Віртуальний осцилограф своїми руками. Програма для отримання осцилограм

Розповісти у:
ПРОДОВЖЕННЯ: Підбір резисторів.Інший спосіб - підбір пар резисторів. Точність забезпечується рахунок підбору пар резисторів з двох комплектів резисторів з великим розкидом. Спочатку всі резистори промірюються, а потім підбираються пари, сума опорів яких найбільше відповідає схемі.
Саме цим способом у промислових масштабах підганялися резистори дільника для легендарного тестера «ТЛ-4».
Недолік методу - трудомісткість та потреба у великій кількості резисторів.
Чим довший список резисторів, тим вища точність підбору.
Підганяння резисторів за допомогою наждакового паперу. Припасуванням резисторів, шляхом видалення частини резистивної плівки, не гидує навіть промисловість.
Однак при припасуванні високоомних резисторів не допускається прорізати резистивну плівку наскрізь. У високоомних плівкових резисторів МЛТ плівка нанесена на циліндричну поверхню у вигляді спіралі. Підпилювати такі резистори потрібно дуже обережно, щоб не розірвати ланцюг.
Точне підганяння резисторів в аматорських умовах можна здійснити за допомогою найдрібнішого наждачного паперу - «нульовки». Спочатку з резистора МЛТ, у якого явно менший опір, за допомогою скальпеля акуратно видаляється захисний шар фарби. Потім резистор підпаюється до "кінців", які підключаються до мультиметра. Обережними рухами шкурки-«нульовки» опір резистора доводиться до норми. Коли резистора підігнано, місце пропилу покривається шаром захисного лаку або клею.
На мій погляд, це найшвидший і найпростіший спосіб, який, тим не менш, дає дуже хороші результати. Конструкція та деталі. Елементи схеми адаптера розміщені у прямокутному дюралюмінієвому корпусі.
Перемикання коефіцієнта поділу атенюатора здійснюється тумблером із середнім становищем. В якості вхідного гнізда застосовано стандартний роз'єм СР-50, що дозволяє використовувати стандартні кабелі та щупи. Замість нього можна застосувати аудіо гніздо типу Джек (Jack) 3,5мм.
Вихідний роз'єм – стандартне аудіо гніздо 3,5 мм. Адаптер з'єднується з лінійним входом аудіокарти за допомогою кабелю з двома Джеками 3,5 мм на кінцях. Складання зроблено методом навісного монтажу Для використання осцилографа знадобиться ще кабель зі щупом на кінці.
Як його виготовити докладно буде описано в іншому мануалі найближчим часом під назвою Як зробити кабель-щуп для низькочастотного віртуального осцилографа? "Як відкалібрувати віртуальний осцилограф? Щоб зробити калібрування осцилографа, потрібно мати хоч якийсь вимірювальний прилад. Підійде будь-який стрілочний тестер або цифровий мультиметр, якому Ви довіряєте
У зв'язку з тим, що у деяких тестерів занадто висока похибка при вимірюванні змінної напруги до 1-го Вольта, калібрування виробляємо при максимально можливій, але необмеженій амплітуді, напрузі.

Перед калібруванням виконуємо наступні налаштування.

Відключаємо еквалайзер аудіокарти.
"Рівень лінійного виходу", "Рівень WAVE", "Рівень лінійного входу" та "Рівень запису" встановлюємо в положення максимального посилення. Це забезпечить повторюваність результату при подальших вимірах.
Скинувши про всяк випадок налаштування генератора командою Command > Get Generator Default Setting, встановлюємо "Gain" (рівень) в 0db.
Вибираємо частоту генератора 50Hz перемикачем «Frequency Presets» (передустановки), тому що всі аматорські прилади для вимірювання змінної напруги вміють працювати на цій частоті, та й наш адаптер поки не може коректно працювати на вищих частотах. Перемикаємо вхід адаптера в режим 1:1 .
Дивлячись на екран осцилографа, підбираємо за допомогою ручки генератора "Плавно" (Trim) максимальний необмежений рівень сигналу.
Сигнал може обмежуватися як на вході аудіокарти, так і на її виході, при цьому точність калібрування може істотно знизитися. У «AudioTester-і» навіть є спеціальний індикатор навантаження, який виділено на скріншоті червоним кольором.
Вимірюємо тестером напругу на виході генератора та розраховуємо величину відповідного йому амплітудного значення.
приклад.
Показ вольтметра = 1,43 Вольта (діє).
Отримуємо амплітудне значення.
1,432 * √2 = 2,025 (Вольт)
Команда “Options > Calibrate” викликає вікно калібрування “AudioTester-а”.
І хоча біля вікна введення вказана розмірність у «mVrms», що за ідеєю має означати середньоквадратичне значення, насправді, в осцилографі «oszi v2.0c» з комплекту «AudioTester-а», значення, що вводяться, відповідають… незрозуміло чому. Що, щоправда, не заважає точно відкалібрувати прилад.
Шляхом введення значень з невеликим кроком можна точно підігнати розмір зображення синусоїди під обчислене амплітудне значення.
На картинці видно, що амплітуда сигналу вклалася трохи більше, ніж у два поділи, що відповідає 2,02 Вольта.
Точність відображення амплітуди сигналів, отриманих з входів 1:20 та 1:100, залежатиме від точності підбору відповідних резисторів дільника.
При калібруванні осцилографа "Авангард", отримані при вимірюванні тестером значення також потрібно помножити на √2, так як і вольтметр, і калібратор "Авангард-а" розрахований на амплітудні значення.
Вносимо отримане значення у віконце калібрування в мілівольтах – 2025 та натискаємо Enter.
Щоб відкалібрувати другий діапазон осцилографа "Авангард", який відзначений, як "250", потрібно спочатку розрахувати реальний коефіцієнт поділу, порівнявши показання вбудованого вольтметра у двох діапазонах дільника: 1:1 та 1:20. Вольтметр осцилографа, при цьому повинен перебувати в положенні «12,5»

приклад.
122 / 2323 = 19,3
Потім потрібно підправити файл calibr, який можна відкрити в блокноті (Notepad-е). Зліва файл до правки, а праворуч – після.
Файл «calibr» знаходиться в тій же директорії, де розташована поточна копія програми.
У восьмуРядок вносимо реальний коефіцієнт поділу, відповідний дільнику першого (лівого) каналу.
Якщо ви збудували двоканальний адаптер, то в дев'ятуРядок вносимо поправку для другого (правого) каналу. Як вирівняти амплітудно-частотну характеристику адаптера? Лінійний вхід аудіокарти, та й самі ланцюги адаптера мають деяку вхідну ємність. Реактивний опір цієї ємності змінює коефіцієнт розподілу дільника на високих частотах. Щоб вирівняти частотну характеристику адаптера в діапазоні 1:1, потрібно підібрати ємність конденсатора C1 так, щоб амплітуда сигналу на частоті 50 Гц дорівнювала амплітуді сигналу частотою 18-20 кГц. Резистори R2 і R3 знижують вплив вхідної ємності та створюють підйом частотної характеристики в області високих частот. Компенсувати цей підйом можна шляхом підбору конденсаторів С2 та С3 у відповідних діапазонах 1:20 та 1:100.
У підібрав такі ємності: C1 - 39pF, C2 - 10nF, C3 - 0,1nF. Тепер, коли канал Y верикального відхилення осцилографа відкалібрований і лінеаризований, можна побачити, як виглядають ті чи інші періодичні, і не лише сигнали. У «AudioTester-e» є «що очікує синхронізація розгортки». Що робити, якщо немає тестера? Або небезпечні досліди. Чи можна використовувати для калібрування освітлювальну мережу?

Оскільки будь-який поважаючий себе радіоаматор, незважаючи на всі попередження, насамперед намагається залізти своїм дітищем у розетку, я вважав за необхідне розповісти про це небезпечне заняття докладніше.
По ГОСТу напруга мережі має виходити межі 220 Вольт – 10% +5%, хоча, у реальному житті, ця умова дотримується негаразд часто, як хотілося б. Помилки вимірювань у процесі припасування резисторів та вимірах імпедансу також можуть привнести високі похибки при даному способікалібрування.
Якщо Ви зібрали прецизійний дільник, наприклад, на високоточних резисторах, і якщо відомо, що у вашому будинку напруга в мережі освітлення підтримується з достатньою точністю, то її можна використовувати для грубого калібрування осцилографа.
Але є дуже багато АЛЕ, через які, я Вам категорично не рекомендую це робити. Перше та найважливіше «АЛЕ», це сам факт того, що Ви читаєте цю статтю. Той, хто на ти з електрикою, навряд чи почав би витрачати на цей час. Але якщо і це не аргумент… Найголовніше!
1. Комп'ютер повинен бути надійно заземлений!
2. Ні в якому разі не суньте в розетку «земляний» провід! Це провід, який з'єднаний через корпус роз'єму лінійного входу з корпусом. системного блоку!!! (Інші назви цього дроту: маса, корпус, загальний, екран і т.д.) Тоді, незалежно від того, потрапите Ви у фазу або в нуль, не станеться коротке замикання.
Іншими словами, в розетку можна встромляти тільки провід, який з'єднаний з резистором R1 номіналом 1 мегом, розташованому в схемі адаптера!
Якщо ж Ви спробуєте встромити в мережу провід, з'єднаний з корпусом, то в 50% випадків це призведе до сумних наслідків.
Так як максимальна необмежена амплітуда на лінійному вході близько 250мВ, то в положенні дільника 1:100 можна буде побачити амплітуду величиною приблизно 50...250 Вольт (залежно від вхідного імпедансу). Тому для вимірювання напруги мережі адаптер повинен бути обладнаний дільником 1: 1000.
Дільник 1:1000 можна розрахувати за аналогією з дільником 1:100.
Приклад розрахунку дільника 1:1000.
Верхнє плече дільника = 1007кОм.
Вхідний імпеданс = 50кОм.
Коефіцієнта розподілу на вході 1:1 = 20,14.
Визначаємо загальний коефіцієнт поділу для входу 1:1000.
20,14 * 1000 = 20140 (раз)
Розраховуємо величину резистора для дільника.
1007 * 50 / 50 * 20140 -50 -1007 ≈ 50 (Ом)ДАЛІ БУДЕ:
Розділ: [Вимірювальна техніка]
Збережи статтю в:

Тясячі схем у категоріях:
-> Інше
-> Вимірювальна техніка
-> Прилади
-> Схеми електрообладнання
->
-> Теоретичні матеріали
-> Довідкові матеріали
-> Пристрої на мікроконтролерах
-> Зарядні пристрої (для батарей)
-> Зарядні пристрої (для авто)
-> Перетворювачі напруги (інвертори)
-> Все для кулера (Вентилятора)
-> Радіомікрофони, жучки
-> Металошукачі
-> Регулятори потужності
-> Охорона (Сигналізація)
-> Управління освітленням
-> Таймери (вологість, тиск)
-> Трансівери та радіостанції
-> Конструкції для дому
-> Конструкції простої складності
-> Конкурс на найкращу конструкцію на мікроконтролерах
-> Конструкції середньої складності
-> Стабілізатори
-> Підсилювачі потужності низької частоти (на транзисторах)
-> Блоки живлення (імпульсні)
-> Підсилювачі потужності високої частоти
-> Пристосування для паяння та конструювання плат
-> Термометри
-> Борт. мережа
-> Вимірювальні прилади (тахометр, вольтметр ітд)
-> Залізо
-> Паяльники і паяльні станції
-> Радіопередавачі
-> Допоміжні пристрої
-> Телевізійна техніка
->

Не секрет, що у радіоаматорів-початківців не завжди є під рукою дороге вимірювальне обладнання. Наприклад осцилограф, який навіть на китайському ринку, найдешевша модель коштує близько кількох тисяч.
Буває осцилограф потрібен для ремонту різних схем, перевірка спотворень підсилювача, налаштування звукової техніки і т.п. Дуже часто низькочастотний осцилограф використовується для діагностики роботи датчиків в автомобілі.
У цьому ряді випадком вам допоможе найпростіший осцилограф, зроблений з вашого персонального комп'ютера. Ні, ваш комп'ютер ніяк не доведеться розбирати та доопрацьовувати. Вам знадобиться всього лише спаяти приставку - дільник, і підключити її до ПК через звуковий вхід. А для відображення сигналу встановити спеціальний софт. Ось за пару десятків хвилин у вас з'явиться власний осцилограф, який може пригодитися для аналізу сигналів. До речі можна використовувати не лише стаціонарний ПК, а й ноутбук чи нетбук.
Звичайно, такий осцилограф з великою натяжкою порівняний зі справжнім приладом, тому що має маленький діапазон частот, але річ у господарстві дуже корисна, щоб подивитися виходи підсилювача, різні пульсації джерел живлення тощо.

Схема приставки

Погодьтеся, що схема неймовірна проста і не вимагатиме багато часу для її складання. Це дільник - обмежувач, який захистить звукову карту вашого комп'ютера від небезпечної напруги, яку ви можете випадково падати на вхід. Дільник може бути на 1, 10 і на 100. Змінним резистором регулюється чутливість всієї схеми. Підключається приставка до лінійного входу звукової картиПК.

Збираємо приставку

Можна взяти бокс від батарейок як я чи інший пластиковий корпус.

Програмне забезпечення

Програма «осцилограф» візуалізуватиме сигнал, поданий на вхід звукової карти. Я запропоную вам на скачування два варіанти:
1) Проста програма без установки з російським інтерфейсом, качаємо.

(завантажень: 8310)

2) І друга з установкою, завантажити її можна – .

Який користуватись – вибирати вам. Візьміть та встановіть обидві, а там виберете.
Якщо у вас вже встановлено мікрофон, то після встановлення та запуску програми можна вже буде спостерігати звукові хвилі, які надходять до мікрофона. Значить все добре.
Для приставки жодних драйверів більше не потрібно.
Підключаємо приставку до лінійного або мікрофонного входу звукової карти та користуємось на здоров'я.

Якщо у вас ніколи в житті не було досвіду роботи з осцилографом, я щиро рекомендую вам повторити цю саморобку і попрацювати з таким віртуальним приладом. Досвід дуже цінний та цікавий.

На сайті http://www.semifluid.com я знайшов дуже просте рішення для створення цифрового комп'ютерного осцилографа. Пристрій побудований на базі восьмирозрядного процесора PIC12F675.

Процесор працює на частоті 20 МГц. Мікроконтролер безперервно вимірює вхідну напругу, перетворює її та відправляє цифрове значення на послідовний порт комп'ютера. Швидкість передачі даних послідовного порту - 115кБіт і, як показано на наступному малюнку, дані скануються та відправляються із частотою близько 7,5 кГц (134 мкс).

Cхема пристрою

Основа схеми, мікроконтролер PIC12F675 (мікросхема U2) який працює з тактовою частотою 20 МГц кристала Y1. J1 - стандартний роз'єм живлення для підключення живлення в 9-12, яке потім стабілізується на U1 до 5 В для живлення процесора.

Після U2 до схеми додається простий перетворювач TTL рівня з послідовним портом RS232 персонального комп'ютера. Він побудований на базі транзистора BC337 (Q1) та резисторів R1 та R3. Вхід 5 мікроконтролера веде до перемикача S1. У своїй основній позиції (1-2) прилад перемикається в режим осцилографа постійного струму (DC вимірів), який здатний відображати вхідний сигнал 0-5В. У другій позиції - режим осцилографа змінного струму. У цьому положенні максимальна напруга – від -2,5 до +2,5 В. Конденсатор С6 використовував керамічний 22000nF, щоб спостерігати низькі частоти без особливих спотворень.

При необхідності можна додати додаткові вхідний атенюатор (спліттер) або ОУ.

Програмне забезпечення

У згаданому вище оригінальному сайті також доступна проста програмакерування для Windows. Програма написана Visual Basic.

Програма запускається відразу і очікує на появу даних на послідовному порту COM1. Зліва, чотири повзунки, що використовуються для вимірювання періоду та напруги сигналу. Потім йдуть вкл / викл синхронізації, поля масштабування або зміни значень розміру вибірки.

Монтаж

Я не став робити друкованої плати, а змонтував усе в невеликій пластиковій коробці монтажем навісу. Корпус повинен мати отвори для роз'єму RS232 вимикача, вхідного гнізда, гнізда живлення.

Прошивка для процесора – наприкінці статті. Біти конфігурації (fuse), у процесі програмування мають бути такі:

Фотографія мого готового прототипу

Нижче ви можете скачати вихідник, прошивку та ПЗ для windows

Список радіоелементів

Позначення	Тип	Номінал	Кількість	Примітка	Магазин	Мій блокнот
U1	Лінійний регулятор		1		Пошук у Чіп і Діп	До блокноту
U2	МК PIC 8-біт		1	675-I/P	Пошук у Чіп і Діп	До блокноту
Q1	Біполярний транзистор		1		Пошук у Чіп і Діп	До блокноту
С1, С2, С5	Конденсатор	0.1 мкФ	3		Пошук у Чіп і Діп	До блокноту
С3, С4	Конденсатор	22 пФ	2		Пошук у Чіп і Діп	До блокноту
С6	Конденсатор	22 мкФ	1		Пошук у Чіп і Діп	До блокноту
R1, R3	Резистор		2

В наш час використання різних вимірювальних пристроїв, побудованих на основі взаємодії з персональним комп'ютером, досить багато. Значною перевагою їх використання є можливість збереження отриманих значень досить великого обсягу пам'яті пристрою, з подальшим їх аналізом.

Цифровий USB осцилограф з комп'ютера, Опис якого ми наводимо в даній статті, є одним з варіантів подібних вимірювальних інструментів радіоаматора. Його можна застосувати як осцилограф і пристрій записує електричні сигнали в оперативну пам'ятьі на жорсткий дисккомп'ютера.

Схема не складна і містить мінімум компонентів, в результаті чого вдалося досягти хорошої компактності пристрою.

Основні характеристики USB осцилографа:

• АЦП: 12 розрядів.
• Тимчасова розгортка (осцилограф): 3 ... 10 мсек / поділ.
• Тимчасовий масштаб (рекордер): 1 ... 50 сек / вибірка.
• Чутливість (без дільника): 0,3 Вольт/поділ.
• Синхронізація: зовнішня, внутрішня.
• Запис даних (формат): ASCII, текстовий.
• Максимальний вхідний опір: 1 МОм паралельно до ємності 30 пФ.

Опис роботи осцилографа з комп'ютера

Для здійснення обміну даними між USB осцилографом і персональним комп'ютером застосований інтерфейс Universal Serial Bus (USB). Цей інтерфейс функціонує з урахуванням мікросхеми FT232BM (DD2) фірми Future Technology Devices. Вона є перетворювачем інтерфейсу. Мікросхема FT232BM може функціонувати як у режимі прямого керування бітами BitBang (при використанні драйвера D2XX), так і в режимі віртуального COM-порту (при застосуванні драйвера VCP).

У ролі АЦП використана інтегральна мікросхема AD7495 (DD3) компанії Analog Devices. Це не що інше, як аналого-цифровий перетворювач з 12 розрядами, з внутрішнім джерелом опорної напруги та послідовним інтерфейсом.

У мікросхемі AD7495 також є синтезатор частот, який визначає, з якою швидкістю відбуватиметься обмін інформацією між FT232BM та AD7495. Для створення необхідного протоколу обміну даними, програма USBОсцилограф наповнює вихідний буфер USB окремими значеннями бітів для сигналів SCLK і CS так, як зазначено на наступному малюнку:

Вимірювання одного циклу визначається серією з дев'ятсот шістдесяти послідовних перетворень. Мікросхема FT232BM з частотою, яка визначається вбудованим синтезатором частот, відправляє електричні сигнали SCLK і CS, паралельно з передачею даних перетворення по лінії SDATA. Період 1-го повного перетворення АЦП FT232BM, що встановлює частоту вибірки, відповідає тривалості періоду відправки 34 байтів даних, що видаються мікросхемою DD2 (16 біт даних + імпульс лінії CS). Оскільки швидкість передачі FT232BM обумовлюється частотою внутрішнього синтезатора частот, то модифікації значень розгортки потрібно лише змінювати значення синтезатора частот мікросхеми FT232BM.

Дані, прийняті персональним комп'ютером після певної переробки (зміна масштабу, коригування нуля) виводяться на екран монітора в графічному вигляді.

Досліджуваний сигнал надходить на роз'єм XS2. Операційний підсилювач OP747 призначений для узгодження вхідних сигналів з іншою схемою USB осцилографа.

На модулях DA1.2 та DA1.3 побудована схема зсуву двополярного вхідного сигналу в зону позитивної напруги. Оскільки внутрішнє джерело опорної напруги мікросхеми DD3 має напругу 2,5 вольт, то без використання дільників охоплення вхідної напруги дорівнює -1,25..+1,25 В.

Щоб була можливість досліджувати сигнали, що мають негативну полярність, фактично при однополярному живленні від роз'єму USB (а), використаний перетворювач напруги DD1, який для живлення ОУ OP747 виробляє напругу негативної полярності. Для захисту від завад аналогової частини осцилографа застосовані компоненти R5, L1, L2, C3, C7-C11.

Для виведення інформації на екран монітора комп'ютера призначено програму uScpoe. За допомогою цієї програми з'являється можливість візуально оцінювати величину сигналу, що досліджується, а так само його форму у вигляді осцилограми.

Для керування розгорткою осцилографа призначені кнопки ms/div. У програмі можна зберігати осцилограму та дані у файл за допомогою відповідних пунктів меню. Для віртуального включення та вимкнення осцилографа використовуються кнопки Power ON/OF. При від'єднанні схеми осцилографа від комп'ютера програма uScpoe автоматично переводиться в режим OFF.

У режимі запису електричного сигналу (recorder) програма створює текстовий файл, ім'я якого можна задати наступним шляхом: File->Choice data file. спочатку формується файл data.txt. Далі файли можна імпортувати до інших програм (Excel, MathCAD) для подальшої обробки.

(3,0 Mb, завантажено: 3 610)

Осцилограф – це дуже важливий прилад, який використовується в радіотехнічних лабораторіях, що займаються виготовленням та випробуванням багатьох приладів. Але також вони можуть застосовуватися і у звичайних радіомайстернях. Основне завдання приладів такого типу – виявлення та виправлення електронних схем, налагодження їх роботи, а головне – недопущення проблем під час виготовлення нових схем.

Істотний недолік осцилографів досить висока ціна. Тому купити їх можуть далеко не всі охочі. Ось чому виникає питання? Хоча відомо багато варіантів такого виготовлення, але в кожному способі задіяний один основний елемент - звукова карта ПК. До неї приєднується адаптер, завдяки якому узгоджуються рівні вимірюваних сигналів.

Програмне забезпечення

Цей прилад працює завдяки певній програмі. Вона передає на екран сигнали, що візуалізуються. Таким чином, перетворюються вимірювані імпульси. Вибір утилітів досить великий, але не всі вони можуть працювати стабільно добре.

Найбільшої популярності набула перевірена програма Osci. Завдяки ній осцилограф працює в нормальному режимі. У програмі є інтерфейс, на екрані встановлена ​​сітка, завдяки якій можна виміряти сигнал за довжиною та амплітудою. Ця сітка особлива, оскільки забезпечує додаткові функції. Завдяки вибору цієї програми з'являється ряд позитивних аспектів, які можуть гарантувати інші програми.

Технічні дані

Для спорудження з комп'ютера осцилографа необхідно зібрати так званий дільник напруги або атенюатор. Даний апарат дозволяє охопити великий діапазон вимірюваної напруги, захистити від пошкоджень вхідний порт. звукової плати. Ушкодження такого рівня виникають в основному через високу напругу.

Майже всі аудіокарти мають напругу входу трохи більше 2-х вольт. Осцилограф, зроблений з комп'ютера, обмежений можливостями звукової плати. Якщо розглядати бюджетні карти, то їм цей показник тримається лише на рівні 0,1 Гц- 20 кГц.

Напруга в нижній його точці – 1 мВ. Такий низький показник пояснюється обмеженням рівня фону та шуму. Параметри верхньої напруги – 500 вольт. Його обмежують параметри адаптера.

Переваги та недоліки осцилографів

Жодний радіоаматор не може обійтися без осцилографа. Хоча цей апарат продається за досить високою ціною. Але при цьому він має як переваги, так і ряд недоліків.

Основний плюс осцилографа, створеного власноруч із комп'ютера, це його низька ціна. Тобто на його переобладнання доведеться витратити зовсім небагато грошей. А ось недоліків можна нарахувати кілька:
1. Висока чутливість. Апарат реагує на перешкоди навіть низького рівня. Це призводить до появи величезних похибок.
2. Амплітуда звукового сигналу до 2В. Вхід звукової карти не може витримати більший показник. Тому звукова карта може досить швидко вийти з ладу. Однак, цього можна уникнути.
3. Нездатність постійно вимірювати напругу. Це по суті не є істотним недоліком.

Створення осцилографа

Оскільки деякі осцилографи не допускають сигнал вище 2В, а в деяких він не перевищує показника в 1В, потрібно постаратися усунути цю проблему, оскільки такої амплітуди явно недостатньо. Вирішення проблеми криється у збільшенні меж, з яким справляється адаптер. Сучасна програма, що забезпечує роботу осцилографа, дозволяє досягти таких меж вимірювання - 12,5 і 250 Вольт.

Якщо сигнал, амплітуда якого 250 Вольт не потрібна, можна виготовити адаптер з двома каналами. Для цього встановлюється захист, який контролює роботу приладу, тобто не допускає помилкових включень, якщо показник напруги досить високий.

Для зменшення впливу на осцилограф з комп'ютера зовнішніх перешкод, що впливають, необхідно помістити плату в корпус, виконаний з металу. Після цього корпусу приєднується загальний провід.

Процес налаштування звукової карти супроводжується вимкненням посилення мікрофона. Для цього гучність на ньому робиться середня або нижча за середній рівень. Як тільки вся робота виконана, можна приступати до виміру імпульсів вторинної обробки трансформатора. Якщо все зроблено правильно, то зможе відобразити на екрані осцилограми навіть самих низьких частот. Завдяки встановленій програміможна буде легко визначити рівень частоти сигналу.

Ось так досить просто зробити сучасний прилад із комп'ютера. Осцилограф вимальовуватиме осцилограми, які допоможуть у роботі та дослідах, що проводяться в радіотехнічних та домашніх лабораторіях.

Нижче наведено проект USB-осцилографа, який ви зможете зібрати своїми руками. Можливості USB-осцилографа мінімальні, але для багатьох радіоаматорських завдань цілком зійде. Також схема даного USB-осцилографа може використовуватися як основа для побудови більш серйозних схем. В основі схеми стоїть мікроконтролер Atmel Tiny45.

Осцилограф має два аналогові входи і живиться від USB-інтерфейсу. Один вхід задіяний через потенціометр, що дає змогу зменшувати рівень вхідного сигналу.

ПЗ для мікроконтролера tiny45 написано на Сі і скомпільовано за допомогою і V-USB розробки Obdev, який реалізує з боку мікроконтролера HID-пристрою.
У схемі немає зовнішнього кварцу, а програмно задіяна частота від USB 16.5 МГц. Природно, не варто очікувати від цієї схеми дискретизації 1Gs/s.

Осцилограф працює по USB через HID-режим, що не вимагає установки будь-яких спеціальних драйверів. Софт для windows написаний за допомогою.NET C#. Взявши за основу мій вихідник програми, ви можете доповнити програмне забезпечення як вам потрібно.

Принципова схема USB-осцилографа дуже проста!

Список використовуваних радіоелементів:
1 світлодіод (будь-який)
1 резистор для світлодіода, від 220 до 470 Ом
2 резистори 68 Ом для USB D+ & D-ліній
1 резистор 1.5K для визначення USB-пристрою
2 стабілітрони 3.6V для вирівнювання USB-рівнів
2 конденсатора 100нФ та 47мкФ
2 фільтруючі конденсатори на аналогових входах (від 10нФ до 470нФ), можна і без них
1 або 2 потенціометри на аналогових входах, для зменшення рівня вхідної напруги (якщо потрібно)
1 USB-роз'єм
1 мікроконтролер Atmel Tiny45-20.

Список радіоелементів

Позначення	Тип	Номінал	Кількість	Примітка	Магазин	Мій блокнот
R1, R5	Резистор		2		Пошук у Чіп і Діп	До блокноту
R2	Резистор		1		Пошук у Чіп і Діп	До блокноту
R3	Резистор		1

Як зробити цифровий осцилограф із комп'ютера своїми руками?

Початківцям радіоаматорам присвячується!

Про те, як зібрати найпростіший адаптер для програмного віртуального осцилографа, придатний для використання у ремонті та налаштуванні аудіоапаратури. http://oldoctober.com/

У статті розповідається також про те, як можна виміряти вхідний та вихідний імпеданс та як розрахувати атенюатор для віртуального осцилографа.

Близькі теми.

Як зробити кабель-щуп для низькочастотного віртуального осцилографа?

Як подружити Блокнот з Калькулятор Windows, щоб полегшити розрахунки?

Як припаяти штекер до екранованого кабелю

Про віртуальні осцилоскопи.

Колись у мене була ідея фікс: продати аналоговий осцилограф та купити йому на заміну цифровий USBосцилоскоп. Але, прокинувшись по ринку, виявив, що бюджетні осцилографи «починаються» від 250 доларів, та й відгуки про них не дуже хороші. Більш серйозні прилади коштують у кілька разів дорожче.

Так що, вирішив я обмежитися аналоговим осцилографом, а для побудови якоїсь епюри для сайту використовувати віртуальний осцилограф.

Скачав з мережі кілька програмних осцилографів і спробував щось поміряти, але нічого путнього з цього не вийшло, оскільки або не вдавалося відкалібрувати прилад, або інтерфейс не годився для скріншотів.

Було вже закинув цю справу, але коли підшукував собі програму для зняття АЧХ, натрапив на комплект програм «AudioTester». Аналізатор з цього комплекту мені не сподобався, а ось осцилограф «Osсi» (надалі його називатиму «AudioTester») виявився якраз.

Цей прилад має інтерфейс схожий на звичайний аналоговий осцилограф, а на екрані є стандартна сітка, яка дозволяє вимірювати амплітуду і тривалість. http://oldoctober.com/

Із недоліків можна назвати деяку нестабільність роботи. Програма іноді підвисає і для того, щоб її скинути, доводиться вдаватися до допомоги Task Manager-а. Але все це компенсується звичним інтерфейсом, зручністю використання та деякими дуже корисними функціями, які я не зустрічав в жодній іншій програмі подібного типу.

Увага! У комплекті програм "AudioTester" є генератор низької частоти. Я не рекомендую його використовувати, оскільки він намагається самостійно керувати драйвером аудіокарти, що може призвести до необоротного відключення звуку. Якщо Ви вирішите його використовувати подбайте про точку відновлення або про бекапі ОС. Але краще скачайте нормальний генератор з «Додаткових матеріалів».

Іншу цікаву програму віртуального осцилографа "Авангард" написав наш співвітчизник Записних О.Л.

Ця програма не має звичної вимірювальної сітки, та й екран занадто великий для зняття скріншотів, зате є вбудований вольтметр амплітудних значень і частотомір, що частково компенсує зазначений недолік.

Частково тому, що на малих рівнях сигналу і вольтметр і частотомір починають сильно прибріхувати.

Однак для радіоаматора-початківця, який не звик сприймати епюри у Вольтах і мілісекундах на поділ, цей осцилограф може цілком пригодитися. інше корисна властивістьосцилографа «Авангард» – можливість незалежного калібрування двох наявних шкал вбудованого вольтметра.

Отже, я розповім про те, як побудувати вимірювальний осцилограф на базі програм "AudioTester" та "Авангард". Звичайно, крім цих програм знадобиться і будь-яка вбудована чи окрема, найбюджетніша аудіокарта.

Власне, всі роботи зводяться до того, щоб виготовити дільник напруги (аттенюатор), який дозволив би охопити широкий діапазон напруг, що вимірюваються. Інша функція пропонованого адаптера – захист входу аудіокарти від пошкодження при попаданні на вхід високої напруги.

Повернутися до меню.

Технічні дані та сфера застосування.

Так як у вхідних ланцюгах аудіокарти є розділовий конденсатор, то й осцилограф може використовуватися тільки із «закритим входом». Тобто, на його екрані можна буде спостерігати лише змінну складову сигналу. Однак, при певній вправності, за допомогою осцилографа AudioTester можна виміряти і рівень постійної складової. Це може стати в нагоді, наприклад, коли час відліку мультиметра не дозволяє зафіксувати амплітудне значення напруги на конденсаторі, що заряджається через великий резистор.

Нижня межа напруги, що вимірюється, обмежена рівнем шуму і рівнем фону і становить приблизно 1мВ. Верхня межа обмежується лише параметрами дільника та може досягати сотень вольт.

Частотний діапазон обмежений можливостями аудіокарти та для бюджетних аудіокарт становить: 0,1Гц… 20кГц (для синусоїдального сигналу).

Звичайно, мова йде про досить примітивний прилад, але без більш просунутого девайса, цілком може пригодитися і цей.

Прилад може допомогти у ремонті аудіоапаратури або використовуватись у навчальних цілях, особливо якщо його доповнити віртуальним генератором НЧ. Крім цього, за допомогою віртуального осцилографа легко зберегти епюру для ілюстрації будь-якого матеріалу або для розміщення в Інтернеті.

Повернутися до меню.

Електрична схема апаратної частини осцилографа.

На кресленні зображено апаратну частину осцилографа – «Адаптер».

Для будівництва двоканального осцилографа доведеться продублювати цю схему. Другий канал може стати в нагоді для порівняння двох сигналів або для підключення зовнішньої синхронізації. Останнє передбачено в «AudioTester-і».

Резистори R1, R2, R3 та Rвх. - Дільник напруги (аттенюатор).

Номінали резисторів R2 і R3 залежать від віртуального осцилографа, що застосовується, а точніше від використовуваних шкал. Але, оскільки у «AudioTester-а» ціна розподілу кратна 1, 2 і 5-ти, а у «Авангард-а» вбудований вольтметр має всього дві шкали, пов'язаних між собою коефіцієнтом 1:20, то використання адаптера, зібраного за наведеною схемою не повинно завдавати незручностей в обох випадках.

Вхідний опір атенюатора близько 1-го мегома. По-хорошому, це значення мало б бути незмінним, але конструкція дільника при цьому б серйозно ускладнилася.

Конденсатори C1, C2 та C3 вирівнюють амплітудно-частотну характеристику адаптера.

Стабілітрони VD1 і VD2 разом з резисторами R1 захищають лінійний вхід аудіокарти від пошкодження у разі випадкового попадання високої напруги на вхід адаптера, коли перемикач знаходиться в положенні 1:1.

Згодний з тим, що представлена ​​схема не відрізняється витонченістю. Однак це схемне рішення дозволяє самим простим способомдосягти широкого діапазону вимірюваної напруги при використанні всього декількох радіодеталей. Атенюатор ж, побудований за класичною схемою, зажадав застосування високомегаомних резисторів, і його вхідний опір змінювалося б занадто значно при перемиканні діапазонів, що обмежило б застосування стандартних осцилографічних кабелів, розрахованих на вхідний імпеданс 1мОм.

Повернутися до меню.

Захист від «дурня».

Щоб убезпечити лінійний вхід аудіокарти від випадкового попадання високої напруги, паралельно до входу встановлені стабілітрони VD1 і VD2.

Резистор R1 обмежує струм стабілітронів до 1мА, при напрузі 1000 Вольт на вході 1:1.

Якщо Ви дійсно збираєтеся використовувати осцилограф для вимірювання напруги до 1000 Вольт, то в якості резистора R1 можна встановити МЛТ-2 (двоххватний) або два МЛТ-1 (одноватних) резистора послідовно, так як резистори відрізняються не тільки за потужністю, але і за максимально-допустимою напругою.

Конденсатор С1 також повинен мати максимальну допустиму напругу 1000 Вольт.

Невелике пояснення сказаного вище. Іноді потрібно поглянути на змінну складову порівняно невеликої амплітуди, яка має велику постійну складову. У таких випадках потрібно мати на увазі, що на екрані осцилографа із закритим входом можна побачити лише змінну складову напруги.

На картинці видно, що при постійній складовій 1000 Вольт і розмаху змінної складової 500 Вольт, максимальна напруга, що додається до входу, буде 1500 Вольт. Хоча на екрані осцилографа ми побачимо тільки синусоїду амплітудою 500 Вольт.

Повернутися до меню.

Як виміряти вихідний опір лінійного виходу?

Цей пункт можна пропустити. Він розрахований на любителів дрібних подробиць.

Вихідний опір (вихідний імпеданс) лінійного виходу, розрахованого на підключення телефонів (навушників), замало, щоб істотно вплинути на точність вимірювань, які ми маємо виконати в наступному параграфі.

То навіщо вимірювати вихідний імпеданс?

Так як ми будемо використовувати для калібрування осцилографа віртуальний низькочастотний сигнал-генератор, його вихідний імпеданс буде дорівнює вихідному імпедансу лінійного виходу (Line Out) звукової карти.

Переконавшись у тому, що вихідний імпеданс малий, ми можемо запобігти грубим помилкам при вимірі вхідного імпедансу. Хоча, навіть за найгіршого збігу обставин ця помилка навряд чи перевищить 3… 5%. Відверто кажучи, це навіть менше можливої ​​помилкивимірів. Але відомо, що помилки мають звичку «набігати».

При використанні генератора для ремонту та налаштування аудіотехніки теж бажано знати його внутрішній опір. Це може стати в нагоді, наприклад, при вимірюванні ESR (Equivalent Series Resistance) еквівалентного послідовного опору або просто реактивного опору конденсаторів.

Мені, завдяки цьому виміру, вдалося виявити найнижчий вихід у моїй аудіокарті.

Якщо аудіокарта має лише одне вихідне гніздо, то тоді все ясно. Воно одночасно є лінійним виходом і виходом на телефони (навушники). Його імпеданс, як правило, малий і його можна не вимірювати. Саме такі аудіо-виходи використовуються у ноутбуках.

Коли ж гнізд цілих шість і ще є парочка на передній панелі системного блоку, а кожному гнізду можна призначити певну функцію, то вихідний опір гнізд може істотно відрізнятися.

Зазвичай, найнижчий імпеданс відповідає гнізду салатового кольору, яке за замовчуванням є лінійним виходом.

Приклад виміру імпедансу кількох різних виходів аудіокарти встановлених у режимі «Телефони» та «Лінійний вихід».

Як видно з формули, абсолютні значення виміряної напруги ролі не відіграють, тому ці виміри можна робити задовго до калібрування осцилографа.

Приклад розрахунку.

U1 = 6 поділів.

U2 = 7 поділів.

Rx = 30 (7 - 6) / 6 = 5 (Ом).

Повернутися до меню.

Як виміряти вхідний опір лінійного входу?

Щоб розрахувати атенюатори для лінійного входу аудіокарти, потрібно знати вхідний опір лінійного входу. На жаль, виміряти вхідний опір за допомогою звичайного мультиметра не можна. Це з тим, що у вхідних ланцюгах аудіокарт є розділові конденсатори.

Вхідні опори різних аудіокарт можуть дуже відрізнятися. Так що цей замір зробити все-таки доведеться.

Для вимірювання вхідного імпедансу аудокарти змінного струму, потрібно подати на вхід через баластний (додатковий) резистор синусоїдальний сигнал частотою 50 Гц і розрахувати опір за наведеною формулою.

Синусоїдальний сигнал можна сформувати в програмному генераторі НЧ, посилання на який є в «Додаткових матеріалах». Вимірювання амплітудних значень також можна зробити програмним осцилографом.

На зображенні зображена схема підключень.

Напруги U1 та U2 потрібно виміряти віртуальним осцилографом у відповідних положеннях вимикача SA. Абсолютні значення напруги знати не потрібно, тому розрахунки валідні до калібрування приладу.

Приклад розрахунку.

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

Ось результати вимірювання імпедансу різних лінійних входів.

Як бачите, вхідні опори різняться в рази, а в одному випадку майже на порядок.

Повернутися до меню.

Як розрахувати дільник напруги (атенюатор)?

Максимальна необмежена амплітуда вхідної напруги аудіокарти при максимальному рівні запису близько 250мВ. Дільник напруги, або як його ще називають, атенюатор дозволяє розширити діапазон вимірюваних напруг осцилографа.

Атенюатор можна побудувати за різними схемами, залежно від коефіцієнта поділу та необхідного вхідного опору.

Ось один із варіантів дільника, що дозволяють зробити вхідний опір кратним десяти. Завдяки додатковому резистори Rдоб. можна підігнати опір нижнього плеча дільника до якоїсь круглої величини, наприклад, 100 кОм. Недолік цієї схеми в тому, що чутливість осцилографа занадто сильно залежатиме від вхідного опору аудіокарти.

Тож якщо вхідний імпеданс дорівнює 10 кОм, то коефіцієнт розподілу дільника збільшиться удесятеро. Зменшувати резистор верхнього плеча дільника не бажано, так як він визначає вхідний опір приладу, та і є основною ланкою захисту приладу від високої напруги.

Отже, я пропоную Вам самостійно розрахувати дільник, виходячи із вхідного імпедансу Вашої аудіокарти.

На зображенні немає помилки, дільник починає ділити вхідну напругу вже при виборі масштабу 1:1. Розрахунки ж, звичайно, потрібно робити, спираючись на реальне співвідношення плечей дільника.

На мій погляд, це найпростіша і водночас найуніверсальніша схема дільника.

Приклад розрахунку дільника.

Вихідні значення.

R1 - 1007 кОм (результат виміру резистора на 1 мОм).

Rвх. – 50 кОм (я вибрав більш високоомний вхід із двох наявних на передній панелі системного блоку).

Розрахунок дільника у положенні перемикача 1:20.

Спочатку розрахуємо за формулою (1) коефіцієнт поділу дільника, який визначається резисторами R1 і Rвх.

(1007 + 50) / 50 = 21,14 (раз)

Отже, загальний коефіцієнт поділу в положенні перемикача 1:20 має бути:

21,14 * 20 = 422,8 (раз)

Розраховуємо номінал резистора для дільника.

1007 * 50 / (50 * 422,8 -50 -1007) ≈ 2,507 (кОм)

Розрахунок дільника у положенні перемикача 1:100.

Визначаємо загальний коефіцієнт поділу у положенні перемикача 1:100.

21,14 * 100 = 2114 (раз)

1007 * 50 / (50 * 2114 -50 -1007) ≈ 0,481 (кОм)

Для полегшення розрахунків, зайдіть за цим посиланням: Як подружити Блокнот з калькулятором Windows, щоб полегшити розрахунки?

Якщо ви збираєтеся використовувати тільки осцилограф «Авангард» і лише в діапазонах 1:1 і 1:20, то точність підбору резистора може бути низька, оскільки «Авангард» можна відкалібрувати незалежно в кожному з двох діапазонів. У решті випадків доведеться підібрати резистори з максимальною точністю. Як це зробити написано у наступному параграфі.

Якщо Ви сумніваєтеся в точності свого тестера, можна підігнати будь-який резистор з максимальною точністю методом порівняння показань омметра.

Для цього замість постійного резистора R2 тимчасово встановлюється підстроювальний резистор R*. Опір підстроювального резистора підбирається так, щоб отримати мінімальну помилку у відповідному діапазоні поділу.

Потім опір підстроювального резистора вимірюється, а постійний резистор вже підганяється під вимір омметром опір. Так як обидва резистори вимірюються одним і тим же приладом, похибка омметра не впливає на точність виміру.

А це парочка формул для розрахунку класичного дільника. Класичний дільник може стати в нагоді, коли потрібен високий вхідний опір приладу (мОм/В), а застосовувати додаткову ділильну голівку не хочеться.

Повернутися до меню.

Як підібрати чи підігнати резистори дільника напруги?

Так як радіоаматори часто мають труднощі при пошуку прецизійних резисторів, я розповім про те, як можна з високою точністю підігнати звичайні резистори широкого застосування.

Високоточні резистори всього в кілька разів дорожчі за звичайні, але на нашому радіоринку їх продають по 100 штук, що робить їх купівлю не дуже доцільною.

Використання підстроювальних резисторів.

Як бачите, кожне плече дільника складається з двох резисторів – постійного та підстроювального.

Недолік – громіздкість. Точність обмежена лише доступною точністю вимірювального приладу.

Підбір резисторів.

Інший спосіб - підбір пар резисторів. Точність забезпечується рахунок підбору пар резисторів з двох комплектів резисторів з великим розкидом. Спочатку всі резистори промірюються, а потім підбираються пари, сума опорів яких найбільше відповідає схемі.

Саме цим способом у промислових масштабах підганялися резистори дільника для легендарного тестера «ТЛ-4».

Недолік методу - трудомісткість та потреба у великій кількості резисторів.

Чим довший список резисторів, тим вища точність підбору.

Припасування резисторів за допомогою наждакового паперу.

Припасуванням резисторів, шляхом видалення частини резистивної плівки, не гидує навіть промисловість.

Однак при припасуванні високоомних резисторів не допускається прорізати резистивну плівку наскрізь. У високоомних плівкових резисторів МЛТ плівка нанесена на циліндричну поверхню у вигляді спіралі. Підпилювати такі резистори потрібно дуже обережно, щоб не розірвати ланцюг.

Точне підганяння резисторів в аматорських умовах можна здійснити за допомогою найдрібнішого наждачного паперу - «нульовки».

Спочатку з резистора МЛТ, у якого явно менший опір, за допомогою скальпеля акуратно видаляється захисний шар фарби.

Потім резистор підпаюється до "кінців", які підключаються до мультиметра. Обережними рухами шкурки-«нульовки» опір резистора доводиться до норми. Коли резистора підігнано, місце пропилу покривається шаром захисного лаку або клею.

Що таке шкурка-«нульовка» написано тут.

На мій погляд, це найшвидший і найпростіший спосіб, який дає дуже хороші результати.

Повернутися до меню.

Конструкція та деталі.

Елементи схеми адаптера розміщені у прямокутному дюралюмінієвому корпусі.

Перемикання коефіцієнта поділу атенюатора здійснюється тумблером із середнім становищем.

В якості вхідного гнізда застосовано стандартний роз'єм СР-50, що дозволяє використовувати стандартні кабелі та щупи. Замість нього можна застосувати аудіо гніздо типу Джек (Jack) 3,5мм.

Вихідний роз'єм – стандартне аудіо гніздо 3,5 мм. Адаптер з'єднується з лінійним входом аудіокарти за допомогою кабелю з двома Джеками 3,5 мм на кінцях.

Складання зроблено шляхом навісного монтажу.

Для використання осцилографа знадобиться ще кабель зі щупом на кінці.

Як його зробити докладно написано тут.

Повернутися до меню.

Як відкалібрувати віртуальний осцилограф?

Щоб зробити калібрування осцилографа, потрібно мати хоч якийсь вимірювальний прилад. Підійде будь-який стрілочний тестер або цифровий мультиметр, якому Ви довіряєте.

У зв'язку з тим, що у деяких тестерів занадто висока похибка при вимірюванні змінної напруги до 1-го Вольта, калібрування виробляємо при максимально можливій, але необмеженій амплітуді, напрузі.

Перед калібруванням виконуємо наступні налаштування.

Відключаємо еквалайзер аудіокарти.

"Рівень лінійного виходу", "Рівень WAVE", "Рівень лінійного входу" та "Рівень запису" встановлюємо положення максимального посилення. Це забезпечить повторюваність результату при подальших вимірах.

Скинувши про всяк випадок налаштування генератора командою Command > Get Generator Default Setting, встановлюємо "Gain" (рівень) в 0db.

Вибираємо частоту генератора 50Hz перемикачем "Frequency Presets" (передустановки), так як всі аматорські прилади для вимірювання змінної напруги вміють працювати на цій частоті, та й наш адаптер поки не може коректно працювати на більш високих частотах.

Перемикаємо вхід адаптера до режиму 1:1.

Дивлячись на екран осцилографа, підбираємо за допомогою ручки генератора "Плавно" (Trim) максимальний необмежений рівень сигналу.

Сигнал може обмежуватися як на вході аудіокарти, так і на її виході, при цьому точність калібрування може істотно знизитися. У «AudioTester-і» навіть є спеціальний індикатор навантаження, який виділено на скріншоті червоним кольором.

Вимірюємо тестером напругу на виході генератора та розраховуємо величину відповідного йому амплітудного значення.

Показ вольтметра = 1,43 Вольта (діє).

Отримуємо амплітудне значення.

1,432 * √2 = 2,025 (Вольт)

Команда "Options > Calibrate" викликає вікно калібрування "AudioTester-а".

І хоча біля вікна введення вказана розмірність у «mVrms», що за ідеєю має означати середньоквадратичне значення, насправді, в осцилографі «oszi v2.0c» з комплекту «AudioTester-а», значення, що вводяться, відповідають… незрозуміло чому. Що, щоправда, не заважає точно відкалібрувати прилад.

Шляхом введення значень з невеликим кроком можна точно підігнати розмір зображення синусоїди під обчислене амплітудне значення.

На картинці видно, що амплітуда сигналу вклалася трохи більше, ніж у два поділи, що відповідає 2,02 Вольта.

Точність відображення амплітуди сигналів, отриманих з входів 1:20 та 1:100, залежатиме від точності підбору відповідних резисторів дільника.

При калібруванні осцилографа "Авангард", отримані при вимірюванні тестером значення також потрібно помножити на √2, так як і вольтметр, і калібратор "Авангард-а" розрахований на амплітудні значення.

Вносимо отримане значення у віконце калібрування в мілівольтах – 2025 та натискаємо Enter.

Щоб відкалібрувати другий діапазон осцилографа "Авангард", який відзначений, як "250", потрібно спочатку розрахувати реальний коефіцієнт поділу, порівнявши показання вбудованого вольтметра у двох діапазонах дільника: 1:1 та 1:20. Вольтметр осцилографа, при цьому повинен перебувати в положенні «12,5»

122 / 2323 = 19,3

Потім потрібно підправити файл calibr, який можна відкрити в блокноті (Notepad-е). Зліва файл до правки, а праворуч – після.

Файл «calibr» знаходиться в тій же директорії, де розташована поточна копія програми.

У восьму рядок вносимо реальний коефіцієнт поділу, що відповідає дільнику першого (лівого) каналу.

Якщо ви побудували двоканальний адаптер, то в дев'яту сходинку вносимо виправлення для другого (правого) каналу.

Повернутися до меню.

Як вирівняти амплітудно-частотну характеристику адаптера?

Лінійний вхід аудіокарти, та й самі ланцюги адаптера мають деяку вхідну ємність. Реактивний опір цієї ємності змінює коефіцієнт розподілу дільника на високих частотах.

Щоб вирівняти частотну характеристику адаптера в діапазоні 1:1, потрібно підібрати ємність конденсатора C1 так, щоб амплітуда сигналу на частоті 50 Гц дорівнювала амплітуді сигналу частотою 18-20 кГц.

Резистори R2 і R3 знижують вплив вхідної ємності та створюють підйом частотної характеристики в області високих частот. Компенсувати цей підйом можна шляхом підбору конденсаторів С2 та С3 у відповідних діапазонах 1:20 та 1:100.

У підібрав такі ємності: C1 - 39pF, C2 - 10nF, C3 - 0,1nF.

Тепер, коли канал Y верикального відхилення осцилографа відкалібрований і лінеаризований, можна побачити, як виглядають ті чи інші періодичні, і не лише сигнали. У «AudioTester-e» є «що очікує синхронізація розгортки».

Повернутися до меню.

Що робити, якщо немає тестера? Або небезпечні досліди.

Чи можна використовувати для калібрування освітлювальну мережу?

Оскільки будь-який поважаючий себе радіоаматор, незважаючи на всі попередження, насамперед намагається залізти своїм дітищем у розетку, я вважав за необхідне розповісти про це небезпечне заняття докладніше.

По ГОСТу напруга мережі має виходити межі 220 Вольт – 10% +5%, хоча, у реальному житті, ця умова дотримується негаразд часто, як хотілося б. Помилки вимірювань у процесі припасування резисторів і вимірах імпедансу також можуть привнести високі похибки при даному способі калібрування.

Якщо Ви зібрали прецизійний дільник, наприклад, на високоточних резисторах, і якщо відомо, що у вашому будинку напруга в мережі освітлення підтримується з достатньою точністю, то її можна використовувати для грубого калібрування осцилографа.

Але є дуже багато АЛЕ, через які, я Вам категорично не рекомендую це робити. Перше та найважливіше «АЛЕ», це сам факт того, що Ви читаєте цю статтю. Той, хто на ти з електрикою, навряд чи почав би витрачати на цей час. Але якщо і це не аргумент…

Найголовніше!

1. Комп'ютер повинен бути надійно заземлений!

2. Ні в якому разі не суньте в розетку «земляний» провід! Це провід, який з'єднаний через корпус роз'єму лінійного входу з корпусом системного блоку!!! (Інші назви цього дроту: маса, корпус, загальний, екран і т.д.) Тоді, незалежно від того, потрапите Ви у фазу або в нуль, не станеться коротке замикання.

Іншими словами, в розетку можна встромляти тільки провід, який з'єднаний з резистором R1 номіналом 1 мегом, розташованому в схемі адаптера!

Якщо ж Ви спробуєте встромити в мережу провід, з'єднаний з корпусом, то в 50% випадків це призведе до сумних наслідків.

Так як максимальна необмежена амплітуда на лінійному вході близько 250мВ, то в положенні дільника 1:100 можна буде побачити амплітуду величиною приблизно 50...250 Вольт (залежно від вхідного імпедансу). Тому для вимірювання напруги мережі адаптер повинен бути обладнаний дільником 1: 1000.

Приклад розрахунку дільника 1:1000.

Верхнє плече дільника = 1007кОм.

Вхідний імпеданс = 50кОм.

Коефіцієнта розподілу на вході 1:1 = 20,14.

Визначаємо загальний коефіцієнт поділу для входу 1:1000.

21,14 * 1000 = 21140 (раз)

Розраховуємо величину резистора для дільника.

1007 * 50 / 50 * 21140 -50 -1007 ≈ 47,7 (Ом)

Так як вхідний опір адаптера при розподілі 1:100 близько до 1мОм, я вчинив простіше і скористався осцилографічною ділильною головкою 1:10, яка якраз розрахована на вхідний імпеданс 1мОм. Зверніть увагу, що відхилення вхідного опору цього професійного дільника – 10%, що навіть вище, ніж наш іграшковий.

При використанні входу 1:100 та головки 1:10, загальний коефіцієнт розподілу становить 1:1000.

Коли Ви побачите на екрані осцилографа «AudioTester» напругу мережі, підгоніть амплітуду під 311 мілівольт шляхом підбору числа, що вводиться у форму.

Чому 311мВ?

220В (діє) * √2 = 311В (амплітудне)

Але ж ми використовуємо дільник 1:1000.

311В: 1000 = 311мВ

При калібруванні осцилографа "Авангард", виберіть шкалу вольтметра "12,5". Коли ви побачите напругу мережі на екрані, введіть у віконце калібрування значення 311. При цьому вольтметр «Авангард-а» повинен почати показувати напругу 311мВ або близьку до неї.

Невелика ремарка. Справа в тому, що форма напруги в сучасних електромережах відрізняється від синусоїдальної. Це з тим, що у більшості сучасних електроприладів використовуються імпульсні блокиживлення. Останні «підрізають» верхівки синусоїди і практично знижують амплітудне значення напруги. Отже, по-хорошому, треба орієнтуватися не так на видиму криву, але в її «синусоїдальне продовження».

Повернутися до меню.

Додаткові матеріали.

Завантажити комплект програм "AudioTester 1.3", у складі якого є осцилограф (275кБ).

Завантажити набір програм "AudioTester 2.2", у складі якого є осцилограф (4,5мБ).

Завантажити портативний програмний осцилограф "Авангард" (277кБ).

Завантажити програмний портативний генератор низької частоти (345кБ).

Завантажити брошуру Осцилограф ваш помічник (821кБ).

oldoctober.com

Осцилограф з комп'ютера або ноутбука своїми руками: схеми та інструкція

Сьогодні часто замість того, щоб зробити, наприклад, осцилограф з комп'ютера, більшість людей вважають за краще просто придбати USB-осцилоскоп. Але, пройшовшись магазинами, можна побачити, що ціна бюджетних осцилографів починається від 200 доларів. А серйозна апаратура взагалі коштує в рази дорожче. Саме тим людям, яких не влаштовує ця ціна, найпростіше зробити осцилограф із ноутбука чи комп'ютера своїми руками.

Що потрібно використовувати

Найоптимальніша сьогодні – це програма Osci, вона має інтерфейс, схожий на класичний осцилограф: на моніторі знаходиться стандартна сітка, за допомогою якої ви зможете самі поміряти амплітуду чи тривалість.

З недоліків цієї програми можна виділити те, що вона працює трохи нестабільно. Під час роботи утиліта може іноді зависати, а щоб її скинути, треба використовувати спеціалізований TaskManager. Але все це компенсується тим, що програма має звичний інтерфейс, і досить зручна у використанні, а також має велику кількість функцій, вони дають можливість зробити осцилограф, що повноцінно працює, з комп'ютера або ноутбука.

На замітку

Потрібно сказати, що в комплекті даних програм є спеціальний низькочастотний генератор, але його використання небажане, він намагається повністю контролювати роботу драйвера звукової карти, що провокує вимикання звуку. Якщо вирішили його випробувати, подбайте, щоб у вас була точка відновлення або зробіть бекап вашої ОС. Самим оптимальним способомЯк зробити своїми руками з комп'ютера осцилограф, буде скачування робочого генератора.

"Авангард"

Це вітчизняна програма, вона не має звичної та стандартної вимірювальної сітки і відрізняється дуже великим екраном для фотографування скріншотів, але в той же час дозволяє використовувати встановлений частотомір та вольтметр амплітудних значень. Це частково компенсує недоліки, вказані вище.

Зробивши цей осцилограф із комп'ютера, ви зіткнетеся з наступним: на невеликих рівнях показників вольтметр та частотомір можуть значно спотворювати дані, але для новачків-радіоаматорів ця утиліта буде цілком достатньою. Ще однією корисною функцієюбуде те, що можна робити абсолютно незалежне калібрування двох шкал встановленого вольтметра, що вже знаходяться.

Як це використовувати

Через те, що вхідні ланцюги звукової карти мають спеціальний розділовий конденсатор, то комп'ютер у ролі осцилографа може працювати лише із закритим входом. Таким чином, на моніторі буде видно лише змінну складову показників, але, маючи певну вправність, за допомогою цих програм можна зробити вимірювання показника постійної складової. Це дуже актуально у випадку, коли, наприклад, час відліку мультиметра не дає можливості зафіксувати деяке значення амплітуди напруги на конденсаторі, що заряджається за допомогою великого резистора.

Нижнє значення напруги обмежується рівнем фону та шуму та має приблизно 1 мВ. Верхня межа обмежується лише за показниками дільника і сягає понад сотню вольт. Частотний діапазон обмежується можливістю звукової карти і для старих комп'ютерів становить близько 20 кГц.

Звісно, ​​у разі розглядається досить примітивне пристрій. Але коли у вас немає можливості, наприклад, використовувати USB-осцилограф, то в даному випадкуйого використання цілком прийнятне. Цей прилад допоможе вам у ремонті різної аудіоапаратури або може бути використаний для навчальних цілей. Крім того, програма-осцилограф дасть можливість зберегти епюру для ілюстрації матеріалу або для розміщення в мережі.

Електрична схема

Якщо вам необхідна приставка до комп'ютера, зробити осцилограф буде набагато складніше. Сьогодні в інтернеті можна знайти досить багато різних схем цих пристроїв, і для виготовлення, наприклад, двоканального осцилографа вам буде потрібно тільки їх продублювати. Другий канал найчастіше актуальний у разі, коли треба порівнювати два сигнали або осцилограф використовується для підключення зовнішньої синхронізації.

Як правило, схеми дуже прості, але так ви самостійно забезпечите дуже великий діапазон доступних вимірювань, використовуючи мінімум радіодеталей. Причому атенюатор, який виготовляється за класичною схемою, зажадав від вас наявність вузькоспеціалізованих високомегаомних резисторів, а його опір на вході постійно змінювався при перемиканні діапазону. Тому ви відчували б деякі обмеження при використанні звичайних осцилографічних проводів, розрахованих на імпеданс входу не більше 1 мОм.

Як вибрати резистори дільника напруги

Через те, що найчастіше радіоаматори зазнають складнощів для того, щоб підібрати прецизійні резистори, часто буває так, що доводиться вибирати пристрої широкого профілю, які треба максимально точно підігнати, інакше зробити своїми руками осцилограф з комп'ютера не вийде.

Підстроювальні резистори дільника напруги

У цьому випадку кожне плече дільника має два резистори, один є постійним, другий – підстроювальний. Мінус цього варіанту, це його громіздкість, але точність обмежується лише тим, які доступні характеристикимає вимірювальний апарат.

Як вибрати звичайні резистори

Ще один варіант зробити осцилограф із комп'ютера – це вибрати пари резисторів. Точність у цьому випадку забезпечується завдяки тому, що використовуються пари з двох комплектів із досить пристойним розкидом. Тут важливо спочатку виконати ретельні виміри всіх пристроїв, а потім підібрати пари, сумарний опір яких буде найкращим для вашої схеми.

Припасування резисторів

Сьогодні припасування резисторів за допомогою видалення частини плівки часто використовується навіть у сучасній промисловості, тобто так, нерідко робиться осцилограф із комп'ютера.

Але слід сказати, що якщо ви хочете підганяти високоомні резистори, то резистивна плівка не повинна бути розрізана наскрізь. Так як у цих пристроях вона знаходиться на циліндричній поверхні у вигляді спіралі, тому робити підпил треба гранично акуратно, щоб не допустити розриву ланцюга. Потім:

Після того, як резистор повністю підігнаний, місце пропилу покривають шаром спеціального захисного лаку.

Сьогодні цей спосіб найшвидший і найпростіший, але при цьому дає хороші результати, що й зробило його оптимальним для домашніх умов.

Що потрібно врахувати

Існує ряд правил, які необхідно виконувати у будь-якому випадку, якщо вирішили проводити ці роботи:

• Комп'ютер для осцилографа, що використовується, обов'язково потрібно заземлити.
• Не можна підключати заземлення до розетки. Воно приєднується через спеціальний корпус лінійного вхідного гнізда з корпусом системного блоку. В даному випадку, незалежно, чи потрапляєте ви у фазу чи нуль, у вас не буде замикання.

Інакше кажучи, в розетку може приєднуватися тільки провід, який з'єднується з резистором, і перебуває у схемі адаптера з номінальним значенням один мигом. Якщо ж ви спробуєте включити в мережу провід, який контактує з корпусом, то майже у всіх випадках це обов'язково призведе до найгірших наслідків.

elektro.guru

Програма "Комп'ютер - осцилограф"

Digital Oscilloscope V3.0 – популярна радіоаматорська програма, яка перетворить ваш комп'ютер на віртуальний осцилограф

Доброго дня, шановні радіоаматори! Вітаю вас на сайті "Радіолюбитель"

Сьогодні на сайті ми розглянемо просту радіоаматорську програму, що перетворює домашній комп'ютерв осцилограф.

Є два способи перетворення персонального комп'ютера на осцилограф. Можна придбати або зробити приставку, яку можна підключати до ПК. Приставка буде АЦП, програмно-керований. А на ПК встановити відповідну програму. Але це витратний спосіб. Другий спосіб – без затратний, у будь-якому ПК є вже АЦП та ЦАП – звукова карта. Використовуючи її можна комп'ютер перетворити на простий низькочастотний осцилограф, лише установкою програмного забезпечення, Ну і доведеться спаяти простий вхідний дільник. Таких програм існує чимало. Сьогодні ми розглянемо одну із них – Digital Oscilloscope V3.0.

Digital Oscilloscope V3.0 (149.8 KiB, 49,025 hits)

Після запуску програми на екрані з'явиться вікно дуже схоже на звичайний осцилограф. Для подачі сигналу використається лінійний вхід звукової карти. Подавати на вхід зазвичай потрібно сигнал не більше 0,5-1 вольт, інакше відбувається обмеження, тому потрібно спаяти вхідний дільник за простою схемою, як показано на малюнку №2.

Діоди КД522 потрібні для захисту входу звукової карти від надто великого сигналу. Після підключення ланцюга та вхідного сигналу потрібно увімкнути осцилограф. Для цього натискаємо мишкою поле RUN та вибираємо START або натиснути мишкою трикутник у другому зверху ряду вікна. Осцилограф показуватиме сигнал. У нижньому правому куті екрана висвічуватиметься частота та період сигналу. А ось напруга, показана осцилографом, може не відповідати дійсності. При налагодженні вхідного дільника потрібно постаратися змінним резистором виставити коефіцієнт поділу, щоб величина показаного на екрані напруги була максимально реальною.

Призначення органів управління. TIME/DIV – час/розподіл; TRIGGER – синхронізація; CALIB – рівень; VOLT/DIV – напруга/розподіл. І ще одна перевага цієї програми – осцилограф запам'ятовуючий – роботу можна зупинити, а на екрані залишиться осцилограма, яку можна зберегти в пам'яті ПК або роздрукувати.

Віртуальний осцилограф "РадіоМайстер" дозволяє досліджувати змінну напругу в звуковому діапазоні частот: від 30..50 Гц до 10..20 Кгц по двох каналах з амплітудою від декількох мілівольт до десятків вольт. Перед реальним осцилографом такий прилад має переваги: ​​він дозволяє легко визначати амплітуду сигналів, запам'ятовувати осцилограми графічних файлів. Недоліком приладу є неможливість побачити та виміряти постійну складову сигналів.

На панелі приладу розміщуються органи керування, типові для реальних осцилографів, а також спеціальні засоби налаштування та кнопки для роботи в режимі запам'ятовування осцилограм. Всі елементи панелі забезпечені коментарями, що спливають, і Ви легко з ними розберетеся. У дужках коментарів наведені клавіші, що дублюють екранні органи управління.

Характеристики осцилографа значною мірою залежить від параметрів звукової карти Вашого комп'ютера. Так із старими типами карт, у яких частота дискретизації трохи більше 44,1 кГц, частотний діапазон приладу обмежений зверху. Використовуючи наявний на панелі перемикач частоти дискретизації, спробуйте свою звукову карту і зупиніться на найвищому можливому значенні. Вже за 96 кГц можна впевнено розглядати сигнали до 20 кГц.

Розрядність АЦП встановлена ​​рівною 16, що забезпечує досить високу точність.

Діапазон вимірюваних осцилографом напруг визначаються резистивними дільниками, змонтованими на кабелі (див. схему допомоги програми - "?"). При R1 =0 вся напруга надходить на вхід АЦП звукової карти, отже можна спотворень розглядати сигнали амплітудою трохи більше 500..600 мВ. При використанні резисторів зазначених на схемі номіналів виходить діапазон напруги до 25 В, що зазвичай достатньо в аматорській практиці.

Якщо звукова карта не має лінійного входу, використовуйте вхід мікрофона, але при цьому буде втрачено один канал осцилографування. Не забудьте вказати обраний вхід звукової карти установках Windows. Відповідний регулятор гучності встановіть у положення максимуму регулятор балансу в нейтральне положення.

Програма випробувана під Win98 та WinXP.

Кількість завантажень: 53622
freeware | українська| Розмір: 241 Кб

Дата публікації: 29.04.2005

Думки читачів

• андрей / 23.02.2015 - 16:45
  велике спасибі! тут деякі стверджують, що осцилограф за 100 тисяч набагато крутіший. згоден. але поки я не купив осцилограф за 100тир, користуватимуся цим.
• 9898 / 13.02.2014 - 13:56
  прогу скачав.все працює. працює повільно. не бачу сенсу цієї проги в ній і графіка немає.
• геннадій / 23.05.2013 - 15:19
  скачав на бук, був здивований, коли на екрані забігали синусоїди, виявилося мікрофон увімкнений і ловить будь-які коливання, так що все скачується і все працює, залишилося шматок кабелю і дільник повісити.
• / 20.01.2013 - 11:14
• Синклер / 14.09.2012 - 09:13
  Фігня якась для палацу піонерів Спектралаб дозволяє тупо файл писати ВЕСЬ сигнал а потім не поспішаючи подивитись цікаві його місця
• Betti / 18.01.2012 - 15:21
  It's about time somenoe wrote about this.
• SevaSDT / 12.12.2011 - 11:57
  А в мене не оре... :(
• sk3pif / 26.08.2011 - 05:20
  
• sk3pif / 26.08.2011 - 05:17
  Новішу версію можна знайти на сайті розробника: http://www.zapisnyh.narod.ru/dwnld.htm
• sk3pif / 26.08.2011 - 05:15
  Більше свіжа версіяна сайті розробника http://www.zapisnyh.narod.ru/dwnld.htm
• Олексій / 25.08.2011 - 15:09
  На сайті RadioMaster бачив докладну інфу за цю прогу
• ден / 13.05.2011 - 17:09
  дякую великий клас!
• Михайло / 25.04.2011 - 04:28
  Дякую, у мене був подібний, але там всі написи на панелі були англійською-важкорозбиратися.
• Олександр / 27.02.2011 - 23:47
  Дякую, давно шукав
• / 22.02.2011 - 12:22
• max12312 / 14.02.2011 - 11:32
  пасбо величезне автору, для аматорських цілей дуже зручна прога
• Сергій / 05.02.2011 - 20:04
  Класна річ.
• tulroja / 26.03.2010 - 07:49
  pod xubuntu 904 pod winom на Fujitsu Simens Amilo M від встроенного mikrofona pliashet boaldenno. 10q
• Qvin / 04.02.2010 - 03:32
  Хороша програма дуже допомогла при налаштуванні вимірювача RLC-2! Вона ніби спеціально написана під цей прилад!
• 12val12 / 25.01.2010 - 15:34
  "Вже за 96 кГц можна впевнено розглядати сигнали до 20 кГц." п'ять точок на період ... пля "впевнено розглядати" 10 точок на період мінімум а якщо вузький пік то не факт що вибірка потрапить на момент піку або вхідний фільт розмаже

1