Digitální USB osciloskop z počítače. Schéma a popis. Jak vyrobit osciloskop z počítače

Dnes často místo výroby například osciloskopu z počítače většina lidí raději jednoduše pořídí USB osciloskop. Ale po nákupu můžete vidět, že cena rozpočtových osciloskopů začíná na 200 dolarech. A seriózní vybavení stojí mnohonásobně více. Právě pro ty lidi, kteří nejsou s touto cenou spokojeni, je nejjednodušší vyrobit osciloskop z notebooku nebo počítače vlastníma rukama.

Co použít

Nejoptimálnější je dnes Program Osci, má rozhraní podobné klasickému osciloskopu: na monitoru je standardní mřížka, pomocí které si můžete sami měřit amplitudu nebo dobu trvání.

Jednou z nevýhod tohoto programu je, že funguje trochu nestabilně. Během provozu může nástroj někdy zamrznout a abyste jej mohli později resetovat, musíte použít specializovaný TaskManager. To vše je však kompenzováno skutečností, že program má známé rozhraní a je poměrně snadno použitelný a má také velké množství funkcí, které umožňují vytvořit plně funkční osciloskop z počítače nebo notebooku.

Poznámka

Je třeba říci, že balíček těchto programů obsahuje speciální nízkofrekvenční generátor, ale jeho použití je nežádoucí; snaží se zcela ovládat činnost samotného ovladače zvukové karty, což způsobí vypnutí zvuku. Pokud se rozhodnete to vyzkoušet, ujistěte se, že máte bod obnovení nebo si vytvořte zálohu operačního systému. Nejlepší způsob, jak vyrobit osciloskop z počítače vlastníma rukama, je stáhnout si funkční generátor.

"Předvoj"

Jedná se o domácí program, nemá obvyklou a standardní měřicí mřížku a má velmi velkou obrazovku pro pořizování snímků obrazovky, ale zároveň vám umožňuje používat nainstalované měřič frekvence a voltmetr hodnoty amplitudy. To částečně kompenzuje výše uvedené nevýhody.

Po vytvoření tohoto osciloskopu z počítače se setkáte s následujícím: při nízkých úrovních indikátorů může voltmetr a měřič frekvence výrazně zkreslit data, ale pro začínající radioamatéry bude tento nástroj zcela dostačující. Další užitečnou funkcí je, že můžete provést zcela nezávislou kalibraci dvou stávajících stupnic nainstalovaného voltmetru.

Jak to používat

Vzhledem k tomu, že vstupní obvody zvukové karty mají speciální izolační kondenzátor, může počítač v roli osciloskopu pracovat pouze s uzavřeným vchodem. Na monitoru tedy bude viditelná pouze proměnná složka indikátorů, ale s trochou zručnosti pomocí těchto programů můžete měřit indikátor s konstantní složkou. To je velmi důležité v případě, kdy například doba počítání multimetru neumožňuje zaznamenat určitou hodnotu amplitudy napětí na kondenzátoru nabíjeném pomocí velkého odporu.

Nižší hodnota napětí je omezena úrovní pozadí a šumu a je přibližně 1 mV. Horní hranice je omezena pouze indikátory děliče a dosahuje více než sto voltů. Frekvenční rozsah je omezený samotnou zvukovou kartou a u starších počítačů je asi 20 kHz.

Přirozeně se v tomto případě uvažuje spíše o primitivním zařízení. Když ale nemáte možnost např. použít USB osciloskop, tak v tomto případě je jeho použití vcelku přijatelné. Toto zařízení vám pomůže při opravách různých audio zařízení nebo může být použito pro vzdělávací účely. Kromě toho vám program osciloskopu umožní uložit graf pro ilustraci materiálu nebo pro zveřejnění na síti.

Elektrické schéma

Pokud potřebujete přílohu k počítači, bude výroba osciloskopu mnohem obtížnější. Dnes na internetu najdete poměrně velké množství různých obvodů pro tato zařízení a k výrobě například dvoukanálového osciloskopu je budete potřebovat pouze duplikovat. Druhý kanál je často relevantní, když je potřeba porovnat dva signály nebo je použit osciloskop pro připojení externí synchronizace.

Obvody jsou zpravidla velmi jednoduché, ale tímto způsobem nezávisle poskytnete velmi velký rozsah dostupných měření s minimem rádiových součástek. Atenuátor, který je vyroben podle klasického schématu, by navíc vyžadoval vysoce specializované vysokoohmové odpory a jeho vstupní odpor se při přepínání rozsahu neustále měnil. Při použití konvenčních vodičů osciloskopu, které jsou dimenzovány na vstupní impedanci nejvýše 1 mOhm, byste proto zažili určitá omezení.

Jak vybrat odpory s děličem napětí

Vzhledem k tomu, že radioamatéři mají často potíže s výběrem přesných rezistorů, často se stává, že musí volit širokoprofilová zařízení, která potřebují pasují co nejpřesněji, jinak nebudete moci vyrobit osciloskop z počítače vlastníma rukama.

Trimrové rezistory napěťového děliče

V tomto případě má každé rameno děliče dva odpory, jeden je konstantní, druhý je ladicí. Nevýhodou této možnosti je její objemnost, ale přesnost je omezena pouze dostupnými vlastnostmi měřicí aparatury.

Jak vybrat běžné rezistory

Další možností, jak vyrobit osciloskop z počítače, je vybrat páry rezistorů. Přesnost je v tomto případě zajištěna díky tomu, že se používají dvojice dvou sad s poměrně slušným rozptylem. Je důležité nejprve provést pečlivá měření všech zařízení a poté vybrat páry, jejichž celkový odpor bude pro váš obvod nejvhodnější.

Nastavování rezistorů odstraněním části filmu se dnes často používá i v moderním průmyslu, to znamená, že osciloskop je často vyroben z počítače.

Ale je třeba říci, že pokud chcete přizpůsobit vysokoodporové odpory, pak by odporová fólie neměla být zcela proříznuta. Protože je u těchto zařízení umístěn na válcové ploše ve tvaru spirály, musí být podříznutí provedeno velmi pečlivě, aby zabránit přetržení řetězu. Pak:

Poté, když je odpor zcela seřízen, místo řezu pokrytý vrstvou speciálního ochranného laku.

Dnes je tato metoda nejrychlejší a nejjednodušší, ale zároveň poskytuje dobré výsledky, díky čemuž je optimální pro domácí použití.

Věci ke zvážení

Pokud se rozhodnete tuto práci provést, musíte v každém případě dodržovat řadu pravidel:

• Počítač použitý pro osciloskop musí být uzemněn.
• Nepřipojujte uzemnění k zásuvce. Je připojen přes speciální pouzdro lineárního vstupního konektoru k pouzdru systémové jednotky. V tomto případě, bez ohledu na to, zda narazíte na fázi nebo nulu, nebudete mít zkrat.

Jinými slovy, pouze drát, který lze připojit do zásuvky, je se připojuje k rezistoru, a je umístěn v obvodu adaptéru o jmenovité hodnotě jeden megaohm. Pokud se pokusíte připojit vodič, který je v kontaktu s krytem, ​​do sítě, téměř ve všech případech to jistě povede k nejničivějším následkům.

Není žádným tajemstvím, že začínající radioamatéři nemají vždy po ruce drahé měřicí přístroje. Například osciloskop, který i na čínském trhu stojí nejlevnější model kolem několika tisíc.
Někdy je potřeba osciloskop k opravě různých obvodů, kontrole zkreslení zesilovače, seřízení audio zařízení atd. Velmi často se k diagnostice činnosti senzorů v autě používá nízkofrekvenční osciloskop.
V tomto případě vám pomůže jednoduchý osciloskop vyrobený z vašeho osobního počítače. Ne, váš počítač nebude nutné nijak rozebírat a upravovat. Stačí připájet konzoli - přepážku - a připojit ji k PC přes audio vstup. A pro zobrazení signálu nainstalujte speciální software. Za pár desítek minut budete mít svůj vlastní osciloskop, který může být vhodný pro analýzu signálů. Mimochodem, využít můžete nejen stolní PC, ale i notebook nebo netbook.
Takový osciloskop je samozřejmě se skutečným přístrojem jen stěží srovnatelný, jelikož má malý frekvenční rozsah, ale v domácnosti je to velmi užitečná věc pro sledování výstupu zesilovače, různých vlnění zdrojů atd.

Schéma set-top boxu

Souhlaste s tím, že obvod je neuvěřitelně jednoduchý a nevyžaduje mnoho času na sestavení. Jedná se o dělič – omezovač, který ochrání zvukovou kartu vašeho počítače před nebezpečným napětím, které vám může nechtěně spadnout do vstupu. Dělič může být 1, 10 nebo 100. Proměnný odpor upravuje citlivost celého obvodu. Set-top box je připojen k lineárnímu vstupu zvukové karty PC.

Sestavení konzole

Můžete si vzít bateriový box jako já nebo jiné plastové pouzdro.

Software

Program osciloskopu bude vizualizovat signál přivedený na vstup zvukové karty. Nabídnu vám dvě možnosti stažení:
1) Jednoduchý program bez instalace s ruským rozhraním, stáhněte si jej.

(Staženo: 7523)

2) A druhý s instalací, můžete si ho stáhnout -.

Který z nich použijete, je na vás. Vezměte a nainstalujte oba a pak si vyberte.
Pokud již máte nainstalovaný mikrofon, pak po instalaci a spuštění programu budete moci pozorovat zvukové vlny, které vstupují do mikrofonu. Vše je tedy v pořádku.
Set-top box již nepotřebuje žádné ovladače.
Set-top box připojíme k lineárnímu nebo mikrofonnímu vstupu zvukové karty a použijeme k dobrému měření.

Pokud jste nikdy v životě neměli zkušenost s prací s osciloskopem, pak vám upřímně doporučuji tento domácí produkt zopakovat a pracovat s takovým virtuálním nástrojem. Zkušenost je to velmi cenná a zajímavá.

V dnešní době je poměrně hojné využití různých měřicích zařízení založených na interakci s osobním počítačem. Významnou výhodou jejich použití je možnost uložit získané hodnoty v dostatečně velkém objemu do paměti zařízení s jejich následnou analýzou.

Digitální USB osciloskop z počítače, kterou popisujeme v tomto článku, je jednou z možností pro takové radioamatérské měřicí přístroje. Může být použit jako osciloskop a zařízení pro záznam elektrických signálů do paměti RAM a pevného disku počítače.

Obvod není složitý a obsahuje minimum součástek, výsledkem je velmi kompaktní zařízení.

Hlavní vlastnosti USB osciloskopu:

• ADC: 12 bitů.
• Časová základna (osciloskop): 3…10 ms/dílek.
• Časové měřítko (rekordér): 1…50 s/vzorek.
• Citlivost (bez děliče): 0,3 V/dílek.
• Synchronizace: vnější, vnitřní.
• Záznam dat (formát): ASCII, text.
• Maximální vstupní odpor: 1 MΩ paralelně s kapacitou 30 pF.

Popis činnosti osciloskopu z počítače

Pro výměnu dat mezi USB osciloskopem a osobním počítačem se používá rozhraní Universal Serial Bus (USB). Toto rozhraní funguje na bázi mikroobvodu FT232BM (DD2) od Future Technology Devices. Jedná se o převodník rozhraní. Čip FT232BM může pracovat jak v režimu přímého bitového řízení BitBang (při použití ovladače D2XX), tak v režimu virtuálního COM portu (při použití ovladače VCP).

Jako ADC je použit integrovaný obvod AD7495 (DD3) od Analog Devices. Není to nic jiného než 12bitový A/D převodník s interní napěťovou referencí a sériovým rozhraním.

Čip AD7495 také obsahuje frekvenční syntezátor, který určuje rychlost výměny informací mezi FT232BM a AD7495. Pro vytvoření požadovaného komunikačního protokolu naplní software USB osciloskopu výstupní vyrovnávací paměť USB jednotlivými bitovými hodnotami pro signály SCLK a CS, jak je znázorněno na následujícím obrázku:

Měření jednoho cyklu je určeno sérií devíti set šedesáti po sobě jdoucích transformací. Čip FT232BM s frekvencí určenou vestavěným frekvenčním syntezátorem vysílá elektrické signály SCLK a CS, paralelně s přenosem konverzních dat na lince SDATA. 1. plná perioda konverze ADC FT232BM, která nastavuje vzorkovací frekvenci, odpovídá době trvání periody odesílání 34 bytů dat vydaných čipem DD2 (16 datových bitů + pulz CS linky). Protože rychlost přenosu dat u FT232BM je určena frekvencí interního frekvenčního syntezátoru, pro úpravu hodnot rozmítání stačí změnit hodnoty frekvenčního syntetizéru čipu FT232BM.

Data přijatá osobním počítačem se po určitém zpracování (změna měřítka, nastavení nuly) zobrazují na obrazovce monitoru v grafické podobě.

Zkoumaný signál je přiváděn do konektoru XS2. Operační zesilovač OP747 je navržen tak, aby odpovídal vstupním signálům se zbytkem USB obvodů osciloskopu.

Na modulech DA1.2 a DA1.3 je zabudován obvod pro posun bipolárního vstupního signálu do kladné napěťové zóny. Protože vnitřní referenční napětí čipu DD3 má napětí 2,5 V, bez použití děličů je pokrytí vstupního napětí -1,25..+1,25 V.

Aby bylo možné studovat signály se zápornou polaritou, s prakticky unipolárním napájením z USB konektoru (a), je použit převodník napětí DD1, který generuje napětí se zápornou polaritou pro napájení operačního zesilovače OP747. Pro ochranu analogové části osciloskopu před rušením jsou použity součástky R5, L1, L2, C3, C7-C11.

Program uScpoe je určen k zobrazování informací na obrazovce monitoru počítače. Pomocí tohoto programu je možné vizuálně vyhodnotit velikost studovaného signálu a také jeho tvar ve formě oscilogramu.

Tlačítka ms/div se používají k ovládání rozmítání osciloskopu. V programu můžete uložit oscilogram a data do souboru pomocí odpovídajících položek nabídky. Pro virtuální zapnutí a vypnutí osciloskopu použijte tlačítka Power ON/OF. Když odpojíte obvod osciloskopu od počítače, program uScpoe se automaticky přepne do režimu OFF.

V režimu záznamu elektrického signálu (rekordéru) program vytvoří textový soubor, jehož název lze zadat v následující cestě: Soubor->Výběr datový soubor. soubor data.txt je původně vygenerován. Soubory pak lze importovat do jiných aplikací (Excel, MathCAD) pro další zpracování.

(3,0 Mb, staženo: 5 285)

Osciloskop je přenosné zařízení, které je určeno pro testování mikroobvodů. Kromě toho je mnoho modelů vhodných pro průmyslové řízení a lze je použít pro různá měření. Osciloskop nemůžete vyrobit vlastníma rukama bez zenerovy diody, která je jeho hlavním prvkem. Tato část je instalována v zařízeních různého výkonu.

Navíc, v závislosti na modifikaci, zařízení mohou obsahovat kondenzátory, odpory a diody. Mezi hlavní parametry modelu patří počet kanálů. V závislosti na tomto indikátoru se mění maximální šířka pásma. Při sestavování osciloskopu byste také měli zvážit vzorkovací frekvenci a hloubku paměti. Za účelem analýzy přijatých dat je zařízení připojeno k osobnímu počítači.

Obvod jednoduchého osciloskopu

Obvod jednoduchého osciloskopu obsahuje 5V zenerovu diodu Jeho propustnost závisí na typech rezistorů, které jsou na čipu instalovány. Pro zvýšení amplitudy kmitů se používají kondenzátory. Sonda pro osciloskop si můžete vyrobit vlastníma rukama z jakéhokoli vodiče. V tomto případě se port vybírá samostatně v obchodě. Rezistory první skupiny musí vydržet minimální odpor v obvodu 2 ohmy. V tomto případě by měly být prvky druhé skupiny výkonnější. Je třeba také poznamenat, že na obvodu jsou diody. V některých případech tvoří mosty.

Jednokanálový model

Jednokanálový digitální osciloskop můžete vyrobit vlastníma rukama pouze pomocí 5V zenerovy diody Kromě toho jsou v tomto případě nepřijatelné výkonnější úpravy. To je způsobeno tím, že zvýšené maximální napětí v obvodu vede ke zvýšení vzorkovací frekvence. Výsledkem je, že odpory v zařízení selžou. Kondenzátory pro systém jsou vybírány pouze kapacitního typu.

Minimální odpor rezistoru by měl být 4 ohmy. Pokud vezmeme v úvahu prvky druhé skupiny, pak by parametr přenosu v tomto případě měl být 10 Hz. Pro jeho zvýšení na požadovanou úroveň se používají různé typy regulátorů. Někteří odborníci doporučují používat ortogonální rezistory pro jednokanálové osciloskopy.

V tomto případě je třeba poznamenat, že zvyšují vzorkovací frekvenci poměrně rychle. V takové situaci však stále existují negativní aspekty a je třeba je vzít v úvahu. Především je důležité si všimnout prudkého buzení vibrací. V důsledku toho se zvyšuje asymetrie signálu. Kromě toho existují problémy s citlivostí zařízení. V konečném důsledku nemusí být přesnost odečtů nejlepší.

Dvoukanálová zařízení

Vytvoření dvoukanálového osciloskopu vlastníma rukama (schéma je znázorněno níže) je poměrně obtížné. Nejprve je třeba poznamenat, že zenerovy diody jsou v tomto případě vhodné pro 5 V i 10 V. V tomto případě musí být kondenzátory pro systém použity pouze uzavřeného typu.

Díky tomu se může šířka pásma zařízení zvýšit na 9 Hz. Rezistory pro model se obvykle používají ortogonálního typu. V tomto případě stabilizují proces přenosu signálu. Pro provádění doplňkových funkcí jsou mikroobvody vybírány především ze série MMK20. Dělič pro osciloskop si můžete vyrobit vlastníma rukama z běžného modulátoru. Není to nijak zvlášť obtížné.

Vícekanálové modifikace

Chcete-li sestavit osciloskop USB vlastníma rukama (schéma je uvedena níže), budete potřebovat poměrně výkonnou zenerovu diodu. Problémem je v tomto případě zvýšení propustnosti obvodu. V některých situacích může být činnost rezistorů narušena v důsledku změny mezní frekvence. K vyřešení tohoto problému mnozí používají pomocné děliče. Tato zařízení výrazně pomáhají zvýšit limit prahového napětí.

Dělič můžete vyrobit pomocí modulátoru. Kondenzátory v systému musí být instalovány pouze v blízkosti zenerovy diody. Pro zvýšení šířky pásma se používají analogové rezistory. Záporný parametr odporu kolísá v průměru kolem 3 ohmů. Rozsah blokování závisí pouze na výkonu zenerovy diody. Pokud omezovací frekvence po zapnutí zařízení prudce klesne, je třeba vyměnit kondenzátory za výkonnější. V tomto případě někteří odborníci doporučují instalaci diodové můstky. Je však důležité pochopit, že citlivost systému se v této situaci výrazně zhoršuje.

Dodatečně je nutné vyrobit sondu pro zařízení. Aby se zajistilo, že osciloskop nebude v konfliktu s osobním počítačem, je vhodnější použít mikroobvod typu MMP20. Sondu můžete vyrobit z jakéhokoli vodiče. Nakonec mu člověk bude muset koupit jen port. Poté lze pomocí páječky spojit výše uvedené prvky.

Sestavení 5V zařízení

Při 5 V se nástavec osciloskopu pro kutily vyrábí pouze pomocí mikroobvodu typu MMP20. Je vhodný pro běžné i výkonné odpory. Maximální odpor v obvodu by měl být 7 ohmů. V tomto případě závisí šířka pásma na rychlosti přenosu signálu. Oddělovače pro zařízení lze použít v různých typech. Dnes jsou statické analogy považovány za běžnější. Šířka pásma v této situaci bude kolem 5 Hz. K jeho zvýšení je nutné použít tetrody.

Vybírají se v obchodě na základě parametru omezující frekvence. Pro zvýšení amplitudy zpětného napětí mnoho odborníků doporučuje instalovat pouze samoregulační odpory. V tomto případě bude rychlost přenosu signálu poměrně vysoká. Na konci práce musíte vyrobit sondu pro připojení obvodu k osobnímu počítači.

10V osciloskopy

Osciloskop pro kutily je vyroben se zenerovou diodou a rezistory uzavřeného typu. Pokud vezmeme v úvahu parametry zařízení, měl by být indikátor vertikální citlivosti na úrovni 2 mV. Navíc je třeba vypočítat šířku pásma. Za tímto účelem se bere kapacita kondenzátoru a koreluje s konečným odporem systému. Rezistory pro zařízení jsou nejvhodnější z typu pole. Pro minimalizaci vzorkovací frekvence mnoho odborníků doporučuje používat pouze 2V diody. Díky tomu lze dosáhnout vysokých rychlostí přenosu signálu. Aby byla funkce sledování provedena poměrně rychle, jsou mikroobvody instalovány jako MMP20.

Pokud plánujete režimy úložiště a přehrávání, musíte použít jiný typ. V tomto případě nebudou měření kurzoru k dispozici. Za hlavní problém těchto osciloskopů lze považovat prudký pokles mezní frekvence. To je obvykle způsobeno rychlým rozšířením dat. Problém lze vyřešit pouze s použitím kvalitní děličky. Přitom mnozí spoléhají také na zenerovu diodu. Dělič můžete vytvořit pomocí běžného modulátoru.

Jak vyrobit 15V model?

Osciloskop si můžete sestavit sami pomocí lineárních rezistorů. Mohou odolat maximálnímu odporu 5 mm. Díky tomu není na zenerovu diodu příliš tlak. Kromě toho je třeba věnovat pozornost výběru kondenzátorů pro zařízení. K tomuto účelu je nutné změřit prahové napětí. Odborníci k tomu používají tester.

Pokud používáte ladicí odpory pro osciloskop, můžete se setkat se zvýšenou vertikální citlivostí. Údaje získané testováním tedy mohou být nesprávné. Vzhledem ke všemu výše uvedenému je nutné používat pouze lineární analogy. Kromě toho je třeba dbát na instalaci portu, který je připojen k mikroobvodu pomocí sondy. V tomto případě je účelnější instalovat přepážku přes sběrnici. Aby se zabránilo příliš velké amplitudě oscilace, mnozí doporučují používat diody vakuového typu.

Použití rezistorů řady PPR1

Vytvoření osciloskopu USB vlastníma rukama pomocí těchto rezistorů není snadný úkol. V tomto případě je nutné nejprve vyhodnotit kapacitu kondenzátorů. Aby bylo zajištěno, že maximální napětí nepřekročí 3 V, je důležité použít nejvýše dvě diody. Kromě toho byste si měli pamatovat parametr nominální frekvence. V průměru je toto číslo 3 Hz. Ortogonální rezistory nejsou jedinečně vhodné pro takový osciloskop. Konstrukční změny lze provádět pouze pomocí přepážky. Na konci práce musíte port přímo nainstalovat.

Modely s odpory PPR3

Osciloskop USB můžete vyrobit vlastníma rukama pouze pomocí mřížkových kondenzátorů. Jejich zvláštností je, že úroveň záporného odporu v obvodu může dosáhnout 4 ohmy. Pro takové osciloskopy je vhodná široká škála mikroobvodů. Pokud vezmeme standardní verzi typu MMP20, pak je nutné zajistit v systému alespoň tři kondenzátory.

Kromě toho je důležité věnovat pozornost hustotě diod. V některých případech to ovlivňuje šířku pásma. Pro stabilizaci procesu dělení odborníci doporučují před zapnutím zařízení pečlivě zkontrolovat vodivost rezistorů. Nakonec je regulátor přímo připojen k systému.

Zařízení s potlačením vibrací

Osciloskopy s jednotkou pro potlačení kmitů se v dnešní době používají poměrně zřídka. Jsou nejvhodnější pro testování elektrických spotřebičů. Kromě toho je třeba poznamenat jejich vysokou vertikální citlivost. V tomto případě by parametr mezní frekvence v obvodu neměl překročit 4 Hz. Díky tomu se zenerova dioda během provozu výrazně nepřehřívá.

Osciloskop si můžete vyrobit sami pomocí mřížkového mikroobvodu. V tomto případě je nutné se hned na začátku rozhodnout pro typy diod. Mnoho lidí v této situaci doporučuje používat pouze analogové typy. V tomto případě však může být rychlost přenosu signálu výrazně snížena.