Na stronie internetowej http://www.semifluid.com znalazłem bardzo proste rozwiązanie do stworzenia cyfrowego oscyloskopu komputerowego. Urządzenie oparte jest na ośmiobitowym procesorze PIC12F675.

Procesor działa z częstotliwością 20 MHz. Mikrokontroler w sposób ciągły mierzy napięcie wejściowe, konwertuje je i wysyła wartość cyfrowa do portu szeregowego komputera. Szybkość transmisji portu szeregowego wynosi 115 Kbps i, jak pokazano na poniższym rysunku, dane są skanowane i wysyłane z szybkością około 7,5 kHz (134 µs).

Schemat urządzenia

Podstawą układu jest mikrokontroler PIC12F675 (układ U2), który pracuje z częstotliwością zegara 20 MHz kryształu Y1. J1 to standardowe złącze zasilania do podłączenia zasilania 9-12V, które jest następnie stabilizowane na U1 do 5V w celu zasilania procesora.

Po U2 do układu dodawany jest prosty konwerter poziomów TTL z portem szeregowym PC RS232. Oparty jest na tranzystorze BC337 (Q1) oraz rezystorach R1 i R3. Wejście 5 mikrokontrolera prowadzi do przełącznika S1. W swojej głównej pozycji (1-2) przyrząd przełącza się w tryb oscyloskopu DC (pomiary DC), który może wyświetlać sygnał wejściowy 0-5 V. W drugiej pozycji - do trybu oscyloskopu AC. W tej pozycji maksymalne napięcie wynosi od -2,5 do +2,5 V. Użyłem kondensatora ceramicznego C6 22000nF do obserwacji niskich częstotliwości bez większych zniekształceń.

W razie potrzeby można dodać dodatkowy tłumik wejściowy (rozdzielacz) lub wzmacniacz operacyjny.

Oprogramowanie

W oryginalnej witrynie, o której mowa powyżej, również dostępne prosty program kontrolki dla systemu Windows. Program napisany jest w Visual Basic.

Program uruchamia się natychmiast i czeka na pojawienie się danych na porcie szeregowym COM1. Po lewej stronie cztery suwaki służące do pomiaru okresu i napięcia sygnału. Dalej jest synchronizacja włącz/wyłącz, pola do skalowania lub zmiany wartości wielkości próbki.

Montowanie

nie zacząłem robić płytka drukowana, ale zamontowałem wszystko w małym plastikowym pudełku z mocowaniem na zawiasach. Obudowa musi mieć otwory na złącze RS232 przełącznika, gniazdo wejściowe, gniazdo zasilania.

Firmware dla procesora - na końcu artykułu. Bity konfiguracyjne (bezpiecznik) należy ustawić podczas programowania w następujący sposób:

Zdjęcie mojego gotowego prototypu

Poniżej możesz pobrać źródło, firmware i oprogramowanie dla Windows

Lista elementów radiowych

Przeznaczenie	Typ	Określenie	Ilość	Notatka	Wynik	Mój notatnik
U1	Regulator liniowy		1		Szukaj w Chip and Dip	Do notatnika
U2	MK PIC 8-bitowy		1	675-I/P	Szukaj w Chip and Dip	Do notatnika
Q1	tranzystor bipolarny		1		Szukaj w Chip and Dip	Do notatnika
C1, C2, C5	Kondensator	0.1uF	3		Szukaj w Chip and Dip	Do notatnika
C3, C4	Kondensator	22 pF	2		Szukaj w Chip and Dip	Do notatnika
C6	Kondensator	22 uF	1		Szukaj w Chip and Dip	Do notatnika
R1, R3	Rezystor		2

W dzisiejszych czasach zastosowanie różnych urządzeń pomiarowych zbudowanych w oparciu o interakcję z komputer osobisty, wystarczająco. Istotną zaletą ich wykorzystania jest możliwość zapisania uzyskanych wartości o odpowiednio dużej ilości w pamięci urządzenia, z ich późniejszą analizą.

Cyfrowe USB oscyloskop z komputera, który opisujemy w tym artykule, jest jedną z opcji takich przyrządów pomiarowych dla radioamatorów. Może być używany jako oscyloskop i urządzenie do rejestracji sygnałów elektrycznych w Baran i dalej Dysk twardy komputer.

Układ nie jest skomplikowany i zawiera minimum elementów, dzięki czemu udało się osiągnąć dobrą kompaktowość urządzenia.

Kluczowe cechy oscyloskopu USB:

• ADC: 12 bitów.
• Podstawa czasu (oscyloskop): 3...10 ms/działkę.
• Skala czasu (rejestrator): 1…50 s/próbkę.
• Czułość (bez dzielnika): 0,3 V / podział.
• Synchronizacja: zewnętrzna, wewnętrzna.
• Zapis danych (format): ASCII, tekst.
• Maksymalna impedancja wejściowa: 1 MΩ równolegle do pojemności 30 pF.

Opis działania oscyloskopu z komputera

Do wymiany danych między oscyloskopem USB a komputerem osobistym wykorzystywany jest interfejs uniwersalnej magistrali szeregowej (USB). Interfejs ten działa w oparciu o układ FT232BM (DD2) firmy Future Technology Devices. Jest to konwerter interfejsu. Układ FT232BM może pracować zarówno w trybie bezpośredniego sterowania bitami BitBang (przy użyciu sterownika D2XX), jak i w trybie wirtualnego portu COM (przy użyciu sterownika VCP).

Jako ADC zastosowano układ scalony AD7495 (DD3) firmy Analog Devices. To nic innego jak 12-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy z wewnętrznym napięciem odniesienia i interfejsem szeregowym.

AD7495 posiada również syntezator częstotliwości, który określa, jak szybko informacje będą wymieniane między FT232BM a AD7495. Aby stworzyć niezbędny protokół komunikacyjny, Program USB Oscyloskop zapełnia bufor wyjściowy USB oddzielnymi wartościami bitowymi dla sygnałów SCLK i CS, jak pokazano na poniższym rysunku:

Pomiar jednego cyklu wyznacza seria dziewięciuset sześćdziesięciu następujących po sobie przekształceń. Układ FT232BM wysyła sygnały elektryczne SCLK i CS z częstotliwością określoną przez wbudowany syntezator częstotliwości, równolegle z przesyłaniem danych konwersji na linii SDATA. Okres pierwszej pełnej konwersji przetwornika ADC FT232BM, który ustala częstotliwość próbkowania, odpowiada okresowi wysyłania 34 bajtów danych wyprowadzanych przez układ DD2 (16 bitów danych + impuls linii CS). Ponieważ szybkość transmisji FT232BM jest określana przez częstotliwość wewnętrznego syntezatora częstotliwości, wszystko, co musisz zrobić, aby zmodyfikować wartości przemiatania, to zmienić wartości syntezatora częstotliwości FT232BM.

Dane otrzymane przez komputer osobisty, po odpowiednim przetworzeniu (skalowanie, wyrównanie zera) są wyświetlane na ekranie monitora w formie graficznej.

Testowany sygnał jest podawany na złącze XS2. Wzmacniacz operacyjny OP747 został zaprojektowany tak, aby dopasować sygnały wejściowe do reszty obwodów USB oscyloskopu.

Na modułach DA1.2 i DA1.3 zbudowany jest obwód do przesuwania bipolarnego sygnału wejściowego do strefy napięcia dodatniego. Ponieważ wewnętrzne źródło napięcia odniesienia mikroukładu DD3 ma napięcie 2,5 V, bez użycia dzielników, pokrycie napięcia wejściowego wynosi -1,25 .. + 1,25 V.

Aby móc badać sygnały o ujemnej biegunowości, przy praktycznie jednobiegunowym zasilaniu ze złącza USB (a), zastosowano konwerter napięcia DD1, który generuje napięcie o ujemnej biegunowości do zasilania wzmacniacza operacyjnego OP747. W celu ochrony przed zakłóceniami części analogowej oscyloskopu zastosowano komponenty R5, L1, L2, C3, C7-C11.

Program uScpoe jest przeznaczony do wyświetlania informacji na ekranie monitora komputera. Za pomocą tego programu można wizualnie ocenić wielkość badanego sygnału, a także jego kształt w postaci oscylogramu.

Przyciski ms/div służą do sterowania przemiataniem oscyloskopu. W programie można zapisać przebieg i dane do pliku za pomocą odpowiednich pozycji menu. Do wirtualna integracja i wyłącz oscyloskop, użyj przycisków Power ON/OF. Po odłączeniu obwodu oscyloskopu od komputera program uScpoe jest automatycznie przełączany w tryb OFF.

W trybie rejestracji sygnału elektrycznego (rejestrator) program tworzy plik tekstowy, którego nazwę można ustawić w następującej ścieżce: Plik->Wybierz plik danych. plik data.txt jest początkowo tworzony. Ponadto pliki można importować do innych aplikacji (Excel, MathCAD) w celu dalszego przetwarzania.

(3,0 Mb, pobrane: 3 610)

Oscyloskop jest bardzo ważnym instrumentem używanym w laboratoriach radiotechnicznych zajmujących się produkcją i testowaniem wielu instrumentów. Ale mogą być również używane w konwencjonalnych warsztatach radiowych. Głównym zadaniem urządzeń tego typu jest wykrywanie i korygowanie obwodów elektronicznych, debugowanie ich pracy, a co najważniejsze zapobieganie problemom przy produkcji nowych obwodów.

Istotną wadą oscyloskopów jest dość wysoka cena. Dlatego nie każdy może je kupić. Dlatego pojawia się pytanie, ? Chociaż znanych jest wiele wariantów takiej produkcji, w każdej metodzie zaangażowany jest jeden główny element - karta dźwiękowa komputera PC. Dołączony jest do niego adapter, dzięki któremu koordynowane są poziomy mierzonych sygnałów.

Oprogramowanie

To urządzenie działa dzięki konkretny program. Przesyła sygnały na ekran, które są wizualizowane. W ten sposób zmierzone impulsy są konwertowane. Wybór narzędzi jest dość duży, ale nie wszystkie z nich działają spójnie.

Największą popularność zyskał sprawdzony program Osci. Dzięki temu oscyloskop pracuje w trybie normalnym. Program posiada interfejs, na ekranie zainstalowana jest siatka, dzięki której można zmierzyć długość i amplitudę sygnału. Ta siatka jest wyjątkowa, ponieważ zapewnia dodatkowe funkcje. Wybierając ten program, istnieje wiele pozytywnych aspektów, których inne programy nie mogą zagwarantować.

Szczegóły techniczne

Aby zbudować oscyloskop z komputera, konieczne jest zmontowanie tzw. dzielnika napięcia lub tłumika. To urządzenie pozwala pokryć duży zakres mierzonego napięcia, chronić port wejściowy karty dźwiękowej przed uszkodzeniem. Uszkodzenie tego poziomu występuje głównie z powodu Wysokie napięcie.

Prawie wszystkie karty dźwiękowe mają napięcie wejściowe nie większe niż 2 wolty. Oscyloskop wykonany z komputera ma ograniczone możliwości karty dźwiękowej. Jeśli weźmiemy pod uwagę karty budżetowe, to dla nich liczba ta jest utrzymywana na poziomie 0,1 Hz-20 kHz.

Napięcie w najniższym punkcie wynosi 1 mV. Tak niska wartość wynika z ograniczenia poziomu tła i hałasu. Parametry górnego napięcia - do 500 woltów. Jest ograniczona parametrami adaptera.

Zalety i wady oscyloskopów

Żaden radioamator nie może obejść się bez oscyloskopu. Chociaż ta jednostka jest sprzedawana za wystarczająco wysoka cena. Ale jednocześnie ma zarówno zalety, jak i szereg wad.

Głównym plusem oscyloskopu stworzonego przez siebie z komputera jest jego niska cena. Oznacza to, że będzie musiał wydać sporo pieniędzy na ponowne wyposażenie. Ale jest kilka wad:
1. Wysoka czułość. Urządzenie reaguje na zakłócenia nawet na niskim poziomie. Prowadzi to do dużych błędów.
2. Amplituda sygnału dźwiękowego do 2V. Wejście karta dźwiękowa niezdolny do wytrzymania wyższej stawki. Dlatego karta dźwiękowa może dość szybko ulec awarii. Można tego jednak uniknąć.
3. Brak ciągłego pomiaru napięcia. W rzeczywistości nie jest to znacząca wada.

Tworzenie oscyloskopu

Ponieważ niektóre oscyloskopy nie dopuszczają sygnału powyżej 2V, a dla niektórych nie przekracza 1V, należy spróbować wyeliminować ten problem, ponieważ ta amplituda wyraźnie nie wystarcza. Rozwiązaniem problemu jest zwiększenie limitów, z jakimi może sobie poradzić adapter. Nowoczesny program zapewniający działanie oscyloskopu pozwala osiągnąć takie granice pomiarowe - 12,5 i 250 woltów.

Jeśli sygnał o amplitudzie 250 woltów nie jest potrzebny, można wykonać adapter z dwoma kanałami. W tym celu zainstalowana jest ochrona, która kontroluje działanie urządzenia, to znaczy nie pozwala na błędne włączenie, jeśli wskaźnik napięcia jest dość wysoki.

Aby zmniejszyć wpływ zewnętrznych zakłóceń na oscyloskop z komputera, konieczne jest umieszczenie płytki w metalowej obudowie. Następnie do tej obudowy podłączony jest wspólny przewód.

Procesowi konfiguracji karty dźwiękowej towarzyszy wyłączenie wzmocnienia mikrofonu. Aby to zrobić, objętość na nim jest średnia lub poniżej średniej. Po zakończeniu wszystkich prac można rozpocząć pomiar impulsów przetwarzania wtórnego transformatora. Jeśli wszystko zostanie wykonane poprawnie, będzie w stanie wyświetlać przebiegi nawet najbardziej niskie częstotliwości. Dzięki zainstalowany program będzie można łatwo określić poziom częstotliwości sygnału.

Tak łatwo jest zrobić nowoczesne urządzenie z komputera. Oscyloskop będzie rysował przebiegi, które pomogą w pracach i eksperymentach prowadzonych w laboratoriach radiotechnicznych i domowych.

Poniżej znajduje się projekt oscyloskopu USB, który możesz sam zbudować. Możliwości oscyloskopu USB są minimalne, ale w przypadku wielu amatorskich zadań radiowych to wystarczy. Również obwód tego oscyloskopu USB można wykorzystać jako podstawę do budowy poważniejszych obwodów. Schemat opiera się Mikrokontroler Atmel Mały45.

Oscyloskop posiada dwa wejścia analogowe i jest zasilany przez interfejs USB. Jedno wejście aktywowane jest potencjometrem, co pozwala na obniżenie poziomu sygnału wejściowego.

Oprogramowanie mikrokontrolera tiny45 jest napisane w C i skompilowane za pomocą i Rozwój V-USB Obdev , który implementuje urządzenie HID od strony mikrokontrolera.
Układ nie korzysta z zewnętrznego kwarcu, ale częstotliwość z USB to 16,5 MHz. Oczywiście z tego schematu próbkowania nie należy oczekiwać 1Gs/s.

Oscyloskop działa poprzez USB poprzez tryb HID, który nie wymaga instalacji żadnych specjalnych sterowników. Oprogramowanie dla systemu Windows napisane jest w .NET C#. Opierając się na moim kodzie źródłowym programu, możesz dodawać do oprogramowania według potrzeb.

Schemat obwodu oscyloskopu USB jest bardzo prosty!

Lista używanych elementów radiowych:
1 dioda LED (dowolna)
1 rezystor LED, 220 do 470 om
Rezystory 2 x 68 omów dla linii USB D+ i D
1 x rezystor 1,5 K do wykrywania urządzeń USB
2 x diody Zenera 3,6 V do wyrównywania poziomów USB
2 kondensatory 100nF i 47uF
2 kondensatory filtrujące na wejściach analogowych (10nF do 470nF), opcjonalnie
1 lub 2 potencjometry na wejściach analogowych w celu zmniejszenia poziomu napięcia wejściowego (w razie potrzeby)
1 złącze USB
1 mikrokontroler Atmel Tiny45-20.

Lista elementów radiowych

Przeznaczenie	Typ	Określenie	Ilość	Notatka	Wynik	Mój notatnik
R1, R5	Rezystor		2		Szukaj w Chip and Dip	Do notatnika
R2	Rezystor		1		Szukaj w Chip and Dip	Do notatnika
R3	Rezystor		1

Dość często ostatnio zamiast robić np. oscyloskop z komputera, wiele osób woli po prostu kupić cyfrowy oscyloskop USB. Patrząc jednak na rynek można zrozumieć, że tak naprawdę koszt budżetowych oscyloskopów zaczyna się od około 250 dolarów. A poważniejszy sprzęt ma cenę kilkakrotnie wyższą.

To dla osób, które nie są zadowolone z takiego kosztu, bardziej istotne jest wykonanie oscyloskopu z komputera, zwłaszcza że pozwala rozwiązać dużą liczbę zadań.

Co należy zastosować?

Jedną z najlepszych opcji jest program Osci, który ma interfejs podobny do standardowego oscyloskopu: na ekranie znajduje się standardowa siatka, za pomocą której można niezależnie mierzyć czas trwania lub amplitudę.

Wśród niedociągnięć tego narzędzia można zauważyć, że działa ono nieco niestabilnie. W trakcie pracy program może czasami się zawiesić, a aby go później zresetować, będziesz musiał użyć specjalistycznego Menedżera zadań. Wszystko to jest jednak równoważone faktem, że narzędzie ma znajomy interfejs, jest dość łatwe w użyciu, a także ma wystarczająco dużą liczbę funkcji, które pozwalają na wykonanie pełnoprawnego oscyloskopu z komputera.

Na notatce

Należy od razu zauważyć, że programy te zawierają specjalizowany generator niskich częstotliwości, ale jego stosowanie jest wysoce odradzane, ponieważ stara się całkowicie samodzielnie regulować pracę sterownika karty dźwiękowej, co może spowodować nieodwracalne wyciszenie dźwięku. Jeśli spróbujesz z niego skorzystać, upewnij się, że masz własny punkt przywracania lub możliwość wykonania kopii zapasowej system operacyjny. Najlepszą opcją, jak zrobić oscyloskop z komputera własnymi rękami, jest pobranie normalnego generatora, który znajduje się w „Materiałach dodatkowych”.

"Awangarda"

Avangard to narzędzie domowe, które nie ma standardowej i znanej siatki pomiarowej, a także ma ekran zbyt duży do robienia zrzutów ekranu, ale jednocześnie daje możliwość korzystania z wbudowanego woltomierza amplitudy, a także miernik częstotliwości. Pozwala to częściowo zrekompensować wspomniane powyżej wady.

Po wykonaniu takiego oscyloskopu z komputera własnymi rękami możesz napotkać następujące rzeczy: przy niskich poziomach sygnału zarówno miernik częstotliwości, jak i woltomierz mogą znacznie zniekształcić wyniki, jednak dla początkujących radioamatorów, którzy nie są przyzwyczajeni do postrzegania diagramów w woltach lub milisekundach na działkę, to narzędzie będzie całkowicie do przyjęcia. Inną jego użyteczną cechą jest możliwość przeprowadzenia całkowicie niezależnej kalibracji dwóch istniejących skal wbudowanego woltomierza.

Jak będzie używany?

Ponieważ obwody wejściowe karty dźwiękowej mają wyspecjalizowany kondensator sprzęgający, komputer może być używany tylko jako oscyloskop z zamkniętym wejściem. Oznacza to, że na ekranie będzie obserwowana tylko zmienna składowa sygnału, jednak przy pewnej wprawie, przy użyciu tych narzędzi, będzie można również zmierzyć poziom składowej stałej. Ma to duże znaczenie, jeśli na przykład czas odliczania multimetru nie pozwala na ustalenie pewnej wartości amplitudy napięcia na kondensatorze, który jest ładowany przez duży rezystor.

Dolna granica napięcia jest ograniczona przez poziom szumu i tła i wynosi około 1 mV. Górna granica jest ograniczona jedynie parametrami dzielnika i może sięgać nawet kilkuset woltów. Zakres częstotliwości jest bezpośrednio ograniczony możliwościami samej karty dźwiękowej i dla urządzenia budżetowe wynosi około 0,1 Hz do 20 kHz.

Oczywiście w tym przypadku rozważane jest stosunkowo prymitywne urządzenie. Ale jeśli nie masz możliwości, na przykład, użycia oscyloskopu USB (przedrostek do komputera), to w tym przypadku jego użycie jest całkiem optymalne.

Takie urządzenie może pomóc w naprawie różnego sprzętu audio, a także może służyć wyłącznie do celów edukacyjnych, zwłaszcza jeśli uzupełnisz je o wirtualny generator basów. Ponadto program komputerowy oscyloskopu pozwoli Ci zapisać wykres w celu zilustrowania określonego materiału lub w celu umieszczenia go w Internecie.

Schemat połączeń

Jeśli potrzebujesz prefiksu do komputera (oscyloskopu), zrobienie tego będzie trochę trudniejsze. Na ten moment w Internecie można znaleźć dość dużą liczbę różnych schematów takich urządzeń, a aby zbudować na przykład dwukanałowy oscyloskop, trzeba je powielić. Użycie drugiego kanału jest często istotne, jeśli chcesz porównać dwa sygnały lub jeśli przystawka STB z komputerem (oscyloskopem) będzie również używana z zewnętrznym połączeniem synchronizacji.

W zdecydowanej większości przypadków obwody są niezwykle proste, ale w ten sposób można samodzielnie zapewnić dość szeroki zakres napięć dostępnych do pomiaru, przy wykorzystaniu minimalnej liczby elementów radiowych. W tym przypadku tłumik, który jest zbudowany według klasycznego schematu, wymagałby zastosowania specjalistycznych wysokomegaomowych rezystorów, a jego rezystancja wejściowa zmieniałaby się stale w przypadku zmiany zakresu. Z tego powodu można napotkać pewne ograniczenia w stosowaniu standardowych kabli oscyloskopowych, których impedancja wejściowa nie przekracza 1 mΩ.

Zapewniamy bezpieczeństwo

Do Wejście liniowe Karta dźwiękowa została zabezpieczona przed możliwością przypadkowego narażenia na działanie wysokiego napięcia, można zainstalować równolegle wyspecjalizowane diody Zenera.

Za pomocą rezystorów możesz ograniczyć prąd diod Zenera. Na przykład, jeśli zamierzasz użyć oscyloskopu komputerowego (generatora) do pomiaru napięcia około 1000 woltów, w tym przypadku możesz użyć dwóch jednowatowych lub jednego dwuwatowego rezystora jako rezystora. Różnią się między sobą nie tylko mocą, ale także tym, jakie napięcie w nich jest maksymalne dopuszczalne. Warto również zwrócić uwagę na fakt, że w tym przypadku będziesz potrzebować kondensatora w miarę możliwości dopuszczalna wartość dla którego jest 1000 woltów.

Uwaga!

Często konieczne jest wstępne przyjrzenie się składowej zmiennej o stosunkowo małej amplitudzie, która w tym przypadku może różnić się dość dużą składową stałą. W takim przypadku na ekranie oscyloskopu z zamkniętym wejściem może wystąpić sytuacja, w której nie zobaczysz nic poza zmienną składową napięcia.

Dobór rezystorów dzielnika napięcia

Ze względu na to, że dość często współcześni radioamatorzy napotykają pewne trudności w znalezieniu precyzyjnych rezystorów, często zdarza się, że trzeba użyć standardowych urządzeń do ogólnego użytku, które trzeba będzie wyregulować z maksymalną dokładnością, gdyż w przeciwnym razie nie byłoby to możliwe. można zrobić oscyloskop z komputera.wyjdzie.

Rezystory o wysokiej precyzji w zdecydowanej większości przypadków są kilkakrotnie droższe od konwencjonalnych. Jednocześnie dziś są najczęściej sprzedawane od razu po 100 sztuk, dlatego ich nabycie nie zawsze można nazwać celowym.

Trymery

W tym przypadku każde ramię dzielnika składa się z dwóch rezystorów, z których jeden jest stały, a drugi trymer. Wadą tej opcji jest jej nieporęczność, jednak dokładność jest ograniczona jedynie dostępnymi parametrami jakie posiada urządzenie pomiarowe.

Dobieramy rezystory

Drugą opcją wykonania komputera w roli oscyloskopu jest pobranie par rezystorów. Dokładność w tym przypadku jest zapewniona dzięki zastosowaniu par rezystorów z dwóch zestawów o wystarczająco dużym rozkładzie. Ważne jest, aby najpierw dokonać dokładnego pomiaru wszystkich urządzeń, a następnie wybrać pary, których suma rezystancji jest najbardziej odpowiednia dla wykonywanego obwodu.

Warto zauważyć, że ta konkretna metoda została zastosowana na skalę przemysłową w celu dostosowania rezystorów dzielnika do legendarnego urządzenia TL-4. Zanim zrobisz oscyloskop z komputera własnymi rękami, musisz przestudiować możliwe wady takiego urządzenia. Przede wszystkim możemy zauważyć złożoność, a także konieczność zastosowania dużej liczby rezystorów. W końcu im dłuższa lista urządzeń, z których korzystasz, tym wyższa będzie końcowa dokładność pomiarów.

Montaż rezystora

Warto zauważyć, że dopasowywanie rezystorów przez usunięcie części folii jest czasem stosowane do dziś nawet w nowoczesnym przemyśle, czyli oscyloskop jest często tworzony z komputera (USB lub jakiś inny) w ten sposób.

Należy jednak od razu zauważyć, że jeśli zamierzasz wyregulować rezystory o wysokiej rezystancji, w tym przypadku folia rezystancyjna nie powinna być w żadnym wypadku przecinana. Chodzi o to, że w takich urządzeniach nakłada się ją na cylindryczną powierzchnię w postaci spirali, dlatego konieczne jest wykonanie cięcia z najwyższą ostrożnością, aby wykluczyć możliwość zerwania łańcucha.

Jeśli robisz oscyloskop z komputera własnymi rękami, to aby wyregulować rezystory w domu, wystarczy użyć najprostszego papieru ściernego „zero”.

1. Początkowo rezystor o znanej niższej rezystancji należy ostrożnie usunąć z ochronnej warstwy farby.
2. Następnie należy przylutować rezystor do końców, które zostaną przyklejone do multimetru. Wykonując ostrożne ruchy papierem ściernym, wartości rezystancji rezystora są doprowadzane do normalnej wartości.
3. Teraz, gdy rezystor jest już zamontowany, cięcie musi zostać zakryte dodatkowa warstwa specjalistyczny lakier ochronny lub klej.

W tej chwili tę metodę można nazwać najprostszą i najszybszą, ale jednocześnie pozwala uzyskać dobre wyniki, co czyni ją optymalną do pracy w domu.

Co należy wziąć pod uwagę?

Istnieje kilka zasad, których należy przestrzegać w każdym przypadku, jeśli zamierzasz wykonywać taką pracę:

• Używany komputer musi być odpowiednio uziemiony.
• W żadnym wypadku nie wolno podłączać przewodu uziemiającego do gniazdka. Łączy się przez specjalną obudowę złącza liniowego z obudową blok systemowy. W takim przypadku, niezależnie od tego, czy wpadniesz w zero, czy w fazę, nie będziesz mieć zwarcia.

Innymi słowy, do gniazdka można podłączyć tylko przewód podłączony do rezystora, który znajduje się w obwodzie adaptera i ma wartość 1 megaoma. Jeśli spróbujesz podłączyć kabel, który łączy się z obudową, to prawie we wszystkich przypadkach prowadzi to do najbardziej nieprzyjemnych konsekwencji.

Jeśli będziesz używać oscyloskopu Avangard, to w takim przypadku podczas procesu kalibracji powinieneś wybrać skalę woltomierza „12,5”. Po tym, jak zobaczysz na ekranie napięcie sieciowe, będziesz musiał wpisać w okno kalibracji wartość 311. Warto zauważyć, że woltomierz powinien wtedy pokazać wynik w postaci 311 mV lub zbliżony.

Między innymi nie zapominaj, że kształt napięcia w nowoczesnych sieciach elektrycznych różni się od sinusoidalnego, ponieważ dziś urządzenia elektryczne są produkowane z zasilaczami impulsowymi. Z tego powodu będziesz musiał skupić się nie tylko na widocznej krzywej, ale także na jej sinusoidalnej kontynuacji.

Powiedz w:
KONTYNUACJA: Dobór rezystorów. Innym sposobem jest dobór par rezystorów. Dokładność zapewnia dobór par rezystorów z dwóch zestawów rezystorów o dużym rozkładzie. Najpierw mierzone są wszystkie rezystory, a następnie wybierane są pary, których suma rezystancji najbardziej pasuje do obwodu.
Właśnie w ten sposób, na skalę przemysłową, dostosowano rezystory dzielnika do legendarnego testera TL-4.
Wadą metody jest pracochłonność i potrzeba dużej ilości rezystorów.
Im dłuższa lista rezystorów, tym wyższa dokładność doboru.
Montaż rezystorów papierem ściernym. Montaż rezystorów, poprzez usunięcie części folii oporowej, nie gardzi nawet przemysłem.
Jednak podczas montażu rezystorów o wysokiej rezystancji nie wolno przecinać folii rezystancyjnej. W rezystorach filmowych o wysokiej odporności MLT, film jest osadzany na cylindrycznej powierzchni w postaci spirali. Takie rezystory należy pilnować bardzo ostrożnie, aby nie przerwać obwodu.
Precyzyjną regulację rezystorów w warunkach amatorskich można wykonać przy użyciu najlepszego papieru ściernego - „null”. Najpierw ostrożnie usuwa się ochronną warstwę farby z rezystora MLT, który oczywiście ma mniejszą rezystancję, za pomocą skalpela. Następnie rezystor jest przylutowany do „końcówek” podłączonych do multimetru. Dzięki ostrożnym ruchom „zerowej” skóry opór rezystora zostaje doprowadzony do normy. Po wyregulowaniu rezystora cięcie pokrywane jest warstwą lakieru ochronnego lub kleju.
Moim zdaniem jest to najszybszy i najłatwiejszy sposób, który jednak daje bardzo dobre efekty.Konstrukcja i detale. Elementy obwodu adaptera umieszczone są w prostokątnej obudowie z duraluminium.
Przełączanie współczynnika podziału tłumika odbywa się za pomocą przełącznika dwustabilnego ze średnią pozycją. Jako gniazdo wejściowe wykorzystywane jest standardowe złącze CP-50, co pozwala na użycie standardowych kabli i sond. Zamiast tego możesz użyć zwykłego gniazda audio Jack 3,5 mm.
Złącze wyjściowe to standardowe gniazdo audio 3,5 mm. Adapter podłącza się do wejścia liniowego karty dźwiękowej za pomocą kabla z dwoma wtykami 3,5 mm na końcach. Montaż odbywa się metodą montażu na zawiasach Do korzystania z oscyloskopu potrzebny będzie również kabel z sondą na końcu.
Jak to zrobić zostanie szczegółowo opisane w innej instrukcji w niedalekiej przyszłości o nazwie " Jak zrobić kabel sondy do wirtualnego oscyloskopu niskiej częstotliwości? "Jak skalibrować wirtualny oscyloskop? Aby skalibrować oscyloskop, musisz mieć przynajmniej jakieś urządzenie pomiarowe. Zrobi to każdy tester wskaźników lub multimetr cyfrowy, któremu ufasz.
Ze względu na to, że niektóre testery mają zbyt duży błąd pomiaru Napięcie AC do 1 V, kalibracja jest przeprowadzana przy maksymalnym możliwym, ale nieograniczonym pod względem amplitudy, napięciu.

Przed kalibracją dokonujemy następujących ustawień.

Wyłącz korektor dźwięku.
„Poziom wyjścia liniowego”, „Poziom WAVE”, „Poziom wejścia liniowego” i „Poziom nagrywania” są ustawione na maksymalną pozycję wzmocnienia. Zapewni to powtarzalność wyniku w dalszych pomiarach.
Resetując ustawienia generatora na wszelki wypadek za pomocą polecenia Command > Get Generator Default Setting, ustaw „Gain” (poziom) na 0db.
Wybieramy częstotliwość generatora 50Hz za pomocą przełącznika „Ustawienia częstotliwości” (presetów), ponieważ wszystkie amatorskie urządzenia do pomiaru napięcia AC mogą pracować na tej częstotliwości, a nasz adapter nie może jeszcze działać poprawnie na wyższych częstotliwościach.Przełączamy wejście adaptera na Tryb 1:1 .
Patrząc na ekran oscyloskopu, za pomocą pokrętła generatora Trim wybieramy maksymalny nieograniczony poziom sygnału.
Sygnał można ograniczyć zarówno na wejściu karty dźwiękowej, jak i na jej wyjściu, a dokładność kalibracji można znacznie zmniejszyć. AudioTester ma nawet specjalny wskaźnik przeciążenia, który na zrzucie ekranu jest podświetlony na czerwono.
Za pomocą testera mierzymy napięcie na wyjściu generatora i obliczamy odpowiednią wartość amplitudy.
Przykład.
Odczyt woltomierza = 1,43 V (rms).
Otrzymujemy wartość amplitudy.
1,432*√2 = 2,025 (wolt)
Polecenie „Opcje > Kalibruj” wywołuje okno kalibracji „AudioTester”.
I choć wymiar w „mVrms” jest podany przy okienku wejściowym, co teoretycznie powinno oznaczać wartość średnią kwadratową, to w rzeczywistości w oscyloskopie „oszi v2.0c” z zestawu „AudioTester” wartości wejściowe odpowiada… nie wiadomo co. Co jednak nie przeszkadza w precyzyjnej kalibracji urządzenia.
Wprowadzając wartości w małych odstępach, można dostroić rozmiar obrazu fali sinusoidalnej do obliczonej powyżej wartości amplitudy.
Zdjęcie pokazuje, że amplituda sygnału wynosiła nieco ponad dwie działki, co odpowiada 2,02 wolta.
Dokładność wyświetlania amplitudy sygnałów odbieranych z wejść 1:20 i 1:100 będzie zależeć od dokładności doboru odpowiednich rezystorów dzielnika.
Podczas kalibracji oscyloskopu Avangard wartości uzyskane podczas pomiaru testerem należy również pomnożyć przez √2, ponieważ zarówno woltomierz, jak i kalibrator Avangard-a są przeznaczone do wartości amplitudy.
Wprowadzamy wynikową wartość do okna kalibracji w miliwoltach - 2025 i naciskamy Enter.
Aby skalibrować drugi zakres oscyloskopu Avangard, oznaczony jako „250”, należy najpierw obliczyć rzeczywisty współczynnik podziału, porównując odczyty wbudowanego woltomierza w dwóch zakresach podziału: 1:1 i 1:20. Woltomierz oscyloskopowy powinien znajdować się w pozycji „12,5”

Przykład.
122 / 2323 = 19,3
Następnie musisz dostosować plik „kalibr”, który można otworzyć w Notatniku (Notatniku). Po lewej stronie znajduje się plik przed edycją, a po prawej po.
Plik "calibr" znajduje się w tym samym katalogu, co bieżąca kopia programu.
W ósma wiersz wpisujemy rzeczywisty współczynnik podziału odpowiadający dzielnikowi pierwszego (lewego) kanału.
Jeśli zbudowałeś adapter dwukanałowy, to w dziewiąty linia robimy poprawkę dla drugiego (prawego) kanału Jak wyrównać charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową adaptera? Wejście liniowe karty dźwiękowej i same obwody adaptera mają pewną pojemność wejściową. Reaktancja tej pojemności zmienia stosunek podziału dzielnika przy wysokich częstotliwościach. Aby wyrównać pasmo przenoszenia adaptera w zakresie 1:1 należy dobrać pojemność kondensatora C1 tak, aby amplituda sygnału przy częstotliwości 50 Hz była równa amplitudzie sygnału przy częstotliwości 18-20 kHz . Rezystory R2 i R3 zmniejszają efekt pojemności wejściowej i tworzą wzmocnienie Pasmo przenoszenia w regionie wysokiej częstotliwości. Możesz ten wzrost skompensować dobierając kondensatory C2 i C3 w odpowiednich zakresach 1:20 i 1:100.
Odebrałem następujące pojemności: C1 - 39pF, C2 - 10nF, C3 - 0,1nF. Teraz, gdy kanał Y odchylenia pionowego oscyloskopu jest skalibrowany i zlinearyzowany, można zobaczyć, jak wyglądają te lub inne sygnały okresowe i nie tylko. W „AudioTester-e” istnieje „oczekująca synchronizacja przemiatania”. A jeśli nie ma testera? Albo niebezpieczne doświadczenia. Czy sieć oświetleniową można wykorzystać do kalibracji?

Ponieważ każdy szanujący się radioamator, mimo wszystkich ostrzeżeń, w pierwszej kolejności próbuje włożyć potomstwo do gniazdka, uznałem za konieczne, aby opowiedzieć więcej o tym niebezpiecznym zawodzie.
Według GOST napięcie sieciowe nie powinno przekraczać 220 woltów - 10% + 5%, chociaż w rzeczywistości warunek ten nie jest spełniony tak często, jak byśmy tego chcieli. Błędy pomiarowe podczas dopasowywania rezystorów i pomiarów impedancji mogą również powodować duże błędy w Ta metoda kalibrowanie.
Jeśli zmontowałeś precyzyjny dzielnik, na przykład na precyzyjnych rezystorach i jeśli wiadomo, że w twoim domu napięcie w sieci oświetleniowej jest utrzymywane z wystarczającą dokładnością, można go użyć do zgrubnej kalibracji oscyloskopu.
Ale jest wiele ALE, z powodu których kategorycznie nie polecam tego robić. Pierwszym i najważniejszym „ALE” jest sam fakt, że czytasz ten artykuł. Każdy, kto jest przy tobie z elektrycznością, nie spędzałby na tym czasu. Ale jeśli to nie jest kłótnia... Najważniejsze!
1. Komputer musi być dobrze uziemiony!!!
2. Pod żadnym pretekstem nie wkładaj przewodu "uziemienia" do gniazdka! Jest to przewód, który jest podłączony przez obudowę złącza line-in do obudowy jednostki systemowej!!! (Inne nazwy tego przewodu: masa, korpus, wspólny, ekran itp.) Wtedy niezależnie od tego, czy przejdziesz w fazę, czy zero, zwarcie nie wystąpi.
Innymi słowy, do gniazdka można podłączyć tylko przewód, który jest podłączony do 1 megaomowego rezystora R1 znajdującego się w obwodzie adaptera !!!
Jeśli spróbujesz podłączyć do sieci przewód podłączony do obudowy, w 50% przypadków doprowadzi to do najsmutniejszych konsekwencji.
Ponieważ maksymalna nieograniczona amplituda na wejściu liniowym wynosi około 250mV, to w pozycji dzielnika 1:100 zobaczysz amplitudę około 50…250 V (w zależności od impedancji wejściowej). Dlatego do pomiaru napięcia sieciowego adapter musi być wyposażony w dzielnik 1:1000.
Dzielnik 1:1000 można obliczyć analogicznie do dzielnika 1:100.
Przykład obliczenia dzielnika 1:1000.
Górne ramię rozdzielacza = 1007 kOhm.
Impedancja wejściowa = 50kΩ.
Współczynnik podziału wejścia 1:1 = 20,14.
Określamy całkowity współczynnik podziału dla wejścia 1:1000.
20,14*1000 = 20140 (razy)
Obliczamy wartość rezystora dla dzielnika.
1007*50 / 50*20140 -50 -1007 ≈ 50 (Ohm)CIĄG DALSZY NASTĄPI:
Sekcja: [Technologia pomiarowa]
Zapisz artykuł w:

Tysiące schematów w kategoriach:
-> Inny
-> Technologia pomiarowa
-> Urządzenia
-> Schematy urządzeń elektrycznych
->
-> Materiały teoretyczne
-> Materiały referencyjne
-> Urządzenia na mikrokontrolerach
-> Ładowarki (do akumulatorów)
-> Ładowarki (do samochodów)
-> Przetwornice napięcia (falowniki)
-> Wszystko dla chłodnicy (Wentylator)
-> Mikrofony radiowe, pluskwy
-> wykrywacz metalu
-> Regulatory mocy
-> Alarm bezpieczeństwa)
-> Sterowanie oświetleniem
-> Timery (wilgotność, ciśnienie)
-> Transceivery i radia
-> Konstrukcje dla domu
-> Konstrukcje o prostej złożoności
-> Konkurs na najlepszy projekt na mikrokontrolerach
-> Struktury o średniej złożoności
-> Stabilizatory
-> Wzmacniacze mocy niskiej częstotliwości (oparte na tranzystorach)
-> Zasilacze (impuls)
-> Wzmacniacze mocy RF
-> Narzędzia do lutowania i projektowania PCB
-> termometry
-> Tablica. internet
-> Przyrządy pomiarowe (tachometr, woltomierz itp.)
-> Żelazo
-> Lutownice i stacje lutownicze
-> nadajniki radiowe
-> Urządzenia pomocnicze
-> Technologia telewizyjna
->

Jak zrobić oscyloskop cyfrowy z komputera własnymi rękami?

Dedykowany początkującym radioamatorom!

O tym, jak złożyć najprostszy adapter do programowego oscyloskopu wirtualnego, nadającego się do naprawy i strojenia sprzętu audio. https://strona internetowa/

Artykuł mówi również o tym, jak można zmierzyć impedancję wejściową i wyjściową oraz jak obliczyć tłumik dla wirtualnego oscyloskopu.

Najciekawsze filmy na Youtube

powiązane tematy.

O wirtualnych oscyloskopach.

Kiedyś miałem pomysł na naprawę: sprzedać oscyloskop analogowy i kupić cyfrowy oscyloskop USB, aby go zastąpić. Ale wędrowawszy po rynku, odkryłem, że najbardziej budżetowe oscyloskopy „zaczynają się” od 250 USD, a recenzje na ich temat nie są zbyt dobre. Poważniejsze urządzenia są kilkakrotnie droższe.

Postanowiłem więc ograniczyć się do oscyloskopu analogowego i zbudować jakąś fabułę na stronie, użyć oscyloskopu wirtualnego.

Pobrałem z sieci kilka programowych oscyloskopów i próbowałem coś zmierzyć, ale nic dobrego z tego nie wyszło, bo albo nie mogłem skalibrować urządzenia, albo interfejs nie nadawał się do zrzutów ekranu.

Tak było, już porzuciłem ten biznes, ale kiedy szukałem programu do usuwania pasma przenoszenia, natknąłem się na zestaw programów „AudioTester”. Nie podobał mi się analizator z tego zestawu, ale oscyloskop Ossi (dalej będę go nazywał AudioTesterem) okazał się w sam raz.

To urządzenie ma interfejs podobny do konwencjonalnego oscyloskopu analogowego, a ekran ma standardową siatkę, która pozwala mierzyć amplitudę i czas trwania. https://strona internetowa/

Z niedociągnięć można wymienić pewną niestabilność pracy. Program czasami się zawiesza i aby go zresetować, musisz skorzystać z pomocy Menedżera zadań. Ale wszystko to rekompensuje znajomy interfejs, łatwość obsługi, a niektóre bardzo przydatne funkcje, którego nie widziałem w żadnym innym programie tego typu.

Uwaga! Zestaw programów „AudioTester” posiada generator niskich częstotliwości. Nie polecam go używać, ponieważ stara się zarządzać samym sterownikiem karty dźwiękowej, co może prowadzić do nieodwracalnego wyciszenia dźwięku. Jeśli zdecydujesz się z niego skorzystać, zadbaj o punkt przywracania lub kopię zapasową systemu operacyjnego. Ale lepiej jest pobrać normalny generator z „Materiałów dodatkowych”.

Kolejny ciekawy program wirtualnego oscyloskopu Avangard napisał nasz rodak O. L. Zapisnykh.

Program ten nie posiada zwykłej siatki pomiarowej, a ekran jest zbyt duży do robienia zrzutów ekranu, ale ma wbudowany woltomierz wartości amplitudy i licznik częstotliwości, co częściowo kompensuje powyższą wadę.

Częściowo dlatego, że przy niskich poziomach sygnału zarówno woltomierz, jak i miernik częstotliwości zaczynają bardzo oszukiwać.

Jednak dla początkującego radioamatora, który nie jest przyzwyczajony do postrzegania wykresów w woltach i milisekundach na działkę, ten oscyloskop może dobrze pasować. Inny użyteczna nieruchomość oscyloskop "Avangard" - możliwość niezależnej kalibracji dwóch istniejących skal wbudowanego woltomierza.

Opowiem więc o tym, jak zbudować oscyloskop pomiarowy w oparciu o programy AudioTester i Vanguard. Oczywiście oprócz tych programów będziesz potrzebować dowolnej wbudowanej lub oddzielnej, najbardziej budżetowej karty dźwiękowej.

Właściwie cała praca sprowadza się do wykonania dzielnika napięcia (tłumika), który obejmowałby szeroki zakres mierzonych napięć. Inną funkcją proponowanego adaptera jest ochrona wejścia karty dźwiękowej przed uszkodzeniem w przypadku podania na wejście wysokiego napięcia.

Dane techniczne i zakres.

Ponieważ w obwodach wejściowych karty dźwiękowej znajduje się kondensator odsprzęgający, oscyloskop może być używany tylko z „wejściem zamkniętym”. Oznacza to, że na jego ekranie będzie można obserwować tylko zmienną składową sygnału. Jednak przy pewnych umiejętnościach za pomocą oscyloskopu AudioTester można również zmierzyć poziom składowej DC. Może to być przydatne np. gdy czas odliczania multimetru nie pozwala na ustalenie wartości amplitudy napięcia na kondensatorze ładującym się przez duży rezystor.

Dolna granica mierzonego napięcia jest ograniczona przez poziom szumów i poziom tła i wynosi około 1mV. Górna granica jest ograniczona tylko parametrami dzielnika i może sięgać setek woltów.

Zakres częstotliwości jest ograniczony możliwościami karty dźwiękowej i dla budżetowych kart dźwiękowych wynosi: 0,1 Hz ... 20 kHz (dla sygnału sinusoidalnego).

Oczywiście mówimy o dość prymitywnym urządzeniu, ale w przypadku braku bardziej zaawansowanego urządzenia, to może dobrze pasować.

Urządzenie może pomóc w naprawie sprzętu audio lub służyć do celów edukacyjnych, zwłaszcza jeśli zostanie uzupełnione o wirtualny generator basów. Ponadto za pomocą wirtualnego oscyloskopu łatwo zapisać wykres w celu zilustrowania dowolnego materiału lub opublikowania w Internecie.

Obwód elektryczny sprzętu oscyloskopu.

Rysunek przedstawia sprzęt oscyloskopu - „Adapter”.

Aby zbudować dwukanałowy oscyloskop, będziesz musiał zduplikować ten obwód. Drugi kanał może być przydatny do porównywania dwóch sygnałów lub do podłączenia zewnętrznej synchronizacji. Ten ostatni jest dostępny w „AudioTesterze”.

Rezystory R1, R2, R3 i Rin. – dzielnik napięcia (tłumik).

Wartości rezystorów R2 i R3 zależą od zastosowanego wirtualnego oscyloskopu, a raczej od skali, którą wykorzystuje. Ale ponieważ cena podziału „AudioTester” jest wielokrotnością 1, 2 i 5, a „Avangard” ma wbudowany woltomierz, który ma tylko dwie skale połączone ze sobą współczynnikiem 1:20, to użycie adaptera zmontowane według podanego schematu nie powinny powodować niedogodności w obu przypadkach.

Impedancja wejściowa tłumika wynosi około 1 megaoma. Dobrze, że ta wartość powinna być stała, ale konstrukcja dzielnika byłaby poważnie skomplikowana.

Kondensatory C1, C2 i C3 wyrównują pasmo przenoszenia adaptera.

Diody Zenera VD1 i VD2 wraz z rezystorami R1 chronią wejście liniowe karty dźwiękowej przed uszkodzeniem w przypadku przypadkowego wejścia wysokiego napięcia na wejście adaptera, gdy przełącznik jest w pozycji 1:1.

Zgadzam się, że przedstawiony schemat nie jest elegancki. Jednak to rozwiązanie obwodu pozwala na najbardziej w prosty sposób osiągnąć szeroki zakres mierzonych napięć przy użyciu zaledwie kilku elementów radiowych. Z kolei klasyczny tłumik wymagałby rezystorów o wysokim megaomie, a jego impedancja wejściowa zmieniałaby się zbyt mocno przy przełączaniu zakresów, co ograniczałoby użycie standardowych kabli oscyloskopowych zaprojektowanych na impedancję wejściową 1 MΩ.

Ochrona przed „głupcem”.

Aby chronić wejście liniowe karty dźwiękowej przed przypadkowym wysokim napięciem, diody Zenera VD1 i VD2 są instalowane równolegle z wejściem.

Rezystor R1 ogranicza prąd diod Zenera do 1mA, przy napięciu 1000 woltów na wejściu 1:1.

Jeśli naprawdę zamierzasz używać oscyloskopu do pomiaru napięć do 1000 V, możesz zainstalować szeregowo rezystory MLT-2 (dwuwatowe) lub dwa MLT-1 (jednowatowe) jako rezystor R1, ponieważ rezystory nie różnią się tylko w mocy, ale także zgodnie z maksymalnym dopuszczalnym napięciem.

Kondensator C1 również musi mieć maksimum dopuszczalne napięcie 1000 woltów.

Małe wyjaśnienie powyższego. Czasami trzeba spojrzeć na składową AC o stosunkowo małej amplitudzie, która jednak ma dużą składową DC. W takich przypadkach należy pamiętać, że na ekranie oscyloskopu przy zamkniętym wejściu widoczna jest tylko składowa prądu przemiennego.

Zdjęcie pokazuje, że przy składowej stałej 1000 woltów i wahaniu składowej zmiennej 500 woltów maksymalne napięcie przyłożone do wejścia wyniesie 1500 woltów. Chociaż na ekranie oscyloskopu zobaczymy tylko sinusoidę o amplitudzie 500 woltów.

Jak zmierzyć impedancję wyjściową linii?

Ten akapit można pominąć. Przeznaczony jest dla miłośników drobnych detali.

Impedancja wyjściowa (impedancja wyjściowa) wyjścia liniowego przeznaczonego do podłączenia telefonów (słuchawek) jest zbyt niska, aby mieć znaczący wpływ na dokładność pomiarów, które przeprowadzimy w następnym akapicie.

Dlaczego więc mierzyć impedancję wyjściową?

Ponieważ do kalibracji oscyloskopu użyjemy wirtualnego generatora sygnałów o niskiej częstotliwości, jego impedancja wyjściowa będzie równa impedancji wyjściowej wyjścia liniowego karty dźwiękowej.

Upewniając się, że impedancja wyjściowa jest niska, możemy uniknąć błędów podczas pomiaru impedancji wejściowej. Chociaż nawet w najgorszych okolicznościach błąd ten prawdopodobnie nie przekroczy 3 ... 5%. Szczerze mówiąc to jeszcze mniej możliwy błąd pomiary. Wiadomo jednak, że błędy mają zwyczaj „wbiegania”.

Używając generatora do naprawy i strojenia sprzętu audio, pożądane jest również poznanie jego oporu wewnętrznego. Może to być przydatne na przykład podczas pomiaru ESR (Equivalent Series Resistance) równoważnej rezystancji szeregowej lub po prostu reaktancji kondensatorów.

Dzięki temu pomiarowi udało mi się zidentyfikować wyjście o najniższej impedancji w mojej karcie dźwiękowej.

Jeśli karta dźwiękowa ma tylko jedno gniazdo wyjściowe, wszystko jest czyste. Jest to zarówno wyjście liniowe, jak i wyjście na telefony (słuchawki). Jego impedancja jest zwykle niewielka i nie trzeba jej mierzyć. Są to wyjścia audio używane w laptopach.

Gdy gniazd jest aż sześć, a na przednim panelu jednostki systemowej jest ich kilka, a każdemu z nich można przypisać określoną funkcję, to impedancja wyjściowa gniazd może się znacznie różnić.

Zwykle najniższą impedancją jest jasnozielone gniazdo, które jest domyślnym wyjściem liniowym.

Przykład pomiaru impedancji kilku różnych wyjść karty dźwiękowej ustawionych na tryby „Phones” i „Line Out”.

Jak widać ze wzoru, bezwzględne wartości mierzonego napięcia nie odgrywają żadnej roli, ponieważ pomiary te można wykonać na długo przed kalibracją oscyloskopu.

Przykład obliczeń.

U1 = 6 działek.

U2 = 7 działek.

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

Jak zmierzyć impedancję wejściową wejścia liniowego?

Aby obliczyć tłumik dla wejścia liniowego karty dźwiękowej, musisz znać impedancję wejściową wejścia liniowego. Niestety nie można zmierzyć rezystancji wejściowej konwencjonalnym multimetrem. Wynika to z faktu, że w obwodach wejściowych kart dźwiękowych znajdują się kondensatory izolujące.

Impedancje wejściowe różnych kart dźwiękowych mogą się znacznie różnić. Więc nadal musisz zrobić ten zamek.

Aby zmierzyć impedancję wejściową karty dźwiękowej za pomocą prąd przemienny, należy podać sygnał sinusoidalny o częstotliwości 50 Hz na wejście przez rezystor balastowy (dodatkowy) i obliczyć rezystancję z powyższego wzoru.

Sygnał sinusoidalny można wygenerować w programowym generatorze LF, do którego łącze znajduje się w „Materiały dodatkowe”. Wartości amplitudy można również mierzyć za pomocą oscyloskopu programowego.

Zdjęcie przedstawia schemat połączeń.

Napięcia U1 i U2 należy mierzyć wirtualnym oscyloskopem w odpowiednich pozycjach przełącznika SA. Bezwzględne wartości napięcia nie muszą być znane, dlatego obliczenia są ważne do momentu skalibrowania przyrządu.

Przykład obliczeń.

Rx \u003d 50 * 100 / (540 - 100) ≈ 11,4(kOhm).

Oto wyniki pomiarów impedancji różnych wejść liniowych.

Jak widać, impedancje wejściowe różnią się wielokrotnie, a w jednym przypadku prawie o rząd wielkości.

Jak obliczyć dzielnik napięcia (tłumik)?

Maksymalna nieograniczona amplituda napięcia wejściowego karty dźwiękowej, przy maksymalnym poziomie nagrywania, wynosi około 250mV. Dzielnik napięcia lub jak to się nazywa tłumik pozwala na rozszerzenie zakresu mierzonych napięć oscyloskopu.

Tłumik może być zbudowany według różnych schematów, w zależności od współczynnika podziału i wymaganej rezystancji wejściowej.

Oto jedna z opcji dzielnika, która pozwala uczynić rezystancję wejściową wielokrotnością dziesięciu. Dzięki dodatkowemu rezystorowi Radd. możesz dostosować rezystancję dolnego ramienia przegrody do jakiejś okrągłej wartości, na przykład 100 kOhm. Wadą tego obwodu jest to, że czułość oscyloskopu będzie zbytnio zależeć od impedancji wejściowej karty dźwiękowej.

Tak więc, jeśli impedancja wejściowa wynosi 10 kΩ, to współczynnik podziału dzielnika wzrośnie dziesięciokrotnie. Nie jest pożądane zmniejszanie rezystora górnego ramienia dzielnika, ponieważ określa on rezystancję wejściową urządzenia i jest głównym ogniwem w ochronie urządzenia przed wysokim napięciem.

Sugeruję więc, aby samodzielnie obliczyć dzielnik na podstawie impedancji wejściowej karty dźwiękowej.

Na obrazku nie ma błędu, dzielnik zaczyna dzielić napięcie wejściowe już przy skali 1:1. Oczywiście obliczenia muszą być wykonane w oparciu o rzeczywisty stosunek ramion rozdzielacza.

Moim zdaniem jest to najprostszy i jednocześnie najbardziej uniwersalny układ dzielnika.

Przykład dzielnika.

Wartości początkowe.

R1 - 1007 kOhm (wynik pomiaru rezystora 1 mOhm).

Rin. - 50 kOhm (wybrałem wejście o wyższej rezystancji z dwóch dostępnych na przednim panelu jednostki systemowej).

Obliczanie dzielnika w pozycji przełącznika 1:20.

Najpierw obliczamy ze wzoru (1) współczynnik podziału dzielnika, określony przez rezystory R1 i Rin.

(1007 + 50)/ 50 = 21,14 (raz)

Oznacza to, że całkowity współczynnik podziału w pozycji przełącznika 1:20 powinien wynosić:

21,14*20 = 422,8 (raz)

Obliczamy wartość rezystora dla dzielnika.

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

Obliczanie dzielnika w pozycji przełącznika 1:100.

Ogólny współczynnik podziału określamy w pozycji przełącznika 1:100.

21,14*100 = 2114 (raz)

Obliczamy wartość rezystora dla dzielnika.

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

Aby to ułatwić, sprawdź ten link:

Jeśli zamierzasz używać tylko oscyloskopu Vanguard i tylko w zakresie 1:1 i 1:20, to dokładność doboru rezystora może być niska, ponieważ Vanguard może być kalibrowany niezależnie w każdym z dwóch dostępnych zakresów. We wszystkich innych przypadkach będziesz musiał wybrać rezystory z maksymalną dokładnością. Jak to zrobić, opisano w następnym akapicie.

Jeśli wątpisz w dokładność swojego testera, możesz wyregulować dowolny rezystor z maksymalną dokładnością, porównując odczyty omomierza.

Aby to zrobić, zamiast stałego rezystora R2 tymczasowo instalowany jest rezystor dostrajający R *. Rezystancję rezystora strojenia dobiera się tak, aby uzyskać minimalny błąd w odpowiednim zakresie podziału.

Następnie mierzy się rezystancję rezystora strojenia, a stały rezystor jest już dostosowany do rezystancji mierzonej omomierzem. Ponieważ oba rezystory są mierzone przez to samo urządzenie, błąd omomierza nie wpływa na dokładność pomiaru.

A to jest kilka formuł do obliczania klasycznego dzielnika. Klasyczny rozdzielacz może się przydać, gdy wymagana jest wysoka rezystancja wejściowa urządzenia (mOhm/V), ale nie chcesz stosować dodatkowej rozdzielacza.

Jak wybrać lub wyregulować rezystory dzielnika napięcia?

Ponieważ radioamatorzy często mają trudności ze znalezieniem precyzyjnych rezystorów, opowiem o tym, jak można dopasować je z dużą dokładnością rezystory konwencjonalne szerokie zastosowanie.

Rezystory o wysokiej precyzji są tylko kilka razy droższe od konwencjonalnych, ale na naszym rynku radiowym sprzedawane są po 100 sztuk, co sprawia, że ​​ich zakup nie jest zbyt celowy.

Zastosowanie rezystorów trymujących.

Jak widać każde ramię dzielnika składa się z dwóch rezystorów – stałego i trymera.

Wadą jest nieporęczność. Dokładność jest ograniczona jedynie dostępną dokładnością przyrządu pomiarowego.

Dobór rezystorów.

Innym sposobem jest dobór par rezystorów. Dokładność zapewnia dobór par rezystorów z dwóch zestawów rezystorów o dużym rozkładzie. Najpierw mierzone są wszystkie rezystory, a następnie wybierane są pary, których suma rezystancji najbardziej pasuje do obwodu.

Właśnie w ten sposób, na skalę przemysłową, dostosowano rezystory dzielnika do legendarnego testera TL-4.

Wadą metody jest pracochłonność i potrzeba dużej ilości rezystorów.

Im dłuższa lista rezystorów, tym wyższa dokładność doboru.

Montaż rezystorów papierem ściernym.

Montaż rezystorów, poprzez usunięcie części folii oporowej, nie gardzi nawet przemysłem.

Jednak podczas montażu rezystorów o wysokiej rezystancji nie wolno przecinać folii rezystancyjnej. W rezystorach filmowych o wysokiej odporności MLT, film jest osadzany na cylindrycznej powierzchni w postaci spirali. Takie rezystory należy pilnować bardzo ostrożnie, aby nie przerwać obwodu.

Precyzyjną regulację rezystorów w warunkach amatorskich można wykonać przy użyciu najlepszego papieru ściernego - „null”.

Najpierw ostrożnie usuwa się ochronną warstwę farby z rezystora MLT, który oczywiście ma mniejszą rezystancję, za pomocą skalpela.

Następnie rezystor jest przylutowany do „końcówek” podłączonych do multimetru. Dzięki ostrożnym ruchom „zerowej” skóry opór rezystora zostaje doprowadzony do normy. Po wyregulowaniu rezystora cięcie pokrywane jest warstwą lakieru ochronnego lub kleju.

Co to jest „pusta” skórka jest napisana.

Moim zdaniem jest to najszybszy i najłatwiejszy sposób, który jednak daje bardzo dobre efekty.

Konstrukcja i detale.

Elementy obwodu adaptera umieszczone są w prostokątnej obudowie z duraluminium.

Przełączanie współczynnika podziału tłumika odbywa się za pomocą przełącznika dwustabilnego ze średnią pozycją.

Jako gniazdo wejściowe wykorzystywane jest standardowe złącze CP-50, co pozwala na użycie standardowych kabli i sond. Zamiast tego możesz użyć zwykłego gniazda audio Jack 3,5 mm.

Złącze wyjściowe to standardowe gniazdo audio 3,5 mm. Adapter podłącza się do wejścia liniowego karty dźwiękowej za pomocą kabla z dwoma wtykami 3,5 mm na końcach.

Montaż odbywa się metodą montażu na zawiasach.

Do korzystania z oscyloskopu potrzebny będzie również kabel z sondą na końcu.

Oscyloskop jest najbardziej ważne narzędzie do monitorowania i pomiaru parametrów elektroniczne obwody. Jest to urządzenie, którego obrazy są graficznym przedstawieniem napięcia (na osi pionowej) w funkcji czasu (na osi poziomej).

Funkcje funkcjonalne

Główną funkcją oscyloskopu jest przedstawienie wykresu napięcia w czasie. Zazwyczaj oś Y reprezentuje napięcie, a oś X reprezentuje czas. Jest to przydatne:

• do pomiaru parametrów, takich jak częstotliwość taktowania, cykle pracy sygnałów modulowanych szerokością impulsu, opóźnienie propagacji lub czasy narastania i opadania sygnałów odbieranych z czujników;
• aby ostrzec użytkownika o występowaniu awarii w systemie lub interceptorach;
• do badań (obserwacji, rejestracji, pomiaru) parametrów amplitudowych i czasowych.

Dla informacji. Zakresy pomiarowe są ogromne. Np. na stosunkowo tanim oscyloskopie można regulować od 5 mV/cm do 5 V/cm (w skali pionowej) oraz od 2 μs/cm do 20 s/cm (w skali poziomej).

Inne cechy urządzenia:

1. Wyświetlanie i obliczanie częstotliwości i amplitudy sygnału oscylacyjnego;
2. Pokaż napięcie i czas. Ta funkcja jest najczęściej używana w laboratoriach eksperymentalnych;
3. Pomóż w rozwiązywaniu wszelkich wadliwych komponentów projektu, przeglądając oczekiwany wynik;
4. Pokaż zmianę napięcia AC lub DC.

Aby lepiej zrozumieć funkcje urządzenia, konieczne jest zapoznanie się z używanymi pojęciami i czym one są:

1. Szerokość pasma wskazuje zakres częstotliwości, które urządzenie może dokładnie zmierzyć;
2. Dokładność wzmocnienia mierzy, jak dokładnie system pionowy tłumi lub wzmacnia sygnał. Wartość jest podana w procentach błędu;
3. Podstawa czasu lub dokładność pozioma wskazuje, jak dokładnie system poziomy reprezentuje taktowanie sygnału. Jest to wyświetlane jako błąd procentowy;
4. Czas narastania to kolejny sposób na opisanie użytecznego zakresu częstotliwości instrumentu. Podczas pomiaru impulsów i kroków należy uwzględnić czas narastania. Przyrząd nie może dokładnie wyświetlać impulsów o czasach narastania szybszych niż określony czas narastania oscyloskopu;
5. Czułość pionowa wskazuje, jak bardzo wzmacniacz pionowy może wzmocnić słaby sygnał. Czułość pionowa jest zwykle określana w mV/działkę (miliwolty na działkę). Najniższe napięcie, jakie może wykryć oscyloskop ogólnego przeznaczenia, wynosi zwykle około 1 mV na pionowy podział ekranu;
6. Prędkość przeszukiwania — to ustawienie określa, jak szybko ślad może poruszać się po ekranie. Jest to zwykle określane w ns/div (nanosekundy na podział);
7. Częstotliwość próbkowania w oscyloskopie cyfrowym wskazuje, ile próbek na sekundę może pobrać konwerter A na D. Maksymalna częstotliwość Częstotliwość próbkowania jest zwykle określana w Mp/s (megapikselach na sekundę). Im szybciej oscyloskop może spróbować, tym dokładniej może przedstawić najdrobniejsze szczegóły sygnału. Minimalna częstotliwość próbkowania może być również ważna, jeśli chcesz oglądać wolno zmieniające się sygnały przez długi czas. Zazwyczaj częstotliwość próbkowania zmienia się wraz ze zmianami wprowadzonymi do sterowania, aby utrzymać stałą liczbę punktów przebiegu w zapisie przebiegu;
8. Długość rekordu oscyloskopu cyfrowego wskazuje liczbę przebiegów, które urządzenie może zebrać dla każdego rekordu. Maksymalna długość rekordu zależy od jego pamięci. Istnieje możliwość zdobycia szczegółowy obraz sygnał przez krótki czas lub mniej szczegółowy obraz przez dłuższy czas.

Konwersja komputera na oscyloskop

Istnieją dwie metody konwersji:

1. Pierwszym z nich jest podłączenie obwodu do wejścia / wyjścia płytki mikrokontrolera PIC. Zestaw z odpowiednim programem pozwoli Ci na odczyt cyfrowy lub sygnały analogowe i zwróć wyniki przez port szeregowy komputera. Możesz także tworzyć sygnały PWM, sygnały dźwiękowe, impulsy i zarządzać nimi z komputera;
2. Druga metoda jest bezpłatna, każdy komputer ma wbudowane przetworniki ADC i kartę dźwiękową. Za ich pomocą można przekształcić komputer w oscyloskop, instalując oprogramowanie i lutując rozdzielacz wejściowy. Podobne programy można łatwo znaleźć w Internecie. Jednym z nich jest Oscyloskop Cyfrowy V3.0.

Program "Komputer - oscyloskop"

Po uruchomieniu programu na ekranie pojawi się obraz, który wygląda bardzo podobnie do konwencjonalnego oscyloskopu. Do sygnalizacji wykorzystywane jest wejście liniowe karty dźwiękowej. Doprowadzenie sygnału na wejście jest możliwe tylko z ograniczeniem - nie więcej niż 0,5-1 V, dlatego konieczne jest przylutowanie dzielnika wejściowego według prostego układu pokazanego na rysunku.

Ważną zaletą programu jest wirtualny oscyloskop pamięci. Pracę można wstrzymać, przebieg pozostały na ekranie można zapisać w pamięci komputera lub wydrukować. Na panelu przednim znajduje się wiele elementów sterujących, które umożliwiają zwiększanie lub zmniejszanie jednostek czasu i napięcia.

Zastosowanie w życiu codziennym

Oscyloskop online jest niezbędnym narzędziem dla każdego inżyniera elektryka. Może służyć jako lada narzędzia. Na przykład pozwala zauważyć, że zużycie energii elektrycznej jest wyższe w miesiącach zimowych niż w miesiącach letnich, lub że zużycie energii elektrycznej spadło po zakupie bardziej wydajnej lodówki, lub że zużycie energii elektrycznej wzrasta, gdy kuchenka mikrofalowa jest włączona. Częściej niż nie, ważniejsze jest analizowanie tych wzorców w sygnałach niż same odczyty napięcia.

Inteligentny miernik wyświetla sygnał w czasie rzeczywistym. Z jego wykresów widać, że mniej prądu zużywa się w dni powszednie, kiedy gospodarstw domowych nie ma w domu, ale w szkole lub w pracy. Są to informacje, których nie można uzyskać w inny sposób.