Оглавление:
Свежая информация о техническом оснащении домашней лаборатории радиолюбителя. Приводятся конкретные примеры измерительного оборудования (мультиметры, осциллографы, функциональные генераторы, анализаторы), а также универсальных блоков питания, подходящих как новичкам радиодела, так и профессионалам.
Мультиметр
Мультиметр это базовый измерительно-диагностический инструмент радиолюбителя и иметь его просто необходимо даже самым что ни на есть новичкам. Правда начинающий электронщик может заблудиться в лабиринте доступных типов, марок и моделей. Легко поддаться искушению низкой ценой и получить продукт с виду похожий на мультиметр, но с возмутительно низкой точностью. Так что позвольте дать несколько практических советов для начинающих.
Ручной или настольный
Ручные мультиметры более практичны, и именно с них рекомендуем начать. С другой стороны, настольные мультиметры предлагают как большую точность, так и множество доступных вариантов измерения и способов отображения данных. Хотя они определенно дороже. Даже подержанные модели недешевы. Тем не менее они, определенно, стоят своей цены.
Мультиметры с клещами и щупами
Клещевые мультиметры позволяют бесконтактно измерять ток в кабеле под нагрузкой. При этом диапазон тока значительно больше, чем у классических амперметров. Даже приличные мультиметры не имеют диапазона измерения тока больше 10-20 А, а само время измерения должно быть небольшим, так как шунт в мультиметре начнет довольно сильно греться. Конечно можно измерять значительные токи с помощью традиционного измерителя, но необходимо предусмотреть собственный шунтирующий резистор, способный выдерживать ожидаемые токи. В любом случае токоизмерительные клещи будут работать лучше, потому что они не только могут иметь диапазон до килоампер, но и не нужно разрывать цепь чтобы произвести измерение.
Мультиметр типа щуп, который имеет форму большого маркера с положительным щупом на одном конце и отрицательным гнездом щупа на другом. Эта конструкция позволяет проводить удобные измерения в схеме, но в некоторых ситуациях менее практична. Поэтому такие измерители не являются хорошим вариантом для основного мультиметра.
Какой мультиметр не стоит брать
Аналоговые не рекомендуем однозначно. Аналоговые стрелочные измерители хороши и могут быть полезны во многих местах (например в блоке питания лабораторном), но аналоговые мультиметры малопригодны. Несмотря на то, что на рынке уже десятки лет есть более качественные цифровые мультиметры, их аналоговые виды все еще производятся и продаются.
Цифровой мультиметр имеет много преимуществ перед аналоговым:
- Простота использования. Аналоговый нужно каждый раз сбрасывать. На указку надо смотреть под прямым углом (поэтому хорошие модели имеют встроенное параллаксное зеркало – смотрим так, чтоб отражение стрелки в зеркале исчезло под стрелой). Нужно считывать результат с соответствующей шкалы, иногда перемножать в уме. И шкала имеет маленькое разрешение. Даже дешевый цифровой мультиметр дает более точное значение.
- Точность. Самые точные аналоговые мультиметры предлагают в лучшем случае 1,5% постоянного тока. Для других измерений точность снижается.
- Измерение отрицательных напряжений. Если вы случайно измерите отрицательное напряжение аналоговым мультиметром, то рискуете погнуть стрелку или даже повредить привод гогловки. Цифровой мультиметр просто покажет минус рядом с напряжением.
- Измерение сопротивления. Аналоговые мультиметры имеют логарифмическую шкалу сопротивления. Это означает, что в то время как малые значения в заданном диапазоне легко читаются, для больших резко снижается разрешение. Плюс приходится сбрасывать каждый раз шкалу отдельно для каждого диапазона сопротивлений.
- Входное сопротивление. Типичный аналоговый мультиметр имеет 20 кОм/В, а действительно хорошие — до 100 кОм/В. Цифровые мультиметры около 10 МОм. Только аналоговые с входом на полевых транзисторах имеют подобное, да и то только для измерения постоянного напряжения.
- Обнаружение быстрых колебаний напряжения. Конечно дешевые мультиметры не могут этого сделать. Но те что подороже – без проблем.
- Защита от дурака. Современные цифровые мультиметры более терпимы к ошибкам пользователя. Даже самый дешевый китайский бывает уцелеет, когда воткнуть в розетку не на том режиме. Он все еще будет измерять некоторые значения. Аналоговый легче повредить и многие новички сжигают их на раз.
- Единственным преимуществом аналогового мультиметра является то, что он измеряет напряжение и ток без необходимости в источнике питания — черпая энергию из измеряемой цепи.
Не рекомендуем самые дешевые мультиметры серии DT-830 и им подобные. За немного большие деньги можно купить инструменты более высокого качества. Кроме того, любой мультиметр с питанием от батарейки 6F22 — плохое дело — сами батарейки дорогие, а предлагают маленькую емкость. А крошечные карманные мультиметры не обеспечивают адекватной изоляции между выводами щупов.
Какой мультиметр выбрать
В первую очередь нужно искать мультиметры с точностью не ниже 2% для измерения постоянного напряжения, питаемые от АА батарей. Aneng M107 или UNI-T UT131D могут быть хорошими представителями этого типа. Это относительно дешевые мультиметры с приличными параметрами. Тем не менее, стоит поискать мультиметр True RMS, особенно если планируете работать с аудио. Мультиметры True RMS измеряют переменные напряжения и токи даже для сигналов несинусоидальной формы. Например, Aneng 620A выглядит неплохо, хотя углы обзора экрана не слишком велики. Uni-T UT133A и UT89X тоже хороши. Оба предлагают высокую точность по разумной цене.
Дополнительные аксессуары
Щупы мультиметра должны иметь острые концы, почти как у швейных игл, чтоб легко мерять SMD. Если их нет, то лучше купить новые, может более фирменные.
Если в комплекте их нет, стоит купить измерительные щупы с зажимами-крокодилами. Вы также можете сделать их самостоятельно, используя вилки типа «банан» и кабели от старого блока питания ATX. Сертификата прочности до 1 кВ у них, конечно, не будет, но у китайских измерительных кабелей его тоже нет, и как-то никто не делает из этого проблемы. Пробники с «крючками», как в пробниках осциллографов, также могут быть полезны, особенно для настройки схем.
Сколько мультиметров нужно
Для начала достаточно одного хорошего. В эту покупку стоит вложить немного больше денег, ведь она будет на годы. Стоит также иметь и второй мультиметр, он может быть немного хуже, который будет полезен для более сложных или рискованных измерений. Если вы планируете работать с большими мощностями, стоит купить мультиметр с клещами.
Блоки питания
Сейчас на рынке полно блоков питания из Китая, по ценам зачастую ниже стоимости трансформатора для самодельного блока питания. Поэтому сложно сказать есть ли смысл делать его с нуля.
Типы БП. Существует 3 основных типа источников питания:
- Модули понижающего преобразователя.
- Блоки питания линейного типа.
- Импульсные источники питания.
Первый тип встречается в двух реализациях. Первый — это модуль с простой регулировкой на многооборотных потенциометрах, иногда только со светодиодной сигнализацией работы в режиме ограничения тока или напряжения. Второй, более продвинутый вариант — это полноценный лабораторный блок питания в виде модуля, требующего только внешнего источника напряжения. У него большой читабельный экран, набор кнопок и энкодер для управления, а также масса дополнительных плюшек. Ему нужен лишь внешний источник питания и какой-то корпус. Правда эти модули не всегда дешевы.
Другой тип — линейные стабилизаторы в блоках питания. Их легко собрать и отремонтировать, но чем больше мощность, тем больше потери. Они тяжелые, потому что основой является сетевой трансформатор. Тем не менее, они предлагают хорошую стабилизацию и незначительный цифровой шум. Самодельные блоки питания почти всегда линейные.
Третий тип – импульсные блоки питания, легкие и относительно дешевые. Диапазон доступных напряжений и токов также достаточно велик. Они могут генерировать больше шума, но для новичка в радиоделе это не проблема.
Напряжения и токи. Выбор довольно широк. Типичные напряжения 15 В, 30 В, 60 В. Для токов есть блоки питания от 1 А до 10 А. Наиболее распространены блоки питания 30 В / 5 А как наиболее универсальные. Для тех, кто хочет иметь дело в основном с цифровой электроникой, блок питания 15 В / 5 А может оказаться более привлекательным.
Модули преобразователя наиболее полезны там, где требуется напряжение, отличное от имеющегося источника питания. В то время как понижение напряжения можно успешно реализовать линейным стабилизатором, поднять его можно только повышающим преобразователем.
Аксессуары и дополнительные элементы
Провода — это главное. Стандартные, с зажимами типа «крокодил», пригодятся. Они определенно более полезны с гнездами для золотых булавок или крючков. Также понадобятся обычные провода и провода с вилками. Стоит приобрести «разветвитель» для многих золотых контактов, который будет особенно полезен, когда создаем прототип с большим количеством модулей и Arduino или аналогичной отладочной платой — обычно у них не слишком много контактов питания.
Осциллограф
Потенциально самый мощный инструмент в арсенале электронщика. Осциллограф позволяет подробно изучить форму электрических сигналов, сделать ряд других измерений недоступных для других приборов, точно настроить радиосхемы и даже расшифровать протоколы последовательной передачи. За последние годы достижения в области технологий привели к тому, что сегодня средний цифровой осциллограф предлагает больше, чем раньше гораздо более дорогие устройства от ведущих производителей. Далее расскажем о доступных вариантах.
1. Мини-осциллографы. Самые дешевые устройства. Обычно они выглядят как смартфоны, предлагая низкую цену, плохую производительность и плохой пользовательский интерфейс. Обычно одно- или двухканальные. Теоретически подходят для работы со звуком, потому что они обычно предлагают полосу 200 кГц, но на практике пустая трата денег.
2. Мультилографы. Сочетание осциллографа и мультиметра. Портативный осциллограф, обычно одноканальный или двухканальный, с питанием от встроенной батареи. Они предлагают полосы пропускания от 10 МГц и выше. Хорошим примером такого устройства может быть одноканальный осциллограф/мультиметр с полосой пропускания 40 МГц – Mustool MDS8207, правда цена довольно высока для рядового любителя, хотя это самая дешевая модель. Лучшим вариантом может быть Hantek 2C42 или Owon HDS242S. Последний имеет встроенный генератор функциональный. Можно купить осциллограф-планшет Hantek TO1112D. Это двухканальный осциллограф с полосой пропускания 2×110 МГц и функцией анализа спектра, генератором 25 МГц и мультиметром для точных измерений.
3. USB-осциллографы. Они кажутся самым бюджетным вариантом. Например, Hantek 6022BE предлагает два канала и диапазон 20 МГц. Но для большей пропускной способности нужно бОльший бюджет. Вопрос: есть ли смысл в USB осциллографах? Разве только для более дешевых моделей. Более дорогие модели слишком близки по цене к обычным цифровым осциллографам. Кроме того, программное обеспечение на стороне ПК не всегда доработано и иногда приходится искать альтернативу.
4. Б/у аналоговые осциллографы. Это очень хороший, бюджетный вариант, но перед потенциальной покупкой нужно внимательно проверять характеристики. Хороший аналоговый осциллограф с полосой пропускания 2×100 МГц не должен стоить больше сопоставимых недорогих цифровых осциллографов. Стоит обратить внимание на количество дополнительных входов и выходов — чем больше, тем лучше, хотя большинство из них новичку не пригодятся. При принятии решения о покупке такой техники наиболее важным является соотношение цены, возможностей и технического состояния.
5. Дешевые цифровые осциллографы. Рынок бюджетных цифровых осциллографов выглядит интересно. Цены относительно низкие, предлагая беспрецедентные возможности. Всего за 15000 рублей можем купить Fnirsi 1014D, или его альтернативные бренды. Производитель хвастается полосой 2х100 МГц (на деле меньше 30 МГц). Это беда всех “нефирменных” осциллографов из Китая – сильно завышенные параметры и невыполненные обещания.
Примерно за 20000 рублей может быть бюджетная модель Owon SDS1102 – два канала и диапазон 100 МГц. Hantek предлагает нам модели DSO2C10 и DSO2D15. Второй лучший вариант, потому что, в отличие от более дешевой модели, он предлагает полосу 2×150 МГц, встроенный функциональный генератор 25 МГц и функцию декодирования последовательного протокола. У моделей с литерой С нет генератора, и они ненамного дешевле моделей с буквой D, поэтому для новичков хорошим вариантом будет DSO2D15. Также можете купить Uni-T UTD2052CL+, который будет идеально сочетаться с мультиметрами этой компании.
Большинство дешевых цифровых осциллографов страдают от посредственного, иногда медлительного, а иногда и склонного к сбоям программного обеспечения. Они также не очень интуитивны. Но, учитывая их возможности, такое можно простить.
При выборе модели стоит ориентироваться на большее количество каналов, чем на большую пропускную способность. Желательные функции включают в себя большую память сэмплов, различные режимы запуска и возможность декодирования последовательных протоколов. Кроме того, стоит проверить уязвима ли выбранная модель для хака, ведь может оказаться, что получим модель повыше со всеми полезностями за полцены.
Дополнительные аксессуары
Для USB-осциллографов рекомендуем гальваническую развязку для порта, если будем использовать настольный компьютер или ноутбук, подключенный к зарядному устройству. Это сделано для того, чтобы избежать возможных проблем с заземлением. Если хотим протестировать импульсные источники питания, необходимым дополнением будет высоковольтный пробник 100x или 1000x. Также понадобится разделительный трансформатор или источник бесперебойного питания для осциллографа во время измерения. У осциллографов с батарейным питанием такой проблемы нет.
В дополнение к высоковольтным пробникам существуют и другие их типы, такие как дифференциальные и токовые пробники. Правда их цены могут быть довольно значительными, при ограниченном количестве применений. Так что если нужен специальный зонд, поищите альтернативы, сделанные своими руками.
Другие измерительные приборы
В радиолюбительской мастерской можно найти широкий ассортимент различных измерительных приборов. Многие из них доступны в виде проектов «сделай сам» и наборов для самостоятельной сборки.
Тестер/измеритель LCR
Как минимум нужен транзистор-тестер. Вы можете купить профессиональный LCR-метр, но его стоимость намного больше, и он не так полезен для новичка, как обычный мультиметр. Лучше вложить эти деньги во что-то другое. Кроме того, имея цифровой осциллограф, можем измерять конденсаторы и катушки достаточно простой приставкой.
Старые, бывшие в употреблении мосты LC представляют собой интересный вариант, но они могут больше не сохранять параметры или требовать ремонта, замены старых компонентов, что требует повторной калибровки. Слишком много хлопот для новичка. Разве что можно купить такое устройство за копейки.
Частотомер
Когда-то были популярны, теперь такое оборудование довольно бесполезное, особенно когда есть осциллограф или мультиметр с измерителем частот. Кроме того, существует множество проектов на платформе ATmegs, PIC или Arduino, не говоря уже о различных наборах для самостоятельной сборки. Да и само такое оборудование пригодиться довольно редко.
Программаторы
Полезно для тех, кто хочет выйти за рамки Arduino. Программаторы для микроконтроллеров AVR или PIC не дорогие, а для программирования ESP8266 или ESP32 часто даже не нужен программатор, потому что он встроен в плату — ведь это просто простое переходное устройство от USB к UART. Вообще умение программировать и необходимые для этого инструменты — это почти необходимость в современном радиомире и точно хорошее вложение.
На рынке доступны универсальные программаторы предназначенные для чтения и программирования в основном EEPROM или Flash-памяти, в основном для сервисных специалистов. В отличие от простых, они не допускают «внутрисхемного» программирования или отладки кода.
Функциональный генератор
Это ещё одна из тех вещей которые приятно иметь, но как только он появился – не знаешь что с ним делать. За 1000 рублей можно купить распространенный генератор XR2206. Но для его использования требуется либо частотомер, либо осциллограф. Чуть дороже стоит генератор на базе микроконтроллера. Но стоит немного поднакопить и купить генератор DDS 10 МГц или лучше у китайцев. К примеру, двухканальный генератор FeelTech FY6600. В качестве альтернативы генератор SGP1010S на 10 МГц.
Дешевые генераторы DDS генерируют сигналы довольно простой формы. Для чего-то более интересного, например, амплитудно-модулированного сигнала, может понадобиться собственный микшер/модулятор. Такая приставка должна иметь собственный генератор тона 1 кГц и регулировку глубины модуляции, а несущая должна исходить от функционального генератора.
Стоит ли покупать такой генератор? Да, но только при наличии осциллографа, блоков питания и мультиметров. Это не самое необходимое оборудование.
Логический анализатор
Это еще одна полезность, к тому же не дорогая. Будет полезен в основном программистам и для диагностики цифровых схем. Если нужно наблюдать больше сигналов, чем может вводить осциллограф, вполне подойдет такой анализатор. Есть осциллографы MSO со встроенным логическим анализатором, но они однозначно намного дороже стандартных моделей. Эти устройства — отличное предложение для тех кто хочет отремонтировать старые мини-компьютеры или собрать свои собственные с нуля. В мастерской начинающего электронщика они будут скорее пылиться.
3D-принтер и фрезерный станок с ЧПУ
Это еще одна штуковина, покупку которой можно смело отложить. Фрезерный станок с ЧПУ позволит гравировать собственные печатные платы, но весь процесс сложноватый. Несмотря на несколько попыток, многие так и не добились хороших результатов. Поэтому не советуем покупать фрезерный станок.
Зато 3D-принтер — покупка, которую в принципе рекомендуем. Множество приложений огромно, недостатка в готовых к печати моделях нет, а если чего-то не хватает, то можно спроектировать самостоятельно, например в Autodesk Fusion 360.
Другие инструменты
Ну и USB-микроскоп – хорошая штука, особенно для человека с подсевшим зрением. Но не ждите качественного исполнения от дешевых моделей.
Набор прецизионных отверток также будет полезен, особенно когда планируем ремонтировать или восстанавливать детали электронных устройств. Пригодится штангенциркуль, набор напильников или что-то типа игла для сшивания толстых материалов, заделанная в деревянный брусок. Также стоит иметь фонарь, подсвечивать внутренности техники на ремонте.
Стоит иметь много разных проводов с разными концами и материалы для их изготовления, такие как запасные зажимы-крокодилы, обжимные соединители, термоусадочные трубки или штекеры типа «банан». Сокет ZIF с припаянными золотыми контактами для программирования микроконтроллеров тоже будет полезен, если планируем осваивать МК.
Подведем итог
Итого, рекомендую купить для начала набор для пайки, неплохой мультиметр и блок питания на 30V/5А. Это хороший стартовый набор и его должно хватить на первое время. Далее стоит купить осциллограф, но вначале хорошо подумать, не лучше ли сэкономить немного денег на более качественное оборудование. Если нет такой возможности в разумные сроки, то USB-осциллограф будет лучше, чем ничего.
Любителям программирования и цифровой электроники стоит купить логический USB-анализатор и какой-нибудь программатор, исходя из собственных предпочтений. Только тогда можно мечтать о другом блоке питания, лучшем осциллографе или другом измерительном оборудовании. Также можно подумать о покупке 3D-принтера. Возможно стоит поискать товары со скидкой, бывшее в употреблении, послевыставочное или возвращенное оборудование.
Как видите, список покупок длинный, а цены довольно быстро составят приличную сумму, особенно сейчас, во времена экономического кризиса. К счастью, не все нужно реально, и для начала достаточно одного хорошего мультиметра и лабораторного блока питания. Так что радиолюбительство — недешевое хобби, и к этому нужно быть готовым начиная этим заниматься!
