Hvordan lage et oscilloskop fra en datamaskin. Det enkleste oscilloskopet fra en datamaskin. Spenningsdeler trimmermotstander

På Internett-siden http://www.semifluid.com fant jeg en veldig enkel løsning for å lage et digitalt datamaskinoscilloskop. Enheten er basert på en åtte-bits PIC12F675-prosessor.

Prosessoren kjører på 20 MHz. Mikrokontrolleren måler kontinuerlig inngangsspenningen, konverterer den og sender en digital verdi til den serielle porten på datamaskinen. Baudhastigheten til den serielle porten er 115 kBit, og som vist i følgende figur, skannes og sendes data med en hastighet på ca. 7,5 kHz (134 μs).

Enhetsdiagram

Grunnlaget for kretsen er PIC12F675 mikrokontrolleren (U2 mikrokrets) som opererer med en 20 MHz klokkefrekvens til Y1-krystallen. J1 er en standard strømkontakt for tilkobling av 9-12 V strøm, som deretter stabiliseres ved U1 til 5 V for å gi strøm til prosessoren.

Etter U2 legges en enkel TTL-nivåomformer med en RS232 seriell port på en personlig datamaskin til kretsen. Den er bygget rundt en BC337 (Q1) transistor og motstander R1 og R3. Mikrokontrollerinngang 5 fører til bryter S1. I sin grunnposisjon (1-2) bytter instrumentet til DC-oscilloskopmodus (DC-målinger), som er i stand til å vise et 0-5V inngangssignal. I den andre posisjonen - inn i AC-oscilloskopmodus. I denne posisjonen er maksimal spenning fra -2,5 til +2,5 V. Jeg brukte en keramisk 22000nF kondensator C6 for å observere lave frekvenser uten mye forvrengning.

Om nødvendig kan du legge til en ekstra inngangsdemper (splitter), eller op-amp.

Programvare

På det opprinnelige nettstedet nevnt ovenfor er et enkelt kontrollprogram for Windows også tilgjengelig. Programmet er skrevet i Visual Basic.

Programmet starter umiddelbart og venter på at data skal vises på COM1-serieporten. Til venstre er det fire skyveknapper som brukes til å måle perioden og spenningen til signalet. Deretter er det av/på-synkronisering, felt for skalering eller endring av verdiene til prøvestørrelsen.

Montering

Jeg lagde ikke et kretskort, men monterte alt i en liten plastboks med veggfeste. Huset må ha hull for RS232-kontakten til bryteren, inngangskontakten, strømkontakten.

Fastvaren for prosessoren er på slutten av artikkelen. Konfigurasjonsbitene (sikringen) under programmering må stilles inn som følger:

Bilde av min ferdige prototype

Nedenfor kan du laste ned kilden, fastvaren og programvaren for Windows

Liste over radioelementer

Betegnelse	Type av	Valør	Mengde	Merk	Butikk	Min notatbok
U1	Lineær regulator		1		Søk i Chip and Dip	Inn i notisblokk
U2	MK PIC 8-bit		1	675-I / P	Søk i Chip and Dip	Inn i notisblokk
Q1	Bipolar transistor		1		Søk i Chip and Dip	Inn i notisblokk
C1, C2, C5	Kondensator	0,1 uF	3		Søk i Chip and Dip	Inn i notisblokk
C3, C4	Kondensator	22 pF	2		Søk i Chip and Dip	Inn i notisblokk
C6	Kondensator	22 uF	1		Søk i Chip and Dip	Inn i notisblokk
R1, R3	Motstand		2

I dag er bruken av ulike måleenheter basert på interaksjon med en personlig datamaskin ganske mye. En betydelig fordel med bruken deres er muligheten til å lagre de oppnådde verdiene av et tilstrekkelig stort volum i enhetens minne, med deres påfølgende analyse.

Digital USB oscilloskop fra datamaskinen, beskrivelsen som vi gir i denne artikkelen, er et av alternativene for slike måleinstrumenter til radioamatøren. Den kan brukes som et oscilloskop og en enhet for opptak av elektriske signaler i RAM og på harddisken til en datamaskin.

Kretsen er ikke komplisert og inneholder et minimum av komponenter, som et resultat av at det var mulig å oppnå en god kompakthet av enheten.

Nøkkelfunksjoner til USB-oscilloskop:

• ADC: 12 bits.
• Tidsbase (oscilloskop): 3 ... 10 ms / deling.
• Tidsskala (opptaker): 1… 50 sek / prøve.
• Følsomhet (ingen deler): 0,3 Volt / divisjon.
• Synkronisering: ekstern, intern.
• Datapost (format): ASCII, tekst.
• Maksimal inngangsimpedans: 1 MΩ parallelt med 30 pF kapasitans.

Beskrivelse av oscilloskopoperasjonen fra en datamaskin

For å utveksle data mellom et USB-oscilloskop og en personlig datamaskin, brukes Universal Serial Bus (USB)-grensesnittet. Dette grensesnittet fungerer på FT232BM (DD2)-brikken fra Future Technology Devices. Det er en grensesnittomformer. FT232BM-mikrokretsen kan fungere både i BitBang direkte kontrollmodus (når du bruker D2XX-driveren) og i den virtuelle COM-portmodusen (når du bruker VCP-driveren).

AD7495 (DD3) integrert krets fra Analog Devices ble brukt som en ADC. Det er ikke noe mer enn en 12-bits A/D-omformer med en intern spenningsreferanse og seriell grensesnitt.

AD7495 har også en frekvenssynthesizer som bestemmer hvor raskt FT232BM og AD7495 skal utveksle informasjon. For å lage den nødvendige kommunikasjonsprotokollen, fyller oscilloskop USB-programmet USB-utgangsbufferen med separate bitverdier for SCLK- og CS-signalene, som vist i følgende figur:

Målingen av en syklus bestemmes av en serie på ni hundre og seksti påfølgende konverteringer. FT232BM-mikrokretsen ved frekvensen bestemt av den innebygde frekvenssynthesizeren, sender de elektriske signalene SCLK og CS, parallelt med overføringen av konverteringsdata over SDATA-linjen. Perioden for den første komplette konverteringen av FT232BM ADC, som setter samplingshastigheten, tilsvarer varigheten av sendeperioden på 34 byte med data utstedt av DD2-mikrokretsen (16 databiter + CS-linjepuls). Siden FT232BM dataoverføringshastigheten bestemmes av frekvensen til den interne frekvenssynthesizeren, trenger du bare å endre verdiene til FT232BM frekvenssynthesizeren for å endre sveipeverdiene.

Dataene som mottas av den personlige datamaskinen, etter en viss behandling (omskalering, nullkorreksjon), vises grafisk på skjermen.

Signalet som undersøkes blir matet til XS2-kontakten. OP747 operasjonsforsterker er designet for å matche inngangssignalene med resten av USB-oscilloskopkretsen.

På modulene DA1.2 og DA1.3 er det bygget en krets for å skifte det bipolare inngangssignalet til den positive spenningssonen. Siden den interne referansespenningskilden til DD3-mikrokretsen har en spenning på 2,5 volt, uten å bruke delere, er dekningen av inngangsspenningene -1,25 .. + 1,25 V.

For å kunne undersøke signaler med negativ polaritet, med tilnærmet unipolar strøm fra USB-kontakten (a), ble det brukt en DD1 spenningsomformer, som genererer en negativ polaritetsspenning for å drive OP747 op-amp. Komponentene R5, L1, L2, C3, C7-C11 brukes for å beskytte den analoge delen av oscilloskopet mot interferens.

UScpoe-programmet er utviklet for å vise informasjon på dataskjermen. Ved hjelp av dette programmet blir det mulig å visuelt evaluere verdien av signalet som studeres, så vel som formen i form av et oscillogram.

For å kontrollere oscilloskopsveipet, bruk ms / div-knappene. Programmet kan lagre bølgeformen og dataene til en fil ved å bruke de riktige menyelementene. Strøm PÅ/AV-knappene brukes til å virtuelt slå oscilloskopet på og av. Når du kobler oscilloskopkretsen fra datamaskinen, vil uScpoe automatisk bytte til AV-modus.

I opptaksmodus lager programmet en tekstfil, hvis navn kan angis i følgende bane: Fil-> Valgdatafil. data.txt-filen genereres først. Deretter kan filene importeres til andre applikasjoner (Excel, MathCAD) for videre behandling.

(3,0 Mb, nedlastet: 3 610)

Et oscilloskop er et svært viktig instrument som brukes i radiotekniske laboratorier som produserer og tester mange instrumenter. Men de kan også brukes i konvensjonelle radioverksteder. Hovedoppgaven til enheter av denne typen er å oppdage og korrigere elektroniske kretser, feilsøke arbeidet deres, og viktigst av alt, forhindre problemer med produksjon av nye kretser.

En betydelig ulempe med oscilloskop er deres ganske høye pris. Derfor kan ikke alle kjøpe dem. Det er derfor spørsmålet oppstår,? Selv om det er mange kjente alternativer for slik produksjon, involverer hver metode ett hovedelement - et PC-lydkort. En adapter er koblet til den, takket være hvilken nivåene til de målte signalene matches.

Programvare

Denne enheten fungerer takket være et bestemt program. Den overfører signaler til skjermen som blir visualisert. Dermed blir de målte pulsene konvertert. Utvalget av verktøy er ganske stort, men ikke alle kan fungere stabilt bra.

Det mest populære er det velprøvde Osci-programmet. Takket være det fungerer oscilloskopet i normal modus. Programmet har et grensesnitt, et rutenett er installert på skjermen, takket være hvilket du kan måle signalet etter lengde og amplitude. Dette nettet er spesielt fordi det gir ekstra funksjonalitet. På grunn av valget av dette programmet er det en rekke positive aspekter som ikke kan garanteres av andre programmer.

Tekniske detaljer

For å bygge et oscilloskop fra en datamaskin er det nødvendig å sette sammen en såkalt spenningsdeler eller attenuator. Denne enheten lar deg dekke et bredt spekter av målt spenning, for å beskytte inngangsporten til lydkortet mot skade. Skader på dette nivået oppstår hovedsakelig på grunn av høy spenning.

Nesten alle lydkort har en inngangsspenning på ikke mer enn 2 volt. Et oscilloskop laget av en datamaskin er begrenset i lydkortets muligheter. Hvis vi vurderer budsjettkort, holdes denne indikatoren for dem på nivået 0,1 Hz - 20 kHz.

Spenningen på det laveste punktet er 1 mV. Et så lavt tall forklares av begrensningene i bakgrunnen og støynivået. Øvre spenningsparametere - opptil 500 volt. Den er begrenset av adapterparametere.

Fordeler og ulemper med oscilloskop

Ingen radioamatør kan klare seg uten et oscilloskop. Selv om denne enheten selges til en ganske høy pris. Men samtidig har det både fordeler og en rekke ulemper.

Den største fordelen med et oscilloskop laget med egne hender fra en datamaskin er den lave prisen. Det vil si at det må brukes svært lite penger på omutstyret. Men det er flere ulemper:
1. Høy følsomhet. Enheten reagerer på selv lavt nivå interferens. Dette fører til store feil.
2. Amplituden til lydsignalet er opptil 2V. Lydkortinngangen tåler ikke høyere avlesning. Derfor kan lydkortet svikte ganske raskt. Dette kan imidlertid unngås.
3. Manglende kontinuerlig måling av spenning. Dette er faktisk ikke en vesentlig ulempe.

Bygg et oscilloskop

Siden noen oscilloskoper ikke tillater et signal høyere enn 2V, og for noen overstiger det ikke 1V, må du prøve å eliminere dette problemet, siden denne amplituden tydeligvis ikke er nok. Løsningen på problemet ligger i å øke grensene som adapteren kan håndtere. Det moderne programmet som sikrer driften av oscilloskopet lar deg oppnå slike målegrenser - 12,5 og 250 volt.

Hvis et signal med en amplitude på 250 volt ikke er nødvendig, kan en adapter med to kanaler lages. For dette er det installert en beskyttelse som overvåker driften av enheten, det vil si at den ikke tillater feilaktig påslåing hvis spenningsindikatoren er ganske høy.

For å redusere påvirkningen av ekstern interferens på oscilloskopet fra datamaskinen, er det nødvendig å plassere brettet i et metallhus. Etter det kobles en felles ledning til denne kroppen.

Prosessen med å sette opp lydkortet er ledsaget av å slå av mikrofonforsterkningen. For å gjøre dette, er volumet på den satt til gjennomsnitt eller under gjennomsnitt. Når alt arbeidet er gjort, kan du begynne å måle pulsene til den sekundære behandlingen av transformatoren. Hvis alt er gjort riktig, vil det kunne vise oscillogrammer av selv de laveste frekvensene på skjermen. Takket være det installerte programmet vil det være mulig å enkelt bestemme nivået på signalfrekvensen.

Det er så enkelt å lage en moderne enhet fra en datamaskin. Oscilloskopet vil tegne bølgeformer som vil hjelpe i arbeidet og eksperimentene som utføres i radioteknikk og hjemmelaboratorier.

Nedenfor er et prosjekt av et USB-oscilloskop som du kan sette sammen med egne hender. Mulighetene til et USB-oscilloskop er minimale, men for mange amatørradiooppgaver vil det fungere fint. Dessuten kan kretsene til dette USB-oscilloskopet brukes som grunnlag for å bygge mer seriøse kretser. Kretsen er basert på Atmel Tiny45 mikrokontroller.

Oscilloskopet har to analoge innganger og får strøm fra USB-grensesnittet. Den ene inngangen betjenes via et potensiometer, som gjør at inngangsnivået kan reduseres.

Programvaren til tiny45-mikrokontrolleren er skrevet i C og kompilert ved hjelp av Obdevs V-USB, som implementerer HID-enheten fra mikrokontrollersiden.
Kretsen bruker ikke ekstern krystall, men programvaren bruker frekvensen fra USB 16,5 MHz. Naturligvis bør man ikke forvente 1Gs/s-sampling fra denne ordningen.

Oscilloskopet fungerer via USB via HID-modus, som ikke krever installasjon av noen spesielle drivere. Programvaren for Windows er skrevet med .NET C #. Med utgangspunkt i kildekoden min, kan du legge til programvare etter behov.

Det skjematiske diagrammet av et USB-oscilloskop er veldig enkelt!

Liste over brukte radioelementer:
1 LED (alle)
1 motstand for LED, 220 til 470 Ohm
2 x 68 ohm motstander for USB D+ & D linjer
1 x 1,5K motstand for USB-enhetsdeteksjon
2 x 3,6V zenerdioder for utjevning av USB-nivåer
2 kondensatorer 100nF og 47μF
2 filterkondensatorer på analoge innganger (fra 10nF til 470nF), det er mulig uten dem
1 eller 2 potensiometre på analoge innganger for å redusere inngangsspenningsnivået (hvis nødvendig)
1 USB-kontakt
1 mikrokontroller Atmel Tiny45-20.

Liste over radioelementer

Betegnelse	Type av	Valør	Mengde	Merk	Butikk	Min notatbok
R1, R5	Motstand		2		Søk i Chip and Dip	Inn i notisblokk
R2	Motstand		1		Søk i Chip and Dip	Inn i notisblokk
R3	Motstand		1

Hvordan lage et digitalt oscilloskop fra en datamaskin med egne hender?

Dedikert til nybegynnere radioamatører!

Hvordan sette sammen den enkleste adapteren for et programvare virtuelt oscilloskop, egnet for bruk ved reparasjon og oppsett av lydutstyr. https: // nettsted /

Artikkelen forklarer også hvordan du kan måle inngangs- og utgangsimpedansen og hvordan du beregner en attenuator for et virtuelt oscilloskop.

De mest interessante videoene på Youtube

Relaterte temaer.

Om virtuelle oscilloskop.

En gang hadde jeg en løsningsidé: å selge et analogt oscilloskop og kjøpe et digitalt USB-oscilloskop for å erstatte det. Men etter å ha rotet gjennom markedet, oppdaget jeg at de mest budsjettmessige oscilloskopene "starter" på $ 250, og anmeldelsene om dem er ikke veldig gode. Mer seriøse enheter koster flere ganger mer.

Så jeg bestemte meg for å begrense meg til et analogt oscilloskop, og for å bygge en slags tomt for nettstedet, bruke et virtuelt oscilloskop.

Jeg lastet ned flere programvareoscilloskoper fra nettverket og prøvde å måle noe, men det kom ikke noe godt ut av det, for enten var det ikke mulig å kalibrere enheten, eller så var grensesnittet ikke egnet for skjermbilder.

Det var, jeg hadde allerede forlatt denne virksomheten, men da jeg lette etter et program for å fjerne frekvensresponsen, kom jeg over et sett med programmer "AudioTester". Jeg likte ikke analysatoren fra dette settet, men Osci-oscilloskopet (heretter vil jeg kalle det AudioTester) viste seg å være helt riktig.

Dette instrumentet har et grensesnitt som ligner på et konvensjonelt analogt oscilloskop, og det er et standard rutenett på skjermen som lar deg måle amplitude og varighet. https: // nettsted /

Blant manglene kan vi nevne noe ustabilitet i arbeidet. Programmet fryser noen ganger, og for å tilbakestille det må du ty til å bruke Task Manager. Men alt dette kompenseres av det kjente grensesnittet, brukervennligheten og noen veldig nyttige funksjoner som jeg ikke har sett i noe annet program av denne typen.

Merk følgende! Settet med programmer "AudioTester" har en lavfrekvensgenerator. Jeg anbefaler ikke å bruke den, da den prøver å kontrollere lydkortdriveren på egen hånd, noe som kan føre til irreversibel mute. Hvis du bestemmer deg for å bruke den, ta vare på gjenopprettingspunktet eller OS-sikkerhetskopien. Men det er bedre å laste ned den vanlige generatoren fra "Tilleggsmateriell".

Et annet interessant program for Avangard virtuelle oscilloskop ble skrevet av vår landsmann OL Zapisnykh.

Dette programmet har ikke det vanlige målenettet, og skjermen er for stor til å ta skjermbilder, men den har innebygget amplitudeverdivoltmeter og en frekvensteller, som delvis kompenserer for ulempen ovenfor.

Dels fordi ved lave signalnivåer begynner både voltmeter og frekvensteller å lyve sterkt.

Men for en nybegynner radioamatør som ikke er vant til å oppfatte plott i volt og millisekunder per divisjon, kan dette oscilloskopet være ganske nyttig. En annen nyttig funksjon ved Avangard-oscilloskopet er muligheten til uavhengig å kalibrere de to eksisterende skalaene til det innebygde voltmeteret.

Så jeg vil snakke om hvordan man bygger et måleoscilloskop basert på AudioTester- og Avangard-programmene. Selvfølgelig, i tillegg til disse programmene, trenger du et hvilket som helst innebygd eller separat, det mest budsjettmessige lydkortet.

Egentlig er alt arbeid redusert til å lage en spenningsdeler (attenuator), som vil dekke et bredt spekter av målte spenninger. En annen funksjon av den foreslåtte adapteren er å beskytte lydkortinngangen mot skade når høyspenning treffer inngangen.

Tekniske data og bruksområde.

Siden det er en koblingskondensator i inngangskretsene til lydkortet, kan oscilloskopet kun brukes med en "lukket inngang". Det vil si at på skjermen vil det være mulig å observere bare den vekslende komponenten av signalet. Men med litt fingerferdighet, ved å bruke AudioTester-oscilloskopet, kan du måle nivået til DC-komponenten. Dette kan være nyttig, for eksempel når telletiden til multimeteret ikke tillater å fikse amplitudeverdien til spenningen over en kondensator ladet gjennom en stor motstand.

Den nedre grensen for den målte spenningen er begrenset av støynivået og bakgrunnsnivået og er ca. 1 mV. Den øvre grensen er bare begrenset av parametrene til deleren og kan nå hundrevis av volt.

Frekvensområdet er begrenset av lydkortets muligheter og for budsjettlydkort er: 0,1Hz… 20kHz (for et sinusformet signal).

Selvfølgelig snakker vi om en ganske primitiv enhet, men i mangel av en mer avansert enhet kan denne godt fungere.

Enheten kan hjelpe til med reparasjon av lydutstyr eller brukes til pedagogiske formål, spesielt hvis den er supplert med en virtuell bassgenerator. I tillegg, ved å bruke et virtuelt oscilloskop, er det enkelt å lagre et plott for å illustrere ethvert materiale, eller for å legge ut på Internett.

Oscilloskop maskinvare koblingsskjema.

Tegningen viser oscilloskopets maskinvare - "Adapter".

For å bygge et to-kanals oscilloskop, må du duplisere denne kretsen. Den andre kanalen kan være nyttig for å sammenligne to signaler eller for å koble til ekstern synkronisering. Sistnevnte er gitt i "AudioTester".

Motstander R1, R2, R3 og Rin. - spenningsdeler (demper).

Verdiene til motstandene R2 og R3 avhenger av det virtuelle oscilloskopet som brukes, eller snarere av skalaene det bruker. Men siden "AudioTester" har en divisjonsverdi som er et multiplum av 1, 2 og 5, og "Avangard" har et innebygd voltmeter bare to skalaer koblet sammen med en faktor på 1:20, vil bruken av en adapter satt sammen i henhold til den gitte ordningen bør ikke være upraktisk i begge tilfeller.

Inngangsimpedansen til attenuatoren er omtrent 1 megohm. På en minnelig måte bør denne verdien være konstant, men utformingen av skilleveggen ville være alvorlig komplisert.

Kondensatorer C1, C2 og C3 utjevner frekvensresponsen til adapteren.

Zenerdiodene VD1 og VD2 sammen med motstander R1 beskytter linjeinngangen til lydkortet mot skade i tilfelle en utilsiktet høyspenning treffer adapterinngangen når bryteren er i 1:1 posisjon.

Jeg er enig i at det presenterte opplegget ikke er preget av eleganse. Imidlertid tillater denne kretsdesignen den enkleste måten å oppnå et bredt spekter av målte spenninger ved å bruke bare noen få radiokomponenter. En klassisk attenuator vil kreve motstander med høy ohm, og inngangsimpedansen vil endre seg for mye ved bytte av områder, noe som vil begrense bruken av standard oscilloskopkabler designet for en inngangsimpedans på 1 MΩ.

Beskyttelse mot "narren".

For å beskytte linjeinngangen til lydkortet mot utilsiktet høyspenning, er zenerdioder VD1 og VD2 installert parallelt med inngangen.

Motstand R1 begrenser Zener-diodestrømmen til 1mA, ved en spenning på 1000 volt ved inngangen 1:1.

Hvis du virkelig skal bruke et oscilloskop for å måle spenninger opp til 1000 volt, så kan du sette MLT-2 (to-watt) eller to MLT-1 (en-watt) motstander i serie som motstand R1, siden motstander ikke er forskjellige kun i kraft, men også i henhold til maksimal tillatt spenning.

Kondensator C1 skal også ha en maksimal tillatt spenning på 1000 Volt.

En liten forklaring på ovenstående. Noen ganger må du se på en AC-komponent med relativt liten amplitude, som likevel har en stor DC-komponent. I slike tilfeller bør det tas i betraktning at kun AC-komponenten til spenningen kan sees på oscilloskopskjermen med inngangen lukket.

Bildet viser at med en konstant komponent på 1000 volt og en variabel komponentsving på 500 volt, vil maksimal spenning påført inngangen være 1500 volt. Selv om vi på oscilloskopskjermen bare vil se en sinusbølge med en amplitude på 500 volt.

Hvordan måle utgangsimpedansen til linjeutgangen?

Dette avsnittet kan hoppes over. Den er designet for de som liker små detaljer.

Utgangsimpedansen (utgangsimpedansen) til linjeutgangen, designet for å koble til telefoner (hodetelefoner), er for liten til å ha en betydelig innvirkning på nøyaktigheten av målingene som vi må utføre i neste avsnitt.

Så hvorfor måle utgangsimpedansen?

Siden vi skal bruke en virtuell lavfrekvent signalgenerator for å kalibrere oscilloskopet, vil utgangsimpedansen være lik utgangsimpedansen til lydkortets Line Out.

Ved å sikre at utgangsimpedansen er lav, kan vi forhindre grove feil ved måling av inngangsimpedansen. Selv med de verste omstendighetene er det usannsynlig at denne feilen overstiger 3 ... 5 %. Ærlig talt er dette enda mindre enn den mulige målefeilen. Men, det er kjent at feil har for vane å "løpe opp".

Når du bruker en generator for reparasjon og innstilling av lydutstyr, er det også tilrådelig å kjenne dens indre motstand. Dette kan være nyttig, for eksempel når du måler ESR (Equivalent Series Resistance) til den tilsvarende seriemotstanden, eller ganske enkelt reaktansen til kondensatorer.

Takket være denne målingen var jeg i stand til å identifisere den laveste impedansutgangen på lydkortet mitt.

Hvis lydkortet bare har én utgangskontakt, er alt klart. Det er både en linjeutgang og en telefonutgang (hodetelefoner). Impedansen er vanligvis liten og trenger ikke måles. Dette er lydutgangene som brukes i bærbare datamaskiner.

Når det er så mange som seks reir og det er et par flere på frontpanelet til systemenheten, og hvert spor kan tildeles en spesifikk funksjon, kan utgangsimpedansen til reirene variere betydelig.

Vanligvis er den laveste impedansen den lysegrønne kontakten, som er standard linjeutgang.

Et eksempel på måling av impedansen til flere forskjellige lydkortutganger satt til "Phones" og "Line Out"-modusene.

Som du kan se fra formelen, spiller de absolutte verdiene av den målte spenningen ingen rolle, derfor kan disse målingene gjøres lenge før oscilloskopet kalibreres.

Regneeksempel.

U1 = 6 divisjoner.

U2 = 7 divisjoner.

Rx = 30 (7 - 6) / 6 = 5(Ohm).

Hvordan måle inngangsimpedansen til en linjeinngang?

For å beregne demperen for linjeinngangen til et lydkort, må du kjenne inngangsimpedansen til linjeinngangen. Dessverre kan du ikke måle inngangsimpedansen med et konvensjonelt multimeter. Dette skyldes det faktum at det er isolasjonskondensatorer i inngangskretsene til lydkort.

Inngangsimpedansene til forskjellige lydkort kan være svært forskjellige. Så denne målingen må fortsatt gjøres.

For å måle inngangsimpedansen til et lydkort for vekselstrøm, må du bruke et sinusformet signal med en frekvens på 50 Hz til inngangen gjennom en ballast (ekstra) motstand og beregne motstanden i henhold til den gitte formelen.

Et sinusformet signal kan genereres i programvarens LF-generator, som er referert til i tilleggsmaterialet. Du kan også måle amplitudeverdiene med et programvareoscilloskop.

Bildet viser koblingsskjemaet.

Spenningene U1 og U2 skal måles med et virtuelt oscilloskop i de tilsvarende posisjonene til SA-bryteren. Du trenger ikke å vite de absolutte spenningsverdiene, derfor er beregningene gyldige før enheten kalibreres.

Regneeksempel.

Rx = 50 * 100 / (540 - 100) ≈ 11,4(kOhm).

Her er resultatene av impedansmålingene til de ulike linjeinngangene.

Som du kan se, varierer inngangsmotstandene betydelig, og i ett tilfelle nesten en størrelsesorden.

Hvordan beregne en spenningsdeler (attenuator)?

Den maksimale ubegrensede amplituden til inngangsspenningen til lydkortet, ved maksimalt opptaksnivå, er omtrent 250mV. En spenningsdeler, eller som det også kalles, en attenuator, lar deg utvide spekteret av målte spenninger til oscilloskopet.

Demperen kan bygges på forskjellige måter, avhengig av delingsforholdet og nødvendig inngangsimpedans.

Her er et av alternativene for en deler som lar deg gjøre inngangsmotstanden til et multiplum av ti. Takket være tilleggsmotstanden Radd. du kan justere motstanden til den nedre armen til deleren til en rund verdi, for eksempel 100 kOhm. Ulempen med denne kretsen er at oscilloskopets følsomhet vil være for avhengig av inngangsimpedansen til lydkortet.

Så hvis inngangsimpedansen er 10 kOhm, vil delingsforholdet til deleren tidobles. Det er ikke tilrådelig å redusere motstanden til den øvre armen til skilleveggen, siden den bestemmer inngangsmotstanden til enheten, og den er hovedelementet i enhetens beskyttelse mot høyspenning.

Så jeg foreslår at du beregner deleren selv, basert på inngangsimpedansen til lydkortet ditt.

Det er ingen feil i bildet, deleren begynner å dele inngangsspenningen allerede når skalaen er 1:1. Beregninger må selvfølgelig gjøres basert på det virkelige forholdet mellom skillearmene.

Etter min mening er dette det enkleste og samtidig det mest universelle skilleskjemaet.

Et eksempel på beregning av divisor.

Startverdier.

R1 - 1007 kOhm (resultatet av måling av en 1 mOhm motstand).

Rin. - 50 kOhm (jeg valgte inngangen med høyere impedans fra de to tilgjengelige på frontpanelet til systemenheten).

Beregning av skillet i bryterstilling 1:20.

Først beregner vi med formelen (1) delingsfaktoren til deleren, bestemt av motstandene R1 og Rin.

(1007 + 50)/ 50 = 21,14 (en gang)

Dette betyr at det totale delingsforholdet i bryterposisjonen 1:20 skal være:

21,14*20 = 422,8 (en gang)

Vi beregner motstandsverdien for deleren.

1007*50 /(50*422,8 –50 –1007) ≈ 2,507 (kOhm)

Beregning av skillet i bryterposisjon 1:100.

Bestem det totale delingsforholdet ved bryterposisjonen 1:100.

21,14*100 = 2114 (en gang)

Vi beregner motstandsverdien for deleren.

1007*50 / (50*2114 –50 –1007) ≈ 0,481 (kOhm)

Ta en titt på denne lenken for å lette beregningene:

Hvis du kun skal bruke Avangard-oscilloskopet og kun i 1:1 og 1:20-områdene, kan nøyaktigheten av valg av motstand være lav, siden Avangard kan kalibreres uavhengig i hvert av de to tilgjengelige områdene. . I alle andre tilfeller må du velge motstander med maksimal nøyaktighet. Hvordan du gjør dette er beskrevet i neste avsnitt.

Hvis du tviler på nøyaktigheten til testeren din, kan du justere hvilken som helst motstand med maksimal nøyaktighet ved å sammenligne ohmmeteravlesningene.

For å gjøre dette, i stedet for en konstant motstand R2, er en trimmemotstand R * midlertidig installert. Resistansen til trimmemotstanden velges for å oppnå minimumsfeil i det tilsvarende delingsområdet.

Deretter måles motstanden til trimmemotstanden, og konstantmotstanden er allerede justert til motstanden målt av ohmmeteret. Siden begge motstandene måles med samme enhet, påvirker ikke ohmmeterfeilen målenøyaktigheten.

Og dette er et par formler for å beregne den klassiske divisoren. En klassisk skillelinje kan være nyttig når det kreves høy inngangsmotstand til enheten (mΩ / V), men du ikke ønsker å bruke et ekstra skillehode.

Hvordan velge eller tilpasse spenningsdelermotstandene?

Siden radioamatører ofte synes det er vanskelig å finne presisjonsmotstander, vil jeg snakke om hvordan du kan finjustere vanlige motstander for et bredt spekter av bruksområder.

Høypresisjonsmotstander er bare flere ganger dyrere enn konvensjonelle, men på vårt radiomarked selges de i 100 stykker, noe som gjør kjøpet lite hensiktsmessig.

Bruk av trimmemotstander.

Som du kan se, består hver arm av skilleveggen av to motstander - konstant og trimmer.

Ulempen er omfanget. Nøyaktigheten begrenses kun av den tilgjengelige nøyaktigheten til måleren.

Valg av motstander.

En annen måte er å matche par av motstander. Nøyaktighet sikres ved å matche par av motstander fra to sett med motstander med stor spredning. Først måles alle motstander, og deretter velges par, summen av motstandene som passer best til skjemaet.

Det var på denne måten, i industriell skala, at skillemotstandene til den legendariske testeren "TL-4" ble justert.

Ulempen med denne metoden er arbeidskrevende og behovet for et stort antall motstander.

Jo lengre listen over motstander, desto høyere er valgnøyaktigheten.

Montering av motstandene med sandpapir.

Selv industrien nøler ikke med å justere motstander ved å fjerne en del av den resistive filmen.

Ved montering av høymotstandsmotstander er det imidlertid ikke tillatt å kutte gjennom motstandsfilmen. For MLT høymotstandsfilmmotstander påføres filmen på en sylindrisk overflate i form av en spiral. Det er nødvendig å arkivere slike motstander veldig nøye for ikke å bryte kretsen.

Nøyaktig justering av motstander under amatørforhold kan utføres med det fineste smergelpapir - "null".

Først fjernes et beskyttende lag med maling forsiktig fra MLT-motstanden, som har en bevisst lavere motstand, ved hjelp av en skalpell.

Deretter loddes motstanden til "endene", som er koblet til multimeteret. Med forsiktige bevegelser av "null" huden bringes motstanden til motstanden til normal. Når motstanden er montert, dekkes kuttet med et lag beskyttende lakk eller lim.

Hva er "null" hud er skrevet.

Etter min mening er dette den raskeste og enkleste måten, som likevel gir svært gode resultater.

Konstruksjon og detaljer.

Adapterkretselementene er plassert i et rektangulært duraluminium.

Bytting av delingsforholdet til demperen utføres av en vippebryter med midtstilling.

En standard CP-50-kontakt brukes som en inngangskontakt, som gjør det mulig å bruke standardkabler og prober. I stedet kan du bruke en vanlig lydkontakt type 3,5 mm Jack (Jack).

Utgangskontakt - 3,5 mm standard lydkontakt. Adapteren kobles til linjeinngangen på lydkortet ved hjelp av en kabel med to 3,5 mm-kontakter i endene.

Monteringen ble utført ved bruk av overflatemonteringsmetoden.

For å bruke oscilloskopet trenger du også en kabel med en sonde i enden.

Digital Oscilloscope V3.0 er et populært amatørradioprogram som gjør datamaskinen din om til et virtuelt oscilloskop

God dag, kjære radioamatører!
Velkommen til siden ""

I dag på nettstedet vil vi vurdere en enkel radioamatørprogram gjøre hjemmedatamaskinen om til oscilloskop.

Det er to måter å gjøre en personlig datamaskin til oscilloskop... Du kan kjøpe eller lage en set-top-boks som kan kobles til en PC. Set-top-boksen vil være en programvarestyrt ADC. Og installer riktig program på PC-en. Men dette er en kostbar måte. Den andre metoden er ikke dyr, enhver PC har allerede en ADC og en DAC - et lydkort. Ved å bruke den kan du konvertere en datamaskin til en enkel lavfrekvent oscilloskop, bare ved å installere programvaren, vel, du må lodde en enkel inngangsdeler. Det finnes mange slike programmer. I dag skal vi se på en av dem - Digitalt oscilloskop V3.0.

(149,8 KiB, 61 772 treff)

Etter å ha startet programmet, vises et vindu på skjermen som ligner veldig på et konvensjonelt oscilloskop. Lydkortets linjeinngang brukes til å levere signalet. Et signal på ikke mer enn 0,5-1 volt er vanligvis nødvendig for å bli påført inngangen, ellers er det en begrensning, så du må lodde inngangsdeleren i henhold til et enkelt skjema, som vist i figur 2.

Dioder KD522 er nødvendig for å beskytte inngangen til lydkortet mot for mye signal. Etter å ha koblet til kretsen og inngangssignalet, må du slå på oscilloskopet. For å gjøre dette, klikk på KJØR-feltet med musen og velg START eller klikk på trekanten i den andre raden fra toppen av vinduet med musen. Oscilloskopet vil vise bølgeformen. Frekvensen og perioden til signalet vil vises i nedre høyre hjørne av skjermen. Men spenningen som vises av oscilloskopet stemmer kanskje ikke overens med virkeligheten. Når du justerer inngangsdeleren, prøv å stille inn delingsfaktoren med en variabel motstand slik at spenningen som vises på skjermen er så reell som mulig.

Utnevnelse av kontroller. TID / DIV - tid / divisjon; TRIGGER - synkronisering; CALIB - nivå; VOLT / DIV - spenning / divisjon. Og en annen fordel med dette programmet - lagringsoscilloskop - arbeidet kan stoppes, og oscillogrammet vil forbli på skjermen, som kan lagres i PC-minnet eller skrives ut.

Det er vanskelig for enhver radioamatør å forestille seg laboratoriet sitt uten et så viktig måleapparat som et oscilloskop. Og faktisk, uten et spesielt verktøy som lar deg analysere og måle signalene som virker i kretsen, er reparasjon av de fleste moderne elektroniske enheter umulig.

På den annen side overstiger kostnadene for disse enhetene ofte budsjettmulighetene til en vanlig forbruker, noe som tvinger ham til å se etter alternative alternativer eller lage et oscilloskop med egne hender.

Løsninger på problemet

Du kan nekte å kjøpe dyre elektroniske produkter i følgende tilfeller:

• Bruk for disse formålene et lydkort (ZK) innebygd i en PC eller bærbar PC;
• DIY USB-oscilloskopproduksjon;
• Forfining av et vanlig nettbrett.

Hvert av alternativene som er oppført ovenfor, som lar deg lage et oscilloskop med egne hender, er ikke alltid aktuelt. For fullverdig arbeid med selvstendig sammensatte konsoller og moduler må følgende forutsetninger være oppfylt:

• Tillatelsen av visse restriksjoner på de målte signalene (for eksempel på frekvensen deres);
• Erfaring med komplekse elektroniske kretser;
• Mulighet for å ferdigstille nettbrettet.

Så et oscilloskop fra et lydkort, spesielt, tillater ikke måling av oscillerende prosesser med frekvenser utenfor driftsområdet (20 Hz-20 kHz). Og for å lage en USB-set-top-boks til en PC, trenger du litt erfaring med å sette sammen og sette opp komplekse elektroniske enheter (akkurat som når du kobler til et vanlig nettbrett).

Merk! Alternativet der det er mulig å lage et oscilloskop fra en bærbar datamaskin eller nettbrett med den enkleste tilnærmingen kommer ned til det første tilfellet, som innebærer bruk av en innebygd ZK.

La oss vurdere hvordan hver av metodene ovenfor implementeres i praksis.

ZK bruk

For å implementere denne metoden for å få et bilde, vil det være nødvendig å lage et lite vedlegg, bestående av bare noen få elektroniske komponenter tilgjengelig for hver. Diagrammet finner du på bildet nedenfor.

Hovedformålet med en slik elektronisk krets er å sikre sikker flyt av et eksternt signal som undersøkes til inngangen til et innebygd lydkort, som har sin egen analog-til-digital-omformer (ADC). Halvlederdiodene som brukes i den garanterer begrensningen av signalamplituden på et nivå på ikke mer enn 2 volt, og deleren av motstander koblet i serie tillater å levere spenninger med store amplitudeverdier til inngangen.

En ledning med 3,5 mm plugg i motsatt ende loddes til brettet med motstander og dioder fra utgangssiden, som settes inn i ZK-kontakten under navnet "Line In". Signalet som undersøkes påføres inngangsklemmene.

Viktig! Lengden på tilkoblingsledningen bør være så kort som mulig for å sikre minimal signalforvrengning ved svært lave målte nivåer. Det anbefales å bruke en to-leder kobberflettetråd (skjerm) som en slik kontakt.

Selv om frekvensene som sendes av en slik begrenser tilhører lavfrekvensområdet, bidrar denne forholdsregelen til å forbedre overføringskvaliteten.

Program for å hente oscillogrammer

I tillegg til teknisk utstyr bør du forberede riktig programvare (programvare) før du starter målinger. Dette betyr at du må installere et av verktøyene på PC-en din, designet spesielt for å få et bilde av bølgeformen.

Dermed er det på bare en time eller litt mer mulig å legge forholdene til rette for studier og analyse av elektriske signaler ved hjelp av en stasjonær PC (bærbar PC).

Forfining av nettbrettet

Ved hjelp av det innebygde kartet

For å tilpasse et vanlig nettbrett for opptak av oscillogrammer, kan du bruke den tidligere beskrevne metoden for å koble til lydgrensesnittet. I dette tilfellet er visse vanskeligheter mulige, siden nettbrettet ikke har en diskret linjeinngang for en mikrofon.

Dette problemet kan løses som følger:

• Du må ta et headset fra telefonen, som skal inneholde en innebygd mikrofon;
• Deretter bør du avklare ledningen (pinout) til inngangsterminalene på nettbrettet som brukes for tilkobling og sammenligne det med de tilsvarende kontaktene på headsetpluggen;
• Hvis de samsvarer, kan du trygt koble til en signalkilde i stedet for en mikrofon ved å bruke det tidligere diskuterte vedlegget på dioder og motstander;
• Til slutt gjenstår det å installere et spesielt program på nettbrettet som kan analysere signalet ved mikrofoninngangen og vise grafen på skjermen.

Fordelene med denne metoden for å koble til en datamaskin er enkel implementering og lave kostnader. Dens ulemper inkluderer et lite utvalg av målte frekvenser, samt mangelen på en 100% sikkerhetsgaranti for nettbrettet.

Disse ulempene kan overvinnes ved bruk av spesielle elektroniske set-top-bokser koblet til via en Bluetooth-modul eller via en Wi-Fi-kanal.

Hjemmelaget set-top-boks for Bluetooth-modul

Tilkobling via "Bluetooth" utføres ved hjelp av en egen gadget, som er et prefiks med en ADC-mikrokontroller innebygd. På grunn av bruken av en uavhengig informasjonsbehandlingskanal, er det mulig å utvide båndbredden til de overførte frekvensene opp til 1 MHz; i dette tilfellet kan verdien på inngangssignalet nå 10 volt.

Tilleggsinformasjon. Rekkevidden til et slikt selvlaget vedlegg kan være opptil 10 meter.

Imidlertid er ikke alle i stand til å sette sammen en slik konverteringsenhet hjemme, noe som begrenser utvalget av brukere betydelig. For alle de som ikke er klare for selvstendig produksjon av set-top-boksen, er muligheten til å kjøpe et ferdig produkt mulig, som har vært tilgjengelig for salg siden 2010.

Ovennevnte egenskaper kan passe til en hjemmehåndverker som reparerer lite komplekst lavfrekvent utstyr. Mer tidkrevende reparasjonsoperasjoner kan kreve profesjonelle omformere med båndbredder på opptil 100 MHz. Disse mulighetene kan gis av en Wi-Fi-kanal, siden hastigheten på datautvekslingsprotokollen i dette tilfellet er uforlignelig høyere enn i "Bluetooth".

Wi-Fi set-top-boks oscilloskoper

Muligheten for å overføre digitale data ved hjelp av denne protokollen utvider båndbredden til måleenheten betydelig. Konsoller som fungerer etter dette prinsippet og selges fritt er ikke dårligere i sine egenskaper enn noen prøver av klassiske oscilloskop. Men kostnadene deres er også langt fra å anses som akseptable for brukere med gjennomsnittlig inntekt.

Avslutningsvis bemerker vi at, med tanke på begrensningene ovenfor, er Wi-Fi-tilkoblingsalternativet også egnet for et begrenset antall brukere. For de som bestemte seg for å forlate denne metoden, anbefaler vi deg å prøve å bygge et digitalt oscilloskop som gir de samme egenskapene, men på grunn av tilkoblingen til USB-inngangen.

Dette alternativet er også veldig vanskelig å implementere, så for de som ikke er helt trygge på sine evner, ville det være lurere å kjøpe en ferdig USB-set-top-boks tilgjengelig kommersielt.

Video

Et oscilloskop er det viktigste verktøyet for å observere og måle elektroniske kretser. Det er en enhet hvis bilder er en grafisk visning av spenning (vertikal akse) versus tid (horisontal akse).

Funksjonelle funksjoner

Hovedfunksjonen til et oscilloskop er å gi en graf over spenning over tid. Typisk er Y-aksen spenning og X-aksen er tid. Dette kan være nyttig:

• å måle parametere som klokkefrekvenser, driftssykluser for signaler med pulsbreddemodulasjon, forplantningsforsinkelse eller stige- og falltider for signaler mottatt fra sensorer;
• å advare brukeren om tilstedeværelsen av systemfeil eller interceptorer;
• for forskning (observasjon, registrering, måling) av amplitude- og tidsparametere.

Til informasjon. Måleområdene er enorme. For eksempel, på et relativt billig oscilloskop, kan du justere fra 5 mV / cm til 5 V / cm (vertikal skala) og fra 2 μs / cm til 20 s / cm (horisontalt).

Andre funksjoner til enheten:

1. Vis og beregn frekvensen og amplituden til det oscillerende signalet;
2. Vis spenning og tid. Denne funksjonen er mest brukt i eksperimentelle laboratorier;
3. Hjelp til å feilsøke eventuelle defekte prosjektkomponenter ved å gå gjennom det forventede resultatet;
4. Vis endringen i AC- eller DC-spenning.

For bedre å forstå funksjonene til enheten, må du gjøre deg kjent med begrepene som brukes og hva de er:

1. Båndbredde indikerer rekkevidden av frekvenser som enheten kan måle nøyaktig;
2. Gain Accuracy indikerer hvor nøyaktig det vertikale systemet demper eller forbedrer signalet. Verdien er angitt som en prosentvis feil;
3. Tidsbasen eller horisontal presisjon indikerer hvor nøyaktig det horisontale systemet viser timingen av signalet. Dette vises som en prosentvis feil;
4. Stigetid er en annen måte å beskrive det brukbare frekvensområdet til et instrument. Ved måling av pulser og trinn må det tas hensyn til stigetiden. Instrumentet kan ikke nøyaktig vise pulser med stigetider raskere enn den angitte stigetiden for oscilloskopet;
5. Den vertikale forsterkningen angir hvor mye en vertikal forsterker kan forsterke et svakt signal. Vertikal følsomhet rapporteres vanligvis i mV / div (millivolt per divisjon). Den laveste spenningen som et generell oscilloskop kan oppdage er typisk omtrent 1 mV per vertikal divisjon;
6. Sweep Speed ​​- Denne parameteren spesifiserer hvor raskt sporingen kan bevege seg over skjermen. Dette rapporteres vanligvis i ns / div (nanosekunder per divisjon);
7. Samplingshastigheten i et digitalt oscilloskop angir hvor mange samplinger per sekund en omformer kan få fra A til D. Maksimal samplingshastighet angis vanligvis i megapiksler per sekund (megapiksler). Jo raskere oscilloskopet kan sample, jo mer nøyaktig kan det representere de fine detaljene i signalet. Minimum samplingsfrekvens kan også være viktig hvis du trenger å se signaler som endrer seg sakte over lengre perioder. Vanligvis endres samplingshastigheten med endringer som gjøres i kontrollen for å opprettholde et konstant antall bølgeformpunkter i bølgeformregistreringen;
8. Rekordlengden til et digitalt oscilloskop indikerer antall bølgeformer som enheten kan motta for hver post. Den maksimale opptakslengden avhenger av minnet. Det er mulig å få et detaljert bilde av et signal over kort tid, eller et mindre detaljert bilde over lengre tid.

Konvertere datamaskinen til et oscilloskop

Det er to måter å konvertere på:

1. Den første er å koble en PIC-krets til I / O på mikrokontrollerkortet. Settet med det aktuelle programmet lar deg lese digitale eller analoge signaler og returnere resultatene gjennom den serielle porten på datamaskinen. Du kan også lage PWM-signaler, lydsignaler, pulser og kontrollere dem fra en datamaskin;
2. Den andre metoden er gratis, hver PC har innebygd ADC og lydkort. Ved å bruke dem kan du konvertere datamaskinen til et oscilloskop ved å installere programvaren og lodde inngangsdeleren. Lignende programmer kan enkelt finnes på Internett. En av dem er Digital Oscilloscope V3.0.

Datamaskin - oscilloskopprogram

Etter å ha startet programmet, vises et bilde på skjermen som ligner veldig på et vanlig oscilloskop. Lydkortets linjeinngang brukes til å levere signalet. Signalet kan bare leveres til inngangen med en begrensning - ikke mer enn 0,5-1 V, derfor er det nødvendig å lodde inngangsdeleren i henhold til det enkle skjemaet vist på bildet.

En viktig fordel med programmet er et virtuelt lagringsoscilloskop. Arbeidet kan settes på pause, bølgeformen som er igjen på skjermen kan lagres i datamaskinens minne eller skrives ut. Frontpanelet har en rekke kontroller som lar deg øke eller redusere tids- og spenningsenheter.

Husholdningsbruk

Et online oscilloskop er et viktig verktøy for enhver elektrisk ingeniør. Den kan brukes som nyttemåler. Den lar deg for eksempel merke at strømforbruket er høyere i vintermånedene enn i sommermånedene, eller at strømforbruket har gått ned etter kjøp av et mer effektivt kjøleskap, eller at strømforbruket øker når du slår på mikrobølgeovnen. Det er ofte viktigere å analysere disse mønstrene i signalene enn selve spenningsavlesningene.

Smartmåleren viser signalet i sanntid. Fra grafene hans kan du se at det brukes mindre strøm på hverdager, når husstandsmedlemmer ikke er hjemme, men på skolen eller på jobb. Dette er informasjon som ikke kan innhentes på annen måte.