USB-осциллограф своими руками: схема :: SYL.ru
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.
Как сделать своими руками осциллограф из ноутбука. Цифровой USB осциллограф из компьютера
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
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
- 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:
Р
USB осциллограф своими руками
Вариант недорогого, а вернее очень дешевого двухканального осциллографа на процессоре STM32F103C8T6, будет рассмотрен в этой статье. Сразу оговорюсь что это приставка к компьютеру которая подключается к USB порту ПК. Вот некоторые характеристики осциллографа на STM32:
- Частота дискретизации (семплирование) — 461 kSps
- Входное напряжение — 6,6 В.
- Входное сопротивление — 20 кОм.
Как видим, осциллограф имеет нестандартное входное сопротивление, поэтому стандартные осциллографические щупы к нему не подойдут и для измерения напряжений свыше 6,6 В придется делать делитель с согласованием именно на 20 кОм. Еще небольшое пояснение по поводу частоты дискретизации. Многие ошибочно полагают что это и есть полоса пропускания. В действительности это вовсе не так. 461 kSps означает что осциллограф за одну секунду делает 461 тысячу замеров. Если подать на его вход сигнал, к примеру 1 кГц (период T=1/F; T=1 миллисекунда). За период в 1 миллисекунду осциллограф сделает 461000*0,001=461 измерение. Будем говорить что на период приходится 461 точка. Этого количества точек более чем достаточно чтобы четко отрисовать сигнал. Но если мы подадим на вход сигнал 200 кГц, период которого составляет 5 микросекунд, то уже на этот период мы получим 2,3 точку. Из 2 точек невозможно построить сигнал и оценить его параметры. Минимально необходимое число точек на период должно быть не менее 20. Поэтому максимальная частота при которой этим осциллографом можно будет рассмотреть сигнал будет 461/20= 23,5 кГц. Для звукового диапазона вполне подойдет.
Схема осциллографа представлена ниже. Оригинал схемы, печатной платы и прошивку вы можете скачать в конце статьи.
Как видно, схема состоит из одного процессора и его обвязки. Здесь особо нечего пояснять. Скажу только что на плате разведен только UART интерфейс для прошивки процессора. Я все же рекомендую развести SWD интерфейс и прошивать через него с помощью программатора STLINK. Это проще и быстрее. Но можно и так как на плате с помощью UART. Я вкратце опишу и тот и другой вариант. Для прошивки через UART нам потребуется любой переходник с USB в UART, из полно в продаже и стоят они не дорого. Подключаем переходник к плате по 3-х проводной шине RX, TX, GND. Затем скачиваем и устанавливаем программу STM Flash Loader Demo. Переводим плату в режим Boot. Для этого нажимаем и удерживаем кнопку Boot при нажатии кнопки Reset. Затем заходим в программу и выполняем пошаговые действия: выбираем номер COM порта, ожидаем соединения с платой, выбираем файл прошивки, ждем окончания процесса прошивки, закрываем прогу отключаем UART, и снимаем питание с платы. Теперь вариант с SWD. Подключаем программатор по 4 проводам: POWER, SWCLK, SWDIO, GND. (При этом питание на плату поступает с программатора). Качаем и ставим программу STM32 ST-Link Utility. При запуске программы она сама определит контроллер, вам останется лишь выбрать файл прошивки и запустить процесс прошивки.
И еще одно немаловажное замечание. Перед сборкой устройства, установите программную оболочку осциллографа на STM32 на свой ПК. Убедитесь что программа в принципе запускается. Были случаи когда программа просто не хотела запускаться на некоторых ПК и ноутбуках. С чем это связано — непонятно.
СКАЧАТЬ ПРОГРАММУ MINISCOPE V4
СКАЧАТЬ ДРАЙВЕР ДЛЯ MINISCOPE
СКАЧАТЬ ПРОШИВКУ ДЛЯ MINISCOPE
СКАЧАТЬ СХЕМУ И ПЛАТУ
Изготовление осциллографа в домашних условиях из планшета или ноутбука
Устройство с дисплеем на базе электронно-лучевой трубки, предназначенное для изучения параметров времени и амплитуды электрического сигнала, называется осциллографом. Подача сигнала осуществляется на вход устройства, результат записывается на фотоленту или выводится на экран. Оно возглавляет топ самых необходимых приборов, используемых для настройки и регулировки электронных схем.
Как выглядит осциллограф
Осциллограф и его функции
Это электронный прибор, на экране которого наблюдают за формой сигнала. В процессе работы доступен ряд опций:
- фиксирование мгновенных характеристик;
- аналогия фазовых смещений и форм сигналов с иными импульсами;
- контроль и мониторинг синусоидальных, треугольных и прямоугольных колебаний;
- развёртка импульса для измерения времени нарастания.
Проще говоря, это телевизионный приёмник, где отслеживается электросигнал визуально. Зная принципы работы и схему устройства, собирают осциллограф своими руками.
Классифицировать приборы возможно по следующим показателям:
- особенности работы и предназначение;
- количество сигналов, просматриваемых разом;
- способ обработки информации;
- вид воспроизводящего устройства.
По особенности работы подразделяются на модели: скоростные, стробоскопические, универсальные, запоминающие и специальные. Количество одновременно подающихся сигналов – один, два и более.
Важно! Многоканальные n-осциллографы высвечивают на экран n-графиков, считывая показания с n-го количества сигнальных входов.
Аналоговые и цифровые устройства делят между собой методы обрабатывания полученной информации. Узлы отображения сигналов представлены электронно-лучевыми трубками «ЭЛТ» или матричными панелями.
Схема простого осциллографа
Чтобы понять, как устроен прибор, изучают стандартную блок-схему.
Блок-схема осциллографа
В формировании сигнала на экране участвуют два вида отклонения луча: по вертикали и горизонтали. Пользуясь системой координат, эти развёртки обозначили как: Y и Х.
В блоке развёртки по вертикали выполняется обработка сигнала, подающегося в канал через аттенюатор. Он ступенчато регулирует амплитуду исследуемых величин, не допуская превышения должного уровня. Это удерживает изображение в границах дисплея.
Для синхронизации работы узла задающего генератора Х – отклонения с канала вертикальной развёртки на него подаётся сигнал. По умолчанию канал Y работает в открытом режиме. Отклонение луча по вертикали в этом случае в точности совпадает с уровнем сигнала. Помеха постоянной составляющей, при её наличии, будет смещать картинку или же загонять за границы дисплея. Это сильно мешает работе и требует постоянной подстройки ступенчатого регулятора.
Использование режима закрытого входа помогает этого избежать. Закрытый видеовход подразумевает включение конденсатора между ним и схемой. Конденсатор играет роль ёмкостного фильтра для постоянной составляющей входного сигнала.
Канал горизонтальной развёртки (X) подсоединяется к генератору. Тот выдаёт команды для отклонения луча ЭЛТ по горизонтали и действует в четырёх позициях:
- Режим внутренней синхронизации. Применяется для обработки сигнала, имеющего постоянную частоту. Возможна работа в режиме автоколебаний, где частота выставляется вручную. Выполняются захват частоты сразу после входа и повышение стабильности картинки.
- Режим внешней синхронизации, когда выполняется пуск генератора от входящего импульса. Актуален, когда синхронизация осуществляется от входа Y, по которому подаётся испытуемый сигнал. Команда запуска выполняется по фронту или спаду всплеска, а также по команде источника внешних пульсаций. Такой регламент работы удобен для рассмотрения нестабильных колебаний.
- Обеспечение синхронизации от сети питания 220 В, 50 Гц. Используется при определении искажений и помех от источников питания. Запуск блока происходит одновременно с импульсами напряжения сети.
- Однократный ручной пуск применим для слежения за сигналами логических схем непериодической природы. Чтобы снова включить генератор, его опять «взводят».
К сведению. Окончательное формирование уровней сигналов двух развёрток выполняют оконечные усилители.
Одноканальная модель
Такой прибор имеет один вход – один луч. Структурное строение показано на рис. выше. В состав схемы входят:
- экран – ЭЛТ;
- блок Y-развёртки: аттенюатор, предварительный усилитель, цепь задержки, начальное усиление синхронизации и оконечный усилитель выхода;
- блок Х-развёртки: устройство синхронизации, узел развёртки, выходной усилитель;
- схема усиления подсветки;
- калибратор;
- сетевой блок питания.
В таком приборе сигнал мониторинга подаётся на один вход и отображается движением луча на экране. Этого хватает для проведения измерений ряда параметров.
Двухканальные устройства
Когда требуется сравнить два вида сигнала, применяют такие приборы. Выделяют две разновидности:
- Двухканальные – для наблюдения импульсов с идентичных Y-каналов. Переключая тумблером, поочерёдно подают выходные сигналы на пластины ЭЛТ. Наблюдают отдельно каждый сигнал входов Y1-Y2 или совместно. Второй – при каждом обратном ходе развёртки.
- Двухлучевые – у них в наличии два отдельных Y-канала и двухлучевое исполнение ЭЛТ. У такого прибора совместный запуск генератора горизонтальной развёртки, включение вертикальной развёртки происходит для каждого канала отдельно. Это разрешает видеть 2 осциллограммы одновременно.
Многоканальные модификации
Современные аппараты выполняют мониторинг импульсов по нескольким каналам. Различают входы: аналоговые, цифровые или смешанные. Модели со смешанными каналами обрабатывают оба вида сигнала с выводом картинки на монитор.
Цифровой многоканальный осциллограф
Сборка устройства на 5 В
Полноценный цифровой прибор этой линейки без собственного дисплея называется USB oscilloscope. Продаются наборы комплектующих материалов для изучения работы с подобными устройствами. В комплект входят:
- прибор;
- кабель питания юсб;
- 2 щупа с «крокодилами»;
- программный продукт на диске.
Подключается к ПК через шнур USB. Собранный из набора измеритель подойдёт для приобретения начальных навыков. В самодельных схемах такая приставка собирается на микросхеме ММР20.
Осциллографы на 10 В
В схемах с подобным напряжением применяются резисторы закрытого типа и стабилитрон. Их параметры чувствительности по вертикали подбираются до 2 мВ. При расчёте полосы пропускания максимальное сопротивление устройства согласовывается с ёмкостью проводных конденсаторов. Диоды подбирают с напряжением 2 В, резисторы желательно выбирать полевые. Выбор диодов на такое напряжение позволит снизить частоту дискретизации до минимума и увеличить скорость передачи. Из-за быстрой развёртки данных предельная частота резко падает. Использование стабилитрона или делителя, выполненного из модулятора, поможет решить эту проблему.
Схема на 10 В
Как сделать модель на 15 В
При сборке используют линейные резисторы, сопротивление которых на уровне предела – 5 Мом. Это разрешает стабилитрону работать в щадящем режиме. При выборе конденсаторов предварительно тестером измеряется пороговое напряжение.
Внимание! Полученные результаты тестирования, при использовании для прибора настроечных резисторов, бывают неточными. Использовать подобает линейные резисторы.
При сборке не забывают смонтировать порт, присоединяемый через щуп к микросхеме, при этом через шину подключают делитель. Использование вакуумных диодов в сборке позволит контролировать уровень амплитуды колебаний.
Осциллограф на 15 В
Использование резисторов серии ППР1
Приборы, в состав которых входят элементы этой линейки, весьма популярны. Благодаря высокой чувствительности, применяются для мониторинга электроаппаратуры. Для создания этого измерителя потребуются ЭЛТ, импульсный модулятор, выпрямитель и контакторы с обкладками. Установка кенотрона оправдана точностью полученных показаний. Устройство оперативного типа требует установки контроллера.
Величина сопротивления не выше 34 Ома, а проводимость сигнала с коэффициентом 4,2-4,5 Ом. Через модулятор низкой проводимости выполняют подключение USB-порта. Спектральные расширители для схемы берутся импульсного типа.
Важно! Необходимо организовать стабилизацию напряжения, расширитель закрепить рядом с компаратором, который уменьшит тепловые потери.
Модели с резисторами ППР3
Выполнить сборку схемы с этими резисторами допустимо с применением сеточных конденсаторов. Сопротивление ёмкостной цепи Rц возможно до 4 Ом. В сборку на микросхеме ММР20 устанавливают не менее 3 шт. Важно делать проверку проводимости ППР3 до включения схемы.
Устройства с подавлением колебаний
Определение зашумленности сигнала и подавление выполняет отдельный узел. Схемы, включающие в себе такой блок, имеют значения предельной частоты не выше 4 Гц. В этом случае используются аналоговые диоды и микросборки сеточного типа.
Сборка карманного осциллографа на основе «андроида»
Если частота, подлежащая измерениям, лежит в диапазоне 20 кГц (звук слышимости ухом), то используют наушники с микрофоном. Чтобы собрать новый прибор на основе ОС «Андроид», можно обойтись без дополнительных узлов. Из гарнитуры берётся разъём 3,5 мм. К микрофонным контактам припаиваются щупы. Между ними и штекером вставляется коммутатор пределов измерения. Скачивают на телефон приложение «Осциллограф». Сигнал, поступающий на вход микрофона, будет отображаться на экране.
Схема коммутатора пределов измерения
Плюсы и минусы «андроидной» сборки
Недостатков в таком методе больше, чем плюсов. Минусы:
- не даёт точности измерений;
- разрешает мерить только высокочастотные сигналы;
- нельзя померить переходные процессы при постоянном напряжении;
- подвергается опасности вход гаджета.
Плюсов мало:
- 20 минут времени на монтаж;
- сборка несложная.
Трудно назвать эту приставку хорошим измерительным прибором.
Сборка осциллографа из планшета
Смонтировать осциллограф из ноутбука или планшета возможно с помощью приставки Hantek-6022BE-2-20-USB-PC. Планшет используется как монитор. Управление измерениями командой – с экрана или «мышкой».
Приставка Hantek
Программное обеспечение для осциллографа на планшете и андроиде
Если usb осциллограф из звуковой карты изготовлен своими руками, скачивается ПО. Программу качают на «Плей Маркете» или других аналогичных сайтах для скачивания приложений. Подобные программы позволяют не только добиться точности измерений для планшета, но и выполнять нужную калибровку сигнала.
Широкодиапазонная частота с помощью отдельного гаджета
Расширить частотный диапазон позволит применение отдельного устройства. Оно включает в себя преобразователь аналога в цифру. Дальнейшая подача импульсов происходит в цифровом формате. Точность измерений повышается. Выпускается в виде портативного прибора с дисплеем.
Осциллограф из планшета на «Андроид»
При приобретении приставки-осциллографа выбирается ОС не «виндовс», а «андроид». Приставка должна поддерживать опции:
- вluetooth-канал;
- передача данных с помощью Wi-Fi.
Это позволит обойтись без контактной привязки гаджета с приставкой.
Bluetooth-канал
У подключения через Bluetooth присутствуют ограничения:
- у тестируемой частоты граница – 1 МГц;
- U щупа = 10 В;
- зона покрытия – 10 м.
Это ограничивает ресурс при применении подключений такого типа.
Передача данных с помощью Wi-Fi
Подключить осциллограф из планшета фирмы Linux или иного производителя допустимо посредством беспроводной сети – wi fi канала. Пакет измерений выдаётся на планшет без промедления и для неограниченного количества участников проекта. Наличие опции записи позволяет работать с информацией в версиях офлайн и онлайн. Дальность соединения выше, чем у Bluetooth.
USB осциллограф своими руками схема
Используя источник 5 В и подключение через шнур usb, можно самостоятельно собрать такую схему.
Схем USB осциллографа
Создание подобных приборов самостоятельно оправдано при измерениях, не требующих точных результатов. Подход к решению вопроса – это использование уже готовой полноценной приставки.
схемы, чертежи и лучшие проекты для постройки в домашних условиях
Хорошее, дорогое оборудование — роскошь для радиолюбителя. А китайские измерительные устройства, во-первых, низкокачественные, во-вторых, каких-то денег, да стоят.
Лайфхак для начинающих радиолюбителей и не только: как создать простейший адаптер небольшого диапазона частот, выполняющий функции цифрового осциллографа своими руками.
Все что Вам понадобится: самостоятельно спаянный делитель для осциллографа, звуковая карта, компьютер (ноутбук) и специальное программное обеспечение для визуализации сигнала на экране монитора.
Осциллограф применяется для ремонта и настройки различной аудио-аппаратуры и не только. Работает по принципу исследования параметров сигналов, подаваемых на вход прибора. Незаменим для настройки микросхем и диагностике датчиков.
Хотя, самостоятельно разработанный осциллограф будет значительно уступать профессиональному прибору, он прекрасно справится с такими функциями, как измерение параметров источников питания и усилителей.
Содержимое обзора:
Реализация
Для того чтобы соорудить осциллограф, необходимо собрать приставку, в которую должны быть включены 8 полупроводниковых диодов, 3 резистора и один аттенюатор, штекер для подключения к звуковой карте (LINE-IN), все как показано на схеме осциллографа своими руками.
Плата собрана именно по такому принципу, чтобы защитить звуковую карту от скачков напряжения, которые могут поступить на ее вход вместе с исследуемым цифровым сигналом.
Диоды не пропускают сигналы с амплитудой более 2В, а комбинация последовательно соединенных резисторов, образующих делитель, разрешает высокое входное напряжение.
Цифровой сигнал, подлежащий диагностике, поступает на входные клеммы приставки.
Собранная схема имеет линейный вход к звуковой карте через специальный штекер. Здесь важна длина соединительного провода.
Чем провод короче, тем меньше ошибок возникает при измерении сигнала, так как на низких измеряемых уровнях высока вероятность появления высокой погрешности искажений.
Лучше всего использовать двухжильный провод. На фото осциллографа, сделанного своими руками хорошо видно, что используется электрический провод в медной оплетке.
Программное обеспечение
Аппаратная часть готова, теперь необходимо подготовить программную среду, чтобы увидеть результаты измерений на экране компьютера. К счастью, сегодня существует множество программ, работающих с осциллографами.
Современные утилиты оснащены всеми необходимыми функциями для исследования и анализа сигналов, с которыми работает осциллограф.
Организация осциллографа через планшет
Сложность создания датчика для осциллографа через планшет заключается в отсутствии у последнего дискретного линейного входа. Поэтому дополнительным устройством служит телефонная гарнитура со входом для микрофона.
Разводка входных клемм у планшета и телефона должны совпадать. Тогда в клемму для микрофона подсоединяется источник сигнала по схеме, рассмотренной выше.
Так же, как в случае с компьютером (ноутбуком), необходимо установить специальное программное обеспечение для работы с полученным сигналом.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Щуп для компьютерного осциллографа
Даже имея массу различных промышленных кабелей, не лишним будет изготовить своими руками кабель-щуп для осциллографа, работающий на низкой частоте.
Преимуществом самодельного кабеля данного типа является его гибкость и небольшой размером, что очень удобно.
Минусом является то, что область его эксплуатации сводится к ремонту примитивной аудиотехники. Для использования самодельного осциллографа вполне достаточно будет «кабель-щупа».
Калибровка компьютерного осциллографа
Если что-то пошло нет так, можно выполнить ремонт осциллографа, сделанного своими руками, произведя его калибровку.
Для этого понадобятся один из следующих приборов, на выбор:
- Цифровой мультиметр.
- Аналоговый прибор, типа стрелочный тестер (ампервольт).
Перед диагностикой необходимо отключить эквалайзер звуковой карты. Переключатели на шкалах «Уровни линейных входов/выходов», «WAVE» и «Уровень записи» установить до максимальной отметки. Далее установить вход платы в режим (1:1).
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Так как аналоговые приборы дают высокую погрешность измерений переменных напряжений, величиной до 1В, калибровку выполняем на напряжении максимальной амплитуды.
Фото осциллографа своими руками
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Также рекомендуем просмотреть:
Просмотров: 1 983
РадиоКот :: Осциллографическая приставка к ПК.
РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Примочки к ПК >Осциллографическая приставка к ПК.
Каждый радиолюбитель в своей деятельности сталкивается с вопросом измерений. Это может быть стрелочный или цифровой мультиметр. Проходит какое-то время и возникает необходимость более серьезных измерений и мультиметра становится недостаточно. Всё чаще посещают мысли приобретения более дорогих приборов, например, осциллографа. Но, имея компьютер, мы можем использовать компромиссное решение, а именно — собрать низкобюджетную осциллографическую приставку, которую можно рекомендовать даже студентам.
В данной статье мы рассматриваем практические аспекты сборки осциллографической приставки и использования соответствующего приложения. Для этого мы использовали бесплатно предоставляемые схему и программу LPTScope 1.2, с оригиналами которых можно ознакомиться по ссылке.
Основой приставки является широкораспространенный АЦП, выпускаемый фирмами Analog Devices (AD7820), National Semiconductor (ADC0820), Texas Instruments (TLC0820). Данные АЦП являются полными аналогами между собой, т.е. pin-to-pin, что легко выяснить по документации.
Для получения компактной приставки нами был приобретен АЦП AD7820LR в корпусе SOIC20 для поверхностного монтажа. Этот корпус довольно легко распаять остро заточенным паяльником. Также под этот корпус просто сделать печатную плату с шириной проводников 0,8 мм.
Ниже рисунок односторонней печатной платы (вид со стороны пайки; печатать в зеркале).
Конструктивно печатная плата впаивается между рядами выводов 25-контактного разъема (вилка или «папа»).
Для внешнего питания используется подходящий блок питания с выходным стабилизированным напряжением 5 вольт / 100 мА.
Теперь рассмотрим работу осциллографической приставки на практике. Первое, что пришло в голову, проанализировать сигналы c разных пультов дистанционного управления, принимаемых инфракрасным приемником типа TSOP1736. Для этого датчик подключили к приставке и с самой приставки взяли питание. А саму приставку подключили к компьютеру с помощью удлинительного шнура.
Ниже фото подключенного датчика.
В окне программы можно увидеть следующую картинку.
Всё довольно информативно. Мы наблюдаем бифазное кодирование («Манчестерский» код). С помощью указателя мыши мы можем измерить длительности импульсов (на картинке зеленые цифры 1,79 миллисекунд).
Максимальное разрешение, которое предоставляет программа и приставка, — 1,73 микросекунды на 1 экранный пиксель. Строго говоря, это совсем неплохо для моей практики работы с микроконтроллерами, где минимальная длительность сигнала (в огромной массе проектов) составляет 1 микросекунду.
К сведению: у меня в Setup BIOS в разделе Integrated Peripherals / Parallel Port Mode установлен режим SPP (Standard Parallel Port), т.е. выбрана работа в режиме стандартного параллельного порта.
Файлы:
Печатная плата в формате SL4.0
LPTScope 1.2.
Все вопросы — в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Осциллограф USB своими руками: схема, отзывы
Осциллографы USB созданы для отслеживания электрического сигнала в цепи. Используются модели в различных областях. Если рассматривать одноканальные модификации, то они часто применяются для тестирования оборудования. С целью отслеживания гигагерцевой частоты они не подходят.
Двухканальные устройства используются для наблюдения за электромагнитными колебаниями. Современные модели выпускаются с фотолентой. Трехканальные устройства подходят для исследования гигагерцевой частоты. Чтобы узнать больше информации об осциллографах, необходимо рассмотреть схему стандартной модели.
Схема простого осциллографа
Обычный USB-осциллограф (схема показана ниже) включает в себя электромагнитную трубку, а также модулятор. Расширитель чаще всего применяется переходного типа. Конденсаторы в устройствах используются без транзисторов. Если рассматривать модификации с модуляторами, то у них имеется пентод. С целью понижения порогового напряжения используется выпрямитель. Фильтры в устройствах устанавливаются с динисторами. Чувствительность осциллографа во многом зависит от типа трансивера.
Одноканальная модель
Одноканальный осциллограф USB сделать довольно просто. В данном случае электронно-лучевая трубка устанавливается вместе с волновым модулятором. Многие эксперты говорят о том, что пропускная способность элемента обязана составлять не более 10 мк. Также важно использовать тетрод для понижения чувствительности устройства. Расширитель для осциллографа подбирается выходного типа. Параметр порогового напряжения у элемента обязан составлять 20 В.
Предельная частота расширителя данного типа не превышает 130 Гц. Для установки фильтров придется воспользоваться паяльником. Стабилизаторы у моделей применяются довольно редко. Для решения проблем с повышенным сопротивлением на обкладке можно использовать преобразователь. Стандартная схема одноканального осциллографа не обходится без выпрямителя.
Схема двухканального устройства
При помощи дипольного модулятора можно сделать двухканальный USB-осциллограф своими руками. Схема устройства включает электронно-лучевую трубку и усилитель. Если рассматривать стандартную модификацию, то выпрямитель использовать не требуется. Основным преимуществом модели является высокая точность измерений.
С целью подсоединения триода устанавливается трансивер. Также схема двухканального USB-осциллографа включает преобразователи. Подбираются они на 20 или 25 В. Если рассматривать первый вариант, то конденсаторы разрешается использовать открытого типа. С целью установки преобразователя на 25 В потребуется качественный операционный фильтр. В конце работы крепится контроллер. Выходные контакты с USB-портом подключаются через трансивер.
Отзывы о трехканальных модификациях
Трехканальный USB-осциллограф отзывы от специалистов засуживает хорошие. В первую очередь важно отметить, что такие устройства отличаются высокой точностью показаний. Датчики у них применяются с различной проводимостью. Электронно-лучевая трубка, как правило, устанавливается с усилителем. У многих модификаций конденсаторы применяются без фильтров. С целью решения проблем со скачками напряжения используется обычный выпрямитель.
Если верить экспертам, то показатель отрицательного сопротивления у осциллографа не должен превышать 30 Ом. Также перед включением модификации проверяется параметр порогового напряжения. Для простой модели он обязан составлять не более 35 В. С целью установки триода на модель припаивается контактор. У многих устройств он используется без регулятора.
Сборка устройства на 5 В
С контактным расширителем можно сделать простой USB-осциллограф своими руками. Схема устройства включает электронно-лучевую трубку и модулятор. Для решения проблем с перегрузкой в сети используются фильтры. Котроллеры чаще всего подбираются проводного типа. Для нормальной работы конденсаторов требуется тиристор. Для его установки придется воспользоваться паяльником.
Если верить отзывам экспертов, то кассетные аналоги в данном случае лучше не использовать. Также важно отметить, что тетроды в осциллограф USB устанавливать запрещается. В первую очередь это связано с резким повышением отрицательного сопротивления. Также модели с указанными элементами потребляют много электроэнергии. Модификации на базе широкополосных выпрямителей встречаются редко. В конце работы важно зафиксировать выходные контакты. USB-порт для подключения чаще всего устанавливается через модулятор.
Осциллографы на 10 В
Схема осциллографа на 10 В включает в себя два проводных конденсатора. Для сборки модели в первую очередь важно заняться установкой электронно-лучевой трубки. Для нормальной работы датчика используется переходной модулятор. Устанавливается он в осциллограф USB через обмотку. У некоторых модификаций имеется тиристор. Если верить отзывам специалистов, то указанные модели не отличаются высокой точностью показаний. В данном случае целесообразнее подбирать качественные компараторы.
Показатель проводимости тока у элементов обязан составлять не менее 6,2 мк. Параметр пороговой чувствительности осциллографов на 10 Вт колеблется в районе 30 Ом. В среднем рабочая частота составляет не более 130 Гц. Если верить отзывам экспертов, то проходные фильтры использовать нельзя. В первую очередь они дают большую нагрузку на конденсаторы. Также важно отметить, что они не способны в полной мере справиться с электромагнитными колебаниями.
Как сделать модель на 15 В?
Сделать USB-осциллограф для компьютера на 15 В довольно просто. Для сборки модели используется обычная электронно-лучевая трубка. Однако важно отметить, что модулятор целесообразнее подбирать с переходником. На рынке устройства представлены на 10 и 15 мк. Если рассматривать первый вариант, то конденсаторы используются с тиристором.
Показатель отрицательного сопротивления у осциллографов максимум равняется 25 м. Если рассматривать модификации с переходником на 15 мк, то конденсаторы разрешается использовать только открытого типа. Для борьбы с электромагнитными помехами служат обкладки. Преобразователи в устройствах данного типа применятся низкой частоты. С целью повышения точности показаний измерения используются выпрямители.
Использование резисторов серии ППР1
Осциллографы с указанными резисторами пользуются большим спросом. Относят эти модификации к одноканальным устройствам. Подходят осциллографы больше всего для тестирования электрооборудования. Также важно отметить, что они обладают высокой чувствительностью. Чтобы сделать модель самостоятельно, потребуется электронно-лучевая трубка.
В данном случае модулятор применяется импульсного типа. Если верить отзывам потребителей, то контакторы целесообразнее подбирать с обкладкой. Однако перед их установкой ставится выпрямитель. С целью корректного отображения показаний используется кенотрон. На сегодняшний день указанное устройство выпускается оперативного и волнового типа.
Если рассматривать первый вариант, то для сборки осциллографа потребуется котроллер. Модификации с волновыми кенотронами встречаются очень редко. Параметр сопротивления у оборудования не превышает 33 Ом. Показатель проводимости сигнала у моделей колеблется в районе 4,5 мк. Также важно отметить, что USB-порт разрешается подсоединять через модулятор.
Отзывы о моделях с резисторами ППР3
Осциллографы с указанными резисторами отличаются повышенной чувствительностью. В данном случае модуляторы используются только малой проводимости. Как правило, параметр выходного напряжения у них не превышает 15 В. В среднем приводимость сигнала составляет 6 мк. Расширители для устройств подбираются импульсного типа. Для того чтобы собрать осциллограф USB самостоятельно, потребуется электронно-лучевая трубка. После ее фиксации ставится модулятор.
Расширитель обязан фиксироваться возле компаратора. Для решения проблем с низкой частотой используются тетроды. Непосредственно резисторы устанавливаются без обкладки. В конце работы припаивается USB-порт для подключения оборудования к сети. При резких скачках напряжения нужно установить стабилизатор. Указанное устройство способно работать без усилителя. Чтобы минимизировать тепловые потери, применяется компаратор.
