Osciloskop iz kompjuterskog kola. Digitalni RS232 osciloskop za PC. Najlakši način za kreiranje džepnog osciloskopa

Gadgets

Ispod je projekt USB osciloskopa koji možete sami izraditi. Mogućnosti USB osciloskopa su minimalne, ali za mnoge radio-amaterske zadatke to će učiniti. Takođe, kolo ovog USB osciloskopa može poslužiti kao osnova za izgradnju ozbiljnijih kola. Kolo je bazirano na Atmel Tiny45 mikrokontroleru.

Korak 22: Izrada Korak 11: Trims, Resonator, Jumper

Diode su prilično osjetljive na toplinu. Stoga pokušajte da minimizirate vrijeme lemljenja. Najbolji pristup je da se prvo zalemi samo jedan kraj svih dioda, a zatim drugi kraj - to im daje dovoljno vremena da se ohlade između. Ostalo je još nekoliko malih komponenti: dva trimera, keramički rezonator i džamper za odabir snage.

Korak 23: Montaža Korak 12: Prvi konektor

Budite oprezni kada ga instalirate, jer ga je nakon lemljenja gotovo nemoguće ukloniti. Najbolje je to raditi korak po korak. Postavite utičnicu na ploču kao što je prikazano na slici. Obratite pažnju na položaj izreza na lijevoj strani obrisa sitotiska - obavezno orijentirajte izrez na gnijezdu na istu stranu. Ovo će učiniti instalaciju čipa manje sklonom greškama.

Osciloskop ima dva analogna ulaza i napaja se preko USB interfejsa. Jedan ulaz se aktivira preko potenciometra, što vam omogućava da smanjite nivo ulaznog signala.

Softver za mikrokontroler tiny45 je napisan na C i kompajliran sa Obdev-ovim V-USB, koji implementira HID uređaje sa strane mikrokontrolera.
Kolo ne koristi eksterni kvarc, ali frekvencija sa USB-a je 16,5 MHz. Naravno, ne treba očekivati 1Gs/s od ove šeme uzorkovanja.

Okrenite ploču oko lemljenja sa samo dva ugaona pina kao što je prikazano na uvećanoj slici ispod. Razlozi su jednostavni - dva kontakta dijagonalno drže utičnicu na mjestu, a ipak vam omogućavaju da izvršite korekcije. Pritisnite utičnicu dole na ploču i ponovo zagrejte oba ta lemna spoja - ovo omogućava da utičnica bude u ravni sa pločom. Vizuelno pregledajte konektor da biste bili sigurni da je to zaista slučaj.

Korak 24: Montaža Korak 13: Preostale utičnice

Tek sada zalemite sve ostale kontakte. Sada instalirajte preostale konektore - jedan 14-pinski i tri 8-pinski. Postupite na isti način kao i za prvu utičnicu. Opet, pobrinite se da svi zarezi prate obris sitotiske. U nastavku ćete vidjeti kako bi panel trebao izgledati nakon ovog koraka.

Osciloskop radi preko USB-a preko HID moda, koji ne zahtijeva instalaciju posebnih drajvera. Softver za Windows je napisan pomoću .NET C#. Na osnovu mog izvornog koda programa, možete dodati softveru po potrebi.

Šema strujnog kola USB osciloskopa je vrlo jednostavna!

Dodajte podloške, prednju ploču i na kraju matice. Zategnite matice rukom. Uvjerite se da daska pristaje i labavo leži, ali ne previše čvrsto na stubovima unutar ormarića. Ako je potrebno, malo olabavite matice kako biste omogućili da se konektori pomaknu prema prednjoj ploči.

Tijelo diode također ima izrez na istoj strani. Vratite matice i zategnite ih ključem. Pazite da ih ne zategnete tako što ćete oštetiti navoje konektora! Napomena 1: Obavezno instalirajte čipove u ispravnoj orijentaciji. Svaki čip ima zarez na jednom kraju - ovaj zarez bi trebao ići na vrh zareza u obrisu sitotiska.

Spisak korištenih radio elemenata:
1 LED (bilo koji)
1 LED otpornik, 220 do 470 ohma
2 x 68 ohm otpornika za USB D+ & D-linije
1 x 1.5K otpornik za detekciju USB uređaja
2 x 3,6V zener diode za izjednačavanje USB nivoa
2 kondenzatora 100nF i 47uF
2 filter kondenzatora na analognim ulazima (10nF do 470nF), opciono
1 ili 2 potenciometra na analognim ulazima za smanjenje nivoa ulaznog napona (ako je potrebno)
1 USB konektor
1 mikrokontroler Atmel Tiny45-20.

Čipove možete razlikovati po naljepnicama odštampanim na njima. Čvrsto pričvrstite kabel vezice - to će djelovati kao rasterećenje od naprezanja tako da kabel kasnije ne može povući spojeve za lemljenje. Uklonite izbočeni dio vezice za kablove.

Korak 30: Montaža Korak 18: Izlaz kalibracije sonde

Kabl ima 6 žica u 6 različitih boja. Slijed od vrha do dna. Uzmite dva patch kabla i zalemite ih na ploču i na jastučiće za lemljenje na zadnjoj ploči kao što je prikazano. Postavite dva krajnja tornja u rupe i zalemite ih. Većina tornja usmjerena je na vanjsku stranu stražnje ploče.

Lista radio elemenata

Oznaka	Vrstu	Denominacija	Količina	Bilješka	Rezultat	Moja beležnica
	MK AVR 8-bit	ATtiny45	1		Traži u Chip and Dip	U notes
D1, D2	zener dioda	BZX84C3V6 Korak 31: Korak 19: Spajanje svih Sada vratite ploču u kutiju sa kućištem i škljocnite prednju ploču i zadnji panel. Čestitamo - vaš osciloskop je potpuno sastavljen! Korak 32: Korak 20: Instaliranje softvera Imajte na umu da će instalater zapravo instalirati dva različita drajvera na vaš računar, odnosno da će proći dva ciklusa instalacije. Obavezno ispunite oba. Korak 33: Izrada Korak 21: Pokretanje softvera Treptanje bi trebalo da traje oko jednu sekundu. Ako je tako, vaš osciloskop je upravo prošao svoj prvi funkcionalni test! Napon možete provjeriti spajanjem voltmetra na pinove označene i - na produžnom zaglavlju. Trebalo bi izgledati kao na slici ispod. Pritisnite dugme "Run" - dva traga vidljivosti bi trebala oživjeti.	2	3.6V	Traži u Chip and Dip	U notes
C1, C3, C4	Kondenzator	100 nF	3		Traži u Chip and Dip	U notes
C2	elektrolitički kondenzator	47uF	1		Traži u Chip and Dip	U notes
R1, R5	Otpornik	68 ohma	2		Traži u Chip and Dip	U notes
R2	Otpornik	330 ohma	1		Traži u Chip and Dip	U notes
R3	Otpornik	2,2 kOhm Korak 34: Montaža Korak 22: Podešavanje pomaka Sada moramo napraviti dva jednostavna podešavanja kako bismo optimizirali performanse područja. U meniju Kupovina promijenite prosjek u Pros. deset". Indikatori nivoa tla će također biti u sredini. Zatvorite sonde, tj. povežite crveni hvatač i crni hvatač zajedno. Sa malim odvijačem sada možete ispraviti pomake dvaju kanala. Podešavanje dva plava kvadratna trima će pomjeriti odgovarajuću stazu gore i dolje. Podesite obrezivanje tako da crveni trag bude tačno na crvenoj strelici sa leve strane, a plavi trag tačno u visini plave strelice.	1

U današnje vrijeme se koriste različiti mjerni uređaji izgrađeni na bazi interakcije s PC, dosta. Značajna prednost njihove upotrebe je mogućnost pohranjivanja dobivenih vrijednosti dovoljno velike količine u memoriju uređaja, uz njihovu naknadnu analizu.

Digitalni USB osciloskop sa kompjutera, koji opisujemo u ovom članku, jedna je od opcija za takve mjerne instrumente za radio amatera. Može se koristiti kao osciloskop i uređaj za snimanje električnih signala RAM i dalje HDD kompjuter.

Korak 35: Montaža Korak 22: Podešavanje pomaka

Ispod možete vidjeti prikaz područja prije i nakon ispravne korekcije pomaka.

Korak 36: Montaža Korak 23: Kompenzacija sonde

Povežite sonde na izlaze za kalibraciju na poleđini osciloskopa. Pojavit će se mali prozor s uputama. Koristeći mali nemetalni odvijač, sada možete podesiti pomake sonde.

Na desnoj strani vidite primjere prekomjerno kompenziranih, podkompenziranih i kompenziranih sondi. U isto vrijeme, testirali ste šemu prikupljanja podataka o volumenu. To je, na primjer, odličan alat. za identifikaciju malih periodičnih šumova koje je teško vidjeti na normalnom displeju vidljivosti i za intuitivan osjećaj za frekvencijski domen.

Krug nije kompliciran i sadrži minimum komponenti, zbog čega je bilo moguće postići dobru kompaktnost uređaja.

Ključne karakteristike USB osciloskopa:

ADC: 12 bita.
Vremenska baza (osciloskop): 3 ... 10 ms / podjela.
Vremenska skala (rekorder): 1…50 sek/uzorak.
Osjetljivost (bez razdjelnika): 0,3 volta/podjeli.
Sinhronizacija: eksterna, interna.
Snimanje podataka (format): ASCII, tekst.
Maksimalna ulazna impedansa: 1 MΩ paralelno sa kapacitivnošću od 30 pF.

Opis rada osciloskopa sa računara

Za razmjenu podataka između USB osciloskopa i osobnog računala, koristi se sučelje Universal Serial Bus (USB). Ovaj interfejs radi na bazi FT232BM (DD2) čipa kompanije Future Technology Devices. To je pretvarač interfejsa. FT232BM može da radi i u režimu direktnog BitBang kontrole bita (koristeći D2XX drajver) i u režimu virtuelnog COM porta (koristeći VCP drajver).

Ovo vam omogućava da brzo karakterizirate komponente i fazne pomake. Ako je moguće, pomaže mi da ovo postignem. Kako vaš dizajn to izbjegava? Izlaz baferskog operacijskog pojačala može okrenuti vodilicu na šinu, tj. nikada neće premašiti 0V i 5V, tako da sljedeći ulaz uređaja nikada neće vidjeti vrijednosti izvan tog raspona. Pojačanje od 10x je efektivno samo ako je ulaz na nivo od 10x dovoljno mali i veće vrijednosti su isječene. Analogni propusni opseg će biti otprilike dovoljan.

Integrisano kolo AD7495 (DD3) kompanije Analog Devices je korišteno kao ADC. To nije ništa drugo do 12-bitni analogno-digitalni pretvarač s internom referencom napona i serijskim sučeljem.

AD7495 također ima sintetizator frekvencije koji određuje koliko će se brzo informacije razmjenjivati između FT232BM i AD7495. Za kreiranje potrebnog komunikacijskog protokola, program USB osciloskopa ispunjava USB izlazni bafer s odvojenim bitnim vrijednostima za SCLK i CS signale kao što je prikazano na sljedećoj slici:

Ne vidite lijepe kvadratne ivice, ali dovoljno je da vidite koji se podaci šalju i kako se rubovi sata poklapaju s podacima. Važnije pitanje je da li se vaši signali ponavljaju. Novi dizajn neće zamijeniti postojeći, već će ga nadopuniti. "Osciloskop bez dodatnih detalja" je na putu - prototip radi odlično i testira se, i softver se razvija dok mi govorimo.

Svaki ozbiljan hobi dvokanalni digitalni osciloskop košta nekoliko stotina dolara, a profesionalni laboratorijski modeli idu na hiljade. Jedan od načina da se izbjegne prekomjerna upotreba takve svestrane opreme je korištenje osobnog desktopa ili laptopa kao digitalnog osciloskopa. Komercijalno dostupni interfejsi za ispitivanje i reprodukciju, kompatibilni softver i drajveri su još uvek prilično skupa opcija.

Mjerenje jednog ciklusa određeno je nizom od devetsto šezdeset uzastopnih transformacija. FT232BM čip šalje SCLK i CS električne signale na frekvenciji koju određuje ugrađeni sintetizator frekvencije, paralelno sa prijenosom podataka konverzije na SDATA liniji. Period 1. pune konverzije FT232BM ADC-a, koji postavlja brzinu uzorkovanja, odgovara trajanju perioda slanja od 34 bajta podataka koji izlaze DD2 čipom (16 bitova podataka + CS linijski impuls). Budući da je brzina prijenosa FT232BM određena frekvencijom sintisajzera interne frekvencije, sve što trebate učiniti da biste izmijenili vrijednosti sweep-a je da promijenite vrijednosti sintisajzera frekvencije FT232BM.

Samo slijedite ovaj vizualni vodič korak po korak. Moramo napraviti poseban mjerni kabel koji će se spojiti na ovaj port. Na većini zvučnih kartica, ulaz za mikrofon je preko 5 mm stereo mini utičnice. Kvalitetni laboratorijski instrumenti uvijek koriste koaksijalne kablove. Koaksijalni kablovi su zaštićeni od elektromagnetnih smetnji i dizajnirani su da prenose slabe signale na velike udaljenosti uz manje izobličenja od konvencionalnih električnih kablova.

Implementacija zaštite, zaštite signala i smanjenja grešaka

Neki audio kablovi visokog kvaliteta su takođe koaksijalni. Koaksijalni kabel možete prepoznati tako da ga odsiječete i pogledate kako su raspoređene žice i žice kabela: koaksijalni kabeli imaju središnju "jezgru" od bakrene žice koja prenosi signal, umotanu u plastičnu izolaciju, koja je sama umotana u navoj. vanjska strana zaštitne mreže.

Podaci koje primi personalni računar, nakon određene obrade (skaliranje, podešavanje nule) prikazuju se na ekranu monitora u grafičkom obliku.

Signal koji se testira se dovodi na konektor XS2. Operativno pojačalo OP747 je dizajnirano da uskladi ulazne signale sa ostatkom USB kola osciloskopa.

Na modulima DA1.2 i DA1.3 izgrađeno je kolo za prebacivanje bipolarnog ulaznog signala u zonu pozitivnog napona. Budući da interni referentni izvor napona mikrokola DD3 ima napon od 2,5 volti, bez upotrebe razdjelnika, pokrivenost ulaznog napona je -1,25 .. + 1,25 V.

Pogledajte fotografiju ako niste sigurni. Moj kabel ima dvije žice dužine 1 m i odlično radi prenoseći oštre signale, a pritom je dovoljno dugačak da se udobno udaljite od laptopa. Potrebne su nam dvije dužine koaksijalnog kabla za sklapanje dvije osmotske sonde. Odvojite otprilike jedan inč kabla na svakom kraju koristeći oštar nož za rezanje. Zatim pažljivo nastavite sa lemljenjem žila kablova na "vrh" i "prsten" terminale mini konektora. Zaštitne mreže moraju biti upletene zajedno i zalemljene na terminal "čaura".

Wi-Fi osciloskopi

Prije samog lemljenja, svi dijelovi moraju biti prethodno obrađeni. Prilikom lemljenja, pričvrstite metalnu kopču na mini utikač za napajanje kako biste raspršili toplinu iz glačala. Budite oprezni prilikom lemljenja kako biste izbjegli mogući električni kontakt između signalnih jezgri i vanjskog sigurnosnog navoja. To je prilično teško postići s obzirom na ultra-malu veličinu mini utičnice. Možda ćete morati pokušati nekoliko puta i provjeriti ommetrom da nema električnog kontinuiteta između svake signalne jezgre i između jezgre i štita.

Da bi se mogli istražiti signali negativnog polariteta, sa praktički unipolarnim napajanjem iz USB konektora (a), korišten je naponski pretvarač DD1, koji generiše napon negativnog polariteta za napajanje op-pojačala OP747. Za zaštitu od smetnji analognog dijela osciloskopa koriste se komponente R5, L1, L2, C3, C7-C11.

Učinite to prije umotavanja lemljenja u termoskupljajuću navlaku kabela. Specijalni skupljajući omotači se povlače kako bi dobro pristajali u sklop utikača kada se lagano zagrije malim upaljačem za cigarete od butana. Alternativa bi bila korištenje vrhova sonde, kao što je onaj koji se isporučuje s multimetrima, ili samo goli bakarni vrh. Pazite da navoj zaštitne žičane mreže ne dođe u kontakt sa vrhom ili stezaljkama.

Šta je osciloskop

Treba ga izrezati i izolirati na takav način da se izbjegne kontakt. Zaštitna mreža nije povezana ni sa čim na kraju kablova za sondiranje. Ne smije doći u kontakt s metalnim dijelovima, jer rizikujete da svoj kabel pretvorite u antenu! Pažljivo pogledajte fotografije kako biste dobili tačnu predstavu o konstrukciji kabela korak po korak.

Program uScpoe je dizajniran da prikazuje informacije na ekranu monitora računara. Uz pomoć ovog programa postaje moguće vizualno procijeniti veličinu signala koji se proučava, kao i njegov oblik u obliku oscilograma.

Tasteri ms/div se koriste za kontrolu pomeranja osciloskopa. U programu možete sačuvati talasni oblik i podatke u datoteku koristeći odgovarajuće stavke menija. Dugmad za uključivanje/isključivanje se koristi za virtualno uključivanje i isključivanje osciloskopa. Kada odspojite kolo osciloskopa sa računara, program uScpoe se automatski prebacuje u OFF mod.

Da automatski instalirate softverski paket i sve potrebne zavisnosti. Uključite kabl sonde u audio-in priključak vaše zvučne kartice i počnite eksperimentirati u svom podrumu s novim, besplatnim digitalnim dvokanalni osciloskop real time!

Molimo pročitajte sve vrlo korisno, za bolji dizajn. Nekoliko elektronskih komponenti koje koštaju nekoliko dolara uvelike će povećati sigurnost i korisnost ovog podešavanja. Knjiga vam pokazuje kako možete stvoriti područje u prekrasnoj kutiji tako da ga možete udobno koristiti u svim svojim projektima. Osciloskop je najkorisniji komad elektronske opreme za testiranje, ali su mi bile potrebne godine da ih uštedim.

U režimu snimanja električnog signala (snimač), program kreira tekstualnu datoteku, čiji naziv se može navesti na sledećoj putanji: File->Choice data file. data.txt datoteka je inicijalno formirana. Dalje, fajlovi se mogu uvesti u druge aplikacije (Excel, MathCAD) radi dalje obrade.

(3,0 Mb, preuzeto: 3 610)