Oscilloscope DIY avec affichage d'images. Comment créer votre propre oscilloscope à partir d'un ordinateur portable. Ajuster les résistances à l'aide de papier de verre
De nos jours, divers appareils de mesure basés sur l'interaction avec un ordinateur personnel sont largement utilisés. Un avantage important de leur utilisation est la possibilité de stocker les valeurs obtenues dans un volume suffisamment important dans la mémoire de l'appareil, avec leur analyse ultérieure.
USB numérique oscilloscope depuis un ordinateur, dont nous fournissons la description dans cet article, est l'une des options pour un tel instruments de mesure radioamateur. Il peut être utilisé comme oscilloscope et comme dispositif d'enregistrement de signaux électriques dans BÉLIER et sur le disque dur de votre ordinateur.
Le circuit n'est pas compliqué et contient un minimum de composants, ce qui donne un appareil très compact.
Principales caractéristiques de l'oscilloscope USB :
- CAN : 12 bits.
- Base de temps (oscilloscope) : 3…10 ms/division.
- Échelle de temps (enregistreur) : 1…50 sec/échantillon.
- Sensibilité (sans diviseur) : 0,3 Volts/division.
- Synchronisation : externe, interne.
- Enregistrement des données (format) : ASCII, texte.
- Résistance d'entrée maximale : 1 MΩ en parallèle avec une capacité de 30 pF.
Description du fonctionnement d'un oscilloscope depuis un ordinateur
Pour échanger des données entre un oscilloscope USB et un ordinateur personnel, l'interface Universal Serial Bus (USB) est utilisée. Cette interface fonctionne sur la base du microcircuit FT232BM (DD2) de Future Technology Devices. C'est un convertisseur d'interface. La puce FT232BM peut fonctionner à la fois en mode de contrôle de bits BitBang direct (lors de l'utilisation du pilote D2XX) et en mode port COM virtuel (lors de l'utilisation du pilote VCP).
Utilisé comme ADC circuit intégré AD7495 (DD3) d'Analog Devices. Ce n'est rien de plus qu'un convertisseur A/D 12 bits avec une référence de tension interne et une interface série.
La puce AD7495 contient également un synthétiseur de fréquence qui détermine la vitesse à laquelle les informations seront échangées entre le FT232BM et l'AD7495. Pour créer le protocole de communication requis, le logiciel USB de l'oscilloscope remplit le tampon de sortie USB avec des valeurs de bits individuelles pour les signaux SCLK et CS, comme indiqué dans la figure suivante :
La mesure d'un cycle est déterminée par une série de neuf cent soixante transformations successives. La puce FT232BM, dont la fréquence est déterminée par le synthétiseur de fréquence intégré, envoie les signaux électriques SCLK et CS, parallèlement à la transmission des données de conversion sur la ligne SDATA. La 1ère période de conversion complète du CAN FT232BM, qui fixe la fréquence d'échantillonnage, correspond à la durée de la période d'envoi de 34 octets de données émises par la puce DD2 (16 bits de données + impulsion de ligne CS). Étant donné que la vitesse de transfert des données du FT232BM est déterminée par la fréquence du synthétiseur de fréquence interne, pour modifier les valeurs de balayage, il vous suffit de modifier les valeurs du synthétiseur de fréquence de la puce FT232BM.
Les données reçues par l'ordinateur personnel, après quelques traitements (changement d'échelle, réglage du zéro) sont affichées sur l'écran du moniteur sous forme graphique.
Le signal étudié est fourni au connecteur XS2. L'amplificateur opérationnel OP747 est conçu pour adapter les signaux d'entrée au reste du circuit USB de l'oscilloscope.
Sur les modules DA1.2 et DA1.3, un circuit est construit pour déplacer le signal d'entrée bipolaire vers la zone de tension positive. Étant donné que la tension de référence interne de la puce DD3 a une tension de 2,5 volts, sans utiliser de diviseurs, la couverture de tension d'entrée est de -1,25 à +1,25 V.
Pour pouvoir étudier les signaux de polarité négative, avec une alimentation pratiquement unipolaire à partir du connecteur USB (a), un convertisseur de tension DD1 est utilisé, qui génère une tension de polarité négative pour alimenter l'ampli opérationnel OP747. Pour protéger la partie analogique de l'oscilloscope des interférences, les composants R5, L1, L2, C3, C7-C11 sont utilisés.
Le programme uScpoe est conçu pour afficher des informations sur un écran d'ordinateur. Grâce à ce programme, il devient possible d'évaluer visuellement l'ampleur du signal étudié, ainsi que sa forme sous forme d'oscillogramme.
Les boutons ms/div sont utilisés pour contrôler le balayage de l'oscilloscope. Dans le programme, vous pouvez enregistrer l'oscillogramme et les données dans un fichier à l'aide des éléments de menu correspondants. Pour allumer et éteindre virtuellement l'oscilloscope, utilisez les boutons Power ON/OF. Lorsque vous déconnectez le circuit de l'oscilloscope de l'ordinateur, le programme uScpoe passe automatiquement en mode OFF.
En mode d'enregistrement de signaux électriques (enregistreur), le programme crée un fichier texte dont le nom peut être précisé dans le chemin suivant : Fichier->Fichier de données de choix. le fichier data.txt est initialement généré. Les fichiers peuvent ensuite être importés dans d'autres applications (Excel, MathCAD) pour un traitement ultérieur.
(3,0 Mo, téléchargé : 5 653)
Comment fabriquer un oscilloscope numérique à partir d'un ordinateur de vos propres mains ?
Dédié aux radioamateurs débutants !
Comment assembler l'adaptateur le plus simple pour un oscilloscope virtuel logiciel, adapté à la réparation et à la configuration d'équipements audio. https://site/
L'article explique également comment mesurer l'impédance d'entrée et de sortie et comment calculer un atténuateur pour un oscilloscope virtuel.
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À propos des oscilloscopes virtuels.
Un jour, j'ai eu une idée fixe : vendre un oscilloscope analogique et acheter un oscilloscope numérique USB pour le remplacer. Mais après avoir erré sur le marché, j'ai découvert que les oscilloscopes les plus économiques « commencent » à 250 $ et que les critiques à leur sujet ne sont pas très bonnes. Les appareils plus sérieux coûtent plusieurs fois plus cher.
J'ai donc décidé de me limiter à un oscilloscope analogique, et de construire un schéma pour le site, d'utiliser un oscilloscope virtuel.
J'ai téléchargé plusieurs oscilloscopes logiciels sur le réseau et essayé de mesurer quelque chose, mais rien de bon n'en est sorti, car soit il n'était pas possible de calibrer l'appareil, soit l'interface n'était pas adaptée aux captures d'écran.
J'avais déjà abandonné cette affaire, mais alors que je cherchais un programme pour mesurer la réponse en fréquence, je suis tombé sur le logiciel « AudioTester ». Je n'ai pas aimé l'analyseur de ce kit, mais l'oscilloscope Osci (ci-après je l'appellerai « AudioTester ») s'est avéré parfait.
Cet appareil possède une interface similaire à un oscilloscope analogique classique, et l'écran dispose d'une grille standard qui permet de mesurer l'amplitude et la durée. https://site/
Les inconvénients incluent une certaine instabilité du travail. Le programme se bloque parfois et pour le réinitialiser, vous devez recourir à l'aide du Gestionnaire des tâches. Mais tout cela est compensé par l'interface familière, la facilité d'utilisation et quelques fonctions très utiles que je n'ai vues dans aucun autre programme de ce type.
Attention! Le progiciel AudioTester comprend un générateur basse fréquence. Je ne recommande pas de l'utiliser car il tente de contrôler le pilote de la carte audio lui-même, ce qui peut entraîner une coupure audio permanente. Si vous décidez de l'utiliser, veillez à un point de restauration ou à une sauvegarde du système d'exploitation. Mais il est préférable de télécharger un générateur normal à partir de « Matériaux supplémentaires ».
Un autre programme intéressant pour l'oscilloscope virtuel Avangard a été écrit par notre compatriote O.L. Zapisnykh.
Ce programme n'a pas la grille de mesure habituelle et l'écran est trop grand pour prendre des captures d'écran, mais il dispose d'un voltmètre d'amplitude et d'un fréquencemètre intégrés, qui compensent en partie l'inconvénient ci-dessus.
En partie parce qu'à des niveaux de signal faibles, le voltmètre et le fréquencemètre commencent à mentir beaucoup.
Cependant, pour un radioamateur débutant et peu habitué à percevoir des diagrammes en Volts et millisecondes par division, cet oscilloscope peut tout à fait convenir. Autre propriété utile Oscilloscope Avangard – la possibilité de calibrer indépendamment les deux échelles existantes du voltmètre intégré.
Je vais donc parler de la façon de construire un oscilloscope de mesure basé sur les programmes AudioTester et Avangard. Bien entendu, en plus de ces programmes, vous aurez également besoin de toute carte audio intégrée ou séparée, la plus économique.
En fait, tout le travail se résume à fabriquer un diviseur de tension (atténuateur) qui couvrirait une large gamme de tensions mesurées. Une autre fonction de l'adaptateur proposé est de protéger l'entrée de la carte audio contre les dommages lorsque la haute tension entre en contact avec l'entrée.
Données techniques et portée.
Puisqu'il y a un condensateur d'isolation dans les circuits d'entrée de la carte audio, l'oscilloscope ne peut être utilisé qu'avec une « entrée fermée ». Autrement dit, seule la composante variable du signal peut être observée sur son écran. Cependant, avec une certaine habileté, à l'aide de l'oscilloscope AudioTester, vous pouvez également mesurer le niveau de la composante continue. Cela peut être utile, par exemple, lorsque le temps de lecture du multimètre ne permet pas d'enregistrer la valeur d'amplitude de la tension sur un condensateur se chargeant à travers une grosse résistance.
La limite inférieure de la tension mesurée est limitée par le niveau de bruit et le niveau de fond et est d'environ 1 mV. La limite supérieure n'est limitée que par les paramètres du diviseur et peut atteindre des centaines de volts.
La plage de fréquences est limitée par les capacités de la carte audio et pour les cartes audio économiques, elle est de : 0,1 Hz... 20 kHz (pour un signal sinusoïdal).
Bien sûr, nous parlons d'un appareil plutôt primitif, mais en l'absence d'un appareil plus avancé, celui-ci pourrait bien faire l'affaire.
L'appareil peut aider à réparer des équipements audio ou être utilisé à des fins éducatives, surtout s'il est complété par un générateur virtuel basse fréquence.
De plus, à l'aide d'un oscilloscope virtuel, il est facile d'enregistrer un diagramme pour illustrer n'importe quel document ou pour le publier sur Internet.
Schéma électrique du matériel de l'oscilloscope.
Le dessin montre la partie matérielle de l'oscilloscope - « Adaptateur ».
Pour construire un oscilloscope à deux voies, vous devrez dupliquer ce circuit. Le deuxième canal peut être utile pour comparer deux signaux ou pour connecter une synchronisation externe. Ce dernier est fourni dans AudioTester.
Résistances R1, R2, R3 et Rin. – diviseur de tension (atténuateur).
Les valeurs des résistances R2 et R3 dépendent de l'oscilloscope virtuel utilisé, ou plus précisément des échelles qu'il utilise. Mais comme « AudioTester » a un prix de division multiple de 1, 2 et 5 et que « Avangard » a un voltmètre intégré avec seulement deux échelles interconnectées dans un rapport de 1:20, alors à l'aide d'un adaptateur assemblé selon ce qui précède, le circuit ne devrait pas causer d'inconvénients dans les deux cas.
L'impédance d'entrée de l'atténuateur est d'environ 1 mégohm. Dans le bon sens, cette valeur devrait être constante, mais la conception du diviseur serait sérieusement compliquée.
Les condensateurs C1, C2 et C3 égalisent la réponse amplitude-fréquence de l'adaptateur.
Les diodes Zener VD1 et VD2, ainsi que les résistances R1, protègent l'entrée linéaire de la carte audio contre les dommages en cas d'entrée accidentelle de haute tension dans l'entrée de l'adaptateur lorsque le commutateur est en position 1:1. Je suis d'accord que le schéma présenté n'est pas élégant. Cependant, cette solution de circuit permet le plus obtenir une large gamme de tensions mesurées en utilisant seulement quelques composants radio. Un atténuateur construit selon le schéma classique nécessiterait l'utilisation de résistances de haut mégaohm et son impédance d'entrée changerait de manière trop significative lors de la commutation des plages, ce qui limiterait l'utilisation de câbles d'oscilloscope standard conçus pour une impédance d'entrée de 1 MOhm.
Protection contre le « fou ».
Pour protéger l'entrée linéaire de la carte audio contre les hautes tensions accidentelles, les diodes Zener VD1 et VD2 sont installées parallèlement à l'entrée.
La résistance R1 limite le courant des diodes Zener à 1 mA, à une tension de 1 000 Volts à l'entrée 1:1.
Si vous avez vraiment l'intention d'utiliser un oscilloscope pour mesurer des tensions jusqu'à 1 000 Volts, alors comme résistance R1, vous pouvez installer des résistances MLT-2 (deux watts) ou deux résistances MLT-1 (un watt) en série, car les résistances ne diffèrent pas uniquement en puissance, mais aussi en fonction de la tension maximale admissible.
Le condensateur C1 doit également avoir une tension maximale admissible de 1 000 Volts.
Une petite précision sur ce qui précède. Parfois, vous souhaitez examiner une composante variable d'amplitude relativement faible, qui possède néanmoins une composante constante importante. Dans de tels cas, vous devez garder à l'esprit que sur l'écran d'un oscilloscope à entrée fermée, vous ne pouvez voir que la composante de tension alternative.
L'image montre qu'avec une composante constante de 1 000 Volts et une oscillation de la composante variable de 500 Volts, la tension maximale appliquée à l'entrée sera de 1 500 Volts. Cependant, sur l'écran de l'oscilloscope, nous ne verrons qu'une onde sinusoïdale d'une amplitude de 500 Volts.
Comment mesurer l'impédance de sortie d'une sortie ligne ?
Vous pouvez sauter ce paragraphe. Il est conçu pour les amateurs de petits détails.
L'impédance de sortie (impédance de sortie) d'une sortie ligne destinée à connecter des téléphones (casques) est trop faible pour avoir un impact significatif sur la précision des mesures que nous effectuerons dans le paragraphe suivant.
Alors pourquoi mesurer l’impédance de sortie ?
Puisque nous utiliserons un générateur de signal basse fréquence virtuel pour calibrer l'oscilloscope, son impédance de sortie sera égale à l'impédance de sortie de la sortie ligne de la carte son.
En nous assurant que l'impédance de sortie est faible, nous pouvons éviter des erreurs grossières dans la mesure impédance d'entrée. Même dans les pires circonstances, il est peu probable que cette erreur dépasse 3... 5 %. Franchement, c'est encore moins que l'éventuelle erreur de mesure. Mais on sait que les erreurs ont tendance à « s’accumuler ».
Lorsque vous utilisez un générateur pour réparer et régler un équipement audio, il est également conseillé de connaître sa résistance interne. Cela peut être utile, par exemple, lors de la mesure de l'ESR (Equivalent Series Resistance) ou simplement de la réactance des condensateurs.
Grâce à cette mesure, j'ai pu identifier l'impédance de sortie la plus basse de ma carte audio.
Si la carte audio n'a qu'une seule prise de sortie, alors tout est clair. C'est à la fois une sortie ligne et une sortie pour casque (casque). Son impédance est généralement faible et ne nécessite pas de mesure. Ce sont les sorties audio utilisées dans les ordinateurs portables.
Lorsqu'il y a jusqu'à six prises et qu'il y en a quelques autres sur le panneau avant de l'unité centrale, et que chaque prise peut se voir attribuer une fonction spécifique, l'impédance de sortie des prises peut différer considérablement.
Typiquement, l'impédance la plus basse correspond à la prise vert clair, qui est par défaut la sortie ligne.
Un exemple de mesure de l'impédance de plusieurs sorties de carte audio différentes réglées sur les modes « Phone » et « Line Out ».
Comme le montre la formule, les valeurs absolues de la tension mesurée ne jouent aucun rôle, ces mesures peuvent donc être effectuées bien avant l'étalonnage de l'oscilloscope.
Exemple de calcul.
U1 = 6 divisions.
U2 = 7 divisions.
Rx = 30(7 – 6) / 6 = 5(Ohm).
Comment mesurer l'impédance d'entrée d'une entrée linéaire ?
Pour calculer l'atténuateur de l'entrée linéaire d'une carte audio, vous devez connaître l'impédance d'entrée de l'entrée linéaire. Malheureusement, il est impossible de mesurer la résistance d'entrée à l'aide d'un multimètre conventionnel. Cela est dû au fait qu'il existe des condensateurs d'isolation dans les circuits d'entrée des cartes audio.
Les impédances d'entrée des différentes cartes audio peuvent varier considérablement. Il faudra donc encore faire cette mesure.
Pour mesurer l'impédance d'entrée d'une carte audio en utilisant un courant alternatif, vous devez appliquer un signal sinusoïdal d'une fréquence de 50 Hz à l'entrée via une résistance de ballast (supplémentaire) et calculer la résistance à l'aide de la formule donnée.
Un signal sinusoïdal peut être généré dans un générateur basse fréquence logiciel, dont un lien vers " Matériel supplémentaire" Les valeurs d'amplitude peuvent également être mesurées à l'aide d'un oscilloscope logiciel.
L'image montre le schéma de connexion.
Les tensions U1 et U2 doivent être mesurées avec un oscilloscope virtuel dans les positions correspondantes de l'interrupteur SA. Valeurs absolues Il n'est pas nécessaire de connaître la tension, les calculs sont donc valables jusqu'à ce que l'appareil soit calibré.
Exemple de calcul.
Rx = 50 * 100 / (540 – 100) ≈ 11,4(kOhm).
Voici les résultats des mesures d'impédance de différentes entrées de ligne.
Comme vous pouvez le constater, les résistances d'entrée diffèrent considérablement et, dans un cas, presque d'un ordre de grandeur.
Comment calculer un diviseur de tension (atténuateur) ?
Amplitude maximale illimitée tension d'entrée cartes audio, au niveau d'enregistrement maximum, environ 250 mV. Un diviseur de tension, ou comme on l'appelle également atténuateur, vous permet d'élargir la plage de tensions mesurées d'un oscilloscope.
L'atténuateur peut être construit selon différents schémas, en fonction du rapport de division et de la résistance d'entrée requise.
Voici l'une des options de diviseur qui vous permet de faire en sorte que la résistance d'entrée soit un multiple de dix. Grâce à la résistance supplémentaire Rext. vous pouvez régler la résistance du bras inférieur du diviseur à une valeur ronde, par exemple 100 kOhm. L'inconvénient de ce circuit est que la sensibilité de l'oscilloscope dépendra trop de l'impédance d'entrée de la carte audio.
Ainsi, si l'impédance d'entrée est de 10 kOhm, le rapport de division du diviseur sera multiplié par dix. Il n'est pas conseillé de réduire la résistance du bras supérieur du diviseur, car elle détermine la résistance d'entrée de l'appareil et constitue l'élément principal de protection de l'appareil contre la haute tension.
Je vous suggère donc de calculer vous-même le diviseur en fonction de l'impédance d'entrée de votre carte audio.
Il n'y a aucune erreur dans l'image ; le diviseur commence déjà à diviser la tension d'entrée lorsque l'échelle est de 1 : 1. Bien entendu, les calculs doivent être effectués sur la base du rapport réel des bras diviseurs.
À mon avis, c'est le circuit diviseur le plus simple et en même temps le plus universel.
Un exemple de calcul de diviseur.
Valeurs initiales.
R1 – 1007 kOhm (résultat de la mesure d’une résistance de 1 mOhm).
Rin. – 50 kOhm (j'ai choisi l'entrée à plus haute impédance parmi les deux disponibles sur le panneau avant de l'unité centrale).
Calcul du diviseur en position du commutateur 1:20.
Tout d'abord, à l'aide de la formule (1), nous calculons le coefficient de division du diviseur, déterminé par les résistances R1 et Rin.
(1007 + 50)/ 50 = 21,14 (une fois)
Cela signifie que le rapport de division total dans la position du commutateur 1:20 doit être :
21,14*20 = 422,8 (une fois)
Nous calculons la valeur de la résistance pour le diviseur.
1007*50 /(50*422,8 –50 –1007) ≈ 2,507 (kOhm)
Calcul du diviseur en position du commutateur 1:100.
Nous déterminons le rapport de division global à la position du commutateur de 1:100.
21,14*100 = 2114 (une fois)
Nous calculons la valeur de la résistance pour le diviseur.
1007*50 / (50*2114 –50 –1007) ≈ 0,481 (kOhm)
Pour faciliter les calculs, consultez ce lien :
Si vous envisagez d'utiliser uniquement l'oscilloscope Avangard et uniquement dans les plages 1:1 et 1:20, la précision de la sélection de la résistance peut être faible, car l'Avangard peut être calibré indépendamment dans chacune des deux plages disponibles. Dans tous les autres cas, vous devrez sélectionner des résistances avec une précision maximale. Comment procéder est écrit dans le paragraphe suivant.
Si vous doutez de la précision de votre testeur, vous pouvez régler n'importe quelle résistance avec une précision maximale en comparant les lectures de l'ohmmètre.
Pour ce faire, à la place d'une résistance permanente R2, une résistance d'accord R* est temporairement installée. La résistance de la résistance d'ajustement est sélectionnée de manière à obtenir l'erreur minimale dans la plage de division correspondante.
Ensuite, la résistance de la résistance d'ajustement est mesurée, et résistance constante est déjà ajusté à la résistance mesurée avec un ohmmètre. Étant donné que les deux résistances sont mesurées avec le même appareil, l’erreur de l’ohmmètre n’affecte pas la précision de la mesure.
Et voici quelques formules pour calculer le diviseur classique. Un diviseur classique peut être utile lorsqu'une impédance d'entrée élevée de l'appareil (mOhm/V) est requise, mais que vous ne souhaitez pas utiliser de tête de division supplémentaire.
Comment sélectionner ou ajuster les résistances du diviseur de tension ?
Étant donné que les radioamateurs ont souvent du mal à trouver des résistances de précision, je vais expliquer comment ajuster des résistances courantes pour une large gamme d'applications avec une grande précision.
Les résistances de haute précision ne sont que plusieurs fois plus chères que les résistances conventionnelles, mais sur notre marché radio, elles sont vendues par 100 pièces, ce qui rend leur achat peu conseillé.
Utilisation de résistances de trim.
Comme vous pouvez le voir, chaque bras du diviseur est constitué de deux résistances : une constante et une ajustable.
Inconvénient : encombrant.
La précision n'est limitée que par la précision disponible de l'instrument de mesure.
Sélection de résistances.
Une autre façon consiste à sélectionner des paires de résistances. La précision est assurée en sélectionnant des paires de résistances parmi deux ensembles de résistances avec un large écart. Tout d’abord, toutes les résistances sont mesurées, puis les paires dont la somme des résistances correspond le plus au circuit sont sélectionnées.
C'est ainsi, à l'échelle industrielle, que furent ajustées les résistances diviseuses du légendaire testeur TL-4. L'inconvénient de cette méthode est qu'elle demande beaucoup de travail et nécessite grandes quantités
résistances.
Plus la liste des résistances est longue, plus la précision de sélection est élevée.
Même l’industrie ne dédaigne pas d’ajuster les résistances en retirant une partie du film résistif.
Cependant, lors du réglage de résistances à haute résistance, il n'est pas permis de couper le film résistif. Pour les résistances à film haute résistance MLT, le film est appliqué sur surface cylindrique en forme de spirale. De telles résistances doivent être limées avec le plus grand soin afin de ne pas couper le circuit.
Un réglage précis des résistances dans des conditions amateurs peut être effectué à l'aide du papier de verre le plus fin - le « papier de verre nul ».
Tout d'abord, la couche protectrice de peinture est soigneusement retirée de la résistance MLT, qui a évidemment une résistance inférieure, à l'aide d'un scalpel.
La résistance est ensuite soudée aux « extrémités » qui sont connectées au multimètre. Par des mouvements prudents de la peau « zéro », la résistance de la résistance est ramenée à la normale. Lorsque la résistance est ajustée, la zone coupée est recouverte d'une couche vernis protecteur ou de la colle.
Ce qui est « zéro » peau est écrit.
À mon avis, c'est le moyen le plus rapide et le plus simple, qui donne néanmoins de très bons résultats.
Construction et détails.
Les éléments du circuit adaptateur sont logés dans un boîtier rectangulaire en duralumin.
Le rapport de division de l'atténuateur est commuté à l'aide d'un interrupteur à bascule en position médiane.
Le connecteur standard CP-50 est utilisé comme prise d'entrée, ce qui permet l'utilisation de câbles et de sondes standards. Au lieu de cela, vous pouvez utiliser une prise audio Jack 3,5 mm classique.
Connecteur de sortie : prise audio standard de 3,5 mm. L'adaptateur se connecte à l'entrée linéaire de la carte audio à l'aide d'un câble doté de deux jacks 3,5 mm aux extrémités.
L'assemblage a été réalisé selon la méthode de montage articulé.
Pour utiliser l'oscilloscope, vous aurez besoin d'un autre câble avec une sonde à son extrémité.
Ce n'est un secret pour personne que les radioamateurs débutants n'ont pas toujours à portée de main des équipements de mesure coûteux. Par exemple, un oscilloscope, dont le modèle le moins cher, même sur le marché chinois, coûte environ plusieurs milliers de dollars.
Parfois, un oscilloscope est nécessaire pour les réparations divers schémas, vérification de la distorsion de l'amplificateur, configuration de l'équipement audio, etc. Très souvent, un oscilloscope basse fréquence est utilisé pour diagnostiquer le fonctionnement des capteurs d'une voiture.
Dans ce cas, un simple oscilloscope réalisé à partir de votre ordinateur personnel vous aidera. Non, votre ordinateur ne devra en aucun cas être démonté ni modifié. Il suffit de souder la console - un diviseur - et de la connecter au PC via l'entrée audio. Et pour afficher le signal, installez un logiciel spécial. En quelques dizaines de minutes seulement, vous disposerez de votre propre oscilloscope, qui pourrait très bien convenir à l'analyse de signaux. À propos, vous pouvez utiliser non seulement un ordinateur de bureau, mais également un ordinateur portable ou un netbook.
Bien sûr, un tel oscilloscope n'est guère comparable à un appareil réel, car il a une petite plage de fréquences, mais c'est une chose très utile dans le ménage pour visualiser la sortie d'un amplificateur, diverses ondulations d'alimentation, etc.
Schéma du décodeur
Convenez que le circuit est incroyablement simple et ne nécessite pas beaucoup de temps à assembler. Il s'agit d'un diviseur - un limiteur qui protégera la carte son de votre ordinateur des tensions dangereuses que vous pourriez accidentellement tomber dans l'entrée. Le diviseur peut être 1, 10 ou 100. Une résistance variable ajuste la sensibilité de l'ensemble du circuit. Le décodeur est connecté à l'entrée linéaire de la carte son du PC.Assemblage de la console
Vous pouvez prendre un boîtier de batterie comme je l'ai fait ou un autre boîtier en plastique.
Logiciel
Le programme de l'oscilloscope visualisera le signal appliqué à l'entrée de la carte son. Je vous proposerai deux options de téléchargement :1) Un programme simple sans installation avec une interface russe, téléchargez-le.
(téléchargements : 9807)
2) Et le deuxième avec installation, vous pouvez le télécharger -.
Lequel utiliser dépend de vous. Prenez et installez les deux, puis choisissez.
Si vous avez déjà installé un microphone, après avoir installé et lancé le programme, vous pourrez observer les ondes sonores qui entrent dans le microphone. Donc tout va bien.
Le décodeur ne nécessite plus de pilotes.
Nous connectons le décodeur à l'entrée linéaire ou microphone de la carte son et l'utilisons pour faire bonne mesure.
Si vous n'avez jamais travaillé avec un oscilloscope de votre vie, je vous recommande sincèrement de répéter ce produit fait maison et de travailler avec un tel instrument virtuel. L'expérience est très précieuse et intéressante.
Ce Oscilloscope USB simple et bon marché a été inventé et fabriqué juste pour le plaisir. Il y a longtemps, j'ai eu l'occasion de réparer un processeur vidéo trouble dans lequel l'entrée de l'ADC était grillée. Les ADC se sont avérés disponibles et peu coûteux, j'en ai acheté quelques-uns au cas où, l'un a été utilisé en remplacement et l'autre est resté.
Récemment, il a attiré mon attention et après avoir lu la documentation correspondante, j'ai décidé de l'utiliser pour quelque chose d'utile à la ferme. Au final, nous avons obtenu ce petit appareil. Cela m'a coûté un centime (enfin, environ 1 000 roubles) et quelques jours de congé. Lors de la création, j'ai essayé de réduire le nombre de pièces au minimum, tout en conservant le minimum de fonctionnalités requis pour un oscilloscope. Au début, j'ai décidé que le résultat était une sorte d'appareil douloureusement frivole, mais maintenant je l'utilise constamment, car il s'est avéré très pratique - il ne prend pas de place sur la table, se glisse facilement dans une poche (c'est la taille d'un paquet de cigarettes) et présente des caractéristiques tout à fait correctes :
Fréquence d'échantillonnage maximale - 6 MHz ;
- Bande passante de l'amplificateur d'entrée - 0-16 MHz ;
- Diviseur d'entrée - de 0,01 V/div à 10 V/div ;
- Résistance d'entrée - 1 MOhm ;
- Résolution - 8 bits Le schéma de circuit de l'oscilloscope est illustré à la figure 1.
Pour divers réglages et dépannages dans tous types de convertisseurs de puissance et circuits de commande appareils électroménagers, pour étudier toutes sortes d'appareils, etc., où des mesures précises et des hautes fréquences ne sont pas nécessaires, mais il suffit de regarder la forme d'un signal avec une fréquence allant, disons, jusqu'à quelques mégahertz - plus que suffisant .
Le bouton S2 fait partie du matériel nécessaire au chargeur de démarrage. Si vous le maintenez enfoncé lors de la connexion de l'oscilloscope à l'USB, le PIC fonctionnera en mode bootloader et vous pourrez mettre à jour le firmware de l'oscilloscope à l'aide de l'utilitaire approprié. Une puce « télévision » - TDA8708A - a été utilisée comme CAN (IC3). Il est tout à fait disponible dans toutes sortes de magasins "Chip and Dip" et dans d'autres endroits où les pièces sont obtenues. En fait, il ne s'agit pas seulement d'un ADC pour un signal vidéo, mais aussi d'un commutateur d'entrée, d'un égaliseur et d'un limiteur de niveau blanc-noir, etc. Mais tous ces délices ne sont pas utilisés dans cette conception. L'ADC est très rapide - la fréquence d'échantillonnage est de 30 MHz. Dans le circuit, il fonctionne à une fréquence d'horloge de 12 MHz - il n'est pas nécessaire d'aller plus vite, car le PIC18F2550 ne pourra tout simplement pas lire les données plus rapidement. Et plus la fréquence est élevée, plus la consommation de l'ADC est importante. Au lieu du TDA8708A, vous pouvez utiliser n'importe quel autre CAN haute vitesse avec sortie de données parallèle, par exemple le TDA8703 ou quelque chose d'Analog Devices.
La fréquence d'horloge de l'ADC a été astucieusement extraite du PIC - un PWM y fonctionne avec une fréquence de 12 MHz et un rapport cyclique de 0,25. L'impulsion d'horloge de polarité positive passe dans le cycle Q1 du PIC, de sorte qu'avec n'importe quel. accès au port B, qui se produit dans le cycle Q2, les données Les ADC seront prêts. Le cœur PIC fonctionne à une fréquence de 48 MHz, obtenue via la PLL à partir d'un cristal de 4 MHz. Une commande de copie de registre en registre est exécutée en 2 cycles d'horloge ou 8 cycles. Ainsi, les données ADC peuvent être stockées en mémoire au maximum. fréquence de 6 MHz en utilisant une séquence continue de commandes MOVFF PORTB, POSTINC0. Une banque de RAM PIC18F2550 de 256 octets est utilisée pour le tampon de données.
Des taux d'échantillonnage inférieurs sont obtenus en ajoutant un délai entre les commandes MOVFF. Le firmware implémente la synchronisation la plus simple basée sur le front négatif ou positif du signal d'entrée. Le cycle de collecte des données dans le tampon est démarré par une commande du PC via USB, après quoi ces données peuvent être lues via USB. Le PC reçoit ainsi 256 échantillons de 8 bits, qu'il peut par exemple afficher sous forme d'image. Le circuit d'entrée est incroyablement simple. Le diviseur de tension d'entrée est réalisé sans fioritures sur un commutateur rotatif. Malheureusement, nous n'avons pas compris comment transférer la position du commutateur vers le PIC, donc la face graphique de l'oscilloscope ne contient que les valeurs de tension en unités relatives - divisions d'échelle. L'amplificateur de signal d'entrée (IC2B) fonctionne avec un gain de 10 fois, le décalage zéro requis pour l'ADC (il accepte un signal dans la plage de Vcc - 2,41 V à Vcc - 1,41 V) est fourni par la tension de la référence programmable générateur de tension PIC (CVREF IC1, R7, R9) et un diviseur de la tension d'alimentation négative (R6, R10, R8). Parce que Il y avait un amplificateur « supplémentaire » (IC2A) dans le boîtier de l'ampli-op ; je l'ai utilisé comme suiveur de tension de polarisation.
N'oubliez pas les circuits capacitifs pour la compensation de fréquence de la capacité d'entrée de votre amplificateur opérationnel et les diodes de limitation, qui manquent dans le schéma - vous devez sélectionner des capacités parallèles aux résistances diviseuses et à la résistance R1, sinon les caractéristiques de fréquence du Le circuit d'entrée ruinera toute la bande passante. AVEC CC tout est simple - la résistance d'entrée de l'ampli-op et des diodes fermées est d'un ordre de grandeur supérieure à la résistance du diviseur, de sorte que le diviseur peut simplement être calculé sans prendre en compte la résistance d'entrée de l'ampli-op. Pour CA sinon, la capacité d'entrée de l'ampli opérationnel et des diodes est significative par rapport à la capacité du diviseur. À partir de la résistance du diviseur et de la capacité d'entrée de l'ampli opérationnel et des diodes, un filtre passe-bas passif est obtenu, qui déforme le signal d'entrée.
Pour neutraliser cet effet, vous devez vous assurer que la capacité d'entrée de l'ampli opérationnel et des diodes devient nettement inférieure à la capacité du diviseur. Cela peut être fait en construisant un diviseur capacitif parallèle au diviseur résistif. Il est difficile de calculer un tel diviseur, car La capacité d'entrée du circuit et la capacité de montage sont inconnues. C'est plus facile de le récupérer.
La méthode de sélection est la suivante :
1. Placez un condensateur d'une capacité d'environ 1000 pF en parallèle avec R18.
2. Sélectionnez la limite la plus sensible, appliquez des impulsions rectangulaires avec une fréquence de 1 kHz et une oscillation de plusieurs divisions d'échelle à l'entrée, et sélectionnez un condensateur parallèle à R1 pour que les rectangles à l'écran ressemblent à des rectangles, sans pics ni vallées. aux fronts.
3. Répétez l'opération pour chaque limite suivante, en sélectionnant les condensateurs en parallèle avec chaque résistance diviseuse en fonction de la limite.
4. Répétez le processus depuis le début et assurez-vous que tout est en ordre dans toutes les limites (la capacité de l'installation du condensateur peut apparaître) et, si quelque chose ne va pas, ajustez légèrement les capacités.
L'ampli opérationnel lui-même est un Analog Devices AD823. La partie la plus chère de l'oscilloscope. :) Mais la bande est de 16 MHz - ce qui n'est pas mal. Et en plus, c'est le premier des plus intelligents que l'on trouve dans la vente au détail pour un prix raisonnable.
Bien sûr, ce double ampli-op peut être remplacé sans aucune modification par quelque chose comme le LM2904, mais vous devrez alors vous limiter aux signaux audio. Il ne gérera pas plus de 20-30 kHz.
Eh bien, la forme des signaux rectangulaires, par exemple, sera légèrement déformée. Mais si vous parvenez à trouver quelque chose comme OPA2350 (38 MHz), alors ce sera merveilleux, bien au contraire.
La source de tension d'alimentation négative pour l'ampli opérationnel est réalisée à l'aide de la pompe de charge bien connue ICL7660. Câblage minimum et aucune inductance. Bien sûr, son courant de sortie est de -5 V, ce qui est faible, mais nous n’en avons pas besoin de beaucoup. Les circuits de puissance de la partie analogique sont isolés du bruit numérique par des inductances et des capacités (L2, L3, C5, C6). Les inducteurs avaient une valeur nominale de 180 uH, je les ai donc installés. Aucune interférence de puissance, même à la limite la plus sensible. Le firmware PIC est téléchargé via USB à l'aide d'un chargeur de démarrage qui se trouve à l'adresse 0 dans la mémoire du programme et démarre si vous maintenez enfoncé le bouton S2 lors de sa mise sous tension. Donc, avant de flasher le PIC, téléchargez-y d'abord le chargeur de démarrage - il sera plus facile de changer le firmware.
Les sources du pilote d'oscilloscope pour les noyaux 2.6.X se trouvent dans l'archive avec le firmware. Il existe également un utilitaire de console permettant de vérifier la fonctionnalité de l'oscilloscope. Son code source mérite d'être examiné pour savoir comment communiquer avec l'oscilloscope si vous souhaitez écrire votre propre logiciel pour celui-ci.
Le programme pour l'ordinateur est simple et ascétique, son apparence est illustrée dans les figures 2 et 3. Connectez l'oscilloscope en USB et lancez qoscilloscope. Nécessite QT4.
Ci-joint tous les fichiers du projet.
C'est difficile de suivre le rythme ces jours-ci les dernières technologiesélectronique radio. Une variété d’appareils électroniques peuvent désormais être modifiés selon vos goûts. Il y aurait du désir et des capacités. Même à partir d’une vieille horloge électronique, vous pouvez réaliser un simple testeur pour de nombreuses pièces de circuits électriques, sans parler des tablettes et des ordinateurs. De nombreux radioamateurs et professionnels doivent souvent utiliser des instruments électroniques de précision, parmi lesquels l'oscilloscope est très apprécié. Un si bon appareil n’est pas bon marché. Bien que le fabriquer soi-même à l'aide d'une tablette et d'Android ne soit pas difficile, même pour un radioamateur.
Qu'est-ce qu'un oscilloscope et ses fonctions
Pour ceux qui ne connaissent pas particulièrement le fonctionnement d'un oscilloscope et ses vues visuelles, je vais vous l'expliquer. Il s'agit d'un appareil (dans l'ancienne version comme un mini-TV, dans la nouvelle version - un design de tablette, etc.) qui mesure et suit fluctuations de fréquence V réseau électrique. En pratique, il est largement utilisé par de nombreux laboratoires spécialisés et radiodiffuseurs professionnels. Étant donné que les réglages précis de nombreux appareils électriques ne sont effectués qu'avec son aide.
Ses lectures sous forme électronique ou papier permettent de visualiser des formes d'onde sinusoïdales. La fréquence et l'intensité de ce signal permettent à leur tour déterminer le dysfonctionnement ou un mauvais montage du circuit électrique. Aujourd'hui, nous allons examiner un oscilloscope à deux canaux, que vous pouvez assembler de vos propres mains sur la base des circuits existants d'un smartphone, d'une tablette et du logiciel correspondant.
Assemblage d'un oscilloscope de poche basé sur Android
La fréquence mesurée doit être audible par l'oreille humaine et le niveau du signal ne doit pas dépasser le son standard du microphone. Dans ce cas, vous pouvez assembler de vos propres mains un oscilloscope basé sur Android sans modules supplémentaires. Démontage du casque, sur lequel se trouve un microphone. Si vous ne possédez pas ce casque, vous devrez acheter une prise audio 3,5 mm à quatre broches. Soudez les sondes en fonction des connecteurs de votre gadget.
Téléchargez un logiciel sur le marché qui mesurera la fréquence de l'entrée du microphone et dessiner un graphique basé sur ce signal. Les options présentées suffiront à choisir la meilleure. Après avoir calibré l'application, l'oscilloscope sera prêt à l'emploi.
Avantages et inconvénients de la version « Android » :
Assemblage d'un oscilloscope à partir d'une tablette
Pour stabiliser le signal et étendre la plage de tension d'entrée, vous pouvez utiliser un circuit oscilloscope pour tablette. Il est utilisé depuis longtemps et avec succès pour assembler des appareils pour l'ordinateur.
A cet effet, des diodes Zener KS 119 A avec des résistances de 10 et 100 kOhm sont utilisées. La première résistance et les diodes Zener sont connectées en parallèle. Deuxièmement et résistance plus puissante connecté à l’entrée du circuit électrique. Cela élargit la plage de tension maximale. Finalement, les interférences supplémentaires disparaissent et la tension augmente jusqu'à 12 volts.
Une particularité de l'oscilloscope sur tablette est qu'il fonctionne directement avec des impulsions sonores et que des interférences inutiles (blindage) du circuit et des sondes seront indésirables dans ce cas.
Logiciel nécessaire pour assembler un oscilloscope basé sur une tablette et Android
Pour travailler avec un tel circuit, vous aurez besoin d'un programme capable de dessiner des graphiques basés sur le signal audio entrant. De nombreuses options de ce type peuvent être facilement trouvées sur le marché. Avec leur aide, vous pouvez sélectionner un étalonnage supplémentaire et obtenez une précision maximale pour un oscilloscope professionnel à partir d'une tablette ou d'un autre appareil fonctionnel.
Fréquence large bande utilisant un gadget séparé
Une large gamme de fréquences utilisant un gadget séparé est obtenue grâce à son décodeur doté d'un convertisseur analogique-numérique, qui assure la transmission du signal en version numérique. De ce fait, une plus grande précision de mesure est obtenue. En pratique, il s’agit d’un écran portable qui accumule les informations provenant d’appareils individuels.
Oscilloscope depuis une tablette Android
Canal Bluetooth
Actuellement, avec les progrès de l'électronique, des consoles apparaissent dans les magasins qui remplissent les fonctions d'un oscilloscope. Ils transmettent un signal via un canal Bluetooth à une tablette ou un smartphone. Un tel oscilloscope est un accessoire, connecté à la tablette via Bluetooth a ses propres caractéristiques. La limite de fréquence mesurée de 1 MHz, la tension de sonde de 10 V et la portée d'environ 10 mètres ne suffisent pas toujours pour le domaine professionnel. activité de travail. Dans de tels cas, vous pouvez utiliser un oscilloscope - un décodeur avec transmission de données via Wi-Fi.
Transférer des données via Wi-Fi
Le Wi-Fi étend considérablement les capacités des appareils de mesure. Ce type d'échange d'informations entre la tablette et le décodeur est particulièrement populaire. Ce n'est pas une déclaration de mode, mais purement pratique. Puisque les informations mesurées sont transmises sans délai à la tablette, qui affiche instantanément n'importe quel graphique sur son moniteur.
Un menu utilisateur clair vous permet de naviguer rapidement et facilement dans les commandes et les paramètres appareil électronique. UN appareil d'enregistrement permet de reproduire et de transmettre des informations en temps réel et à tous les points pour tous les participants à ce processus.
Habituellement, avec le décodeur d'oscilloscope acheté, un disque contenant le logiciel est fourni. Ces pilotes et programme Vous pouvez le télécharger rapidement sur votre tablette ou votre smartphone. S'il n'existe pas de disque de ce type, recherchez ces données dans la boutique d'applications ou effectuez une recherche sur Internet sur les forums et sites spécialisés.
Schéma de circuit de l'oscilloscope USB DIY
L'assemblage d'un oscilloscope USB ne vous coûtera que 250 à 300 roubles et vous pouvez le fabriquer vous-même.
Les avantages de cet appareil sont son faible coût, sa mobilité et sa petite taille. Mais malheureusement, il existe des inconvénients plus importants. Il s'agit d'un faible taux d'échantillonnage, de la présence d'un PC, d'une faible bande passante et d'une faible profondeur de mémoire.
Pour les professionnels ceci "jouet" électronique cela ne fera évidemment pas l'affaire. Et pour les radioamateurs débutants, c'est un très bon simulateur d'oscilloscope pour acquérir certaines compétences pratiques.