Электронный осциллоскоп с питанием от аккумуляторов

Простой осциллоскоп с питанием от 5—8-вольтовой аккумуляторной батареи, пригодный для школьных опытов по физике, может быть построен так, как показано на рисунке 77.

Для осциллоскопа необходима электронно-лучевая трубка ЛО-247. Можно применить трубку 8ЛО-29, но для питания нити накала этой трубки необходимо напряжение 6,3 в, а не 4 в, как для трубки ЛО-247.

Осциллоскоп питается током шести последовательно соединенных щелочных (или четырех последовательно соединенных свинцовых) аккумуляторов. Для питания нити накала электронно-лучевой трубки подается напряжение 3,5 в от трех аккумуляторов.

Для питания нити накала лампы подается напряжение 6,25 в от пяти аккумуляторов. На преобразователь тока на полупроводниках подается напряжение 7,5 в от шести аккумуляторов.

.Высокое напряжение 400—500 в для питания анодов трубки и напряжение 200—250 в для питания анодной цепи лампы 6Ж4 получают от преобразователя тока, работающего на двух полупроводниковых триодах типа ПЗ-Б или ПЗ-В.

Преобразователь тока представляет собой блокинг-генератор, построенный по двухтактной схеме (рис. 78).

Трансформатор преобразователя имеет четыре обмотки: обмотка 1 в цепи оснований триодов имеет 2х10 витков провода ПЭЛ-0,25; обмотка 2 в цепи коллекторов триодов имеет 2x3 провода ПЭЛ-0,75; повышающие обмотки 3 и 4 имеют по 1200 витков провода ПЭЛ-0,14. Переменное напряжение с обмотки 3 подается на выпрямитель, работающий по схеме удвоения напряжения. В выпрямителе использованы диоды ДГ-Ц27 (или Д7Ж). Конденсаторы С₁₇ и С₁₈ имеют рабочее напряжение 60 в. Удвоенное выпрямленное напряжение порядка 400—500 в подается на цепочку сопротивлений, с которых необходимые напряжения поступают на электроды трубки.

С помощью переменного сопротивления R₁₈ можно регулировать яркость луча, а с помощью переменного сопротивления R₁₆ осуществлять его фокусировку.

Переменные сопротивления R₁₁ И R₁₂ используются для смещения луча в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Переменное напряжение, снимаемое с обмотки IV, выпрямляется с помощью двухполупериодного выпрямителя, построенного по мостиковой схеме на полупроводниковых диодах ДГ-Ц27 (или Д7Ж). Фильтр последнего выпрямителя состоит из двух электролитических конденсаторов С₁₅ и С₁₆, имеющих рабочее напряжение не ниже 300 в, и сопротивления R₁₁.

Постоянное напряжение 200—250 в, полученное от этого выпрямителя, подается на анод и экранирующую сетку лампы 6Ж4, генерирующей .пилообразное напряжение, необходимое для горизонтальной развертки луча.

Генератор пилообразного напряжения собран по транзитронной схеме.

Частоту развертки генератора можно скачкообразно изменять путем включения одной из пар конденсаторов (С₃ и С₆, С₄ и С₇, С₅ и С₈). Переключение их осуществляется с помощью однополюсного (или двухполюсного) переключателя на три положения.

В пределах каждого поддиапазона развертки плавное изменение частоты последней осуществляется переменным сопротивлением R₆.

Включив конденсаторы С₃ и С₆ получаем поддиапазон с частотой развертки от 1,5—2 гц до нескольких герц. Этот поддиапазон служит только для демонстрации движения луча под действием пилообразного напряжения, медленного в одном направлении и очень быстрого в противоположном. Медленное движение луча дает возможность учащимся получить четкое представление об этом движении, так как отдельные положения луча не сливаются на экране трубки в одну прямую. Два других поддиапазона, получаемые при включении конденсаторов С₄, С₇ и С₅, С₈, имеют частоту развертки соответственно 20—200 гц и 120— 900 гц. Эти поддиапазоны используются для получения осциллограмм исследуемых токов.

С целью максимального упрощения конструкции осциллоскопа в его схему не вошел усилитель вертикального отклонения луча, так как для проведения опыта всегда можно подобрать необходимую величину напряжения для того, чтобы добиться достаточно большого вертикального смещения луча.

На рисунке 79 приведена цоколевка электронно-лучевой трубки ЛО-247, а на рисунке 80 — цоколевка лампы 6Ж4.

Осциллоскоп монтируется на деревянном шасси (можно использовать фанеру толщиной 6—8 мм).

На передней стенке укрепляют переменные сопротивления и переключатель диапазонов. Ламповая панелька и часть конденсаторов располагаются на верхней горизонтальной стенке шасси а все остальные детали — внутри последнего.

Зажимы для подачи напряжений питания монтируют на задней стенке шасси, а зажимы для подачи исследуемого напряжения и напряжения синхронизации — на одной из боковых стенок.

Электронно-лучевая трубка может быть экранирована, хотя и без этого осциллоскоп работает хорошо. Экраном может служить отрезок железной трубы длиной 20 см, толщиной стенок 1—3 мм и внутренним диаметром 70—80 мм. Трубу для экрана можно изготовить из кровельного железа, обернув им несколько раз болванку соответствующего диаметра и пропаяв края.

Подготовку осциллоскопа к работе начинают с преобразователя тока. Правильно собранный генератор преобразователя начинает работать сразу. При отсутствии переменного напряжения на концах обмоток 3 и 4 следует поменять местами концы обмотки 1 в цепи оснований триодов или концы обмотки 2 в цепи коллекторов (но не одновременно). Другой причиной бездействия генератора может быть замыкание витков одной из обмоток. Чтобы устранить этот дефект, нужно перемотать обмотки трансформатора.

Переменное напряжение на концах обмоток 3 и 4 должно быть равно 200—250 в. Его измеряют или высокоомным вольтметром, или школьным авометром, или тестером ТТ-1 или ТТ-2. Все дальнейшие измерения следует производить одним из этих приборов.

С помощью переменного сопротивления R₂₁ добиваются устойчивой работы генератора.

Далее, к обмоткам 3 и 4 присоединяют выпрямители и фильтры; постоянные напряжения на их выходах должны быть соответственно равны 400—500 в и 200—250 в.

Высокое напряжение (400—500 в) подают на цепочку сопротивлений и накаливают нить электронно-лучевой трубки, на экране которой при этом появляется светлое пятнышко. Яркость пятна можно регулировать сопротивлением R₁₈, а фокусировать его сопротивлением R₁₆. Если пятно сразу не появится на экране Трубки, то следует изменить сопротивление R₁₈ и добиться появления его.

До включения генератора развертки пятно следует несколько расфокусировать, чтобы не прожечь экран трубки. Пятно перемещают в центр экрана, меняя сопротивления реостатов R₁₁ и R₁₂. После того как катод лампы 6Ж4 разогреется, на анод и экранирующую сетку подают напряжение 200—250 в; при этом на экране появляется светлая полоса При включении конденсаторов С₃ и С₆ наблюдается медленное движение пятна в одну сторону и быстрое — в противоположную.

Для проверки работы осциллоскопа в поддиапазоне развертки частотой 20—200 гц на его вход подают переменное напряжение 12—30 в от сети или генератора (напряжение сети снижается с помощью трансформатора или делителя напряжения).

Этот же источник напряжения используется и для синхронизации, для чего вход сигнала соединяют с входом синхронизации. Плавно изменяя сопротивление реостата R₆, получают на экране кривую поданного на вход осциллоскопа напряжения. Поддиапазон развертки с частотой 120—900 гц проверяют подключением к входу осциллоскопа генератора, в колебательный контур в цепи анода которого включают конденсатор емкостью 25000 пф (при проверке поддиапазона с частотой развертки 20—200 гц включают конденсатор емкостью 70000 пф).

Изменяя сопротивление реостата R₁₆, устанавливают нужную частоту развертки и получают на экране кривую напряжения.

В осциллоскопе предусмотрена возможность зажигания обратного хода луча с помощью включения конденсатора С₁₄.

На рисунке 77 показан смонтированный осциллоскоп. К осциллоскопу полезно изготовить приставки для получения затухающих и незатухающих электрических колебаний.