IJkbron
Voor de bezitter van een oscilloskoop is een ijkgenerator, waarmee op eenvoudige wijze de korrekte werking van dit meetinstrument kan worden gekontroleerd, zeker geen overbodige luxe.
De hier beschreven schakeling is ongekompliceerd en zit) klein dat inbouw altijd nog wel mogelijk is.
Een oscilloskoop is een prachtig en veelzijdig instrument, tenminste zolang men er zeker van is dat het apparaat ook werkelijk doet wat ervan verwacht mag worden. Met behulp van een ijkgenerator is dit laatste snel en eenvoudig te kontroleren.
Bij een oscilloskoop kan de ijking van zowel de vertikale versterkers als van de tijdbasis verlopen. De bereiken schuiven dan als het ware 'een stukje op'. In dit geval hoeft slechts een van de bereiken ('volt/div.' resp.... s/div.') gekontroleerd te worden om afwijkingen vast te stellen. De onderlinge verhouding tussen de bereiken is immers vastgelegd door de waarde van een aantal passieve komponenten, zoals weerstanden en kondensatoren, die slechts zelden in waarde verlopen. Bovendien wijkt in dit geval als regel slechts een komponent af, hetgeen nogal in het oog loopt omdat de onderlinge verhouding tussen de bereiken dan niet meer klopt.
Voor de normale routine-kontrole kan dus worden volstaan met de vertikale gevoeligheid en de snelheid van de tijdbasis in een bepaald bereik te kontroleren. Dit kan gebeuren met de ijkbron, omdat die een bekende uitgangsspanning en een bekende frekwentie afgeeft. Op foto 1 en in figuur 1 is het uitgangssignaal van de ijkbron weergegeven. De vertikale amplitude is binnen zeer nauwe grenzen (± 0,1 volt) gelijk aan de voedingsspanning, die met een gewone universeelmeter kan worden gemeten. De herhalingsduur van het signaal is gelijk aan een lichtnetperiode en bedraagt dus 20 ms.
Foto 1. De golfvorm aan de uitgang van de ijkbron.
Figuur 1. Het signaal dat de ijkbron afgeeft. Met dit signaal zijn drie verschillende afregelingen mogelijk: Met behulp van de amplitude kan de vertikale gevoeligheid van de oscilloskoop worden ingesteld; met de lange periode tijd (A) wordt de tijdbasis geijkt en de korte periodeduur (ca. 2 ms) wordt gebruikt bij het korrigeren van ingangsverzwakkers, zoals 1:10 probes.
De kortere impulsen van ongeveer 2 ms worden door de ijkbron opgewekt om het mogelijk te maken om probes en/of ingangsverzwakkers (waaronder 1:10 probes) af te regelen. In de praktijk zal de ijkbron hiervoor het meest worden gebruikt.
De foto's 2 en 3 illustreren dit; op foto 2 is de afregeling niet korrekt, terwijl op foto 3 de probe zo is afgeregeld, dat alle frekwenties die in het blokvormige signaal aanwezig zijn, in gelijke mate worden verzwakt.
Foto 2. De afregeling van de ingangsverzwakker is hier niet korrekt; de boven- en onderkant van de blokgolf behoren vlak te zijn.
Foto 3. Het signaal dat wordt verkregen bij een juist afgeregelde ingangsverzwakker.
De schakeling
In figuur 2 is het schema van de ijkbron getekend. De voeding wordt uit de bestaande oscilloskoop betrokken, waarbij tevens een 50 Hz signaal uit de voeding wordt afgeleid. De bestaande voeding is in het schema links van de stippellijn vereenvoudigd getekend. Het 50 Hz-signaal wordt van de wissel-spanningszijde van de brugcel afgenomen en stuurt periodiek T1 open. Gedurende de tijd dat T1 geleidt, wordt de 555 via de reset-ingang geblokkeerd en geeft dit IC nul volt aan de uitgang (pen 3). Gedurende de tijd dat de reset-ingang aan de positieve voedingsspanning ligt (T1 gesperd), werkt de timer als astabiele multivibrator en geeft korte impulsen af.
Figuur 2. Het principeschema van de ijkbron. Het gedeelte links van de stippellijn is een (vereenvoudigd weergegeven) gedeelte van de laagspanningsvoeding van de oscilloskoop.
Degenen, die de werking van de 555 helemaal willen doorgronden, worden verwezen naar Elektuur, mei 1976, bladzijde 541.
De bouw
De montage van het printje zal wel nauwelijks problemen opleveren.
Alleen weerstand R1 verdient enige aandacht in verband met het vermogen dat in deze weerstand wordt ontwikkeld. Dit is nl. afhankelijk van de grootte van de 50 Hz-spanning en kan als volgt worden berekend:
R is hier dan 470 Ω en P het vermogen dat in de weerstand wordt opgenomen. U is de sekundaire spanning van de trafo. Tot een spanning van 15 volt mag dus voor R1 een ¼ watt tipe worden genomen. Bij spanningen tot 22 volt zijn er twee mogelijkheden: Of men neemt een weerstand van ½ watt, Of men aksepteert het feit, dat de weerstand wat heter wordt. Het is namelijk zo, dat de weerstanden, die normaliter op de foto's in Elektuur te zien zijn, volgens de nieuwe normen ½ watters zijn en dus ook voor dit vermogen gebruikt mogen worden.
Aangezien deze schakeling alleen voor skoopbezitters interessant is, kan de korrekte werking snel worden vastgesteld door het uitgangssignaal op de skoop te vergelijken met foto 1. Hierna kan de schakeling op een geschikte plaats in de skoop worden ingebouwd.
De uitgang van de schakeling wordt toegevoerd aan een busje of een van de kast geïsoleerd schroefje op het frontpaneel van de skoop, zodat dit punt slechts met de punt van de probe hoeft te worden aangeraakt om de skoop op juiste werking te testen.
Figuur 3. Print en komponentenopstelling van het printje van de ijkbron. Door de geringe afmetingen kan de schakeling gemakkelijk worden ingebouwd in een bestaande oscilloskoop.
| R1 | 470 Ω, zie tekst |
| R2 | 68 Ω |
| R3 | 1 k |
| R4 | 68 k |
| R5 | 18 k |
| C1 | 22 n |
| D1 | 1N4148 |
| T1 | BC547b |
| IC1 | 555 |
| EPS 9455 |
Lek van Elektuur
In het artikel 'ijkbron' (Elektuur januari '77, blz. 130) wordt gesproken over R1 als ¼-watt of ½-watt type. Niet alleen het vermogen maar ook de waarde van R1 (en van R2) moet afhankelijk van de 50 Hz-spanning als volgt aangepast worden:
| Usek. | R1 | R2 |
|---|---|---|
| 6 ... 8V | 470 Ω | 68 Ω |
| 8 ... 11V | 680 Ω | 68 Ω |
| 11 ...16V | 1 k | 68 Ω |
| 16 ... 23V | 1k5 | 68 Ω |
| 23 ... 40V | 3k9, ½ W | 150 Ω |