Осциллограф из компьютера usb своими руками: Как сделать осциллограф из своего компьютера — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Приставка осциллограф к компьютеру своими руками на базе Arduino

Осциллограф к ПК – это устройство, которое позволяет графически наблюдать электрический сигнал. Следуя данной инструкции, вы сможете сконструировать недорогой осциллограф своими руками.

Шаг 1: Используем контроллер Arduino Uno

В интернет-магазинах контроллер Arduino Uno стоит в пределах 20 долларов.

Шаг 2: Устанавливаем приложение Arduino IDE и библиотеку TimerOne.h

Прежде всего, если у вас не установлена среда разработки Arduino, скачайте и установите ее с сайта Arduino.

Установите библиотеку «TimerOne.h» для Arduino IDE, следуя следующим инструкциям:

В приложении Arduino выберите пункт меню «Sketch» (см. фото).
Далее «Include Library».
«Manage Libraries…».
Выберите «all» в окне «Type» и «all» в окне «Topic». В пустое поле введите «TimerOne» (без кавычек).
Ниже появится информация о библиотеке.
Щелкните на этом тексте, и появится кнопка «Install».
Нажмите кнопку «Install».
Перезапустите программу.

Шаг 3: Скачиваем скетч и загружаем его в приложение Arduino

Загрузите и разархивируйте скетч для Arduino: ((oscilloscope_arduino.ino)).
Подключите контроллер Arduino к компьютеру через USB-порт.
Запустите приложение Arduino IDE.
Откройте загруженный скетч «oscilloscope_arduino.ino».
Выберите порт, к которому подключен контроллер (см. фото).
Загрузите программу в контроллер Arduino.

Шаг 4: Скачиваем программу Oscilloscope

Загрузите и распакуйте программу. Выберите файл для вашей операционной системы:

Запустите exe-файл (например, Windows 64 => oscilloscope_4ch.exe).

Важно: не удаляйте папку «lib» из директории с программой.

На компьютере должна быть установлена программа «Java» не ниже 8-й версии.

Шаг 5: Если oscilloscope_4ch.exe не работает…

Если, по какой-либо причине программа oscilloscope_4ch. exe не работает, выполните следующее:

Установите утилиту Processing IDE.
Загрузите и разархивируйте скетч Processing source oscilloscope program.
Запустите утилиту «Processing IDE» и откройте в ней скетч «oscilloscope_4ch.pde».
Запустите программу, нажав на значок с треугольником (см. фото).

Шаг 6: Настраиваем последовательный порт для сопряжения контроллера Arduino с программой Oscilloscope

Запустите программу «Oscilloscope»; контроллер Arduino подключите к компьютеру через USB-порт. Теперь вам нужно «подружить» их друг с другом через последовательный порт.
В поле «Configurar Serial» (Настройка последовательного интерфейса) нажимайте на поле «select serial» до тех пор, пока не появится порт, к которому подключен Arduino (если он не появился, нажмите на кнопку «refresh» для обновления).

Нажимайте кнопку «select speed» пока не появится скорость 115200.
Нажмите кнопку «off»; надпись на ней изменится на «on».
Если все правильно сделано, самодельный осциллограф покажет 4 канала [A0 (ch-0), A1 (ch-1), A2 (ch-2) и A3 (ch-3)].

Если подключение настроено неправильно, вы увидите на изображении «шум».

Шаг 7: Соединяем выход (~10) со входом (A0), а выход (~9) со входом (A1)

С помощью проводов, подключите цифровой выход 10 контроллера Arduino к его аналоговому входу A0, а выход 9 – к входу A1.

На экране появится сигнал, похожий на тот, который показан на фото. Сигналы на цифровых выходах 9 и 10 задаются блоком «Ger.Sinal» программы: на выходе 9 генерируется ШИМ-сигнал частотой 10 Гц (Т = 100 мс) при Ton = 25 %; на выходе 10 – сигнал, равный удвоенному периоду 2Т (200 мс).

Вы можете самостоятельно настроить значения в блоке «Ger.Sinal», перетаскивая ползунок или щелкая по элементу управления.

Шаг 8: Подсказки

Поставьте галочку напротив параметра «Trigger» на Ch-0 (красный), чтобы стабилизировать сигнал.
Чтобы удалить изображения сигналов Ch-2 и Ch-3, нажмите на заголовки «Ch-2» и «Ch-3».
Чтобы наблюдать фигуры Лиссажу, нажмите на заголовок «XYZ».

Чтобы определять частоты, поставьте галочку «detectar freq.» (обнаружить частоту).
Чтобы измерить напряжение и время / частоту, нажмите «medir» (измерение).
Для изменения значения шкалы регулировки, нажмите между вертикальными линиями или перетащите ползунок, обозначенный двумя треугольничками (см. рисунок).
Программа имеет гораздо больше настроек. Исследуйте их самостоятельно.

Шаг 9: Определяем частоту вспышки фонарика

Вы можете узнать частоту мигания фонарика, используя фоторезистор (LDR) и обыкновенный резистор (см. рисунок).

Шаг 10: Определяем частоту вращения вентилятора

Чтобы узнать частоту вращения вентилятора, используйте схему из шага 9, только фонарик должен гореть постоянно.

Подставив значение частоты из компьютерного осциллографа в формулу на рисунке, определите частоту вращения вентилятора.

Шаг 11: Анализируем сигнал от пульта дистанционного управления

Вы можете увидеть ИК-сигнал от пульта дистанционного управления с помощью фототранзистора TIL78.

Соберите схему по рисунку и следуйте следующим инструкциям:

Установите значение «dt» равным 2 мс или 100 мкс.
Включите «Trigger» канала Ch-0.
Увеличьте уровень, перетащив ползунок (см. рисунок).
Нажмите кнопку «UMA»: осцилограф перейдет в режим ожидания.
Нажмите любую кнопку на пульте дистанционного управления, предварительно направив его на фототранзистор.
Анализируйте график.

Шаг 12: Тестируем компоненты или устройства

Приставку осциллограф к компьютеру можно использовать для тестирования различных электронных компонентов или устройств.

В этом примере мы протестируем маленький джойстик для проектов Arduino.

Соберите схему, показанную на рисунке.
Синхронизируйте программу с контроллером Arduino.
Нажмите «fluxo» (поток), чтобы Arduino отправлял каждое значение сразу после прочтения.
Установите значение параметра «dt» равным 100 мс (для медленного чтения).
Выключите «Ch-3», нажав на заголовок.
Установите значение параметра «v/div» равным 5 (во время установки нажмите и держите клавишу «Shift», чтобы настроить все каналы одновременно).
Переместите маленький треугольник слева канала «Ch-0» вверх (нажав клавишу «Shift»).

Включите канал «XYZ» и перетащите ползунок параметра «v/div» до конца вправо.
Перемещайте джойстик во все стороны и понажимайте кнопку несколько раз.
Наблюдайте кривые.

Шаг 13: Определяем параметры резисторов и конденсаторов

Поле «medir res./cap.» предназначено для измерения значений резисторов и конденсаторов, но оно будет работать только при подключении схемы, изображенной на рисунке.

Данная функция может самостоятельно определять, какой из компонентов подключен: резистор или конденсатор и определить правильное значение параметра, используя 3 шкалы (низкие, средние или высокие значения).

Шаг 14: Хотите больше возможностей?

Скачайте полный проект с сайта GitHub.

Посмотрите видео на YouTube.

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

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.
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.
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.

Originally posted 2019-04-16 10:20:27. Republished by Blog Post Promoter

Как из ноутбука сделать осциллограф

Приобретение дорогостоящего осциллографа может быть неподъемной задачей для начинающего радиолюбителя. Различные приставки к компьютеру и соответствующие программы позволяют заменить устройство и сделать осциллограф из своего компьютера. Кроме экономии средств, появляется возможность сохранить данные измеряемого сигнала на компьютере, и автоматизировать вычисления параметров.

Программы, эмулирующие работу осциллографа

Обработкой сигналов, поступающих на вход компьютера или ноутбука занимаются виртуальные осциллографы. Эти программы имеют интерфейс, схожий с экраном реального осциллографа. Часть приложений предназначена для работы с устройствами на основе звуковых карт, другие взаимодействуют с USB-осциллоскопами.

Программы, работающие через аудиовхода:

Digital Oscilloscope;
SoundCard Oszilloscope;
Российская разработка «Авангард».

Софт для USB-осциллографов:

Aktakom OscilloscopePro.
Simplescope.

Все виртуальные приборы являются двухканальными, снабжены генераторами частот, анализаторами. Проведенные измерения и осциллограммы можно сохранять на ПК. Обычно их не нужно инсталлировать. После распаковки архива и запуска программы появляется интерфейс реального осциллографа с регуляторами настроек.

Методы работы

Компьютер — цифровое устройство, поэтому для измерения аналогового параметра необходимо перевести сигнал в дискретный вид. Для этого используется АЦП — аналогово-цифровой преобразователь. Для вывода данных применяют ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь.

Звуковая карта компьютера дискретизирует входящие аналоговые сигналы, подключаемые к входам LINE IN и MIC.

Поэтому аудиоплату можно использовать в качестве АЦП для подачи на компьютер или ноутбук измеряемого сигнала. Так как человек слышит звук в диапазоне 4Гц- 20кГц, то соответственно и аудиокарта работает в низкочастотном спектре. Полученный осциллограф также будет работать в указанном диапазоне.

Еще одним недостатком в работе «звукового» осциллоскопа является ограничение по напряжению, подаваемому на вход. Оно должно быть в пределах 0,5 В для входа MIC и до 2 В для LINE IN. Подключение сигнала амплитудой более 2В выведет из строя звуковую карту или компьютер.

Из-за конструкционных особенностей аудиокарты — наличие разделительного конденсатора на входе, постоянная составляющая электрического тока не будет показана на осциллографе. Но, используя приложение, можно ее измерить. Подавать сигнал лучше на вход LINE IN, так как он имеет наименьший уровень шумов. Минимальный уровень сигнала, который можно измерить — около 1мВ.

Использование таких осциллоскопов ограничено по частоте. Ими можно снимать показания с усилителей, магнитофонов, различных звуковых девайсов, а также микросхем, работающих на частотах до 20 кГц.

На высоких частотах применяется USB-осциллографы, имеющие больше возможностей. Минусом таких устройств является высокая цена.

Конструкция и применение

Осциллограф — сложный электрический прибор. Понять принцип его работы поможет блок-схема.

Имеются два луча развертки: по вертикали — Y и по горизонтали — X. По оси X откладывается значения времени, по Y отображается амплитуда сигнала.

На Y подается сигнал с устройства. Далее он проходит через аттенюатор, который изменяет чувствительность контура. Потом, пройдя предварительный усилитель, попадает в линию задержки, которая «придерживает» сигнал пока не сработает генератор развертки. Оконечный усилитель выводит сигнал на экран осциллоскопа. Чем больше входное напряжение, тем больше амплитуда сигнала.

На X подается пилообразное напряжение с генератора развертки, благодаря чему сигнал на осциллографе получается «растянутым» по времени. Меняя размерность генератора, можно получить изображение с разверткой до тысячных долей секунды.

Чтобы развертка запустилась одновременно с поступлением сигнала, в устройстве предусмотрена система синхронизации. Есть 3 возможных источника синхроимпульсов:

Измеряемый сигнал. Наиболее часто используемый вариант, особенно при постоянной частоте входящего источника.
Электрическая сеть. Частота сети поддерживается с высокой точностью, поэтому через нее возможна синхронизация.
Внешний источник. Используется, как лабораторный генератор сигналов, так и смартфон с приложением, генерирующим синхроимпульсы определенной частоты.

Осциллограф визуализирует форму сигнала, что помогает понять причину неисправности. С помощью устройства снимается АЧХ прибора, есть возможность узнать скорость нарастания импульса в цифровых устройствах.

Используются осциллографы при настройке, ремонте электронных девайсов, будь то бытовая техника, ремонт автотранспорта или орбитальная станция.

Схема и сборка устройства

Существует много схем для изготовления цифрового USB-осциллографа своими руками. Не все доступны для неопытного радиолюбителя. Наиболее легким является сборка устройств на основе звуковой карты, так как здесь нужно собрать только делитель для увеличения порога входящего напряжения.

Подключение через USB

USB-осциллограф сложный в изготовлении своими руками, но высокоточный прибор с большим диапазоном по частоте. Детали для него можно приобрести в магазине или заказать через интернет. Список запчастей следующий:

двусторонняя плата с готовыми дорожками;
АЦП AD9288−40BRSZ;
система собирается на процессоре марки CY7C68013A;
резисторы, трансформаторы, конденсаторы, дроссели — номиналы указаны на схеме;
паяльник и монтажный фен, паяльная паста, флюс и припой;
провод с площадью сечения 0,1 мм 2 и лаковым покрытием;
тороидальный сердечник для изготовления трансформатора;
чип памяти EEPROM flash 24LC64;
реле с управляющим напряжением не более 3,3 В;
операционные усилители AD8065;
преобразователь постоянного тока DC-DC;
USB коннектор;
стеклотекстолит;
разъемы для щупов, корпус для платы.

Схема устройства приведена ниже.

Так как используется двусторонний монтаж, то самостоятельно плату с дорожками изготовить не получится. Надо обратиться к производственному объединению, выпускающему подобные изделия, и сделать заказ со следующими условиями:

стеклотекстолит, на котором будет размечена схема, должен иметь толщину не менее 1,5 мм;
толщина медных дорожек не менее 1 унции (OZ) или 35 мкм;
сквозная металлизация отверстий;
лужение контактных площадок для лучшего припаивания элементов.

Получив заказ, можно приступать к сборке. Вначале собирается конвертер DC-DC, для получения двух постоянных напряжений: +5 В и -5 В. Изготавливается он отдельно от основного устройства, а затем подсоединяется экранированным кабелем.

Далее аккуратно припаять элементы схемы. Особенно быть осторожным при пайке микросхем, не допускать увеличения температуры паяльника выше 300°С.

Разместив изготовленное устройство в корпусе, подключить его к компьютеру через USB разъем. После этого перемкнуть перемычку JP1.

Использование аудиокарты

Осциллограф из внешней звуковой карты — малобюджетный и простой в изготовлении осциллоскоп к компьютеру или ноутбуку. Более всего подойдет начинающим радиолюбителям. Можно использовать как внешнее, так и внутреннее звуковое устройство.

Входное напряжение для внутренней звуковой карты компьютера не должно превышать 0,5-2 В. Чтобы измерить сигнал с амплитудой более 2 В, необходимо подать его на компьютер через делитель напряжения. Собирается аттенюатор по следующей схеме.

Подаваемое напряжение уменьшается в 100, 10 или 1 раз, в зависимости от величины. Для этого щупы вставляются в соответствующие разъемы. Точная настройка происходит через подстроечный резистор. Диоды предохраняют от случайной подачи напряжения более 2 В.

Конструкцию разместить в металлической коробке для устранения возможных наводок. Провод, подключаемый к звуковой карте, должен быть коротким с медной оплеткой. Для создания второго канала необходимо продублировать устройство. Если на карте есть несколько входов, то выбрать с наименьшим внутренним сопротивлением.

Ниже рассматривается схема с использованием внешней USB звуковой карты стоимостью около 2 долларов.

Кроме адаптера понадобятся:

сопротивление на 120 кОм:
коннектор mini Jake;
щупы для измерений.

После приобретения всех запчастей проделать следующие шаги:

Вскрыть аккуратно адаптер, так, чтобы не сломать защелки. Внутри будет небольшая плата.
Снять конденсатор C6 и поставить на его место сопротивление на 120 кОм.
Припаять к щупам коннекторы mini Jack вместо оригинальных и вставить их в адаптер.
Скачатьархив с драйверами устройства и распаковать его в папку. Вставить гаджет в компьютер.
Компьютер запросит драйвера на новое устройство.
Установить их, указав путь к папке.
Нажать на кнопку «Далее» для установки драйверов.

Перед использованием осциллограф необходимо настроить.

Настройка изделий

После сборки USB-осциллографа, на последнем этапе нужно прошить чип памяти EEPROM flash 24LC64. Для этого:

Скачать и установить на компьютер приложение Cypress Suite.
Запустить программу и перейти в меню EZ Console.
Нажать на надпись «LG EEPROM».
Появится окно с файлом прошивки. Выбрать его и запустить клавишей Enter.
Если появилась ошибка «Error», запустить операцию прошивки снова.
После успешного окончания процесса должна появиться надпись «Done». Осциллограф готов к работе.

Перед запуском осциллоскопа на основе внешнего аудиоадаптера проделать следующие действия:

Сохранить файлы miniscope.exe, miniscope.ini и miniscope.log из скачанного архива в отдельной папке. Открыть miniscope.exe.
После запуска программы, зайти в настройки и произвести действия, показанные на рисунках.

Устройство готово к работе.

Калибровка необходима устройству, работающему через аттенюатор и внутреннюю звуковую карту. Для этого подать на гаджет сигнал с известными амплитудой и частотой. Добившись устойчивой развертки, включить измерительную сетку. Согласовывая действия подстроечного резистора с регулировками на панели управления, привести значения сетки к исходным величинам.

Если не получится корректно отобразить значения, то можно отъюстировать сетку при помощи регулировок звука на компьютере. Открыть для этого регулятор громкости, расположенный на панели задач и, двигая ползунок, получить нужный уровень сигнала.

Готовые изделия перед включением обязательно заземлить. Соблюдать осторожность при подаче сигнала на порт звукового адаптера.

Программы, эмулирующие работу осциллографа

Программы, работающие через аудиовхода:

Digital Oscilloscope;
SoundCard Oszilloscope;
Российская разработка «Авангард».

Софт для USB-осциллографов:

Aktakom OscilloscopePro.
Simplescope.

Методы работы

Звуковая карта компьютера дискретизирует входящие аналоговые сигналы, подключаемые к входам LINE IN и MIC.

Конструкция и применение

Осциллограф — сложный электрический прибор. Понять принцип его работы поможет блок-схема.

Измеряемый сигнал. Наиболее часто используемый вариант, особенно при постоянной частоте входящего источника.
Электрическая сеть. Частота сети поддерживается с высокой точностью, поэтому через нее возможна синхронизация.
Внешний источник. Используется, как лабораторный генератор сигналов, так и смартфон с приложением, генерирующим синхроимпульсы определенной частоты.

Схема и сборка устройства

Подключение через USB

двусторонняя плата с готовыми дорожками;
АЦП AD9288−40BRSZ;
система собирается на процессоре марки CY7C68013A;
резисторы, трансформаторы, конденсаторы, дроссели — номиналы указаны на схеме;
паяльник и монтажный фен, паяльная паста, флюс и припой;
провод с площадью сечения 0,1 мм 2 и лаковым покрытием;
тороидальный сердечник для изготовления трансформатора;
чип памяти EEPROM flash 24LC64;
реле с управляющим напряжением не более 3,3 В;
операционные усилители AD8065;
преобразователь постоянного тока DC-DC;
USB коннектор;
стеклотекстолит;
разъемы для щупов, корпус для платы.

Схема устройства приведена ниже.

стеклотекстолит, на котором будет размечена схема, должен иметь толщину не менее 1,5 мм;
толщина медных дорожек не менее 1 унции (OZ) или 35 мкм;
сквозная металлизация отверстий;
лужение контактных площадок для лучшего припаивания элементов.

Использование аудиокарты

Ниже рассматривается схема с использованием внешней USB звуковой карты стоимостью около 2 долларов.

Кроме адаптера понадобятся:

сопротивление на 120 кОм:
коннектор mini Jake;
щупы для измерений.

После приобретения всех запчастей проделать следующие шаги:

Вскрыть аккуратно адаптер, так, чтобы не сломать защелки. Внутри будет небольшая плата.
Снять конденсатор C6 и поставить на его место сопротивление на 120 кОм.
Припаять к щупам коннекторы mini Jack вместо оригинальных и вставить их в адаптер.
Скачатьархив с драйверами устройства и распаковать его в папку. Вставить гаджет в компьютер.
Компьютер запросит драйвера на новое устройство.
Установить их, указав путь к папке.
Нажать на кнопку «Далее» для установки драйверов.

Перед использованием осциллограф необходимо настроить.

Настройка изделий

После сборки USB-осциллографа, на последнем этапе нужно прошить чип памяти EEPROM flash 24LC64. Для этого:

Скачать и установить на компьютер приложение Cypress Suite.
Запустить программу и перейти в меню EZ Console.
Нажать на надпись «LG EEPROM».
Появится окно с файлом прошивки. Выбрать его и запустить клавишей Enter.
Если появилась ошибка «Error», запустить операцию прошивки снова.
После успешного окончания процесса должна появиться надпись «Done». Осциллограф готов к работе.

Перед запуском осциллоскопа на основе внешнего аудиоадаптера проделать следующие действия:

Сохранить файлы miniscope.exe, miniscope.ini и miniscope.log из скачанного архива в отдельной папке. Открыть miniscope.exe.
После запуска программы, зайти в настройки и произвести действия, показанные на рисунках.

Устройство готово к работе.

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.

Осциллограф USB сделать самому 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.

Осциллограф из ноутбука. Осциллограф из планшета своими руками

На интернет-страничке http://www.semifluid.com я нашел весьма простое решение для создания цифрового компьютерного осциллографа. Устройство построено на базе восьмиразрядного процессора PIC12F675.

Процессор работает на частоте 20 МГц. Микроконтроллер непрерывно измеряет входное напряжение, преобразовывает его и отправляет цифровое значение на последовательный порт компьютера. Скорость передачи данных последовательного порта – 115кБит и, как показано на следующем рисунке, данные сканируются и отправляются с частотой около 7,5 кГц (134 мкс).

Cхема устройства

Основа схемы, микроконтроллер PIC12F675 (микросхема U2) который работает с тактовой частотой 20 МГц кристалла Y1. J1 — стандартный разъем питания для подключения питания в 9-12 В, которое затем стабилизируется на U1 до 5 В для питания процессора.

После U2 в схему добавляется простой преобразователь TTL уровня с последовательным портом RS232 персонального компьютера. Он построен на базе транзистора BC337 (Q1) и резисторов R1 и R3. Вход 5 микроконтроллера ведет к переключателю S1. В своей основной позиции (1-2) прибор переключается в режим осциллографа постоянного тока (DC измерений), который способен отображать входной сигнал 0-5В. Во второй позиции — в режим осциллографа переменного тока. В этом положении максимальное напряжение – от -2,5 до +2,5 В. Конденсатор С6 я использовал керамический 22000nF, чтобы наблюдать низкие частоты без особых искажений.

При необходимости можно добавить дополнительные входной аттенюатор (сплиттер), или ОУ.

Программное обеспечение

В упомянутом выше оригинальном сайте, также доступна простая программа управления для Windows. Программа написана на Visual Basic.

Программа запускается сразу и ожидает появление данных на последовательном порте COM1. Слева, четыре ползунка, используемые для измерения периода и напряжения сигнала. Затем идут вкл / выкл синхронизации, поля для масштабирования или изменения значений размера выборки.

Монтаж

Я не стал делать печатной платы, а смонтировал все в небольшой пластиковой коробке навесным монтажом. Корпус должен иметь отверстия для разъема RS232 переключателя, входного гнезда, гнезда питания.

Прошивка для процессора — в конце статьи. Биты конфигурации (fuse), в процессе программирования должны быть установлены следующим образом:

Фотография моего готового прототипа

Ниже вы можете скачать исходник, прошивку и ПО для windows

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
U1	Линейный регулятор	LM78L05	1		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
U2	МК PIC 8-бит	PIC12F675	1	675-I/P	Поиск в Чип и Дип	В блокнот
Q1	Биполярный транзистор	BC337	1		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
С1, С2, С5	Конденсатор	0.1 мкФ	3		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
С3, С4	Конденсатор	22 пФ	2		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
С6	Конденсатор	22 мкФ	1		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
R1, R3	Резистор	1 кОм	2

Ниже представлен проект USB-осциллографа, который вы сможете собрать своими руками. Возможности USB-осциллографа минимальны, но для многих радиолюбительских задач вполне сойдет. Также, схема данного USB-осциллографа может использоваться как основа для построения более серьезных схем. В основе схемы стоит микроконтроллер Atmel Tiny45.

Осциллограф имеет два аналоговых входа и питается от USB-интерфейса. Один вход задействован через потенциометр, что позволяет уменьшать уровень входного сигнала.

ПО для микроконтроллера tiny45 написано на Си и скомпилировано при помощи и V-USB разработки Obdev , который реализует со стороны микроконтроллера HID-устройства.
В схеме не используется внешний кварц, а программно задействована частота от USB 16.5 МГц. Естественно не стоит ожидать от этой схемы дискретизации 1Gs/s.

Осциллограф работает по USB через HID-режим, не требующий установки каких-либо специальных драйверов. Софт для windows написан с использованием.NET C#. Взяв за основу мой исходник программы, вы можете дополнить ПО как вам нужно.

Принципиальная схема USB-осциллографа очень проста!

Список используемых радиоэлементов:
1 светодиод (любой)
1 резистор для светодиода, от 220 до 470 Ом
2 резистора 68 Ом для USB D+ & D-линий
1 резистор 1.5K для определения USB-устройства
2 стабилитрона 3.6V для выравнивания USB-уровней
2 конденсатора 100нФ и 47мкФ
2 фильтрующих конденсатора на аналоговых входах (от 10нФ до 470нФ), можно и без них
1 или 2 потенциометра на аналоговых входах, для уменьшения уровня входного напряжения (если нужно)
1 USB-разъем
1 микроконтроллер Atmel Tiny45-20.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	МК AVR 8-бит	ATtiny45	1		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
D1, D2	Стабилитрон	BZX84C3V6	2	3.6В	Поиск в Чип и Дип	В блокнот
С1, С3, С4	Конденсатор	100 нФ	3		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
С2	Электролитический конденсатор	47 мкФ	1		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
R1, R5	Резистор	68 Ом	2		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
R2	Резистор	330 Ом	1		Поиск в Чип и Дип	В блокнот
R3	Резистор	2.2 кОм	1

В наше время использование различных измерительных устройств, построенных на базе взаимодействия с персональным компьютером, достаточно много. Значительным преимуществом их использования является возможность сохранения полученных значений достаточно большого объема в памяти устройства, с последующим их анализом.

Цифровой USB осциллограф из компьютера , описание которого мы приводим в данной статье, является одним из вариантов подобных измерительных инструментов радиолюбителя. Его можно применить в качестве осциллографа и устройства записывающего электрические сигналы в оперативную память и на жесткий диск компьютера.

Схема не сложная и содержит минимум компонентов, в результате чего удалось добиться хорошей компактности устройства.

Основные характеристики USB осциллографа:

АЦП: 12 разрядов.
Временная развертка (осциллограф): 3…10 мсек/деление.
Временной масштаб (рекордер): 1…50 сек/выборка.
Чувствительность (без делителя): 0,3 Вольт/деление.
Синхронизация: внешняя, внутренняя.
Запись данных (формат): ASCII, текстовый.
Максимальное входное сопротивление: 1 МОм параллельно к емкости 30 пФ.

Описание работы осциллографа из компьютера

Для осуществления обмена данными, между USB осциллографом и персональным компьютером, применен интерфейс Universal Serial Bus (USB). Данный интерфейс функционирует на базе микросхемы FT232BM (DD2) фирмы Future Technology Devices. Она представляет собой преобразователь интерфейса . Микросхема FT232BM может функционировать как в режиме прямого управления битами BitBang (при использовании драйвера D2XX), так и в режиме виртуального COM-порта (при применении драйвера VCP).

В роли АЦП применена интегральная микросхема AD7495 (DD3) фирмы Analog Devices. Это не что иное, как аналого-цифровой преобразователь с 12 разрядами, с внутренним источником опорного напряжения и последовательным интерфейсом.

В микросхеме AD7495 также есть синтезатор частот, который определяет, с какой скоростью будет происходить обмен информацией между FT232BM и AD7495. Для создания необходимого протокола обмена данными, программа USB осциллографа наполняет выходной буфер USB отдельными значениями битов для сигналов SCLK и CS так, как указано на следующем рисунке:

Измерение одного цикла определяется серией из девятьсот шестидесяти последовательных преобразований. Микросхема FT232BM с частотой, определяемой встроенным синтезатором частот, отправляет электрические сигналы SCLK и CS, параллельно с передачей данных преобразования по линии SDATA. Период 1-го полного преобразования АЦП FT232BM, устанавливающий частоту выборки, соответствует продолжительности периода отправки 34 байтов данных, выдаваемых микросхемой DD2 (16 бит данных + импульс линии CS). Поскольку быстрота передачи данных FT232BM обусловливается частотой внутреннего синтезатора частот, то для модификации значений развертки нужно всего лишь менять значения синтезатора частот микросхемы FT232BM.

Данные, принятые персональным компьютером, после определенной переработки (изменение масштаба, корректировка нуля) выводятся на экран монитора в графическом виде.

Исследуемый сигнал поступает на разъем XS2. Операционный усилитель OP747 предназначен для согласования входных сигналов с остальной схемой USB осциллографа.

На модулях DA1.2 и DA1.3 построена схема сдвига двухполярного входного сигнала в зону положительного напряжения. Поскольку внутренний источник опорного напряжения микросхемы DD3 имеет напряжение 2,5 вольт, то без использования делителей охват входных напряжений равен -1,25..+1,25 В.

Чтобы была возможность исследовать сигналы, имеющие отрицательную полярность, при фактически однополярном питании от разъема USB ( а), использован преобразователь напряжения DD1, который для питания ОУ OP747 вырабатывает напряжение отрицательной полярности. Для защиты от помех аналоговой части осциллографа применены компоненты R5, L1, L2, C3, C7-C11.

Для вывода информации на экран монитора компьютера предназначена программа uScpoe. При помощи данной программы появляется возможность визуально оценивать величину исследуемого сигнала, а так же его форму в виде осциллограммы.

Для управления разверткой осциллографа предназначены кнопки ms/div. В программе можно сохранять осциллограмму и данные в файл при помощи соответствующих пунктов меню. Для виртуального включения и выключения осциллографа используются кнопки Power ON/OF. При отсоединении схемы осциллографа от компьютера, программа uScpoe автоматически переводится в режим OFF.

В режиме записи электрического сигнала (recorder), программа создает текстовый файл, имя которого можно задать по следующему пути: File->Choice data file. изначально формируется файл data.txt. Далее файлы можно импортировать в другие приложения (Excel, MathCAD) для дальнейшей обработки.

(3,0 Mb, скачано: 3 610)

Осциллограф – это очень важный прибор, который используется в радиотехнических лабораториях, занимающихся изготовлением и испытанием многих приборов. Но также они могут применяться и в обычных радиомастерских. Основная задача приборов такого типа – обнаружение и исправление электронных схем, отладка их работы, а главное – недопущение проблем при изготовлении новых схем.

Существенный недостаток осциллографов – достаточно высокая цена. Поэтому купить их могут далеко не все желающие. Вот почему возникает вопрос, ? Хоть и известно много вариантов такого изготовления, но в каждом способе задействован один основной элемент – звуковая карта ПК. К ней присоединяется адаптер, благодаря которому согласовываются уровни измеряемых сигналов.

Программное обеспечение

Данный прибор работает благодаря определенной программе. Она передает на экран сигналы, которые визуализируются. Таким образом, преобразуются измеряемые импульсы. Выбор утилитов достаточно большой, но при этом не все они могут работать стабильно хорошо.

Наибольшую популярность приобрела проверенная программа Osci. Благодаря ней, осциллограф работает в нормальном режиме. В программе есть интерфейс, на экране установлена сетка, благодаря которой можно измерить сигнал по длине и амплитуде. Эта сетка особенная, поскольку она обеспечивает дополнительные функции. Благодаря выбору данной программы появляется ряд положительных аспектов, которые не могут гарантировать другие программы.

Технические данные

Для сооружения из компьютера осциллографа необходимо собрать так называемый делитель напряжения или аттенюатор. Данный аппарат позволяет охватить большой диапазон измеряемого напряжения, защитить от повреждений входной порт звуковой платы. Повреждения такого уровня возникают в основном из-за высокого напряжения.

Практически все аудиокарты имеют напряжение входа не более 2-х вольт. Осциллограф, сделанный из компьютера, ограничен в возможностях звуковой платы. Если рассматривать бюджетные карты, то для них этот показатель держится на уровне 0,1 Гц- 20 кГц.

Напряжение в нижней его точке – 1 мВ. Столь невысокий показатель объясняется ограничением уровня фона и шума. Параметры верхнего напряжения – до 500 вольт. Его ограничивают параметры адаптера.

Преимущества и недостатки осциллографов

Никакой радиолюбитель не может обойтись без осциллографа. Хотя данный аппарат продается по достаточно высокой цене. Но при этом у него есть как преимущества, так и ряд недостатков.

Основной плюс осциллографа, созданного собственноручно из компьютера, это его низкая цена. То есть на его переоборудование придется потратить совсем немного денег. А вот недостатков можно насчитать несколько:
1. Высокая чувствительность. Аппарат реагирует на помеха даже низкого уровня. Это приводит к появлению больших погрешностей.
2. Амплитуда звукового сигнала до 2В. Вход звуковой карты не способен выдержать больший показатель. Поэтому звуковая карта может довольно быстро выйти из строя. Однако этого можно избежать.
3. Неспособность постоянно измерять напряжение. Это, по сути, не является существенным недостатком.

Создание осциллографа

Поскольку некоторые осциллографы не допускают сигнал выше 2В, а у некоторых он не превышает показателя в 1В, то нужно постараться устранить эту проблему, поскольку такой амплитуды явно недостаточно. Решение проблемы кроется в увеличении пределов, с которым справляется адаптер. Современная программа, обеспечивающая работу осциллографа, позволяет добиться таких пределов измерения – 12,5 и 250 Вольт.

Если сигнал, амплитуда которого 250 Вольт не нужна, поэтому можно изготовить адаптер с двумя каналами. Для этого устанавливается защита, которая контролирует работу прибора, то есть не допускает ошибочные включения, если показатель напряжения довольно высокий.

Для уменьшения влияния на осциллограф из компьютера воздействующих внешних помех необходимо поместить плату в корпус, выполненный из металла. После к данному корпусу присоединяется общий провод.

Процесс настройки звуковой карты сопровождается отключением усиления микрофона. Для этого громкость на нем делается средняя или ниже среднего уровня. Как только вся работа выполнена, можно приступать к измерению импульсов вторичной обработки трансформатора. Если все проделано верно, то , сможет отобразить на экране осциллограммы даже самых низких частот. Благодаря установленной программе можно будет с легкостью определить уровень частоты сигнала.

Вот так довольно просто сделать современный прибор из компьютера. Осциллограф будет вырисовывать осциллограммы, которые помогут в работе и опытах, проводимых в радиотехнических и домашних лабораториях.

Технологии не стоят на месте, и угнаться за ними не всегда просто. Появляются новинки, в которых хотелось бы разобраться более детально. Особенно это касается разнообразных позволяющих собирать практически любое простое устройство пошагово. Сейчас в их числе и платы Ардуино со своими клонами, и китайские микропроцессорные компьютеры, и готовые решения, идущие уже с программным обеспечением на борту.

Однако для работы со всем вышеперечисленным спектром интересных новинок, равно как и для ремонта цифровой техники, требуется дорогостоящий высокоточный инструмент. Среди такого оборудования — и осциллограф, позволяющий считывать частотные показания и проводить диагностику. Зачастую его стоимость довольно высока, и начинающие экспериментаторы не могут позволить себе такую дорогостоящую покупку. Тут на помощь приходит решение, которое появилось на многих радиолюбительских форумах почти сразу после появления планшетов на системе Андроид. Его суть заключается в том, чтобы с минимальными затратами изготовить осциллограф из планшета, не внося при этом в свой гаджет никаких доработок либо модификаций, а также исключая риски его повреждения.

Что такое осциллограф

Осциллограф — как прибор для измерения и отслеживания частотных колебаний в электрической сети — известен с середины прошлого века. Данными приборами комплектуются все учебные и профессиональные лаборатории, поскольку обнаружить некоторые неисправности или произвести точную настройку оборудования можно только лишь с его помощью. Он может выводить информацию как на экран, так и на бумажную ленту. Показания позволяют увидеть форму сигнала, рассчитать его частоту и интенсивность, а в результате определить источник его появления. Современные осциллографы позволяют рисовать трехмерные цветные частотные графики. Мы же сегодня остановимся на простом варианте стандартного двухканального осциллографа и реализуем его с помощью приставки к смартфону или планшету и соответствующего программного обеспечения.

Самый простой вариант создания карманного осциллографа

Если замеряемая частота находится в диапазоне слышимых человеческим ухом частот, а уровень сигнала не превышает стандартный микрофонный, то собрать осциллограф из планшета на «Андроид» своими руками можно без каких бы то ни было дополнительных модулей. Для этого достаточно разобрать любую гарнитуру, на которой должен обязательно присутствовать микрофон. Если подходящей гарнитуры нет, то потребуется купить звуковой штекер 3,5 мм обязательно с четырьмя контактами. Перед припаиванием щупов уточните распиновку разъема вашего гаджета, ведь их бывает два вида. Щупы необходимо подключить к пинам, соответствующим подключению микрофона на вашем устройстве.

Далее следует загрузить из «Маркета» программное обеспечение, способное замерять частоту на микрофонном входе и рисовать график на основе полученного сигнала. Таких вариантов довольно много. Поэтому при желании будет из чего выбрать. Как и говорилось ранее, не потребовалась переделка планшета. Осциллограф будет готов сразу же после калибровки приложения.

Плюсы и минусы вышеприведенной схемы

К плюсам такого решения однозначно можно отнести простоту и дешевизну сборки. Старая гарнитура или один новый разъем практически ничего не стоят, а времени потребуется всего несколько минут.

Но у этой схемы есть ряд существенных недостатков, а именно:

Малый диапазон измеряемых частот (в зависимости от качества звукового тракта гаджета колеблется в пределах от 30 Гц до 15 кГц).
Отсутствие защиты планшета или смартфона (при случайном подключении щупов к участкам схемы с повышенным напряжением можно в лучшем случае сжечь микросхему, отвечающую за обработку аудиосигнала на вашем гаджете, а в худшем — полностью вывести из строя ваш смартфон или планшет).
На очень дешевых устройствах присутствует значительная погрешность в измерении сигнала, достигающая 10-15 процентов. Для точной настройки оборудования такая цифра недопустима.

Реализация защиты, экранирования сигнала и снижения погрешности

Для того чтобы частично защитить свое устройство от возможного выхода из строя, а также стабилизировать сигнал и расширить диапазон входных напряжений, может использоваться схема простого осциллографа для планшета, которая уже долгое время успешно применяется для сборки приборов для компьютера. В ней применяются дешевые компоненты, среди которых стабилитроны КС119А и два резистора на 10 и 100 кОм. Стабилитроны и первый резистор подключаются параллельно, а второй, более мощный, резистор используется на входе схемы, чтобы расширить максимально возможный диапазон напряжений. В результате пропадает большое количество помех, а напряжение повышается до 12 В.

Само собой, следует учитывать, что осциллограф из планшета работает в первую очередь со звуковыми импульсами. Поэтому стоит позаботиться о качественном экранировании как самой схемы, так и щупов. При желании подробную инструкцию по сборке данной схемы можно найти на одном из тематических форумов.

Программное обеспечение

Для работы с подобной схемой требуется программа, способная рисовать графики на основании входящего звукового сигнала. Найти ее в «Маркете» несложно, вариантов много. Почти все они предполагают дополнительную калибровку, поэтому можно добиться максимально возможной точности, и сделать профессиональный осциллограф из планшета. В остальном данные программы выполняют по сути одну и ту же задачу, поэтому окончательный выбор зависит от требуемого функционала и удобства использования.

Самодельная приставка с Bluetooth-модулем

Если же требуется более широкий диапазон частот, то приведенным выше вариантом ограничиться не получится. Тут на помощь приходит новый вариант — отдельный гаджет, представляющий собой приставку с аналогово-цифровым преобразователем, обеспечивающий передачу сигнала в цифровом виде. Аудиотракт смартфона или планшета в данном случае уже не задействуется, а значит, можно достигнуть более высокой точности измерений. По сути, на этом этапе они представляют собой только портативный дисплей, а вся информация собирается уже отдельным устройством.

Собрать осциллограф из планшета на «Андроид» с беспроводным модулем можно самому. В сети есть пример, когда похожее устройство еще в 2010 году реализовывалось с помощью двухканального аналогово-цифрового преобразователя, созданного на базе микроконтроллера PIC33FJ16GS504, а в качестве передатчика сигнала служил Bluetooth-модуль LMX9838. Устройство получилось довольно функциональным, но сложным в сборке, поэтому для новичков его сделать будет непосильной задачей. Но, при желании, найти подобный проект на тех же радиолюбительских форумах не проблема.

Готовые варианты приставок с Bluetooth

Инженеры не дремлют, и, кроме кустарных поделок, в магазинах появляется все больше приставок, выполняющих функцию осциллографа и передающих сигнал через Bluetooth-канал на смартфон или планшет. Осциллограф-приставка к планшету, подключаемая посредством Bluetooth, зачастую имеет следующие основные характеристики:

Предел измеряемой частоты: 1МГц.
Напряжение на щупе: до 10 В.
Радиус действия: около 10 м.

Этих характеристик вполне достаточно для бытового применения, и все же в профессиональной деятельности иногда возникают случаи, когда и этого диапазона катастрофически не хватает, а реализовать больший с медлительным протоколом Bluetooth попросту нереально. Какой же выход может быть в этой ситуации?

Осциллографы-приставки с передачей данных по Wi-Fi

Данный вариант передачи данных существенно расширяет возможности измерительного устройства. Сейчас рынок осциллографов с таким видом обмена информацией между приставкой и планшетом набирает обороты ввиду своей востребованности. Такие осциллографы практически не уступают профессиональным, поскольку без задержки передают измеряемую информацию на планшет, который тут же выводит ее в виде графика на экран.

Управление осуществляется через простые, интуитивно понятные меню, которые копируют настроечные элементы обычных лабораторных устройств. Кроме того, подобное оборудование позволяет записывать или транслировать в режиме реального времени все происходящее на экране, что может стать незаменимым подспорьем, если нужно попросить совета у более опытного мастера, находящегося в другом месте.

Характеристики осциллографа для в виде приставки с Wi-Fi подключением вырастают в несколько раз, по сравнению с предыдущими вариантами. Подобные осциллографы имеют диапазон измерения до 50 МГц, при этом их можно модифицировать посредством разнообразных переходников. Зачастую в них установлены аккумуляторы для автономного питания, с целью максимально разгрузить рабочее место от ненужных проводов.

Самодельные варианты современных приставок-осциллографов

Само собой, на форумах наблюдается всплеск разнообразных идей, с помощью которых энтузиасты пытаются осуществить свою давнюю мечту — самостоятельно собрать осциллограф из планшета на «Андроид» с Wi-Fi-каналом. Одни модели получаются удачными, другие нет. Тут уже остается вам решать, попытать ли тоже счастья и сэкономить несколько долларов, собрав прибор самостоятельно, или же приобрести готовый вариант. Если не уверены в своих силах, то лучше не рисковать, чтобы потом не сожалеть о потраченных впустую средствах.

В противном случае — добро пожаловать в одно из сообществ радиолюбителей, в котором вам смогут дать дельный совет. Возможно, впоследствии именно по вашей схеме новички будут собирать свой первый в жизни осциллограф.

Программное обеспечение для приставок

Зачастую вместе с покупными осциллографами-приставками поставляется диск с программой, которую можно установить на свой планшет или смартфон. Если такого диска в комплекте нет, то внимательно изучите инструкцию к устройству — скорее всего, в ней есть названия программ, совместимых с приставкой и находящихся в магазине приложений.

Также некоторые из подобных приборов могут работать не только с устройствами под управлением операционной системы «Андроид», но также и с более дорогими «яблочными» девайсам. В таком случае программа будет однозначно находиться в AppStore, поскольку другой вариант установки не предусмотрен. Сделав осциллограф из планшета, не забудьте проверить точность показаний и, при необходимости, откалибровать прибор.

USB-осциллографы

Если у вас нет портативного устройства вроде планшета, но имеется ноутбук или компьютер, не стоит расстраиваться. Из них также можно сделать прекрасный Самым простым вариантом будет подключение щупов к микрофонному входу компьютера по такому же принципу, как описывалось в начале статьи.

Однако, учитывая его ограничения, этот вариант подойдет далеко не всем. В таком случае может использоваться USB-осциллограф, который обеспечит такие же характеристики, как и приставка с передачей сигнала по Wi-Fi. Стоит отметить, что такие приборы иногда работают с некоторыми планшетами, которые поддерживают технологию подключения внешних устройств OTG. Само собой, ЮСБ-осциллограф также пытаются сделать самостоятельно, причем довольно успешно. По крайней мере, именно этой поделке посвящено большое количество тем на форумах.

Как из смартфона сделать осциллограф

Цифровой USB осциллограф из компьютера , описание которого мы приводим в данной статье, является одним из вариантов подобных измерительных инструментов радиолюбителя. Его можно применить в качестве осциллографа и устройства записывающего электрические сигналы в оперативную память и на жесткий диск компьютера.

Основные характеристики USB осциллографа:

АЦП: 12 разрядов.
Временная развертка (осциллограф): 3…10 мсек/деление.
Временной масштаб (рекордер): 1…50 сек/выборка.
Чувствительность (без делителя): 0,3 Вольт/деление.
Синхронизация: внешняя, внутренняя.
Запись данных (формат): ASCII, текстовый.
Максимальное входное сопротивление: 1 МОм параллельно к емкости 30 пФ.

Описание работы осциллографа из компьютера

(3,0 Mb, скачано: 3 610)

Преимущества и недостатки осциллографов

Принципиальная схема USB-осциллографа очень проста!

R1, R3	Резистор

Двухканальный USB HID осциллограф на микроконтроллере ATtiny45

Прежде чем приступить к описанию usb осциллограф своими руками на ATtiny45, необходимо отметить, что в конструкции используется только интегрированный АЦП преобразователь микроконтроллера ATmega45 с разрешением 10-бит, и в компьютер данные передаются посредством внедрения программного обеспечения V-USB с использованием драйверов USB HID, общая скорость передачи данных сильно ограничена.

Цифровой мультиметр AN8009

Большой ЖК-дисплей с подсветкой, 9999 отсчетов, измерение TrueRMS…

Реальные выборки на обоих каналах до десятка выборок в секунду. Таким образом, это цифровой двухканальный низкоскоростной осциллограф на микроконтроллере.

V-USB является чисто программной реализации низкоскоростного USB протокол для процессоров серии AVR фирмы Atmel. Благодаря этим библиотекам можно с незначительными ограничениями применять USB практически с любым микроконтроллером, без необходимости использования дополнительного специального оборудования. Все библиотеки V-USB распространяются под лицензией GNU GPL v.2.

Два аналоговых входов способны измерять напряжение в диапазоне от 0 до +5 В. Широкий диапазон напряжения можно достичь путем добавления усилителя с высоким входным сопротивлением и переменным коэффициентом усиления (или входным резистивным делителем), или, по крайней мере с использованием обычного переменного резистора.

Всю основную работу выполняет запрограммированный микроконтроллер ATtiny45 . Работает он от внутреннего тактового генератора с предделителем с частотой 16,5 МГц. Для связи через интерфейс скоростного USB эта частота необходима, однако, это ведет к ограничению в минимальном напряжении питания, который должен быть выше, чем 4,5 В и, конечно, ниже, чем 5,5 В.

Но, поскольку выводы данных порта USB используют уровень напряжения от 0 до +3,3 В, то необходимо использовать ограничивающие резисторы R2, R3 и стабилитроны D2, D3. Такое решение, конечно, нельзя рекомендовать для коммерческого продукта, но для ознакомления с проблематикой USB и получение простой конструкции для домашнего использования вполне достаточно.

Входные каналы Ch2 и Ch3 на разъеме J2 блокируются конденсаторами С2 и C3 номиналом 100n в соответствии с требуемой спецификацией внутреннего АЦП. Светодиод D1 служит только для индикации работы и, следовательно, может быть исключен.

Список компонентов:

R1 — 270R
R2, R3 — 68R
R4 — 2k2
C1, C2, C3 — 100n
D1 — LED 3мм
D2, D3 — ZD (3,6 вольт)
IO1 — Attiny45-20PU
J1 — USB B 90

Программное обеспечение:

Скомпилированный файл HEX доступен для скачивания в конце статьи, а так же и исходный код на языке C. Установка конфигурации ограничивается выбором использовании внутреннего множителя PLL осциллятора.

Так как приложение использует HID драйвера (Human Interface Device), которые имеются практически в каждой операционной системе, отпадает необходимость в установке дополнительных драйверов.

Чтобы получить графическое отображение измеренных данных, используется программное обеспечение доступное для загрузки в конце статьи. Программное обеспечение не требует настройки, и после запуска оно автоматически найдет подключенное устройство.

Скачать прошивку и программу (203,0 KiB, скачано: 1 681)

HILDA — электрическая дрель

Многофункциональный электрический инструмент способн…

Как сделать бесплатный осциллограф для звуковой карты ПК

Осциллограф

Free PC — Возможно ли это?

Эта статья стала настолько популярной, что я написал о ней целую книгу . Книга показывает вам, как именно вы можете встроить прицел в красивый корпус, чтобы вы могли удобно использовать его во всех своих проектах.

Я также включил проект, который добавляет две дополнительные функции, которые позволяют генерировать формы сигнала с помощью выхода для наушников и откалибровать осциллограф, чтобы вы могли проводить измерения абсолютной амплитуды.Книга доступна в формате kindle отсюда: Осциллограф звуковой карты — Build Better Electronic Projects

Осциллограф — единственный наиболее полезный элемент электронного испытательного оборудования, но мне потребовались годы, чтобы сэкономить на нем. В 1960-х это была очень дорогая вещь.

Самый недорогой, но удобный осциллограф на базе ПК, который я встречал, — это осциллограф Hantek 6022BE USB . Это не идеально, но это невероятное соотношение цены и качества и отлично подходит для любителей или всех, кому нужен небольшой портативный прицел.

Если вы не можете позволить себе купить даже самый дешевый из доступных прицелов, попробуйте построить его для себя, следуя этому проекту. Он не так эффективен, как USB-осциллограф, но его сборка будет стоить очень мало.

Вам так повезло, что вы живете в то время, когда персональные компьютеры так легко доступны. Держу пари, что либо у вас уже есть собственный, либо вы довольно легко им пользуетесь. Если ты еще учишься в школе, то тебе нужна она для домашнего задания, верно? Если вы не учитесь в школе, вам понадобится компьютер, чтобы делать практически все, что есть.В этом проекте я собираюсь показать вам, как вы можете создать себе очень недорогое дополнение для своего ПК, которое превратит его в очень простой, но полезный осциллограф.

Чтобы снизить стоимость, я собираюсь представить простейший зонд на базе ПК, который вы можете себе представить. Я сделал свой, используя детали из своего мусорного ящика с электроникой, так что мне он доставляется бесплатно. Не волнуйтесь, если у вас нет ящика для мусора, скоро вы его получите, если начнете создавать проекты электроники.

Так в чем же загвоздка? Вы не можете построить Осциллограф бесплатно можно? Ну да, можно в значительной степени. Пока вы принимаете, что будут ограничения. Вы не получите тех возможностей, на которые могли бы рассчитывать, если бы потратили хорошие деньги на испытательное оборудование , но если вы не можете себе этого позволить и у вас нет другого способа смотреть на электрические сигналы, создаваемые вашими схемами, тогда этот проект может сработать для вас волшебство.

Ограничения осциллографа звуковой карты в основном связаны с микрофонным или линейным аудиовходом звуковой карты, поставляемой с вашим ПК.Это означает, что он будет способен отображать только относительно медленно движущиеся низкочастотные сигналы, а входные уровни должны быть очень низкими.

Аудио звуковые карты, как это ни удивительно, предназначены для обработки звука. Чтобы эффективно справиться с этой задачей, им нужна только полоса пропускания 20 кГц, потому что это предел человеческого уха. Большинство людей вообще ничего не слышит после этого момента, даже если некоторые животные могут это слышать. Кроме того, микрофонный вход рассчитан только на входной сигнал 10 мВ, поэтому мы должны стараться поддерживать низкий уровень входного сигнала.Если у вас есть аудиолиния на входе, вам следует попробовать использовать ее вместо этого, поскольку она допускает более высокий входной уровень 100 мВ.

Не все звуковые карты ПК имеют стереофонические аудиовходы. Если ваш компьютер имеет только моно вход, вы сможете отображать только один сигнал на вашем осциллографе. Если у вас есть стереовход, вы сможете одновременно отображать два входных сигнала, что является очень полезной функцией.

Я нашел несколько программных приложений, с помощью которых можно превратить ваш компьютер в осциллограф, и выбрал бесплатное.Это программное обеспечение не только превратит ваш компьютер в двухлучевой осциллограф, но и обеспечит БПФ-анализ сигналов.

DIY USB-осциллограф в спичечной коробке

Аналоговая полоса пропускания (большой сигнал), 0,30 / 0,30 / 0,70 МГц, для усиления 1/2/5
Аналоговая полоса пропускания (слабый сигнал), 12/6/7 МГц, для усиления 1 / 2/5
Входное сопротивление 1 МОм
Входное соединение 3 мм Аудиоразъем

от -12,5 В до + 7,50 В, усиление 1
от -6,25 В до + 13,75 В, усиление 2
от -2,50 В до +17.50 В, усиление 5

от 1 Мбит / с до 20 Мбит / с, 1 использования / выборка до 0,05 мксек / выборка, режим ETS (повторяющиеся сигналы)
от 10 бит / с до 500 кбит / с, от 100 мс / выборка до 2 раз / выборка, нормальный режим

Ch2 + Ch3 vs . время 200 выборок каждый
Ch2 в зависимости от времени 200 выборок
Ch3 в зависимости от времени 200 выборок
XY Ch2 + Ch3 в зависимости от времени 200 выборок каждый
DFT Ch2 400 выборок
DFT Ch3 400 выборок

Шаг 2: Схема блока и описание функций

На рисунке 1 показана упрощенная блок-схема системы.

Для удобства переноски устройство питается и управляется через USB-порт ПК.

Конфигурация оптимизирована таким образом, что для обеспечения полной функциональности этого цифрового запоминающего осциллографа требуется всего пять интегральных схем, работающих от одного источника питания +5 В.

FT232R от FDTI — это интерфейс USB для последовательного UART с расширенными функциями, обеспечивающими:

• Однокристальный USB-интерфейс для асинхронной последовательной передачи данных.
• Весь протокол USB обрабатывается на микросхеме.
• Полностью интегрированная 1024-битная EEPROM, в которой хранятся дескрипторы устройств и конфигурация ввода-вывода CBUS.
• С полностью встроенными оконечными резисторами USB.
• Полностью интегрированная генерация тактовых импульсов без необходимости использования внешнего кристалла.
• Выбор выхода, обеспечивающий бесклеевой интерфейс с внешним MCU или FPGA.
• И скорость передачи данных от 300 до 3 мегабод

Этот чип обеспечивает интерфейс USB-Serial с минимальным количеством компонентов и используется для связи с хост-компьютером для перечисления в качестве устройства USB-UART, настраивая Aj_Scope2 как 200 мА устройство и действует как интерфейс связи USB.

Устройства MCP6S22 представляют собой усилители с программируемым усилением (PGA) с цифровым управлением, широкой полосой пропускания и высоким входным сопротивлением, управляемым через последовательный периферийный интерфейс (SPI). Эти устройства обеспечивают входной интерфейс между dsPIC18F14K50 и dsPIC30F2020 и контролируемые внешние аналоговые сигналы.

Микроконтроллер dsPIC30F2020 реализует основные функции осциллографа.

• Аналогово-цифровое преобразование входов с согласованным сигналом Ch2 и Ch3 с требуемой частотой дискретизации
• Обработка триггерного прерывания
• Реагирование на последовательные команды с ПК и отправка полученных данных обратно.
• Также генерируется сигнал «Занято»

Микроконтроллер dsPIC30F2020 идеально подходит для этой задачи, поскольку он обеспечивает одновременное 2-канальное аналого-цифровое преобразование со скоростью до 1 Мбит / с, имеет внутренние компараторы, которые могут обрабатывать триггерные функции, обеспечивать ШИМ выходы, которые используются для установки входных напряжений смещения и интерфейса SPI для управления PGA.

Регулятор 3,3 В LM1117 обеспечивает опорное напряжение, которое используется для компенсации изменений усиления при изменении USB + 5 В.

Шаг 3. Программное обеспечение на хосте ПК

Программное обеспечение графического интерфейса на базе Microsoft Windows и Linux было разработано для взаимодействия с Aj_Scope2 через USB-порт ПК.

Visual Basic .Net Код приложения Microsoft Windows

Программа графического интерфейса пользователя Visual Basic .Net 2.0 используется для управления функциями Aj_Scope2.

Aj_Scope.exe вместе с соответствующими файлами драйверов USB ZedGraph.dll и FTDI были протестированы на совместимость с Windows XP и Windows 7 с расширением.Чистая 2.0.

* Драйверы FDTI VCP можно загрузить с сайта www.ftdichip.com/

Код кроссплатформенного приложения Python с открытым исходным кодом

В качестве альтернативы можно использовать программу GUI на основе Python для управления функциями Aj_Scope2.

Исполняемый битовый код Python Aj_Scope.pyc представляет собой кроссплатформенное приложение, которое было протестировано с использованием Python 2.7 в Windows XP и Windows 7, а также в Debian 6.0 («сжатие») и Debian 7.0 («хрип») с использованием Python 2.6 и Python 2.7 соответственно.

Для установки Python требуются следующие пакеты:
Tkinter, ttk, serial, glob, math, time, csv, numpy и matplotlib

* В системах Linux соответствующие команды «chmod» должны выполняться от имени пользователя root, чтобы предоставить пользователям разрешение на доступ к порту VCP, который обычно / dev / ttyUSB0

Подробнее: USB-осциллограф своими руками в спичечном коробке

Рассмотрим USB-осциллограф | Блог Simply Smarter Circuitry

На рисунке выше изображен автомобильный осциллограф HANTEK DSO3064 Kit VII 60 МГц

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 с интерфейсом USB имеют характеристики и функции, которые не уступают автономным настольным и портативным осциллографам.

Во-первых, они могут даже использовать вычислительную мощность вашего компьютера для выполнения математических операций с быстрым преобразованием Фурье, но при этом они стоят в несколько раз дешевле, чем отдельное устройство.Старые компьютеры часто быстрее и мощнее многих настольных осциллографов, которые стоят сотни или даже тысячи долларов, а это означает, что вы можете очистить старый компьютер от пыли и восстановить его в виде USB-осциллографа.

iDSO1070 Осциллограф iPhone, полоса пропускания 70 МГц

Во-вторых, 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 хранилища 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 поиске и устранении неисправностей тестируемого устройства.

Наконец, эти осциллографы получают питание от USB-порта вашего компьютера, поэтому вам не нужен внешний источник питания. Осциллографы USB компактны, легки и чрезвычайно портативны. Совместите свой осциллограф с ноутбуком и оцените преимущества автономного портативного осциллографа по значительно более низкой цене.

Заключение

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. Лучше всего то, что это бесплатно! Когда вы выйдете из этого простого прицела, вы сможете приобрести более мощный прицел с точно таким же пользовательским интерфейсом.

Полное раскрытие информации: я так 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 простой, но мощный осциллограф совершенно бесплатно.

Программный интерфейс Digilent Waveforms

В июне 2018 года компания Digilent обновила свой программный инструмент управления (Waveforms), на котором работает их популярный осциллограф 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 основе 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.
Экспортируйте данные «напряжение во времени» в файл CSV.
Выводит дюжину сигналов различных форм, таких как квадрат, синус, треугольник и напряжение постоянного тока со скоростью 100 кСм / с 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 — идея не новая. В конце концов, звуковая карта — это не что иное, как АЦП с частотой дискретизации около 100 000 выборок в секунду или 100 kS / s, 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, появится 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 Рисунок 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 входа микрофона вашего компьютера, и вы увидите напряжение, отображаемое на экране от внутреннего АЦП, просто используя настройки по умолчанию.

Если вы знакомы с осциллографами, 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 регулирует усиление и частоту дискретизации внутреннего АЦП. Это НЕ относится к прицелу звуковой карты.

Ваша звуковая карта принимает данные с фиксированной скоростью; обычно около 96 кСм / сек и с фиксированным полномасштабным диапазоном напряжения при 16-битном разрешении. Это исправлено. Вертикальные и горизонтальные элементы управления осциллографом просто изменяют , отображаемый на этих измерениях.

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 смещаем 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 «Положение».

Это две самые 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 в том случае, 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, если 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 все старые данные 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 прицела

АЦП постоянно принимает данные и помещает их в буфер «первым пришел — первым ушел» (FIFO).Думайте об этом как о поезде с 16 384 (количество измерений за одно измерение) маленькими вагончиками, 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 и 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» до того, как был достигнут порог срабатывания.

Чтобы проиллюстрировать это, я установил триггер на 300 мВ в нормальном 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 Рисунок 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 срабатывает, показывая все, что находится в его буфере сбора данных. Таким образом, вы увидите сработавшие сигналы (если они есть), но если их нет или вы неправильно настроили триггер, вы все равно сможете увидеть, что измеряет АЦП.

После того, как 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 можно управлять с помощью кнопок 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. Настройте 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 измерения наиболее четкими.Мне нравится видеть красивые целые числа как вертикальные и горизонтальные значения. 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.

Обратный инжиниринг производительности 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.

Каждый раз, когда вы подключаете внешний сигнал к своей 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 приобретите недорогую внешнюю звуковую карту USB.

Например, недорогая звуковая карта USB (8 долларов США) 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 на печатной плате. Этот конец показан на рис. 5 .

РИСУНОК 5. Крупный план стереоаудиоразъема с кабелем к звуковой карте 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 — это 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. Рисунок 7 показывает отношение измеренной амплитуды синусоидальной волны на разных частотах, нормированной на амплитуду, прошедшую через область полосы пропускания.

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

При построении в логарифмической шкале этот вид графика называется графиком Боде. Это передаточная функция относительного напряжения, измеряемого 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 напряжения постоянного тока, 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. Рисунок 8 показывает прямоугольный сигнал 100 Гц на входе АЦП и результирующее измеренное напряжение звуковой карты. Размах размаха 4 В проходит, а уровень постоянного тока падает 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 изменяющихся аналоговых сигналов, но хорошо подходит для измерения аудиосигналов с частотой 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 напряжений 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, может привести к его повреждению. Чтобы измерить сигналы 5 В, которые я мог бы найти на Arduino, мне нужно добавить интерфейсную схему ослабления 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 это 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, пока коэффициент делителя напряжения ниже 0.06. Это сделало бы 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 наконечнике создает 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 — отрегулировать коэффициент ослабления канала, чтобы отображаемое напряжение на осциллографе было равно фактическому напряжению на наконечнике.

Отображаемое напряжение с АЦП звуковой карты НЕ является откалиброванным 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 затухания немного сбивает с толку. Он действительно предназначен для регулировки отображаемого напряжения на экране в соответствии с напряжением на наконечнике при использовании ослабляющего пробника, такого как обычно используемый пассивный пробник с 10-кратным увеличением.

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 конце зонда, подключенного к DUT (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 настройку ослабления 10x в настройке канала. Напряжение, отображаемое на экране, будет тогда напряжением на наконечнике.

Чтобы найти правильное значение затухания для использования, мы подаем известный сигнал на наконечник и наблюдаем за значением напряжения, отображаемым 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 выдал синусоидальную волну с размахом 2 В 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 размах 0,212 В. 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, используя 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 положительный рабочий цикл. Оба индикатора 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 осциллографу, 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 прицел 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 / сек, цены начинаются примерно с 500 долларов.

Все они имеют, по сути, один и 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 высокочастотный от компьютера своими руками. Как сделать осциллограф из компьютера

Ниже представлен черновой USB-осциллограф, который можно собрать своими руками. Возможности USB-осциллографа минимальны, но для многих радиолюбительских задач он подойдет.Также схема этого USB-осциллографа может быть использована как основа для построения более серьезных схем. Схема построена на микроконтроллере Atmel Tiny45.

Осциллограф имеет два аналоговых входа и питается от интерфейса USB. Один вход активируется с помощью потенциометра, что позволяет снизить уровень входного сигнала.

Программное обеспечение для микроконтроллера tiny45 написано на C и скомпилировано с использованием Obdev V-USB, который реализует HID-устройство из микроконтроллера.
В схеме не используется внешний кварц, но программа использует частоту от USB 16,5 МГц. Естественно, от этой схемы дискретизации 1 Гбит / с ожидать не приходится.

Осциллограф работает через USB в HID режиме, не требующем установки каких-либо специальных драйверов. Софт для Windows написан с использованием .NET C #. На основе моей исходной программы вы можете добавлять программное обеспечение по мере необходимости.

Принципиальная схема USB-осциллографа очень проста!

Список используемых радиоэлементов:
1 светодиод (любой)
1 резистор для светодиода, от 220 до 470 Ом
2 резистора 68 Ом для USB D + и D-линий
1 1.Резистор 5K для обнаружения USB-устройств
2 стабилитрона 3,6 В для выравнивания уровней USB
2 конденсатора 100 нФ и 47 мкФ
2 фильтрующих конденсатора на аналоговых входах (от 10 до 470 нФ), возможно без них
1 или 2 потенциометра на аналоговых входах для уменьшения уровень входного напряжения (при необходимости)
1 разъем USB
1 микроконтроллер Atmel Tiny45-20.

Перечень радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	сумма	Примечание	Оценка	Мой блокнот
	MK AVR 8-бит	ATtiny45	1		Искать в Chip and Dip	В записной книжке
D1, D2	Стабилитрон	BZX84C3V6	2	3.6B	Искать в Chip and Dip	В записной книжке
C1, C3, C4	Конденсатор	100 нФ	3		Искать в Chip and Dip	В записной книжке
C2	Конденсатор электролитический	47 мкФ	1		Искать в Chip and Dip	В записной книжке
R1, R5	Резистор	68 Ом	2		Искать в Chip and Dip	В записной книжке
R2	Резистор	330 Ом	1		Искать в Chip and Dip	В записной книжке
R3	Резистор	2.2 кОм	1

В настоящее время использование различных измерительных приборов, построенных на основе взаимодействия с персональным компьютером, является довольно широким. Существенным преимуществом их использования является возможность сохранять полученные значения достаточно большого объема в памяти устройства с последующим их анализом.

Осциллограф

Digital usb от компьютера , описание которого мы приводим в этой статье, является одним из вариантов аналогичных измерительных приборов радиолюбителя.Его можно использовать как осциллограф и устройство, записывающее электрические сигналы в ОЗУ и на жесткий диск компьютера.

Схема несложная и содержит минимум компонентов, в результате чего достигнута хорошая компактность устройства.

Основные характеристики осциллографа USB:

АЦП: 12 бит.
Развертка по времени (осциллограф): 3 … 10 мсек / деление.
Шкала времени (самописец): 1 … 50 секунд / отсчет.
Чувствительность (без делителя): 0.3 вольта / дел.
Синхронизация: внешняя, внутренняя.
Запись данных (формат): ASCII, текст.
Максимальное входное сопротивление: 1 МОм параллельно емкости 30 пФ.

Описание осциллографа от компьютера

Для обмена данными между USB-осциллографом и персональным компьютером используется интерфейс универсальной последовательной шины (USB). Этот интерфейс работает на базе микросхемы FT232BM (DD2) компании Future Technology Devices. Это преобразователь интерфейса.Микросхема FT232BM может работать либо в режиме прямого управления битами BitBang (с использованием драйвера D2XX), либо в режиме виртуального COM-порта (с использованием драйвера VCP).

В качестве АЦП используется интегральная схема AD7495 (DD3) от Analog Devices. Это не что иное, как аналого-цифровой преобразователь с 12 битами, с внутренним источником напряжения и последовательным интерфейсом.

AD7495 также имеет синтезатор частоты, который определяет скорость обмена информацией между FT232BM и AD7495.Для создания необходимого протокола связи программа Oscilloscope usb заполняет выходной буфер USB отдельными значениями битов для сигналов SCLK и CS, как показано на следующем рисунке:

Измерение одного цикла определяется серией из девятисот шестидесяти последовательных преобразований. Микросхема FT232BM с частотой, определяемой встроенным синтезатором частоты, отправляет электрические сигналы SCLK и CS параллельно с передачей данных преобразования по линии SDATA.Период 1-го полного преобразования АЦП FT232BM, который устанавливает частоту дискретизации, соответствует длительности периода отправки в 34 байта данных, выводимых микросхемой DD2 (16 бит данных + импульс линии CS). Поскольку скорость передачи данных FT232BM определяется частотой внутреннего синтезатора частоты, для изменения значений развертки вам нужно только изменить значения синтезатора частоты FT232BM.

Данные, полученные персональным компьютером, после определенной обработки (изменение шкалы, настройка нуля) отображаются на экране монитора в графическом виде.

Анализируемый сигнал поступает на разъем XS2. Операционный усилитель OP747 предназначен для согласования входных сигналов с остальной схемой USB-осциллографа.

На модулях DA1.2 и DA1.3 построена схема сдвига биполярного входного сигнала в зону положительного напряжения. Поскольку внутренний опорный источник микросхемы DD3 имеет напряжение 2,5 вольта, без использования делителей охват входных напряжений составляет -1,25 .. + 1,25 В.

Чтобы иметь возможность исследовать сигналы с отрицательной полярностью при практически униполярном питании от разъема USB (a), используется преобразователь напряжения DD1, который для питания операционного усилителя OP747 создает напряжение отрицательной полярности.Компоненты R5, L1, L2, C3, C7-C11 используются для защиты аналоговой части осциллографа от помех.

Программа uScpoe предназначена для вывода информации на экран монитора компьютера. С помощью этой программы можно визуально оценить величину исследуемого сигнала, а также его форму в виде осциллограммы.

Используйте кнопки ms / div для управления разверткой осциллографа. Программа может сохранять форму сигнала и данные в файл с помощью соответствующих пунктов меню.Для включения и выключения осциллографа используйте кнопки Power ON / OF. При отключении схемы осциллографа от компьютера программа uScpoe автоматически переходит в режим OFF.

В режиме регистратора программа создает текстовый файл, имя которого можно задать следующим образом: Файл-> Выбор файла данных. Первоначально создается файл data.txt. Дальнейшие файлы можно импортировать в другие приложения (Excel, MathCAD) для дальнейшей обработки.

(3,0 Мб, скачано: 3610)

Технологии не стоят на месте, и догнать их не всегда легко.Есть новинки, в которых хотелось бы разобраться более подробно. Особенно это касается разнообразия, позволяющего поэтапно собрать практически любое простое устройство. Теперь среди них есть платы Arduino с их клонами, китайские микропроцессорные компьютеры и готовые решения, которые идут с программным обеспечением на борту.

Однако для работы со всем перечисленным выше ассортиментом интересных новинок, а также для ремонта цифровой техники требуется дорогостоящий высокоточный инструмент. Среди такого оборудования есть осциллограф, позволяющий снимать показания частоты и проводить диагностику.Часто его стоимость довольно высока, и начинающим экспериментаторам не по карману столь дорогостоящая покупка. На помощь приходит решение, появившееся на многих радиолюбительских форумах практически сразу после появления планшетов в системе Android. Его суть — сделать осциллограф из планшета с минимальными затратами, не внося никаких доработок и доработок вашего гаджета, а также исключив риск поломки.

Что такое осциллограф

Осциллограф — как устройство для измерения и отслеживания колебаний частоты в электрической сети — известен с середины прошлого века.Этими приборами оснащены все учебные и профессиональные лаборатории, так как можно только выявить некоторые неисправности или отрегулировать оборудование. Он может отображать информацию как на экране, так и на бумажной ленте. Показания позволяют увидеть форму волны, вычислить ее частоту и интенсивность и в результате определить источник ее возникновения. Современные осциллографы позволяют рисовать трехмерную цветовую частотную графику. Сегодня мы остановимся на простой версии стандартного двухканального осциллографа и реализуем ее с помощью приставки для смартфона или планшета и соответствующего программного обеспечения.

Самый простой способ создать карманный осциллограф

Если измеренная частота находится в диапазоне частот, слышимых человеческим ухом, а уровень сигнала не превышает стандартную частоту микрофона, то вы можете собрать осциллограф из планшета в устройство Android без дополнительных модулей. Для этого достаточно разобрать любую гарнитуру, на которой должен присутствовать микрофон. Если подходящей гарнитуры нет, нужно будет купить аудиоразъем 3,5 мм с четырьмя контактами.Перед тем, как паять щупы, проверьте распиновку разъема вашего гаджета, ведь их два типа. Зонды должны быть подключены к контактам, соответствующим подключению микрофона на вашем устройстве.

Далее вам необходимо загрузить из Маркета программное обеспечение, которое может измерять частоту на входе микрофона и строить график на основе принятого сигнала. Таких вариантов довольно много. Поэтому при желании будет из чего выбрать. Как уже говорилось ранее, переделки планшета не производились.Осциллограф будет готов сразу после калибровки приложения.

Плюсы и минусы представленной схемы

К преимуществам данного решения однозначно можно отнести простоту и дешевизну сборки. Старая гарнитура или один новый разъем почти ничего не стоят, и их установка занимает всего несколько минут.

Но у данной схемы есть ряд существенных недостатков, а именно:

Небольшой диапазон измеряемых частот (в зависимости от качества звукового тракта гаджета колеблется от 30 Гц до 15 кГц).
Отсутствие защиты планшета или смартфона (при случайном подключении щупов к высоковольтным частям цепи можно в лучшем случае сжечь микросхему, отвечающую за обработку аудиосигнала на своем гаджете, а в худшем — полностью отключить смартфон или планшет).
На очень дешевых приборах значительная погрешность измерения сигнала, достигающая 10-15 процентов. Для точной настройки оборудования такая цифра недопустима.

Реализовать защиту, экранировать сигнал и уменьшить погрешность

Чтобы частично защитить ваше устройство от возможного сбоя, а также стабилизировать сигнал и расширить диапазон входного напряжения, можно использовать схему простого осциллографа для планшета, который был Успешно используется для сборки приборов для компьютера уже давно.В нем используются дешевые компоненты, в том числе стабилитроны KS119A и два резистора 10 и 100 кОм. Стабилитроны и первый резистор включены параллельно, а второй, более мощный резистор используется на входе схемы для расширения максимально возможного диапазона напряжений. В результате пропадает большое количество помех, и напряжение повышается до 12 В.

Конечно, следует отметить, что осциллограф от планшета работает в первую очередь со звуковыми импульсами. Поэтому стоит позаботиться о качественном экранировании как самой схемы, так и щупов.При желании подробную инструкцию по сборке данной схемы можно найти на одном из тематических форумов.

Программное обеспечение

Для работы с такой схемой требуется программа, способная рисовать графику на основе входящего аудиосигнала. Найти его в «Маркете» несложно, вариантов много. Практически все они предполагают дополнительную калибровку, поэтому можно добиться максимально возможной точности и сделать из планшета профессиональный осциллограф. В остальном эти программы выполняют, по сути, одну и ту же задачу, поэтому окончательный выбор зависит от требуемой функциональности и удобства использования.

Самодельная консоль с модулем Bluetooth

Если требуется более широкий диапазон частот, то указанный выше вариант не подойдет. Здесь на помощь приходит новая опция — отдельный гаджет, представляющий собой приставку с аналого-цифровым преобразователем, обеспечивающим передачу цифрового сигнала. Звуковой тракт смартфона или планшета в этом случае больше не задействован, а это означает, что вы можете добиться более высокой точности измерения. Фактически на данном этапе они представляют собой только переносной дисплей, а вся информация собирается отдельным устройством.

Собрать осциллограф из планшета на «Андроид» с беспроводным модулем можно самостоятельно. В сети есть пример, когда подобное устройство было реализовано в 2010 году с использованием двухканального аналого-цифрового преобразователя на базе микроконтроллера PIC33FJ16GS504, а передатчиком сигнала служил модуль Bluetooth LMX9838. Устройство получилось достаточно функциональным, но сложным в сборке, поэтому для новичков это будет невыполнимая задача. Но, при желании, найти аналогичный проект на тех же радиолюбительских форумах — не проблема.

Bluetooth Ready Console Options

Инженеры не дремлют, и, помимо поделок, в магазинах появляется все больше и больше консолей, выполняющих функцию осциллографа и передающих сигнал по каналу Bluetooth на смартфон или планшет . Осциллограф-приставка к планшету, подключенная по Bluetooth, часто имеет следующие основные характеристики:

Предел измеряемой частоты: 1МГц.
Напряжение на щупе: до 10 В.
Дальность: около 10 м.

Этих характеристик вполне достаточно для домашнего использования, а все же в профессиональной деятельности иногда бывают случаи, когда такого диапазона катастрофически не хватает, а реализовать больший с медленным протоколом Bluetooth нереально. Какое решение в этой ситуации?

Осциллографы с передачей данных по Wi-Fi

Этот вариант передачи данных значительно расширяет возможности измерительного прибора. Сейчас рынок осциллографов с таким типом обмена информацией между приставкой и планшетом набирает обороты в силу своей востребованности.Такие осциллографы практически не уступают профессиональным, поскольку без задержек передают измеренную информацию на планшет, который тут же отображает ее в виде графика на экране.

Управление осуществляется через простые, интуитивно понятные меню, копирующие элементы конфигурации обычных лабораторных устройств. Кроме того, такое оборудование позволяет записывать или транслировать в реальном времени все, что происходит на экране, что может быть незаменимым помощником, если вам нужно попросить совета у более опытного мастера, находящегося в другом месте.

Характеристики осциллографа для приставки с подключением Wi-Fi увеличиваются в несколько раз по сравнению с предыдущими версиями. Такие осциллографы имеют диапазон измерения до 50 МГц, при этом их можно модифицировать с помощью различных адаптеров. Часто в них есть аккумуляторы для автономного питания, чтобы максимально разгрузить рабочее место от лишних проводов.

Самодельные версии современных пультов-осциллографов

Конечно, на форумах идет всплеск различных идей, с помощью которых энтузиасты пытаются осуществить свою давнюю мечту — самостоятельно собрать осциллограф из планшет на «Андроид» с каналом Wi-Fi.Некоторые модели успешны, другие — нет. Вам решать, попытать ли удачу и сэкономить несколько долларов, собрав устройство самостоятельно, или приобрести готовую версию. Если вы не уверены в своих силах, то лучше не рисковать, чтобы не пожалеть потраченных средств.

В противном случае добро пожаловать в одно из сообществ радиолюбителей, в котором можно дать дельный совет. Возможно, позже это будет ваша схема, что новички построят свой первый в жизни осциллограф.

Программное обеспечение консоли

Часто вместе с покупкой осциллографов к приставке прилагается компакт-диск с программой, которую можно установить на планшет или смартфон. Если такого диска в комплекте нет, то внимательно прочтите инструкцию к устройству — скорее всего, он содержит названия программ, совместимых с устройством и находящихся в магазине приложений.

Также некоторые из этих устройств могут работать не только с устройствами под управлением операционной системы Android, но и с более дорогими устройствами Apple.В этом случае программа обязательно будет в AppStore, так как другого варианта установки нет. Сделав осциллограф из планшета, не забудьте проверить точность показаний и при необходимости откалибровать прибор.

USB-осциллографы

Если у вас нет портативного устройства вроде планшета, но есть ноутбук или компьютер, не расстраивайтесь. Из них тоже можно сделать замечательный. Самый простой вариант — подключить щупы к микрофонному входу компьютера по тому же принципу, что описан в начале статьи.

Однако, учитывая его ограничения, этот вариант не для всех. В этом случае можно использовать USB-осциллограф, который будет обеспечивать те же характеристики, что и приставка при передаче сигнала по Wi-Fi. Стоит отметить, что такие устройства иногда работают с некоторыми планшетами, поддерживающими технологию подключения внешних устройств OTG. Разумеется, осциллограф ЮСБ тоже пытаются обойтись своими силами, и довольно успешно. По крайней мере, этой поделке посвящено большое количество тем на форумах.

Осциллограф — одно из ключевых устройств, как и любая радиотехническая лаборатория промышленного назначения, а также обычная радиотехническая мастерская. С помощью такого устройства возможно обнаружение неисправностей. электронных схем, а также для отладки их работы при проектировании новых устройств. Однако цена на такие устройства очень высока, и купить такую вещь может позволить себе далеко не каждый радиолюбитель. Эта статья посвящена тому, как сделать осциллограф из компьютера. Есть много способов изготовления такого устройства, но основа везде одинакова: звуковая карта ПК выполняет роль карты, которая будет принимать импульсы, и к ней прилагается специальный адаптер.Он служит для согласования уровней измеряемых сигналов и входа звуковой карты компьютера.

Осциллограф на компьютере: программное обеспечение

Одним из основных элементов этого прибора является программа, которая на мониторе производит визуализацию измеренных импульсов. Выбор такого софта огромный, но не все утилиты работают стабильно. Особой популярностью у радиолюбителей пользуется программа осциллографа Osci, входящая в комплект AudioTester. Он имеет интерфейс, который выглядит как стандартное аналоговое устройство, а на экране есть сетка, которая позволит вам измерить длительность и амплитуду сигнала.Он удобен в использовании и имеет ряд дополнительных функций, которые недоступны для программ этого типа. Но каждый радиолюбитель сможет выбрать то программное обеспечение, которое ему больше нравится для работы.

Технические характеристики

Итак, чтобы сделать осциллограф из компьютера, необходимо собрать специальный аттенюатор (делитель напряжения), который может покрыть максимально широкий диапазон измеряемых напряжений. Вторая функция такого адаптера — защитить входной порт звуковой карты от повреждений, которые может вызвать высокий уровень напряжения.Для большинства аудиокарт входное напряжение ограничено 1-2 вольт. Осциллограф от компьютера имеет ограниченную звуковую карту. Для бюджетных карт он колеблется от 0,1 Гц до 20 кГц (синусоидальный сигнал). Нижний предел напряжения, который можно измерить, ограничен уровнем фона и шума и составляет 1 мВ, а верхний ограничен параметрами адаптера и может составлять несколько сотен вольт.

Устройство делителя напряжения

Осциллограф от компьютера имеет очень простую электрическую схему.Он содержит только два стабилитрона и три в зависимости от используемой шкалы. виртуальный осциллограф. Этот делитель рассчитан на три разных шкалы с коэффициентами 1: 1, 1:20 и 1: 100. Соответственно, устройство будет иметь три входа, к каждому из которых подключен резистор. Номинальное сопротивление прямого входного резистора составляет 1 МОм. Общий провод подключен через обратное соединение двух стабилитронов. Они предназначены для защиты звуковой карты от перенапряжения, когда переключатель находится в положении «прямой ввод».Параллельно резисторам можно подключить конденсаторы, они будут выравнивать амплитудно-частотную составляющую устройства.

Заключение

Такой компьютер осциллографа не изящен, однако простое схемотехническое решение позволит достичь широкого диапазона измеряемых напряжений. Этот прибор поможет при ремонте аудиоаппаратуры или может быть использован как тренировочный измерительный прибор.

USB-осциллограф

— Обзор недорогих USB-осциллографов

USB-осциллограф — Обзор недорогих USB-осциллографов — oszilloskope.сеть

Обратите внимание: Мы получаем комиссию за покупки, сделанные по ссылкам в этом посте. Это сделано для поддержки нашего блога и не влияет на наши рекомендации. Подробности см. В раскрытии.

Осциллограф отображает изменение электрического напряжения во времени. Он используется для измерения периодически повторяющихся событий. Кроме того, разовые события можно анализировать с помощью однократных измерений.Недорогой альтернативой автономным устройствам являются USB-осциллографы.

Получаем комиссии за покупки, сделанные по ссылкам в этом посте.

Осциллограф — незаменимое устройство для разработки или анализа неисправностей схем. Сигналы произвольного напряжения могут быть измерены с течением времени. Осциллограф также очень полезен для анализа ошибок.Кривые напряжения можно использовать для детального исследования ошибок. Это позволяет разработчику сузить ошибку и быстрее достичь цели. Таким образом, устройство способствует точному анализу. Помимо графического представления, разработчик имеет в своем распоряжении множество математических функций. Это позволяет разработчику точно исследовать сигнал. Хорошо известный метод — анализ БПФ. Сигнал разбивается на отдельные спектральные компоненты, что позволяет обнаруживать любые частоты помех.Эта функция представлена программным обеспечением и также доступна для USB-осциллографов. Но также другие функции, такие как отображение среднего значения или минимальных и максимальных значений, могут быть полезны для анализа. Сохранение изображений также упрощает анализ.

Осциллограф

и USB.

USB-осциллограф — это измерительный прибор, который работает через USB-порт и требует наличия компьютера или планшетного компьютера. Осциллограф USB состоит из блока сбора данных и ПК, который отображает данные через графический интерфейс пользователя.Осциллограф USB имеет один или несколько аналоговых каналов, при необходимости цифровые каналы, а также кнопки или переключатели для работы. Осциллографы USB отличаются от классических осциллографов двумя способами. С одной стороны, они обычно намного дешевле, потому что графическое отображение осуществляется главным компьютером. Для USB-осциллографа необходимы только аналого-цифровой преобразователь и USB-интерфейс. Дальнейшие функции реализуются через соответствующее программное обеспечение. С другой стороны, USB-осциллографы обычно очень компактны и могут использоваться в труднодоступных местах.Особенно в сочетании с планшетным ПК они более мобильны, чем обычные осциллографы.

Ключевые факторы для USB-осциллографов

Что именно важно при покупке USB-осциллографа? Это сильно зависит от того, что именно нужно. Целевое использование также играет решающую роль. Самая важная особенность — это количество каналов, которые вы хотите захватывать одновременно. Кроме того, важную роль играет достижимая аналоговая полоса пропускания. Другой параметр — разрешение преобразования.К дополнительным функциям относятся поддерживаемые платформы, программное обеспечение и небольшие tft-дисплеи для мобильного использования.

Количество каналов

Для простых приложений может быть достаточно одного канала. Однако в большинстве случаев вам следует искать как минимум два входных канала. Это означает, что ваш USB-осциллограф может контролировать два аналоговых сигнала одновременно. Кроме того, некоторые осциллографы поддерживают дополнительные цифровые каналы. Цифровые каналы интерпретируются как ноль или единица в зависимости от уровня их напряжения.

Аналоговая полоса пропускания

Аналоговая полоса пропускания очень важна. Он указывает, какие частоты могут быть захвачены устройством. Полоса пропускания аналогового сигнала указывается в кГц или МГц и представляет собой наивысшую частоту синусоидальной волны, которую можно наблюдать с помощью осциллографа. Если вы посмотрите на произвольные или прямоугольные сигналы, обратите внимание, что эти сигналы имеют компоненты синусоидальной волны, в 10 раз превышающие базовую частоту. 8 = 256 различных уровней сигнала.

Диапазон усиления / напряжения Настройки усиления позволяют изменять входной диапазон осциллографа. Обычно входной диапазон находится в пределах от нескольких милливольт до нескольких вольт.

Дисплей

Если вы хотите использовать прицел как отдельное устройство, вам следует купить прицел с дисплеем. Если для вас это не важно, вы можете подумать о версии без отображения.

Память

Память сэмплов определяет, сколько сэмплов можно записать за один снимок.Больше памяти — лучше.

Платформы и программное обеспечение

Все usb-прицелы имеют вспомогательное программное обеспечение. Некоторые предназначены только для Windows, некоторые могут поддерживать Linux или Mac. Взгляните на описание.

Ниже перечислены самые популярные и недорогие USB-осциллографы. В обзоре представлены наиболее важные параметры, такие как количество каналов, аналоговая полоса пропускания, частота дискретизации и другие характеристики. Популярные производители — SainSmart и Hantek.

Обзор лучших USB-осциллографов.

Получаем комиссии за покупки, сделанные по ссылкам в этом посте.

Осциллографы USB

от профессионала до любителя

// php echo do_shortcode (‘[responseivevoice_button voice = «Американский английский мужчина» buttontext = «Listen to Post»]’)?>

USB, это небольшое соединение вашего ПК практически со всем, породило целую индустрию подключенного тестового оборудования.В первую очередь это осциллографы. Здесь мы представляем около 16 компаний, которые производят осциллографы на базе ПК, то есть осциллографы, которым требуется внешний компьютер для отображения и управления. Конечно, почти все настольные осциллографы (с собственными экранами) также имеют возможность подключения по USB, но те, которые представлены на следующих страницах, не имеют собственных экранов.

Я видел, как USB-осциллографы могут быть установлены на стендах, в полевых условиях, в автоматизированных испытательных системах и установлены в машинах для контроля параметров в реальном времени.Существуют и другие типы подключенных осциллографов, например, с Ethernet или беспроводной связью, но USB предлагает самый широкий выбор.

Было время, когда подключенные «безликие» осциллографы отставали от настольных версий по скорости и производительности, но это время прошло, за исключением высоких частот. Прелесть подключенного прибора заключается в том, что дисплей и обработка сигналов находятся на хосте, что снижает стоимость. Добавить возможность подключения по USB так просто, что эти осциллографы доступны по ценам для любителей.Некоторые из недорогих моделей даже позволяют загружать схемы их внутренних схем.

На следующих страницах представлены модели примерно от 16 компаний. Это не полный список, в нем всего одна или две модели на компанию, обычно это модели с самой низкой стоимостью и максимальной производительностью. Я приведу некоторые основные характеристики и цены в таблице, которую вы можете загрузить, но есть еще много других характеристик, которые следует учитывать при выборе осциллографа USB. Например:

Триггеры
Память сигналов
Запись данных
Математика
Расшифровка последовательной шины

По цене товары разделены на пять групп.Воспользуйтесь ссылками ниже, чтобы перейти к предпочтительному диапазону цен. На каждой странице есть ссылка, которая вернет вас на эту страницу.

В то время как большинство компаний предоставляют цены, некоторые нет. В таких случаях цены указываются на сайтах дистрибьюторов. Прейскурантные цены TiePie и DPScope указаны в евро, которые были конвертированы в доллары США. Но обменные курсы меняются каждый день. Каждый рисунок на следующих страницах содержит ссылку на страницу этого продукта.

Диапазон цен:

Использовали ли вы какие-либо из этих осциллографов или другие в их семьях? Если да, расскажите, насколько хорошо они работают.