Инструменты DIY - создайте свой собственный логический зонд
Наличие удобного логического датчика всегда необходимо для электроники. Но вместо того, чтобы покупать один, почему бы не построить свой собственный за небольшую часть стоимости и заставить его работать через час?
Зачем нужен логический зонд?
Осциллографы чрезвычайно полезны при тестировании и устранении неисправностей цифровых цепей. Но для многих людей осциллограф может не быть решением из-за ценника (от сотен до тысяч долларов) или скамьи. Первым осциллографом, которым я лично владел, был старый 70-ый масштаб, который был слишком громоздким для тесной рабочей зоны.
Для тех, у кого нет областей, существует (очень простое) решение. Это устройство не может показать вам, как выглядит волна, но он может сказать вам, является ли сигнал
- off (0),
- на (1),
- плавающий (Z) или
- колеблющийся
Устройство называется логическим зондом, и это то, что большинство ЭО должно иметь на своем рабочем месте.
Преимущество логического зонда заключается в том, что это очень простая схема, которая настолько мала, что ее можно держать как ручку. Он также мертв дешево.
Интересно, что осциллограф не всегда будет показывать вам, если сигнальный провод плавает. Таким образом, даже с точки зрения возможностей измерения логический зонд имеет преимущество над областью действия!
Схема
Цепь логического зонда состоит из одного 400-квадрового NOR-вентилятора. Первая схема (U1A) является осциллятором, а вторая схема (U1B и U1C) является моностабильным мультивибратором (ака одноразовый).
Схема для логического зонда. Нажмите, чтобы увеличить изображение
Плавающий вход
Если вход не подключен ни к чему (плавающий), логический вентиль U1A будет колебаться (хотя и очень небольшим колебанием, центрированным вокруг VCC / 2) благодаря R1. Затвор NOR ведет себя как затвор НЕ (поскольку оба входа связаны друг с другом) с выходом, подключенным к входу (через R1). Если выход имеет логическую высоту, то входное напряжение также будет высоким, но если входное напряжение высокое, то выходное напряжение должно быть низким (так как это инвертор). Именно эта «внефазная» настройка вызывает колебание U1A (где частота колебаний определяется резистором R1 и входной емкостью U1A).
Итак, что произойдет, когда U1A осциллирует (поскольку зонд плавает)? Поскольку колебание не переходит в VDD и GND (если вы просмотрите вывод U1A на области, это будет очень маленькое колебание около VCC / 2), зеленый и красный светодиоды (Hi и Low соответственно) будут off или dim в зависимости от размера R2 и R3. U1B и U1C сконфигурированы как моностабильный мультивибратор (период выключения определяется R4 и C2) с инвертирующим выходным каскадом (U1D), который подключен к светодиоду (D3). Когда выходное напряжение U1A обеспечивает переход от низкого к высокому, моностабильное срабатывает и включается светодиод (D3), чтобы указать, что входной сигнал изменился. При колебании U1A (когда вход плавает, а резистор R1 обратной связи вызывает колебание U1A), моностабильный сигнал постоянно запускается U1A, и поэтому осциллирующий индикатор (D3) будет оставаться включенным.
Для этой конфигурации схемы моностабильный период отключения составляет приблизительно 0, 47 с.
Осциллирующий сигнал
Когда зонд подключен к осциллирующему сигналу (который колебается между VDD и GND), включен не только индикатор колебаний (D3), но и D1 и D2.
Примечание. Логический зонд также даст вам некоторое представление о рабочем цикле тестируемого сигнала. Если сигнал имеет сигнал высокой мощности (например, 90% на 10%), светодиод HI (D1) будет намного ярче, чем светодиод LO (D2).
Сигналы включения / выключения
Когда зонд подключен к сигналу ВКЛ или ВЫКЛ, осциллирующий индикатор (D3) отключится, поскольку моностабильный сигнал не запускается (поскольку входной сигнал на логический датчик не изменяется). Если вход включен, тогда загорится светодиод HI (D1). Если вход выключен, тогда включается светодиод LO (D2).
заземления
Для правильного функционирования зонда необходимо подключить заземление на логическом датчике и заземление тестируемой цепи. Именно здесь вступает в действие пусковая площадка 0 В. Эта панель дает вам место для подключения заземления вашего зонда к земле тестируемой цепи.
ограда
В зависимости от ваших требований вы можете построить логический зонд либо в коробке с разъемами зонда, либо в виде автономного инструмента, подобного ручке. Вариант коробки более удобен, если использовать общие зонды, потому что он проще в использовании. Версия для пера, очевидно, сэкономит место и может легко вписаться в ящик для инструментов, но при этом есть несколько проблем:
- Вы должны обеспечить питание снаружи проводами (поскольку батареи сделают устройство слишком большим).
- Вам также необходимо подключить летающий провод к точке заземления схемы, что может затруднить использование логического датчика
Я построил оба, чтобы показать разницу между двумя типами корпусов, но я лично предпочитаю коробчатую версию, так как она намного опрятна и удобна. Внутренняя батарея и переключатель также делают блок независимым от внешних источников питания, как мультиметр.
Спецификация спецификации
Цепь логического зонда
| 4001 IC | U1 | 1 |
| Резистор 1K | R2, R3, R5 | 3 |
| 2, 2 М резистор | R1 | 1 |
| 4.7M резистор | R4 | 1 |
| Конденсатор 100nF | C1, C2 | 2 |
| Светодиод зеленый (3 мм) | D1 | 1 |
| Светодиод красный (3 мм) | D2 | 1 |
| Желтый светодиод (3 мм) | D3 | 1 |
Бокс-шкаф
| Проектная коробка 100x60x25 мм | 1 |
| Банановый разъем 4 мм - красный | 1 |
| Банановая розетка 4 мм - черный | 1 |
| Коммутатор PCB SPDT | 1 |
| Стриптиз (разрезанный по размеру) | 1 |
| M3 Винты 10 мм (самонарезающие) | 4 |
| Супер клей | 4 |
Версия для печатной платы
| Печатная плата (разрезанная по размеру) | 1 |
| Pogo Pin | 1 |
| Красный провод | по мере необходимости |
| Черный провод | по мере необходимости |
| Электроизоляционная лента | по мере необходимости |
Версия для сборки
Для создания коробчатой версии логического датчика требуются инструменты для механической обработки, чтобы отрезать стеновую панель / печатную плату до размеров, сверлить отверстия в контуре для монтажа, сверлить отверстия для светодиодов / разъемов и фрезерные биты, чтобы сделать вырез для переключателя. Все это можно сделать с помощью сверла, но лучше всего использовать дрель. Показанный здесь разрез для стрижки был выполнен с использованием ленточной пилы с последующей подачей, чтобы получить прямую кромку.
Вырез для стрипов для установки на батарею PP3 и разъем PP3
Аккумулятор и створки плотно прилегают к корпусу
У разделочной доски есть вырез, чтобы он соответствовал батарее PP3, потому что батарея не помещается в пространство между стеновой панелью и крышкой проектной коробки. Четыре отверстия диаметром 3 мм были просверлены по краям, которые совпадают с отверстиями в проектной коробке (для чего требуются винты самонарезания 3 мм).
Окончательная компоновка с проводами, разъемами для бананов и переключателем
Завершение логического зонда - тестирование осциллирующего сигнала
Строительство - выпуск PCB
В выпуске печатной платы используется односторонняя печатная плата со всеми следами внизу. Небольшой размер печатной платы (75 мм x 19 мм) делает его идеальным для карманного использования.
Тем не менее, существует проблема с этим дизайном. Штыри выставляются под ними, и поэтому ложные результаты являются обычными при ее удерживании. Чтобы обойти эту проблему, вы можете использовать электрическую ленту и защитить дно так, чтобы при удерживании зонда контакты не касались вашей кожи.
Односторонняя печатная плата
Зонд использует штырь pogo в качестве наконечника зонда, который имеет то преимущество, что вы можете нажать на контрольную точку, и зонд будет убираться. Поскольку внутри штифта pogo имеется пружина, контакт, который датчик делает с контрольной точкой, является надежным. Было бы неплохо использовать горячий клей или эпоксидную смолу на паяном соединении между штифтом pogo и печатной платой. Это связано с тем, что, если штырь просто припаян, единственная механическая прочность исходит от адгезии между подушкой штифта pogo и подложкой печатной платы (которая не очень сильная).
План PCB - все это тяжелая работа, чтобы сохранить односторонние и нулевые перемычки
Использование логического зонда
Использование логического датчика очень просто:
- Убедитесь, что датчик имеет мощность (от 5 до 9 В).
- Соедините заземление зонда с землей цепи, которую вы тестируете.
- Проверить цепь.
В приведенной ниже таблице показана комбинация светодиодов и того, что они представляют.
| функция | Красный светодиод | Желтый светодиод | Зеленый светодиод |
| На | OFF | OFF | НА |
| от | НА | OFF | OFF |
| колеблющийся | НА | НА | НА |
| плавучий | OFF | НА | OFF |
Резюме
Когда проект логического зонда завершен, вы можете теперь тестировать и отлаживать собственные схемы. Конечно, этот проект можно было бы расширить, разработав схему с несколькими входами, как и логический анализатор. Таким образом, вы можете одновременно тестировать несколько точек и лучше понимать, что происходит в вашей сети.
Попробуйте этот проект сами! Получить спецификацию.