Осциллограф приставка к компьютеру: Приставка осциллограф к компьютеру своими руками на базе Arduino

Приставка осциллограф к компьютеру своими руками на базе Arduino

Осциллограф к ПК – это устройство, которое позволяет графически наблюдать электрический сигнал. Следуя данной инструкции, вы сможете сконструировать недорогой осциллограф своими руками.

Шаг 1: Используем контроллер Arduino Uno

В интернет-магазинах контроллер Arduino Uno стоит в пределах 20 долларов.

Шаг 2: Устанавливаем приложение Arduino IDE и библиотеку TimerOne.h

Прежде всего, если у вас не установлена среда разработки Arduino, скачайте и установите ее с сайта Arduino.

Установите библиотеку «TimerOne.h» для Arduino IDE, следуя следующим инструкциям:

1. В приложении Arduino выберите пункт меню «Sketch» (см. фото).
2. Далее «Include Library».
3. «Manage Libraries…».
4. Выберите «all» в окне «Type» и «all» в окне «Topic». В пустое поле введите «TimerOne» (без кавычек).
5. Ниже появится информация о библиотеке.
6. Щелкните на этом тексте, и появится кнопка «Install».
7. Нажмите кнопку «Install».
8. Перезапустите программу.

Шаг 3: Скачиваем скетч и загружаем его в приложение Arduino

1. Загрузите и разархивируйте скетч для Arduino: ((oscilloscope_arduino.ino)).
2. Подключите контроллер Arduino к компьютеру через USB-порт.
3. Запустите приложение Arduino IDE.
4. Откройте загруженный скетч «oscilloscope_arduino.ino».
5. Выберите порт, к которому подключен контроллер (см. фото).
6. Загрузите программу в контроллер Arduino.

Шаг 4: Скачиваем программу Oscilloscope

Загрузите и распакуйте программу. Выберите файл для вашей операционной системы:

Запустите exe-файл (например, Windows 64 => oscilloscope_4ch.exe).

Важно: не удаляйте папку «lib» из директории с программой.

На компьютере должна быть установлена программа «Java» не ниже 8-й версии.

Шаг 5: Если oscilloscope_4ch.exe не работает…

Если, по какой-либо причине программа oscilloscope_4ch. exe не работает, выполните следующее:

1. Установите утилиту Processing IDE.
2. Загрузите и разархивируйте скетч Processing source oscilloscope program.
3. Запустите утилиту «Processing IDE» и откройте в ней скетч «oscilloscope_4ch.pde».
4. Запустите программу, нажав на значок с треугольником (см. фото).

Шаг 6: Настраиваем последовательный порт для сопряжения контроллера Arduino с программой Oscilloscope

1. Запустите программу «Oscilloscope»; контроллер Arduino подключите к компьютеру через USB-порт. Теперь вам нужно «подружить» их друг с другом через последовательный порт.
2. В поле «Configurar Serial» (Настройка последовательного интерфейса) нажимайте на поле «select serial» до тех пор, пока не появится порт, к которому подключен Arduino (если он не появился, нажмите на кнопку «refresh» для обновления).
3. Нажимайте кнопку «select speed» пока не появится скорость 115200.
4. Нажмите кнопку «off»; надпись на ней изменится на «on».
5. Если все правильно сделано, самодельный осциллограф покажет 4 канала [A0 (ch-0), A1 (ch-1), A2 (ch-2) и A3 (ch-3)].

Если подключение настроено неправильно, вы увидите на изображении «шум».

Шаг 7: Соединяем выход (~10) со входом (A0), а выход (~9) со входом (A1)

С помощью проводов, подключите цифровой выход 10 контроллера Arduino к его аналоговому входу A0, а выход 9 – к входу A1.

На экране появится сигнал, похожий на тот, который показан на фото. Сигналы на цифровых выходах 9 и 10 задаются блоком «Ger.Sinal» программы: на выходе 9 генерируется ШИМ-сигнал частотой 10 Гц (Т = 100 мс) при Ton = 25 %; на выходе 10 – сигнал, равный удвоенному периоду 2Т (200 мс).

Вы можете самостоятельно настроить значения в блоке «Ger.Sinal», перетаскивая ползунок или щелкая по элементу управления.

Шаг 8: Подсказки

1. Поставьте галочку напротив параметра «Trigger» на Ch-0 (красный), чтобы стабилизировать сигнал.
2. Чтобы удалить изображения сигналов Ch-2 и Ch-3, нажмите на заголовки «Ch-2» и «Ch-3».
3. Чтобы наблюдать фигуры Лиссажу, нажмите на заголовок «XYZ».
4. Чтобы определять частоты, поставьте галочку «detectar freq.» (обнаружить частоту).
5. Чтобы измерить напряжение и время / частоту, нажмите «medir» (измерение).
6. Для изменения значения шкалы регулировки, нажмите между вертикальными линиями или перетащите ползунок, обозначенный двумя треугольничками (см. рисунок).
7. Программа имеет гораздо больше настроек. Исследуйте их самостоятельно.

Шаг 9: Определяем частоту вспышки фонарика

Вы можете узнать частоту мигания фонарика, используя фоторезистор (LDR) и обыкновенный резистор (см. рисунок).

Шаг 10: Определяем частоту вращения вентилятора

Чтобы узнать частоту вращения вентилятора, используйте схему из шага 9, только фонарик должен гореть постоянно.

Подставив значение частоты из компьютерного осциллографа в формулу на рисунке, определите частоту вращения вентилятора.

Шаг 11: Анализируем сигнал от пульта дистанционного управления

Вы можете увидеть ИК-сигнал от пульта дистанционного управления с помощью фототранзистора TIL78.

Соберите схему по рисунку и следуйте следующим инструкциям:

1. Установите значение «dt» равным 2 мс или 100 мкс.
2. Включите «Trigger» канала Ch-0.
3. Увеличьте уровень, перетащив ползунок (см. рисунок).
4. Нажмите кнопку «UMA»: осцилограф перейдет в режим ожидания.
5. Нажмите любую кнопку на пульте дистанционного управления, предварительно направив его на фототранзистор.
6. Анализируйте график.

Шаг 12: Тестируем компоненты или устройства

Приставку осциллограф к компьютеру можно использовать для тестирования различных электронных компонентов или устройств.

В этом примере мы протестируем маленький джойстик для проектов Arduino.

1. Соберите схему, показанную на рисунке.
2. Синхронизируйте программу с контроллером Arduino.
3. Нажмите «fluxo» (поток), чтобы Arduino отправлял каждое значение сразу после прочтения.
4. Установите значение параметра «dt» равным 100 мс (для медленного чтения).
5. Выключите «Ch-3», нажав на заголовок.
6. Установите значение параметра «v/div» равным 5 (во время установки нажмите и держите клавишу «Shift», чтобы настроить все каналы одновременно).
7. Переместите маленький треугольник слева канала «Ch-0» вверх (нажав клавишу «Shift»).
8. Включите канал «XYZ» и перетащите ползунок параметра «v/div» до конца вправо.
9. Перемещайте джойстик во все стороны и понажимайте кнопку несколько раз.
10. Наблюдайте кривые.

Шаг 13: Определяем параметры резисторов и конденсаторов

Поле «medir res./cap.» предназначено для измерения значений резисторов и конденсаторов, но оно будет работать только при подключении схемы, изображенной на рисунке.

Данная функция может самостоятельно определять, какой из компонентов подключен: резистор или конденсатор и определить правильное значение параметра, используя 3 шкалы (низкие, средние или высокие значения).

Шаг 14: Хотите больше возможностей?

Скачайте полный проект с сайта GitHub.

Посмотрите видео на YouTube.

Осциллограф из компьютера или ноутбука своими руками: схемы и инструкция

Сегодня часто вместо того, чтобы сделать, например, осциллограф из компьютера, большинство людей предпочитают просто приобрести USB-осциллоскоп. Но, пройдясь по магазинам, можно увидеть, что цена бюджетных осциллографов начинается от 200 долларов. А серьезная аппаратура и вовсе стоит в разы дороже. Именно тем людям, которых не устраивает эта цена, проще всего сделать осциллограф из ноутбука или компьютера своими руками.

Что необходимо использовать

Самая оптимальная сегодня – это программа Osci, она имеет интерфейс, похожий на классический осциллограф: на мониторе находится стандартная сетка, с помощью которой вы сможете сами померить амплитуду или длительность.

Из недостатков этой программы можно выделить то, что она работает немного нестабильно. Во время работы утилита может иногда зависать, а чтобы затем ее сбросить, надо использовать специализированный TaskManager. Но все это компенсируется тем, что программа имеет привычный интерфейс, и довольно удобна в использовании, а также имеет большое количество функций, они дают возможность сделать полноценно работающий осциллограф из компьютера или ноутбука.

На заметку

Нужно сказать, что в комплекте данных программ есть специальный низкочастотный генератор, но его использование нежелательно, он пытается полностью сам контролировать работу драйвера звуковой карты, что провоцирует выключение звука. Если решили его опробовать, позаботьтесь, чтобы у вас была точка восстановления либо сделайте бэкап вашей ОС. Самым оптимальным способом, как сделать своими руками из компьютера осциллограф, будет скачивание рабочего генератора.

«Авангард»

Это отечественная программа, она не имеет привычной и стандартной измерительной сетки, и отличается очень большим экраном для фотографирования скриншотов, но в то же время позволяет использовать установленный частотомер и вольтметр амплитудных значений. Это частично компенсирует недостатки, указанные выше.

Сделав этот осциллограф из компьютера, вы столкнетесь со следующим: на небольших уровнях показателей вольтметр и частотомер могут значительно искажать данные, но для новичков-радиолюбителей, эта утилита будет вполне достаточной. Еще одной полезной функцией будет то, что можно делать абсолютно независимую калибровку двух уже находящихся шкал установленного вольтметра.

Как это использовать

Из-за того, что входные цепи звуковой карты имеют специальный разделительный конденсатор, то компьютер в роли осциллографа может работать только с закрытым входом. Таким образом, на мониторе будет видна лишь переменная составляющая показателей, но, имея определенную сноровку, с помощью этих программ можно сделать измерение показателя постоянной составляющей. Это очень актуально в случае, когда, к примеру, время отсчета мультиметра не дает возможности зафиксировать некоторое значение амплитуды напряжения на конденсаторе, заряжающегося с помощью крупного резистора.

Нижнее значение напряжения ограничивается уровнем фона и шума и имеет примерно 1 мВ. Верхний предел ограничивается лишь по показателям делителя и достигает более сотни вольт. Частотный диапазон ограничивается самой возможностью звуковой карты и для старых компьютеров

составляет около 20 кГц.

Естественно, в этом случае рассматривается довольно примитивное устройство. Но когда у вас нет возможности, например, использовать USB-осциллограф, то в данном случае его использование вполне приемлемо. Этот прибор поможет вам в ремонте разной аудиоаппаратуры, или может быть использован для учебных целей. Кроме того, программа-осциллограф даст возможность вам сохранить эпюру для иллюстрации материала или для размещения в сети.

Электрическая схема

Если вам необходим приставка к компьютеру, то сделать осциллограф будет гораздо сложнее. Сегодня в интернете можно отыскать довольно большое количество разных схем этих устройств, и для изготовления, например, двухканального осциллографа вам будет необходимо только их продублировать. Второй канал зачастую актуален в случае, когда надо сравнивать два сигнала или же осциллограф используется для подключения внешней синхронизации.

Как правило, схемы очень простые, но так, вы самостоятельно обеспечите очень большой диапазон доступных измерений, используя минимум радиодеталей. Причем аттенюатор, который изготавливается по классической схеме, потребовал бы от вас наличие узкоспециализированных высокомегаомных резисторов, а его сопротивление на входе все время менялось при переключении диапазона. Поэтому вы бы испытывали некоторые ограничения при использовании обычных осциллографических проводов, рассчитанных на импеданс входа не больше 1 мОм.

Как выбрать резисторы делителя напряжения

Из-за того, что зачастую радиолюбители испытывают сложности с тем, чтобы подобрать прецизионные резисторы, часто бывает так, что приходится выбирать устройства широкого профиля, которые надо максимально точно подогнать, иначе сделать своими руками осциллограф из компьютера не получится.

Подстроечные резисторы делителя напряжения

В этом случае каждое плечо делителя имеет два резистора, один является постоянным, второй – подстроечный. Минус этого варианта, это его громоздкость, но точность ограничивается лишь тем, какие доступные характеристики имеет измерительный аппарат.

Как выбрать обычные резисторы

Еще один вариант сделать осциллограф из компьютера – это выбрать пары резисторов. Точность в этом случае обеспечивается благодаря тому, что используются пары из двух комплектов с довольно приличным разбросом. Тут важно изначально выполнить тщательные замеры всех устройств, а после подобрать пары, суммарное сопротивление которых будет самым подходящим для вашей схемы.

Подгонка резисторов

Сегодня подгонка резисторов с помощью удаления части пленки часто используется даже в современной промышленности, то есть так, нередко делается осциллограф из компьютера.

Но нужно сказать, что если вы хотите подгонять высокоомные резисторы, то резистивная пленка не должна быть разрезана насквозь. Так как в этих устройствах она находится на цилиндрической поверхности в виде спирали, потому делать подпил надо предельно аккуратно, чтобы не допустить разрыва цепи. Затем:

• Чтобы подогнать резисторы в домашних условиях, надо просто использовать обычную наждачную бумагу «нулевку».
• Изначально у резистора, у которого находится меньшее сопротивление, бережно удаляется защитный слой краски.
• Затем нужно подпаять резистор к концам, они и подклеиваются к мультиметру. С помощью аккуратных движений наждачкой показатели сопротивления резистора выводятся до нужного значения.

После, когда резистор полностью подогнан, место пропила покрывают слоем специального защитного лака.

Сегодня этот способ наиболее быстрый и простой, но при этом дает хорошие результаты, что и сделало его оптимальным для домашних условий.

Что нужно учесть

Существует ряд правил, которые необходимо выполнять в любом случае, если решили проводить эти работы:

• Используемый компьютер для осциллографа обязательно нужно заземлить.
• Нельзя подключать заземление к розетке. Оно подсоединяется через специальный корпус линейного входного разъема с корпусом системного блока. В данном случае, независимо, попадаете ли вы в фазу или ноль, у вас не будет замыкания.

Говоря иначе, в розетку может подсоединяться только провод, который соединяется с резистором, и находится в схеме адаптера с номинальным значением один мегом. Если же вы попробуете включить в сеть провод, который контактирует с корпусом, то почти во всех случаях это обязательно приведет к самым плачевным последствиям.

Как переделать монитор ПК или планшет в осциллограф: схемы и программы

Автор Aluarius На чтение 7 мин. Просмотров 4.6k. Опубликовано 30.04.2020

Осциллограф – это не только медицинский прибор, но также и полезное устройство, незаменимое при настройке аудиоаппаратуры и ремонте техники. Приобретать его отдельно достаточно накладно, даже самые дешёвые модели могут стать неприятной неожиданной статьёй расходов. Лучший выход – сделать виртуальный осциллограф из своего домашнего компьютера.

Осциллограф из компьютера — соответствует ли оборудование ПК требованиям

Если у вас современный персональный компьютер, оснащённый звуковой картой, к которому подключён монитор, этого уже достаточно. Конфигурация компьютера не имеет никакого значения, а также вместо стационарного ПК можно использовать ноутбук и даже нетбук.

ВАЖНО! Настройка вашего компьютера как осциллографа никак не помешает его остальным функциям – не придётся ничего добавлять внутрь самого ПК (это просто осциллограф-приставка к компьютеру) или критически изменять в программном обеспечении.

Обычно всё, что необходимо для настройки виртуального прибора, уже есть в конструкции ПК. Для того, чтобы «организовать» работу устройств, достаточно скачать готовый софт, который находится в свободном доступе в сети – это полностью безопасно и легко для освоения даже пользователем-новичком.

Что необходимо для создания осциллографа

Если вам нужен более точный осциллограф из ПК, то придётся сделать специальную USB-приставку. Это чуть более сложная задача – пользователю желательно владеть такими базовыми навыками радиолюбителя как построение схем, спайка, а также знать, где приобретать необходимые материалы.

ВАЖНО! «На коленке» можно собрать только низкокачественный прибор – для учёбы или другой серьёзной деятельности он может не подойти. Однако выгода очевидна – если на покупку самого дешёвого варианта придётся отдать около 200 долларов, то собрать приставку можно за 5-7 долларов без учёта доставки.

Для простой сборки вам помимо основы для прибора, проводников и USB-входа для связи с компьютером понадобятся следующие детали (их легко найти в интернет-магазинах для радиолюбителей):

• MCP1700;
• STM32F042Fx;
• MCP6S21.

В том случае, если целью работы с прибором не является что-то серьёзное, более простым и быстрым вариантом будет простой осциллограф из звуковой карты, не требующий дополнительных манипуляций со схемами.

Программы

Без специального программного обеспечения ничего работать не будет – к счастью, всё необходимое любой желающий может найти в интернете и скачать. Заниматься запуском программ необходимо после настройки оборудования.

ВАЖНО! Прежде чем определиться, как программа-осциллограф для ПК вам подходит, посмотрите, для какой версии Windows она предназначена. Если софт требует наличия «десятки», а вы до сих пор на виндовс 7, то вы только потратите время.

Разобраться в работе программ будет несложно – большинство из них адаптированы под русскоязычную аудиторию и русский интерфейс поддерживают.

Лучшие программы осциллографы:

1. Winscope. Одна из самых популярных программ, может быть использована для анализа любого типа сигналов. Также может сохранять данные в удобном для пользователя формате, измерять частоты, строить диаграммы и совершать другие аналитические действия.
2. Visual Analyzer. Программа для Windows 10. Особенностью является подача полученной и обработанной информации на двух экранах. Первый показывает стандартные данные, а второй БПФ сигнала. Также пользователь может настроить фильтры программы для любых своих целей.
3. Soundcard Oscilloscope. Для личного пользования эту программу можно использовать бесплатно. Плюсами софта считается его многофункциональность, возможность направить сигнал на динамики устройства, а также генерация пользовательских каналов сигнала и шумов.
4. Oscilloscope. Программа, предназначенная не для анализа, а для просмотра – с её помощью можно только визуализировать на экране XY-спектры сигнала или аудиофайла. В основном используется, как развлекательный софт.
5. Frequency Analyzer. Может работать через микрофон, показывает анализ сигнала в реальном времени. Широко настраивается – пользователь может выбрать FFT, частоты выборки и точек на преобразовании, а также между 8 и 16 бит.
6. Real-time Spectrum. Считывает спектры сигнала (приём через аудио-разъём в 3. 5 мм.) и выводит их на экран. Пользователь может посмотреть сигнал с любого канала (или с обоих), настроить динамический диапазон графического отображения, а также частоту кадров.
7. AUDio MEasurement System. Работает с помощью микрофона. Среди функционала есть генератор сигналов, измерение частотных характеристик и анализ спектра. Простая программа, без особых функций, идеальна для несложного анализа сигналов.

Все эти программы можно найти в свободном доступе – в этом вам поможет поиск или любой компьютерный форум. В зависимости от того, для чего вам нужно настроить осциллограф онлайн, выбирайте простые или сложные программы.

Оборудование

Как говорилось ранее, большинство необходимого оборудования уже находится внутри вашего ПК. Для анализа простых сигналов достаточно использовать микрофон (звук будет поступать через динамик), аудио-разъём или USB-порт. Если цель вашей работы с самодельным осциллографом – простое любопытство, то и сам комп может не понадобится, можно сделать осциллограф из планшета.

Звуковая карта

Звуковая карта обязательно присутствует во всех персональных компьютерах и даже в мобильных устройствах. Выход на неё (порт) – это обычно аудио-разъём на 3.5. мм. Использовать её очень просто, достаточно подключить к ней устройство подачи сигнала или устройство, которое принимает сигнал (например, микрофон).

Монитор

Монитор, как и звуковая карта, есть у любого ПК. У стационарного компьютера это отдельный монитор, у ноутбука – встроенный. Для анализа аудиосигнала достаточно любого монитора, даже несовременного.

Встроенный вольтметр

Необходим для контроля процедуры. Приобрести такой совсем недорого – достаточно поискать в любом специализированном интернет-магазине или на радиорынке. Присоединяется к приставке-осциллографу и выводит показатели в реальном времени.

Частотомер

Как и предыдущий прибор, легко и дёшево приобретается. Настоящий частотометр нужен пользователю редко, так как давно есть его виртуальные аналоги, которые действуют не хуже, но в то же время не требуют никаких специальных навыков.

Электрическая схема

Если вы всё же решили работать через самодельную приставку, то для осциллографа из компьютера своими руками потребуется схема. Схема эта достаточно простая и работа над ней для того, кто хотя бы раз занимался чем-то подобным, не составит никакого труда. Вам понадобятся инструменты и навыки базовой работы со схемами – соединения, теоретические знания.

ВАЖНО! Есть и более сложные схемы, но новичку лучше начать с элементарного варианта. Если первая попытка подойдёт для решения задачи, то для последующих проб сложность можно поднять, спаяв новую, более совершенную схему.

 

Как это будет работать?

В зависимости от того, какой способ сделать осциллограф из обычного компьютера своими руками выбрал пользователь. Если это только виртуальная копия обычного прибора, то понадобится только соединить компьютер (с предустановленной программой-прибором) и источник звука. Это осуществляется через микрофон, с помощью подключения устройства с записью, необходимой для анализа, или вообще через динамики ПК.

Если же присутствует приставка (в таком случае для создания осциллографа из компьютера нужна спаянная схема), то принцип работы остаётся тем же, только самодельный прибор служит посредником между сигналом и компьютером. Данный способ является более точным – для серьёзных анализа и обработки лучше использовать его.

Проблемы при создании осциллографа

Проблемы могут возникнуть как у новичка, так и у того, кто знает, как из обычного домашнего компьютера сделать осциллограф на практике. Чтобы минимизировать шансы, лучше изучить всю теорию перед работой или настройкой, а также купить материалы с запасом, если есть необходимость изготовить приставку.

Возможные трудности:

1. Проблемы со схемой. Схема для простейшего осциллографа лёгкая сама по себе, но если возникают сложности, можно воспользоваться видеогайдами.
2. Программы не устанавливаются. Если программное обеспечение отказывается работать на компьютере, проверьте совместимость (соответствие требованиям операционной системы, наличие всех необходимых деталей в ПК).
3. Результат не выводится на экран. Это проблема внутренней настройки – укажите корректный путь, чтобы сохранение и воспроизведение результатов анализа шли корректно.

Большинство возникающих проблем легко решить последующими попытками, минимальными теоретическими знаниями и опытом – стоит только набраться немного терпения.

Компьютер как осциллограф своими руками

Осциллограф — инструмент, который имеется почти у каждого радиолюбителя. Но для начинающих он стоит слишком дорого.

Проблема высокой стоимости решается просто: есть много вариантов изготовления осциллографа.

Компьютер отлично подойдёт для такой переделки, причём его функциональность и внешний вид никак не пострадают.

Устройство и назначение

Принципиальная схема осциллографа сложна для понимания начинающего радиолюбителя, поэтому рассматривать её нужно не целиком, а предварительно разбив на отдельные блоки:

Каждый блок представляет собой отдельную микросхему, или плату.

Сигнал с исследуемого устройства поступает через вход Y на входной делитель, задающий чувствительность измерительного контура. После прохождения предварительного усилителя и линии задержки он попадает на конечный усилитель, который управляет вертикальным отклонением индикаторного луча. Чем выше уровень сигнала — тем больше отклоняется луч. Так устроен канал вертикального отклонения.

Второй канал — горизонтального отклонения, нужен для синхронизации луча с сигналом. Он позволяет удерживать луч в заданном настройками месте.

Без синхронизации луч уплывет за границы экрана.

Синхронизация бывает трёх видов: от внешнего источника, от сети и от исследуемого сигнала. Если сигнал имеет постоянную частоту, то синхронизацию лучше использовать от него. В качестве внешнего источника обычно выступает лабораторный генератор сигналов. Вместо него для этих целей подойдёт смартфон с установленным на него специальным приложением, которое модулирует импульсный сигнал и выводит его в гнездо для наушников.

Осциллографы применяются при ремонте, проектировании и настройке различных электронных устройств. Сюда входят диагностика систем автомобиля, устранение неисправностей в бытовой технике и многое другое.

Осциллограф измеряет:

• Уровень сигнала.
• Его форму.
• Скорость нарастания импульса.
• Амплитуду.

Также он позволяет развёртывать сигнал до тысячных долей секунды и просматривать его в мельчайших подробностях.

Большинство осциллографов имеют встроенный частотомер.

Осциллограф, подключаемый через USB

Есть множество вариантов изготовления самодельных USB осциллографов, но не все из них доступны новичкам. Самым простым вариантом будет его сборка из уже готовых комплектующих. Они продаются в радиомагазинах. Более дешёвым вариантом будет купить эти радиодетали в китайских интернет-магазинах, но нужно помнить о том, что купленные в Китае комплектующие могут прийти в неисправном состоянии, а деньги за них возвращают далеко не всегда. После сборки должна получиться небольшая приставка, подключаемая к ПК.

Этот вариант осциллографа имеет самую высокую точность. Если встает проблема, какой осциллограф выбрать для ремонта ноутбуков и другой сложной техники, лучше остановить свой выбор на нём.

Для изготовления понадобятся:

• Плата с разведёнными дорожками.
• Процессор CY7C68013A.
• Микросхема аналого-цифрового преобразователя AD9288−40BRSZ.
• Конденсаторы, резисторы, дроссели и транзисторы. Номиналы этих элементов указаны на принципиальной схеме.
• Паяльный фен для запайки SMD компонентов.
• Провод в лаковой изоляции сечением 0,1 мм².
• Тороидальный сердечник для намотки трансформатора.
• Кусок стеклотекстолита.
• Паяльник с заземлённым жалом.
• Припой.
• Флюс.
• Паяльная паста.
• Микросхема памяти EEPROM flash 24LC64.
• Корпус.
• USB разъём.
• Гнездо для подключения щупов.
• Реле ТХ-4,5 или другое, с управляющим напряжением не более 3,3 В.
• 2 операционных усилителя AD8065.
• DC-DC преобразователь.

Собирать нужно по этой схеме:

Обычно для изготовления печатных плат радиолюбители пользуются методом травления. Но сделать таким образом двухстороннюю печатную плату со сложной разводкой самостоятельно не получится, поэтому её нужно заранее заказать на заводе, выпускающем подобные платы.

Для этого нужно отослать на завод чертёж платы, по которому её изготовят. На одном и том же заводе делают разные по качеству платы. Оно зависит от выбранных при оформлении заказа опций.

Для того чтобы получить в итоге хорошую плату, нужно указать в заказе следующие условия:

• Толщина стеклотекстолита — не менее 1,5 мм.
• Толщина медной фольги — не менее 1 OZ.
• Сквозная металлизация отверстий.
• Лужение контактных площадок свинецсодержащим припоем.

После получения готовой платы и покупки всех радиодеталей можно приступать к сборке осциллографа.

Первым собирается DC-DC преобразователь, выдающий напряжения +5 и -5 вольт.

Его нужно собрать на отдельной плате и подключить к основной с помощью экранированного кабеля.

Припаивать микросхемы к основной плате нужно аккуратно, не перегревая их. Температура паяльника не должна быть выше трехсот градусов, иначе паяемые детали выйдут из строя.

После установки всех компонентов собирают устройство в подходящий по размеру корпус и подключают к компьютеру USB кабелем. Замыкают перемычку JP1.

Нужно установить и запустить на ПК программу Cypress Suite, перейти во вкладку EZ Console и кликните по LG EEPROM. В появившемся окне выбрать файл прошивки и нажать Enter. Дождаться появления надписи Done, говорящей об успешном завершении процесса. Если вместо неё появилась надпись Error, значит, на каком-то этапе произошла ошибка. Нужно перезапустить прошивальщик и попробовать снова.

После прошивки изготовленный своими руками цифровой осциллограф будет полностью готов к работе.

Вариант с автономным питанием

В домашних условиях радиолюбители обычно пользуются стационарными устройствами. Но иногда возникает ситуация, когда нужно отремонтировать что-то находящееся вдали от дома. В таком случае понадобится портативный осциллограф с автономным питанием.

Перед началом сборки приготовьте следующие комплектующие:

• Ненужные Bluetooth наушники или аудиомодуль.
• Планшет или смартфон на Android.
• Литий-ионный аккумулятор типоразмера 18650.
• Холдер для него.
• Контроллер заряда.
• Гнездо Jack 2,1 Х 5,5 мм.
• Разъем для подключения измерительных щупов.
• Сами щупы.
• Выключатель.
• Пластиковая коробочка из-под губки для обуви.
• Экранированный провод сечением 0,1 мм².
• Тактовая кнопка.
• Термоклей.

Нужно разобрать беспроводную гарнитуру и достать из неё плату управления. Отпаять от неё микрофон, кнопку включения и аккумулятор. Отложить плату в сторонку.

Вместо блютус-наушников можно использовать Bluetooth аудиомодуль.

Ножом соскрести с коробочки остатки губки и хорошо почистить её с использованием моющих средств. Подождать, пока она высохнет, и вырезать отверстия под кнопку, выключатель и разъёмы.

Припаять провода к гнёздам, холдеру, кнопке и выключателю. Установить их на свои места и закрепить термоклеем.

Провода нужно соединять так, как показано на схеме:

Расшифровка обозначений:

1. Холдер.
2. Выключатель.
3. Контакты «BAT +» и «BAT —».
4. Контроллер заряда.
5. Контакты «IN +» и «IN —».
6. Разъём Jack 2,1 Х 5,5 мм.
7. Контакты «OUT+» и «OUT —».
8. Контакты батареи.
9. Плата управления.
10. Контакты кнопки включения.
11. Тактовая кнопка.
12. Гнездо для щупов.
13. Контакты микрофона.

Далее припаять провода к контроллеру заряда и плате управления, затем поместить их внутрь корпуса и зафиксировать термоклеем. Закрыть коробочку крышкой и защёлкнуть её.

Затем скачать из плеймаркета приложение виртуального осциллографа и установить его на смартфон. Включить блютус модуль и синхронизировать его со смартфоном. Подключить щупы к осциллографу и открыть на телефоне его программную часть.

При касании щупами источника сигнала на экране Android-устройства появится кривая, показывающая уровень сигнала. Если она не появилась, значит, где-то была допущена ошибка.

Следует проверить правильность подключения и исправность внутренних компонентов. Если все в порядке, нужно попробовать запустить осциллограф снова.

Установка в корпус монитора

Этот вариант самодельного осциллографа легко устанавливается в корпус настольного ЖК монитора. Такое решение позволяет сэкономить немного места на вашем рабочем столе.

Для сборки понадобятся:

• Компьютерный ЖК монитор.
• DC-DC инвертор.
• Материнская плата от телефона или планшета с HDMI-выходом.
• USB разъём.
• Кусок HDMI кабеля.
• Провод сечением 0,1 мм².
• Тактовая кнопка.
• Резистор на 1 кОм.
• Двусторонний скотч.

Встроить своими руками в монитор осциллограф сможет каждый радиолюбитель. Для начала нужно снять с монитора заднюю крышку и найти место для установки материнской платы. После того как определились с местом, рядом с ним нужно вырезать в корпусе отверстия для кнопки и USB разъёма.

Далее выпаять HDMI разъёмы, установленные на плате и в мониторе. Припаять один конец кабеля к контактам на плате монитора. Делать это нужно согласно распиновке:

Второй конец кабеля нужно припаять к плате от планшета. Перед припаиванием каждой жилки прозванивать её мультиметром. Это поможет не перепутать порядок их подключения.

Далее нужно найти на плате монитора точки с постоянным напряжением в 5, 9, 12, 19 или 24 вольта. И припаять к ним провода.

Следующим шагом нужно выпаять с платы планшета кнопку включения и micro USB разъём. К тактовой кнопке и USB гнезду припаять провода и закрепить их в вырезанных отверстиях.

Затем соединить все провода так, как это показано на рисунке, и припаять их:

Поставить перемычку между контактами GND и ID в микро ЮСБ разъёме. Это нужно для перевода USB порта в режим OTG.

Далее необходимо впаять между минусовым и средним контактом батареи резистор. Без этой процедуры материнка не запустится без аккумулятора, а он в мониторе ни к чему.

Нужно приклеить инвертор и материнку от планшета на двусторонний скотч, после чего защёлкнуть крышку монитора.

Подключить к USB порту мышку и нажать кнопку включения. Пока устройство загружается, включить Bluetooth передатчик. Затем нужно синхронизировать его с приёмником. Можно открыть приложение осциллографа и убедиться в работоспособности собранного устройства.

Вместо монитора отлично подойдёт и старый ЖК телевизор, в котором нет Смарт ТВ. Начинка от планшета по своим возможностям превосходит многие Smart TV системы. Не стоит ограничивать её применение одним лишь осциллографом.

Изготовление из аудиокарты

Осциллограф, собранный из внешнего аудиоадаптера, обойдётся всего в 1,5-2 доллара и займёт минимум времени на своё изготовление. По размеру он получится не больше обычной флешки, а по функционалу не уступит своему большому собрату.

Необходимые детали:

• USB аудиоадаптер.
• Резистор на 120 кОм.
• Штекер mini Jack 3,5 мм.
• Измерительные щупы.

Нужно разобрать аудиоадаптер, для этого стоит поддеть и расщёлкнуть половинки корпуса.

Выпаять конденсатор C6 и припаять на его место резистор. Затем установить плату обратно в корпус и собрать его.

Следует отрезать от щупов стандартный штекер и припаять на его место мини-джек. Подключить щупы ко звуковому входу аудиоадаптера.

Затем нужно скачать соответствующий архив и распаковать его. Вставить карту в USB разъём.

Осталось самое простое: зайти в Диспетчер устройств и во вкладке «Аудио, игровые и видеоустройства» найти подключённый USB аудиоадаптер. Щёлкнуть по нему правой кнопкой мыши и выбрать пункт «Обновить драйвер».

Что делать дальше, показано на картинках:

Нужно указать путь к папке device из распакованного архива и нажать Enter:

После нажатия на «Далее» произойдёт установка драйверов из указанной папки. Если пропустить этот этап и оставить стандартные драйвера, осциллограф не заработает.

Затем переместить файлы miniscope.exe, miniscope.ini и miniscope.log из архива в отдельную папку. Запустить «miniscope.exe».

Перед использованием программу нужно настроить. Необходимые настройки показаны на скриншотах:

Если коснуться щупами источника сигнала, в окне осциллографа должна появиться кривая:

Таким образом, чтобы превратить аудиоадаптер в осциллограф, нужно приложить минимум усилий. Но стоит помнить, что погрешность такого осциллографа составляет 1-3%, чего явно недостаточно для работы со сложной электроникой. Он отлично подойдёт для начинающего радиолюбителя, а мастерам и инженерам стоит присмотреться к другим, более точным осциллографам.

Современная измерительная аппаратура давно срослась с цифровыми и процессорными средствами управления и обработки информации. Стрелочные указатели уже становятся нонсенсом даже в дешевых бытовых приборах. Аналитическое оборудование все чаще подключается к обычным ПК через специальные платы-адаптеры. Таким образом, используются интерфейсы и возможности программ приложений, которые можно модернизировать и наращивать без замены основных измерительных блоков, плюс вычислительная мощь настольного компьютера.

Кроме того, и расширение возможностей обычного компьютера возможно за счет разнообразных программно-аппаратных средств, — специальных плат расширения, содержащих измерительные АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). И компьютер очень легко превращается в аналитический прибор, к примеру, — спектроанализатор, осциллограф, частотомер… , как и во многое другое. Подобные средства для модернизации компьютеров выпускаются многими фирмами. Однако цена и узконаправленная специфика не делают это оборудование распространенным в наших условиях.

Но зачем далеко ходить? Оказывается, простой ПК в своей конструкции уже содержит средства, которые с некоторыми ограничениями способны превратить его в тот же осциллограф, спектроанализатор, частотомер или генератор импульсов. Согласитесь, уже немало. К тому же делаются все эти превращения только с помощью специальных программ, которые к тому же совершенно бесплатны и каждый желающий может их скачать в Интернете.

Вы, наверное, зададитесь логичным вопросом — как же в измерениях можно обойтись без АЦП и ЦАП? Никак нельзя. Но ведь и то и другое присутствует почти в каждом компьютере, правда, называется по другому — звуковая карта. А чем не АЦП/ЦАП, скажите, пожалуйста? Это уже давно поняли те, кто написал для нее массу программ, не имеющих никакого отношения к воспроизведению музыки. Ведь обычная звуковая плата ПК способна воспринимать и преобразовывать сигнал сложной формы в пределах звуковой частоты и амплитудой до 2В в цифровую форму со входа LINE-IN или же с микрофона. Возможно и обратное преобразование, — на выход LINE-OUT (Speakers). Таким образом, вы можете работать с любым сигналом до 20 кГц, а то и выше, в зависимости от звуковой платы. Максимальный предел уровня входного напряжения 0,5-2 В тоже не составляет проблемы, — примитивный делитель напряжения на резисторах собирается и калибруется за 15 минут. Вот на таких-то нехитрых принципах и строятся программное обеспечение: осциллографы, осциллоскопы, спектроанализаторы, частотомеры и, наконец, генераторы импульсов всевозможной формы. Такие программы эмулируют на экране компьютера работу привычных для нас приборов, естественно со своей спецификой и в пределах частотного диапазона вашей звуковой платы.

Как это работает? Для пользователя все выглядит очень просто. Запускаем программу, в большинстве случаев такое ПО не нужно даже инсталлировать. На экране монитора появляется изображение осциллографа: с характерным для этих приборов экраном с координатной сеткой, тут же и панель управления с кнопками, движками и регуляторами, тоже часто копирующими вид и форму таковых с настоящих — аппаратных осциллографов. Кроме того, в программных осциллографах могут присутствовать дополнительные возможности, как, например, возможность сохранения исследуемого спектра в памяти, плавное и автоматическое масштабирование изображения сигнала и т.д. Но, конечно же, есть и свои недостатки.

Как подключиться к звуковой карте? Здесь нет ничего сложного — к гнезду LINE-IN, с помощью соответствующего штекера. Типичная звуковая плата имеет на панельке всего три гнезда: LINE-IN, MIC, LINE-OUT (Speakers), соответственно линейный вход, микрофон, выход для колонок или наушников. Конструкция всех гнезд одинакова, соответственно и штекеры для всех идут одни и те же. Программа осциллограф будет работать и отображать спектр и в том случае если снимается звуковой сигнал с помощью микрофона, подключенного к своему входу. Более того, большинство программных осциллографов, спектроанализаторов и частотомеров нормально функционируют, если в это же время на выход звуковой платы LINE-OUT выводится какой-то другой сигнал с помощью другой программы, пусть даже музыка. Таким образом, на одном и том же компьютере можно задавать сигнал, скажем с помощью программы генератора, и тут же его контролировать осциллографом или анализатором спектра.

При подключении сигнала к звуковой плате следует соблюдать некоторые предосторожности, не допуская превышения амплитуды выше 2 В, что чревато последствиями, такими как выходом устройства из строя. Хотя для корректных измерений уровень сигнала должен быть гораздо ниже от максимально допустимого значения, что так же определяется типом звуковой карты. Например, при использовании популярной недорогой платы на чипе Yamaha 724 нормально воспринимается сигнал с амплитудой не выше 0,5 В, при превышении этого значения пики сигнала на осциллографе ПК выглядят обрезанными (рис.1). Поэтому для согласования подаваемого сигнала со входом звуковой карты потребуется собрать простой делитель напряжения (рис.2).

Довольно часто в последнее время вместо того, чтобы сделать, к примеру, осциллограф из компьютера, многие предпочитают просто купить цифровой USB-осциллоскоп. Однако, пройдясь по рынку, можно понять, что на самом деле стоимость бюджетных осциллографов начинается приблизительно от 250 долларов. А более серьезное оборудование и вовсе имеет цену в несколько раз больше.

Именно для тех людей, которых не устраивает такая стоимость, актуальнее сделать осциллограф из компьютера, тем более что он позволяет решить большое количество задач.

Что нужно использовать?

Одним из наиболее оптимальных вариантов является программа Osci, которая имеет интерфейс, схожий со стандартным осциллографом: на экране есть стандартная сетка, при помощи которой вы можете самостоятельно измерить длительность, или же амплитуду.

Из недостатков данной утилиты можно отметить то, что она работает несколько нестабильно. В процессе своей работы программа может иногда зависать, а для того, чтобы потом ее сбросить, нужно будет использовать специализированный Task Manager. Однако все это компенсируется тем, что утилита имеет привычный интерфейс, является достаточно удобной в использовании, а также отличается достаточно большим количеством функций, которые позволяют сделать полноценный осциллограф из компьютера.

На заметку

Сразу стоит отметить, что в комплекте этих программ есть специализированный генератор низкой частоты, однако его использование крайне не рекомендуется, так как он пытается полностью самостоятельно регулировать работу драйвера аудиокарты, что может спровоцировать необратимое отключение звука. Если вы будете пробовать его применять, позаботьтесь о том, чтобы у вас была собственная точка восстановления или возможность сделать бэкап операционной системы. Наиболее оптимальным вариантом того, как сделать из компьютера осциллограф своими руками, является скачивание нормального генератора, который находится в «Дополнительных материалах».

“Авангард”

“Авангард” – это отечественная утилита, которая не имеет стандартной и привычной всем измерительной сетки, а также отличается слишком большим экраном для снятия скриншотов, но при этом предоставляет возможность использовать встроенный вольтметр амплитудных значений, а также частотомер. Это позволяет частично компенсировать те минусы, которые были указаны выше.

Сделав такой осциллограф из компьютера своими руками, вы можете столкнуться со следующим: на малых уровнях сигнала как частотомер, так и вольтметр могут сильно искажать результаты, однако для начинающих радиолюбителей, которые не привыкли воспринимать эпюры в вольтах или же миллисекундах на деление, данная утилита будет вполне приемлемой. Другой же ее полезной функцией является то, что можно осуществлять полностью независимую калибровку двух уже имеющихся шкал встроенного вольтметра.

Как это будет использоваться?

Так как входные цепи аудиокарты имеют специализированный разделительный конденсатор, компьютер в качестве осциллографа может использоваться исключительно с закрытым входом. То есть на экране будет наблюдаться только переменная составляющая сигнала, однако, имея некоторую сноровку, при помощи этих утилит можно будет также провести измерение уровня постоянной составляющей. Это является довольно актуальным в том случае, если, например, время отсчета мультиметра не дает возможности зафиксировать определенное амплитудное значение напряжения на конденсаторе, который заряжается через крупный резистор.

Нижний предел напряжения ограничивается уровнем шума и фона и составляет приблизительно 1 мВ. Верхний предел имеет ограничения только по параметрам делителя и может достигать даже нескольких сотен вольт. Частотный диапазон непосредственно ограничивается возможностями самой аудиокарты и для бюджетных устройств составляет примерно от 0.1 Гц до 20 кГц.

Конечно, в данном случае рассматривается относительно примитивное устройство. Но если у вас нет возможности, к примеру, использовать USB-осциллограф (приставка к компьютеру), то в таком случае его применение вполне оптимально.

Такой прибор может помочь вам в ремонте различной аудиоаппаратуры, а также может быть использован исключительно в учебных целях, особенно если дополнить его виртуальным генератором НЧ. Помимо этого, программа-осциллограф для компьютера позволит вам сохранить эпюру для иллюстрации определенного материала или же с целью размещения в Интернете.

Электрическая схема

Если вам нужна приставка к компьютеру (осциллограф), то сделать его будет уже несколько сложнее. На данный момент в интернете можно найти достаточно большое количество различных схем таких устройств, и для постройки, к примеру, двухканального осциллографа вам нужно будет их продублировать. Использование второго канала часто является актуальным в том случае, если нужно сравнивать два сигнала или же приставка к компьютеру (осциллограф) будет использоваться также с подключением внешней синхронизации.

В преимущественном большинстве случаев схемы являются предельно простыми, однако таким образом вы сможете обеспечить самостоятельно довольно широкий диапазон доступных для измерения напряжений, используя при этом минимальное количество радиодеталей. При этом аттенюатор, который строится по классической схеме, потребовал бы от вас использования специализированных высокомегаомных резисторов, а его входное сопротивление постоянно изменялось бы в случае переключения диапазона. По этой причине вы бы испытывали определенные ограничения в использовании стандартных осциллографических кабелей, которые рассчитываются на входной импеданс не более 1 мОм.

Обеспечиваем безопасность

Для того чтобы линейный вход аудиокарты был защищен от возможности случайного попадания высокого напряжения, параллельно можно установить специализированные стабилитроны.

При помощи резисторов вы сможете ограничить ток стабилитронов. К примеру, если вы собираетесь использовать ваш компьютер-осциллограф (генератор) для измерения напряжения около 1000 Вольт, то в таком случае в качестве резистора можно будет задействовать два одноваттных или же один двухваттный резистор. Они между собой различаются не только по своей мощности, но еще и по тому, какое напряжение в них является предельно допустимым. Также стоит отметить тот факт, что в этом случае вам потребуется и конденсатор, максимально допустимое значение для которого составляет 1000 Вольт.

Внимание!

Нередко нужно изначально посмотреть переменную составляющую сравнительно небольшой амплитуды, которая при этом может отличаться довольно большой постоянной составляющей. В таком случае на экране осциллографа с закрытым входом может быть такая ситуация, когда вы не увидите ничего, кроме переменной составляющей напряжения.

Выбираем резисторы делителя напряжения

По той причине, что достаточно часто современные радиолюбители испытывают определенные трудности с тем, чтобы найти прецизионные резисторы, нередко случается так, что приходится использовать стандартные устройства широкого применения, которые нужно будет подогнать с максимальной точностью, так как сделать осциллограф из компьютера в противном случае не выйдет.

Высокоточные резисторы в преимущественном большинстве случаев стоят в несколько раз дороже по сравнению с обычными. При этом на сегодняшний день их чаще всего продают сразу по 100 штук, в связи с чем их приобретение не всегда можно назвать целесообразным.

Подстроечные

В данном случае каждое плечо делителя составляется из двух резисторов, один из которых является постоянным, в то время как второй – подстроечный. Недостатком такого варианта является его громоздкость, однако точность ограничивается только тем, какие доступные параметры имеет измерительное устройство.

Подбираем резисторы

Второй вариант сделать компьютер в роли осциллографа – это подобрать пары резисторов. Точность в данном случае обеспечивается за счет того, что используются пары резисторов из двух комплектов с достаточно большим разбросом. Здесь важно изначально сделать тщательное измерение всех устройств, а затем выбрать пары, сумма сопротивлений которых является наиболее соответствующей выполняемой вами схеме.

Стоит отметить, что именно этот способ использовался в промышленных масштабах для того, чтобы подгонять резисторы делителя для легендарного устройства «ТЛ-4». Перед тем как сделать осциллограф из компьютера своими руками, необходимо изучить возможные недостатки такого устройства. В первую очередь можно отметить трудоемкость, а также необходимость применения большого количества резисторов. Ведь чем более длинным будет список используемых вами устройств, тем более высокой будет конечная точность проводимых измерений.

Подгонка резисторов

Стоит отметить, что подгонка резисторов посредством удаления части пленки на сегодняшний день иногда используется даже в современной промышленности, то есть таким способом часто делается осциллограф из компьютера (USB или какой-нибудь другой).

Однако при этом сразу стоит отметить, что если вы собираетесь подгонять высокоомные резисторы, то в таком случае резистивная пленка ни в коем случае не должна быть прорезана насквозь. Все дело в том, что в таких устройствах она наносится на цилиндрическую поверхность в форме спирали, поэтому производить подпил нужно предельно осторожно, чтобы исключить возможность разрыва цепи.

Если вы делаете осциллограф из компьютера своими руками, то для того, чтобы провести подгонку резисторов в домашних условиях, нужно просто использовать самую простую наждачную бумагу «нулевку».

1. Первоначально у того резистора, у которого присутствует заведомо меньшее сопротивление, нужно удалить аккуратно защитный слой краски.
2. После этого следует подпаять резистор к концам, которые и будут подклеиваться к мультиметру. Путем выполнения осторожных движений наждачной бумагой показатели сопротивления резистора доводятся до нормального значения.
3. Теперь, когда резистор окончательно подогнан, место пропила нужно покрыть дополнительным слоем специализированного защитного лака или же клея.

На данный момент такой способ можно назвать наиболее простым и быстрым, но при этом он позволяет получить неплохие результаты, что и делает его оптимальным для проведения работ в домашних условиях.

Что нужно учитывать?

Есть несколько правил, которые нужно соблюдать в любом случае, если вы собираетесь проводить подобные работы:

• Используемый вами компьютер в обязательном порядке должен быть надежно заземлен.
• Ни в какой ситуации вы не должны совать в розетку земляной провод. Он соединяется через специализированный корпус разъема линейного входа с корпусом системного блока. В этом случае, вне зависимости от того, попадаете вы в ноль или же в фазу, у вас не произойдет короткого замыкания.

Другими словами, в розетку может втыкаться исключительно провод, соединяющийся с резистором, который располагается в схеме адаптера и имеет номинал 1 мегом. Если же вы пытаетесь включить в сеть кабель, который соединяется с корпусом, то практически во всех случаях это приводит к самым неприятным последствиям.

Если вами будет использоваться осциллограф «Авангард», то в таком случае в процессе калибровки вам следует выбрать шкалу вольтметра «12.5». После того как вы увидите напряжение сети на вашем экране, в окошко калибровки нужно буде ввести значение 311. При этом стоит отметить, что вольтметр после этого должен показать вам результат в виде 311 мВ или же приближенное к нему.

Помимо всего прочего, не стоит забывать, что форма напряжения в современных электросетях отличается от синусоидальной, так как на сегодняшний день электроприборы выпускаются с импульсными блоками питания. Именно по этой причине вам нужно будет ориентироваться не просто на видимую кривую, но и на ее синусоидальное продолжение.

Обзор лучшего USB осциллографа-приставки для смартфона Hantek 6022BE

Всем привет!
Небольшой обзор на осциллограф USB-приставку от Hantek.
Модель 6022BE на два канала с полосой 20МГц (до 48 Мвыб./с), и с поддержкой USB-OTG.
Осциллографом можно пользоваться как в качестве USB приставки для компьютера, так и в качестве портативного осциллографа (для смартфона/планшета на Android), что очень удобно.
Под катом описание, небольшое рассуждение об особенностях (ограничениях) модели и ссылки на программное обеспечение.

Итак, герой сегодняшнего обзора — USB осциллограф Hantek 6022BE PC Based Digital Storage Oscilloscope (DSO) with 20MHz Bandwidth 48MSa/s

Это весьма бюджетная модель двухканального 20МГц-ового осциллографа-USB-приставки.

Выделю сразу несколько особенностей модели, которые могут повлиять на выбор:
1) Зависимость полосы пропускания от выбранного (текущего) значения вольт/деление.
2) Максимальный диапазон входящего сигнала без делителя от -4.5 до +4.5 вольта.
При превышении сигнал будет не просто обрезан, а перевернут и показан в отражении. Также есть индикация превышения сигнала на входе (светодиод).
С делителем 1:10 диапазон входящего сигнала от -35 до +35 вольт.
3) Отсутствует «закрытый вход» (AC coupling).
Т.е. постоянная составляющая всегда будет на входе.
На самом деле эта проблема устраняется самостоятельно ( дополнительно можно установить конденсатор на вход, на щуп).
4) Официальное программное обеспечение неудобное и ограниченое.
Но! Существует программное обеспечение от независимых разработчиков с расширенными функциями, в том числе для Android и Linux.
5) Отсутствует внешняя синхронизация. Объем памяти зависит от выбранного значения время/деление и не устанавливается вручную. Осциллограф измеряет сигнал, накапливает данные и отправляет пакет по USB. Вот время отправки могут быть «замирания» и пропуски измерений (пропуски триггеров).

Характеристики Hantek 6022BE

Комплект поставки:
1 * Oscilloscope
1 * USB Cable
1 * CD
2 * Probes
1 * User Manual (English)

Посылка, комплект, осциллограф.

Тут все как обычно. Получил почтой с треком, по времени почти 4 недели. Не быстро.
Размер коробки примерно 25 х 20 х 10 см

Масса почти 800 г.

Внутри коробка одна коробка, фирменная Hantek

Упаковка универсальная для нескольких моделей. Присутствует «птичка» напротив модели «Hantek 6022BE»

На коробке приведен перечень основных измерительных функций.

Комплект устройства на фотографии. Осциллограф в антистатическом пакете, комплект щупов также в отдельном пакете.

Присутствует диск и инструкция

В комплекте есть USB провод Y-типа для синхронизации и питания устройства.

Дополнительная информация – инструкция

Инструкция на щупы

Комплект щупов. Комплект хороший, два щупа с крючками, дополнительно есть цветные колечки для маркировки.

Осциллограф в пакете. Все серьезно))))

Внутри присутствуют пара пакетиков силикагеля.

Размеры примерно 20 х 10 х 3 см ( без учета резиновых накладок), масса около 300 г.

Наклейка с моделью и основными характеристиками.

Внешний вид Hantek 6022BE

Входы на панели. Слева пара BNC гнезд, это каналы Ch2 и Ch3 соответственно. справа контакты калибровочного генератора. Не забудьте выполнить калибровку щупов перед использованием!

BNC гнезда входных каналов. Слева от Ch2 под наклейкой есть лампочка-индикатор (зеленое-красное) работы.

Калибровка и земля. На клеммы выводится тестовый сигнал встроенного генератора 1 кГц, с помощью которого и какой-то матери специальной отвертки из комплекта щупов можно произвести компенсацию для выравнивания сигнала.

Интерфейс USBXI(TM). Фирменный Хантековский. Я так и не использовал его. Он нужен для объединения нескольких приборов Hantek.

Резиновые накладки снимаются. Они нужны для защиты от ударов и вибраций при использовании осциллографа в качестве портативного. Я обычно их снимаю. Хотя и с ними тоже удобно — не скользит по столу.

Работа с осциллографам простая, доступна даже начинающим радиогубителям радиолюбителям.

Для начала скачайте программное обеспечение, драйверы и установите это все.
Установка драйверов не должно вызывать каких либо вопросов. Ссылки на ПО и драйверы есть в конце обзора.

Проверяем, что устройство установлено в системе.

Осциллограммы и скриншоты.

Программное обеспечение для осциллографа поддерживает операционные системы: Windows 7, Windows NT, Windows XP ,VISTA, альтернативные — еще и Android/Linux.
Рекомендую попробовать все доступные варианты ПО и выбрать удобное. Я использую альтернативную версию для Win, но в последнее время склоняюсь купить полную для Android (удобнее).
В ПО отмечу также доступную математику: Invert, Addition, Subtraction, Multiplication, Division
Еще из особенностей: ПО поддерживает функцию FFT (спектроанализатор). Но эта функция не везде доступна. Например, для Android она поддерживается только в платной версии ПО.
Еще отмечу поддержку одновременной работы нескольких DSO на одном компьютере. Фактически это расширяет количество подключаемых каналов. Конечно это имеет смысл при внешней синхронизации (которой нет в модели 6022BL).

Окно программы DSO6000. Ждет подключения.

Перед работой ждем небольшого прогрева, при необходимости выполняем калибровку

Осциллограмма источника постоянного напряжения 3.7В (литиевая батарейка). Небольшой дребезг сигнала — это наводки с моих рук

Осциллограмма ШИМ с внешнего аккумулятора под нагрузкой (5В 1А)

И под нагрузкой (5В 3А)

Оно же, играюсь разверткой

Кстати, софт имеет возможность распечатывать полученные изображения/захваты экрана. Есть возможность сохранения картинки сигнала в следующие форматы: текстовый, jpg/bmp, MS Excel/Word.

Для сравнения — осциллограммы не очень качественного внешнего аккумулятора под нагрузкой (выставляю разные токи 1-2-2.5А)



И еще одного. Здесь пульсации повыше.

Ну тут все просто. Пара внешних аккумуляторов вполне пригодная к использованию, а откровенно «китайский» отправляется на помойку питать неответственные устройства. Давно кстати хотел сравнить. Косвенно качество павербанков было заметно и по реальной/заявленной емкости.

Осциллограмма ШИМ фонарика (SP35, замерял на СИД XHP50).
Режим Low

Режим Medium

Режим High

Режим Turbo

В реальности это проявляется как полосы изображения при видеосъемке света фонарика. Чем больше полосит, тем хуже драйвер.

Примеры спектрограмм различных сигналов с мобильного приложения смартфона.
Сразу скажу, что можно скачать программу HScope и покрутить ее в Демо-режиме. Да и основное ПО работает в «Демо», то есть без подключенного устройства. Очень удобно.
На скриншоте как раз демо-режим.

Теперь подключаюсь к источнику сигнала и смотрю, как это выглядит на DSO6022BE. Для подключения использую копеечный адаптер для USB-Type C.

Скриншот этого же сигнала

Поаккуратнее с входным сигналом.
При превышении значения входного диапазона сигнал сначала обрезается (искажается). Обратите внимание на предупреждение Overscale.

Она же поближе

И совсем «перебор». На входе около щупа загорается красный светодиод.

И собственно говоря, один из скриншотов по работе — сигнал импульса от «больного» модуля. Вычислил, заменил на «здоровый», скриншотом отчитался)))))

Разобранный осциллограф

Фотография платы осциллографа и писание компонентов отсюда.

1. «Мозгами» является микроконтроллер Cypress cy7c68013a-100axc. Микроконтроллер на ядре 8051 с интерфейсом High-speed USB. В принципе, понятный выбор. Высокой скорости от процессора не нужно, т. к. вся обработка происходит на стороне компьютера, но нужен быстрый USB.
2. SN74LVC16245A — фронтенд логического анализатора. Обычный 16-разрядный буфер. (Прим. – не используется в модели 6022BE)
3. 24LC02BI – EEPROM на 2 kb, для хранения каких-либо настроек. Почему их две, непонятно.
4. AMS1117-3.3 – линейный стабилизатор питания на 3,3V.
5. Inout A0505S-2WR – преобразователь +5V в двуполярное напряжение 5V для питания аналогового фронтенда.
6. AD8065 – операционный усилитель с FET-входами и полосой частот 145 МГц.
7. EL5166 – широкополосный операционный усилитель фирмы Intersil (полоса при единичном усилении 1,4 ГГц).
8. 74HC4051 — 8-и канальный аналоговый мультиплексор/демультиплексор
9. Самая интересная микросхема, АЦП, скрыта под радиатором. Небольшой нагрев паяльником, и радиатор отклеился, а под ним оказалась AD9288 – 8-bit ADC, 2 канала по 100 MSa/s.

Теперь небольшое дополнение к данному описанию.
В модели Hantek 6022BL в отличие от 6022BE не распаяна микросхема, отвечающая за преобразование сигналов логического анализатора.
Выглядит это так (взято с Eevblog).

Там же на форуме обсуждаются пути улучшения и доработок осциллографа.
Например, экранированием входов.


Есть также варианты применения внешней гальванической развязки для USB (с форума Easyelectronics).

Небольшие рекомендации по измерениям и использованию Hantek 6022BE.

– в части гальванической развязки и при работе с источниками напряжения (более 100В относительно земли да и в других случая не помешает) используйте питание осциллографа от ноутбука или планшета, работающих от аккумулятора (без сетевого адаптера!!!). Если питания от смартфона не хватает — можно дополнительно использовать внешний аккумулятор (пауэрбанк).
– в части пределов измерения учитывайте, что не стоит превышать значение ±35В. При необходимости используйте делитель 1:10 на щупе или посмотрите другие варианты (щупы с большим делением, различные приставки вплоть до самодельных резистивных делителей).
– в части программного обеспечения рекомендую посмотреть сторонние программы, как более удобные и функциональные.

Выводы:

Осциллограф весьма и весьма неплохой в своей «нише возможностей».
Он не заменит профессиональные настольные осциллографы сразу по нескольким причинам. Но если ограничения модели DSO-6022BE вас не пугают, то он может стать удобным и полезным инструментом на каждый день.
А вот если вам нужен USB осциллограф с внешней синхронизацией и с развязкой по постоянному току (режимы AC/DC), тогда смотрите в сторону более старших моделей, например, DSO-6052BE или DSO-6082BE. Обратите внимание на модель iDSO-1070A, которая дополнительно имеет встроенный аккумулятор и Wi-Fi интерфейс, что значительно облегчает работу именно в качестве портативного осциллографа (до 70 МГц или 250 Мвыб./с)

Из плюсов отмечу малые габариты, алюминиевый небольшой корпус с резиновыми вставками, что крайне удобно для использования в качестве выездного/портативного измерительного прибора. А также большое количество информации, которая позволяет использовать данное устройство даже с минимальным опытом/знаниями.

Ну и конечно же, самый большой плюс – это цена. За примерно $50-$60 можно приобрести новый осциллограф на 2 канала и на 20 МГц.
Можно взять за те же деньги б/у на авито что-то вроде С1-68, если повезет, не сильно убитый. Тоже неплохой вариант. Но у С1-68 уже не будет возможности подключиться к компьютеру, записать сигнал, работать в связке с телефоном и т.п.

Лично я изучал информацию перед покупкой, читал форумы, знал об ограничениях входного диапазона напряжений и (обычно эту особенность указывают в качестве главного минуса всех USB приставок-осциллографов) об отсутствии гальванической развязки. Работы со слаботочкой в связке со смартфоном/планшетом, особенно в вариантах без розетки рядом/на выезде очень удобны. Особенно, когда не нужен навороченный осциллограф, а всего то требуется оценить сигнал/состояние устройства и сохранить осциллограмму.
В этом случае Hantek 6022BE показывает себя исключительно с лучшей стороны. Ну и изначально я планировал запитывать его от павербанка.

Дополнительная информация – пруф покупки и купон на скидку

Брал несколько месяцев назад, удобно было оплачивать PayPal
Сейчас осциллограф Hantek 6022BE можно приобрести со скидкой по купону DE611 за $53.99.

Дополнительная и полезная информация по теме обзора.

Выдержки из FAQ с российского сайта Hantek

1. Есть ли гальваническая развязка с USB портом?
USB осциллографы не имеют гальванической развязки с USB портом. Портативные и настольные тоже не имеют развязки с USB портом при подключении к компьютеру. Причина этому одна скорость передачи данных между прибором и компьютером составляет 240 Мбит/сек. Такую скорость «развязать» трансформатором никак нельзя. Оптическая же развязка на такой скорости будет стоить очень дорого. Однако, USB устройства просто необходимо развязать по земле во время измерения устройств подключенных в общей сети питания. Для этого есть несколько подходов.

Использовать ноутбук (нетбук). У него вообще нет контакта заземления, а импульсный БП гальванически развязан.
Использовать компьютер, который питается от ИБП отключенного от розетки.
Использовать отдельное устройство для гальванической «отвязки» USB устройств. Оно обеспечивает максимальную скорость 12Мбит/сек, но так как USB осциллографы обратно совместимы с USB 1.1, то они будут работать и на этой скорости, правда частота обновления сигнала на экране будет несколько кадров в секунду.
2. Каков максимальный уровень измеряемого сигнала?
Паспортное значение максимального уровня сигнала подаваемого на вход при измерении составляет 35В., т.е. при использовании аттенюатора в режиме 1Х не следует измерять сигнал, пик колебаний которого превышает 35В.
3. Какая защита стоит на входе?
На входе установлен защитный диод.
…
14. Устройство продолжает делать замеры, когда передает данные?
Нет. Осциллограф работает последовательно. Сначала заполняет буфер данными замеров, затем передает полученные данные по USB. Во время передачи замеры не ведутся, и триггер может быть пропущен.

N. Hantek, Voltcraft, Darkwire, Protek, Acetech — это одно и то же?
Да. Реальным производителем является QINGDAO Hantek Elelctronic Co. (http://www.hantek.com.cn) в г. Циндао, где располагается один из крупных промышленных центров КНР. Они позволяют некоторым вендорам перемаркировать свою продукцию в торговые марки самого вендора.

Ссылки на форумы и программное обеспечение.

OWON VDS1022I Quick Teardown vs Hantek 6022be на eevblog
Hantek 6022BE 20MHz USB DSO на eevblog

Форум RadioKot с темой Осциллографы, анализаторы и генераторы Hantek и немного про тестирование и коррекцию

Ссылка на страницу скачивания с официального российского сайта Hantek

Папка с ПО и инструкциями с официального Onedrive.live. Кстати софт есть на всю продукцию в этой папке

Страница альтернативного ПО для Android HScope от Мартина Лорена, и она же HScope на маркете. Полная версия платная.
Небольшой обзор модели 6022BE

Большой обзор на Geektimes модели 6022BL (c логическим анализатором)

Документация на русском языке
Базовые сведения по эксплуатации USB осциллографов Hantek
Как правильно и безопасно проводить измерения
Руководство по эксплуатации комплекта щупов для осциллографов (характеристики и компенсация)
Руководство пользователя USB-осциллографов DSO-6022BE, DSO-6022BL
Драйвер для DSO-6022
SDK для серии USB осциллографов DSO-6000BC
Официальное программное обеспечение для DSO-6022BE
Если есть желание — можно скачать и установить ПО и посмотреть его в «Демо»-режиме.

Open6022BE V1.0 PR16C beta — альтернативное программное обеспечение для DSO-6022BE
API под LINUX и WINDOWS для 6022BE
OpenHantek — альтернативное программное обеспечение для Linux. Поддержку модели 6022BE не проверял

Еще версия ПО BasicScope (Спасибо ABATAPA)

Виртуальные приборы | ХАРЬКОВ-ПРИБОР

Купить виртуальный осциллограф и другие радиоизмерительные модули к ПК в Украине

Недорогой и практичный вариант организации радиоизмерительной лаборатории — модули расширения для стационарного компьютера.

Они выполняют функции генерации или захвата и преобразования сигнала в цифровую форму, в то время как процессор и периферия компьютера обеспечивает обработку данных и управление выходами.

Научно-производственная фирма «Харьков-Прибор» является официальным представителем в Украине ведущих мировых производителей подобного оборудования и предлагает недорого купить виртуальные осциллографы, частотомеры, генераторы колебаний различной конфигурации, анализаторы логических схем и другие модули. Мы предложим:

• минимальные в Украине цены;
• качественное сервисное обслуживание в собственных авторизованных центрах;
• доставку из Харькова в другие города «Новой Почтой».

Подробное техническое описание каждой позиции каталога на нашем сайте, а также информационная поддержка и рекомендации квалифицированных консультантов помогут купить оптимальное решение для ваших задач.

Чтобы узнать актуальную цену виртуальных осциллографов и других приборов, заполните онлайн форму на сайте.

Виды и особенности виртуальных приборов

Изделия выпускаются в двух конструктивных вариантах:

• внешний модуль в индивидуальном корпусе, коммутируемый с ПК посредством стандартных интерфейсов;
• плата, подключаемая во внутренний слот системного блока.

В добавочной аппаратной части реализованы специфические радиоэлектронные цепи, выполняющие генерацию опорных и тестовых сигналов, принимающие ответные колебания с тестируемого устройства, фильтры, а также аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

Пользовательское управление блоком, отображение, обработка, систематизация и хранение данных возложено на ресурсы компьютера. Таким образом существенно сокращается цена программного обеспечения, периферийного оборудования. Уменьшается время, необходимое для интерпретации измерений и формирования отчетов. Более того, процесс может быть автоматизирован малозатратными методами.

Производители предлагают широкий ассортимент с доступной стоимостью, включающий виртуальные:

• осциллографы;
• спектроанализаторы;
• генераторы;
• анализаторы логики;
• частотомеры и другие модули.

С их помощью не составит труда дешево подготовить рабочее место радиоинженера, обладающее достаточно высокими техническими показателями.

ЦИФРОВОЙ ОСЦИЛЛОГРАФ USB-OSC3 15/32МГЦ

Параметр	Значение
Параметры каналов измерения
Количество каналов	1
Максимальная частота дискретизации	32 МГц
Количество разрядов АЦП	8
Входное сопротивление 1 МОм, входная емкость 20 пФ (стандартное)	есть
Режим открытого входа (DC)	есть
Режим закрытого входа (AC)	есть
Ждущий режим	есть
Режим анализатора спектра	есть
Режим самописца	есть
Режим экранной лупы, сохранение осциллограмм на жестком диске, печать на принтере	есть
Объем ОЗУ:	До 8 кБ
Максимальное допустимое входное напряжение без делителя	100 В (пиковое значение, AC+DC)
Максимальное допустимое входное напряжение с делителем	400 В (пиковое значение, AC+DC)
Входные диапазоны:	5мВ/дел, 10мВ/дел, 20мВ/дел, 50мВ/дел, … , 10 В/дел (всего 11 диапазонов)
Параметры
Количество каналов	1
Диапазон генерируемых частот	100 Гц — 25 кГц
Форма генерируемого сигнала	прямоугольная
Амплитуда выходного напряжения сигнала	2.5 — 3 В
Максимальный ток	5 мА
Прочее
Стандарт USB	2.0
Обновление внутреннего программного обеспечения (прошивки) по USB	есть
Гальваническая развязка USB от измерительной части и генератора	есть
Габариты	165х80х30 мм
Комплект поставки	USB осциллограф USB-osc3, Щуп для осциллографа с делителем 1:10, USB кабель для связи с ПК Диск с программным обеспечением
Госреестр СИ	нет
Гарантийный срок эксплуатации	1 год

Подключение осциллографа Tektronix MDO3104 к удаленному компьютеру

Дэвид Херрес

Осциллограф Tektronix MDO3104 можно подключить к компьютеру несколькими способами.

Если все, что вы хотите сделать, это передать дисплей осциллографа на компьютер, включая любые экранные меню и информацию, вставьте флэш-накопитель в USB-порт осциллографа, помеченный его отличительным логотипом, на передней панели. При отображении желаемой формы сигнала и другого содержимого (например, показаний цифрового вольтметра) нажмите Сохранить под экраном.Если флеш-накопитель отсутствует, появится сообщение о том, что носитель отсутствует, и попросит вас вставить его. Нажмите Menu Off, чтобы удалить это окно сообщения. Любые другие меню или информационные панели будут оставаться до тех пор, пока кнопка «Выкл. Меню» не будет нажата несколько раз, чтобы убрать каждое из них по очереди.

С исправной флешкой снова нажимаем Сохранить. Появится сообщение о завершении этой операции. Выключите прицел и извлеките флешку. Затем вы можете вставить диск в свой компьютер и при необходимости изменить файл.

Если вам нужно управлять осциллографом с удаленного компьютера, а не просто просматривать его, вам нужен другой метод. Один из них – подключить осциллограф к Интернету. Получите многожильную перемычку категории 5e с модульными разъемами RJ 45 на обоих концах. Он должен быть изготовлен или приобретен в прямоточной, а не кроссоверной конфигурации. Подключите один конец к прицелу, а другой к вашему Интернет-модему, будь то спутниковая антенна или кабель.

Сразу после подключения на экране появится сообщение, информирующее вас о статусе DHCP.Все это важно, потому что оно содержит IP-адрес прибора. Запишите этот номер для использования в будущем.

Откройте окно браузера на удаленном компьютере. Введите IP-адрес в адресную строку и нажмите клавишу Enter или Return. Текущее отображение осциллографа появится в окне компьютера и будет меняться в реальном времени по мере использования осциллографа. Добавьте сайт в закладки для использования в будущем.

Внизу экрана находится полоса, содержащая все необходимое для удаленного управления осциллографом.Например, вы можете щелкнуть AFG, чтобы вызвать в осциллографе генератор произвольных функций, и он немедленно появится на дисплее компьютера, а также на экране осциллографа. (Предполагается, что кабель BNC правильно подключен от порта AFC на задней панели осциллографа к каналу на передней панели.) Нажмите «Измерение» и переведите цифровой мультиметр в режим AC RMS для отображения напряжения или в частотный режим для эта информация. Обратите внимание, где многофункциональные ручки a и b управляются на панели управления в нижней части дисплея со стороны компьютера.

Таким образом, кто-то может удаленно просматривать осциллограф и управлять им. Другие способы подключения осциллографа MSO3104 к компьютеру включают проприетарное программное обеспечение Tektronix. Можно использовать VISA и e * Scope, информация доступна на сайте www.tektronix.com.

Превратите звуковую карту вашего компьютера в прицел

---

Я использую осциллограф почти 50 лет. Это мой инструмент для измерения в каждом проекте электроники, над которым я работаю, он помогает мне отлаживать и настраивать проекты аппаратного и программного обеспечения.

В этой статье я покажу, как начать работу с простым в использовании прицелом, который у вас, вероятно, уже есть. Лучше всего то, что это бесплатно! Когда вы выйдете из этого простого прицела, вы сможете приобрести более мощный прицел с точно таким же пользовательским интерфейсом.

Полное раскрытие информации: я так люблю прицелы, 10 лет назад я присоединился к Teledyne LeCroy – третьему по величине производителю прицелов в мире после Tektronix и Keysight. Однако я использую Digilent Analog Discovery 2 Scope (описанный в этой статье) во всех своих хобби и на семинарах, которые я преподаю в Tinkermill – нашем хакерском пространстве в Лонгмонте, штат Колорадо.

Я думаю, что бесплатное программное обеспечение для управления осциллографом, Waveforms, является самым простым в использовании и наиболее многофункциональным программным обеспечением профессионального уровня из всех доступных опций. Использование звуковой карты в качестве аппаратного интерфейса с Waveforms дает вам бесплатный, но простой, но мощный осциллограф.

Программный интерфейс Digilent Waveforms

В июне 2018 года компания Digilent обновила свой программный инструмент управления (Waveforms), который работает с их популярным прицелом Analog Discovery 2 Scope. Теперь он работает с любой звуковой картой – будь то внутренняя для ПК или подключенная через порт USB.

Самый первый шаг – загрузить и установить программное обеспечение. Он будет работать на ПК, Mac или Linux. Загрузите его с https://analogdiscovery.com/download , выбрав свою операционную систему.

Запуск этого программного обеспечения на ПК превратит вашу звуковую карту в мгновенный осциллограф, способный измерять сигналы звукового диапазона, дискретизированные со скоростью до 100 квыб / сек с помощью 16-битного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) со встроенным в функциональном генераторе на основе цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) с производительностью примерно 100 кС / с – все это управляется простым в использовании интерфейсом профессионального уровня.

Бесплатная версия программного обеспечения дает вам все дополнительные функции профессионального прицела: контроль времени и напряжения; параметры триггера; спектральный анализ; Регистрация данных; автоматические измерения показателей качества; декодирование последовательных данных; и отображение ленточной диаграммы. Пример экрана осциллографа с некоторыми из этих функций показан на рис. 1 .

РИСУНОК 1. Пример измерения входящего звукового сигнала с помощью встроенного микрофона и звуковой карты моего ПК, отображаемого с помощью Waveforms.Источником сигнала был мой короткий свисток, отображаемый во временной области в виде кривой осциллографа в реальном времени и в частотной области в виде спектра в реальном времени.

---

Вот лишь некоторые из функций, которые вы можете выполнять с помощью этого программного интерфейса и звуковой карты:

• Измерьте напряжение с течением времени.
• Отображение спектра в реальном времени.
• Отображение временной эволюции спектра в виде водопада или спектрографа.
• Измерьте более десятка конкретных показателей качества сигнала.
• Экспортируйте данные «напряжение во времени» в файл CSV.
• Выводит дюжину сигналов различных форм, таких как квадрат, синус, треугольник и напряжение постоянного тока со скоростью 100 кСм / с и размахом до 600 мВ.
• Выводит сигнал с качающейся частотой или сигнал с модуляцией AM или FM от 0,001 Гц до 50 кГц.

Превратите свою звуковую карту в прицел

Использование звуковой карты в качестве прицела – идея не новая. В конце концов, звуковая карта – это не что иное, как АЦП с частотой дискретизации около 100 000 выборок в секунду или 100 kS / s, обычно с разрешением 16 бит.

Еще до того, как вы подключите звуковую карту к внешнему миру, вы можете изучить функции осциллографа, используя встроенную звуковую карту в вашем компьютере, со встроенным микрофоном в качестве входа и динамиками в качестве выхода.

Когда вы запускаете Waveforms в первый раз, появится экран с сообщением, что оборудование не обнаружено. После нажатия OK, если вы прокрутите список до конца на этом экране, вы увидите свою внутреннюю звуковую карту в списке. Выберите это, как показано на Рисунок 2 .

РИСУНОК 2. Выберите звуковую карту в качестве аппаратной опции.

---

На новом экране слева вы увидите 12 различных значков инструментов. Все они доступны с соответствующим аппаратным интерфейсом. Используя только звуковую карту, доступно только семь из них.

Чтобы начать работу, щелкните инструмент осциллографа в верхней части списка, и появится экран интерфейса осциллографа. Нажмите зеленую кнопку запуска прямо над экраном осциллографа, и вы увидите свой первый сигнал.

Сделайте звук возле микрофонного входа вашего компьютера, и вы увидите напряжение, отображаемое на экране от внутреннего АЦП, просто используя настройки по умолчанию.

Если вы знакомы с использованием осциллографов, этот интерфейс очень интуитивно понятен. Вы можете отобразить два входных канала и настроить вертикальный масштаб, горизонтальный масштаб и элементы управления триггером. Расположение меню для каждого из них выделено на рис. 3 .

РИСУНОК 3. Расположение основных органов управления прицелом, измеряющих сигнал свистка.

---

Первое использование осциллографа

Осциллограф отображает на экране измеренное напряжение в зависимости от времени. Хотя он выглядит как непрерывная линия, на самом деле он состоит из множества отдельных измерений.

В приведенном выше примере количество точек в каждом измерении (сохраненном в буфере и затем нанесенном на экран в виде одной кривой) показано в верхней части дисплея как 16 384 отдельных измерения V (t).

Во многих осциллографах изменение вертикального и горизонтального регуляторов также регулирует усиление и частоту дискретизации внутреннего АЦП. Это НЕ относится к прицелу звуковой карты.

Ваша звуковая карта принимает данные с фиксированной скоростью; обычно около 96 кСм / сек и с фиксированным полномасштабным диапазоном напряжения при 16-битном разрешении. Это исправлено. Вертикальные и горизонтальные регуляторы осциллографа просто изменяют , отображают этих измерений.

Мы можем контролировать вертикальную шкалу, в которой мы строим значения напряжения, с помощью элементов управления с правой стороны.На этом дисплее осциллографа имеется 10 вертикальных делений. Шкала напряжения на деление настраивается с помощью регулятора Range.

Мы регулируем вертикальное положение значения 0 В на экране с помощью элемента управления Offset. Это дополнительное напряжение, которое мы смещаем по вертикали, или смещаем измеренное напряжение на экране.

Когда смещение составляет, например, 100 мВ, уровень 0 В смещается в положение 100 мВ на экране. Если бы мы хотели центрировать входной сигнал, равный 3.3 В, тогда мы хотели бы сместить отображаемое напряжение на 3,3 В или использовать смещение -3,3 В. Это поместит 3,3 В в центр экрана.

Горизонтальная ось, разделенная на 10 делений, – время. Время на деление устанавливается Базовым значением. Если время = 0, начало на экране перемещается назад во времени с помощью элемента управления «Положение».

Это две наиболее важные функции для КАЖДОЙ области. Чтобы освоиться с этими элементами управления, поиграйте с ними, используя фоновый шум в качестве источника сигнала.

Отображение измерений на экране

Внутренний АЦП в каждом осциллографе будет непрерывно измерять входящее напряжение и отправлять свои данные в буфер дисплея. Как и когда мы отображаем эти измерения напряжения на экране, управляется режимом отображения, а затем функцией триггера.

Инструмент Waveforms имеет богатый выбор функций отображения и запуска. В этой короткой статье я коснусь лишь некоторых из основных.

В верхней части экрана «Режим:» имеет четыре варианта отображения данных в раскрывающемся меню.

Параметр «Повторяется» – это то, как осциллограф обычно отображает данные. Каждое измерение отображается как напряжение (t). После запуска каждого сбора старые данные стираются и строится новый буфер. Это происходит так быстро, что кажется, будто все данные внезапно появляются на экране одновременно. Этот режим доступен только в том случае, если развертка составляет 50 мс на деление или меньше, что означает, что отображаются последние 500 мс данных.

Когда развертка составляет 100 мс / дел или больше (другими словами, если вы хотите отобразить данные за одну секунду или дольше), осциллограф переключается в один из двух режимов отображения.

Режим Shift превращает осциллограф в ленточный самописец. Данные измеряются и передаются на дисплей, при этом каждое новое измерение помещается в крайнее правое положение, а смещает все старые данные влево. Это похоже на то, что вы видите, например, на ЭКГ, когда раскатывается полоска бумаги.

В режиме экрана все наоборот. Каждое получение буфера отображается на экране с последними данными слева, перезаписывая в реальном времени предыдущий набор данных по мере его поступления.Это делает его похожим на мониторы сердечного ритма, которые вы видите в больницах.

Для всех быстрых сигналов, которые мы измеряем, которые будут использовать временную развертку 50 мс / дел или меньше, доступен только режим Repeated. Вот как мы привыкли видеть прицел.

Режим триггера определяет, когда буфер данных отображается на экране. Это, вероятно, самый запутанный элемент управления и, тем не менее, самая важная функция, которую нужно освоить для любой области.

Запуск осциллографа

АЦП постоянно принимает данные и помещает их в буфер «первым пришел – первым ушел» (FIFO).Думайте об этом как о поезде с 16 384 (количество измерений за одно измерение) маленькими вагончиками, которые движутся по замкнутому круговому пути.

На вокзале каждое последующее измерение АЦП помещается в соседний вагон по мере его прохождения. Когда первая машина снова возвращается на станцию, ее предыдущее измерение заменяется новым измерением.

В нормальном режиме триггера никакие из этих новых данных не отображаются на экране, если текущее измерение не превышает уровень триггера и сигнал либо растет, либо падает.Время (t = 0) определяется тем, когда измеренное напряжение превышает пороговое значение. Затем отображаются все данные, полученные для t> 0.

Если у вас есть позиция t = 0 в середине экрана, вы также можете увидеть данные, которые были в поезде до того, как был достигнут сигнал запуска. Таким образом осциллограф может «оглянуться назад» до того, как был достигнут порог срабатывания.

Чтобы проиллюстрировать это, я установил триггер на 300 мВ в нормальном режиме триггера и добавил горизонтальный курсор на 300 мВ, чтобы вам было легче увидеть пороговый уровень триггера.Когда уровень входного сигнала превышал 300 мВ, отображались прошлые и будущие измерения, которые могли уместиться на экране. Это то, что мы видим на , рис. 4 .

РИСУНОК 4. В нормальном режиме триггера t = 0 определяется, когда напряжение превышает пороговое значение и отображаются данные.

---

В нормальном режиме триггера, если напряжение триггера никогда не достигается, данные никогда не отображаются на экране. Все, что вы видите, – это предыдущая запись последнего триггера.Похоже, прицел мертв. Данные отображаются только в том случае, если входящее напряжение превышает установленный порог.

Использование автоматического режима триггера в точности совпадает с обычным режимом триггера, за исключением того, что если в течение некоторого периода времени (например, двух секунд) не поступает действительный сигнал триггера, осциллограф все равно срабатывает, показывая все, что находится в его буфере сбора данных. Таким образом, вы увидите сработавшие сигналы (если они есть), но если их нет или вы неправильно настроили триггер, вы все равно сможете увидеть, что измеряет АЦП.

Когда осциллограф ждет две секунды после того, как не получит действительного триггера, он продолжит запуск, как если бы он получил непрерывный сигнал триггера. Это та же операция, что и в режиме триггера «Нет». Осциллограф просто отображает самый последний буфер измерений, как если бы он получал действительный сигнал запуска после каждого сбора данных.

Есть еще один режим, которым управляют кнопки справа от режима. Это позволит отображать одиночный снимок. Преимущество состоит в том, что это будет удерживать последнее запущенное измерение и не перезаписывать его, если поступает другой сигнал запуска.Это позволяет легко увидеть кратковременное переходное событие.

Практические навыки

Настройки по умолчанию программного обеспечения Waveforms – хорошее место для начала каждого измерения. Прицел должен быть установлен в режим автоматического запуска. Настройте развертку времени на 1 мс / дел и смещение на 0. Отрегулируйте вертикальную шкалу на 200 мВ / дел и смещение 0.

Вы должны увидеть отображаемые измерения. На этом этапе важно просто играть. Отрегулируйте шкалы и триггер и почувствуйте, как можно настроить экран для отображения одних и тех же данных таким образом, чтобы сделать измерение наиболее четким.Мне нравится видеть красивые целые числа как вертикальные и горизонтальные значения. Это означает настройку смещений для получения целых чисел в качестве значений шкалы.

Попробуйте хлопнуть в ладоши, щелкнуть пальцем, свистеть, говорить или включить радио в качестве входных сигналов и найти наилучшие настройки для отображения этих сигналов.

Используя бесплатный инструмент Waveforms и встроенную звуковую карту, вы можете стать мастером в использовании интерфейса осциллографа. Затем вы готовы перейти к использованию звуковой карты для измерения внешних сигналов.

Обратный инжиниринг производительности типичной звуковой карты

Ограничения использования звуковой карты связаны с производительностью вашей звуковой карты. Существует предел самой низкой и самой высокой частоты, которую можно измерить, а также самого высокого и самого низкого напряжения.

Эти значения обычно нигде не указаны в документации звуковой карты. Единственный способ получить эту важную информацию – это произвести обратное проектирование на основе реальных измерений с использованием эталонного источника.Я использовал мой Digilent Analog Discovery 2 Scope в качестве генератора опорных сигналов. Вы также можете использовать цифровые сигналы от Arduino, чтобы получить простую калибровку.

Всякий раз, когда вы подключаете внешний сигнал к звуковой карте, вы рискуете подать слишком большое переходное напряжение и вывести из строя переднюю часть звуковой карты. Хотя все входы звуковой карты связаны по переменному току и, как правило, защищены от электростатического разряда, всегда существует риск их повреждения. Вы же не хотите разрушить встроенную звуковую карту вашего ПК!

Чтобы снизить этот риск, я настоятельно рекомендую, если вы хотите подключить внешний сигнал из одного из ваших проектов, не используйте вашу внутреннюю звуковую карту .Вместо этого купите недорогую внешнюю звуковую карту USB.

Например, недорогая звуковая карта USB (8 долларов США) Sabrent ( https://www.sabrent.com/product/AU-MMSA/usb-external-stereo-3d-sound-adapter-black/#description ) имеет внутренний 16-битный АЦП, который может производить выборку до 196 кГц / сек, но имеет ограниченный диапазон входной частоты примерно от 100 Гц до 20 кГц. Программный инструмент Waveforms может управлять этой звуковой картой USB.

Чтобы подключить реальный мир к звуковой карте, я использовал обычный аудиокабель, подключенный к звуковой карте, и гнездо для микрофона.Я купил 10 таких розеток за 11 долларов на Amazon. Я подключил три перемычки с твердым сердечником к монтажному разъему на печатной плате. Этот конец показан на рис. 5 .

РИСУНОК 5. Крупный план стереоаудиоразъема с кабелем звуковой карты и проводами к моему тестируемому устройству.

---

Чтобы проверить диапазон измерения входного сигнала звуковой карты Sabrent USB, я создал источник синусоидального сигнала, используя свой Discovery 2 Scope со встроенным генератором функций.Амплитуда была постоянной от постоянного тока до 10 МГц. Я измерил этот синусоидальный сигнал с помощью звуковой карты Sabrent, используя интерфейс Waveforms. Рисунок 6 – это пример измеренной синусоидальной волны для 1 кГц.

РИСУНОК 6. Измеренный вход звуковой карты с синусоидой 1 кГц в качестве источника.

---

Я измерил амплитуду синусоидальной волны, отображаемой звуковой картой на разных частотах. На рисунке 7 показано отношение измеренной амплитуды синусоидальной волны на разных частотах, нормированное на амплитуду, прошедшую через область полосы пропускания.

РИСУНОК 7. Отклик АЦП, встроенного в звуковую карту Sabrent, на синусоидальные волны.

---

При построении в логарифмической шкале этот вид графика называется графиком Боде. Это передаточная функция относительного напряжения, измеряемого звуковой картой.

Из графика Боде мы видим, что самая низкая частота, на которой мы все еще можем измерить около 70% входного напряжения – точка -3 дБ – составляет около 90 Гц. Наивысшая частота, при которой отображаемое напряжение находится в пределах -3 дБ от напряжения полосы пропускания, составляет около 20 кГц.

Низкочастотные характеристики соответствуют тому, что мы ожидаем от однополюсного RC-фильтра верхних частот с полюсной частотой 90 Гц. Вход АЦП имеет емкостную связь с блокировкой постоянного напряжения, а на другой стороне входа АЦП имеется некоторое сопротивление.

Если мы подадим на вход АЦП сигнал прямоугольной формы, мы увидим, что пик проходит, но затем спадает с постоянной времени, равной:

Переходный отклик осциллографа звуковой карты на прямоугольную волну будет представлять собой импульсы на каждом фронте с 1.Время затухания 8 мсек. Это именно то, что я измерил. Рисунок 8 показывает прямоугольный сигнал 100 Гц на входе АЦП и результирующее измеренное напряжение звуковой карты. Размах размаха 4 В проходит, а уровень постоянного тока падает с постоянной времени, соответствующей 1,8 мс.

РИСУНОК 8. Вверху: входное напряжение АЦП. Внизу: отображаемый отклик АЦП представляет собой прямоугольную волну, отфильтрованную верхними частотами, с постоянной времени примерно 1,8 мс.

---

Это поведение иллюстрирует ограничения любой звуковой карты.Из-за плохой низкочастотной характеристики мы можем видеть только края сигналов. Это делает не очень полезным рассмотрение медленно изменяющихся аналоговых сигналов, но хорошо подходит для измерения аудиосигналов с частотой выше 100 Гц или структуры цифровых сигналов, таких как выходы цифровых контактов на Arduino.

Максимальное входное напряжение (измеренное осциллографом Discovery 2), которое я мог подать до того, как осциллограф звуковой карты отобразил насыщенное напряжение, составляло около ± 300 мВ.

Если это диапазон напряжений 16-битного АЦП, наименьшее напряжение, которое мы можем измерить (на одном уровне битов), составляет 600 мВ / 65 535 = 0.009 мВ или 9 мкВ. Это очень чувствительный АЦП.

Однако такое низкое значение максимального входного диапазона, который может измерить АЦП, является существенным ограничением. Применение большего входного напряжения, превышающего ± 0,3 В, приведет к насыщению АЦП и, что более важно, может привести к его повреждению. Чтобы измерить сигналы 5 В, которые я мог бы найти на Arduino, мне нужно добавить интерфейсную схему ослабления между измеряемым напряжением и входом в канал микрофона звуковой карты.

Подключение звуковой карты к реальному миру

Максимальное напряжение на наконечнике, которое я могу подать, составляет ± 0.3В. Мне нужно добавить делитель напряжения на переднюю часть звуковой карты, чтобы снизить напряжение на наконечнике с 5 В до менее 0,3 В. Это делитель напряжения 0,3 В на выходе с 5 В на входе или соотношение (самое большее) 0,3 В / 5 В = 0,06. Я могу построить его с помощью простого резисторного делителя напряжения. Я выбрал резисторы номиналом 10 кОм и 330 Ом. Их коэффициент делителя напряжения составляет 330/10330 = 0,03, что ниже нашего требования 0,06. Эти значения обычно встречаются во многих наборах. Точные значения не важны, пока коэффициент делителя напряжения ниже 0.06. Это сделало бы входной импеданс звуковой карты 10 кОм, что является разумным значением, чтобы не перегружать цепь.

Эквивалентная схема и то, что я установил, показаны на Рис. 9 . В этой схеме сигнал 5 В на наконечнике создает сигнал 5 В x 0,03 = 0,15 В на микрофонном входе. Это ниже любого напряжения, о котором стоит беспокоиться с АЦП.

РИСУНОК 9. Вверху находится схема делителя напряжения, а внизу – фактическая версия макетной платы без пайки.

---

И, при наименьшем напряжении 9 мкВ для каждого уровня оцифровки на входе микрофона, это будет соответствовать наименьшему напряжению на игле, которое я могу измерить, 9 мкВ / 0,03 = 0,3 мВ – большая чувствительность.

Калибровка осциллографа звуковой карты

Последний шаг – настроить коэффициент ослабления канала, чтобы отображаемое напряжение на осциллографе было равно фактическому напряжению на наконечнике.

Отображаемое напряжение с АЦП звуковой карты НЕ является откалиброванным показателем входного напряжения АЦП.Это просто значение, генерируемое программным обеспечением Waveforms на основе значения счетчика АЦП и предположения о диапазоне и разрешении АЦП. Это – плюс цепь резисторов – означает, что отображаемое напряжение и фактическое напряжение на наконечнике вряд ли будут одинаковыми.

В каждый канал осциллограмм встроен калибровочный коэффициент, обозначенный как «Затухание», который позволит нам масштабировать отображаемый экран.

Этот термин «Затухание» немного сбивает с толку. Он действительно предназначен для регулировки отображаемого напряжения на экране в соответствии с напряжением на наконечнике при использовании ослабляющего пробника, такого как обычно используемый пассивный пробник с 10-кратным увеличением.

Датчик 10x на самом деле не является датчиком 10x. Это 1/10-й зонд. Напряжение, отображаемое на экране осциллографа, составляет 1/10 фактического напряжения на конце зонда, подключенного к DUT (тестируемому устройству). Тем не менее, мы называем это зондом 10x.

Если бы мы использовали Analog Discovery Scope и подключили к нему пробник 10x, и мы хотели бы, чтобы осциллограф отображал фактическое напряжение на наконечнике, мы бы использовали настройку ослабления 10x в настройке канала. Напряжение, отображаемое на экране, будет тогда напряжением на наконечнике.

Чтобы найти правильное значение затухания для использования, мы подаем известный сигнал на наконечник и наблюдаем за значением напряжения, отображаемым на экране, со значением затухания 1x. Затем мы вычисляем значение затухания и вводим его как:

.

Это значение, которое мы вводим в поле «Затухание» в настройке канала, как показано на Рис. 10 .

РИСУНОК 10. Под символом шестеренки для канала выберите поле «Затухание» и введите здесь значение.

---

Я использовал свой Discovery Scope в качестве генератора функций и выдал синусоидальную волну с размахом 2 В на частоте 1 кГц. Максимальный диапазон напряжения функционального генератора составляет ± 2 В.

Я измерил фактическое напряжение на наконечнике как 2,00 В от пика до пика. Затем я измерил напряжение, отображаемое на экране, как размах 0,212 В. Это объединяет коэффициент затухания 0,03 в цепи резисторного делителя и калибровку АЦП. Значение затухания:

Это значение, которое я использовал в термине «Коэффициент затухания».Используя этот термин, я теперь измеряю размах напряжения 2,00 В на экране осциллографа звуковой карты.

Альтернативным источником сигнала может быть цифровой сигнал 5 В с вывода Arduino. Отрегулируйте коэффициент затухания так, чтобы при входном сигнале 5 В на осциллографе отображался размах размаха 5 В. Просто используйте достаточно долгое время выключения, чтобы увидеть спад сигнала до 0 В.

Измерение сигналов Arduino

Из-за встроенного в АЦП фильтра верхних частот осциллограф звуковой карты в основном видит края цифровых сигналов.Это делает его идеальным для просмотра частоты и рабочего цикла сигналов, например сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Я написал простой скетч Arduino для управления ШИМ-сигналом с коэффициентом заполнения 50/255 = 19,6% на выводе 10, используя digitalWrite (10,50) . Рисунок 11 показывает сигнал на контакте, измеренный аппаратным обеспечением Analog Discovery Scope, и сигнал, измеренный осциллографом звуковой карты.

РИСУНОК 11. Измеренные сигналы ШИМ на выводе 10 с помощью двух разных приборов.Осциллограф звуковой карты измерял ту же амплитуду, частоту и рабочий цикл импульсов, что и осциллограф Analog Discovery.

---

Я добавил к осциллографам два измерения: частоту и положительный рабочий цикл. Оба индикатора показывают одинаковые значения: 490,3 Гц и 19,6%.

Опции для более производительного осциллографа

Когда вашему проекту требуется хороший низкочастотный отклик или более высокий высокочастотный отклик, вы превысили ограничения возможностей звуковой карты. Пришло время перейти к реальному охвату.Принципы, которые вы изучаете при использовании осциллографа звуковой карты, будут напрямую применяться к любому другому осциллографу, который вы используете.

Есть много вариантов на выбор, связанных с:

• Цена
• Частота дискретизации
• Полоса пропускания усилителя
• Дополнительные аппаратные функции
• Дополнительные возможности ПО
• Пользовательский интерфейс
• Как автономный блок или как интерфейс USB для ПК или Mac

У каждого есть свои личные предпочтения, часто связанные с тем, что они использовали в прошлом и что им удобно.Хотя очевидно, что есть несколько плохих прицелов с ужасной производительностью и столь же плохим пользовательским интерфейсом, есть также несколько приемлемых прицелов в том же ценовом диапазоне. Если вы хотите потратить менее 50 долларов, я рекомендую найти старый прицел на eBay. Обычно это лучше, чем ничего, но покупатель остерегается.

Если вы можете позволить себе 279 долларов, я рекомендую прицел Digilent Analog Discovery 2 Scope. Он имеет частоту дискретизации 100 MS / sec, полосу пропускания 30 МГц, двухканальный функциональный генератор и источник питания с тем же пользовательским интерфейсом, что и осциллограф звуковой карты, использованный в этой статье.Это 12 инструментов в одном.

Если вам нужен автономный прицел, сначала проверьте eBay. Если вы хотите приобрести новый прицел, начальная цена обычно составляет около 300 долларов без встроенного генератора функций или какого-либо программного обеспечения для анализа. Для прицела со значительно большей производительностью, чем полоса пропускания 30 МГц и скорость 100 мс / сек, цены начинаются примерно с 500 долларов.

Все они имеют, по сути, один и тот же пользовательский интерфейс, который вы можете изучить с помощью этой бесплатной звуковой карты. NV

---

Связаться с Эриком Богатином
www.HackingPhysics.com
[адрес электронной почты защищен]

Загрузите программное обеспечение сигналов
https://analogdiscovery.com/download

---

Как использовать осциллограф: Полное руководство по установке

Методы измерений осциллографом

Два основных осциллографических измерения, которые вы можете выполнить:

• Измерения напряжения
• Измерения времени

Практически любое другое измерение основано на одном из этих двух фундаментальных методов.

В этом разделе обсуждаются методы использования осциллографа для визуального выполнения измерений с помощью экрана осциллографа. Это распространенный метод с аналоговыми приборами, который также может быть полезен для «быстрой» интерпретации изображений цифровых осциллографов.

Обратите внимание, что большинство цифровых осциллографов включают в себя автоматизированные измерительные инструменты, которые упрощают и ускоряют выполнение общих задач анализа, тем самым повышая надежность и достоверность ваших измерений. Однако знание того, как производить измерения вручную, как описано здесь, поможет вам понять и проверить автоматические измерения.

Измерения напряжения

Напряжение – это величина электрического потенциала, выраженная в вольтах, между двумя точками в цепи. Обычно одна из этих точек заземляется (ноль вольт), но не всегда. Напряжения также можно измерять от пика до пика. То есть от точки максимума сигнала до точки минимума. Будьте внимательны, чтобы указать, какое напряжение вы имеете в виду. Осциллограф – прибор для измерения напряжения. После того, как вы измерили напряжение, другие величины можно будет просто вычислить.Например, закон Ома гласит, что напряжение между двумя точками в цепи равно току, умноженному на сопротивление. Из любых двух из этих величин вы можете вычислить третье, используя формулу, показанную ниже.

Напряжение = ток x сопротивление

Еще одна удобная формула – это степенной закон, который гласит, что мощность сигнала постоянного тока равна напряжению, умноженному на ток. Вычисления для сигналов переменного тока более сложны, но суть в том, что измерение напряжения – это первый шаг к вычислению других величин.На рисунке 66 показано напряжение одного пика (V _p ) и размах напряжения (V _{p – p} ).

Рисунок 66 : Пиковое напряжение (V _p ) и размах напряжения (V _p-p ).

Самый простой метод измерения напряжения – это подсчет количества делений, которые охватывает осциллограмма на вертикальной шкале осциллографа. Регулировка сигнала для покрытия большей части дисплея по вертикали обеспечивает наилучшие измерения напряжения, как показано на рисунке 67.Чем большую площадь дисплея вы используете, тем точнее вы сможете прочитать результат измерения.

Рисунок 67 : Измерьте напряжение на центральной вертикальной линии координатной сетки.

Многие осциллографы оснащены курсорами, которые позволяют автоматически выполнять измерения формы сигнала без необходимости считать отметки на сетке. Курсор – это просто линия, которую можно перемещать по дисплею. Две горизонтальные линии курсора можно перемещать вверх и вниз, чтобы ограничить амплитуду сигнала для измерения напряжения, а две вертикальные линии перемещаются вправо и влево для измерения времени.Показания показывают напряжение или время в их положениях.

Измерения времени и частоты

Вы можете измерять время, используя горизонтальную шкалу осциллографа. Измерения времени включают измерение периода и ширины импульсов. Частота обратно пропорциональна периоду, поэтому, если вы знаете период, частота делится на единицу, деленную на период. Как и измерения напряжения, измерения времени становятся более точными, если вы настраиваете часть измеряемого сигнала, чтобы покрыть большую площадь дисплея, как показано на рисунке 68.

Рисунок 68 : Измерьте время по центральной горизонтальной линии координатной сетки.

Измерения ширины импульса и времени нарастания

Во многих приложениях важны детали формы импульса. Импульсы могут искажаться и вызывать сбои в работе цифровой схемы, а синхронизация импульсов в последовательности импульсов часто имеет большое значение.

Стандартными измерениями импульсов являются время нарастания и ширина импульса. Время нарастания – это время, необходимое импульсу для перехода от низкого к высокому напряжению.Обычно время нарастания измеряется от 10% до 90% полного напряжения импульса. Это устраняет любые неровности на переходных углах импульса.

Ширина импульса – это время, которое требуется импульсу для перехода от низкого уровня к высокому и снова к низкому уровню. Обычно ширина импульса измеряется при 50% от полного напряжения. Рисунок 69 иллюстрирует эти точки измерения.

Рисунок 69 : Точки измерения времени нарастания и ширины импульса.

Импульсные измерения часто требуют точной настройки запуска.Чтобы стать экспертом в захвате импульсов, вы должны научиться использовать задержку запуска и как настроить цифровой осциллограф на сбор данных до запуска, как описано в главе 4 – Системы осциллографа и элементы управления. Горизонтальное увеличение – еще одна полезная функция для измерения импульсов, поскольку она позволяет видеть мелкие детали быстрого импульса.

Узнайте больше об использовании осциллографа в Центре обучения осциллографов и загрузите наш плакат «Основы осциллографа» с пошаговыми инструкциями по настройке осциллографа и повесьте его в своей лаборатории.Если вы не покупали осциллограф или хотите обновить его для выполнения более сложных тестов, приобретите осциллографы Tektronix сегодня.

Осциллограф

USB – осциллограф на базе ПК »Электроника

Осциллографы

для ПК и USB представляют собой высокопроизводительные измерительные приборы в небольшом пространстве и по сравнительно низкой цене за счет использования пользовательского интерфейса и некоторой обработки данных на компьютере.

---

Типы осциллографов:
Аналоговые осциллографы Объем аналогового хранилища Цифровой люминофор Цифровой прицел Объем USB / ПК Осциллограф смешанных сигналов MSO Объем выборки

Осциллограф Учебное пособие включает:
Осциллограф, основы Сводка типов осциллографов Характеристики Как пользоваться осциллографом Запуск области видимости Пробники осциллографа Технические характеристики пробника осциллографа

---

Осциллографы на базе ПК, включая USB-осциллографы, стали очень популярным способом создания высокопроизводительных осциллографов по низкой цене и в небольшом корпусе.

В некоторых случаях компьютер будет доступен в среде, где должно быть проверено электронное оборудование, и поэтому использование вычислительной мощности, экрана и источника питания ПК или другого компьютера имеет смысл, позволяя сэкономить на стоимости и пространстве.

Учитывая спрос на USB-осциллографы, доступно большое разнообразие, предлагающее полный спектр возможностей от USB-осциллографов начального уровня до стробоскопических осциллографов с полосой пропускания, простирающейся до диапазона ГГц. Эти испытательные инструменты позволяют добиться значительной экономии средств без ущерба для производительности в зависимости от выбранного USB-осциллографа

Выбор USB для ПК

Использование универсальной последовательной шины, USB для подключения прицела к ПК имеет смысл, хотя это не единственный метод.

Осциллографы, использующие персональные компьютеры, ПК, могут использовать различные методы для связи с ПК. Однако в последние годы USB стал стандартом практически на всех компьютерах, и в результате не требуется использование дополнительной карты, такой как карта Firewire и т. Д., Для использования одного из этих тестовых инструментов.

Использование USB означает, что можно использовать прицел, используя вычислительную мощность ПК, практически на любом ПК.

Другое преимущество состоит в том, что наличие цифрового USB-прицела позволяет получить преимущества и снизить затраты.Для различных интерфейсов требуется меньше вариантов, поэтому можно сосредоточиться на оптимизации конструкции испытательного прибора для USB.

Также интересно отметить, что многие цифровые осциллографы в штучной упаковке используют тот же подход и имеют одинаковые базовые схемные блоки, единственная реальная разница заключается в том, что осциллограф USB использует внешний ПК или другой компьютер для управления и отображения.

Основы USB-осциллографа для ПК

Одним из ключевых элементов осциллографа для ПК, естественно, является USB-соединение.Это обеспечивает удобный и достаточно высокоскоростной канал передачи данных, по которому USB-осциллограф и компьютер могут обмениваться данными.

Хотя испытательное оборудование от разных производителей и оборудование, находящееся в разных позициях в пределах диапазона от производителей, будет отличаться, есть некоторые общие аспекты этих объемов, которые можно выделить.

Для USB-осциллографов используются два основных подхода: один обеспечивает гораздо более дешевые, но менее производительные осциллографы, а другой – гораздо более удовлетворительное решение.

1) Простой осциллограф USB на базе микропроцессора

В этом виде USB-осциллографа используется встроенный микропроцессор для управления и проведения измерений, но в этом простом формате есть некоторые серьезные ограничения.

Что касается работы, то входящий сигнал попадает в осциллограф и подвергается аналоговой обработке: затухание; усиление; согласование импеданса, если требуется. Затем они передаются в аналого-цифровой преобразователь, АЦП, и данные передаются в микропроцессор.

Типовая блок-схема осциллографа USB / ПК на базе микропроцессора

С учетом архитектуры процессора, как правило, процессор организует данные так, чтобы их можно было отправить на компьютер для большей части обработки. Это означает, что на компьютер необходимо передать большое количество данных по USB-каналу, и это может оказаться узким местом. Одна из основных проблем заключается в том, что невозможно гарантировать запуск триггера, поэтому можно пропустить важное событие в сигнале.Это может привести к тому, что будет потрачено много времени на отслеживание проблемы с сигналом e, потому что она не будет видна осциллографом

.

2) USB-осциллограф на базе FPGA

Для того, чтобы значительно улучшить характеристики USB-осциллографов, используются FPGA или иногда CPLD. Это позволяет выполнять гораздо больший объем обработки в пределах самого USB-устройства, а также за гораздо более короткое время. Эти устройства могут быть настроены для выполнения точных требуемых задач, поэтому они могут обрабатывать данные намного быстрее, и они могут обрабатывать гораздо больше данных, чтобы обеспечить наилучшее отображение форм сигналов.

Одной из важных областей, где это может происходить, является срабатывание триггера, где гораздо более быстрая работа означает, что прицел может правильно срабатывать даже при полной скорости прицела.

При использовании осциллографов USB на базе FPGA данные обрабатываются параллельно, данные хранятся в самом осциллографе USB, а ПК в основном используется для отображения сигналов и управления ими. USB-осциллограф обрабатывает захваченные данные, а затем передает сигнал для отображения на ПК или другой компьютер, используя формат без потерь по USB-каналу.Таким образом, USB-соединение не является узким местом, и осциллограф, который был разработан для обработки захваченных данных формы сигнала, может обеспечить это наиболее эффективным образом.

Типовая блок-схема USB / ПК осциллографа на базе ПЛИС

Данные проходят аналоговую обработку, так что можно обеспечить любое согласование затухания, усиления, импеданса и т. Д. Полученный сигнал затем передается в аналого-цифровой преобразователь.

У АЦП может быть одно или несколько ядер – если у него несколько ядер, то данные обычно передаются параллельно ПЛИС и в память.Имея данные, хранящиеся таким образом, можно обрабатывать их различными способами, вызывая данные из памяти по мере необходимости.

Многие осциллографы, как USB-осциллографы, так и осциллографы в штучной упаковке, предлагают логический анализ или цифровые каналы. Они не требуют такой же аналоговой обработки и могут быть переданы непосредственно в FPGA, очевидно, через схему защиты. Осциллографы с этой возможностью обычно называются осциллографами MSO или осциллографами смешанных сигналов.

После обработки формы сигнала изображение, которое нужно отобразить, можно передать через интерфейс USB на ПК.Поскольку на ПК поступают только обработанные данные, нет узких мест на USB или другом интерфейсе, и это означает, что производительность не ограничивается производительностью интерфейса USB. Он также передается в формате без потерь, чтобы можно было увидеть все импульсы / переходные процессы. В некоторых осциллографах могут быть отправлены прореженные данные, что может привести к дефектам отображаемой формы сигнала, что может привести к пропуску переходных процессов.

Преимущества / недостатки прицела USB для ПК

Использование USB-осциллографа на базе ПК имеет множество преимуществ и недостатков.Они должны быть сбалансированы при принятии решения о том, использовать или покупать один из этих тестовых инструментов.

Преимущества осциллографа на базе USB / ПК

• Рентабельность: Одним из больших преимуществ использования USB-осциллографа является то, что это очень рентабельный способ покупки осциллографа. В общем тестовом оборудовании используются многие аспекты компьютера, которые, вероятно, уже будут доступны. Электропитание, дисплей и вычислительная мощность доступны в пределах ПК, и это означает, что нет необходимости дублировать их в пределах USB.
• Простота установки и использования: Использование интерфейса USB означает, что соединение ПК и прицела особенно просто. Это хорошо зарекомендовавший себя и простой в настройке интерфейс. Обычно программное обеспечение, используемое с осциллографом, также проектируется таким образом, чтобы его было легко внедрить.
• Большой экран: Большинство ПК, будь то ноутбук или настольный компьютер, имеют экран хорошего размера, позволяющий легко увидеть изображения осциллограмм.
• Использует существующее оборудование: USB-осциллографы используют ПК, которые, вероятно, уже будут доступны.Это значит, что покупать новую именно на эту роль маловероятно.
• Портативный: Осциллографы USB намного меньше специализированных осциллографов. Для выездного обслуживания у многих инженеров уже есть портативный компьютер, поэтому тот факт, что осциллограф USB намного меньше, чем у специального осциллографа, дает реальное преимущество.
• Производительность: Производительность, которую можно достичь с помощью осциллографов на базе ПК, постоянно улучшается.Осциллографы USB верхнего уровня, например, могут соответствовать характеристикам доступного автономного тестового оборудования. В зависимости от выбранной модели эти USB-прицелы могут соответствовать топовым стандартным прицелам и при гораздо меньшей стоимости.

Недостатки осциллографа на базе USB / ПК

• Требуется ПК: Тот факт, что для USB-осциллографа требуется ПК, в некоторых случаях может быть преимуществом, но в других – недостатком, если он еще не доступен.
• Производители нижнего прицела могут срезать углы: Как и все испытательные приборы, вы можете получить то, за что платите. Некоторые низкоуровневые USB-прицелы от менее известных производителей могут сократить расходы, а также могут возникнуть проблемы с производительностью. Обратитесь к хорошо известному бренду, и качество будет гарантировано.

Ключевые моменты, которые следует учитывать при выборе USB-осциллографа

На рынке представлено очень много USB-осциллографов, некоторые из которых намного лучше других.Соответственно, при выборе USB-осциллографа необходимо убедиться, что сделан лучший выбор, и ниже приведены несколько советов, которые следует учитывать:

• Убедитесь, что триггер является цифровым: В некоторых осциллографах USB или фактически любых цифровых осциллографах триггер может быть разработан непосредственно из аналогового сигнала, тогда как в других он берется из цифровых данных, хранящихся в осциллографе. Если в прицел включен полностью цифровой триггер, это позволяет достичь гораздо более высокого уровня точности и гибкости.Ложный запуск, шум и другие проблемы могут быть минимизированы с помощью цифровых триггеров, а запуск может быть установлен для середины сигнала и т. Д., Чтобы можно было видеть сигнал до и после точки запуска.
• Убедитесь, что выбран USB-осциллограф на базе FPGA: USB-осциллографы, основанные на технологии FPGA, могут обеспечить гораздо более высокий уровень производительности. Микропроцессорные часто рекламируют частоты дискретизации 48 МГц, 96 МГц или долей, и они обычно имеют ограниченную полосу пропускания.
• Разрешение: Одной из ключевых характеристик цифровых осциллографов является достижимое разрешение. Некоторые осциллографы низкого уровня могут предлагать только восьми или десяти битное разрешение. При отображении осциллограмм на экране компьютера с использованием осциллографов с более низким разрешением можно обнаружить отсутствие деталей. Иногда формы сигналов могут быть неровными, так как можно увидеть отдельные биты. Также можно потерять детали, особенно если смотреть на небольшое напряжение в присутствии гораздо большего.Некоторые прицелы предлагают гораздо более высокий уровень разрешения, и они могут обеспечить более детальную информацию.
• Полоса пропускания: При просмотре форм сигналов необходимо убедиться, что полоса пропускания осциллографа достаточно высока для захвата формы волны и любых гармоник, которые она может содержать. Часто используется эмпирическое правило, известное как правило пяти раз. При этом полоса пропускания осциллографа должна в пять раз превышать наивысшую частотную составляющую сигнала. При использовании этого правила погрешность из-за частотных ограничений будет менее ± 2%.
• Глубина памяти: При выборе USB-осциллографа убедитесь, что у него достаточно памяти для захвата и хранения необходимых сигналов. Чем больше объем памяти, тем больше сигнала можно захватить с максимальной частотой дискретизации.
  

  Глубина памяти = (окно времени сбора данных) (частота дискретизации)

  
  
  
  При 1 MSa на канал осциллограф может захватывать 1 мс или время с частотой дискретизации 1 Гвыб / с. Таким образом, для захвата такого количества данных должен быть доступен достаточный объем памяти.Это дает представление о том, что может потребоваться.
• Функциональный генератор / возможности AWG: Используя возможности FPGA, легко включить функциональный генератор, который может генерировать различные формы сигналов. Осциллографы Sime имеют полную возможность генерации сигналов произвольной формы, поэтому можно сгенерировать или загрузить любую требуемую форму сигнала.
• Рассмотрим тип ПК: Большинство прицелов USB смогут работать с ПК на базе Windows, однако некоторые могут захотеть использовать прицел либо с Apple Mac с iOS, либо они захотят использовать Linux.Проверьте, подходит ли USB-прицел для используемой операционной системы.

Использование осциллографа на базе ПК или USB дает множество преимуществ, но их необходимо тщательно рассмотреть, прежде чем делать окончательный выбор.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG Получение данных
Вернуться в тестовое меню.. .

Ноутбуки HP

– Подключение ТВ-сигнала через ноутбук

Самым простым способом настройки ПК и телевизора является подключение ТВ-тюнера ПК напрямую к источнику кабеля или антенне без отправки сигнала через телеприставку. Базовые каналы кабельного телевидения (аналоговый сигнал) можно принимать без приставки. Требуется телеприставка со спутниковыми услугами или платой за просмотр и другими платными каналами (цифровой сигнал).

Цель этой конфигурации, которая обходит телевизионную приставку, состоит в том, чтобы проверить правильность работы компонентов. После того, как соединение с платой ТВ-тюнера установлено и настроено для просмотра телевизионных изображений, вы можете использовать более сложную конфигурацию, чтобы получить максимальное разрешение и производительность от ваших аудио / видео компонентов.

Заметка:

ТВ-тюнер HP ExpressCard должен быть вставлен в слот для экспресс-карты, а все соответствующие кабели должны быть собраны до подключения ПК к телевизору.

Необходимые детали идентифицируются в следующих шагах.

Рис.: Компоненты, необходимые, если приставка не используется

Чтобы использовать карту ТВ-тюнера для отображения видеопрограммы как на ноутбуке, так и на внешнем ТВ-мониторе без использования телеприставки (кабельного или спутникового тюнера), подключите оборудование следующим образом.

1. Перед подключением ПК к внешнему телевизору убедитесь, что карта аналогового ТВ-тюнера HP ExpressCard (1) установлена ​​в ПК и может отображать видеоизображение на ПК.

2. Убедитесь, что источник видеосигнала кабельного или спутникового телевидения подключен к плате ТВ-тюнера с помощью переходного разъема коаксиального кабеля RF (2a) и коаксиального кабеля (2b).

3. Определите типы разъемов, доступных на обоих портах ПК и внешнего телевизора, и решите, какой тип подключения будет использоваться.

4. Подключите композитный аудио / видео кабель – или разъем кабеля s-video (4a) – от порта ПК (4b) к видеовходу на телевизоре (4c).

5. Используйте пульт дистанционного управления (5) для ТВ-тюнера ПК, чтобы переключать каналы для отображения как на ПК, так и на телевизоре.

Эта установка оборудования проверяет работу компонентов для отображения изображения с кабельного или спутникового источника. Он также может отображать изображение с видеокассеты или источника DVD, используя коаксиальное соединение от устройства видеоплеера к плате ТВ-тюнера.

Заметка:

Поскольку существует так много вариантов развлекательных компонентов, пожалуйста, просмотрите документацию производителя аудио / видео для других конфигураций.

Сбор и отображение данных для электрофизиологии: компьютерные осциллографы

J Бакалавриат Neurosci Educ. 2006 Fall; 5 (1): R11 – R14.

Опубликовано в Интернете 15 октября 2006 г.

Программа нейробиологии, Амхерстский колледж, Амхерст, Массачусетс 01002.

Адресная корреспонденция: доктору Стиву Джорджу, Программа неврологии, Амхерстский колледж, Амхерст, Массачусетс 01002 Электронная почта: ude.tsrehma@egroegas Copyright © 2006 Факультет неврологии бакалавриата Эту статью цитировали в других статьях в PMC.

Abstract

Осциллограф ПК, внешнее устройство сбора данных, подключенное к портативному компьютеру, представляет собой вариант, который стоит рассмотреть для учебных лабораторий неврологии, которые включают электрофизиологию. В этой статье описываются доступные технологии и рассматриваются продукты, представленные на рынке по состоянию на середину 2006 года.

Ключевые слова: цифровой осциллограф , аналого-цифровое преобразование, USB-устройства

ВВЕДЕНИЕ

Новое поколение устройств теперь делает технически простым и относительно недорогим оснащение электрофизиологических установок лаборатории неврологии с функциями хранения и отображения более мощными, чем те дорогих цифровых запоминающих осциллографов.Эти устройства, называемые осциллографами для ПК, представляют собой небольшие устройства оцифровки, подключенные к компьютерам, в идеале ноутбукам, через интерфейс USB. Сопутствующее программное обеспечение обеспечивает отображение электрической активности, подобное осциллографу. Наличие электрофизиологических данных в компьютере позволяет студентам выполнять более эффективный анализ данных после окончания эксперимента, чем это возможно с помощью автономных цифровых запоминающих осциллографов.

ИСТОРИЯ

В последние десятилетия знаменитый осциллограф постепенно дополнялся или даже заменялся в электрофизиологических лабораториях компьютерами, оборудованными для аналого-цифрового (A / D) преобразования и отображения электрических сигналов от нейронов.Первоначально специализированные функциональные платы A / D были доступны для установки в слоты расширения на настольных компьютерах. Большинство из них были дорогими многофункциональными платами с большим количеством входных каналов, чем необходимо для учебных целей. Настольные компьютеры и мониторы, расположенные рядом с электрофизиологическими препаратами, также генерировали нежелательные электрические помехи. Стандартные функции осциллографа, такие как внешний запуск, часто было сложно реализовать. В верхней части этой технологии исследовательские лаборатории имели доступ к специализированным регистраторам данных, разработанным специально для электрофизиологии, но эти системы были слишком дорогими для большинства учебных лабораторий с несколькими установками.

В последние несколько лет стали доступны внешние осциллографы для ПК, которые подключаются к параллельному порту компьютера. Совсем недавно были представлены модели, использующие USB-соединение вместо параллельного порта. Их преимущество заключается в том, что блок осциллографа ПК получает питание через USB-соединение, вместо того, чтобы требовать внешнего источника питания из-за связанных с ним шумов 60 Гц. Электрофизиологическая установка с осциллографом ПК с USB-интерфейсом, подключенным к портативному компьютеру, работающему от батареи, имеет меньше проводов, меньше шума 60 Гц, а также меньший вес и объем оборудования, чем предыдущие способы выполнения электрофизиологии в студенческих лабораториях.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПК-осциллографам требуется несколько функций для удовлетворения потребностей учебных лабораторий по неврологии, связанных с электрофизиологией. На момент подготовки этого обзора в середине 2006 г. самые дешевые осциллографы для ПК стоимостью от 200 до 500 долларов не обладали некоторыми из этих функций, но некоторые устройства стоимостью чуть выше 500 долларов были удовлетворительными. Вот четыре характеристики, которые следует учитывать потенциальным покупателям.

Чувствительность по напряжению

Система должна быть способна обнаруживать, оцифровывать и отображать мельчайшие сигналы в любом из запланированных экспериментов.Например, импульсы от большеберцовой кости таракана, зарегистрированные булавками в ноге насекомого, могут составлять около 100 микровольт; после усиления при усилении 100 это будут пики 10 милливольт. (Многие усилители могут быть настроены на обеспечение более высоких коэффициентов усиления, но при некоторых условиях записи коэффициенты усиления выше 100 могут быть связаны с высоким уровнем шума и прерывистым насыщением усилителя, поэтому консервативным выбором является коэффициент усиления 100.) Таким образом, осциллограф ПК с адекватным Для чувствительности необходимо, чтобы его наиболее чувствительная вертикальная настройка полного диапазона была не ниже ± 20 мВ.Самые дешевые устройства не обладают таким уровнем чувствительности, но у некоторых в диапазоне от 500 до 800 долларов он есть.

Возможности аналого-цифрового преобразования

Аналогово-цифровой преобразователь преобразует аналоговое напряжение с препарирования нерва на цифровые уровни. Количество уровней, охватывающих полную шкалу устройства, описывается как разрядность аналого-цифрового преобразователя, которая в доступных в настоящее время единицах обычно составляет 8, 12 или 16 бит. Целое число 2, возведенное в эти степени, показывает количество уровней напряжения, которые можно различить по всей шкале блока сбора данных.Таким образом, 8-битное устройство может различать 256 уровней, 12-битное устройство – 4096 уровней, а 16-битное устройство – около 65 000 уровней. Некоторые продукты обеспечивают улучшенное обнаружение, когда сигнал является периодическим, т. Е. Полностью повторяющимся. Однако это не применимо к большинству электрофизиологических сигналов, поэтому важно необработанное количество бит для одного случая. По моему опыту работы с некоторыми из этих устройств, устройства с 8-битными преобразователями превращают знакомую гладкую форму волны внеклеточного нервного импульса в нечто вроде профиля многослойного свадебного торта, который не подходит даже для использования в студенческой лаборатории.Устройства с 12-битным преобразованием удовлетворительны, хотя и не так гладко, как дисплеи аналоговых осциллографов. 16-битные модели дороги, поэтому они могут не входить в бюджет для нескольких лабораторных установок, но они прекрасно воспроизводят аналоговые нейронные сигналы.

Размер буфера, также называемый глубиной буфера

ПК-осциллограф выполняет несколько аналого-цифровых преобразований и отправляет их на подключенный компьютер. Чтобы с хорошей точностью отобразить нервный спайк продолжительностью 1 мс, включая достаточно точное определение пика, устройство должно отбирать сигнал не менее 10 раз в течение 1 мс.Это соответствует интервалу дискретизации 0,1 мс или частоте дискретизации 10 кГц. Даже самые дешевые модели могут производить выборку с более высокой частотой, чем эта, поэтому частота выборки не является проблемой. Однако производительность ограничена тем, сколько данных может хранить буфер памяти устройства, учитывая продолжительность записи. Например, можно записать и отобразить данные за две секунды при сгибании большеберцовой кости таракана или изменении нагрузки на рецептор растяжения рака. Размер буфера 20 000 потребуется для хранения двухсекундных данных с частотой дискретизации 10 кГц; более высокие частоты дискретизации или более длительное время записи, конечно, потребуют еще большей емкости буфера.

Внешний триггер

Аналоговые осциллографы имеют вход внешнего триггера, который синхронизирует развертку осциллографа с электрическим стимулом, подаваемым на биологический препарат. В некоторых более дешевых осциллографах для ПК отсутствует эта функция, которая является важной функцией для электрофизиологии. Устройства с возможностью внешнего запуска обычно имеют второй входной канал, который можно использовать либо в качестве второй трассировки данных, либо в качестве триггера. Когда второй канал выбран в качестве триггера, программное обеспечение контролирует его и при достижении порогового значения начинает запись данных, поступающих в первый входной канал.

показывает шипы большеберцовой кости таракана, образованные в ответ на изгибание позвоночника с помощью изолированного зонда, записанные в течение 1 секунды при частоте дискретизации 10 кГц. показывает аналогичные ответы от одного и того же позвоночника с частотой дискретизации 2 кГц, что соответствует интервалу дискретизации 0,5 мс. Обратите внимание на ухудшение, как и ожидалось, амплитуды всплеска и формы волны на этой низкой частоте дискретизации. показывает расширенный сегмент 0,1-секундной части кривой в 2 A , обозначенной полосой, в качестве примера возможности ПК-осциллографа для последующего анализа и отображения данных в автономном режиме.

Ответы большеберцовой кости таракана, записанные с помощью компьютерного осциллографа PicoScope 3224. A : дискретизация с частотой 10 кГц в течение 1 секунды. B : Аналогичные ответы, дискретизированные на частоте 2 кГц, демонстрируют влияние низкой полосы пропускания. C : Расширение данных в трассе в A от 0,4 до 0,5 с.

ОТЗЫВЫ ПРОДУКТА

перечисляет вышеупомянутые функции и стоимость по состоянию на середину 2006 г. образца компьютерных осциллографов, которые работают через USB-соединения. Если некоторые из перечисленных продуктов кажутся дорогими на основании перечисленных характеристик, это обычно связано с тем, что устройства имеют другие расширенные функции, не необходимые для студенческой электрофизиологии, такие как большое количество входных каналов, аналоговых и / или цифровых выходных линий или очень высокие частоты дискретизации.Затраты указаны для одного товара; скидки могут быть доступны при нескольких покупках.

Таблица 1

Характеристики выбранных моделей компьютерных осциллографов. Три блока, выделенные жирным шрифтом, подробно описаны в тексте.

3100 9080 9080 12

Продукт	Макс. Чувствительность	АЦП	Буфер	Триггер	Стоимость
USB-инструменты Stingray DS1M12	± 50 мВ	8	32 kS	Y	$ 199
Преобразование данных DT9812-2.5	± 152 мВ	12	32 kS	Y	$ 229
Picoscope 2202	± 50 мВ	8	32 kS	N	± 1250 мВ	12	2 кс Bitscope 310	± 10 мВ	12	64 kS	Y	$ 545
Picoscope 3224	512 kS	Y	$ 595
Link Instruments DSO-2102M	± 200 мВ	8	32 kS	Y	$ 725
TiePie Handyscope HS3-5 МГц	± 200 мВ	12	128 kS	Y		± 20 мВ	16	2 kS	Y 1	$ 1045
ADInstruments Powerlab 4/25	85	8		9085	Y	$ 2000

Три продукта в таблице соответствуют четырем критериям, описанным выше: не менее 12-битного преобразования, не менее 20 мВ максимальной чувствительности к напряжению, не менее 20 000 размера буфера и с возможностью внешнего запуска.Все они могут взаимодействовать как с компьютерами Macintosh, так и с ПК.

Bitscope 310

Это устройство обладает всеми необходимыми функциями в привлекательном и прочном физическом корпусе и по разумной цене. У него есть два недостатка. Во-первых, производитель находится в Австралии и не продает через дилеров в других частях мира, поэтому устройства должны быть отправлены из Австралии и должны пройти таможню. Во-вторых, программное обеспечение не позволяет пользователю устанавливать скорость оцифровки. Вместо этого скорость автоматически регулируется в зависимости от продолжительности оцифровки, чтобы полностью использовать буферную емкость.Хотя эта функция может быть желательной в некоторых контекстах, она приводит к фактически разным полосам пропускания записанных сигналов в зависимости от выбранной длительности, что не кажется идеальным.

Picoscope 3224

Это система, выбранная для учебных лабораторий неврологии в Амхерстском колледже. Максимальной чувствительности по напряжению вполне достаточно, но самые маленькие сигналы, которые мы ожидаем зарегистрировать (примерно 10 милливольтных всплесков после предварительного усиления), отображаются хорошо (см.). Цена разумная, а программное обеспечение полнофункциональное и интуитивно понятное, что позволяет пользователю полностью контролировать скорость оцифровки и все функции отображения.Записи могут быть сохранены в формате данных для дальнейшей автономной работы, такой как отображение расширенной части части кривой; в качестве альтернативы изображения экрана можно сохранить для печати. Пикоскоп производится в Великобритании, но продается через нескольких поставщиков в США. Мы обнаружили, что с Swangate International, Inc. легко иметь дело, услужливо отправив пробный образец для оценки.

ADInstruments Powerlab 4/25

ADInstruments полностью посвящена исследованиям и преподаванию физиологии, включая нейрофизиологию, в отличие от других компаний, которые предоставляют системы сбора данных общего назначения.Поддержка продукта включает в себя заранее написанные лабораторные протоколы, аксессуары для многих различных видов физиологии, а также отзывчивый персонал, который доступен по телефону и хорошо осведомлен о преподавании физиологических лабораторий. Хотя Powerlab 4/25 является самым дешевым устройством сбора данных для этой компании, он очень мощный, с более высокой чувствительностью, чем все другие рассмотренные устройства, 16-битным аналого-цифровым преобразованием, аппаратными фильтрами и аналоговым выходом, поэтому его можно использовать в качестве стимулятор. Великолепное программное обеспечение позволяет студентам редактировать, анализировать и распечатывать свои данные.Очевидно, проблема в цене: Powerlab 4/25 стоит почти в четыре раза дороже, чем другие осциллографы для ПК, которые подходят для учебных лабораторий по нейрофизиологии. Ценообразование также не всегда легко понять: цена на несколько единиц Powerlab 4/25 в середине 2006 года была указана как 2500 долларов за единицу, но если кто-то соглашается «связать» ее с другими физиологическими аксессуарами, которые не используются в неврологической лаборатории, цена всего комплекта упала до 2000 долларов.

Дополнительную информацию о любом из этих продуктов см. На интернет-ресурсах, перечисленных в разделе.

Таблица 2

Интернет-ресурсы. Проверенные продукты перечислены с адресами в Интернете.

Упрощенная электрофизиология. Подготовка большеберцовой кости таракана с предусилителем, компьютерным осциллографом и ноутбуком для отображения и анализа. Подготовка с использованием устройств с питанием от переменного тока, таких как аудиомонитор, электростимулятор или освещение, может потребовать дополнительного экранирования или заземления.

Сноски

При финансовой поддержке Фонда Кресге.

7 лучших программ для осциллографов для Windows

автор Иван Енич

Эксперт по поиску и устранению неисправностей

Увлеченный всеми элементами, связанными с Windows, и в сочетании со своим врожденным любопытством, Иван глубоко погрузился в понимание этой операционной системы, специализируясь на драйверах и устранении неполадок с драйверами. Когда он не занимается … Читать дальше Обновлено: 15 апр.2020 г.

Размещено: январь 2018

• Осциллографы – это электронные измерительные приборы, которые позволяют вам наблюдать постоянно изменяющиеся напряжения сигналов, обычно в виде двухмерного графика одного или нескольких сигналов в зависимости от времени.
• Поскольку получить качественный цифровой осциллограф довольно сложно из-за высокой стоимости, вы можете положиться на программное обеспечение осциллографа. Эта технология прошла долгий путь с программным обеспечением, способным анализировать другие сигналы от цепей или устройств.
• Более интересное программное обеспечение для работы с аудио вы можете найти на нашем сайте.
• Если вам нужна дополнительная информация о звуковых картах, наш специальный раздел всегда готов помочь.

Чтобы исправить различные проблемы с ПК, мы рекомендуем Restoro PC Repair Tool:
Это программное обеспечение исправит распространенные компьютерные ошибки, защитит вас от потери файлов, вредоносных программ, сбоев оборудования и оптимизирует ваш компьютер для достижения максимальной производительности.Исправьте проблемы с ПК и удалите вирусы прямо сейчас, выполнив 3 простых шага:

1. Загрузите Restoro PC Repair Tool , который поставляется с запатентованными технологиями (патент доступен здесь).
2. Нажмите Начать сканирование , чтобы найти проблемы Windows, которые могут вызывать проблемы с ПК.
3. Нажмите Восстановить все , чтобы исправить проблемы, влияющие на безопасность и производительность вашего компьютера.

• Restoro загрузили 0 читателей в этом месяце.

Осциллограф

– это электронный измерительный прибор, который позволяет наблюдать постоянно изменяющиеся напряжения сигналов, обычно в виде двухмерного графика одного или нескольких сигналов в зависимости от времени. Другие сигналы, которые можно преобразовать в напряжение и отобразить.

Между тем, осциллограф идеален для проектирования, диагностики, обучения и работы с электроникой. Более того, получить качественный цифровой осциллограф сложно из-за высокой стоимости, и даже профессионалы часто ограничены в доступе к оборудованию в специально отведенные для этого инженерные помещения.

Программное обеспечение осциллографа

прошло долгий путь с этим программным обеспечением, способным анализировать другие сигналы от цепей или устройств. Большая часть доступного программного обеспечения осциллографа представляет собой анализатор спектра, который считывает входные сигналы и предоставляет режим просмотра БПФ, в котором пользователи могут считывать частоту, пик-фактор, пиковое напряжение и другие периметры.

Это программное обеспечение осциллографа, которое позволяет пользователям анализировать входной сигнал.

Этот входной сигнал принимается через 3.5-миллиметровый аудиоразъем ПК, который преобразуется в графическое представление спектра сигнала, измерения частоты, построения диаграмм Лиссажу и спектра БПФ.

Winscope имеет простой интерфейс: пользователи могут начать анализ сигнала, нажав кнопку воспроизведения на интерфейсе Winscope. Откроется страница для просмотра спектров сигнала.

Пользовательский интерфейс этого программного обеспечения осциллографа также предоставляет различные возможности для анализа входного сигнала.

Характеристики:

• Режим БПФ: дает пользователям доступ к преобразованию входного сигнала для отображения амплитудно-временного спектра в амплитудном и частотном спектрах.
• Анализатор спектра: Winscope имеет хорошо оптимизированный спектрометр, совместимый с командами измерения и сохранения. Пользователи могут активировать спектрометр, нажав кнопку БПФ, чтобы отобразить каналы, такие как канал Y1, и, при необходимости, фазовую кривую как канал Y2. Пользователи также могут отображать только амплитудный спектр, используя режим YT Single Trace, или отображать как амплитудные, так и фазовые кривые, используя YT Dual Trace.
• Режимы трассировки. Winscope поддерживает три режима трассировки, которые представляют собой три режима трассировки спектра: YT Single Trace, YT Dual Trace и XY Mode.

⇒ Скачайте здесь

---

Capture звучит как настоящий техник с этими замечательными инструментами!

Это программное обеспечение осциллографа получает данные от звуковых карт с частотой 44,1 кГц и разрешением 16 бит. Осциллограф звуковой карты имеет множество функций, в частности, он является генератором сигналов и имеет другие инструменты.

Пользователи также могут изменять параметры графика спектров, чтобы внимательно просматривать и анализировать спектры сигналов в реальном времени.Амплитуда канала для обоих каналов может быть установлена ​​отдельно или оба канала могут быть синхронизированы для общей амплитуды канала.

Характеристики:

• Пользователь может настроить режимы триггера на выключение, автоматический, нормальный и одиночный сигнал двух каналов, может быть увеличен или уменьшен
• Новый пользовательский интерфейс с курсорами для измерения амплитуды, частоты и времени в главном окне
• Сохраненные карты можно выбрать во вкладке настроек для системы с несколькими звуковыми картами.
• Источник сигналов для осциллографа может быть внутренним по отношению к компьютеру или от внешних источников, таких как микрофон

⇒ Скачайте здесь

Это простое программное обеспечение осциллографа, которое в основном показывает XY-спектры сигнала. Пользователи могут вводить сигнал через аудиоразъем 3,5 мм или через микрофон ПК. Это программное обеспечение также можно использовать для просмотра формы волны аудиофайла. Он очень совместим со многими форматами аудиофайлов.

Основным недостатком этого программного обеспечения для пользователей является невозможность анализа сигнала, но программное обеспечение предоставляет несколько полезных опций, с помощью которых пользователи могут изменять определенные параметры, такие как толщина штриха, оттенок (цвет), интенсивность и масштаб формы сигнала.

Характеристики:

• Новый улучшенный трехмерный интерфейс (параллельный и анаглифический) при воспроизведении 4-канальных файлов
• Новый стереомикрофонный вход
• Программное обеспечение поддерживает как Windows, так и Mac OS X (32 бит)
• Последовательность изображений теперь можно экспортировать после получения
• Поддерживает новый формат аудиофайлов и существующие, такие как fav и mp3

⇒ Скачайте здесь

Запустите сканирование системы для обнаружения потенциальных ошибок

Нажмите Начать сканирование , чтобы найти проблемы с Windows.

Нажмите Восстановить все , чтобы исправить проблемы с запатентованными технологиями.

Запустите сканирование ПК с помощью Restoro Repair Tool, чтобы найти ошибки, вызывающие проблемы с безопасностью и замедляющие работу. После завершения сканирования в процессе восстановления поврежденные файлы заменяются новыми файлами и компонентами Windows.

Это программное обеспечение осциллографа, отображающее спектр входных сигналов в реальном времени. Спектр в реальном времени определяет входной сигнал от аудиоразъема 3,5 мм на ПК пользователя.

Он также дает пользователям доступ к отображению формы волны в реальном времени и формы волны БПФ входных сигналов.Пользователи также имеют гибкий контроль над такими параметрами, как динамический диапазон частоты графика и частота кадров,

.

Характеристики:

• Пользователи могут просматривать формы сигналов слева или справа и от обоих каналов
• Выбор различных графиков, таких как сглаженный спектр, набор фильтров или набор звуковых фильтров, спектр

⇒ Скачать здесь

Это популярное программное обеспечение для осциллографов премиум-класса. Это программное обеспечение осциллографа имеет множество функций и инструментов, помогающих с анализатором спектра сигналов.Пользователи откроют для себя обширные инструменты для просмотра данных о сигналах. Пользователи также будут знать значения различных параметров, измерять частоту, применять фильтры.

Уникальный интерфейс программного обеспечения предоставляет пользователям два спектра сигнала, один из которых отображает обычные спектры сигнала, а другой – спектры БПФ.

Пользователи могут настраивать коэффициент масштабирования, значение мс / сут, положение графиков X и Y и т. Д. Определенные значения, такие как: частота, среднее значение, пик-фактор, пиковое напряжение и ZRLC. Появились новые возможности захвата спектров.

Пользователи могут применять различные фильтры к входному сигналу, затем измерять значения и просматривать спектры. Пользователи могут устанавливать различные фильтры для каналов A и B. Программное обеспечение поставляется с предварительно загруженными фильтрами нижних частот FIR, верхних частот FIR, полосами FIR, отклонением полосы FIR, и IIR Notch. Пользователи также могут применять к нему собственные фильтры FIR.

Характеристики:

• Предлагает анализатор спектра с дисплеем амплитуды и фазы
• Пользователи могут использовать фильтры
• Значения вычисляются в реальном времени

⇒ Скачайте здесь

Это программное обеспечение основано на успехе первого модуля Discovery с новыми функциями и высокой производительностью.

Analog Discovery 2 содержит 2-канальный 14-битный осциллограф с частотой дискретизации 100 мвыб / с, полосой пропускания более 30 МГц, диапазоном напряжения ± 25 В и максимальным размером буфера 8192 отсчетов.

Характеристики:

• Analog Discovery 2 – это осциллограф с достойными характеристиками с такими функциями, как встроенный 2-канальный 14-битный генератор сигналов произвольной формы, логический анализатор, генератор шаблонов, вольтметр, программируемый источник питания, анализатор цепей, анализатор спектра.Он способен обрабатывать большинство проектов.

При умеренной стоимости в 300 долларов Analog Discovery 2 дает хорошее соотношение цены и качества, Analog Discovery 2 поставляется с бесплатным программным обеспечением, в отличие от других USB-осциллографов.

⇒ Получить аналоговое открытие 2

Frequency Analyzer – это программное обеспечение для осциллографа, которое использует аудиовход с микрофона, подключенного к ПК, и отображает спектр сигнала в реальном времени.

Программное обеспечение также можно использовать для анализа аудиофайлов в формате WAV или BMP.

Характеристики:

• Анализатор частоты предоставляет пользователям гибкую конфигурацию для изменения параметров и масштабов формы сигнала. Пользователи могут выбрать 8 или 16 бит на выборку, скорость БПФ, количество точек на преобразование и частоту дискретизации.
• Процесс анализа с помощью частотного анализатора начинается с того, что микрофон преобразует звук в напряжение, звуковая карта ПК затем действует как цифровой вольтметр, который измеряет звуковой сигнал до 43000. Количество измерений – параметр в секунду может быть изменен. устанавливается и контролируется с помощью раскрывающегося поля со списком.
• Скорость быстрого преобразования Фурье можно контролировать, поскольку пользователи могут выбирать количество выборок, которые входят в одно преобразование, с помощью поля со списком «Точки на преобразование».

---

Ищете лучший микрофон? Это руководство обязательно поможет вам его найти!

В заключение, этот пост выделил лучшее программное обеспечение осциллографа для ПК с Windows. Кроме того, приведенный выше список программного обеспечения осциллографа имеет большое значение и является лучшим из доступных с качественными характеристиками их функций.

---

По-прежнему возникают проблемы? Исправьте их с помощью этого инструмента:

1. Загрузите этот PC Repair Tool с оценкой «Отлично» на TrustPilot.com (загрузка начинается с этой страницы).
2. Нажмите Начать сканирование , чтобы найти проблемы Windows, которые могут вызывать проблемы с ПК.