усилителя У11, их предварительно приводят к одному уровню ±1,65 В. Делают это с помощью подстраиваемых делителей, общим нижним плечом которых является резистор R29. При настройке положению счетчика «10 — 00» должен соответствовать размах сигнала на прямом выходе узла У11 (гнездо Х24), равный ±10 В. Слабый синусоидальный сигнал с выхода узла У10 предварительно усиливают маломощным усилителем A1, расположенным на плате У11.