Как сделать из компьютера осциллограф: Осциллограф из компьютера своими руками

Содержание

Осциллограф из компьютера или ноутбука своими руками: схемы и инструкция

Сегодня часто вместо того, чтобы сделать, например, осциллограф из компьютера, большинство людей предпочитают просто приобрести USB-осциллоскоп. Но, пройдясь по магазинам, можно увидеть, что цена бюджетных осциллографов начинается от 200 долларов. А серьезная аппаратура и вовсе стоит в разы дороже. Именно тем людям, которых не устраивает эта цена, проще всего сделать осциллограф из ноутбука или компьютера своими руками.

Что необходимо использовать

Самая оптимальная сегодня – это программа Osci, она имеет интерфейс, похожий на классический осциллограф: на мониторе находится стандартная сетка, с помощью которой вы сможете сами померить амплитуду или длительность.

Из недостатков этой программы можно выделить то, что она работает немного нестабильно. Во время работы утилита может иногда зависать, а чтобы затем ее сбросить, надо использовать специализированный TaskManager. Но все это компенсируется тем, что программа имеет привычный интерфейс, и довольно удобна в использовании, а также имеет большое количество функций, они дают возможность сделать полноценно работающий осциллограф из компьютера или ноутбука.

На заметку

Нужно сказать, что в комплекте данных программ есть специальный низкочастотный генератор, но его использование нежелательно, он пытается полностью сам контролировать работу драйвера звуковой карты, что провоцирует выключение звука. Если решили его опробовать, позаботьтесь, чтобы у вас была точка восстановления либо сделайте бэкап вашей ОС. Самым оптимальным способом, как сделать своими руками из компьютера осциллограф, будет скачивание рабочего генератора.

«Авангард»

Это отечественная программа, она не имеет привычной и стандартной измерительной сетки, и отличается очень большим экраном для фотографирования скриншотов, но в то же время позволяет использовать установленный частотомер и вольтметр амплитудных значений. Это частично компенсирует недостатки, указанные выше.

Сделав этот осциллограф из компьютера, вы столкнетесь со следующим: на небольших уровнях показателей вольтметр и частотомер могут значительно искажать данные, но для новичков-радиолюбителей, эта утилита будет вполне достаточной. Еще одной полезной функцией будет то, что можно делать абсолютно независимую калибровку двух уже находящихся шкал установленного вольтметра.

Как это использовать

Из-за того, что входные цепи звуковой карты имеют специальный разделительный конденсатор, то компьютер в роли осциллографа может работать только с закрытым входом. Таким образом, на мониторе будет видна лишь переменная составляющая показателей, но, имея определенную сноровку, с помощью этих программ можно сделать измерение показателя постоянной составляющей. Это очень актуально в случае, когда, к примеру, время отсчета мультиметра не дает возможности зафиксировать некоторое значение амплитуды напряжения на конденсаторе, заряжающегося с помощью крупного резистора.

Нижнее значение напряжения ограничивается уровнем фона и шума и имеет примерно 1 мВ. Верхний предел ограничивается лишь по показателям делителя и достигает более сотни вольт. Частотный диапазон ограничивается самой возможностью звуковой карты и для старых компьютеров составляет около 20 кГц.

Естественно, в этом случае рассматривается довольно примитивное устройство. Но когда у вас нет возможности, например, использовать USB-осциллограф, то в данном случае его использование вполне приемлемо. Этот прибор поможет вам в ремонте разной аудиоаппаратуры, или может быть использован для учебных целей. Кроме того, программа-осциллограф даст возможность вам сохранить эпюру для иллюстрации материала или для размещения в сети.

Электрическая схема

Если вам необходим приставка к компьютеру, то сделать осциллограф будет гораздо сложнее. Сегодня в интернете можно отыскать довольно большое количество разных схем этих устройств, и для изготовления, например, двухканального осциллографа вам будет необходимо только их продублировать. Второй канал зачастую актуален в случае, когда надо сравнивать два сигнала или же осциллограф используется для подключения внешней синхронизации.

Как правило, схемы очень простые, но так, вы самостоятельно обеспечите очень большой диапазон доступных измерений, используя минимум радиодеталей. Причем аттенюатор, который изготавливается по классической схеме, потребовал бы от вас наличие узкоспециализированных высокомегаомных резисторов, а его сопротивление на входе все время менялось при переключении диапазона. Поэтому вы бы испытывали некоторые ограничения при использовании обычных осциллографических проводов, рассчитанных на импеданс входа не больше 1 мОм.

Как выбрать резисторы делителя напряжения

Из-за того, что зачастую радиолюбители испытывают сложности с тем, чтобы подобрать прецизионные резисторы, часто бывает так, что приходится выбирать устройства широкого профиля, которые надо максимально точно подогнать, иначе сделать своими руками осциллограф из компьютера не получится.

Подстроечные резисторы делителя напряжения

В этом случае каждое плечо делителя имеет два резистора, один является постоянным, второй – подстроечный. Минус этого варианта, это его громоздкость, но точность ограничивается лишь тем, какие доступные характеристики имеет измерительный аппарат.

Как выбрать обычные резисторы

Еще один вариант сделать осциллограф из компьютера – это выбрать пары резисторов. Точность в этом случае обеспечивается благодаря тому, что используются пары из двух комплектов с довольно приличным разбросом. Тут важно изначально выполнить тщательные замеры всех устройств, а после подобрать пары, суммарное сопротивление которых будет самым подходящим для вашей схемы.

Подгонка резисторов

Сегодня подгонка резисторов с помощью удаления части пленки часто используется даже в современной промышленности, то есть так, нередко делается осциллограф из компьютера.

Но нужно сказать, что если вы хотите подгонять высокоомные резисторы, то резистивная пленка не должна быть разрезана насквозь. Так как в этих устройствах она находится на цилиндрической поверхности в виде спирали, потому делать подпил надо предельно аккуратно, чтобы не допустить разрыва цепи. Затем:

  • Чтобы подогнать резисторы в домашних условиях, надо просто использовать обычную наждачную бумагу «нулевку».
  • Изначально у резистора, у которого находится меньшее сопротивление, бережно удаляется защитный слой краски.
  • Затем нужно подпаять резистор к концам, они и подклеиваются к мультиметру. С помощью аккуратных движений наждачкой показатели сопротивления резистора выводятся до нужного значения.

После, когда резистор полностью подогнан, место пропила покрывают слоем специального защитного лака.

Сегодня этот способ наиболее быстрый и простой, но при этом дает хорошие результаты, что и сделало его оптимальным для домашних условий.

Что нужно учесть

Существует ряд правил, которые необходимо выполнять в любом случае, если решили проводить эти работы:

  • Используемый компьютер для осциллографа обязательно нужно заземлить.
  • Нельзя подключать заземление к розетке. Оно подсоединяется через специальный корпус линейного входного разъема с корпусом системного блока. В данном случае, независимо, попадаете ли вы в фазу или ноль, у вас не будет замыкания.

Говоря иначе, в розетку может подсоединяться только провод, который соединяется с резистором, и находится в схеме адаптера с номинальным значением один мегом. Если же вы попробуете включить в сеть провод, который контактирует с корпусом, то почти во всех случаях это обязательно приведет к самым плачевным последствиям.

Компьютер как осциллограф своими руками

Осциллограф — инструмент, который имеется почти у каждого радиолюбителя. Но для начинающих он стоит слишком дорого.

Проблема высокой стоимости решается просто: есть много вариантов изготовления осциллографа.

Компьютер отлично подойдёт для такой переделки, причём его функциональность и внешний вид никак не пострадают.

Устройство и назначение

Принципиальная схема осциллографа сложна для понимания начинающего радиолюбителя, поэтому рассматривать её нужно не целиком, а предварительно разбив на отдельные блоки:

Каждый блок представляет собой отдельную микросхему, или плату.

Сигнал с исследуемого устройства поступает через вход Y на входной делитель, задающий чувствительность измерительного контура. После прохождения предварительного усилителя и линии задержки он попадает на конечный усилитель, который управляет вертикальным отклонением индикаторного луча. Чем выше уровень сигнала — тем больше отклоняется луч. Так устроен канал вертикального отклонения.

Второй канал — горизонтального отклонения, нужен для синхронизации луча с сигналом. Он позволяет удерживать луч в заданном настройками месте.

Без синхронизации луч уплывет за границы экрана.

Синхронизация бывает трёх видов: от внешнего источника, от сети и от исследуемого сигнала. Если сигнал имеет постоянную частоту, то синхронизацию лучше использовать от него. В качестве внешнего источника обычно выступает лабораторный генератор сигналов. Вместо него для этих целей подойдёт смартфон с установленным на него специальным приложением, которое модулирует импульсный сигнал и выводит его в гнездо для наушников.

Осциллографы применяются при ремонте, проектировании и настройке различных электронных устройств. Сюда входят диагностика систем автомобиля, устранение неисправностей в бытовой технике и многое другое.

Осциллограф измеряет:

  • Уровень сигнала.
  • Его форму.
  • Скорость нарастания импульса.
  • Амплитуду.

Также он позволяет развёртывать сигнал до тысячных долей секунды и просматривать его в мельчайших подробностях.

Большинство осциллографов имеют встроенный частотомер.

Осциллограф, подключаемый через USB

Есть множество вариантов изготовления самодельных USB осциллографов, но не все из них доступны новичкам. Самым простым вариантом будет его сборка из уже готовых комплектующих. Они продаются в радиомагазинах. Более дешёвым вариантом будет купить эти радиодетали в китайских интернет-магазинах, но нужно помнить о том, что купленные в Китае комплектующие могут прийти в неисправном состоянии, а деньги за них возвращают далеко не всегда. После сборки должна получиться небольшая приставка, подключаемая к ПК.

Этот вариант осциллографа имеет самую высокую точность. Если встает проблема, какой осциллограф выбрать для ремонта ноутбуков и другой сложной техники, лучше остановить свой выбор на нём.

Для изготовления понадобятся:

  • Плата с разведёнными дорожками.
  • Процессор CY7C68013A.
  • Микросхема аналого-цифрового преобразователя AD9288−40BRSZ.
  • Конденсаторы, резисторы, дроссели и транзисторы. Номиналы этих элементов указаны на принципиальной схеме.
  • Паяльный фен для запайки SMD компонентов.
  • Провод в лаковой изоляции сечением 0,1 мм².
  • Тороидальный сердечник для намотки трансформатора.
  • Кусок стеклотекстолита.
  • Паяльник с заземлённым жалом.
  • Припой.
  • Флюс.
  • Паяльная паста.
  • Микросхема памяти EEPROM flash 24LC64.
  • Корпус.
  • USB разъём.
  • Гнездо для подключения щупов.
  • Реле ТХ-4,5 или другое, с управляющим напряжением не более 3,3 В.
  • 2 операционных усилителя AD8065.
  • DC-DC преобразователь.

Собирать нужно по этой схеме:

Обычно для изготовления печатных плат радиолюбители пользуются методом травления. Но сделать таким образом двухстороннюю печатную плату со сложной разводкой самостоятельно не получится, поэтому её нужно заранее заказать на заводе, выпускающем подобные платы.

Для этого нужно отослать на завод чертёж платы, по которому её изготовят. На одном и том же заводе делают разные по качеству платы. Оно зависит от выбранных при оформлении заказа опций.

Для того чтобы получить в итоге хорошую плату, нужно указать в заказе следующие условия:

  • Толщина стеклотекстолита — не менее 1,5 мм.
  • Толщина медной фольги — не менее 1 OZ.
  • Сквозная металлизация отверстий.
  • Лужение контактных площадок свинецсодержащим припоем.

После получения готовой платы и покупки всех радиодеталей можно приступать к сборке осциллографа.

Первым собирается DC-DC преобразователь, выдающий напряжения +5 и -5 вольт.

Его нужно собрать на отдельной плате и подключить к основной с помощью экранированного кабеля.

Припаивать микросхемы к основной плате нужно аккуратно, не перегревая их. Температура паяльника не должна быть выше трехсот градусов, иначе паяемые детали выйдут из строя.

После установки всех компонентов собирают устройство в подходящий по размеру корпус и подключают к компьютеру USB кабелем. Замыкают перемычку JP1.

Нужно установить и запустить на ПК программу Cypress Suite, перейти во вкладку EZ Console и кликните по LG EEPROM. В появившемся окне выбрать файл прошивки и нажать Enter. Дождаться появления надписи Done, говорящей об успешном завершении процесса. Если вместо неё появилась надпись Error, значит, на каком-то этапе произошла ошибка. Нужно перезапустить прошивальщик и попробовать снова.

После прошивки изготовленный своими руками цифровой осциллограф будет полностью готов к работе.

Вариант с автономным питанием

В домашних условиях радиолюбители обычно пользуются стационарными устройствами. Но иногда возникает ситуация, когда нужно отремонтировать что-то находящееся вдали от дома. В таком случае понадобится портативный осциллограф с автономным питанием.

Перед началом сборки приготовьте следующие комплектующие:

  • Ненужные Bluetooth наушники или аудиомодуль.
  • Планшет или смартфон на Android.
  • Литий-ионный аккумулятор типоразмера 18650.
  • Холдер для него.
  • Контроллер заряда.
  • Гнездо Jack 2,1 Х 5,5 мм.
  • Разъем для подключения измерительных щупов.
  • Сами щупы.
  • Выключатель.
  • Пластиковая коробочка из-под губки для обуви.
  • Экранированный провод сечением 0,1 мм².
  • Тактовая кнопка.
  • Термоклей.

Нужно разобрать беспроводную гарнитуру и достать из неё плату управления. Отпаять от неё микрофон, кнопку включения и аккумулятор. Отложить плату в сторонку.

Вместо блютус-наушников можно использовать Bluetooth аудиомодуль.

Ножом соскрести с коробочки остатки губки и хорошо почистить её с использованием моющих средств. Подождать, пока она высохнет, и вырезать отверстия под кнопку, выключатель и разъёмы.

Припаять провода к гнёздам, холдеру, кнопке и выключателю. Установить их на свои места и закрепить термоклеем.

Провода нужно соединять так, как показано на схеме:

Расшифровка обозначений:

  1. Холдер.
  2. Выключатель.
  3. Контакты «BAT +» и «BAT —».
  4. Контроллер заряда.
  5. Контакты «IN +» и «IN —».
  6. Разъём Jack 2,1 Х 5,5 мм.
  7. Контакты «OUT+» и «OUT —».
  8. Контакты батареи.
  9. Плата управления.
  10. Контакты кнопки включения.
  11. Тактовая кнопка.
  12. Гнездо для щупов.
  13. Контакты микрофона.

Далее припаять провода к контроллеру заряда и плате управления, затем поместить их внутрь корпуса и зафиксировать термоклеем. Закрыть коробочку крышкой и защёлкнуть её.

Затем скачать из плеймаркета приложение виртуального осциллографа и установить его на смартфон. Включить блютус модуль и синхронизировать его со смартфоном. Подключить щупы к осциллографу и открыть на телефоне его программную часть.

При касании щупами источника сигнала на экране Android-устройства появится кривая, показывающая уровень сигнала. Если она не появилась, значит, где-то была допущена ошибка.

Следует проверить правильность подключения и исправность внутренних компонентов. Если все в порядке, нужно попробовать запустить осциллограф снова.

Установка в корпус монитора

Этот вариант самодельного осциллографа легко устанавливается в корпус настольного ЖК монитора. Такое решение позволяет сэкономить немного места на вашем рабочем столе.

Для сборки понадобятся:

  • Компьютерный ЖК монитор.
  • DC-DC инвертор.
  • Материнская плата от телефона или планшета с HDMI-выходом.
  • USB разъём.
  • Кусок HDMI кабеля.
  • Провод сечением 0,1 мм².
  • Тактовая кнопка.
  • Резистор на 1 кОм.
  • Двусторонний скотч.

Встроить своими руками в монитор осциллограф сможет каждый радиолюбитель. Для начала нужно снять с монитора заднюю крышку и найти место для установки материнской платы. После того как определились с местом, рядом с ним нужно вырезать в корпусе отверстия для кнопки и USB разъёма.

Далее выпаять HDMI разъёмы, установленные на плате и в мониторе. Припаять один конец кабеля к контактам на плате монитора. Делать это нужно согласно распиновке:

Второй конец кабеля нужно припаять к плате от планшета. Перед припаиванием каждой жилки прозванивать её мультиметром. Это поможет не перепутать порядок их подключения.

Далее нужно найти на плате монитора точки с постоянным напряжением в 5, 9, 12, 19 или 24 вольта. И припаять к ним провода.

Следующим шагом нужно выпаять с платы планшета кнопку включения и micro USB разъём. К тактовой кнопке и USB гнезду припаять провода и закрепить их в вырезанных отверстиях.

Затем соединить все провода так, как это показано на рисунке, и припаять их:

Поставить перемычку между контактами GND и ID в микро ЮСБ разъёме. Это нужно для перевода USB порта в режим OTG.

Далее необходимо впаять между минусовым и средним контактом батареи резистор. Без этой процедуры материнка не запустится без аккумулятора, а он в мониторе ни к чему.

Нужно приклеить инвертор и материнку от планшета на двусторонний скотч, после чего защёлкнуть крышку монитора.

Подключить к USB порту мышку и нажать кнопку включения. Пока устройство загружается, включить Bluetooth передатчик. Затем нужно синхронизировать его с приёмником. Можно открыть приложение осциллографа и убедиться в работоспособности собранного устройства.

Вместо монитора отлично подойдёт и старый ЖК телевизор, в котором нет Смарт ТВ. Начинка от планшета по своим возможностям превосходит многие Smart TV системы. Не стоит ограничивать её применение одним лишь осциллографом.

Изготовление из аудиокарты

Осциллограф, собранный из внешнего аудиоадаптера, обойдётся всего в 1,5-2 доллара и займёт минимум времени на своё изготовление. По размеру он получится не больше обычной флешки, а по функционалу не уступит своему большому собрату.

Необходимые детали:

  • USB аудиоадаптер.
  • Резистор на 120 кОм.
  • Штекер mini Jack 3,5 мм.
  • Измерительные щупы.

Нужно разобрать аудиоадаптер, для этого стоит поддеть и расщёлкнуть половинки корпуса.

Выпаять конденсатор C6 и припаять на его место резистор. Затем установить плату обратно в корпус и собрать его.

Следует отрезать от щупов стандартный штекер и припаять на его место мини-джек. Подключить щупы ко звуковому входу аудиоадаптера.

Затем нужно скачать соответствующий архив и распаковать его. Вставить карту в USB разъём.

Осталось самое простое: зайти в Диспетчер устройств и во вкладке «Аудио, игровые и видеоустройства» найти подключённый USB аудиоадаптер. Щёлкнуть по нему правой кнопкой мыши и выбрать пункт «Обновить драйвер».

Что делать дальше, показано на картинках:

Нужно указать путь к папке device из распакованного архива и нажать Enter:

После нажатия на «Далее» произойдёт установка драйверов из указанной папки. Если пропустить этот этап и оставить стандартные драйвера, осциллограф не заработает.

Затем переместить файлы miniscope.exe, miniscope.ini и miniscope.log из архива в отдельную папку. Запустить «miniscope.exe».

Перед использованием программу нужно настроить. Необходимые настройки показаны на скриншотах:

Если коснуться щупами источника сигнала, в окне осциллографа должна появиться кривая:

Таким образом, чтобы превратить аудиоадаптер в осциллограф, нужно приложить минимум усилий. Но стоит помнить, что погрешность такого осциллографа составляет 1-3%, чего явно недостаточно для работы со сложной электроникой. Он отлично подойдёт для начинающего радиолюбителя, а мастерам и инженерам стоит присмотреться к другим, более точным осциллографам.

Современная измерительная аппаратура давно срослась с цифровыми и процессорными средствами управления и обработки информации. Стрелочные указатели уже становятся нонсенсом даже в дешевых бытовых приборах. Аналитическое оборудование все чаще подключается к обычным ПК через специальные платы-адаптеры. Таким образом, используются интерфейсы и возможности программ приложений, которые можно модернизировать и наращивать без замены основных измерительных блоков, плюс вычислительная мощь настольного компьютера.

Кроме того, и расширение возможностей обычного компьютера возможно за счет разнообразных программно-аппаратных средств, — специальных плат расширения, содержащих измерительные АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). И компьютер очень легко превращается в аналитический прибор, к примеру, — спектроанализатор, осциллограф, частотомер… , как и во многое другое. Подобные средства для модернизации компьютеров выпускаются многими фирмами. Однако цена и узконаправленная специфика не делают это оборудование распространенным в наших условиях.

Но зачем далеко ходить? Оказывается, простой ПК в своей конструкции уже содержит средства, которые с некоторыми ограничениями способны превратить его в тот же осциллограф, спектроанализатор, частотомер или генератор импульсов. Согласитесь, уже немало. К тому же делаются все эти превращения только с помощью специальных программ, которые к тому же совершенно бесплатны и каждый желающий может их скачать в Интернете.

Вы, наверное, зададитесь логичным вопросом — как же в измерениях можно обойтись без АЦП и ЦАП? Никак нельзя. Но ведь и то и другое присутствует почти в каждом компьютере, правда, называется по другому — звуковая карта. А чем не АЦП/ЦАП, скажите, пожалуйста? Это уже давно поняли те, кто написал для нее массу программ, не имеющих никакого отношения к воспроизведению музыки. Ведь обычная звуковая плата ПК способна воспринимать и преобразовывать сигнал сложной формы в пределах звуковой частоты и амплитудой до 2В в цифровую форму со входа LINE-IN или же с микрофона. Возможно и обратное преобразование, — на выход LINE-OUT (Speakers). Таким образом, вы можете работать с любым сигналом до 20 кГц, а то и выше, в зависимости от звуковой платы. Максимальный предел уровня входного напряжения 0,5-2 В тоже не составляет проблемы, — примитивный делитель напряжения на резисторах собирается и калибруется за 15 минут. Вот на таких-то нехитрых принципах и строятся программное обеспечение: осциллографы, осциллоскопы, спектроанализаторы, частотомеры и, наконец, генераторы импульсов всевозможной формы. Такие программы эмулируют на экране компьютера работу привычных для нас приборов, естественно со своей спецификой и в пределах частотного диапазона вашей звуковой платы.

Как это работает? Для пользователя все выглядит очень просто. Запускаем программу, в большинстве случаев такое ПО не нужно даже инсталлировать. На экране монитора появляется изображение осциллографа: с характерным для этих приборов экраном с координатной сеткой, тут же и панель управления с кнопками, движками и регуляторами, тоже часто копирующими вид и форму таковых с настоящих — аппаратных осциллографов. Кроме того, в программных осциллографах могут присутствовать дополнительные возможности, как, например, возможность сохранения исследуемого спектра в памяти, плавное и автоматическое масштабирование изображения сигнала и т.д. Но, конечно же, есть и свои недостатки.

Как подключиться к звуковой карте? Здесь нет ничего сложного — к гнезду LINE-IN, с помощью соответствующего штекера. Типичная звуковая плата имеет на панельке всего три гнезда: LINE-IN, MIC, LINE-OUT (Speakers), соответственно линейный вход, микрофон, выход для колонок или наушников. Конструкция всех гнезд одинакова, соответственно и штекеры для всех идут одни и те же. Программа осциллограф будет работать и отображать спектр и в том случае если снимается звуковой сигнал с помощью микрофона, подключенного к своему входу. Более того, большинство программных осциллографов, спектроанализаторов и частотомеров нормально функционируют, если в это же время на выход звуковой платы LINE-OUT выводится какой-то другой сигнал с помощью другой программы, пусть даже музыка. Таким образом, на одном и том же компьютере можно задавать сигнал, скажем с помощью программы генератора, и тут же его контролировать осциллографом или анализатором спектра.

При подключении сигнала к звуковой плате следует соблюдать некоторые предосторожности, не допуская превышения амплитуды выше 2 В, что чревато последствиями, такими как выходом устройства из строя. Хотя для корректных измерений уровень сигнала должен быть гораздо ниже от максимально допустимого значения, что так же определяется типом звуковой карты. Например, при использовании популярной недорогой платы на чипе Yamaha 724 нормально воспринимается сигнал с амплитудой не выше 0,5 В, при превышении этого значения пики сигнала на осциллографе ПК выглядят обрезанными (рис.1). Поэтому для согласования подаваемого сигнала со входом звуковой карты потребуется собрать простой делитель напряжения (рис.2).

Довольно часто в последнее время вместо того, чтобы сделать, к примеру, осциллограф из компьютера, многие предпочитают просто купить цифровой USB-осциллоскоп. Однако, пройдясь по рынку, можно понять, что на самом деле стоимость бюджетных осциллографов начинается приблизительно от 250 долларов. А более серьезное оборудование и вовсе имеет цену в несколько раз больше.

Именно для тех людей, которых не устраивает такая стоимость, актуальнее сделать осциллограф из компьютера, тем более что он позволяет решить большое количество задач.

Что нужно использовать?

Одним из наиболее оптимальных вариантов является программа Osci, которая имеет интерфейс, схожий со стандартным осциллографом: на экране есть стандартная сетка, при помощи которой вы можете самостоятельно измерить длительность, или же амплитуду.

Из недостатков данной утилиты можно отметить то, что она работает несколько нестабильно. В процессе своей работы программа может иногда зависать, а для того, чтобы потом ее сбросить, нужно будет использовать специализированный Task Manager. Однако все это компенсируется тем, что утилита имеет привычный интерфейс, является достаточно удобной в использовании, а также отличается достаточно большим количеством функций, которые позволяют сделать полноценный осциллограф из компьютера.

На заметку

Сразу стоит отметить, что в комплекте этих программ есть специализированный генератор низкой частоты, однако его использование крайне не рекомендуется, так как он пытается полностью самостоятельно регулировать работу драйвера аудиокарты, что может спровоцировать необратимое отключение звука. Если вы будете пробовать его применять, позаботьтесь о том, чтобы у вас была собственная точка восстановления или возможность сделать бэкап операционной системы. Наиболее оптимальным вариантом того, как сделать из компьютера осциллограф своими руками, является скачивание нормального генератора, который находится в «Дополнительных материалах».

«Авангард»

«Авангард» – это отечественная утилита, которая не имеет стандартной и привычной всем измерительной сетки, а также отличается слишком большим экраном для снятия скриншотов, но при этом предоставляет возможность использовать встроенный вольтметр амплитудных значений, а также частотомер. Это позволяет частично компенсировать те минусы, которые были указаны выше.

Сделав такой осциллограф из компьютера своими руками, вы можете столкнуться со следующим: на малых уровнях сигнала как частотомер, так и вольтметр могут сильно искажать результаты, однако для начинающих радиолюбителей, которые не привыкли воспринимать эпюры в вольтах или же миллисекундах на деление, данная утилита будет вполне приемлемой. Другой же ее полезной функцией является то, что можно осуществлять полностью независимую калибровку двух уже имеющихся шкал встроенного вольтметра.

Как это будет использоваться?

Так как входные цепи аудиокарты имеют специализированный разделительный конденсатор, компьютер в качестве осциллографа может использоваться исключительно с закрытым входом. То есть на экране будет наблюдаться только переменная составляющая сигнала, однако, имея некоторую сноровку, при помощи этих утилит можно будет также провести измерение уровня постоянной составляющей. Это является довольно актуальным в том случае, если, например, время отсчета мультиметра не дает возможности зафиксировать определенное амплитудное значение напряжения на конденсаторе, который заряжается через крупный резистор.

Нижний предел напряжения ограничивается уровнем шума и фона и составляет приблизительно 1 мВ. Верхний предел имеет ограничения только по параметрам делителя и может достигать даже нескольких сотен вольт. Частотный диапазон непосредственно ограничивается возможностями самой аудиокарты и для бюджетных устройств составляет примерно от 0.1 Гц до 20 кГц.

Конечно, в данном случае рассматривается относительно примитивное устройство. Но если у вас нет возможности, к примеру, использовать USB-осциллограф (приставка к компьютеру), то в таком случае его применение вполне оптимально.

Такой прибор может помочь вам в ремонте различной аудиоаппаратуры, а также может быть использован исключительно в учебных целях, особенно если дополнить его виртуальным генератором НЧ. Помимо этого, программа-осциллограф для компьютера позволит вам сохранить эпюру для иллюстрации определенного материала или же с целью размещения в Интернете.

Электрическая схема

Если вам нужна приставка к компьютеру (осциллограф), то сделать его будет уже несколько сложнее. На данный момент в интернете можно найти достаточно большое количество различных схем таких устройств, и для постройки, к примеру, двухканального осциллографа вам нужно будет их продублировать. Использование второго канала часто является актуальным в том случае, если нужно сравнивать два сигнала или же приставка к компьютеру (осциллограф) будет использоваться также с подключением внешней синхронизации.

В преимущественном большинстве случаев схемы являются предельно простыми, однако таким образом вы сможете обеспечить самостоятельно довольно широкий диапазон доступных для измерения напряжений, используя при этом минимальное количество радиодеталей. При этом аттенюатор, который строится по классической схеме, потребовал бы от вас использования специализированных высокомегаомных резисторов, а его входное сопротивление постоянно изменялось бы в случае переключения диапазона. По этой причине вы бы испытывали определенные ограничения в использовании стандартных осциллографических кабелей, которые рассчитываются на входной импеданс не более 1 мОм.

Обеспечиваем безопасность

Для того чтобы линейный вход аудиокарты был защищен от возможности случайного попадания высокого напряжения, параллельно можно установить специализированные стабилитроны.

При помощи резисторов вы сможете ограничить ток стабилитронов. К примеру, если вы собираетесь использовать ваш компьютер-осциллограф (генератор) для измерения напряжения около 1000 Вольт, то в таком случае в качестве резистора можно будет задействовать два одноваттных или же один двухваттный резистор. Они между собой различаются не только по своей мощности, но еще и по тому, какое напряжение в них является предельно допустимым. Также стоит отметить тот факт, что в этом случае вам потребуется и конденсатор, максимально допустимое значение для которого составляет 1000 Вольт.

Внимание!

Нередко нужно изначально посмотреть переменную составляющую сравнительно небольшой амплитуды, которая при этом может отличаться довольно большой постоянной составляющей. В таком случае на экране осциллографа с закрытым входом может быть такая ситуация, когда вы не увидите ничего, кроме переменной составляющей напряжения.

Выбираем резисторы делителя напряжения

По той причине, что достаточно часто современные радиолюбители испытывают определенные трудности с тем, чтобы найти прецизионные резисторы, нередко случается так, что приходится использовать стандартные устройства широкого применения, которые нужно будет подогнать с максимальной точностью, так как сделать осциллограф из компьютера в противном случае не выйдет.

Высокоточные резисторы в преимущественном большинстве случаев стоят в несколько раз дороже по сравнению с обычными. При этом на сегодняшний день их чаще всего продают сразу по 100 штук, в связи с чем их приобретение не всегда можно назвать целесообразным.

Подстроечные

В данном случае каждое плечо делителя составляется из двух резисторов, один из которых является постоянным, в то время как второй – подстроечный. Недостатком такого варианта является его громоздкость, однако точность ограничивается только тем, какие доступные параметры имеет измерительное устройство.

Подбираем резисторы

Второй вариант сделать компьютер в роли осциллографа – это подобрать пары резисторов. Точность в данном случае обеспечивается за счет того, что используются пары резисторов из двух комплектов с достаточно большим разбросом. Здесь важно изначально сделать тщательное измерение всех устройств, а затем выбрать пары, сумма сопротивлений которых является наиболее соответствующей выполняемой вами схеме.

Стоит отметить, что именно этот способ использовался в промышленных масштабах для того, чтобы подгонять резисторы делителя для легендарного устройства «ТЛ-4». Перед тем как сделать осциллограф из компьютера своими руками, необходимо изучить возможные недостатки такого устройства. В первую очередь можно отметить трудоемкость, а также необходимость применения большого количества резисторов. Ведь чем более длинным будет список используемых вами устройств, тем более высокой будет конечная точность проводимых измерений.

Подгонка резисторов

Стоит отметить, что подгонка резисторов посредством удаления части пленки на сегодняшний день иногда используется даже в современной промышленности, то есть таким способом часто делается осциллограф из компьютера (USB или какой-нибудь другой).

Однако при этом сразу стоит отметить, что если вы собираетесь подгонять высокоомные резисторы, то в таком случае резистивная пленка ни в коем случае не должна быть прорезана насквозь. Все дело в том, что в таких устройствах она наносится на цилиндрическую поверхность в форме спирали, поэтому производить подпил нужно предельно осторожно, чтобы исключить возможность разрыва цепи.

Если вы делаете осциллограф из компьютера своими руками, то для того, чтобы провести подгонку резисторов в домашних условиях, нужно просто использовать самую простую наждачную бумагу «нулевку».

  1. Первоначально у того резистора, у которого присутствует заведомо меньшее сопротивление, нужно удалить аккуратно защитный слой краски.
  2. После этого следует подпаять резистор к концам, которые и будут подклеиваться к мультиметру. Путем выполнения осторожных движений наждачной бумагой показатели сопротивления резистора доводятся до нормального значения.
  3. Теперь, когда резистор окончательно подогнан, место пропила нужно покрыть дополнительным слоем специализированного защитного лака или же клея.

На данный момент такой способ можно назвать наиболее простым и быстрым, но при этом он позволяет получить неплохие результаты, что и делает его оптимальным для проведения работ в домашних условиях.

Что нужно учитывать?

Есть несколько правил, которые нужно соблюдать в любом случае, если вы собираетесь проводить подобные работы:

  • Используемый вами компьютер в обязательном порядке должен быть надежно заземлен.
  • Ни в какой ситуации вы не должны совать в розетку земляной провод. Он соединяется через специализированный корпус разъема линейного входа с корпусом системного блока. В этом случае, вне зависимости от того, попадаете вы в ноль или же в фазу, у вас не произойдет короткого замыкания.

Другими словами, в розетку может втыкаться исключительно провод, соединяющийся с резистором, который располагается в схеме адаптера и имеет номинал 1 мегом. Если же вы пытаетесь включить в сеть кабель, который соединяется с корпусом, то практически во всех случаях это приводит к самым неприятным последствиям.

Если вами будет использоваться осциллограф «Авангард», то в таком случае в процессе калибровки вам следует выбрать шкалу вольтметра «12.5». После того как вы увидите напряжение сети на вашем экране, в окошко калибровки нужно буде ввести значение 311. При этом стоит отметить, что вольтметр после этого должен показать вам результат в виде 311 мВ или же приближенное к нему.

Помимо всего прочего, не стоит забывать, что форма напряжения в современных электросетях отличается от синусоидальной, так как на сегодняшний день электроприборы выпускаются с импульсными блоками питания. Именно по этой причине вам нужно будет ориентироваться не просто на видимую кривую, но и на ее синусоидальное продолжение.

Как сделать цифровой осциллограф из компьютера своими руками(часть 1) CAVR.ru

Рассказать в:

Начинающим радиолюбителям посвящается!

О том, как собрать самый простой адаптер для программного виртуального осциллографа, пригодный для использования в ремонте и настройке аудиоаппаратуры.

О виртуальных осциллоскопах.

Когда-то у меня была идея фикс: продать аналоговый осциллограф и купить ему на замену цифровой USB осциллоскоп. Но, прошвырнувшись по рынку, обнаружил, что самые бюджетные осциллографы «начинаются» от 250 долларов, да и отзывы о них не очень хорошие. Более же серьёзные приборы стоят в несколько раз дороже.

Так что, решил я ограничиться аналоговым осциллографом, а для построения какой-нибудь эпюры для сайта, использовать виртуальный осциллограф.

Скачал из сети несколько программных осциллографов и попытался что-нибудь померить, но ничего путного из этого не вышло, так как, либо не удавалось откалибровать прибор, либо интерфейс не годился для скриншотов.

 Было, уже забросил это дело, но когда подыскивал себе программу для снятия АЧХ, наткнулся на комплект программ «AudioTester». Анализатор из этого комплекта мне не понравился, а вот осциллограф «Osсi» (далее буду его называть «AudioTester») оказался в самый раз.
Этот прибор имеет интерфейс схожий с обычным аналоговым осциллографом, а на экране есть стандартная сетка, которая позволяет измерять амплитуду и длительность.

Из недостатков можно назвать некоторую нестабильность работы. Программа иногда подвисает (когда запущено несколько процессов одновременно) и для того, чтобы её сбросить приходится прибегать к помощи Task Manager-а. Но, всё это компенсируется привычным интерфейсом, удобством использования и некоторыми очень полезными функциями, которые я не встречал ни в одной другой программе подобного типа.

Внимание!

В комплекте программ «AudioTester» есть генератор низкой частоты. Я не рекомендую его использовать, так как он пытается самостоятельно управлять драйвером аудиокарты, что при работе на XP может привести к отключению звука. Если Вы решите его использовать позаботьтесь о точке восстановления или о бэкапе ОС. Но, лучше скачайте нормальный генератор из «Дополнительных материалов».

 Другую интересную программу виртуального осциллографа «Аванград» написал наш соотечественник Записных О.Л.
У этой программы нет привычной измерительной сетки, да и экран слишком большой для снятия скриншотов, но зато есть встроенный вольтметр амплитудных значений и частотомер, что частично компенсирует указанный выше недостаток. 
Частично потому, что на малых уровнях сигнала и вольтметр и частотомер начинают сильно привирать.  
Однако для начинающего радиолюбителя, который не привык воспринимать эпюры в Вольтах и миллисекундах на деление, этот осциллограф может вполне сгодиться. Другое полезное свойство осциллографа «Авангард» – возможность независимой калибровки двух имеющихся шкал встроенного вольтметра.

Так что, я расскажу о том, как построить измерительный осциллограф на базе программ «AudioTester» и «Авангард». Конечно, кроме этих программ понадобится и любая встроенная или отдельная, самая бюджетная аудиокарта.

Собственно, все работы сводятся к тому, чтобы изготовить делитель напряжения (аттенюатор), который позволил бы охватить широкий диапазон измеряемых напряжений. Другая функция предлагаемого адаптера – защита входа аудиокарты от повреждения при попадании на вход высокого напряжения.

Технические данные и область применения.

   Так как во входных цепях аудиокарты есть разделительный конденсатор, то и осциллограф может использоваться только с «закрытым входом». То есть, на его экране можно будет наблюдать только переменную составляющую сигнала. Однако, при некоторой сноровке, с помощью осциллографа «AudioTester» можно измерить и уровень постоянной составляющей. Это может пригодиться, например, когда время отсчёта мультиметра не позволяет зафиксировать амплитудное значение напряжения на конденсаторе, заряжающемся через большой резистор. 
  Нижний предел измеряемого напряжения ограничен уровнем шума и уровнем фона и составляет примерно 1мВ. Верхний предел ограничивается только параметрами делителя и может достигать сотен вольт. 
   Частотный диапазон ограничен возможностями аудиокарты и для бюджетных аудиокарт составляет: 0,1Гц… 20кГц  для качественных типа «Sound Blaster» от   0,1Гц… 41кГц (для синусоидального сигнала). Конечно, речь идёт о довольно примитивном приборе, но в отсутствие более продвинутого девайса, вполне может сгодиться и этот. 
   Прибор может помочь в ремонте аудиоаппаратуры или использоваться в учебных целях, особенно если его дополнить виртуальным генератором НЧ. Кроме этого, с помощью виртуального осциллографа легко сохранить эпюру для иллюстрации какого-либо материала, или для размещения в Интернете.

Электрическая схема аппаратной части осциллографа.

 На чертеже изображена аппаратная часть осциллографа – «Адаптер».
    Для постройки двухканального осциллографа придётся продублировать эту схему. Второй канал может пригодиться для сравнения двух сигналов или для подключения внешней синхронизации. Последнее предусмотрено в «AudioTester-е».
    Резисторы R1, R2, R3 и Rвх. – делитель напряжения (аттенюатор).
Номиналы резисторов R2 и R3 зависят от применяемого виртуального осциллографа, а точнее от используемых им шкал. Но, так как у «AudioTester-а» цена деления кратна 1, 2 и 5-ти, а у «Авангард-а» встроенный вольтметр имеет всего две шкалы, связанных между собой коэффициентом 1:20, то использование адаптера, собранного по приведённой схеме не должно доставлять неудобств в обоих случаях. 
    Входное сопротивление аттенюатора около 1-го мегома. По-хорошему, это значение должно бы быть постоянным, но конструкция делителя при этом бы серьёзно усложнилась.
    Конденсаторы C1, C2 и C3 выравнивают амплитудно-частотную характеристику адаптера.
Стабилитроны VD1 и VD2 вместе с резисторами R1 защищают линейный вход аудиокарты от повреждения в случае случайного попадания высокого напряжения на вход адаптера, когда переключатель находится в положении 1:1. 
    Согласен с тем, что представленная схема не отличается изящностью. Однако это схемное решение позволяет самым простым способом достичь широкого диапазона измеряемых напряжений при использовании всего нескольких радиодеталей. Аттенюатор же, построенный по классической схеме, потребовал бы применения высокомегаомных резисторов, и его входное сопротивление менялось бы слишком значительно при переключении диапазонов, что ограничило бы применение стандартных осциллографических кабелей, рассчитанных на входной импеданс 1мОм.

Защита от «Придурака».

Чтобы обезопасить линейный вход аудиокарты от случайного попадания высокого напряжения, параллельно входу установлены стабилитроны VD1 и VD2.

Резистор R1 ограничивает ток стабилитронов до 1мА, при напряжении 1000 Вольт на входе 1:1.
Если Вы, действительно, собираетесь использовать осциллограф для измерения напряжения до 1000 Вольт, то в качестве резистора R1 можно установить МЛТ-2 (двухваттный) или два МЛТ-1 (одноваттных) резистора последовательно, так как резисторы различаются не только по мощности, но и по максимально-допустимому напряжению.
Конденсатор С1 также должен иметь максимальное допустимое напряжение 1000 Вольт.

Небольшое пояснение вышесказанного. Иногда требуется взглянуть на переменную составляющую сравнительно небольшой амплитуды, которая, тем не менее, имеет большую постоянную составляющую. В таких случаях нужно иметь в виду, что на экране осциллографа с закрытым входом можно увидеть только переменную составляющую напряжения.
   На картинке видно, что при постоянной составляющей 1000 Вольт и размахе переменной составляющей 500 Вольт, максимальное напряжение, приложенное к входу, будет 1500 Вольт. Хотя, на экране осциллографа мы увидим только синусоиду амплитудой 500 Вольт.

Как измерить выходное сопротивление линейного выхода?

    Этот параграф можно пропустить. Он рассчитан на любителей мелких подробностей. 
Выходное сопротивление (выходной импеданс) линейного выхода, рассчитанного на подключение телефонов (наушников), слишком мало, чтобы оказать существенное влияние на точность измерений, которые нам предстоит выполнить в следующем параграфе.
     Так для чего измерять выходной импеданс? 
Так как мы будем использовать для калибровки осциллографа виртуальный низкочастотный сигнал-генератор, то его выходной импеданс будет равен выходному импедансу линейного выхода (Line Out) звуковой карты. 
  Убедившись в том, что выходной импеданс мал, мы можем предотвратить грубые ошибки при измерении входного импеданса. Хотя, даже при самом плохом стечении обстоятельств эта ошибка вряд ли превысит 3… 5%. Откровенно говоря, это даже меньше возможной ошибки измерений. Но, известно, что ошибки имеют привычку «набегать».  
   При использовании генератора для ремонта и настройки аудиотехники тоже желательно знать его внутренне сопротивление. Это может пригодиться, например, при измерении ESR (Equivalent Series Resistance) эквивалентного последовательного сопротивления или попросту реактивного сопротивления конденсаторов.
Мне, благодаря этому измерению, удалось выявить самый низкоомный выход в моей аудиокарте.

Если у аудиокарты всего одно выходное гнездо, то тогда всё ясно. Оно одновременно является и линейным выходом и выходом на телефоны (наушники). Его импеданс, как правило, мал, и его можно не измерять. Именно такие аудио-выходы используются в ноутбуках.

   Когда же гнёзд целых шесть и есть ещё парочка на передней панели системного блока, а каждому гнезду можно назначить определённую функцию, то выходное сопротивление гнёзд может существенно отличаться.
Обычно, самый низкий импеданс соответствует гнезду салатового цвета, которое по-умолчанию и является линейным выходом.

Пример замера импеданса нескольких разных выходов аудиокарты установленных в режим «Телефоны» и «Линейный выход».

 Как видно из формулы, абсолютные значения измеренного напряжения роли не играют, потому эти замеры можно делать задолго до калибровки осциллографа.
Пример расчёта.
R1 = 30 Ом.
U1 = 6 делений.
U2 = 7 делений.
Rx = 30(7 – 6) / 6 = 5 (Ом)

Как измерить входное сопротивление линейного входа?

Чтобы рассчитать аттенюатор для линейного входа аудиокарты, нужно знать входное сопротивление линейного входа. К сожалению, измерить входное сопротивление при помощи обычного мультиметра нельзя. Это связано с тем, что во входных цепях аудиокарт имеются разделительные конденсаторы.
   Входные же сопротивления разных аудиокарт могут очень сильно отличаться. Так что, этот замер сделать всё-таки придётся. 
Для измерения входного импеданса аудокарты по переменному току, нужно подать на вход через балластный (добавочный) резистор синусоидальный сигнал частотой 50 Гц и рассчитать сопротивление по приведённой формуле.  
   Синусоидальный сигнал можно сформировать в программном генераторе НЧ, ссылка на который есть в «Дополнительных материалах». Замер амплитудных значений также можно произвести программным осциллографом.

 На картинке изображена схема подключений.
Напряжения U1 и U2 нужно измерить виртуальным осциллографом в соответствующих положениях выключателя SA. Абсолютные значения напряжения знать не нужно, поэтому расчёты валидны до калибровки прибора.

Пример расчёта.
R1 = 50кОм.
U1 = 100
U2 = 540
Rx = 50 * 100 / (540 – 100) ≈ 11,4 (кОм).

Вот результаты замеров импеданса разных линейных входов.
Как видите, входные сопротивления отличаются в разы, а в одном случае почти на порядок.

Как рассчитать делитель напряжения (аттенюатор)?

Максимальная неограниченная амплитуда входного напряжения аудиокарты, при максимальном уровне записи, около 250мВ. Делитель же напряжения, или как его ещё называют, аттенюатор позволяет расширить диапазон измеряемых напряжений осциллографа.
Аттенюатор можно построить по разным схемам, в зависимости от коэффициента деления и необходимого входного сопротивления.

 Вот один из вариантов делителя, позволяющих сделать входное сопротивление кратным десяти. Благодаря добавочному резистору Rдоб. можно подогнать сопротивление нижнего плеча делителя до какой-нибудь круглой величины, например, 100 кОм. Недостаток этой схемы в том, что чувствительность осциллографа будет слишком сильно зависеть от входного сопротивления аудиокарты.
Так, если входной импеданс равен 10 кОм, то коэффициент деления делителя увеличится в десять раз. Уменьшать же резистор верхнего плеча делителя не желательно, так как он определяет входное сопротивление прибора, да и является основным звеном защиты прибора от высокого напряжения.

 Так что, я предлагаю Вам самостоятельно рассчитать делитель, исходя из входного импеданса Вашей аудиокарты.
На картинке нет ошибки, делитель начинает делить входное напряжение уже при выборе масштаба 1:1. Расчеты же, конечно нужно делать, опираясь на реальное соотношение плеч делителя.
На мой взгляд, это самая простая и вместе с тем самая универсальная схема делителя.

 По представленным формулам можно рассчитать аттенюатор для адаптера, если Вы согласитесь с предложенной схемой.

 Пример расчёта делителя.
Исходные значения.
R1 – 1007 кОм (результат замера резистора на 1 мОм).
Rвх. – 50 кОм (я выбрал более высокоомный вход из двух имеющихся на передней панели системного блока).

Расчёт делителя в положении переключателя 1:20.
Сначала рассчитаем по формуле (1) коэффициент деления делителя, определяемый резисторами R1 и Rвх.
1007 + 50/ 50 = 21,14 (раз)
Значит, общий коэффициент деления в положении переключателя 1:20 должен быть:
21,14*20 = 422,8 (раз)
Рассчитываем номинал резистора для делителя.
1007*50 / 50*422,8 –50 –1007 ≈ 2,507 (кОм)
Расчёт делителя в положении переключателя 1:100.
Определяем общий коэффициент деления в положении переключателя 1:100.
20,14*100 = 2014 (раз) 
Рассчитываем величину резистора для делителя.
1007*50 / 50*2014 –50 –1007 ≈ 0,505 (кОм)
Если вы собираетесь использовать только осциллограф «Авангард» и только в диапазонах 1:1 и 1:20, то точность подбора резистора может быть низка, так как «Авангард» можно откалибровать независимо в каждом из двух имеющихся диапазонов. Во всех остальных случаях придётся подобрать резисторы с максимальной точностью. Как это сделать написано в следующем параграфе.

 Если Вы сомневаетесь в точности своего тестера, то можно подогнать любой резистор с максимальной точностью методом сравнения показаний омметра.
     Для этого, вместо постоянного резистора R2 временно устанавливается подстроечный резистор R*. Сопротивление подстроечного резистора подбирается так, чтобы получить минимальную ошибку в соответствующем диапазоне деления.
    Затем сопротивление подстроечного резистора измеряется, а постоянный резистор уже подгоняется под измеренное омметром сопротивление. Так как оба резистора измеряются одним и тем же прибором, то погрешность омметра не влияет на точность замера.

 А это парочка формул для расчёта классического делителя. Классический делитель может пригодиться, когда требуется высокое входное сопротивление прибора (мОм/В), а применять дополнительную делительную головку не хочется.

Как подобрать или подогнать резисторы делителя напряжения?

Так как радиолюбители часто испытывают трудности при поиске прецизионных резисторов, я расскажу о том, как можно с высокой точностью подогнать обычные резисторы широкого применения.

Использование подстроечных резисторов.

 Как видите, каждое плечо делителя состоит из двух резисторов – постоянного и подстроечного.
Недостаток – громоздкость. Точность ограничена только доступной точностью измерительного прибора.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДЁТ.



Раздел:
[Измерительная техника]

Сохрани статью в:

Оставь свой комментарий или вопрос:



Осциллограф из монитора схема.

Осциллограф на компьютере: программное обеспечение

Довольно часто в последнее время вместо того, чтобы сделать, к примеру, осциллограф из компьютера, многие предпочитают просто купить цифровой USB-осциллоскоп. Однако, пройдясь по рынку, можно понять, что на самом деле стоимость бюджетных осциллографов начинается приблизительно от 250 долларов. А более серьезное оборудование и вовсе имеет цену в несколько раз больше.

Именно для тех людей, которых не устраивает такая стоимость, актуальнее сделать осциллограф из компьютера, тем более что он позволяет решить большое количество задач.

Что нужно использовать?

Одним из наиболее оптимальных вариантов является программа Osci, которая имеет интерфейс, схожий со стандартным осциллографом: на экране есть стандартная сетка, при помощи которой вы можете самостоятельно измерить длительность, или же амплитуду.

Из недостатков данной утилиты можно отметить то, что она работает несколько нестабильно. В процессе своей работы программа может иногда зависать, а для того, чтобы потом ее сбросить, нужно будет использовать специализированный Task Manager. Однако все это компенсируется тем, что утилита имеет привычный интерфейс, является достаточно удобной в использовании, а также отличается достаточно большим количеством функций, которые позволяют сделать полноценный осциллограф из компьютера.

На заметку

Сразу стоит отметить, что в комплекте этих программ есть специализированный генератор низкой частоты, однако его использование крайне не рекомендуется, так как он пытается полностью самостоятельно регулировать работу драйвера аудиокарты, что может спровоцировать необратимое отключение звука. Если вы будете пробовать его применять, позаботьтесь о том, чтобы у вас была собственная точка восстановления или возможность сделать бэкап операционной системы. Наиболее оптимальным вариантом того, как сделать из компьютера осциллограф своими руками, является скачивание нормального генератора, который находится в «Дополнительных материалах».

«Авангард»

«Авангард» — это отечественная утилита, которая не имеет стандартной и привычной всем измерительной сетки, а также отличается слишком большим экраном для снятия скриншотов, но при этом предоставляет возможность использовать встроенный вольтметр амплитудных значений, а также частотомер. Это позволяет частично компенсировать те минусы, которые были указаны выше.

Сделав такой осциллограф из компьютера своими руками, вы можете столкнуться со следующим: на малых уровнях сигнала как частотомер, так и вольтметр могут сильно искажать результаты, однако для начинающих радиолюбителей, которые не привыкли воспринимать эпюры в вольтах или же миллисекундах на деление, данная утилита будет вполне приемлемой. Другой же ее полезной функцией является то, что можно осуществлять полностью независимую калибровку двух уже имеющихся шкал встроенного вольтметра.

Как это будет использоваться?

Так как входные цепи аудиокарты имеют специализированный разделительный конденсатор, компьютер в качестве осциллографа может использоваться исключительно с закрытым входом. То есть на экране будет наблюдаться только переменная составляющая сигнала, однако, имея некоторую сноровку, при помощи этих утилит можно будет также провести измерение уровня постоянной составляющей. Это является довольно актуальным в том случае, если, например, время отсчета мультиметра не дает возможности зафиксировать определенное амплитудное значение напряжения на конденсаторе, который заряжается через крупный резистор.

Нижний предел напряжения ограничивается уровнем шума и фона и составляет приблизительно 1 мВ. Верхний предел имеет ограничения только по параметрам делителя и может достигать даже нескольких сотен вольт. Частотный диапазон непосредственно ограничивается возможностями самой аудиокарты и для бюджетных устройств составляет примерно от 0.1 Гц до 20 кГц.

Конечно, в данном случае рассматривается относительно примитивное устройство. Но если у вас нет возможности, к примеру, использовать USB-осциллограф (приставка к компьютеру), то в таком случае его применение вполне оптимально.

Такой прибор может помочь вам в ремонте различной аудиоаппаратуры, а также может быть использован исключительно в учебных целях, особенно если дополнить его виртуальным генератором НЧ. Помимо этого, программа-осциллограф для компьютера позволит вам сохранить эпюру для иллюстрации определенного материала или же с целью размещения в Интернете.

Электрическая схема

Если вам нужна приставка к компьютеру (осциллограф), то сделать его будет уже несколько сложнее. На данный момент в интернете можно найти достаточно большое количество различных схем таких устройств, и для постройки, к примеру, двухканального осциллографа вам нужно будет их продублировать. Использование второго канала часто является актуальным в том случае, если нужно сравнивать два сигнала или же приставка к компьютеру (осциллограф) будет использоваться также с подключением внешней синхронизации.

В преимущественном большинстве случаев схемы являются предельно простыми, однако таким образом вы сможете обеспечить самостоятельно довольно широкий диапазон доступных для измерения напряжений, используя при этом минимальное количество радиодеталей. При этом аттенюатор, который строится по классической схеме, потребовал бы от вас использования специализированных высокомегаомных резисторов, а его входное сопротивление постоянно изменялось бы в случае переключения диапазона. По этой причине вы бы испытывали определенные ограничения в использовании стандартных осциллографических кабелей, которые рассчитываются на входной импеданс не более 1 мОм.

Обеспечиваем безопасность

Для того чтобы линейный вход аудиокарты был защищен от возможности случайного попадания высокого напряжения, параллельно можно установить специализированные стабилитроны.

При помощи резисторов вы сможете ограничить ток стабилитронов. К примеру, если вы собираетесь использовать ваш компьютер-осциллограф (генератор) для измерения напряжения около 1000 Вольт, то в таком случае в качестве резистора можно будет задействовать два одноваттных или же один двухваттный резистор. Они между собой различаются не только по своей мощности, но еще и по тому, какое напряжение в них является предельно допустимым. Также стоит отметить тот факт, что в этом случае вам потребуется и конденсатор, максимально допустимое значение для которого составляет 1000 Вольт.

Внимание!

Нередко нужно изначально посмотреть переменную составляющую сравнительно небольшой амплитуды, которая при этом может отличаться довольно большой постоянной составляющей. В таком случае на экране осциллографа с закрытым входом может быть такая ситуация, когда вы не увидите ничего, кроме переменной составляющей напряжения.

Выбираем резисторы делителя напряжения

По той причине, что достаточно часто современные радиолюбители испытывают определенные трудности с тем, чтобы найти прецизионные резисторы, нередко случается так, что приходится использовать стандартные устройства широкого применения, которые нужно будет подогнать с максимальной точностью, так как сделать осциллограф из компьютера в противном случае не выйдет.

Высокоточные резисторы в преимущественном большинстве случаев стоят в несколько раз дороже по сравнению с обычными. При этом на сегодняшний день их чаще всего продают сразу по 100 штук, в связи с чем их приобретение не всегда можно назвать целесообразным.

Подстроечные

В данном случае каждое плечо делителя составляется из двух резисторов, один из которых является постоянным, в то время как второй — подстроечный. Недостатком такого варианта является его громоздкость, однако точность ограничивается только тем, какие доступные параметры имеет измерительное устройство.

Подбираем резисторы

Второй вариант сделать компьютер в роли осциллографа — это подобрать пары резисторов. Точность в данном случае обеспечивается за счет того, что используются пары резисторов из двух комплектов с достаточно большим разбросом. Здесь важно изначально сделать тщательное измерение всех устройств, а затем выбрать пары, сумма сопротивлений которых является наиболее соответствующей выполняемой вами схеме.

Стоит отметить, что именно этот способ использовался в промышленных масштабах для того, чтобы подгонять резисторы делителя для легендарного устройства «ТЛ-4». Перед тем как сделать осциллограф из компьютера своими руками, необходимо изучить возможные недостатки такого устройства. В первую очередь можно отметить трудоемкость, а также необходимость применения большого количества резисторов. Ведь чем более длинным будет список используемых вами устройств, тем более высокой будет конечная точность проводимых измерений.

Подгонка резисторов

Стоит отметить, что подгонка резисторов посредством удаления части пленки на сегодняшний день иногда используется даже в современной промышленности, то есть таким способом часто делается осциллограф из компьютера (USB или какой-нибудь другой).

Однако при этом сразу стоит отметить, что если вы собираетесь подгонять высокоомные резисторы, то в таком случае резистивная пленка ни в коем случае не должна быть прорезана насквозь. Все дело в том, что в таких устройствах она наносится на цилиндрическую поверхность в форме спирали, поэтому производить подпил нужно предельно осторожно, чтобы исключить возможность разрыва цепи.

Если вы делаете осциллограф из компьютера своими руками, то для того, чтобы провести подгонку резисторов в домашних условиях, нужно просто использовать самую простую наждачную бумагу «нулевку».

  1. Первоначально у того резистора, у которого присутствует заведомо меньшее сопротивление, нужно удалить аккуратно защитный слой краски.
  2. После этого следует подпаять резистор к концам, которые и будут подклеиваться к мультиметру. Путем выполнения осторожных движений наждачной бумагой показатели сопротивления резистора доводятся до нормального значения.
  3. Теперь, когда резистор окончательно подогнан, место пропила нужно покрыть дополнительным слоем специализированного защитного лака или же клея.

На данный момент такой способ можно назвать наиболее простым и быстрым, но при этом он позволяет получить неплохие результаты, что и делает его оптимальным для проведения работ в домашних условиях.

Что нужно учитывать?

Есть несколько правил, которые нужно соблюдать в любом случае, если вы собираетесь проводить подобные работы:

  • Используемый вами компьютер в обязательном порядке должен быть надежно заземлен.
  • Ни в какой ситуации вы не должны совать в розетку земляной провод. Он соединяется через специализированный корпус разъема линейного входа с корпусом системного блока. В этом случае, вне зависимости от того, попадаете вы в ноль или же в фазу, у вас не произойдет короткого замыкания.

Другими словами, в розетку может втыкаться исключительно провод, соединяющийся с резистором, который располагается в схеме адаптера и имеет номинал 1 мегом. Если же вы пытаетесь включить в сеть кабель, который соединяется с корпусом, то практически во всех случаях это приводит к самым неприятным последствиям.

Если вами будет использоваться осциллограф «Авангард», то в таком случае в процессе калибровки вам следует выбрать шкалу вольтметра «12.5». После того как вы увидите напряжение сети на вашем экране, в окошко калибровки нужно буде ввести значение 311. При этом стоит отметить, что вольтметр после этого должен показать вам результат в виде 311 мВ или же приближенное к нему.

Помимо всего прочего, не стоит забывать, что форма напряжения в современных электросетях отличается от синусоидальной, так как на сегодняшний день электроприборы выпускаются с импульсными блоками питания. Именно по этой причине вам нужно будет ориентироваться не просто на видимую кривую, но и на ее синусоидальное продолжение.

Осциллограф — это портативное устройство, которое создано для тестирования микросхем. Дополнительно многие модели подходят для промышленного контроля и могут использоваться с целью проведения различных измерений. Сделать осциллограф своими руками нельзя без стабилитрона, который является основным его элементом. Устанавливается данная деталь в прибор различной мощности.

Дополнительно приборы в зависимости от модификации могут включать в себя конденсаторы, резисторы и диоды. К основным параметрам модели можно отнести количество каналов. В зависимости от этого показателя меняется предельная полоса пропускания. Также при сборке осциллографа следует учитывать частоту дискретизации и глубину памяти. Для того чтобы делать анализ полученных данных, устройство подключается к персональному компьютеру.

Схема простого осциллографа

Схема простого осциллографа включает в себя стабилитрон на 5 В. Пропускная способность его зависит от типов резисторов, которые устанавливаются на микросхему. Для увеличения амплитуды колебаний используются конденсаторы. Изготовить щуп для осциллографа своими руками можно из любого проводника. При этом порт подбирается в магазине отдельно. Резисторы первой группы минимум сопротивление в цепи должны выдерживать на уровне 2 Ом. При этом элементы второй группы должны быть более мощными. Также следует отметить наличие на схеме диодов. В некоторых случаях они выстраиваются в мосты.

Одноканальная модель

Сделать одноканальный цифровой осциллограф своими руками можно только с применением стабилитрона на 5 В. При этом более мощные модификации в данном случае недопустимы. Связано это с тем, что повышенное предельное напряжение в цепи приводит к увеличению частоты дискретизации. В итоге резисторы в устройстве не справляются. Конденсаторы для системы побираются только емкостного типа.

Минимум резистор сопротивление должен держать на уровне 4 Ом. Если рассматривать элементы второй группы, то параметр пропускания в данном случае должен составлять 10 Гц. Для того чтобы его повысить до нужного уровня, используются различного типа регуляторы. Некоторые специалисты для одноканальных осциллографов советуют применять ортогональные резисторы.

В данном случае следует отметить, что показатель частоты дискретизации они поднимают довольно быстро. Однако негативные моменты в такой ситуации все же присутствуют, и их следует учитывать. В первую очередь важно отметить резкое возбуждение колебаний. Как следствие, растет асимметричность сигналов. Дополнительно существуют проблемы с чувствительностью устройства. В конечном счете, точность показаний может быть не самой лучшей.

Двухканальные устройства

Сделать двухканальный осциллограф своими руками (схема показана ниже) довольно сложно. В первую очередь следует отметить, что стабилитроны в данном случае подходят как на 5 В, так и на 10 В. При этом конденсаторы для системы необходимо использовать только закрытого типа.

За счет этого полоса пропускания устройства способна возрасти до 9 Гц. Резисторы для модели, как правило, применяются ортогонального типа. В данном случае они стабилизируют процесс передачи сигнала. Для выполнения функций сложения микросхемы подбираются в основном серии ММК20. Сделать делитель для осциллографа своими руками можно из обычного модулятора. Это не особенно сложно.

Многоканальные модификации

Для того чтобы собрать USB-осциллограф своими руками (схема показана ниже), стабилитрон потребуется довольно мощный. Проблема в данном случае заключается в повышении пропускной способности цепи. В некоторых ситуациях работа резисторов может нарушаться из-за смены предельной частоты. Для того чтобы решить эту проблему, многие используют вспомогательные делители. Указанные устройства во многом помогают повысить порог предельного напряжения.

Сделать делитель можно при помощи модулятора. Конденсаторы в системе необходимо устанавливать только возле стабилитрона. Для повышения полосы пропускания используются аналоговые резисторы. Параметр отрицательного сопротивления в среднем колеблется в районе 3 Ом. Диапазон по блокированию зависит исключительно от мощности стабилитрона. Если предельная частота резко падает во время включения устройства, то конденсаторы необходимо заменить на более мощные. Некоторые специалисты в данном случае советуют устанавливать диодные мосты. Однако важно понимать, что чувствительность системы в этой ситуации значительно ухудшается.

Дополнительно необходимо сделать щуп для устройства. Для того чтобы осциллограф не конфликтовал с персональным компьютером, целесообразнее микросхему использовать типа ММР20. Сделать щуп можно из любого проводника. В конечном итоге человеку останется только прибрести порт для него. Затем при помощи паяльника вышеуказанные элементы можно соединить.

Сборка устройства на 5 В

На 5 В осциллограф-приставка своими руками делается только с применением микросхемы типа ММР20. Подходит она как для обычных, так и мощных резисторов. Максимум сопротивление в цепи должно составлять 7 Ом. При этом полоса пропускания зависит от скорости передачи сигнала. Делители для устройств могут применяться самых разных видов. На сегодняшний день более распространенными принято считать статические аналоги. Полоса пропускания в такой ситуации будет находиться на отметке 5 Гц. Чтобы ее повысить, необходимо использовать тетроды.

Подбираются они в магазине, исходя из параметра предельной частоты. Для увеличения амплитуды обратного напряжения многие специалисты советуют устанавливать только саморегулируемые резисторы. При этом скорость передачи сигнала будет довольно высокой. В конце работы необходимо сделать щуп для подключения цепи к персональному компьютеру.

Осциллографы на 10 В

Изготавливается осциллограф своими руками со стабилитроном, а также резисторами закрытого типа. Если рассматривать параметры устройства, то показатель вертикальной чувствительности должен находиться на уровне 2 мВ. Дополнительно следует рассчитать полосу пропускания. Для этого берется емкость конденсаторов и соотносится с предельным сопротивлением системы. Резисторы для устройства больше всего подходят полевого типа. Чтобы минимизировать частоту дискретизации, многие специалисты советуют применять только диоды на 2 В. За счет этого можно добиться большой скорости передачи сигнала. Для того чтобы функция слежения выполнялась довольно быстро, микросхемы устанавливаются типа ММР20.

Если запланировать режимы хранения и воспроизведения, то необходимо воспользоваться другим типом. Курсорные измерения в данном случае будут недоступны. Основной проблемой этих осциллографов можно считать резкое падение предельной частоты. Связано это, как правило, с быстрой разверткой данных. Решить поставленную задачу можно только с применением высококачественного делителя. При этом многие также полагаются на стабилитрон. Сделать делитель можно при помощи обычного модулятора.

Как сделать модель на 15 В?

Собирается осциллограф своими руками при помощи линейных резисторов. Предельное сопротивление они способны выдерживать на уровне 5 Мм. За счет этого на стабилитрон не оказывается большого давления. Дополнительно следует позаботиться о выборе конденсаторов для устройства. С этой целью необходимо сделать замеры порогового напряжения. Специалисты для этого используют тестер.

Если применять для осциллографа настроечные резисторы, то можно столкнуться с повышенной вертикальной чувствительностью. Таким образом, полученные данные вследствие тестирования могут быть некорректными. Учитывая все вышесказанное, необходимо применять только линейные аналоги. Дополнительно следует позаботиться об установке порта, который подсоединяется в микросхеме через щуп. Делитель в данном случае целесообразнее устанавливать через шину. Чтобы амплитуда колебаний не была слишком большой, многие советуют использовать диоды вакуумного типа.

Использование резисторов серии ППР1

Изготовить USB-осциллограф своими руками с данными резисторами — задача непростая. В этом случае необходимо в первую очередь оценить емкость конденсаторов. Для того чтобы предельное напряжение не превышало 3 В, важно использовать не более двух диодов. Дополнительно следует помнить о параметре номинальной частоты. В среднем этот показатель составляет 3 Гц. Ортогональные резисторы для такого осциллографа не подходят однозначно. Построечные изменения можно проводить только при помощи делителя. В конце работы надо заняться непосредственно установкой порта.

Модели с резисторами ППР3

Сделать USB-осциллограф своими руками можно с использованием только сеточных конденсаторов. Особенность их заключается том, что уровень отрицательного сопротивления в цепи может достигать 4 Ом. Микросхемы для таких осциллографов подходят самые разнообразные. Если взять стандартный вариант типа ММР20, то необходимо конденсаторов в системе предусмотреть как минимум три.

Дополнительно важно обратить внимание на плотность диодов. В некоторых случаях от этого зависит показатель полосы пропускания. Для стабилизации процесса деления специалисты советуют тщательно проверять проводимость резисторов перед включением устройства. В последнюю очередь подсоединяется непосредственно регулятор к системе.

Устройства с подавлением колебаний

Осциллографы с блоком подавления колебаний используются в наше время довольно редко. Подходят они больше всего именно для тестирования электроприборов. Дополнительно следует отметить их высокую вертикальную чувствительность. В данном случае параметр предельной частоты в цепи не должен превышать 4 Гц. За счет этого стабилитрон во время работы сильно не перегревается.

Делается осциллограф своими руками с применением микросхемы сеточного типа. При этом необходимо в самом начале определиться с типами диодов. Многие в данной ситуации советуют применять только аналоговые типы. Однако в этом случае скорость передачи сигнала может значительно снизиться.

Осциллограф — инструмент, который имеется почти у каждого радиолюбителя. Но для начинающих он стоит слишком дорого.

Проблема высокой стоимости решается просто: есть много вариантов изготовления осциллографа.

Компьютер отлично подойдёт для такой переделки, причём его функциональность и внешний вид никак не пострадают.

Устройство и назначение

Принципиальная схема осциллографа сложна для понимания начинающего радиолюбителя, поэтому рассматривать её нужно не целиком, а предварительно разбив на отдельные блоки:

Каждый блок представляет собой отдельную микросхему, или плату
.

Сигнал с исследуемого устройства поступает через вход Y на входной делитель, задающий чувствительность измерительного контура. После прохождения предварительного усилителя и линии задержки он попадает на конечный усилитель, который управляет вертикальным отклонением индикаторного луча. Чем выше уровень сигнала — тем больше отклоняется луч. Так устроен канал вертикального отклонения.

Второй канал — горизонтального отклонения, нужен для синхронизации луча с сигналом. Он позволяет удерживать луч в заданном настройками месте.

Без синхронизации луч уплывет за границы экрана.

Синхронизация бывает трёх видов: от внешнего источника, от сети и от исследуемого сигнала. Если сигнал имеет постоянную частоту, то синхронизацию лучше использовать от него. В качестве внешнего источника обычно выступает лабораторный генератор сигналов. Вместо него для этих целей подойдёт смартфон с установленным на него специальным приложением, которое модулирует импульсный сигнал и выводит его в гнездо для наушников.

Осциллографы применяются при ремонте, проектировании и настройке различных электронных устройств. Сюда входят диагностика систем автомобиля, устранение неисправностей
в бытовой технике и многое другое.

Осциллограф измеряет:

  • Уровень сигнала.
  • Его форму.
  • Скорость нарастания импульса.
  • Амплитуду.

Также он позволяет развёртывать сигнал до тысячных долей секунды и просматривать его в мельчайших подробностях.

Большинство осциллографов имеют встроенный частотомер.

Осциллограф, подключаемый через USB

Есть множество вариантов изготовления самодельных USB осциллографов, но не все из них доступны новичкам. Самым простым вариантом будет его сборка из уже готовых комплектующих. Они продаются в радиомагазинах. Более дешёвым вариантом будет купить эти радиодетали в китайских интернет-магазинах, но нужно помнить о том, что купленные в Китае комплектующие могут прийти в неисправном состоянии, а деньги за них возвращают далеко не всегда. После сборки должна получиться небольшая приставка, подключаемая к ПК.

Этот вариант осциллографа имеет самую высокую точность. Если встает проблема, какой осциллограф выбрать для ремонта ноутбуков и другой сложной техники, лучше остановить свой выбор на нём.

Для изготовления понадобятся:

  • Плата с разведёнными дорожками.
  • Процессор CY7C68013A.
  • Микросхема аналого-цифрового преобразователя AD9288−40BRSZ.
  • Конденсаторы, резисторы, дроссели и транзисторы. Номиналы этих элементов указаны на принципиальной схеме.
  • Паяльный фен для запайки SMD компонентов.
  • Провод в лаковой изоляции сечением 0,1 мм².
  • Тороидальный сердечник для намотки трансформатора.
  • Кусок стеклотекстолита.
  • Паяльник с заземлённым жалом.
  • Припой.
  • Флюс.
  • Паяльная паста.
  • Микросхема памяти EEPROM flash 24LC64.
  • Корпус.
  • USB разъём.
  • Гнездо для подключения щупов.
  • Реле ТХ-4,5 или другое, с управляющим напряжением не более 3,3 В.
  • 2 операционных усилителя AD8065.
  • DC-DC преобразователь.

Собирать нужно по этой схеме:

Обычно для изготовления печатных плат радиолюбители пользуются методом травления. Но сделать таким образом двухстороннюю печатную плату со сложной разводкой самостоятельно не получится, поэтому её нужно заранее заказать на заводе, выпускающем подобные платы.

Для этого нужно отослать на завод чертёж платы, по которому её изготовят. На одном и том же заводе делают разные по качеству платы. Оно зависит от выбранных при оформлении заказа опций.

Для того чтобы получить в итоге хорошую плату, нужно указать в заказе следующие условия:

  • Толщина стеклотекстолита — не менее 1,5 мм.
  • Толщина медной фольги — не менее 1 OZ.
  • Сквозная металлизация отверстий.
  • Лужение контактных площадок свинецсодержащим припоем.

После получения готовой платы и покупки всех радиодеталей можно приступать к сборке осциллографа.

Первым собирается DC-DC преобразователь, выдающий напряжения +5 и -5 вольт.

Его нужно собрать на отдельной плате и подключить к основной с помощью экранированного кабеля
.

Припаивать микросхемы к основной плате нужно аккуратно, не перегревая их. Температура паяльника не должна быть выше трехсот градусов, иначе паяемые детали выйдут из строя.

После установки всех компонентов собирают устройство в подходящий по размеру корпус и подключают к компьютеру USB кабелем. Замыкают перемычку JP1.

Нужно установить и запустить на ПК программу Cypress Suite, перейти во вкладку EZ Console и кликните по LG EEPROM. В появившемся окне выбрать файл прошивки и нажать Enter. Дождаться появления надписи Done, говорящей об успешном завершении процесса. Если вместо неё появилась надпись Error, значит, на каком-то этапе произошла ошибка. Нужно перезапустить прошивальщик и попробовать снова.

После прошивки изготовленный своими руками цифровой осциллограф будет полностью готов к работе.

Вариант с автономным питанием

В домашних условиях радиолюбители обычно пользуются стационарными устройствами. Но иногда возникает ситуация, когда нужно отремонтировать что-то находящееся вдали от дома. В таком случае понадобится портативный осциллограф с автономным питанием.

Перед началом сборки приготовьте следующие комплектующие:

  • Ненужные Bluetooth наушники или аудиомодуль.
  • Планшет или смартфон на Android.
  • Литий-ионный аккумулятор типоразмера 18650.
  • Холдер для него.
  • Контроллер заряда.
  • Гнездо Jack 2,1 Х 5,5 мм.
  • Разъем для подключения измерительных щупов.
  • Сами щупы.
  • Выключатель.
  • Пластиковая коробочка из-под губки для обуви.
  • Экранированный провод сечением 0,1 мм².
  • Тактовая кнопка.
  • Термоклей.

Нужно разобрать беспроводную гарнитуру и достать из неё плату управления. Отпаять от неё микрофон, кнопку включения и аккумулятор. Отложить плату в сторонку.

Вместо блютус-наушников можно использовать Bluetooth аудиомодуль.

Ножом соскрести с коробочки остатки губки и хорошо почистить её с использованием моющих средств. Подождать, пока она высохнет, и вырезать отверстия под кнопку, выключатель и разъёмы.

Припаять провода к гнёздам, холдеру, кнопке и выключателю. Установить их на свои места и закрепить термоклеем.

Провода нужно соединять так, как показано на схеме:

Расшифровка обозначений:

  1. Холдер.
  2. Выключатель.
  3. Контакты «BAT + и «BAT — .
  4. Контроллер заряда.
  5. Контакты «IN + и «IN — .
  6. Разъём Jack 2,1 Х 5,5 мм.
  7. Контакты «OUT+ и «OUT — .
  8. Контакты батареи.
  9. Плата управления.
  10. Контакты кнопки включения.
  11. Тактовая кнопка.
  12. Гнездо для щупов.
  13. Контакты микрофона.

Затем скачать из плеймаркета приложение виртуального осциллографа
и установить его на смартфон. Включить блютус модуль и синхронизировать его со смартфоном. Подключить щупы к осциллографу и открыть на телефоне его программную часть.

При касании щупами источника сигнала на экране Android-устройства появится кривая, показывающая уровень сигнала. Если она не появилась, значит, где-то была допущена ошибка.

Следует проверить правильность подключения и исправность внутренних компонентов. Если все в порядке, нужно попробовать запустить осциллограф снова.

Установка в корпус монитора

Этот вариант самодельного осциллографа легко устанавливается в корпус настольного ЖК монитора. Такое решение позволяет сэкономить немного места на вашем рабочем столе.

Для сборки понадобятся:

  • Компьютерный ЖК монитор.
  • DC-DC инвертор.
  • Материнская плата от телефона или планшета с HDMI-выходом.
  • USB разъём.
  • Кусок HDMI кабеля.
  • Провод сечением 0,1 мм².
  • Тактовая кнопка.
  • Резистор на 1 кОм.
  • Двусторонний скотч.

Встроить своими руками в монитор осциллограф сможет каждый радиолюбитель. Для начала нужно снять с монитора заднюю крышку и найти место для установки материнской платы. После того как определились с местом, рядом с ним нужно вырезать в корпусе отверстия для кнопки и USB разъёма.

Второй конец кабеля нужно припаять к плате от планшета. Перед припаиванием каждой жилки прозванивать её мультиметром. Это поможет не перепутать порядок их подключения.

Следующим шагом
нужно выпаять с платы планшета кнопку включения и micro USB разъём. К тактовой кнопке и USB гнезду припаять провода и закрепить их в вырезанных отверстиях.

Затем соединить все провода так, как это показано на рисунке, и припаять их:

Поставить перемычку между контактами GND и ID в микро ЮСБ разъёме. Это нужно для перевода USB порта в режим OTG.

Нужно приклеить инвертор и материнку от планшета на двусторонний скотч, после чего защёлкнуть крышку монитора.

Подключить к USB порту мышку и нажать кнопку включения. Пока устройство загружается, включить Bluetooth передатчик. Затем нужно синхронизировать его с приёмником
. Можно открыть приложение осциллографа и убедиться в работоспособности собранного устройства.

Вместо монитора отлично подойдёт и старый ЖК телевизор, в котором нет Смарт ТВ. Начинка от планшета по своим возможностям превосходит многие Smart TV системы. Не стоит ограничивать её применение одним лишь осциллографом.

Изготовление из аудиокарты

Осциллограф, собранный из внешнего аудиоадаптера, обойдётся всего в 1,5-2 доллара и займёт минимум времени на своё изготовление. По размеру он получится не больше обычной флешки, а по функционалу не уступит своему большому собрату.

Необходимые детали:

  • USB аудиоадаптер.
  • Резистор на 120 кОм.
  • Штекер mini Jack 3,5 мм.
  • Измерительные щупы.

Нужно разобрать аудиоадаптер, для этого стоит поддеть и расщёлкнуть половинки корпуса.

Выпаять конденсатор C6 и припаять на его место резистор. Затем установить плату обратно в корпус и собрать его.

Следует отрезать от щупов стандартный штекер и припаять на его место мини-джек. Подключить щупы ко звуковому входу аудиоадаптера.

Затем нужно скачать соответствующий архив и распаковать его. Вставить карту в USB разъём.

Осталось самое простое: зайти в Диспетчер устройств и во вкладке «Аудио, игровые и видеоустройства» найти подключённый USB аудиоадаптер. Щёлкнуть по нему правой кнопкой мыши и выбрать пункт «Обновить драйвер».

Затем переместить файлы miniscope.exe, miniscope.ini и miniscope.log из архива в отдельную папку. Запустить «miniscope.exe».

Перед использованием программу нужно настроить. Необходимые настройки показаны на скриншотах:

Если коснуться щупами источника сигнала, в окне осциллографа должна появиться кривая:

Таким образом, чтобы превратить аудиоадаптер в осциллограф
, нужно приложить минимум усилий. Но стоит помнить, что погрешность такого осциллографа составляет 1-3%, чего явно недостаточно для работы со сложной электроникой. Он отлично подойдёт для начинающего радиолюбителя, а мастерам и инженерам стоит присмотреться к другим, более точным осциллографам.

Сегодня часто вместо того, чтобы сделать, например, осциллограф из компьютера, большинство людей предпочитают просто приобрести USB-осциллоскоп. Но, пройдясь по магазинам, можно увидеть, что цена бюджетных осциллографов начинается от 200 долларов. А серьезная аппаратура и вовсе стоит в разы дороже. Именно тем людям, которых не устраивает эта цена, проще всего сделать осциллограф из ноутбука или компьютера своими руками.


Что необходимо использовать

Самая оптимальная сегодня – это программа Osci
, она имеет интерфейс, похожий на классический осциллограф: на мониторе находится стандартная сетка, с помощью которой вы сможете сами померить амплитуду или длительность.

Из недостатков этой программы можно выделить то, что она работает немного нестабильно. Во время работы утилита может иногда зависать, а чтобы затем ее сбросить, надо использовать специализированный TaskManager. Но все это компенсируется тем, что программа имеет привычный интерфейс, и довольно удобна в использовании, а также имеет большое количество функций, они дают возможность сделать полноценно работающий осциллограф из компьютера или ноутбука.

На заметку

Нужно сказать, что в комплекте данных программ есть специальный низкочастотный генератор
, но его использование нежелательно, он пытается полностью сам контролировать работу драйвера звуковой карты, что провоцирует выключение звука. Если решили его опробовать, позаботьтесь, чтобы у вас была точка восстановления либо сделайте бэкап вашей ОС. Самым оптимальным способом, как сделать своими руками из компьютера осциллограф, будет скачивание рабочего генератора.

«Авангард»

Это отечественная программа, она не имеет привычной и стандартной измерительной сетки, и отличается очень большим экраном для фотографирования скриншотов, но в то же время позволяет использовать установленный частотомер и вольтметр
амплитудных значений. Это частично компенсирует недостатки, указанные выше.

Сделав этот осциллограф из компьютера, вы столкнетесь со следующим: на небольших уровнях показателей вольтметр и частотомер могут значительно искажать данные, но для новичков-радиолюбителей, эта утилита будет вполне достаточной. Еще одной полезной функцией будет то, что можно делать абсолютно независимую калибровку двух уже находящихся шкал установленного вольтметра.

Как это использовать

Из-за того, что входные цепи звуковой карты имеют специальный разделительный конденсатор, то компьютер в роли осциллографа может работать только с закрытым входом
. Таким образом, на мониторе будет видна лишь переменная составляющая показателей, но, имея определенную сноровку, с помощью этих программ можно сделать измерение показателя постоянной составляющей. Это очень актуально в случае, когда, к примеру, время отсчета мультиметра не дает возможности зафиксировать некоторое значение амплитуды напряжения на конденсаторе, заряжающегося с помощью крупного резистора.

Нижнее значение напряжения ограничивается уровнем фона и шума и имеет примерно 1 мВ. Верхний предел ограничивается лишь по показателям делителя и достигает более сотни вольт. Частотный диапазон ограничивается самой возможностью звуковой карты и для старых компьютеров составляет около 20 кГц
.

Естественно, в этом случае рассматривается довольно примитивное устройство. Но когда у вас нет возможности, например, использовать USB-осциллограф, то в данном случае его использование вполне приемлемо. Этот прибор поможет вам в ремонте разной аудиоаппаратуры, или может быть использован для учебных целей. Кроме того, программа-осциллограф даст возможность вам сохранить эпюру для иллюстрации материала или для размещения в сети.

Электрическая схема

Если вам необходим приставка к компьютеру, то сделать осциллограф будет гораздо сложнее. Сегодня в интернете можно отыскать довольно большое количество разных схем этих устройств, и для изготовления, например, двухканального осциллографа вам будет необходимо только их продублировать. Второй канал зачастую актуален в случае, когда надо сравнивать два сигнала или же осциллограф используется для подключения внешней синхронизации
.

Как правило, схемы очень простые, но так, вы самостоятельно обеспечите очень большой диапазон доступных измерений, используя минимум радиодеталей. Причем аттенюатор, который изготавливается по классической схеме, потребовал бы от вас наличие узкоспециализированных высокомегаомных резисторов, а его сопротивление на входе все время менялось при переключении диапазона. Поэтому вы бы испытывали некоторые ограничения при использовании обычных осциллографических проводов, рассчитанных на импеданс входа не больше 1 мОм.

Как выбрать резисторы делителя напряжения

Из-за того, что зачастую радиолюбители испытывают сложности с тем, чтобы подобрать прецизионные резисторы, часто бывает так, что приходится выбирать устройства широкого профиля, которые надо максимально точно подогнать
, иначе сделать своими руками осциллограф из компьютера не получится.

Подстроечные резисторы делителя напряжения

В этом случае каждое плечо делителя имеет два резистора, один является постоянным, второй – подстроечный. Минус этого варианта, это его громоздкость, но точность ограничивается лишь тем, какие доступные характеристики имеет измерительный аппарат.

Как выбрать обычные резисторы

Еще один вариант сделать осциллограф из компьютера – это выбрать пары резисторов. Точность в этом случае обеспечивается благодаря тому, что используются пары из двух комплектов с довольно приличным разбросом. Тут важно изначально выполнить тщательные замеры всех устройств, а после подобрать пары, суммарное сопротивление которых будет самым подходящим для вашей схемы.

Сегодня подгонка резисторов с помощью удаления части пленки часто используется даже в современной промышленности, то есть так, нередко делается осциллограф из компьютера.

Но нужно сказать, что если вы хотите подгонять высокоомные резисторы, то резистивная пленка не должна быть разрезана насквозь. Так как в этих устройствах она находится на цилиндрической поверхности в виде спирали, потому делать подпил надо предельно аккуратно, чтобы не допустить разрыва цепи
. Затем:

После, когда резистор полностью подогнан, место пропила
покрывают слоем специального защитного лака.

Сегодня этот способ наиболее быстрый и простой, но при этом дает хорошие результаты, что и сделало его оптимальным для домашних условий.

Что нужно учесть

Существует ряд правил, которые необходимо выполнять в любом случае, если решили проводить эти работы:

  • Используемый компьютер для осциллографа обязательно нужно заземлить.
  • Нельзя подключать заземление к розетке. Оно подсоединяется через специальный корпус линейного входного разъема с корпусом системного блока. В данном случае, независимо, попадаете ли вы в фазу или ноль, у вас не будет замыкания.

Говоря иначе, в розетку может подсоединяться только провод, который соединяется с резистором
, и находится в схеме адаптера с номинальным значением один мегом. Если же вы попробуете включить в сеть провод, который контактирует с корпусом, то почти во всех случаях это обязательно приведет к самым плачевным последствиям.

Стоит разобраться, для чего он вообще нужен. Электронный осциллограф используют как на производстве, так и в быту. Основное его назначение – анализ работы электронных схем. Он определит неисправность в электрических цепях, измерит показатель входящего потенциала, создаст защиту, обеспечит управление всеми технологическими процессами и не допустит нефункционального простоя электрического оборудования.

Сборка прибора – что понадобится?

Вся работа по сборке сводится к созданию аттенюатора, т.е. делителя напряжения, который позволяет контролировать некоторый диапазон напряжения. Другая функция – это защита входа от частых колебаний и перепадов электрического тока.

Вам понадобятся:

Подсчитайте необходимый вам объем памяти. Объем памяти равен отношению промежутка времени в секундах к разрешению в секундах. Увеличенный объем памяти сильно замедлит реакцию осциллографа на ваши действия и на перемену входного сигнала.

Подумайте, какие вам возможности прибора по запуску. В большинстве случаев достаточно запуска по фронту. Для ваших сложных задач ищите дополнительные возможности по запуску. Например, запуск по комбинации логических состояний по каналам прибора.

Устройство-осциллограф, название которого переводится с двух языков следующим образом – «качаюсь» с латыни и «пишу» с древнегреческого — представляет собой прибор, предназначенный и сконструированный для исследования параметров электрического сигнала, который подается на порт входа или на специальную ленту.

Область применения осциллографов

Современные устройства позволяют специалистам производить исследования сигнала гигагерцовых частот. Именно поэтому важнейшей областью применения осциллографа является радиоэлектроника, а также ее прикладные, лабораторные и научно-исследовательские сферы. В них специалисты с помощью прибора могут контролировать и изучать проходящие электрические сигналы или непосредственно и напрямую, или через дополнительные устройства и среды на фиксирующие датчики. В свою очередь последние преобразуют полученные воздействия в электрический сигнал или радио-волны.

Причем специальные осциллографы с блоком выделения отдельных строк применяются в случае необходимости проведения периодического или оперативного контроля показателей в системах телевещания.

Кстати, придумано устройсто-осциллограф было в 1893 году французским физиком Андре Блонделем, который внес свой вклад в науку следующим образом. В 1893 году Блондель смог решить проблему интегральной синхронизации в теории Корню, а бифилярный осциллограф, придуманный им, был более мощным и смог в 1891-ом заменить классический . Уже в 1894 году физик ввел понятие «люмен» и другие единицы измерения, а в 1899-ом опубликовал работу, касающуюся основных теорий двух реакций якоря.

Принцип классификации осциллографов

Приборы данного типа разделяются на две категории по своему назначению и способу выведения информации измерения – устройства с периодической разверткой для наблюдения сигнала, который появляется на экране, и аппараты с непрерывной разверткой, призванные проводить регистрацию кривой, но уже на фотоленте.

Есть различия среди осциллографов и по способу обработки ими входного сигнала – аналоговые и цифровые. Существуют и различия по количеству лучей в приборах – однолучевые, двулучевые, трехлучевые и другие — до 16 лучей и даже более (последнее, конечно, самое редкое).

В свою очередь, устройства с периодической разверткой подразделяются на обычные или универсальные, высокоскоростные, с функцией запоминания и специализированные. Также конструируются осциллографы, которые совмещаются с другими приборами для изменения (например, мультиметр), а называются подобные устройства сколометрами-осциллографами.

В прошлый раз мы смонтировали все радиоэлелементы на печатную плату цифрового осциллографа DSO138. Сейчас закончим его сборку и произведём первичную настройку и проверку работоспособности.

Вам понадобится

  • — Набор с цифровым осциллографом DSO138;
  • — мультиметр;
  • — источник питания на 8-12 В;
  • — пинцет;
  • — отвёртка для мелких работ;
  • — паяльник;
  • — припой и флюс;
  • — ацетон или бензин.

Инструкция

Первым делом припаяем петлю из проволоки толщиной 0,5 мм в отверстия разъёма J2
. Это будет контакт для выхода сигнала самотестирования осциллографа.
После этого закоротим с помощью паяльника и припоя контакты перемычки JP3
.

Займёмся платой TFT LCD экрана. Нужно припаять 3 штыревых разъёма с нижней части платы. Два маленьких разъёма по два пина и один двухрядный 40-пиновый.
Мы почти закончили сборку. Но не спешите убирать паяльник, он нам ещё ненадолго понадобится.

Теперь желательно промыть плату ацетоном, бензином или каким-либо другим способом очистить от следов флюса. Когда промоем плату, нужно дать ей полностью высохнуть, это очень важно!
После этого подключим источник питания к плате и замерим напряжение между землёй и точкой TP22
. Если напряжение примерно равно 3,3 вольтам, значит вы всё хорошо спаяли, поздравляю! Сейчас нужно отключить источник питания и закоротить припоем контакты перемычки JP4
.

Сейчас можно подключить к осциллографу ЖК дисплей, совместив его штыревые выводы с колодками на печатной плате осциллографа.
Подключите источник питания к осциллографу. Должен загореться дисплей и два раза моргнуть светодиод. Затем на пару секунд на экране появится логотип изготовителя и загрузочная информация. После этого осциллограф войдёт в рабочий режим.

Подключим пробник к BNC разъёму осциллографа и проведём первый тест. Никуда не подключая чёрный провод пробника, прикоснитесь рукой к красному. На осциллограмме должен появится сигнал наводки от вашей руки.

Теперь откалибруем осциллограф. Подключите красный щуп пробника к петле сигнала самотестирования, а чёрный оставьте неподключённым. Переключатель SEN1
поставьте в положение «0.1V», SEN2
в положение «X5», а CPL
— в положение «AC» или «DC». С помощью тактовой кнопки SEL
переместите курсор на метку времени, а кнопками «+» и «-» выставьте время «0.2ms», как на иллюстрации. На осциллограмме должен быть виден красивый меандр. Если края импульсов закругляются или имеют резкие острые пики по краям, нужно, поворачивая отвёрткой конденсатор C4
, добиться того, чтобы импульсы сигнала стали максимально близкими к прямоугольным.

Для управления чувствительностью служат переключатели SEL1
и SEL2
. Первый из них задаёт базовый уровень напряжения, второй — множитель. Например если выставить переключатели в положения «0,1V» и «X5», разрешение вертикальной шкалы будет 0,5 вольт на клетку.
Кнопка SEL
служит для перемещения по элементам экрана, которые можно настраивать. Настройка выделенного элемента осуществляется с помощью кнопок +
и
. Элементами для настройки являются: время развёртки, режим срабатывания, выбор фронта триггера, уровень срабатывания, перемещение вдоль горизонтальной оси осциллограммы, перемещение оси по вертикали.
Поддерживаемые режимы работы: автоматический, нормальный и однократный. Автоматический режим постоянно выводит сигнал на экран осциллографа. При нормальном режиме сигнал выводится каждый раз, когда превышен заданный триггером порог. Однократный режим выводит сигнал при первом срабатывании триггера.
Кнопка OK
позволяет остановить развёртку и удерживать текущую осциллограмму на экране.
Кнопка RESET
сбрасывает и перезагружает цифровой осциллограф.
Полезная функция осциллографа DSO138 — отображение информации о сигнале: частоты, периода, скважности, размаха, среднего напряжения и т.д. Чтобы активировать её, нажмите и удерживайте 2 секунды кнопку OK
.
Осциллограф умеет запоминать текущую осциллограмму в энергонезависимой памяти. Для этого нажмите одновременно SEL
и +
. Чтобы вызвать на экран сохранённую в памяти осциллограмму, нажмите SEL
и
.

Источники:

  • Осциллограф DSO138 устройство и приспособление к нему

USB ОСЦИЛЛОГРАФ

   Все больше устройств для радиолюбителя можно сделать на базе ПК. Тем более, что обычные приборы, стоят очень дорого. Поскольку портативный компьютер сегодня есть у каждого — представляем приставку-осциллограф с использованием USB порта ПК, который работает на частоте до 10 кГц ±16V входного напряжения. USB осциллограф использует микроконтроллер PIC18F2550, который позволяет сделать осциллограф компактных размеров, к тому же нет необходимости использовать дополнительный источник питания.

Принципиальная схема usb осциллографа

   В основе этого несложного осциллографа USB 2.0-совместимый микроконтроллер Microchip PIC18F2550. Вы также можете использовать IC18F2445 в место PIC18F2550. Технические характеристики микроконтроллера 18F2550:

   Программирование

  • 1. До 32 Кб флэш-памяти, 2 Кб ОЗУ и 256 байт EEPROM.
  • 2. Расширенный набор инструкций (оптимизация ‘C’ компилятор).
  • 3. 8х8 (single-cycle multiplier).
  • 4. Single-supply последовательного программирования и простота отладки.

   USB приемопередатчик

  • 1. USB 1.1 и 2.0 от 1.5 Мб/с до 12 Мб/сек
  • 2. Равномерная передача данных.
  • 3. 1 kB доступа оперативной памяти, которые можно использовать с 32 конечных точек (64 байта каждый).

   Генератор и режимы питания

  • 1. От внутреннего 31 кГц — внешними 48 МГц с PLL
  • 2. Возможно программное переключение между ‘run’ и ‘idle’ в спящих режимах. В спящем режиме ток до 0.1 мкА.
  • 3. Широкий диапазон напряжения питания (от 2,0 в до 5,5 в).

   Полный набор классических периферийных устройств

  • 1. Несколько вход/выход (I/O) портов, четыре таймера с захватом.
  • 2. Синхронные и асинхронные расширенные модули.
  • 3. Потоковый параллельный порт.
  • 4. 10-битный АЦП модуль с 13-канальным мультиплексором.

Печатная плата прибора

   Печатная плата для двух-канального осциллографа на базе ПК, показана на рисунке.  USB-разъем (CON1) должны быть надежно припаян и закреплён на плате. Он расположен на крайнем правом участке. Два BNC-разъема может быть использованы для входных сигналов для каналов «1» и «2» соответственно. Разъемы могут быть установлены на передней панели корпуса. Производительность осциллографа может быть улучшена путем изменения PIC и его АЦП на более быструю модель. Файлы проекта есть в архиве.

   Данный микроконтроллер имеет USB 2.0-совместимый приемопередатчик и его процессор работает со скоростью до 12 MIPS. На схеме показана схема двух-канального осциллографа. Микросхема MCP6S91 — это аналоговый усилитель с программируемым коэффициентом усиления, который хорошо подходит для драйверов аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и аналогового входа для PIC микроконтроллеров. Два усилителя MCP6S91 с программируемым коэффициентом усиления (IC4 и IC5) позволяют выбрать входные диапазоны для каждого из двух каналов, выбрав от 1:1 до 32:1. Они маленькие, дешевые и простые в использовании. Простой трехпроводной последовательный периферийный интерфейс (SPI) позволяет PIC контролировать их через контакты 5, 6 и 7.

   Единственным недостатком является то, что эти усилители принимают только положительные по полярности сигналы. Поэтому напряжение смещения усилителей LF353 (IC2A и IC3A) используются по одному для каждого канала ввода. На LF353 выполнен JFET усилитель с внутренней компенсацией входного напряжения смещения, что обеспечивает широкую полосу пропускания, низкие входные токи смещения и смещения токов. Как результат — высокое входное сопротивление и коэффициент ослабления.

   Две половинки микросхемы LF353 (IC2B и IC3B) используются чтобы обеспечить низкий импеданс сдвига напряжения (Vref) для программируемых усилителей. Это напряжение должно быть точно настроено двумя 4.7-ком резисторами для точного измерения 2,5 в уровень на входах IC2 и IC3. Так как операционным усилителям LF353 необходимо симметричное напряжение питания, небольшой DC-DC преобразователь напряжения ICL7660 (IC1) используется для этих целей. Микросхему ICL7660 можно заменить на MAX1044.

Программное обеспечение

   Программа для микроконтроллера написана на языке «C». MPLAB 8.70 вместе с MPLAB_C18 используется в качестве программного средства разработки. Программное обеспечение можно бесплатно загрузить с веб-сайта www.microchip.com. Все операции инициируются хостом (ПК), который заканчивается на 16 байт команды. Первый байт команды определяет действия. Четыре возможных действия:

  • 1. Команда 80h: очищает EEPROM памяти калибровочных
  • 2. Команда 81h: принимает параметры, и усиления компенсации ошибок для двух каналов.
  • 3. Команда 83h: инициирует калибровку нуля последовательности, первый байт команды определяет действия МК.
  • 4. Команда 80h: очищает EEPROM памяти
  • 5. Команда 81h: принимает параметры, и усиление компенсации ошибок для двух каналов.
  • 6. Команда 83h: инициирует калибровку нуля последовательности из двух каналов.

Установка USB-драйвера

  1.     Подключите осциллограф с USB-кабелем к компьютеру. “Обнаружено новое оборудование-USB2-MiniOscilloscope” — должна отображаться на экране. Обратите внимание: драйвер для этого осциллограф не для windows 7 или vista.
  2.     Теперь вы можете начать процесс установки драйвера. Целью является выбор драйвера (mchpusb.inf) по пути на нужное место. Не позволяйте Windows поставить универсальный драйвер по умолчанию.
  3.     Когда вы закончили с установкой, зайдите в «диспетчер устройств» и проверьте, есть ли USB2-MiniOscilloscope в разделе «другие устройства». В противном случае, повторите шаги 1 и 2.

Программа Осциллограф Из Компьютера

Digital Oscilloscope V3.0 – популярная радиолюбительская программа, которая превратит ваш компьютер в виртуальный осциллограф Доброго дня уважаемые радиолюбители! Приветствую вас на сайте “ Радиолюбитель“ Сегодня на сайте мы рассмотрим простую радиолюбительскую программу, превращающую домашний компьютер в осциллограф. Есть два способа превращения персонального компьютера в осциллограф. Можно купить или сделать приставку, которую подключать к ПК. Приставка будет представлять собой АЦП, программно-управляемый.

В этом ряде случаем вам поможет наипростейший осциллограф, сделанный из вашего персонального компьютера. Нет, ваш компьютер никак не придется разбирать и дорабатывать. Вам понадобится всего на всего спаять приставку – делитель, и подключить её к ПК через звуковой вход. А для отображения сигнала установить специальный софт.. Программа «осциллограф» будет визуализировать сигнал, поданный на вход звуковой карты. Я предложу вам на скачивание два варианта: 1) Простая программа без установки с русским интерфейсом, качаем. Avangard.zip [329,85 Kb] (cкачиваний: 3120). 2) И вторая с установкой, скачать её можно – тут. Какой пользоваться – выбирать вам. Данная статья посвящена вопросу о том, как сделать осциллограф из компьютера. Существует много способов изготовления такого устройства, но основа везде одна: в качестве платы, которая будет принимать импульсы, служит звуковая карта ПК, а к ней присоединяется специальный адаптер. Он служит для согласования уровней измеряемых сигналов и входа аудиоплаты компьютера.. Особой популярностью среди радиолюбителей пользуется программа-осциллограф Osci, из комплекта AudioTester. Она имеет интерфейс, внешне похожий на стандартный аналоговый прибор, на экране есть сетка, которая позволит измерить длительность и амплитуду сигнала.

А на ПК установить соответствующую программу. Но это затратный способ. Второй способ – без затратный, в любом ПК есть уже АЦП и ЦАП – звуковая карта. Используя ее можно компьютер преобразовать в простой низкочастотный осциллограф, только установкой программного обеспечения, ну и придется спаять простой входной делитель.

Таких программ существует не мало. Сегодня мы рассмотрим одну из них – Digital Oscilloscope V3.0.

Digital Oscilloscope V3.0 (149.8 KiB, 15,231 hits) После запуска программы на экране появится окно внешне очень похожее на обычный осциллограф. Для подачи сигнала используется линейный вход звуковой карты. Подавать на вход обычно нужно сигнал не более 0,5-1 вольт, иначе происходит ограничение, поэтому нужно спаять входной делитель по простой схеме, как показано на рисунке №2. Диоды КД522 нужны для защиты входа звуковой карты от слишком большого сигнала. После подключения цепи и входного сигнала нужно включить осциллограф. Для этого нажимаем мышкой поле RUN и выбираем START или нажать мышкой треугольник во втором сверху ряду окна. Осциллограф станет показывать сигнал.

В нижнем правом углу экрана будут высвечиваться частота и период сигнала. А вот напряжение показанное осциллографом может не соответствовать действительности. При налаживании входного делителя нужно постараться переменным резистором так выставить коэффициент деления, чтобы величина показанного на экране напряжения была максимально реальной. Назначение органов управления. TIME/DIV – время/деление; TRIGGER – синхронизация; CALIB – уровень; VOLT/DIV – напряжение/деление. И еще одно достоинство этой программы – осциллограф запоминающий – работу можно остановить, а на экране останется осциллограмма которую можно сохранить в памяти ПК или распечатать. Осциллограф на звуковой карте Осциллóграф (лат.

Качаюсь + греч. Пишу) — прибор, предназначенный для исследования электирческих сигналов во временнóй области. Всего 4 детали:. Сопротивление 100 кОм — 1 шт. Сопротивление 10 кОм — 1 шт. Стабилитроны 1.9 V — 2 шт.

Схема 1 На входы A и B подаем исследуемый сигнал, с выходов C и D принимаем на звуковую карту (линейный вход или микрофон). Стабилитроны желательно до 1.9 V. Вход А — щуп. Вход В — ‘Крокодил’ — к земле. Выход C — Канал L или R.

Выход D — Земля (общий). Исследуемые сигналы не более 15 V! Оплётка проводов — Земля. Длина проводов без оплётки (к щупу) не больше 30 см. Иначе сигнал начинает зашумляться. Вот как это выглядит Распайка штекера Первое измерение ‘Крокодил’ к минусу, щуп — к исследуемому контакту.

В качестве щупа я использую микро зацеп, позволяющий зацепиться за любую ножку и спокойно отойти к монитору для наблюдения за сигналом. А вот и первый сигнал! Можно сместить сигнал к краю экрана осциллографа, и, затем, водить мышкой. При Этом будет указано время в милисекундах того места, где находится указатель мыши.

Схема 2: Можно всего три детали Любителям минимизации. Это называется двуханодный стабилитрон. Желательно до 2 Вольт.

Схема 3: Можно и двухлучевой Тогда все программы, приложенные ниже позволят снимать два сигнала с разных точек, передаваемые по левому и правому каналам. Настройка звука Памятка: Если подключили схему к линейному входу, проверьте, чтобы он был включён. При этом микрофон лучше отключить (для меньшего шума). Программы В связи с тем, что internet изменчив, и ссылки меняются или становятся недоступными здесь выложены несколько программ. При этом авторские права остаются за авторами этих программ. Более новые версии ищите в интернете.

Все программы протестированы под Windosws XP. Пригождаются все три — у каждой свои преимущества. Проведём первый эксперимент. Для примера, во всех трёх программах рассмотрим один и тот же сигнал, получаемый с фотодиода, измеряющего свет от энергосберегающих ламп. WINSCOPE Oscilloscope 2.51 (Konstantin Zeldovich) Скачать zip (92 Kb) 150 Kb на диске.

3.5 Kb в памяти. Прим.: Странно, но в начале график был плавным, а теперь вот таким ступенчатым. Osc10 SB Oscillograph v 1.02 (Max Feoktistov) Скачать zip (18 Kb) 19 Kb на диске. 2.9 Kb в памяти.

Программа Осциллограф Для Компьютера

Прим.: После выхода из программы в памяти каждый раз остаётся osc10.exe. Wave Tools Oscilloscope (Paul Kellett) Скачать zip (1.3 Mb) 2.4 Mb на диске.

В пакете: Осциллограф, измеритель, генератор, анализатор. Прим.: После выхода из программ в памяти остаются ntvdm.exe и wowexec.exe.

Xoscope (Для LINUX UBUNTU) Xoscope — это программный осциллограф, который использует вход звуковой карты. Включает отображение 8 сигналов, переключатель длительности времени, математические функции, память, измерения величин, и загрузку/сохранение в файл. Oscilloscope DSSI The Oscilloscope is a DSSI plugin with a GUI that displays the audio input in an oscilloscope view. It can be useful when working with modular synths, to view the waveforms with at different places in the synth graph.

Ещё статейка по доводке звуковой карты. Результат В результате можно сравнить отличия в освещённости при использовании ламп накаливания (красная линия) и энергосберегающих ламп (синяя линия). На горизонтальной оси стоят отметки в миллисекундах (20 миллисекунд = 50 Герц). Лампы накаливания дают более стабильный свет, видна синусоида с небольшой амплитудой. Разогретая нить накаливания продолжает излучать свет в момент когда ток в электросети переменного тока меняет направление. Частота мерцания равна 100 Герц. Энергосберегающие лампы дают более мерцающий свет — амплитуда графика в четыре раза больше.

График похож на модуль функции синуса, то есть, он уже не такой плавный как синусоида, при смене направления тока видны остроконечные провалы в освещении. На графиках выше так же заметно, что один из полупериодов смещён относительно другого, в результате чего мы видим график с более низкими провалами по освещённости через каждые 20 миллисекунд. График такой функции повторяется с частотой 50 Герц. Вывод по эксперименту Вспомните мерцание 60 Герц у старых электронно-лучевых мониторов.

Дискомфорт для глаз. Энергосберегающие лампы дают резкое мерцание с периодичностью 50 Герц. Вот почему свет от них воспринимается менее комфортно по сравнению со светом от ламп накаливания. В этом эксперименте сравнивались между собой два графика освещённости моего домашнего-рабочего места полученные с помощью простого фотодиода и осциллографа из четырёх деталей. Это вам не сертифицированные исследования на дорогостоящей аппаратуре. Вы можете продолжать исследования в этом направлении и, тогда, возможно, производители сделают энергосберегающие лампы более комфортными для наших глаз.

Или что ещё почитать?. Как сделать цифровой осциллограф из компьютера своими руками?. Портативный осциллограф на микроконтроллере ATmega32 Осциллограф своими руками.

Как сделать осциллограф из звуковой карты. Сделай сам осциллограф. Измерение сигналов с помощью компьютера.

Зипись сигналов в компьютер. Звуковая карта — осциллограф. Мерцание энергосберегаюзих. Самый простой осциллограф. Author: Andrey Illarionov illari.ru Октябрь 2009 г. (дополнено сентябрь 2011) i!6 / 394 / 1364421 HTML4.01 CSS2.1 Liстатистика htхостинг http://radiosayt.com/instrumentoscilograf.php.

Не секрет, что у начинающих радиолюбителей не всегда есть под рукой дорогое измерительное оборудование. К примеру осциллограф, который даже на китайском рынке, самая дешевая модель стоит порядка нескольких тысяч. Бывает осциллограф нужен для ремонта различных схем, проверка искажений усилителя, настройки звуковой техники и т.п. Очень часто низкочастотный осциллограф используется при диагностике работы датчиков в автомобиле. В этом ряде случаем вам поможет наипростейший осциллограф, сделанный из вашего персонального компьютера. Нет, ваш компьютер никак не придется разбирать и дорабатывать.

Вам понадобится всего на всего спаять приставку – делитель, и подключить её к ПК через звуковой вход. А для отображения сигнала установить специальный софт. Вот за пару десятков минут у вас появится собственный осциллограф, который вполне может сгодится для анализа сигналов. Кстати можно использовать не только стационарный ПК, но и ноутбук или нетбук.

Конечно, такой осциллограф с большой натяжкой сравним с настоящим прибором, так как имеет маленький диапазон частот, но вещь в хозяйстве очень полезная, чтобы посмотреть выхода усилителя, различные пульсации источников питания и тп. Схема приставки.

Осциллограф из монитора своими руками

В переводе осциллограф означает — качаюсь и пишу. Любой мастер, занимающийся ремонтом радио и электроаппаратуры, скажет, что этот прибор будет главным на его рабочем столе.

Устройство позволяет оценивать основные характеристики: напряжение, силу тока, частоту. Помимо этого, он визуализирует информацию в виде графика, что позволяет увидеть любые имеющиеся нарушения в работе сигнала. Например, это может быть наличие помех или искажение формы сигнала.

График отображён в виде координатной плоскости, на которой присутствуют оси Х и Y. Все сигналы, которые поступают на устройство, будут видны на этом графике. Выглядят они как привычная алгебраическая функция.

Содержание статьи

Осциллограф своими руками

При наличии минимальных знаний в электронике, осциллограф можно изготовить самостоятельно. Например, изготовить его можно из монитора компьютера.

Что потребуется:

  • Монитор;
  • Инвертор и резистор;
  • Материнка от планшета;
  • Разъём ЮСБ;
  • Провод HDMI;
  • Провод толщиной 0,1 мм2;
  • Кнопка;
  • Скотч;

Инструкция по сборке

  • Первым делом нужно демонтировать крышку дисплея;
  • В корпусе необходимо сделать отверстие, в которое будет установлена кнопка и ЮСБ;
  • Имеющиеся разъёмы HDMI нужно выпаять;
  • Один конец провода HDMI припаивается к материнке в мониторе, второй к материнке планшета;

ВАЖНО! Прежде чем припаять плату, необходимо прозвонить её с помощью мультиметра. Так порядок подключения не будет перепутан.

  • С планшета выпаивается ЮСБ и кнопка питания;
  • К кнопке питания и разъёму ЮСБ припаиваются кабеля;
  • Провода крепятся на крышке устройства;
  • Между контактами GND и USB устанавливается перемычка;
  • Устанавливается резистор. Монтировать его нужно между средним и минусовым контактами батареи;
  • С помощью двустороннего скотча необходимо закрепить инвертор. Также крепится материнка;
  • Крышка монитора возвращается на место;
  • К ЮСБ разъёму подключается компьютерная мышь, которой осуществляется включение устройства;
  • Проверяется работоспособность осциллографа;

Если под рукой нет ненужного монитора, для изготовления осциллографа можно взять ЖК — телевизор.

Подпишитесь на наши Социальные сети

Осциллограф

на базе ПК с использованием Arduino

Осциллографы

— незаменимый инструмент для любителей и профессионалов в области электроники, позволяющий убедиться, что их конструкции будут работать должным образом. Осциллограф на базе ПК превосходит автономные осциллографы из-за их компактных размеров, низкой стоимости и способности выполнять автономный анализ.

Здесь мы описываем, как можно сделать собственный осциллограф по очень низкой цене, используя компьютер и плату Arduino в качестве оборудования для сбора сигналов. Вы можете использовать этот осциллограф для захвата сигналов частотой до 5 кГц.Плата Arduino, сердце осциллографа, считывает значения со встроенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и передает их на ПК через порт USB. Мы предоставили здесь эскиз Arduino, который вы можете скомпилировать и загрузить прямо в Arduino. Вам также необходимо установить исполняемый файл или приложение на ваш ПК с Windows. Это приложение работает как интерфейс для отображения входных сигналов в виде сигналов на экране вашего компьютера.

Плата Arduino состоит из микроконтроллера AVR компании Atmel, который может быть 8-, 16- или 32-разрядным, в зависимости от типа платы.Для этого проекта вы можете использовать любой вариант Arduino в качестве оборудования. Микроконтроллер AVR имеет встроенный АЦП. В проекте мы используем вывод A0 для захвата входного сигнала. Захваченный входной сигнал подается на UART через преобразователь UART-USB в Arduino на ПК. Виртуальный COM-порт создается Windows всякий раз, когда Arduino подключается к ПК. Приложение на базе Windows, разработанное с помощью NI LabWindows, открывает виртуальный COM-порт и начинает визуально отображать сигналы с помощью библиотек Graph.

Скорость выборки осциллографа ограничена скоростью передачи UART.Эскиз Arduino закодирован для чтения АЦП с использованием ISR, а скорость передачи UART настроена на 115200, который отправляет данные с интервалами 85 мкс. Это дает эффективную частоту дискретизации 12kSa / s.

Строительство

Настройка осциллографа ПК довольно проста и понятна, как показано на рис. 1. Плата Arduino подключается к вашему ноутбуку или ПК через USB-кабель. Внешний источник питания для платы не требуется, так как плата питается только от USB. Подключите переключающие диоды (D1 и D2) в качестве схемы защиты входа к контакту A0 АЦП Arduino.Для использования этой схемы вам потребуется скетч Arduino (pcscope.ino) и программное обеспечение для ПК или исполняемый файл (PCScope.exe). Установите программу PCScope.exe (разработанную автором) на свой ПК с Windows и откройте приложение. Затем откройте скетч Arduino из Arduino IDE и скомпилируйте скетч. Подключите плату Arduino к ПК и прошейте скетч в микроконтроллер на плате Arduino.

Рис. 1: Схема осциллографа на базе ПК с использованием Arduino

. АЦП Arduino может измерять напряжения до 5 В.Поэтому рекомендуется добавить небольшую схему защиты, чтобы ограничить входное напряжение до 5 В и ограничить отрицательное напряжение. Маломощный диод с быстрой коммутацией, такой как 1N4148, можно использовать для защиты входного вывода. Подключите резистор 10 кОм последовательно ко входу. Он будет работать как ограничитель тока, если входной сигнал превышает 5 В. Дополнительные делители напряжения могут быть использованы в случае, если вам нужно измерить напряжение выше 5 В.

Программное обеспечение

Эскиз Arduino. Частота дискретизации этого приложения для ПК ограничена скоростью, с которой данные отправляются на ПК.Скорость передачи 115000 дает временной интервал около 85 мкс. Важно получить сигналы АЦП задолго до этого, чтобы получить надежные графики данных. Скетч считывает вывод A0 платы Board1 и отправляет на UART со скоростью 115200 бод. На этой скорости входящие байты проталкиваются с интервалами времени около 85 мкс.

По умолчанию конфигурация АЦП Arduino выдает выборки каждые 116 мкс. Итак, здесь АЦП настроен с дополнительными строками кода для получения отсчетов быстрее, чем 85 мкс, путем установки предварительного делителя на 16.Благодаря этому вы получаете преобразование АЦП каждые 20 мкс, что намного быстрее, чем скорость передачи данных UART.

Скачать исходный код

Программное обеспечение для ПК. Как указывалось ранее, интерфейсное программное обеспечение ПК для сбора и обработки сигналов разработано с использованием NI LabWindows. Данные последовательного порта фиксируются через Arduino через регулярные промежутки времени и отображаются в виде графика на экране с использованием библиотеки функций Plot. Точки отображения по оси X рассчитываются на основе пользовательской шкалы времени.Диапазон оси Y устанавливается с помощью регулятора выбора напряжения.

Рис. 2: Сообщение на экране при первом запуске осциллографа на базе ПК

Тестирование

После установки приложения для ПК нажмите кнопку «Подключить» на экране ПК, чтобы подключиться к плате Arduino (рис. 2). Когда плата подключится к вашему ПК, вы получите подтверждающее сообщение в течение трех секунд, как показано на рис. 3.

Рис. 3: Сообщение после успешного подключения оборудования к ПК.

Подайте любой прямоугольный вход с частотой до 5 кГц на CON1.Программа должна отобразить форму выходного сигнала на вашем ПК. Квадратные и треугольные формы выходных сигналов 525 Гц и 530 Гц, захваченные на экране во время тестирования, показаны на рисунках 4 и 5 соответственно. Точно так же вы можете подавать прямоугольные или импульсные входы (но не синусоидальные волны) для получения выходных сигналов.

Рис. 4: Тестовый сигнал прямоугольной формы 525 Гц, захваченный на экране 5: Тестовый сигнал треугольной формы 530 Гц, захваченный на экране


Интересно? Ознакомьтесь с другими проектами электроники.

Эта статья была впервые опубликована 13 сентября 2017 г. и обновлена ​​26 июля 2019 г.

Рассмотрим USB-осциллограф | Блог Simply Smarter Circuitry

Вы можете превратить свой существующий компьютер в осциллограф с помощью цифрового запоминающего USB-осциллографа. Hantek производит мощные двухканальные осциллографы с полосой пропускания от двадцати мегагерц до двухсот мегагерц, которые имеют частоту дискретизации до двухсот пятидесяти мегагерц в секунду.

Осциллографы

USB имеют характеристики и функции, которые конкурируют с автономными настольными и портативными осциллографами — они могут даже использовать вычислительную мощность вашего компьютера для выполнения математических вычислений с быстрым преобразованием Фурье, но при этом они стоят гораздо меньше стоимости автономного устройства. Старые компьютеры часто быстрее и мощнее, чем многие настольные осциллографы, которые стоят сотни или даже тысячи долларов, а это означает, что вы можете очистить старый компьютер от пыли и воскресить его в виде USB-осциллографа.

В отличие от автономных устройств, USB-осциллографы имеют дисплеи размером с экран вашего компьютера, что упрощает уверенное наблюдение за каждой мельчайшей деталью формы сигнала для улучшения идентификации ошибок. Кроме того, вы можете сохранять осциллограммы на свой компьютер; вы можете быстро и легко хранить, обмениваться и экспортировать данные, собранные с помощью USB-осциллографа, благодаря программному обеспечению вашего компьютера, емкости памяти и сетевым возможностям.

Поскольку USB-осциллографы используют вычислительную мощность вашего компьютера, вы можете выполнять мощные математические операции с входными сигналами.Использование математической функции быстрого преобразования Фурье осциллографа для сигнала во временной области предоставляет вам информацию в частотной области, а также может предоставить вам другое представление о качестве сигнала, что приводит к повышению производительности измерений при устранении неисправностей тестируемого устройства.

Эти осциллографы получают питание от USB-порта вашего компьютера, поэтому вам не нужен внешний источник питания. Осциллографы USB компактны, легки и чрезвычайно портативны. Подключите осциллограф к ноутбуку и оцените преимущества автономного портативного осциллографа по значительно более низкой цене.

Осциллографы серии

Hantek 6000 отличаются корпусом из экструдированного алюминия и резиновыми амортизаторами на каждом конце для обеспечения долговечности, а также возврата в течение тридцати дней без каких-либо напряжений.

Каждый USB-осциллограф Hantek включает в себя программное обеспечение, два пробника, один USB-кабель и руководство. При цене от шестидесяти девяти долларов USB-осциллографы представляют собой замечательную ценность. Если вы ищете осциллограф, который не будет рентабельным, подумайте об осциллографе Hantek USB.

Превратите звуковую карту вашего компьютера в прицел


Я использую осциллограф почти 50 лет. Это мой инструмент для измерения в каждом проекте электроники, над которым я работаю, он помогает мне отлаживать и настраивать проекты оборудования и программного обеспечения.

В этой статье я покажу, как начать работу с простым в использовании прицелом, который у вас, вероятно, уже есть. И что самое главное, это бесплатно! Когда вы выйдете из этого простого прицела, вы сможете приобрести более мощный прицел с точно таким же пользовательским интерфейсом.

Полное раскрытие: я очень люблю прицелы, 10 лет назад я присоединился к Teledyne LeCroy — третьему по величине производителю прицелов в мире после Tektronix и Keysight.Однако я использую Digilent Analog Discovery 2 Scope (описанный в этой статье) во всех своих хобби и на семинарах, которые я преподаю в Tinkermill — нашем хакерском пространстве в Лонгмонте, штат Колорадо.

Я думаю, что бесплатное программное обеспечение для управления осциллографом, Waveforms, является самым простым в использовании и наиболее многофункциональным программным обеспечением профессионального уровня из всех доступных опций. Использование звуковой карты в качестве аппаратного интерфейса с Waveforms дает вам бесплатный, но простой, но мощный осциллограф.

Программный интерфейс Digilent Waveforms

В июне 2018 года компания Digilent обновила свой программный инструмент управления (Waveforms), на котором работает их популярный прицел Analog Discovery 2 Scope.Теперь он работает с любой звуковой картой — будь то внутренняя для ПК или подключенная через порт USB.

Самый первый шаг — загрузить и установить программное обеспечение. Он будет работать на ПК, Mac или Linux. Загрузите его с https://analogdiscovery.com/download , выбрав свою операционную систему.

Запуск этого программного обеспечения на ПК превратит вашу звуковую карту в мгновенный осциллограф, способный измерять сигналы диапазона звуковых частот, дискретизированные со скоростью до 100 квыб / сек с помощью 16-битного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) со встроенным в функциональном генераторе на базе цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) с производительностью примерно 100 кС / с — все это управляется простым в использовании интерфейсом профессионального уровня.

Бесплатная версия программного обеспечения дает вам все дополнительные функции профессионального прицела: контроль времени и напряжения; параметры триггера; спектральный анализ; Регистрация данных; автоматические измерения показателей качества; декодирование последовательных данных; и отображение ленточной диаграммы. Пример экрана осциллографа с некоторыми из этих функций показан на Рис. 1 .

РИСУНОК 1. Пример измерения входящего звукового сигнала с помощью встроенного микрофона и звуковой карты моего ПК, отображаемого с помощью Waveforms.Источником сигнала был мой короткий свисток, отображаемый во временной области в виде графика осциллографа в реальном времени и в частотной области в виде спектра в реальном времени.


Вот лишь некоторые из функций, которые вы можете выполнять с помощью этого программного интерфейса и звуковой карты:

  • Измерьте напряжение во времени.
  • Отображение спектра в реальном времени.
  • Отображение временной эволюции спектра в виде водопада или спектрографа.
  • Измерьте более десятка конкретных показателей качества сигнала.
  • Экспорт данных «напряжение во времени» в файл CSV.
  • Выводит дюжину сигналов различных форм, таких как квадрат, синус, треугольник и напряжение постоянного тока при 100 кГц / сек и размахом до 600 мВ.
  • Выводит сигнал с качающейся частотой или сигнал с модуляцией AM или FM от 0,001 Гц до 50 кГц.

Превратите свою звуковую карту в прицел

Использование звуковой карты в качестве прицела — не новая идея. В конце концов, звуковая карта — это не что иное, как АЦП с частотой дискретизации около 100 000 выборок в секунду или 100 кГц / с, обычно с разрешением 16 бит.

Еще до того, как вы подключите звуковую карту к внешнему миру, вы можете изучить функции осциллографа, используя встроенную звуковую карту в вашем компьютере, со встроенным микрофоном в качестве входа и динамиками в качестве выхода.

Когда вы запускаете Waveforms в первый раз, появляется экран с сообщением, что оборудование не обнаружено. После нажатия OK, если вы прокрутите список до конца на этом экране, вы увидите свою внутреннюю звуковую карту в списке. Выберите это, как показано на рис. 2 .

РИСУНОК 2. Выберите звуковую карту в качестве аппаратной опции.


На новом экране слева вы увидите 12 различных значков инструментов. Все они доступны с соответствующим аппаратным интерфейсом. Используя только звуковую карту, доступно всего семь из них.

Чтобы начать работу, щелкните инструмент осциллографа в верхней части списка, и появится экран интерфейса осциллографа. Нажмите зеленую кнопку запуска прямо над экраном осциллографа, и вы увидите свой первый сигнал.

Сделайте звук возле микрофонного входа вашего компьютера, и вы увидите напряжение, отображаемое на экране от внутреннего АЦП, просто используя настройки по умолчанию.

Если вы знакомы с использованием осциллографов, этот интерфейс очень интуитивно понятен. Вы можете отобразить два входных канала и настроить вертикальный масштаб, горизонтальный масштаб и элементы управления триггером. Расположение меню для каждого из них выделено на рис. 3 .

РИСУНОК 3. Расположение основных органов управления прицелом, измеряющих сигнал свистка.


Первое использование осциллографа

Осциллограф отображает на экране измеренное напряжение в зависимости от времени. Хотя он выглядит как непрерывная линия, на самом деле он состоит из множества отдельных измерений.

В приведенном выше примере количество точек в каждом измерении (сохраненном в буфере и затем нанесенном на экран в виде одной кривой) показано в верхней части дисплея как 16 384 отдельных измерения V (t).

Во многих осциллографах изменение вертикального и горизонтального регуляторов также будет управлять усилением и частотой дискретизации внутреннего АЦП. Это НЕ относится к звуковой карте.

Ваша звуковая карта принимает данные с фиксированной скоростью; обычно около 96 кСм / сек и с фиксированным полномасштабным диапазоном напряжения при разрешении 16 бит. Это исправлено. Вертикальное и горизонтальное управление осциллографом просто изменяет отображение на этих измерений.

Мы можем контролировать вертикальную шкалу, в которой мы строим значения напряжения, с помощью элементов управления с правой стороны.На этом дисплее осциллографа имеется 10 вертикальных делений. Шкала напряжения на деление настраивается с помощью регулятора Range.

Мы регулируем вертикальное положение значения 0 В на экране с помощью элемента управления Offset. Это дополнительное напряжение, которое мы смещаем по вертикали, или , смещая измеренного напряжения на экране.

Когда смещение составляет, например, 100 мВ, уровень 0 В смещается в положение 100 мВ на экране. Если бы мы хотели центрировать входной сигнал, равный 3. 3 В, тогда мы хотели бы сместить отображаемое напряжение на 3,3 В или использовать смещение -3,3 В. Это поместит 3,3 В в центр экрана.

Горизонтальная ось, разделенная на 10 делений, — время. Время на деление устанавливается Базовым значением. Если время = 0, начало на экране перемещается назад во времени с помощью элемента управления положением.

Это две наиболее важные функции для КАЖДОЙ области. Чтобы освоиться с этими элементами управления, поиграйте с ними, используя фоновый шум в качестве источника сигнала.

Отображение измерений на экране

Внутренний АЦП в каждом осциллографе будет непрерывно измерять входящее напряжение и отправлять свои данные в буфер дисплея. Как и когда мы отображаем эти измерения напряжения на экране, управляется режимом отображения, а затем функцией триггера.

Инструмент Waveforms имеет богатый выбор функций отображения и запуска. В этой короткой статье я коснусь лишь некоторых из основных.

В верхней части экрана «Режим:» имеет четыре варианта отображения данных в раскрывающемся меню.

Параметр «Повторяется» — это то, как осциллограф обычно отображает данные. Каждое измерение отображается как напряжение (t). После запуска каждого сбора старые данные стираются и строится новый буфер. Это происходит так быстро, что кажется, будто все данные внезапно появляются на экране одновременно. Этот режим доступен, только если развертка составляет 50 мс на деление или меньше, что означает, что отображаются последние 500 мс данных.

Когда развертка составляет 100 мс / дел или больше (другими словами, когда вы хотите отобразить данные за одну секунду или дольше), осциллограф переключается в один из двух режимов отображения.

Режим Shift превращает осциллограф в ленточный самописец. Данные измеряются и передаются на дисплей, при этом каждое новое измерение помещается в крайнее правое положение, а смещает всех старых данных влево. Это похоже на то, что вы видите, например, на ЭКГ, когда раскатывается полоска бумаги.

В режиме экрана все наоборот. Каждое получение буфера отображается на экране с последними данными слева, перезаписывая в реальном времени предыдущий набор данных по мере его поступления.Это делает его похожим на мониторы сердечного ритма, которые вы видите в больницах.

Для всех быстрых сигналов, которые мы измеряем, которые будут использовать временную развертку 50 мс / дел или меньше, доступен только режим Repeated. Вот как мы привыкли видеть прицел.

Режим триггера определяет, когда буфер данных отображается на экране. Это, вероятно, самый запутанный элемент управления и, тем не менее, самая важная функция, которую нужно освоить для любой области.

Запуск осциллографа

АЦП постоянно принимает данные и помещает их в буфер «первым пришел — первым ушел» (FIFO).Подумайте об этом как о поезде с 16 384 (количество измерений за одно снятие) маленькими вагонами, которые движутся по замкнутому круговому пути.

На вокзале каждое последующее измерение АЦП помещается в соседний вагон по мере его прохождения. Когда первая машина снова возвращается на станцию, ее предыдущее измерение заменяется новым измерением.

В нормальном режиме триггера никакие из этих новых данных не отображаются на экране, если текущее измерение не превышает уровень триггера, а сигнал либо растет, либо падает.Время (t = 0) определяется тем, когда измеренное напряжение превышает пороговое значение. Затем отображаются все данные, полученные для t> 0.

Если у вас есть позиция t = 0 в середине экрана, вы также можете увидеть данные, которые были в поезде до того, как был достигнут сигнал запуска. Таким образом осциллограф может «оглянуться назад во времени» до того, как был достигнут порог срабатывания.

Чтобы проиллюстрировать это, я установил триггер на 300 мВ в обычном режиме триггера и добавил горизонтальный курсор на 300 мВ, чтобы вам было легче увидеть пороговый уровень триггера.Когда уровень входного сигнала превышал 300 мВ, отображались прошлые и будущие измерения, которые могли уместиться на экране. Это то, что мы видим на , рис. 4 .

РИСУНОК 4. В нормальном режиме триггера t = 0 определяется, когда напряжение превышает пороговое значение и отображаются данные.


В нормальном режиме триггера, если напряжение триггера никогда не достигается, данные никогда не отображаются на экране. Все, что вы видите, — это предыдущая запись последнего триггера.Похоже, прицел мертв. Данные отображаются только в том случае, если входящее напряжение превышает установленный порог.

Использование автоматического режима триггера в точности совпадает с обычным режимом триггера, за исключением того, что если в течение некоторого периода времени (например, двух секунд) не поступает действительный сигнал триггера, осциллограф все равно запускается, показывая все, что находится в его буфере сбора данных. Таким образом, вы увидите сработавшие сигналы (если они есть), но если их нет или вы настроили триггер неправильно, вы все равно сможете увидеть, что измеряет АЦП.

Когда осциллограф ждет две секунды после того, как не получит действительного триггера, он продолжит запуск, как если бы он получил непрерывный сигнал триггера. Это та же операция, что и в режиме триггера «Нет». Осциллограф просто отображает самый последний буфер измерений, как если бы он получал действительный сигнал запуска после каждого сбора данных.

Есть еще один режим, которым управляют кнопки справа от режима. Это позволит отображать одиночный снимок. Преимущество состоит в том, что это будет удерживать последнее запущенное измерение и не перезаписывать его, если поступает другой сигнал запуска.Это позволяет легко увидеть кратковременное переходное событие.

Практические навыки

Настройки по умолчанию программного обеспечения Waveforms — хорошее место для начала каждого измерения. Прицел должен быть установлен в режим автоматического запуска. Установите развертку времени на 1 мс / дел и смещение на 0. Отрегулируйте вертикальную шкалу на 200 мВ / дел и смещение 0.

Вы должны увидеть отображаемые измерения. На этом этапе важно просто играть. Отрегулируйте шкалы и триггер и почувствуйте, как можно настроить экран для отображения одних и тех же данных таким образом, чтобы сделать измерение наиболее четким.Мне нравится видеть красивые целые числа в виде вертикальных и горизонтальных значений. Это означает настройку смещений для получения целых чисел в качестве значений шкалы.

Попробуйте хлопнуть в ладоши, щелкнуть пальцем, свистеть, говорить или включить радио в качестве входных сигналов и найти наилучшие настройки для отображения этих сигналов.

Используя бесплатный инструмент Waveforms и встроенную звуковую карту, вы можете стать мастером в использовании интерфейса осциллографа. Затем вы готовы перейти к использованию звуковой карты для измерения внешних сигналов.

Обратное проектирование характеристик типичной звуковой карты

Ограничения использования звуковой карты связаны с производительностью вашей звуковой карты. Существует предел самой низкой и самой высокой частоты, которую можно измерить, а также самого высокого и самого низкого напряжения.

Эти значения обычно нигде не указаны в документации звуковой карты. Единственный способ получить эту важную информацию — это произвести обратное проектирование на основе реальных измерений с использованием эталонного источника.Я использовал мой Digilent Analog Discovery 2 Scope в качестве генератора опорных сигналов. Вы также можете использовать цифровые сигналы от Arduino, чтобы получить простую калибровку.

Всякий раз, когда вы подключаете внешний сигнал к звуковой карте, вы рискуете, возможно, приложить слишком большое переходное напряжение и вырвать передний конец звуковой карты. Хотя все входы звуковой карты связаны по переменному току и, как правило, защищены от электростатического разряда, всегда существует риск их повреждения. Вы же не хотите разрушить встроенную звуковую карту вашего ПК!

Чтобы снизить этот риск, я настоятельно рекомендую, если вы хотите подключить внешний сигнал из одного из ваших проектов, не используйте вашу внутреннюю звуковую карту . Вместо этого купите недорогую внешнюю звуковую карту USB.

Например, недорогая звуковая карта USB Sabrent ( https://www.sabrent.com/product/AU-MMSA/usb-external-stereo-3d-sound-adapter-black/#description ) имеет внутренний 16-битный АЦП, который может производить выборку до 196 кГц / сек, но имеет ограниченный диапазон входной частоты примерно от 100 Гц до 20 кГц. Программный инструмент Waveforms может управлять этой звуковой картой USB.

Чтобы подключить реальный мир к звуковой карте, я использовал обычный аудиокабель, подключенный к звуковой карте, и гнездо для микрофона.Я купил 10 таких розеток за 11 долларов на Amazon. Я подключил три перемычки с твердым сердечником к монтажному разъему PCB (печатной платы). Этот конец показан на Рис. 5 .

РИСУНОК 5. Крупный план стереоаудиоразъема с кабелем звуковой карты и проводами к моему тестируемому устройству.


Чтобы проверить диапазон измерения входного сигнала звуковой карты Sabrent USB, я создал источник синусоидального сигнала, используя свой Discovery 2 Scope со встроенным генератором функций. Амплитуда была постоянной от постоянного тока до 10 МГц. Я измерил этот синусоидальный сигнал с помощью звуковой карты Sabrent, используя интерфейс Waveforms. Рисунок 6 — пример измеренной синусоидальной волны для 1 кГц.

РИСУНОК 6. Измеренный вход звуковой карты с синусоидальной волной 1 кГц в качестве источника.


Я измерил амплитуду синусоидальной волны, отображаемой звуковой картой на разных частотах. На рисунке 7 показано отношение измеренной амплитуды синусоидальной волны на разных частотах, нормированное на амплитуду, прошедшую через область полосы пропускания.

РИСУНОК 7. Отклик АЦП, встроенного в звуковую карту Sabrent, на синусоидальные волны.


При построении графика в логарифмической шкале этот вид графика называется графиком Боде. Это передаточная функция относительного напряжения, измеренного звуковой картой.

Из графика Боде мы видим, что самая низкая частота, на которой мы все еще можем измерить около 70% входного напряжения — точка -3 дБ — составляет около 90 Гц. Наивысшая частота, при которой отображаемое напряжение находится в пределах -3 дБ от напряжения полосы пропускания, составляет около 20 кГц.

Низкочастотные характеристики соответствуют тому, что мы ожидаем от однополюсного RC-фильтра верхних частот с полюсной частотой 90 Гц. Вход АЦП имеет емкостную связь с блокировкой постоянного напряжения, а на другой стороне входа АЦП имеется некоторое сопротивление.

Если мы подадим на вход АЦП сигнал прямоугольной формы, мы увидим, что пик проходит, но затем спадает с постоянной времени, равной:

Переходный отклик осциллографа звуковой карты на прямоугольную волну будет представлять собой импульсы на каждом фронте с 1.Время затухания 8 мсек. Это именно то, что я измерил. На рис. 8 показан прямоугольный сигнал 100 Гц на входе АЦП и результирующее измеренное напряжение звуковой карты. Размах размаха 4 В проходит, а уровень постоянного тока снижается с постоянной времени, соответствующей 1,8 мс.

РИСУНОК 8. Вверху: входное напряжение АЦП. Внизу: отображаемый отклик АЦП представляет собой прямоугольную волну, отфильтрованную верхними частотами, с постоянной времени примерно 1,8 мс.


Это поведение иллюстрирует ограничения любой звуковой карты.Из-за плохой низкочастотной характеристики мы можем видеть только края сигналов. Это делает не очень полезным рассмотрение медленно меняющихся аналоговых сигналов, но хорошо подходит для измерения аудиосигналов выше 100 Гц или структуры цифровых сигналов, таких как выходы цифровых контактов на Arduino.

Максимальное входное напряжение (измеренное осциллографом Discovery 2), которое я мог подать до того, как осциллограф звуковой карты отобразил насыщенное напряжение, составляло около ± 300 мВ.

Если это диапазон напряжения 16-битного АЦП, наименьшее напряжение, которое мы можем измерить (на одном уровне битов), составляет 600 мВ / 65 535 = 0.009 мВ или 9 мкВ. Это очень чувствительный АЦП.

Однако такое низкое значение максимального входного диапазона, который может измерить АЦП, является существенным ограничением. Применение большего входного напряжения, превышающего ± 0,3 В, приведет к насыщению АЦП и, что более важно, создает риск его повреждения. Чтобы измерить сигналы 5 В, которые я мог бы найти на Arduino, мне нужно добавить схему интерфейса с ослаблением между измеряемым напряжением и входом в канал микрофона звуковой карты.

Подключение звуковой карты к реальному миру

Максимальное напряжение на наконечнике, которое я могу подать, составляет ± 0.3В. Мне нужно добавить делитель напряжения на переднюю часть звуковой карты, чтобы снизить напряжение на наконечнике с 5 В до менее 0,3 В. Это делитель напряжения 0,3 В на выходе с 5 В на входе или соотношение (самое большее) 0,3 В / 5 В = 0,06. Я могу построить его с помощью простого резисторного делителя напряжения. Я выбрал резисторы номиналом 10 кОм и 330 Ом. Их коэффициент делителя напряжения составляет 330/10330 = 0,03, что ниже нашего требования 0,06. Эти значения обычно встречаются во многих наборах. Точные значения не важны, если коэффициент делителя напряжения ниже 0.06. Это сделает входной импеданс звуковой карты 10 кОм, что является разумным значением, чтобы не перегружать цепь.

Эквивалентная схема и то, что я установил, показаны на Рис. 9 . В этой схеме сигнал 5 В на кончике создаст сигнал 5 В x 0,03 = 0,15 В на микрофонном входе. Это ниже любого напряжения, о котором стоит беспокоиться с АЦП.

РИСУНОК 9. Вверху показана схема делителя напряжения, а внизу — фактическая версия макетной платы без пайки.


И, при наименьшем напряжении 9 мкВ для каждого уровня оцифровки на входе микрофона, это будет соответствовать наименьшему напряжению на игле, которое я могу измерить, 9 мкВ / 0,03 = 0,3 мВ — большая чувствительность.

Калибровка осциллографа звуковой карты

Последний шаг — настроить коэффициент затухания канала, чтобы отображаемое напряжение на осциллографе было равно фактическому напряжению на наконечнике.

Отображаемое напряжение с АЦП звуковой карты НЕ является калиброванным показателем входного напряжения АЦП.Это просто значение, генерируемое программным обеспечением Waveforms на основе значения счетчика АЦП и предположения о диапазоне и разрешении АЦП. Это — плюс сеть резисторов — означает, что отображаемое напряжение и фактическое напряжение на наконечнике вряд ли будут одинаковыми.

В каждый канал осциллограмм встроен калибровочный коэффициент, обозначенный как «Затухание», который позволит нам масштабировать отображаемый экран.

Этот термин ослабления немного сбивает с толку. Он действительно предназначен для регулировки отображаемого напряжения на экране, чтобы оно равнялось напряжению на наконечнике при использовании ослабляющего пробника, такого как обычно используемый пассивный пробник 10x.

Датчик 10x на самом деле не является датчиком 10x. Это 1/10-й зонд. Напряжение, отображаемое на экране осциллографа, составляет 1/10 фактического напряжения на кончике зонда, подключенного к ИУ (тестируемому устройству). Тем не менее, мы называем это зондом 10x.

Если бы мы использовали Analog Discovery Scope и подключили к нему пробник 10x, и мы хотели бы, чтобы осциллограф отображал фактическое напряжение на наконечнике, мы бы использовали установку ослабления 10x в настройке канала. Тогда напряжение, отображаемое на экране, будет напряжением на наконечнике.

Чтобы найти правильное значение затухания для использования, мы подаем известный сигнал на наконечник и наблюдаем значение напряжения, отображаемое на экране со значением затухания 1x. Затем мы вычисляем значение затухания и вводим его как:

.

Это значение, которое мы вводим в поле «Затухание» в настройке канала, как показано на Рис. 10 .

РИСУНОК 10. Под символом шестеренки для канала выберите поле «Затухание» и введите здесь значение.


Я использовал свой Discovery Scope в качестве генератора функций и обеспечил синусоидальную волну 2 В от пика до пика на частоте 1 кГц. Максимальный диапазон напряжения функционального генератора составляет ± 2 В.

Я измерил фактическое напряжение на наконечнике как 2,00 В от пика до пика. Затем я измерил напряжение, отображаемое на экране, как 0,212 В от пика до пика. Это объединяет коэффициент затухания 0,03 в цепи резисторного делителя и калибровку АЦП. Значение затухания:

Это значение, которое я использовал в термине «Коэффициент затухания».Используя этот термин, я теперь измеряю размах напряжения 2,00 В на экране осциллографа звуковой карты.

Альтернативным источником сигнала может быть цифровой сигнал 5 В с вывода Arduino. Отрегулируйте коэффициент затухания так, чтобы при входном сигнале 5 В на осциллографе отображался размах размаха 5 В. Просто используйте достаточно долгое время выключения, чтобы увидеть спад сигнала до 0 В.

Измерение сигналов Arduino

Из-за встроенного в АЦП фильтра высоких частот осциллограф звуковой карты в основном видит края цифровых сигналов. Это делает его идеальным для просмотра частоты и рабочего цикла сигналов, например сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Я написал простой скетч Arduino для управления ШИМ-сигналом с коэффициентом заполнения 50/255 = 19,6% на выводе 10 с использованием digitalWrite (10,50) . Рисунок 11 показывает сигнал на выводе, измеренный аппаратным обеспечением Analog Discovery Scope, и сигнал, измеренный осциллографом звуковой карты.

РИСУНОК 11. Измеренные сигналы ШИМ на выводе 10 с помощью двух разных приборов.Осциллограф звуковой карты измерял ту же амплитуду, частоту и рабочий цикл импульсов, что и осциллограф Analog Discovery.


Я добавил к осциллографам два измерения: частоту и положительную скважность. Оба прибора показывают одинаковые значения: 490,3 Гц и 19,6%.

Опции для более производительного осциллографа

Когда вашему проекту требуется хороший низкочастотный отклик или более высокий высокочастотный отклик, вы превысили ограничения, установленные для звуковой карты. Пришло время перейти к реальному охвату.Принципы, которые вы изучаете при использовании осциллографа звуковой карты, будут напрямую применяться к любому другому прицелю, который вы используете.

Есть много вариантов на выбор, связанных с:

  • Цена
  • Частота дискретизации
  • Полоса пропускания усилителя
  • Дополнительные аппаратные функции
  • Дополнительные возможности ПО
  • Пользовательский интерфейс
  • В виде отдельного блока или в качестве интерфейса USB для ПК или Mac

У каждого есть свои личные предпочтения, часто связанные с тем, что они использовали в прошлом и что им удобно.Хотя очевидно, что есть несколько плохих прицелов с ужасной производительностью и столь же плохим пользовательским интерфейсом, есть также несколько приемлемых прицелов в том же ценовом диапазоне. Если вы хотите потратить менее 50 долларов, я рекомендую найти старый прицел на eBay. Обычно это лучше, чем ничего, но покупатель остерегается.

Если вы можете позволить себе 279 долларов, я рекомендую Digilent Analog Discovery 2 Scope. Он имеет частоту дискретизации 100 MS / sec, полосу пропускания 30 МГц, двухканальный генератор функций и источник питания с тем же пользовательским интерфейсом, что и осциллограф звуковой карты, использованный в этой статье.Это 12 инструментов в одном.

Если вам нужен автономный прицел, сначала проверьте eBay. Если вы хотите приобрести новый прицел, начальная цена обычно составляет около 300 долларов без встроенного генератора функций или какого-либо программного обеспечения для анализа. Для прицела со значительно большей производительностью, чем полоса пропускания 30 МГц и скорость 100 мс / с, цены начинаются примерно с 500 долларов.

Все они имеют по сути тот же пользовательский интерфейс, который вы можете изучить с помощью этой бесплатной звуковой карты. NV


Связаться с Эриком Богатином
www.HackingPhysics.com
[адрес электронной почты защищен]

Загрузите программное обеспечение сигналов
https://analogdiscovery. com/download


Осциллограф звуковой карты

| Марка:


Осциллограф, или o-scope, — лучший друг энтузиаста электроники, будь то профессионал или любитель. В то время как цифровой мультиметр может помочь вам измерить установившееся напряжение и среднеквадратичное (среднеквадратичное) напряжение, осциллограф может не только измерять размах напряжения, но, что более важно, предоставлять информацию о времени вашего сигнала.

Например, вы когда-нибудь работали с Arduino, управляющим серводвигателем, который должен иметь правильную широтно-импульсную модуляцию, чтобы вращаться по часовой стрелке, а не против часовой стрелки? Во время программирования вы, возможно, задавались вопросом, насколько близка ширина импульса к необходимой. Эти импульсы можно измерить с помощью осциллографа. При работе с аналоговыми сигналами вы можете использовать осциллограф, чтобы увидеть, насколько вы близки к нужной частоте, или измерить, какую частоту нужно фильтровать. При таком большом количестве цифровых электронных проектов чрезвычайно важно время между сигналами. Поэтому важно иметь осциллограф.

Однако цена может быть препятствием. Прицелы начального уровня могут начинаться с нескольких сотен долларов. Оттуда более дорогие прицелы могут вырасти до десятков тысяч. Однако знаете ли вы, что у вас, вероятно, есть все необходимое для изготовления собственного осциллографа? Фактически, вы, вероятно, читаете это на устройстве, в котором есть все необходимые детали. Все остальные детали, вероятно, находятся в вашей корзине для запчастей.

По сути, осциллограф — это блок сбора данных, который записывает напряжение вашей цепи. Это уже делает другое устройство на вашем компьютере: звуковая карта. Основные различия заключаются в уровне напряжения, с которым каждый из них может справиться, и в том, как быстро они измеряют напряжение (подробнее об этом позже). Поскольку звуковая карта на вашем компьютере может обрабатывать только небольшое количество напряжения (от +/- 0,6 В до 0,8 В), вам необходимо уменьшить его. Создание собственных пробников осциллографа позволяет: вводить более высокие напряжения и уменьшать напряжение, чтобы звуковая карта могла с этим справиться.

Следующие шаги описывают, как построить такой зонд. Создаваемый здесь пробник используется с линейным входом звуковой карты. Линейные входы обычно принимают стерео входы, поэтому этот пробник будет иметь два канала. Если вы думаете об использовании микрофонного входа в своей системе, вам нужно создать только один канал, поскольку микрофонные входы обычно монофонические. После сборки я покажу вам некоторые сравнения этого осциллографа с лабораторной моделью и обсудю некоторые ограничения.

Большая часть этого проекта заимствована из http: // homediyelectronics.com / projects / howtomakeafreesoundcardpcoscilloscope, а программное обеспечение можно найти по адресу http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en.

20+ простых планов осциллографов своими руками [Бесплатно] — MyMyDIY

Мы собрали список из 20 лучших чертежей осциллографов , сделанных своими руками, со всего Интернета. Прокрутите вниз, чтобы ознакомиться с планами проекта.

Эти чертежи, сделанные своими руками, отлично подходят, если у вас мало денег, потому что все мы знаем, насколько дорогой может быть покупка прицела марки Rigol, Hantek или Tektronix.Или вы можете быть любителем электроники, которому просто нравится собирать работающий o-scope.

Осциллографы, которые мы собрали, варьируются от простых, взломанных печатных плат до более надежных комплектов. Если у вас есть опыт работы с кодом, вы обнаружите, что прошивку можно изменить по своему усмотрению.

Эти лабораторные инструменты часто используются для анализа и отображения электронных сигналов. Они отлично подходят для мгновенного построения графика зависимости напряжения сигнала от времени (источник).

20 планов осциллографов своими руками

1. Конструкция осциллографа для ПК Arduino

Если вы хотите знать, как сделать простой осциллограф, то эта конструкция будет огромным подспорьем.

Этот компьютерный осциллограф имеет несколько отличных функций, таких как автоматический запуск, счетчик частоты, 50 000 выборок в секунду и выбор диапазона напряжения — 5 В, 6,6 В, 10 В и 20 В.

Для изготовления осциллографа своими руками вам потребуются Arduino Leonardo / Arduino Micro, два зажима типа «крокодил» и компьютер с процессором.

Если вы хотите измерить напряжение более 5 В, вам потребуется добавить делители напряжения.

Не волнуйтесь.

Есть инструкция как это сделать.

Разработчик предупреждает, что вы не должны превышать 5 В на выводах Arduino, чтобы избежать повреждений.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

2. Схема быстрого осциллографа Arduino для физиков

Этот план осциллографа пригодится, если вам понадобится быстрый осциллограф Arduino для ваших проектов.

Чтобы сделать этот расширенный прицел, вам понадобится плата Arduino и таблица данных ATMega328P.

Еще одна интересная особенность состоит в том, что конструктор проектирует осциллограф с использованием функций нижнего уровня, чтобы программа работала быстрее.

Эскиз Arduino и схемы необходимой вам схемы прилагаются.

Однако строитель предупреждает, что вы должны дважды и трижды проверить все, проверить его информацию и соблюдать надлежащие меры безопасности.

Пошаговых инструкций предостаточно, но все же это проект не на любителя.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

3. USB-осциллограф Matchbox, сборка

Эта конструкция осциллографа идеально подходит для студентов, инженеров и любителей DIY.

Особенностью этого простого осциллографа является то, что он питается и управляется через порт USB.

Еще одной хорошей особенностью цифрового запоминающего осциллографа является то, что пять интегральных схем (5 В) обеспечивают полную функциональность.

И что еще интереснее, портативный осциллограф заключен в большой картонный спичечный коробок с разъемом USB на одном конце и аудиоразъемом для контроля сигналов — на другом.

Если этого недостаточно, то построить его не будет стоить вам целого состояния.

Менее чем за 15 долларов в вашем распоряжении будет полнофункциональный осциллограф.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

4. Конструкция полностью функционального преобразованного телевизионного осциллографа

Вы ищете недорогой осциллограф?

Тогда вы можете использовать этот план осциллографа, чтобы превратить ваш телевизор в полнофункциональный, достойный лаборатории осциллограф.

Он имеет оптимальный аудиовыход, регулируемое входное напряжение и ручную синхронизацию горизонтальной частоты.

Однако имейте в виду, что этот телевизионный осциллограф может отображать до 20-20 кГц.

Кроме того, вам придется изменить план, чтобы он соответствовал вашему телевизору, и производитель предупреждает, что его инструкции могут не относиться к вашему телевизору.

Не стоит пробовать эту модель, если вы не разбираетесь в электронике, потому что вам придется работать рядом с высоковольтными конденсаторами.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

5.

План осциллографа за 25 долларов

Для изготовления этого осциллографа вам понадобится осциллограф DSO 138 Kit.

У него только один канал и небольшой ЖК-экран, но это все, что может понадобиться новичку.

Он работает от напряжения 9 В, и благодаря его размеру вы можете носить его с собой.

Кроме того, есть пошаговая инструкция по пайке компонентов и проверке напряжения.

Чтобы удалить излишки припоя, вы должны очистить плату изопропиловым спиртом.

Изготовитель проверяет работоспособность этого портативного осциллографа, собрав схему ШИМ.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

6.

Механический осциллограф с волноводом, проект

Этот простой проект осциллографа идеально подходит для учителей, которые хотят показать своим ученикам волновые явления и помочь им лучше понять, как работает осциллограф.

Это несложный план — вам понадобится ведро с крышкой, толстый черный эластичный шнур, 6-дюймовый ленивый подшипник поворотной платформы Susan и некоторые инструменты, чтобы сделать U-образную деревянную раму.

Вы должны покрасить ведро в черный цвет с белыми полосками, чтобы ученики могли наблюдать эффект осциллографа, а ручка ведра должна свободно вращаться.

Конструктор также предлагает вам некоторые дополнительные идеи по использованию осциллографа в классе.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

7. Дешевый и простой USB-осциллограф Plan

Вы можете использовать этот план для создания простого USB-осциллографа всего за шесть шагов.

Он имеет частоту 2-20000 Гц, разрешение 16 бит, диапазон напряжения + -7 В, два канала, режим X-Y и один генератор.

Если вы добавите пробник, вы можете увеличить диапазон напряжения до + -70 В.

Вам понадобится звуковая карта USB, линейный вход / стереомикрофон и корпус размером 70 x 70 x 55 мм.

Что касается программного обеспечения, то производитель рекомендует осциллограф Soundcard от Christian Zeitnitz.

Он предупреждает, что вы не должны использовать вашу внутреннюю звуковую карту, иначе она может быть повреждена.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

8. План цифрового осциллографа DIY Arduino

Если вы хотите создать простой цифровой осциллограф, вы можете использовать этот план.

Для его изготовления вам понадобится Arduino Pro mini, LCD12864, электролитические конденсаторы, потенциометр на 50 кОм и корпус.

Осциллограф имеет частотную характеристику 10–50 Гц, источник питания 5 В и экран 128 × 64.

Это очень простой прицел, и разработчик указывает, что вы можете улучшить его дальше.

Однако имейте в виду, что инструкции написаны не очень хорошо, и новичку может быть трудно следовать им или понимать, что имеет в виду строитель.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

9. Ультрабыстрый портативный осциллограф и дизайн измерителя индуктивности

Этот комплект осциллографа представляет собой комбинацию осциллографа и измерителя индуктивности.

Он может измерять индуктивность более 100 мкГн, отображать как аналоговые, так и цифровые сигналы до 1,7 мс / с, частоту, напряжение и рабочий цикл.

В дополнение к этому он оснащен датчиком температуры и давления.

Существует обширный список необходимых материалов и пошаговые инструкции, которые помогут вам легко собрать этот мини-осциллограф.

Кроме того, код открыт, так что вы можете добавлять или удалять все, что захотите.

И что самое интересное, этот осциллограф в выключенном состоянии выглядит как игрушечный миниатюрный автомобиль.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

10. Осциллограф для смартфонов своими руками, сборка

Вы можете использовать свой смартфон не только для разговоров или серфинга в Интернете.

Благодаря этой продуманной конструкции вы можете превратить свой телефон в осциллограф и генератор сигналов для электронных схем.

Он сможет визуализировать сигналы (от 150 Гц до 50 кГц) и генерировать синусоидальные, квадратные и треугольные сигналы (50 кГц при макс.).

Чтобы сделать этот портативный прицел, вам необходимо хотя бы базовое понимание пайки и обработки дерева.

Конструктор предоставляет список материалов и предложения, какие приложения использовать для генерации сигналов.

Также он предлагает простые ответы на вопросы каждого новичка: «Что такое осциллограф?» и «Как пользоваться осциллографами?»

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

11.Надежный недорогой осциллограф для хобби Idea

LCS-1M

Если вы ищете простой в изготовлении осциллограф, этот план вам пригодится. Это дешевый, но полнофункциональный цифровой осциллограф, который можно использовать для изучения электрических сигналов, изменяющихся во времени. Вы также можете контролировать / наблюдать / устранять неисправности электронных устройств.

Несмотря на то, что это не профессиональный осциллограф, он обладает некоторыми отличными функциями, такими как два независимых входных канала, частота дискретизации до 1 Ms / S и аналоговая полоса пропускания 400 кГц.В дополнение к этому вы можете подключить этот портативный прицел к ПК через последовательный порт или USB, и он будет работать в Windows 95, 98, 2000, XP и Vista. Вы можете управлять всеми настройками со своего ПК и экспортировать формы сигналов в файл Excel.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

12. План осциллографа Пурмана

Недорогой осциллограф идеален, если вам нужно что-то простое, но функциональное, для дискретизации аналоговых сигналов и отображения их на телевизоре.

К сожалению, этот небольшой план будет работать только на 625-строчных телевизорах стандарта PAL, и он может отображать сигнал до нескольких кГц.Для этого производитель использует небольшой 8-контактный микроконтроллер и пишет программное обеспечение для прицела.

Он советует построить схему для вашего прицела на тестовой печатной плате. Также возможно записать изображение с осциллографа на видеомагнитофон, если он у вас есть.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

13. Обновленный телевизионный осциллограф на ЭЛТ, проект

Если у вас валяется старый телевизор, вы можете превратить его в осциллограф на полчаса благодаря этому плану.И вам не понадобятся никакие необычные инструменты — только проволока, паяльник, плоскогубцы с резиновыми зажимами и отвертка.

Это простой процесс, при котором вам просто нужно демонтировать вертикальную и горизонтальную катушку. Затем вы прикрепляете провод к вертикальной катушке и подключаете его к источнику напряжения. В конструкторе также есть инструкции по подключению MP3-плеера к телевизионному осциллографу, чтобы вы могли наблюдать волны, создаваемые музыкой.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

14. Конструкция осциллографа из набора для самостоятельной сборки

Вы можете сделать этот осциллограф из комплекта ЖК-осциллографа DSO 062.Поскольку пакет поставляется с пошаговыми инструкциями, конструктор предлагает несколько дополнительных советов по вещам, не упомянутым в руководстве.

Он советует начать с краткого справочника, загрузить все необходимые файлы и распечатать их, чтобы вы могли держать их под рукой в ​​процессе сборки. Также приведены инструкции по изготовлению портативного источника питания для осциллографа и пробника.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

15. Осциллограф на основе Raspberry Pi

Осциллограф необходим для любого цифрового проекта, где решающее значение имеет синхронизация сигналов. Осциллограф на базе Raspberry Pi можно собрать без какого-либо специального оборудования.

Конечно, вам понадобится Rasberry Pi, SD-карта с образом Raspbian, Adafruit PiTFT, макет, CA3306, TXB0108 и перемычка. У вас также должен быть доступ к компьютеру. В качестве программного обеспечения разработчик рекомендует PuTTY (клиент SSH) и FileZilla (клиент FTP). Если вы хотите превратить Piscope в портативный осциллограф, вы должны использовать pi TFT для отображения данных.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

16.ЖК-осциллограф Arduino Nokia 5110, сборка

Всего за четыре шага вы можете создать небольшой осциллограф с минимальными усилиями. Вам понадобится плата Arduino, потенциометры 2 * 10 кОм, макет и перемычки.

В качестве дисплея осциллографа можно использовать ЖК-дисплей Nokia 5110. Есть изображение, на котором показано, как подключить ЖК-дисплей, а производитель предоставляет дополнительную информацию о том, как подключать потенциометры.

Чтобы получить код, вы должны загрузить Adafruit Pcd8544.h и библиотека Adafruit Gfx.h. Однако, поскольку инструкций по сборке очень мало, этот мини-осциллограф больше подходит для опытных домашних мастеров или профессионалов.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

17.

Дизайн осциллографа Nokia 16 МГц

Если вам нужен осциллограф, но у вас нет средств на профессиональный, этот план поможет вам. Вы можете подключить этот осциллограф к экрану ноутбука и использовать макрос сбора данных для записи входящих данных в электронную таблицу Excell.

Более того, вы также можете отображать информацию на диаграмме. Еще одна замечательная особенность этого осциллографа с частотой 16 МГц заключается в том, что в случае его повреждения или неисправности вы можете его исправить, потому что вы знаете, как он работает.

Разработчик настоятельно рекомендует получить книгу «Проекты осциллографов Arduino», которая поможет вам настроить свой собственный осциллограф.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

18. Идея осциллографа Digilent Zybo Board

Этот осциллограф разработан для удовлетворения основных потребностей электриков или ученых, которые хотят диагностировать электрические цепи.Он использует стандартный пробник 10: 1, диапазон входного напряжения от -10 В до + 10 В, полосу пропускания 1000 кГц и монитор VGA с разрешением 640 x 480.

Более того, он вводится пользователем через поворотный энкодер. Осциллограф состоит из нескольких ключевых частей, включая аналоговый интерфейс, буфер / запуск АЦП, систему обработки пользовательского ввода, систему обработки и видеодрайвер. Есть подробные инструкции и схемы, но этот план больше подходит для опытного инженера или электрика.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

19. Конструкция набора для сборки цифрового осциллографа

Этот комплект цифрового осциллографа поможет вам создать полностью функциональный осциллограф «сделай сам». Он имеет 8-битное разрешение, 5 мс / с, входное напряжение до 50 В (размах) и напряжение источника питания 9 В постоянного тока (источник питания не входит в комплект).

Компоненты для поверхностного монтажа уже припаяны, осталось припаять только сквозные. Этот комплект осциллографа для продажи также имеет глубину памяти 256 отсчетов, аналоговую полосу пропускания 1 МГц, связь постоянного и переменного тока, ЖК-дисплей с подсветкой и разъем BNC.

В дополнение к этому этот дешевый осциллограф может сохранять и отображать до шести снимков памяти. Это отличный вариант для тех, кто хочет что-то дешевое, но функциональное.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

20. Чертеж домашнего осциллографа Open Electronics

Этот осциллограф, сделанный своими руками, создан с помощью платформы для создания прототипов электроники с открытым исходным кодом Freeduino и ПК. Сначала сигнал преобразуется из аналогового в цифровой на плате с помощью АЦП, а затем выводится на ПК.Чтобы прочитать сигнал, вам нужно установить программное обеспечение MATLAB.

Этот самодельный осциллограф имеет максимальную частоту 7 кГц, до четырех каналов, переменное напряжение запуска и разрешение 8 бит. Чтобы упростить вам задачу, предоставлены схемы и схемы. Более того, план доступен в виде файла PDF, так что вы можете распечатать его и проконсультироваться с ним в процессе сборки.

ПРОСМОТРЕТЬ ПЛАНЫ

Сводка

Вот и он — наш список лучших чертежей осциллографов в Интернете. Если вы в конечном итоге сделаете одну из этих задач, оставьте комментарий ниже, и мы разместим ваше творение на нашем сайте.

Мы также создали забавное слайд-шоу с осциллографом своими руками из наших планов выше — нажмите видео, чтобы просмотреть обзор чертежей, которые мы здесь представили!

7 лучшее программное обеспечение для осциллографов для Windows

по Иван Енич

Эксперт по поиску и устранению неисправностей


  • Осциллографы — это электронные измерительные приборы, которые позволяют вам наблюдать постоянно изменяющиеся напряжения сигналов, обычно в виде двухмерного графика одного или нескольких сигналов в зависимости от времени.
  • Поскольку получить качественный цифровой осциллограф довольно сложно из-за высокой стоимости, вы можете положиться на программное обеспечение осциллографа. Эта технология прошла долгий путь с программным обеспечением, способным анализировать другие сигналы от цепей или устройств.
  • Более интересное программное обеспечение для обработки звука вы можете найти на нашем сайте.
  • Если вам нужна дополнительная информация о звуковых картах, наш специальный раздел всегда готов помочь.

Чтобы исправить различные проблемы с ПК, мы рекомендуем Restoro PC Repair Tool:
Это программное обеспечение исправит распространенные компьютерные ошибки, защитит вас от потери файлов, вредоносных программ, сбоев оборудования и оптимизирует ваш компьютер для достижения максимальной производительности.Исправьте проблемы с ПК и удалите вирусы прямо сейчас, выполнив 3 простых шага:

  1. Загрузите Restoro PC Repair Tool , который поставляется с запатентованными технологиями (патент доступен здесь).
  2. Нажмите Начать сканирование , чтобы найти проблемы Windows, которые могут вызывать проблемы с ПК.
  3. Нажмите Восстановить все , чтобы исправить проблемы, влияющие на безопасность и производительность вашего компьютера.
  • Restoro загрузили 0 читателей в этом месяце.

Осциллограф

— это электронный измерительный прибор, который позволяет наблюдать постоянно изменяющиеся напряжения сигналов, обычно в виде двухмерного графика одного или нескольких сигналов в зависимости от времени. Другие сигналы, которые можно преобразовать в напряжения и отобразить.

Между тем, осциллограф идеален для проектирования, диагностики, обучения и работы с электроникой. Более того, получить качественный цифровой осциллограф сложно из-за высокой стоимости, и даже профессионалы часто ограничены в доступе к оборудованию в специально отведенные для этого инженерные помещения.

Программное обеспечение осциллографа

прошло долгий путь с этим программным обеспечением, способным анализировать другие сигналы от цепей или устройств. Большинство доступного программного обеспечения осциллографов представляет собой анализатор спектра, который считывает входные сигналы и предоставляет режим просмотра БПФ, в котором пользователи могут считывать частоту, пик-фактор, пиковое напряжение и другие периметры.

Осциллограф

USB — осциллограф на базе ПК »Электроника

Осциллографы

для ПК и USB представляют собой высокопроизводительные измерительные приборы в небольшом пространстве и по сравнительно невысокой цене за счет использования пользовательского интерфейса и некоторой обработки данных на компьютере.


Типы осциллографов:
Аналоговые осциллографы
Объем аналогового хранилища
Цифровой люминофор
Цифровой прицел
Объем USB / ПК
Осциллограф смешанных сигналов MSO
Объем выборки

Осциллограф Учебное пособие включает:
Осциллограф, основы
Обзор типов осциллографов
Характеристики
Как пользоваться осциллографом
Запуск области видимости
Пробники осциллографа
Технические характеристики пробника осциллографа


Осциллографы на базе ПК, включая USB-осциллографы, стали очень популярным способом создания высокопроизводительных осциллографов по низкой цене и в небольшом корпусе.

В некоторых случаях компьютер будет доступен в среде, где должно быть проверено электронное оборудование, и, следовательно, использование вычислительной мощности, экрана и источника питания ПК или другого компьютера имеет смысл, что позволяет сэкономить на стоимости и пространстве.

Ввиду спроса на USB-осциллографы, доступно большое разнообразие, предлагающее полный спектр возможностей от USB-осциллографов начального уровня до стробоскопических осциллографов с полосой пропускания, простирающейся до диапазона ГГц. Эти испытательные инструменты позволяют добиться значительной экономии средств без ущерба для производительности в зависимости от выбранного USB-осциллографа

Выбор USB для ПК

Использование универсальной последовательной шины, USB для подключения прицела к ПК абсолютно оправдано, хотя это не единственный метод.

Осциллографы, использующие персональные компьютеры, ПК, могут использовать различные методы для связи с ПК. Однако в последние годы USB стал стандартом практически на всех компьютерах, и в результате не требуется использование дополнительной карты, такой как карта Firewire и т. Д., Для использования одного из этих тестовых инструментов.

Использование USB означает, что можно использовать прицел, используя вычислительную мощность ПК, практически на любом ПК.

Другое преимущество состоит в том, что наличие цифрового USB-прицела позволяет получить преимущества и сэкономить на количестве.Для различных интерфейсов требуется меньше вариантов, поэтому можно сосредоточиться на оптимизации конструкции измерительного прибора для USB.

Интересно также отметить, что многие цифровые осциллографы в штучной упаковке используют точно такой же подход и имеют одинаковые базовые схемные блоки, единственная реальная разница состоит в том, что осциллограф USB использует внешний ПК или другой компьютер для управления и отображения.

Основы USB-осциллографа для ПК

Одним из ключевых элементов осциллографа для ПК, естественно, является USB-соединение.Это обеспечивает удобный и достаточно высокоскоростной канал передачи данных, по которому USB-осциллограф и компьютер могут обмениваться данными.

Хотя испытательное оборудование от разных производителей и оборудование, находящееся в разных позициях в пределах диапазонов от производителей, будет отличаться, есть некоторые общие аспекты этих объемов, которые можно выделить.

Есть два основных подхода, которые используются для USB-осциллографов: один обеспечивает гораздо более дешевые, но менее производительные осциллографы, а другой — гораздо более удовлетворительное решение.

1) Простой осциллограф USB на базе микропроцессора

В этой форме USB-осциллографа используется встроенный микропроцессор для управления и проведения измерений, но в этом простом формате есть некоторые серьезные ограничения.

При работе входящий сигнал попадает в осциллограф и подвергается аналоговой обработке: затухание; усиление; согласование импеданса, если требуется. Затем они передаются в аналого-цифровой преобразователь, АЦП, и данные передаются в микропроцессор.

Типовая блок-схема осциллографа USB / ПК на базе микропроцессора

С учетом архитектуры процессора, как правило, процессор организует данные таким образом, чтобы их можно было отправить на компьютер для большей части обработки. Это означает, что по USB-каналу на компьютер необходимо передать большой объем данных, и это может оказаться узким местом. Одна из основных проблем заключается в том, что невозможно гарантировать запуск триггера, поэтому можно пропустить важное событие в сигнале.Это может привести к тому, что будет потрачено много времени на отслеживание проблемы с сигналом e, потому что она не будет видна осциллографом

.

2) USB-осциллограф на базе FPGA

Для того, чтобы значительно улучшить работу USB-осциллографов, используются FPGA или иногда CPLD. Это позволяет выполнять гораздо больший объем обработки в пределах самого USB-устройства, а также за гораздо более короткое время. Эти устройства могут быть настроены для выполнения точных требуемых задач, поэтому они могут обрабатывать данные намного быстрее, и они могут обрабатывать гораздо больше данных, чтобы обеспечить наилучшее отображение форм сигналов.

Одной из важных областей, где это может происходить, является срабатывание триггера, где гораздо более быстрая работа означает, что прицел может срабатывать правильно даже при полной скорости прицела.

При использовании осциллографов USB на базе FPGA данные обрабатываются параллельно, данные хранятся в самом осциллографе USB, а ПК в основном используется для отображения сигналов и управления ими. USB-осциллограф обрабатывает захваченные данные, а затем передает сигнал для отображения на ПК или другой компьютер, используя формат без потерь по USB-каналу.Таким образом, USB-соединение не является узким местом, и осциллограф, который был разработан для обработки захваченных данных формы сигнала, может обеспечить это наиболее эффективным образом.

Типовая блок-схема USB / ПК осциллографа на базе ПЛИС

Данные проходят аналоговую обработку, так что можно обеспечить любое согласование затухания, усиления, импеданса и т. Д. Полученный сигнал затем передается в аналого-цифровой преобразователь.

У АЦП может быть одно или несколько ядер — если у него несколько ядер, то данные обычно передаются параллельно ПЛИС и в память.Имея данные, хранящиеся таким образом, можно обрабатывать их различными способами, вызывая данные из памяти по мере необходимости.

Многие осциллографы, как USB-осциллографы, так и осциллографы в штучной упаковке, предлагают логический анализ или цифровые каналы. Для них не требуется аналогичная аналоговая обработка, и они могут быть переданы непосредственно в FPGA, очевидно, через схему защиты. Осциллографы с такой возможностью обычно называются осциллографами MSO или осциллографами смешанных сигналов.

После обработки сигнала изображение, которое нужно отобразить, можно передать через интерфейс USB на ПК.Поскольку на ПК поступают только обработанные данные, узких мест на USB или другом интерфейсе нет, а это означает, что производительность не ограничивается интерфейсом USB. Он также передается в формате без потерь, чтобы можно было увидеть все импульсы / переходные процессы. В некоторых осциллографах могут быть отправлены прореженные данные, что может привести к дефектам отображаемой формы сигнала, что может привести к пропуску переходных процессов.

Преимущества / недостатки прицела USB для ПК

Использование USB-осциллографа на базе ПК имеет множество преимуществ и недостатков. Они должны быть сбалансированы при принятии решения о том, использовать или покупать один из этих тестовых инструментов.

Преимущества осциллографа на базе USB / ПК

  • Рентабельность: Одно из больших преимуществ использования USB-осциллографа состоит в том, что это очень рентабельный способ покупки осциллографа. В общем тестовом оборудовании используются многие аспекты компьютера, которые, вероятно, уже будут доступны. Электропитание, дисплей и вычислительная мощность доступны в пределах ПК, и это означает, что нет необходимости дублировать их в пределах USB.
  • Простота установки и использования: Использование интерфейса USB означает, что соединение ПК и прицела особенно просто. Это хорошо зарекомендовавший себя интерфейс, который прост в настройке. Обычно программное обеспечение, используемое с осциллографом, также разрабатывается таким образом, чтобы его было легко внедрить.
  • Большой экран: Большинство ПК, будь то ноутбук или настольный компьютер, имеют экран хорошего размера, позволяющий легко увидеть изображения сигналов.
  • Использует существующее оборудование: USB-осциллографы используют ПК, которые, вероятно, уже будут доступны.Это означает, что покупать новую именно для этой роли маловероятно.
  • Портативный: Осциллографы с USB-интерфейсом намного меньше специализированных осциллографов. Для выездного обслуживания у многих инженеров уже будет портативный компьютер, поэтому тот факт, что осциллограф USB намного меньше, чем у специального осциллографа, дает реальное преимущество.
  • Производительность: Производительность, которую можно достичь с помощью осциллографов на базе ПК, постоянно улучшается.Осциллографы USB верхнего уровня, например, могут соответствовать характеристикам доступного автономного тестового оборудования. В зависимости от выбранной модели эти USB-прицелы могут соответствовать топовым стандартным прицелам и при гораздо меньшей стоимости.

Недостатки осциллографа на базе USB / ПК

  • Требуется ПК: Тот факт, что для USB-осциллографа требуется ПК, может быть преимуществом в некоторых случаях, но в других может быть недостатком, если он еще не доступен.
  • Производители нижнего прицела могут срезать углы: Как и все испытательные приборы, вы можете получить то, за что платите. Некоторые низкоуровневые USB-прицелы от менее известных производителей могут сократить расходы, а также могут возникнуть проблемы с производительностью. Обратитесь к хорошо известному бренду, и производительность будет гарантирована.

Ключевые моменты, которые следует учитывать при выборе осциллографа USB

На рынке представлено очень много USB-осциллографов, некоторые из которых намного лучше других.Соответственно, при выборе USB-прицела необходимо убедиться, что сделан лучший выбор, и ниже приведены несколько советов, которые следует учитывать:

  • Убедитесь, что триггер является цифровым: В некоторых USB-осциллографах или фактически в любых цифровых осциллографах триггер может быть разработан непосредственно из аналогового сигнала, тогда как в других он берется из цифровых данных, хранящихся внутри осциллографа. Если в прицел включен полностью цифровой триггер, это позволяет достичь гораздо более высокого уровня точности и гибкости.Ложный запуск, шум и другие проблемы могут быть минимизированы с помощью цифровых триггеров, а запуск может быть установлен для середины сигнала и т. Д., Чтобы можно было видеть сигнал до и после точки запуска.
  • Убедитесь, что выбран USB-осциллограф на базе FPGA: USB-осциллограф, основанный на технологии FPGA, может обеспечить гораздо более высокий уровень производительности. Микропроцессорные устройства часто рекламируют частоты дискретизации 48 МГц, 96 МГц или долей, и они обычно имеют ограниченную полосу пропускания.
  • Разрешение: Одной из ключевых характеристик цифровых прицелов является разрешение, которое можно получить. Некоторые прицелы низкого уровня могут предлагать только восьми или десяти битное разрешение. При отображении осциллограмм на экране компьютера с помощью осциллографов с более низким разрешением можно обнаружить отсутствие деталей. Иногда формы сигналов могут быть неровными, так как можно увидеть отдельные биты. Также можно потерять детали, особенно если смотреть на небольшое напряжение в присутствии гораздо большего.Некоторые прицелы предлагают гораздо более высокий уровень разрешения, и они могут обеспечить гораздо более подробную информацию.
  • Полоса пропускания: При просмотре сигналов необходимо убедиться, что полоса пропускания осциллографа достаточно высока для захвата формы волны и любых гармоник, которые она может содержать. Часто используется эмпирическое правило, известное как правило пяти раз. При этом полоса пропускания осциллографа должна быть в пять раз больше самой высокой частотной составляющей сигнала. При использовании этого правила ошибка из-за частотных ограничений будет менее ± 2%.
  • Глубина памяти: При выборе USB-осциллографа убедитесь, что в нем достаточно памяти для захвата и хранения необходимых сигналов. Чем больше объем памяти, тем больше сигнала можно захватить с максимальной частотой дискретизации.

    Глубина памяти = (окно времени сбора данных) (частота дискретизации)

    При 1 MSa на канал осциллограф может захватывать 1 мс или время с частотой дискретизации 1 Гвыб / с. Таким образом, для захвата такого количества данных должно быть доступно достаточно памяти.Это дает представление о том, что может потребоваться.

  • Функциональный генератор / возможности AWG: Используя возможности FPGA, легко встроить функциональный генератор, который может генерировать различные формы сигналов. Осциллографы Sime имеют полную возможность генерации сигналов произвольной формы, поэтому можно сгенерировать или загрузить любую требуемую форму сигнала.
  • Рассмотрим тип ПК: Большинство осциллографов USB смогут работать с ПК на базе Windows, однако некоторые могут захотеть использовать прицел либо с Apple Mac с iOS, либо они захотят использовать Linux.Проверьте, подходит ли USB-прицел для используемой операционной системы.

Использование осциллографа на базе ПК или USB дает множество преимуществ, но их необходимо тщательно изучить, прежде чем делать окончательный выбор.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных
Цифровой мультиметр
Частотомер
Осциллограф
Генераторы сигналов
Анализатор спектра
Измеритель LCR
Дип-метр, ГДО
Логический анализатор
Измеритель мощности RF
Генератор радиочастотных сигналов
Логический зонд
Тестирование и тестеры PAT
Рефлектометр во временной области
Векторный анализатор цепей
PXI
GPIB
Граничное сканирование / JTAG

Вернуться в тестовое меню.. .

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *