Осциллограф из компьютера схема. Цифровой RS232 осциллограф для ПК. Самый простой вариант создания карманного осциллографа

Ниже представлен проект USB-осциллографа, который вы сможете собрать своими руками. Возможности USB-осциллографа минимальны, но для многих радиолюбительских задач вполне сойдет. Также, схема данного USB-осциллографа может использоваться как основа для построения более серьезных схем. В основе схемы стоит микроконтроллер Atmel Tiny45.

Шаг 22: Шаг сборки 11: триммеры, резонатор, перемычка

Диоды довольно чувствительны к теплу. Таким образом, старайтесь свести к минимуму время пайки. Лучший подход - сначала припаять только один конец всех диодов, затем другой конец - это дает им достаточно времени, чтобы остыть во времени между ними. Осталось еще несколько мелких компонентов: два триммера, керамический резонатор и перемычка выбора мощности.

Шаг 23: Сборка Шаг 12: Первый разъем

Будьте осторожны с его установкой, поскольку после пайки ее практически невозможно удалить. Лучше всего это сделать шаг за шагом. Поместите гнездо на плату, как показано на рисунке. Обратите внимание на положение выреза на левой стороне контура шелкографии - обязательно сориентируйте вырез на гнезде на ту же сторону. Это сделает установку чипа менее подверженной ошибкам.

Осциллограф имеет два аналоговых входа и питается от USB-интерфейса. Один вход задействован через потенциометр, что позволяет уменьшать уровень входного сигнала.

ПО для микроконтроллера tiny45 написано на Си и скомпилировано при помощи и V-USB разработки Obdev , который реализует со стороны микроконтроллера HID-устройства.
В схеме не используется внешний кварц, а программно задействована частота от USB 16.5 МГц. Естественно не стоит ожидать от этой схемы дискретизации 1Gs/s.

Поверните плату вокруг припоя только двумя угловыми штифтами, как показано на увеличенном рисунке ниже. Причины просты - два контакта по диагонали надежно удерживают гнездо на месте, но все же позволяют вам вносить исправления. Надавите на гнездо на плату и повторно нагрейте оба этих паяных соединения - это позволяет гнезду сидеть на одном уровне с доской. Визуально осмотрите разъем, чтобы убедиться, что это действительно так.

Шаг 24: Шаг сборки 13: Оставшиеся гнезда

Только теперь припаяйте все остальные контакты. Теперь установите остальные разъемы - один 14-контактный и три 8-контактных. Действуйте так же, как и для первого сокета. Снова убедитесь, что все выемки соответствуют контуру шелкографии. Ниже вы увидите, как после этого шага должна выглядеть панель.

Осциллограф работает по USB через HID-режим, не требующий установки каких-либо специальных драйверов. Софт для windows написан с использованием.NET C#. Взяв за основу мой исходник программы, вы можете дополнить ПО как вам нужно.

Принципиальная схема USB-осциллографа очень проста!

Добавьте шайбы, переднюю панель и, наконец, орехи. Затяните гайки вручную. Удостоверьтесь, что доска подходит и сидит свободно, но не слишком сильно сопротивляется - стойкам внутри шкафа. При необходимости ослабьте гайки немного, чтобы разъемы могли двигаться против передней панели.

Корпус диода также имеет вырез на той же стороне. Наденьте гайки снова и затяните их гаечным ключом. Будьте осторожны, чтобы не затянуть их, повредив резьбу разъемов! Примечание 1: Обязательно установите фишки в правильной ориентации. У каждого чипа есть вырез на одном конце - эта надрезка должна идти сверху надреза в контуре шелкографии.


Список используемых радиоэлементов:
1 светодиод (любой)
1 резистор для светодиода, от 220 до 470 Ом
2 резистора 68 Ом для USB D+ & D-линий
1 резистор 1.5K для определения USB-устройства
2 стабилитрона 3.6V для выравнивания USB-уровней
2 конденсатора 100нФ и 47мкФ
2 фильтрующих конденсатора на аналоговых входах (от 10нФ до 470нФ), можно и без них
1 или 2 потенциометра на аналоговых входах, для уменьшения уровня входного напряжения (если нужно)
1 USB-разъем
1 микроконтроллер Atmel Tiny45-20.

Вы можете отличить чипы от ярлыков, напечатанных на них. Плотно закрепите кабельный связующий кабель - это будет действовать как снятие напряжения, так что кабель не сможет натягивать паяные соединения позже. Снимите выступающую часть кабельного связующего.

Шаг 30: Шаг сборки 18: Выход калибровки зонда

Кабель имеет 6 проводов в 6 разных цветах. Последовательность сверху вниз. Возьмите два соединительных кабеля и припаяйте их к плате и на паяные подушки на задней панели, как показано на рисунке. Поместите две концевые башни в отверстия и припаяйте их. Большая часть башни указывает на внешнюю сторону задней панели.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
МК AVR 8-бит

ATtiny45

1 Поиск в Чип и Дип В блокнот
D1, D2 Стабилитрон

BZX84C3V6

Шаг 31: Шаг 19: Объединение всех

Теперь положите плату обратно в коробку с корпусом и защелкните переднюю панель и заднюю панель. Поздравляем - ваш осциллограф полностью собран!

Шаг 32: Шаг 20: Установка программного обеспечения

Обратите внимание, что установщик фактически установит на ваш компьютер два разных драйвера, то есть пройдут два цикла установки. Обязательно завершите их оба.

Шаг 33: Шаг сборки 21: запуск программного обеспечения

Мигание должно длиться около одной секунды. Если это так, то ваш осциллограф только что прошел первый функциональный тест! Вы можете проверить напряжение, подключив вольтметр к контактам с надписью и - на заголовке расширения. Он должен выглядеть как на картинке ниже. Нажмите кнопку «Запустить» - две трассы видимости должны ожить.

2 3.6В Поиск в Чип и Дип В блокнот
С1, С3, С4 Конденсатор 100 нФ 3 Поиск в Чип и Дип В блокнот
С2 Электролитический конденсатор 47 мкФ 1 Поиск в Чип и Дип В блокнот
R1, R5 Резистор

68 Ом

2 Поиск в Чип и Дип В блокнот
R2 Резистор

330 Ом

1 Поиск в Чип и Дип В блокнот
R3 Резистор

2.2 кОм

Шаг 34: Сборка Шаг 22: Настройка смещения

Теперь нам нужно сделать две простые корректировки для оптимизации производительности области. В меню «Приобретение» измените усреднение на «Сред. 10». Индикаторы уровня земли также будут посередине. Закрой пробники, т.е. соедините красный граббер и черный граббер вместе.

С помощью маленькой отвертки вы можете теперь корректировать смещения двух каналов. Регулировка двух синих квадратных триммеров будет перемещать соответствующую дорожку вверх и вниз. Отрегулируйте триммеры так, чтобы красный след находился точно на красной стрелке слева, а синяя трасса точно на высоте синей стрелки.

1

В наше время использование различных измерительных устройств, построенных на базе взаимодействия с персональным компьютером, достаточно много. Значительным преимуществом их использования является возможность сохранения полученных значений достаточно большого объема в памяти устройства, с последующим их анализом.

Цифровой USB осциллограф из компьютера , описание которого мы приводим в данной статье, является одним из вариантов подобных измерительных инструментов радиолюбителя. Его можно применить в качестве осциллографа и устройства записывающего электрические сигналы в оперативную память и на жесткий диск компьютера.

Шаг 35: Шаг сборки 22: Настройка смещения

Ниже вы видите отображение области до и после правильной коррекции смещения.

Шаг 36: Шаг сборки 23: Компенсация зонда

Подключите датчики к выходам калибровки на задней стороне осциллографа. Появится небольшое окно с инструкциями. С помощью небольшой неметаллической отвертки вы можете теперь настроить компенсаторы компенсации зонда.

Справа вы видите примеры сверхкомпенсированных, недокомпенсированных и компенсированных зондов. В то же время вы протестировали схему сбора данных об объеме. Это отличный инструмент, например. чтобы определить небольшие периодические шумы, которые трудно увидеть на дисплее нормальной видимости, а также получить интуитивное чувство для частотной области.

Схема не сложная и содержит минимум компонентов, в результате чего удалось добиться хорошей компактности устройства.

Основные характеристики USB осциллографа:

  • АЦП: 12 разрядов.
  • Временная развертка (осциллограф): 3…10 мсек/деление.
  • Временной масштаб (рекордер): 1…50 сек/выборка.
  • Чувствительность (без делителя): 0,3 Вольт/деление.
  • Синхронизация: внешняя, внутренняя.
  • Запись данных (формат): ASCII, текстовый.
  • Максимальное входное сопротивление: 1 МОм параллельно к емкости 30 пФ.

Описание работы осциллографа из компьютера

Для осуществления обмена данными, между USB осциллографом и персональным компьютером, применен интерфейс Universal Serial Bus (USB). Данный интерфейс функционирует на базе микросхемы FT232BM (DD2) фирмы Future Technology Devices. Она представляет собой преобразователь интерфейса . Микросхема FT232BM может функционировать как в режиме прямого управления битами BitBang (при использовании драйвера D2XX), так и в режиме виртуального COM-порта (при применении драйвера VCP).

Это позволяет быстро характеризовать компоненты и фазовые сдвиги. Если это возможно, это помогает мне выполнить это. Как ваш дизайн избегает этого? Выходной сигнал буферного операционного усилителя может поворачивать направляющий рельс на рельс, т.е. никогда не будет превышать 0 В и 5 В, поэтому следующий вход устройства никогда не увидит значения вне этого диапазона. 10-кратное усиление действует только в том случае, если вход на 10-кратный уровень достаточно мал, а большие значения обрезаются. Аналоговая пропускная способность будет примерно достаточной.

В роли АЦП применена интегральная микросхема AD7495 (DD3) фирмы Analog Devices. Это не что иное, как аналого-цифровой преобразователь с 12 разрядами, с внутренним источником опорного напряжения и последовательным интерфейсом.

В микросхеме AD7495 также есть синтезатор частот, который определяет, с какой скоростью будет происходить обмен информацией между FT232BM и AD7495. Для создания необходимого протокола обмена данными, программа USB осциллографа наполняет выходной буфер USB отдельными значениями битов для сигналов SCLK и CS так, как указано на следующем рисунке:

Вы не видите хороших квадратных краев, но этого достаточно, чтобы увидеть, какие данные отправлены и как кромки часов выравниваются с данными. Более важный вопрос: повторяются ли ваши сигналы. Новый дизайн не заменит существующий, а дополнит его. «Осциллограф без излишеств» находится на своем пути - прототип отлично работает и тестируется, а программное обеспечение разрабатывается, когда мы говорим.

Любой серьезный двухканальный цифровой осциллограф хобби-специалиста стоит несколько сотен долларов, а профессиональные лабораторные модели достигают нескольких тысяч. Один из способов избежать чрезмерного использования такого универсального оборудования - использовать персональный настольный компьютер или портативный компьютер в качестве цифрового осциллографа. Коммерчески доступные интерфейсы зондирования и воспроизведения, совместимое программное обеспечение и драйверы по-прежнему являются довольно дорогостоящим вариантом.


Измерение одного цикла определяется серией из девятьсот шестидесяти последовательных преобразований. Микросхема FT232BM с частотой, определяемой встроенным синтезатором частот, отправляет электрические сигналы SCLK и CS, параллельно с передачей данных преобразования по линии SDATA. Период 1-го полного преобразования АЦП FT232BM, устанавливающий частоту выборки, соответствует продолжительности периода отправки 34 байтов данных, выдаваемых микросхемой DD2 (16 бит данных + импульс линии CS). Поскольку быстрота передачи данных FT232BM обусловливается частотой внутреннего синтезатора частот, то для модификации значений развертки нужно всего лишь менять значения синтезатора частот микросхемы FT232BM.

Просто следуйте этому пошаговому визуальному руководству. Нам нужно построить специальный измерительный кабель, который будет подключаться к этому порту. На большинстве звуковых карт микрофонный вход проходит через 5-миллиметровый стереофонический мини-разъем. В качественных лабораторных приборах всегда используются коаксиальные кабели. Коаксиальные кабели экранированы от электромагнитных помех и предназначены для передачи слабых сигналов на большие расстояния с меньшим искажением, чем обычные электрические шнуры.

Реализация защиты, экранирования сигнала и снижения погрешности

Некоторые высококачественные аудиокабели также коаксиальны. Вы можете распознать коаксиальный кабель, отрезав его и посмотрев, как устроены кабельные провода и нити: коаксиальные кабели имеют центральный «сердечник» медный провод, который несет сигнал, завернутый в пластиковую изоляцию, которая сама обернута внутри резьбовой наружной стороны защитная сетка.

Данные, принятые персональным компьютером, после определенной переработки (изменение масштаба, корректировка нуля) выводятся на экран монитора в графическом виде.

Исследуемый сигнал поступает на разъем XS2. Операционный усилитель OP747 предназначен для согласования входных сигналов с остальной схемой USB осциллографа.

На модулях DA1.2 и DA1.3 построена схема сдвига двухполярного входного сигнала в зону положительного напряжения. Поскольку внутренний источник опорного напряжения микросхемы DD3 имеет напряжение 2,5 вольт, то без использования делителей охват входных напряжений равен -1,25..+1,25 В.

Посмотрите на фотографию, если вы не уверены. Мой кабель имеет два проводов длиной 1 м и отлично работает, неся острые сигналы, будучи достаточно длинными, чтобы удобно уйти от ноутбука. Нам нужны две длины коаксиального кабеля для сборки двух осмотических зондов. Разделите примерно один дюйм кабеля на каждом конце, используя резкий нож для резки. Затем тщательно приступайте к пайке кабельных жил к клеммам «наконечник» и «кольцо» мини-разъема. Защитные сетки должны скручиваться вместе и припаиваться к клемме «рукав».

Осциллографы-приставки с передачей данных по Wi-Fi

Перед фактической пайкой все детали должны быть предварительно обработаны. При пайке прикрепите металлический зажим к мини-штепсельной вилке, чтобы рассеять тепло от железа. Будьте осторожны при пайке, чтобы избежать возможного электрического контакта между сигнальными сердечниками и внешней защитной нитью. Это довольно сложно добиться, учитывая сверхмалый размер мини-разъема. Возможно, вам придется попробовать несколько раз и проверить с помощью омметра, что между каждым сердечником сигнала и между сердечником и экраном нет электрической непрерывности.

Чтобы была возможность исследовать сигналы, имеющие отрицательную полярность, при фактически однополярном питании от разъема USB ( а), использован преобразователь напряжения DD1, который для питания ОУ OP747 вырабатывает напряжение отрицательной полярности. Для защиты от помех аналоговой части осциллографа применены компоненты R5, L1, L2, C3, C7-C11.

Сделайте это, прежде чем приступать к упаковке паяльной работы в термоусадочные кабельные муфты. Специальные рукава с термоусадочной пленкой втягиваются, чтобы плотно прилегать к узлу штепсельной вилки, когда он слегка нагревается с помощью маленькой прикуривателя бутана. Альтернативой может быть использование зондирующих наконечников, таких как один, снабженный мультиметрами, или просто оголенный наконечник меди. Будьте осторожны, чтобы нить защитной проволочной сетки не соприкасалась с наконечником или зажимами.

Что такое осциллограф

Его следует обрезать и изолировать таким образом, чтобы избежать контакта. Защитная сетка не связана ни с чем на зондирующем конце кабелей. Он не должен соприкасаться с металлическими деталями, или вы рискуете превратить свой кабель в антенну! Посмотрите внимательно на фотографии, чтобы получить точное представление о пошаговой конструкции кабеля.

Для вывода информации на экран монитора компьютера предназначена программа uScpoe. При помощи данной программы появляется возможность визуально оценивать величину исследуемого сигнала, а так же его форму в виде осциллограммы.


Для управления разверткой осциллографа предназначены кнопки ms/div. В программе можно сохранять осциллограмму и данные в файл при помощи соответствующих пунктов меню. Для виртуального включения и выключения осциллографа используются кнопки Power ON/OF. При отсоединении схемы осциллографа от компьютера, программа uScpoe автоматически переводится в режим OFF.

Для автоматической установки программного пакета и любых необходимых зависимостей. Подключите кабель зонда к гнезду аудиовхода вашей звуковой карты и начните экспериментировать в своем собственном подвале с помощью нового, бесплатного цифрового двухканального осциллографа реального времени!

Пожалуйста, прочитайте все очень полезные, для лучшего дизайна. Несколько электронных компонентов стоимостью в несколько долларов значительно повысят безопасность и полезность этой настройки. В книге показано, как вы можете создать область в красивом корпусе, чтобы вы могли удобно использовать ее во всех своих проектах. Осциллограф - единственная самая полезная часть электронного тестового оборудования, но мне потребовались годы, чтобы сэкономить.

В режиме записи электрического сигнала (recorder), программа создает текстовый файл, имя которого можно задать по следующему пути: File->Choice data file. изначально формируется файл data.txt. Далее файлы можно импортировать в другие приложения (Excel, MathCAD) для дальнейшей обработки.

(3,0 Mb, скачано: 3 610)