→ Осцилограф із комп'ютера своїми руками. Найцікавіші ролики на Youtube

Осцилограф із комп'ютера своїми руками. Найцікавіші ролики на Youtube


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. https://сайт/

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


Найцікавіші ролики на Youtube

Близькі теми.

Про віртуальні осцилоскопи.


Колись у мене була ідея фікс: продати аналоговий осцилограф та купити йому на заміну цифровий USB осцилоскоп. 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» (далі 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. https://сайт/

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 такого 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.

У цієї програми немає 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 властивістьОсцилограф «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.

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.

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.

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.

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?

Оскільки ми будемо використовувати для калібрування осцилографа віртуальний низькочастотний сигнал-генератор, його вихідний імпеданс дорівнюватиме 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 є ще парочка на передній панелі системного блокуа кожному гнізду можна призначити певну функцію, то вихідний опір гнізд може суттєво 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).


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(Кім).


Ось результати вимірювання імпедансу різних лінійних входів.

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


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 (Кім)


Розрахунок дільника у положенні перемикача 1:100.

Визначаємо загальний коефіцієнт поділу у положенні перемикача 1:100.


21,14*100 = 2114 (Раз)


Розраховуємо величину резистора для дільника.


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


Для полегшення розрахунків загляньте за цим посиланням:


Якщо ви збираєтеся використовувати тільки осцилограф «Авангард» і лише в діапазонах 1:1 та 1:20, то точність підбору резистора може бути низька, оскільки «Авангард» можна відкалібрувати незалежно в кожному з двох діапазонів. В інших випадках 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.


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 найдрібнішої наждакового 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.

На мій погляд, це найшвидший і найпростіший спосіб, який 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 шляхом навісного монтажу.


Для використання осцилографа знадобиться ще кабель зі щупом на кінці.


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 потрібний для ремонту різних схем, перевірка спотворень підсилювача, налаштування звукової техніки тощо. Дуже часто низькочастотний осцилограф використовується для діагностики роботи датчиків в автомобілі.
У цьому ряді випадком вам допоможе найпростіший осцилограф, виготовлений 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 можна порівняти зі справжнім приладом, оскільки 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 картки ПК.

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 програмабез 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.

Осцилограф – інструмент, який є майже у кожного радіоаматора. Але для початківців він коштує надто дорого.

Проблема високої вартості вирішується просто: є багато варіантів виготовлення осцилографа.

Комп'ютер відмінно підійде для такої ситуації, причому його функціональність і зовнішній виглядне постраждають.

Пристрій та призначення

Принципова схема осцилографа складна для розуміння радіоаматора-початківця, тому розглядати її потрібно не повністю, а попередньо розбивши на окремі блоки:

Кожен блок є окремою мікросхему, або плату.

Сигнал з досліджуваного пристрою надходить через вхід Y на дільник, що задає чутливість вимірювального контуру. Після проходження попереднього підсилювача та лінії затримки він потрапляє на кінцевий підсилювач, який керує вертикальним відхиленням індикаторного променя. Що рівень сигналу - тим більше відхиляється промінь. Так улаштований канал вертикального відхилення.

Другий канал - горизонтального відхилення, необхідний синхронізації променя з сигналом. Він дозволяє утримувати промінь у заданому налаштуванням місці.

Без синхронізації промінь спливе за межі екрана.

Синхронізація буває трьох видів: від зовнішнього джерела, від мережі та від досліджуваного сигналу. Якщо сигнал має постійну частоту, синхронізацію краще використовувати від нього. Як зовнішнє джерело зазвичай виступає лабораторний генератор сигналів. Замість нього для цих цілей підійде смартфон із встановленим на нього спеціальним додатком, Яке модулює імпульсний сигнал і виводить його в гніздо для навушників.

Осцилографи застосовуються при ремонті, проектуванні та налаштуванні різних електронних пристроїв. Сюди входять діагностика систем автомобіля, усунення несправностейв побутової технікиі багато іншого.

Осцилограф вимірює:

  • Рівень сигналу.
  • Його форму.
  • Швидкість наростання імпульсу.
  • Амплітуду.

Також він дозволяє розгортати сигнал до тисячних часток секунди і переглядати його в найдрібніших подробицях.

Більшість осцилографів мають вбудований частотомір.

Осцилограф, що підключається через USB

Є безліч варіантів виготовлення саморобних USB осцилографів, але не всі доступні новачкам. Найпростішим варіантом буде його складання з готових комплектуючих. Вони продаються у радіомагазинах. Дешевшим варіантом буде купити ці радіодеталі в китайських інтернет-магазинах, але потрібно пам'ятати про те, що куплені в Китаї комплектуючі можуть прийти в несправному стані, а гроші за них повертають далеко не завжди. Після складання повинна вийти невелика приставка, що підключається до ПК.

Цей варіант осцилографа має найвищу точність. Якщо виникає проблема, який осцилограф вибрати для ремонту ноутбуків та іншої складної техніки, краще зупинити свій вибір на ньому.

Для виготовлення знадобляться:

  • Плата із розведеними доріжками.
  • Процесор CY7C68013A.
  • Мікросхема аналого-цифрового перетворювача AD9288-40BRSZ.
  • Конденсатори, резистори, дроселі та транзистори. Номінали цих елементів зазначені принципової схемою.
  • Паяльний фен для запаювання SMD компонентів.
  • Провід у лаковій ізоляції перетином 0,1 мм².
  • Тороїдальний сердечник для намотування трансформатора.
  • Шматок склотекстоліту.
  • Паяльник із заземленим жалом.
  • Припій.
  • Флюс.
  • Паяльна паста.
  • Мікросхема пам'яті EEPROM flash 24LC64
  • Корпус.
  • USB роз'єм.
  • Гніздо для підключення щупів.
  • Реле ТХ-4,5 або інше, з керуючою напругою не більше 3,3 Ст.
  • 2 операційні підсилювачі AD8065.
  • DC-DC перетворювач.

Збирати треба за цією схемою:

Зазвичай виготовлення друкованих плат радіоаматори користуються способом травлення. Але зробити таким чином двосторонню друковану плату зі складним розведенням самостійно не вийде, тому її потрібно замовити на заводі, що випускає подібні плати.

Для цього потрібно надіслати на завод креслення плати, яким її виготовлять. На тому самому заводі роблять різні за якістю плати. Воно залежить від обраних під час оформлення замовлення опцій.

Для того, щоб отримати в результаті гарну платупотрібно вказати в замовленні такі умови:

  • Товщина склотекстоліту – не менше 1,5 мм.
  • Товщина мідної фольги – не менше 1 OZ.
  • Наскрізна металізація отворів.
  • Лудіння контактних майданчиків свинецьвмісним припоєм.

Після отримання готової плати та купівлі всіх радіодеталей можна приступати до збирання осцилографа.

Першим збирається DC-DC перетворювач, що видає напруги +5 та -5 вольт.

Його потрібно зібрати на окремій платі та підключити до основної з за допомогою екранованого кабелю.

Припаювати мікросхеми до основної плати потрібно акуратно, не перегріваючи їх. Температура паяльника не повинна бути вище трьохсот градусів, інакше деталі, що паяються, вийдуть з ладу.

Після встановлення всіх компонентів збирають пристрій у відповідний за розміром корпус і підключають до комп'ютеру USBкабелем. Замикають перемичку JP1.

Потрібно встановити та запустити на ПК програму Cypress Suite, перейти у вкладку EZ Console та клацніть по LG EEPROM. У вікні вибрати файл прошивки і натиснути Enter. Дочекатися появи напису Done, що говорить про успішне завершення процесу. Якщо замість неї з'явився напис Error, то на якомусь етапі сталася помилка. Потрібно перезапустити прошивальник та спробувати знову.

Після прошивки виготовлений своїми руками цифровий осцилограф повністю готовий до роботи.

Варіант із автономним харчуванням

У домашніх умовах радіоаматори зазвичай користуються стаціонарними пристроями. Але іноді виникає ситуація, коли потрібно відремонтувати щось, що знаходиться далеко від будинку. У такому разі знадобиться портативний осцилограф із автономним харчуванням.

Перед початком збирання приготуйте наступні комплектуючі:

  • Непотрібні Bluetooth навушникиабо аудіомодуль.
  • Планшет або смартфон на Android.
  • Літій-іонний акумулятор типорозміру 18650.
  • Холдер для нього.
  • Контролер заряду.
  • Гніздо Jack 2,1 Х 5,5 мм.
  • Роз'єм для підключення вимірювальних щупів.
  • Самі щупи.
  • Вимикач.
  • Пластикова коробочка з-під губки для взуття.
  • Екрановане проведення перетином 0,1 мм².
  • Тактова кнопка.
  • Термоклеї.

Потрібно розібрати бездротову гарнітуруі дістати із неї плату управління. Відпаяти від неї мікрофон, кнопку включення та акумулятор. Відкласти плату убік.

Замість блютус-навушників можна використовувати аудіомодуль Bluetooth.

Ножем зіскребти з коробочки губки і добре почистити її з використанням миючих засобів. Зачекати, доки вона висохне, і вирізати отвори під кнопку, вимикач та роз'єми.

Припаяти дроти до гнізда, холдера, кнопки та вимикача. Встановити їх на свої місця та закріпити термоклеєм.

Провід треба з'єднувати так, як показано на схемі:

Розшифровка позначень:

  1. Холдер.
  2. Вимикач.
  3. Контакти «BAT + та «BAT - .
  4. Контролер заряду.
  5. Контакти «IN + та «IN - .
  6. Роз'єм Jack 2,1 Х 5,5 мм.
  7. Контакти «OUT+ та «OUT - .
  8. Контакти батареї.
  9. Плата керування.
  10. Контакти кнопки увімкнення.
  11. Тактова кнопка.
  12. Гніздо для щупів.
  13. Контакти мікрофону.

Потім скачати з плеймаркету додаток віртуального осцилографата встановити його на смартфон. Увімкнути блютус модуль та синхронізувати його зі смартфоном. Підключити щупи до осцилографа та відкрити на телефоні його програмну частину.

При торканні щупами джерела сигналу на екрані Android-пристрою з'явиться крива, що показує рівень сигналу. Якщо вона не з'явилася, значить, десь була допущена помилка.

Слід перевірити правильність підключення та справність внутрішніх компонентів. Якщо все гаразд, потрібно спробувати запустити осцилограф знову.

Встановлення в корпус монітора

Цей варіант саморобного осцилографалегко встановлюється у корпус настільного РК монітора. Таке рішення дозволяє заощадити небагато місця на вашому робочому столі.

Для збирання знадобляться:

  • Комп'ютерний РК монітор.
  • Інвертор DC-DC.
  • Материнська плата від телефону чи планшета з HDMI-виходом.
  • USB роз'єм.
  • Шматок HDMI кабелю.
  • Провід перерізом 0,1 мм.
  • Тактова кнопка.
  • Резистор на 1 ком.
  • Двосторонній скотч.

Вбудувати своїми руками в монітор осцилограф зможе кожен радіоаматор. Для початку потрібно зняти з монітора задню кришку та знайти місце для встановлення материнської плати. Після того, як визначилися з місцем, поруч з ним потрібно вирізати в корпусі отвори для кнопки та USB роз'єму.

Другий кінець кабелю потрібно припаяти до плати планшета. Перед припаювання кожної жилки продзвонювати її мультиметром. Це допоможе не переплутати порядок їх підключення.

Наступним крокомпотрібно випаяти з плати планшета кнопку включення та micro USB роз'єм. До тактової кнопки та USB гнізда припаяти дроти та закріпити їх у вирізаних отворах.

Потім з'єднати всі дроти так, як це показано на малюнку, і припаяти їх:

Поставити перемичку між контактами GND та ID в мікро ЮСБ роз'єм. Це потрібно для переведення USB порту в режим OTG.

Потрібно приклеїти інвертор та материнку від планшета на двосторонній скотч, після чого зафіксувати кришку монітора.

Підключити до USB порту мишку та натиснути кнопку увімкнення. Поки пристрій завантажується, увімкніть Bluetooth передавач. Потім потрібно синхронізувати його з приймачем. Можна відкрити програму осцилографа і переконатися у працездатності зібраного пристрою.

Замість монітора відмінно підійде і старий РК-телевізор, в якому немає Смарт ТВ. Начинка від планшета за своїми можливостями перевершує багато Smart TV системи. Не варто обмежувати її застосування одним лише осцилографом.

Виготовлення з аудіокарти

Осцилограф, зібраний із зовнішнього аудіоадаптера, обійдеться всього в 1,5-2 долари і займе мінімум часу на своє виготовлення. За розміром він вийде не більше звичайної флешки, а по функціоналу не поступиться своєму великому побратиму.

Необхідні деталі:

  • USB аудіоадаптер.
  • Резистор на 120 ком.
  • Штекер mini Jack 3,5мм.
  • Вимірювальні щупи.

Потрібно розібрати аудіоадаптер, для цього варто підчепити та розщепнути половинки корпусу.

Випаяти конденсатор C6 і припаяти його місце резистор. Потім встановити плату назад у корпус та зібрати його.

Слід відрізати від щупів стандартний штекер та припаяти на його місце міні-джек. Підключити щупи до звукового входу аудіоадаптера.

Потім потрібно завантажити відповідний архів та розпакувати його. Вставити картку в роз'єм USB.

Залишилося найпростіше: зайти до Диспетчера пристроїв і у вкладці «Аудіо, ігрові та відеопристрої» знайти підключений USB аудіоадаптер. Клацнути по ньому правою кнопкоюмиші та вибрати пункт «Оновити драйвер».

Потім перемістити файли miniscope.exe, miniscope.ini і miniscope.log з архіву в окрему папку. Запустити "miniscope.exe".

Перед використанням програму потрібно настроїти. Необхідні параметри показані на скріншотах:

Якщо торкнутися щупами джерела сигналу, у вікні осцилографа має з'явитися крива:

Таким чином, щоб перетворити аудіоадаптер в осцилограф, потрібно докласти мінімум зусиль. Але варто пам'ятати, що похибка такого осцилографа становить 1-3%, чого недостатньо для роботи зі складною електронікою. Він відмінно підійде для радіоаматора-початківця, а майстрам і інженерам варто придивитися до інших, більш точних осцилографів.

Осцилограф є одним із ключових приладів, як будь-якої радіотехнічної лабораторії промислового призначення, так і звичайної радіомайстерні. За допомогою такого приладу можна визначати несправності електронних схем, а також проводити налагодження їх роботи під час проектування нових пристроїв. Однак ціна такого роду приладів дуже висока, і не кожен радіоаматор може собі дозволити придбати подібну річ. Дана стаття присвячена питанню про те, як зробити Існує багато способів виготовлення такого пристрою, але основа скрізь одна: плати, яка прийматиме імпульси, служить звукова карта ПК, а до неї приєднується спеціальний адаптер. Він служить для узгодження рівнів сигналів, що вимірюються, і входу аудіоплати комп'ютера.

Осцилограф на комп'ютері: програмне забезпечення

Одним з головних елементів згаданого пристрою є програма, яка на моніторі здійснює візуалізацію вимірюваних імпульсів. Існує величезний вибір такого софту, проте не всі утиліти стабільно працюють. Особливою популярністю серед радіоаматорів користується програма-осцилограф Osci з комплекту AudioTester. Вона має інтерфейс, зовні схожий на стандартний аналоговий прилад, на екрані є сітка, яка дозволить виміряти тривалість та амплітуду сигналу. Вона зручна в експлуатації, має ряд додаткових функцій, яких немає у програм подібного типу. Але кожен радіоаматор зможе вибрати для роботи софт, який йому більше подобається.

Технічні дані

Отже, щоб зробити осцилограф з комп'ютера, необхідно зібрати спеціальний атенюатор (дільник напруги), який зможе охопити максимально широкий діапазон вимірюваної напруги. Друга функція такого адаптера – це захист вхідного порту звукової плативід пошкоджень, які може завдати високий рівеньнапруги. Більшість аудіокарт напруга входу обмежується 1-2 вольтами. Осцилограф із комп'ютера має обмежений можливостями звукової плати. Для бюджетних карток він становить від 0,1Гц до 20кГц (синусоїдальний сигнал). Нижня межа напруги, яку можна виміряти, обмежена рівнем фону і шуму і становить 1мВ, а верхня - обмежена параметрами адаптера і може становити кілька сотень вольт.

Пристрій дільника напруги

Осцилограф з комп'ютера відрізняється дуже простий електричною схемою. Вона містить всього два стабілітрони і три залежить від використовуваної шкали віртуального осцилографа. Даний дільник призначений для трьох різних шкал, з коефіцієнтами 1:1, 1:20 та 1:100. Відповідно, прилад матиме три входи, до кожного з яких підключено резистор. Номінальний опір резистора прямого входу становить 1МОм. Загальний провід підключається через зворотне з'єднання двох стабілітронів. Вони призначені для захисту звукової карти від перенапруги, коли перемикач знаходиться у положенні прямого входу. У паралель резисторам можна підключити конденсатори, вони вирівнюватимуть амплітудно-частотну складову пристрою.

Висновок

Такий комп'ютер-осцилограф не відрізняється витонченістю, проте просте схемне рішення дозволить досягти широкого діапазону напруги, що вимірювається. Згаданий прилад допоможе в ремонті аудіоапаратури або може використовуватися як навчальний вимірювальний пристрій.

Осцилограф є найважливішим інструментом для спостереження та вимірювання параметрів електронних схем. Це пристрій, зображення якого є графічним відображенням напруги (по вертикальної осі) залежно від часу (по горизонтальній осі).

Функціональні особливості

Основна функція осцилографа полягає у наданні графіка напруги з часом. Зазвичай вісь Y є напругою, а вісь X - час. Це буває корисно:

  • для вимірювання таких параметрів, як тактові частоти, робочі цикли сигналів з широтно-імпульсною модуляцією, затримкою поширення або часом наростання та спаду сигналів, що отримуються з датчиків;
  • для попередження користувача про наявність збоїв у системі чи перехоплювачах;
  • для дослідження (спостереження, запису, вимірювання) амплітудних та тимчасових параметрів.

Для інформації.Діапазони виміру величезні. Наприклад, відносно дешевому осцилографі можна регулювати від 5 мВ/см до 5 В/см (по вертикальній шкалі) і від 2 мкс/см до 20 с/см (по горизонталі).

Інші функції пристрою:

  1. Показувати та обчислювати частоту та амплітуду осцилюючого сигналу;
  2. Показувати напругу та час. Ця функція найчастіше використовується у експериментальних лабораторіях;
  3. Допомагати усувати будь-які несправні компоненти проекту, переглянувши очікуваний результат;
  4. Показувати зміну змінної чи постійної напруги.

Для кращого розуміння функцій пристрою необхідно ознайомитися з термінами, що використовуються, і з тим, що вони собою являють:

  1. Смуга пропускання вказує діапазон частот, який може точно виміряти пристрій;
  2. Точність посилення показує, як точно вертикальна система послаблює або посилює сигнал. Величина вказується у відсотковій помилці;
  3. Тимчасова база або горизонтальна точність вказує, як точно горизонтальна система відображає синхронізацію сигналу. Це відображається як відсоткова похибка;
  4. Час наростання ще один спосіб опису корисного частотного діапазону приладу. Час наростання необхідно враховувати при вимірі імпульсів та ступенів. Прилад не може точно відображати імпульси з часом наростання швидше ніж зазначений час наростання осцилографа;
  5. Вертикальна чутливість показує, наскільки вертикальний підсилювач може посилити слабкий сигнал. Вертикальна чутливість зазвичай вказується в мВ/справ (мілівольтах на поділ). Найменша напруга, яку може виявити осцилограф загального призначення, зазвичай становить близько 1 мВ на вертикальний поділ екрана;
  6. Швидкість розгортки – цей параметр вказує на те, як швидко трасування може проходити екраном. Це зазвичай вказується в нс/справ (наносекунд за розподіл);
  7. Частота дискретизації в цифровому осцилографі показує, скільки вибірок за секунду може отримати конвертер від А до D. Максимальна частота дискретизації зазвичай визначається Мп/с (мегапікселях за секунду). Чим швидше осцилограф може пробувати, тим точніше може представляти тонкі деталі сигналу. Мінімальна частота дискретизації також може бути важливою, якщо потрібно дивитися сигнали, що повільно змінюються, протягом тривалих періодів часу. Як правило, частота дискретизації змінюється зі змінами, внесеними в елемент управління, щоб підтримувати постійну кількість точок форми сигналу запису осцилограми;
  8. Довжина запису цифрового осцилографа показує кількість осцилограм, які пристрій може отримати за кожен запис. Максимальна довжина запису залежить від пам'яті. Існує можливість отримання докладного зображення сигналу протягом короткого періоду або менш детального зображення протягом більш тривалого періоду часу.

Перетворення комп'ютера на осцилограф

Існує два способи перетворення:

  1. Перший – полягає у підключенні до введення/виведення плати мікроконтролера PIC ланцюга. Комплект із відповідною програмою дозволить читати цифрові або аналогові сигнали та повертати результати через послідовний порт комп'ютера. Також можна створювати ШІМ-сигнали, звукові сигнали, імпульси та керувати ними з комп'ютера;
  2. Другий спосіб - безвитратний, у кожному ПК є вбудовані АЦП і звукова карта. Використовуючи їх, можна переробити комп'ютер в осцилограф за допомогою установки ПЗ і спайкою вхідного дільника. Подібні програми можна знайти легко в Інтернеті. Одна з них – Digital Oscilloscope V3.0.

Програма «Комп'ютер – осцилограф»

Після запуску програми на екрані з'явиться зображення, яке зовні дуже схоже на звичайний осцилограф. Для подачі сигналу використається лінійний вхід звукової карти. Подача на вхід сигналу можлива лише з обмеженням – не більше 0,5-1, тому необхідно спаяти вхідний дільник за простою схемою, зображеною на картинці.

Важлива перевага програми – віртуальний осцилограф, що запам'ятовує. Роботу можна зупинити, осцилограму, що залишилася на екрані, можна зберегти в пам'яті комп'ютера або роздрукувати. На передній панелі є безліч елементів керування, які дозволяють збільшити чи зменшити одиниці часу та напруги.

Застосування у побуті

Онлайн осцилограф є важливим інструментом для будь-якого інженера-електрика. Його можна використовувати як лічильник комунальних послуг. Наприклад, він дозволяє помітити, що споживання електроенергії вище зимових місяців, ніж літні місяці, або, що споживання електроенергії зменшилося після покупки ефективнішого холодильника, або те, що споживання електроенергії збільшується, коли включити мікрохвильову піч. Найчастіше важливіше аналізувати ці шаблони в сигналах, ніж самі показання напруги.

Інтелектуальний вимірювач відображає сигнал у реальному часі. З його графіків можна побачити, що використовується менше електрики в будні дні, коли домочадці знаходяться не вдома, а в школі або на роботі. Це інформація, яку інакше не отримати.

 

 
Це цікаво: