Емкостная линейка для осциллографа своими руками

Емкостной и индуктивный щуп-датчики для осциллографа

Емкостная линейка для карманного осциллографа своими руками за 100 руб. Смотрим ВВ зажигание.

Изготовление датчиков для проверки катушек зажигания.

Емкостная линейка для карманного осциллографа своими руками за 100 руб. Смотрим ВысокоВольтное зажигание авто .

Диагностика и ремонт электрооборудования автомобиля.Оживление и реанимация авто. Ремонт авто своими руками.Самодельные инструменты и приборы для ремонта авто.

#ИгорьБелов #автодиагностика #автоэлектрика #автоэлектрик #диагност #аккумулятор #стартер #генератор #автосервис #ремонтавто #гараж #сто #repair

Мой LIVE канал — https://www.youtube.com/channel/UCvGNbUY8JJr4l7pGbhsaaYg/videos

Если Вы желаете отблагодарить автора канала или материально поддержать канал(для покупки оборудования и инструментов) — карта сбербанка 2202 2014 8104 3574

Я в INSTAGRAM — https://www.instagram.com/igoravtomexanik/?hl=ru

По вопросам рекламы,сотрудничества и коммерческих предложений: +79033601625 , 8(3532) 20-16-25.

Видео Емкостная линейка для карманного осциллографа своими руками за 100 руб. Смотрим ВВ зажигание. канала Автоэлектрик-диагност Игорь Белов

Показать

Как выглядит осциллограф

Важно! Многоканальные n-осциллографы высвечивают на экран n-графиков, считывая показания с n-го количества сигнальных входов.

Блок-схема осциллографа

К сведению. Окончательное формирование уровней сигналов двух развёрток выполняют оконечные усилители.

Цифровой многоканальный осциллограф

Схема на 10 В

Внимание! Полученные результаты тестирования, при использовании для прибора настроечных резисторов, бывают неточными. Использовать подобает линейные резисторы.

Осциллограф на 15 В

Важно! Необходимо организовать стабилизацию напряжения, расширитель закрепить рядом с компаратором, который уменьшит тепловые потери.

Схема коммутатора пределов измерения

Приставка Hantek

Схем USB осциллографа

USB осциллограф своими руками – схема

Инструмент автоэлектрика. Часть 3 — Диагностическое оборудование для авто | Обзор от Сергея Зайцева

безконтактный индуктивно-ёмкостной датчик для осциллографа

простейший осцилограф своими руками

Как правильно выбрать мотор тестер. Сравнение Mt Pro 4.1 и осциллограф Посталовского 4

Как удобно разместить осциллограф

Осциллограф своими руками

Емкостная линейка своими руками. Диагностика системы зажигания.

Диагностика зажигания осциллогафом DSO150

Осциллограф из компьютера!

Диагностика автомобиля и осциллограф

Автомобильный осциллограф HANTEK-1008C.

Одноканальный цифровой USB осциллограф Simplescope

USB осцилограф 2 х канальный Вариант I

Как удобно разместить осциллограф

Самодельный осциллограф из звуковой карты. Смотрим вторичку зажигания емкостным датчиком.ч.1

Емкостная линейка своими руками. Диагностика системы зажигания.

Модернизация осциллографа USB Autoscope 3

USB Осциллограф ISDS205A

Самодельный осциллограф. Часть 2

Главная »
Подборки »
Usb осциллограф для диагностики автомобиля своими руками

Осциллограф — это устройство, помогающее увидеть динамику колебаний. С его помощью можно выявлять различные поломки и получать нужные данные в радиоэлектронике.

Цифровой осциллограф своими руками

Для того, чтобы смастерить осциллограф своими руками, нужно подготовить:

• KIT-набор или конструктор.
• Паяльник, сплав металлов, флюс.
• Кусачки.
• Инструмент для пайки – третья рука.
• Тестер.
• Отвертка плоского типа.
• Смартфон со штекером 3, 5 мм.

Все вышеперечисленное потребуется чтобы сделать самодельный осциллограф.

Описание процедуры изготовления:

Этап первый. Сначала разбор KIT-набора. Тут у нас есть плата для печати, которая выполнена на алом текстолите с уже распаянным на ней микроскопическим процессором. Также в комплектации есть цветной экран, который стоит на плате для печати, он будет крепиться поверх главной платы посредством специальных разъемов, которые тоже присутствуют в наборе.

Для того чтобы не допустить ошибок при сборке имеется англоязычная инструкция, в ней показаны номиналы всех компонентов, их месторасположение, для большего удобства есть места, чтобы ставить галку на той детали, которую вы уже установили, что очень упрощает работу, также в конце расписана настройка кита. В наборе присутствуют высококачественные щупы с разъемом. Так как в комплекте есть СМД-элементы, то паяльник в этом случае понадобится с тоненьким жалом. Теперь переходим непосредственно к сборке осциллографа на 20 мгц своими руками, схема в этом поможет.

Этап второй. Первое, что будем устанавливать на плату, так это SMD-компоненты, в данном случае это резисторы, их сопротивление написано на упаковке. Сами номиналы выделены на их корпусе числовым кодом.
По маркировке из инструкции расставьте компоненты и сразу нанесите на место пайки флюс, а после припаяйте паяльником с тоненьким жалом. Поставьте на плату СМД-транзистор с 3 выводами.
После припаяйте микроскопическую схему, совмещая ключ на корпусе в форме точки с ключом на плате. С SMD-деталями закончили, теперь можно переходить к DIP-компонентам.

Этап третий. По такому же принципу ставим остальные ДИП-резисторы, то есть те, которые вставляются в дырочки на плате.
Узнать их сопротивление можно несколькими методами, посредством мультиметра, цветовой маркировки, а также в онлайн-калькуляторе, где нужно лишь ввести цвет полос с корпуса.

После монтажа, припаяйте резисторы, закрепите плату в приспособлении «третья рука». Потом необходимо убрать остатки выводов посредством бокорезов. При работе будьте внимательны, так как можно случайно убрать дорожку с платы.

Этап четвертый. Резисторы установлены, теперь начинайте припаивать неполярного типа конденсаторы, маркировка которых обозначается цифрой, к примеру, конденсатор с №104 на корпусе имеет номинал, который равен 10*10 в 4 степени, а значит его емкость = 100000 пикофарад = 0,1 мкф, расположите их на плате по инструкции.
Далее, вставьте полярного типа конденсаторы. На их покрытии указан минусовой контакт белоснежной полоской, а плюсом считается длинная ножка. На самой плате таким же образом подписан плюс, номиналы сверяем по инструкции.

Этап пятый. На плате разложите катушки индуктивности, определять их номиналы не нужно, так как они все идентичные. Установите их по правилам, после чего припаяйте с обратной стороны платы. Потом вставьте транзисторы, их номер есть как на корпусном покрытии, так и на плате, на ней красуется рисунок, который повторяет форму корпуса, согласно чему и надо поставить их. После припаяйте транзисторы выводы к контактам. В наборе также должно быть два диода, их требуется установить согласно маркировке на корпусе.

Этап шестой. Для индикации припаяйте зеленый светодиод, длинная ножка это плюс, короткая минус, на самой плате для монтажа выделен плюсовой контакт.
Практически все детали уже стоят на плате, осталось впаять разъемы, клавиши и переключатели.
После этого припаяйте контакты к экрану.

Этап седьмой. Плата полностью готова, поставьте ее на специальные ножки из пластика из набора. Теперь необходимо сделать перемычку в месте JP3. Перед подключением экрана к плате, требуется проверить собранный девайс, для этого потребуется мультиметр. Подключаем питание 9 вольт к прибору и в режиме измерения напряжения выставляем минусовой щуп мультиметра к контакту на плате с надписью GND, а плюсовой к контакту 3,3 вольт, который находится чуть выше СМД-транзистора, на мультиметре должно быть такое напряжение, т. е 3,3 В. После этой проверки отключаем питание и делаем перемычку в зоне JP4, а уже потом ставим модуль дисплея.

Шаг восьмой. Так как агрегат еще не настроен, то использовать его нет смысла, поэтому для начала выполним настройку. Запустите осциллограф, и переместите 2 переключатель в позицию 0,1. В, нижний в X5, а верхний переставьте на ДС.

Плюсовой крокодил подключите к контрольной точке в виде перемычки. Кривую перенесите немного ниже, нажмите на правую клавишу снизу, тем самым переключаясь на левый ползунок, который теперь можно отрегулировать средними кнопками + или -.
Выставьте более ровненькую линию на графике посредством регулировки емкости переменных конденсаторов, используя отвертку.

Шаг девятый. Теперь стоит подключить телефон с программой генератора сигналов через выход аудио к щупам осциллографа. На смартфоне измените частоту, на дисплее агрегата появится график, который можно увеличивать и уменьшать, полная инструкция к тому, как этим пользоваться также присутствует в комплектации. Для радиолюбителей этот кит-набор будет самым настоящим подарком.

Важно! Чтобы сделать Осциллограф на микроконтроллере ATMEGA32А. нужно использовать другую схему.

Схемы самодельных осциллографов на микросхемах

Сначала разберем несложную схему осциллографа на мк, который собран всего на 3 транзисторах.
Для налаживания усилителя или любого иного радиолюбительского девайса, в схеме в которой присутствуют электрического типа колебания, очень удобен осциллограф, с помощью которого можно понаблюдать за формой сигнала. Здесь приведено описание осциллографа созданного из трех транзисторах, двух диодов и электронно-лучевой трубочки. Схема устройства осциллограф на мк представлена на изображении №1:

Несложно смастерить любительские осциллографы, схемы ведь вполне понятные.
Oscillo состоит из усилителя отклонения вертикального луча на транзисторе ВТ1, генераторной установки развертки на транзисторе ВТ2 и усилителя горизонт. отклонения на ВТ3. Для устранения искажений усилительный агрегат на ВТ1 охвачен отрицательными обратными связями (через Р4 и Р6). С коллектора ВТ1 усиленного типа напряжение подается через конденсатор С2 на одну из пластинок вертикального отклонения луча.

Генераторная установка развертки на ВТ2 функционирует в лавинном режиме.
Частотный диапазон задающего генераторного прибора развертки разделен на 4 поддиапазона. Резистор Р13 нужен для плавного изменения частоты внутри поддиапазона. Синхронизация частоты генераторной установки выполняется частотой изучаемого сигнала, напряжение которого через С3 и Р9 подается в цепочку базы ВТ2, уровень синхронизации контролируется резистором Р11. С выхода умножителя, напряжение пилообразного типа передается через С11, Р18 на базу ВТ3, а с его коллектора через С12 на пластинку горизонт. отклонения луча.

При амплитуде пилообразного напряжения на выходе усилителя 70В длина горизонт. линии на дисплее трубочки составляет 50 мм. Яркость и фокусирование луча регулируются переменными резисторными девайсами Р23, Р24, а перемещение луча по вертикали и горизонтали – резисторными приборами Р10 и Р15. Из-за слабой чувствительности осциллографа, его стоит дополнять усилителем, схема которого представлена на изображении №2:

Усилитель может находиться как внутри корпуса, так и отдельно от него.
При сборке конструкции трансформатор питания нужно разместить так, чтобы ось его катушки была продолжением продольной оси трубочки. Также, трубку потребуется заключить в магнитный экран.

Собранный осциллограф не нужно настраивать, особенно если он ЮСБ. Иногда генератор развертки начинает функционировать не сразу, в такой ситуации надо поменять ВТ2. Вспомогательная я усилительная приставка включается в разрыв схемы в точке «А», вход усилителя подсоединить к С1 а выход к базе ВТ1. Если усилитель реализуется в виде отдельного самодельного блока в осциллографе, то делитель на Р1-Р3 надо расположить в этом же блоке.

В осциллографе можно использовать транзисторы ВТ1, ВТ3 – КТ502Е, КТ632Б, МП26Б, КТ3157А; ВТ2 – КТ3107, КТ361, КТ203Б, В. Диоды ВД1 и ВД2 должны быть рассчитаны на обратного типа напряжение не ниже 700 В – Д217, Д218, КД203Г и так далее.

Теперь рассмотрим вторую схему, стандартного импульсного осциллографа, который помогает контролировать сигналы в приборах аналогового и цифрового типа.

Показанная вам схема осциллографа очень похожа на предыдущую, но не во всем.
Основой агрегата является ЭЛТ 5ЛО38 и источник питания от приемника. Канал вертикального отклонения выполнен на лампе Н1. Есть 2 входа вертикального отклонения. На вход Х1 передают сигналы импульсного или переменного напряжения. Чувствительность входа 0,5 вольт на 1 деление. Переменный резисторный прибор Р24 нужен для плавной настройки чувствительности.

Переключатель С2 помогает выбрать режим чувствительности. Выключатель С3 создан для выбора входного сигнала тока. Если постоянную часть сигнала видеть не надо С3 отключен, если С3 замкнуть, то входной сигнал проходит весь, запуская все. Для просмотра слабоватых сигналов присутствует второй вход Х2. Сигнал, поступающий на него, усиливается предварительно. В этом случае на вход устройства переходит лишь переменное напряжение.

Чтобы активировать вход Х2 необходимо переключить С2 в нижнее по схеме положение. Резистор Р2 нужен для балансировки измерительного прибора по вертикали, а Р1 по горизонтали. Резистором Р11 выставляется уровень синхронизации, чтобы изображение осциллограммы сигнала на дисплее нормально держалось. Резистором Р5 контролируется напряжение на фокусирующей сетке трубочки. Р6 регулирует настройки яркости.

Важно! Usb осциллограф своими руками сделать намного сложнее, как и коммутатор.

Датчик разряжения и индуктивная линейка для осциллографа

Теперь подробнее рассмотрим дополнительные приспособления. А точнее датчик разряжения для осциллографа и индуктивную линейку. С помощью подключенного измерительного преобразователя разряжения к осциллографу можно произвести оценку состояния механики мотора по графику разряжения во впускном коллекторе при прокрутке двигателя и другое.

Индуктивные датчики-линейки используются для проверки систем зажигания, бортового питания, различных средств измерения, а также исполнительных механизмов.
Поиск неисправностей выполняется с помощью визуального контроля формы сигнала искрового разряда выводимого на мониторе ПК, к которому подсоединены осциллограф с линейками. Сигналы снимаются бесконтактным образом. Для съема сигналов применяется емкостные и индуктивные экспресс-датчики.

Как сделать щуп для прибора самостоятельно, в чем его особенности

Ну и под конец, стоит изучить измерительные пробники и узнать, как можно сделать их самостоятельно. Пробник-это реальный прибор, который обеспечивает электрического типа соединение контрольной точки с входом осциллографа. Он нужен почти повсеместно при осциллографических измерениях, так как обычно соединение между контрольной точкой и входом осциллографа нельзя обеспечить посредством других соединительных девайсов, таких, как специализированная кабельная сборка.

Исходя из этого, можно прийти к выводу, что пробник является нужной частью измерительного тракта осциллографа и его хар-ки также важны для достоверности новых измерений, как и любые иные части тракта измерений. Поэтому, к выбору версий пробников и вопросу их правильной эксплуатации надо подходить также ответственно, как и к выбору главного измерительного устройства-осциллографа.

Как сделать кабельный щуп для низкочастотного виртуального осциллографа, инструкция:

Схема пробника для осциллографа, которую, сейчас будем рассматривать очень простая. Если отыскать указанные микроскопические схемы, то установка займет всего сутки.
Из плюсов схемы стоит выделить полную гальванического типа развязку до 3 кВ. Из минусов — малую частоту сигналов, которые можно изучать. Для прямоугольника 20 кГц будет предельное значение. Если настраивать с небольшим сдвигом фазы, то синус можно смотреть около 50 кГц.

Щуп для осциллографа своими руками — советы по установке и калибровке

Основание конструкции — гальванически изолированная усилительная приставка ACPL-790. Отсюда главное ограничение частот работы зонда. Устройство для усиления питается от преобразователя напряжения изолированного типа. Входной сигнал (макс.300 мВ) снимается с резисторного делителя для осциллографа.

В отображенном экземпляре рассчитано на 2,5 кВ постоянного тока на входе. У AD620 скорость возрастания сигнала на выходе микросхемы 0,3 В/мкс. Питание усилительной приставки измерения также от преобразователя ±5 вольт. На входе двадцать резисторов в две полосы.

При высоких напряжениях на них выделится огромная мощность, при 2,5 кВ около 3 Вт. Плата с размером 100×65 мм прекрасно подходит для маленького корпуса из пластика. Производство платы для печати — китайское. После завершения работы и проверки, всю высоковольтную часть ОПП и элементов стоит покрыть лаком. Питание — от внешнего БП на 24 В.
Калибровка: применялось напряжение 220 В и высококачественный мультиметр цифрового типа. Настраивайте подстроечники до тех пор, пока на экране не появятся показания Vrms.

Осциллографры являются просто незамениными устройствами в работе, но для того чтобы правильно их эксплуатировать в домашних условиях, нужно понимать как они устроены, идеи, на основании которых они разработаны, а также знать какие хар-ки прибора считаются существенными. Благодаря ним даже можно проверить давление в цилиндре. Если вы не хотите покупать устройство, вы можете сделать его самостоятельно, в этом вам помогут схемы цифровых осциллографов. Читайте здесь как сделать осциллограф на Ардуино для компьютера.

Емкостной датчик линейка своими руками

Датчик состоит из держателя, емкостной пластины, которая гальванически соединена с сигнальным проводом, экранированного кабеля и соответствующего разъема для подключения датчика к входу регистрирующего оборудования.

Важно!
Экран кабеля датчика обязательно должен быть соединен с землей регистрирующего оборудования. Экран должен представлять собой плотную металлическую оплетку, вязанную крест на крест без просветов. Чем меньше длина участка сигнального провода кабеля без экрана – тем меньше будет электромагнитных наводок с соседних ВВ проводов.
Снятие формы вторичного напряжения датчиком основано на наличии паразитной емкостной связи, возникающей между токопроводящей жилой ВВ провода и емкостной пластиной датчика.

1. Сигнал на выходе датчика будет тем больше чем ближе емкостная пластина к токопроводящей жиле ВВ провода.

2. Влияние электромагнитных наводок с соседних ВВ проводов будет тем меньше чем меньше размер емкостной пластины и чем меньше не экранированный участок сигнального провода.

3. Величина паразитной емкостной связи всегда зависит от ВВ провода (толщины токопроводящей жилы, толщины и диэлектрической проницаемости изоляции) из чего следует, что величина сигнала на выходе датчика будет разной для одного и того же истинного значения вторичного напряжения, т.е. не возможно однозначно установить соответствие 1 В на выходе датчика – 10 КВ во вторичной цепи.

4. Емкостная связь представляет собой дифференцирующую цепочку (ФВЧ) пропускающую высокочастотные колебания (область пробоя), и не пропускающую низкочастотные колебания (область горения), т.е. форма вторичного напряжения на выходе датчика будет искажена.

Сд – емкость между токопроводящей жилой ВВ провода и емкостной пластиной датчика
Rвх – входное сопротивление регистрирующего оборудования
Свх – входная емкость не учитывается, так как она фактически в данном случае ни на что не влияет

На графике красного цвета изображен исходный сигнал (меандр 1 КГц, скважность 10%, амплитуда 1 В)
На графике синего цвета изображен сигнал, полученный на выходе дифференцирующей цепочки

Сигнал с выхода датчика без использования компенсационной емкости

Для устранения искажения формы вторичного напряжения на выходе датчика, необходимо использовать дополнительную компенсационную емкость, которая с емкостью датчик-жила образует емкостной делитель:

Без учета входного сопротивления регистрирующего оборудования, коэффициент передачи емкостного делителя определяется следующим соотношением: Kп = Сд / (Сд + Ск). Как видно из соотношения, чем больше значение емкости Ск тем меньше будет значение напряжения на выходе емкостного делителя. Для идеального емкостного делителя без учета входного сопротивления регистрирующего оборудования Ск можно взять сколь угодно малое, при этом форма сигнала на выходе делителя в точности будет соответствовать форме сигнала на его входе.

При учете входного сопротивления соотношение для определения коэффициента передачи становится гораздо объемнее, но зависимость Kп от Ск остается той же. Входное сопротивление регистрирующего оборудования на прямую не влияет на Kп, оно определяет “степень вносимого искажения”.

При увеличении входного сопротивления искажения формы вторичного напряжения значительно уменьшаются. В большинстве случаев входное сопротивления практических все осциллографов используемых для автодиагностики находится в диапазоне 1 МОм, за исключением специализированных входов предназначенных исключительно для подключения ВВ датчиков. По этому при непосредственном подключении датчика к входу осциллографа (без специализированного адаптера) Rвх также можно принять за константу, и ограничится варьированием только Ск.

Примечание!
Подключение датчика к входу осциллографа просто через резистор 10 МОм приведет к увеличению входного сопротивления и соответственно уменьшению искажения формы вторичного напряжения, но при этом примерно в десять раз уменьшиться коэффициент передачи входного тракта канала. Для увеличения входного сопротивления без уменьшения коэффициента передачи необходимо использовать промежуточный буфер (повторитель – простейший адаптер) с высоким входным сопротивлением и низким выходным сопротивлением.
Для текущих Сд (точно не известно) и Rвх (обычно 1 МОм) значение Ск подбирается исходя из компромисса:
1. Чем меньше Ск тем больше амплитуда напряжения на выходе емкостного делителя
2. Чем больше Ск тем меньше степень искажения формы вторичного напряжения

Практически значение Ск возможно увеличивать до тех пор, пока “амплитуда” напряжения на выходе емкостного делителя будет достаточно выделяться на фоне шума.

Местоположение подключения Ск: в начале кабеля (ближе к емкостной пластине) или в конце кабеля (ближе к входу регистрирующего оборудования) – практически не влияет на форму и амплитуду сигнала с выхода датчика.

На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика и Ск = 3.3 нФ подключенной на входе осциллографа, на графике синего цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика и Ск = 3.3 нФ подключенной непосредственно возле емкостной пластины. Как видно форма сигналов практически одинакова, а амплитуда различается в пределах разброса номинала используемых емкостей +/- 20%.

Примеры осциллограмм вторичного напряжения снятого одним и тем же датчиком с емкостной пластиной в виде круга диаметром

10 мм при разных значениях Ск, на стенде с DIS катушки 2112-3705010 (форма вторичного напряжения несколько отличается от привычной из-за разряда на открытом воздухе).

Ск = 470 пФ. Область горения значительно проседает, но амплитуда пробоя достигает 5 Вольт.

Ск = 1.8 нФ. Область горения также значительно проседает, амплитуда пробоя уменьшилась до 2 Вольт.

Ск = 3.3 нФ. Область горения не много проседает, амплитуда пробоя уменьшилась до 1 Вольта.

Ск = 10 нФ. Область горения практически не проседает, но и амплитуда пробоя уменьшилась до 0.4 Вольт.

Как видно при Ск = 10 нФ форма вторичного напряжения практически не искажена, а шум довольно не значительный.

Для сравнения приведены осциллограммы вторичного напряжения снятые с одного и того же ВВ провода без использования адаптера и с использованием специализированного адаптера зажигания.

На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 10 нФ) непосредственно подключенного к входу осциллографа. На графике синего цвета изображен сигнал, полученный с адаптера Постоловского, к которому подключен “родной” ВВ датчик Постоловского.

Как видно форма обеих сигналов практически совпадает, но с адаптера содержащего промежуточные усилители, сигнал имеет в 3 раза большую амплитуду.

Примечание!
Все адаптеры, использующие емкостные датчики искажают форму вторичного напряжения, но при высоком входном сопротивлении и достаточной Ск, вносимое искажение крайне не значительно.

Изготовление

В простейшем случае емкостной съемник это любой металлический предмет расположенный рядом с ВВ проводом, т.е. в роли емкостной пластины могут выступать зажим типа “крокодил”, фольга намотаня на ВВ провод, монетка и т.д.

Практически в качестве высоковольтного емкостного датчика рекомендуется использовать конструкцию, которая удовлетворяет следующим требованием:
1. Высокая степень защиты от пробоя
2. Малая подверженность электромагнитным наводкам от соседних ВВ проводов
3. Удобное конструктивное исполнение для быстрого подключения датчика к ВВ проводу

Примеры конструкции ВВ емкостных датчиков:

Жестяная пластинка 20×70 мм, выгибается, так что бы плотно прижиматься к ВВ проводу.

По сути, та же пластина только в изоляции.

ВВ датчик типа “прищепка”.

В качестве примера рассмотрим процесс изготовления ВВ датчика на основании выше приведенной конструкции компании Бош.

Для изготовления датчика необходимо:

1. Выше рассмотренная ручка ВВ датчика.

2. Экранированный кабель 1-3 м. Желательно использовать мягкий микрофонный кабель, так как при эксплуатации он намного удобнее жесткого коаксиального кабеля. Волновое сопротивление кабеля 50 или 75 Ом, значения не имеет, так как все исследуемые сигналы находятся в области низких частот.

3. Разъемы для подключения датчика к осциллографу или адаптеру зажигания BNC-FJ / BNCP / FC-022 Переходник гнездо F / BNC под F-ку (разъем один и тот же только у разных производителей / продавцов он по-разному называется).

BNC-M / FC-001 / RG58 / F разъем

Примечание!
При покупке F разъема и кабеля обращайте внимание на соответствие диаметра кабеля к диметру разъема для накрутки на кабель, иначе либо придется срезать часть изоляции кабеля для уменьшения его диаметра, либо наматывать ленту на кабель для увеличения его диаметра.
4. Сальник / гермоввод / кабельный ввод PG-7 с дюймовой резьбой

5. Емкостная пластина “пятачок” диаметром 9-10 мм

“Пятачок” возможно либо вырезать из жести, либо использовать специальный пробойник (лучше всего использовать пробойник на 8 мм, после развальцовки получится “пятачок” диаметром чуть больше 9 мм):

Также в качестве “пяточка” возможно, использовать подходящие по диаметру канцелярские кнопки.

6. Компенсационная емкость – не полярный (лучше керамический) конденсатор номиналом от 2.2 нФ до 10 нФ на напряжение 50 Вольт (если использовать конденсатор на 1 КВ то в случае пробоя ВВ провода он все равно сгорит). Возможно использовать как выводные конденсаторы так и планарные в корпусе 1206 или 0805.

1. Удалить изоляцию с экранированного кабеля до оплетки, на участке 12-13 мм. Часть оплетки под снятой изоляцией вывернуть наружу и равномерно расположить вдоль кабеля. С сигнального провода снять изоляцию на участке 10-11 мм и залудить его.

2. Накрутить на кабель F разъем, так что бы он плотно держался на кабеле и хорошо контактировал с частью вывернутой оплетки. При этом сигнальный провод должен выступать на достаточную длину из F разъема для надежного контакта с центральным стержнем разъема BNC-FJ.

3. Накрутить разъем BNC-FJ на F разъем. После чего проверить наличие контакта (прозвонить тестером) между сигнальным проводом и центральным стержнем разъема BNC-FJ, между оплеткой кабеля и экраном разъема BNC-FJ и отсутствие контакта между сигнальным проводом и оплеткой кабеля.

4. Если есть сальник PG-7 то предварительно надеть его на кабель открутив с него гайку.

5. Удалить изоляцию и оплетку с противоположного конца кабеля, на участке 3-5 мм. С сигнального провода снять изоляцию на участке 2-3 мм. Припаять к залуженному сигнальному проводу емкостную пластину.

При необходимости припаять компенсационную емкость между сигнальным проводом и оплеткой.

6. Обмотать участок сигнального провода и припаеную компенсационную емкость изолентой, так что бы емкостная пластина не болталась и была поджата краем изоленты. После чего емкостную пластину обильно смазывать солидолом.

Солидол “улучшает” диэлектрическую проницаемость и устраняет скачки области горения.

На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 3.3 нФ) без солидола. На графике синего цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 3.3 нФ) с использованием солидола. Без использования солидола область горения иногда “подскакивает” на 20-30%.

7. Надеть ручку ВВ датчика так, что бы емкостная пластина упиралась в дно колпачка датчика. После чего зажать кабель либо с помощью сальника PG-7 либо закрепить изолентой (при этом с датчиком нужно обращаться крайне осторожно, что бы случайно не вырвать кабель из ручки датчика).

В результате должен получится высоковольтный емкостной датчик, который возможно непосредственно подключать к одному из аналоговых (с наличием Ск) или к логическому (без Ск) входов осциллографа.

Источник

Емкостные датчики и принципы их работы

Емкостной датчик, как его определяет Большая Советская Энциклопедия, — измерительный преобразователь, позволяющий неэлектрические величины перевести в значения электрической емкости. Например, такие как давление, уровень жидкости, механическое усилие, влажность, и прочие. Изменения емкости оказываются пропорциональны колебаниям измеряемой величины, и это соответствие позволяет отследить ее поведение.

Как работает такой измеритель

По сути дела, подобный сенсор представляет собой конденсатор. На определении его характеристики базируется работа измерителя и контроль параметров. Поэтому вполне к месту будет вспомнить о том, что такое конденсатор.

Про конденсатор, его характеристики

Как известно, емкость конденсатора определяется формулой

В этой формуле три переменные величины — диэлектрическая проницаемость Ɛ, площадь S обкладок конденсатора и зазор между обкладками d. Изменение любой из них приведет к изменению емкости, а отслеживание колебаний позволит контролировать характеристики среды или другого параметра.

Принцип работы емкостного измерителя

Самое простое техническое решение — включить измерительный сенсор во времязадающую цепь генератора. Не вдаваясь в тонкости схемотехники, можно сказать, что принцип работы любого емкостного датчика тем или иным образом связан с изменением параметров генератора. Это происходит из-за колебаний емкости конденсатора, что приводит к генерации им колебаний другой частоты.

Таким образом, отслеживая ее значение на выходе измерителя, можно оценивать изменения контролируемого параметра. Конечно, в каждом конкретном случае схемотехническое решение может быть разным. Во многом оно будет зависеть от параметра конденсатора, на который оказывается воздействие со стороны внешней среды.

Это может быть изменение зазора между обкладками конденсатора из-за их сближения или удаления. Или при заполнении резервуара другой средой, например водой, изменится значение диэлектрической проницаемости. Или обкладки конденсатора после внешних воздействий будут располагаться друг относительно друга по-разному.

Любое подобное воздействие вызовет изменение значения емкости конденсатора, а значит, повлияет на работу схемы. Например, емкостные датчики уровня контролируют степень заполнения резервуара или бункера. Зная зависимость между уровнем жидкости и емкостью конденсатора, можно определить, насколько заполнен бак.

Хотя надо отметить, что могут применяться и другие способы обработки сигналов датчика. Их достаточно много, выбор того или иного зависит от конкретных условий. Современный уровень развития электроники позволяет получать обработанный сигнал в виде цифрового кода.

Еще один метод измерения емкости — использование аналого-цифровых преобразователей. Микроконтроллеры вполне могут справиться подобной задачей. В этом случае значительно упрощается измерительная часть приборов на их основе.

Какие бывают датчики

Все измерители на основе ёмкостного сенсора можно разделить на:

Необходимо отметить, что конструктивно емкостные датчики могут быть:

Сфера применения любых из них достаточно обширна. Как пример, по функциональному назначению их можно использовать в роли:

Этими примерами далеко не исчерпываются варианты применения емкостных измерителей. Ниже будут рассмотрены и другие возможности, предоставляемые этими приборами.

Одноемкостные датчики

Это самые простые сенсоры. По сути, они являются обычными конденсаторами переменной емкости, изменения которой отслеживаются специальной схемой. Ёмкостные измерители подобного типа подвержены сильному влиянию со стороны внешней среды. Лучше всего на их основе реализовывать различные бесконтактные варианты контроля, например приближения посторонних лиц к охраняемой зоне или движения в ней.

Как выглядят на практике подобные конденсаторы, можно понять из приведенных ниже рисунков.

Двухемкостные датчики

Позволяют уменьшить влияние внешней среды. Ёмкостный сенсор подобного типа отличается большей точностью измерения из-за того, что один конденсатор служит в качестве эталонного. Это позволяет компенсировать стороннее влияние. Двухемкостные датчики бывают дифференциальными и полудифференциальными. Схематически примеры построения подобных приборов показаны ниже.

Другой способ повысить чувствительность емкостного измерителя — использовать мостовую схему включения.

Датчики уровня

Емкостные датчики уровня — устройства, позволяющие контролировать уровень жидкого или сыпучего вещества в баке или бункере. Конечно, конструктивное исполнение вариантов измерителей для различных веществ будет разным, но принцип останется неизменным.

Фактически емкостные датчики уровня подобного типа являются двумя конденсаторами, соединенными между собой параллельно. Только у одного диэлектриком служит воздух, а у другого — жидкость или иное вещество. Таким образом, емкость каждого из них будет разная, она будет меняться и зависеть от степени заполнения бункера (бака).

Приведенный рисунок или схема емкостного датчика отличается простотой построения и универсальностью. Однако, чтобы повысить точность измерения, лучше всего, как минимум, дополнительно контролировать температуру жидкости, от нее зависит значение диэлектрической проницаемости. И в зависимости от температуры в расчетах необходимо будет использовать поправочный коэффициент.

Датчики линейного перемещения

Подобные устройства могут использоваться в самых разных целях, например для:

Датчики подобного типа могут работать на различных принципах. Ниже рассмотрим два варианта их реализации.

Датчики углового перемещения

По своей сути подобные сенсоры похожи на датчики линейного перемещения, и чаще всего для этих целей используют приборы с изменяемой площадью. Одна из обкладок конденсатора прикреплена к валу объекта, а другая остается неподвижной. Изменение степени перекрытия пластин вызывает колебания емкости.

Для повышения точности измерения чаше всего используют многосекционные преобразователи.

Инклинометр

Принцип работы такого устройства схож с тем, как работает емкостный датчик уровня. В специальной капсуле крепится подложка, на которой располагаются два изолированных участка, которые являются одним из выводов конденсатора. Внутри капсула заполнена токопроводящей жидкостью. Она является другим электродом конденсатора. Его емкость определяется положением прибора по вертикали и не зависит от угла наклона в других направлениях.

Датчик давления

В подобном измерителе давление вызывает изменение расстояния между обкладками конденсатора. Достигается это тем, что между его пластинами располагается эластичная мембрана, на которую и оказывается воздействие. Перегородка в зависимости от давления движется в ту или иную сторону, что приводит к изменению емкости.

Емкостные датчики прикосновения

Рассматривая разнообразные типы сенсоров на основе электрической емкости, нельзя обойти вниманием такое их использования как датчики прикосновения. Самым наглядным примером подобных приборов служат смартфоны. Реализация датчиков прикосновения может быть достаточно сложной, но она базируется на некоторых простых основополагающих принципах. Работа таких устройств основана:

Далее будет рассмотрен принцип работы датчиков прикосновения на основе собственной емкости.

Датчик на основе собственной емкости

Конденсатор существует не только в виде отдельного объемного элемента с выводами. Емкостью также обладают два обычных проводника, расположенные параллельно. Исходя из этого, можно получить конденсатор, основываясь на электропроводных слоях, разделенных каким-либо диэлектриком. Такой конденсатор может быть получен на основе печатной платы.

Он представлен на рисунке ниже (в двух проекциях — сверху и сбоку). Мы видим обособленный участок (сенсорная кнопка), отделенный от общего слоя меди. А так как остальные участки соединены с землей, то сенсорная площадка может быть представлена как конденсатор между ней и землей.

Емкость такого конденсатора будет мала, порядка 10 пФ. Но для различных устройств ее значение не принципиально. При контроле зачастую важна не емкость, а ее изменение. Именно на это рассчитаны те схемы, которые обрабатывают состояние сенсорной кнопки.

Как изменить состояние кнопки

Самое простое, что можно сделать, — прикоснуться пальцем. Надо сразу отметить, что никакой опасности для человека такое касание не представляет. Обычно все платы покрываются лаком, так что прямого контакта с токопроводящими элементами не произойдет. Тем не менее, изменения состояния конденсатора будут. Это возможно по двум причинам:

Тело обладает собственной диэлектрической проницаемостью

Вследствие того, что диэлектрическая проницаемость тела отличается от диэлектрической проницаемости воздуха, который служит изолятором в первоначальный момент, то емкость конденсатора изменится. Здесь расчет простой — диэлектрическая проницаемость воздуха 1, а воды — 80 (человеческое тело по большей части состоит из воды). Значит, емкость сенсорной кнопки увеличится.

Для этого изменения даже не надо ее касаться. Как показали исследования ученых, порой достаточно просто поднести палец к контакту.

Тело обладает собственной проводимостью

Это давно установленный факт.

И хотя выше говорилось, что касание не несет опасности для человека, тем не менее, оно вносит свою лепту в изменение состояния сенсорной кнопки. Упрощенно можно считать, что емкость пальца подключена параллельно емкости сенсорной кнопки. Поэтому общая емкость системы, как и в предыдущем случае, увеличится. А значит, оба рассмотренных механизма (изменение диэлектрической проницаемости и собственная проводимость человеческого тела) приводят к увеличению емкости.

Использование емкостных датчиков прикосновения

Подобные сенсоры нашли широкое применение не так давно, хотя в повседневной жизни они встречаются повсеместно. Можно ожидать, что благодаря им использование механических переключателей и кнопок будет минимизировано. Самое главное — такая технология позволяет определить момент касания, а уж современная электроника его обработает без каких либо проблем.

Датчики присутствия

Другим, не менее важным и востребованным вариантом применения датчиков на основе емкости является их использование для обнаружения кого- или чего-либо в зоне контроля. Самый простой пример — включение освещения на лестничной площадке. Хотя этим далеко не исчерпываются возможности таких измерителей. Не менее востребовано применение таких сенсоров в системах охранной сигнализации. Или подсчета количества штучной продукции.

Как это работает

Выше уже отмечалось, что человеческое тело обладает определенной диэлектрической проницаемостью и проводимостью.

На рисунке представлено схематическое изображение такой системы. Имеются два электрода, подключенные к измерителю. Каждый из них обладает своей емкостью, обозначенной С1. В результате есть определенная результирующая емкость у всей системы.

При появлении в контролируемой зоне какого-то нового объекта, например человека, у системы образуются две дополнительные емкости: Са — между электродом и телом человека, и Сb — между человеком и землей. Результирующая емкость всей системы изменится, и это изменение может быть отслежено схемой контроля.

Еще один способ обнаружения присутствия

В этом случае также используется эффект увеличения емкости при появлении постороннего предмета в зоне контроля. Только в данном случае применяется механизм активного воздействия на контролируемый участок. Для этого используется схема датчика с активным излучателем.

В состав такого измерителя входят генератор сигналов, компаратор и усилитель-преобразователь. При включении схемы в пространстве перед измерителем возникает электрическое поле. Генератор настроен таким образом, чтобы при отсутствии посторонних предметов он не запускался. Достигается это тем, что свободное пространство считается развернутым конденсатором с диэлектрической проницаемостью равной 1. Значение емкости получается недостаточным для запуска генератора.

При появлении каких-либо материалов, объектов, людей перед измерителем диэлектрическая проницаемость среды изменяется (увеличивается), также растет емкость конденсатора. Это приводит к запуску генератора. Амплитуда колебаний будет зависеть от расстояния до предмета, его материала и диэлектрической проницаемости.

При достижении амплитуды колебаний определенной величины, срабатывает компаратор и выдает сигнал на усилитель. Посторонний предмет обнаружен.

Данная схема может применяться не только в системах охранной сигнализации для фиксации вторжения в закрытую зону, но и для других целей. На этом принципе может работать система подсчета количества штучного товара, например, упаковок молока, консервных банок или любых других аналогичных предметов.

Возможные сферы применения датчиков

Рассмотренные емкостные датчики уровня, давления, положения и другие типы подобных изделий, а также особенности конструкции, позволяют сделать вывод об их универсальности. А значит, они могут быть использованы в разных областях промышленности, схемах регулирования и контроля. В качестве примера можно назвать следующие области народного хозяйства, где могут применяться подобные измерители:

Использование емкостных преобразователей позволяет решить самые различные задачи. Перечислить их все просто нереально, но опять же в качестве примеров можно перечислить такие варианты их использования:

Преимущества емкостных датчиков

Среди несомненных достоинств таких сенсоров, где бы они ни применялись, хоть в Москве, хоть в Антарктиде, стоит отметить:

Недостатки датчиков

Однако для таких измерителей характерны и некоторые недостатки:

Где купить

Различные сенсорные устройства можно купить в специализированном магазине. Но существует другой вариант, который недавно получил ещё и значительные улучшения. Долго ждать посылку из Китая больше не требуется: в интернет-магазине АлиЭкспресс появилась возможность отгрузки с перевалочных складов, расположенных в различных странах. Например, при заказе вы можете указать опцию «Доставка из Российской Федерации».

Переходите по ссылкам и выбирайте:

Заключение

Различные измерители, построенные на емкостных датчиках, широко используются в самых разных отраслях промышленности, отличаются простотой в изготовлении и применении. Имеют длительный срок службы и высокую надежность.

Видео по теме

Источник