Юсб осциллограф своими руками: Простой USB-осциллограф

Содержание

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:

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

Перезапустите программу.

Шаг 3: Скачиваем скетч и загружаем его в приложение Arduino

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

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

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

Запустите программу «Oscilloscope»; контроллер Arduino подключите к компьютеру через USB-порт. Теперь вам нужно «подружить» их друг с другом через последовательный порт.

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).
Нажимайте кнопку «select speed» пока не появится скорость 115200.
Нажмите кнопку «off»; надпись на ней изменится на «on».
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

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

Установите значение «dt» равным 2 мс или 100 мкс.
Включите «Trigger» канала Ch-0.
Увеличьте уровень, перетащив ползунок (см. рисунок).

Нажмите кнопку «UMA»: осцилограф перейдет в режим ожидания.
Нажмите любую кнопку на пульте дистанционного управления, предварительно направив его на фототранзистор.
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.

Соберите схему, показанную на рисунке.
Синхронизируйте программу с контроллером Arduino.
Нажмите «fluxo» (поток), чтобы Arduino отправлял каждое значение сразу после прочтения.
Установите значение параметра «dt» равным 100 мс (для медленного чтения).

Выключите «Ch-3», нажав на заголовок.
Установите значение параметра «v/div» равным 5 (во время установки нажмите и держите клавишу «Shift», чтобы настроить все каналы одновременно).
Переместите маленький треугольник слева канала «Ch-0» вверх (нажав клавишу «Shift»).
Включите канал «XYZ» и перетащите ползунок параметра «v/div» до конца вправо.
Перемещайте джойстик во все стороны и понажимайте кнопку несколько раз.
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.

USB ОСЦИЛЛОГРАФ

Все больше устройств для радиолюбителя можно сделать на базе ПК. Тем более, что обычные приборы, стоят очень дорого. Поскольку портативный компьютер сегодня есть у каждого — представляем приставку-осциллограф с использованием USB порта ПК, который работает на частоте до 10 кГц ±16V входного напряжения. USB осциллограф использует микроконтроллер PIC18F2550, который позволяет сделать осциллограф компактных размеров, к тому же нет необходимости использовать дополнительный источник питания.

Принципиальная схема usb осциллографа

В основе этого несложного осциллографа USB 2.0-совместимый микроконтроллер Microchip PIC18F2550. Вы также можете использовать IC18F2445 в место PIC18F2550. Технические характеристики микроконтроллера 18F2550:

Программирование

1. До 32 Кб флэш-памяти, 2 Кб ОЗУ и 256 байт EEPROM.
2. Расширенный набор инструкций (оптимизация ‘C’ компилятор).

3. 8х8 (single-cycle multiplier).
4. Single-supply последовательного программирования и простота отладки.

USB приемопередатчик

1. USB 1.1 и 2.0 от 1.5 Мб/с до 12 Мб/сек
2. Равномерная передача данных.
3. 1 kB доступа оперативной памяти, которые можно использовать с 32 конечных точек (64 байта каждый).

Генератор и режимы питания

1. От внутреннего 31 кГц — внешними 48 МГц с PLL
2. Возможно программное переключение между ‘run’ и ‘idle’ в спящих режимах. В спящем режиме ток до 0.1 мкА.
3. Широкий диапазон напряжения питания (от 2,0 в до 5,5 в).

Полный набор классических периферийных устройств

1. Несколько вход/выход (I/O) портов, четыре таймера с захватом.
2. Синхронные и асинхронные расширенные модули.
3. Потоковый параллельный порт.
4. 10-битный АЦП модуль с 13-канальным мультиплексором.

Печатная плата прибора

Печатная плата для двух-канального осциллографа на базе ПК, показана на рисунке. USB-разъем (CON1) должны быть надежно припаян и закреплён на плате. Он расположен на крайнем правом участке. Два BNC-разъема может быть использованы для входных сигналов для каналов «1» и «2» соответственно. Разъемы могут быть установлены на передней панели корпуса. Производительность осциллографа может быть улучшена путем изменения PIC и его АЦП на более быструю модель. Файлы проекта есть в архиве.

Данный микроконтроллер имеет USB 2.0-совместимый приемопередатчик и его процессор работает со скоростью до 12 MIPS. На схеме показана схема двух-канального осциллографа. Микросхема MCP6S91 — это аналоговый усилитель с программируемым коэффициентом усиления, который хорошо подходит для драйверов аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и аналогового входа для PIC микроконтроллеров. Два усилителя MCP6S91 с программируемым коэффициентом усиления (IC4 и IC5) позволяют выбрать входные диапазоны для каждого из двух каналов, выбрав от 1:1 до 32:1. Они маленькие, дешевые и простые в использовании. Простой трехпроводной последовательный периферийный интерфейс (SPI) позволяет PIC контролировать их через контакты 5, 6 и 7.

Единственным недостатком является то, что эти усилители принимают только положительные по полярности сигналы. Поэтому напряжение смещения усилителей LF353 (IC2A и IC3A) используются по одному для каждого канала ввода. На LF353 выполнен JFET усилитель с внутренней компенсацией входного напряжения смещения, что обеспечивает широкую полосу пропускания, низкие входные токи смещения и смещения токов. Как результат — высокое входное сопротивление и коэффициент ослабления.

Две половинки микросхемы LF353 (IC2B и IC3B) используются чтобы обеспечить низкий импеданс сдвига напряжения (Vref) для программируемых усилителей. Это напряжение должно быть точно настроено двумя 4.7-ком резисторами для точного измерения 2,5 в уровень на входах IC2 и IC3. Так как операционным усилителям LF353 необходимо симметричное напряжение питания, небольшой DC-DC преобразователь напряжения ICL7660 (IC1) используется для этих целей. Микросхему ICL7660 можно заменить на MAX1044.

Программное обеспечение

Программа для микроконтроллера написана на языке «C». MPLAB 8.70 вместе с MPLAB_C18 используется в качестве программного средства разработки. Программное обеспечение можно бесплатно загрузить с веб-сайта www.microchip.com. Все операции инициируются хостом (ПК), который заканчивается на 16 байт команды. Первый байт команды определяет действия. Четыре возможных действия:

1. Команда 80h: очищает EEPROM памяти калибровочных
2. Команда 81h: принимает параметры, и усиления компенсации ошибок для двух каналов.
3. Команда 83h: инициирует калибровку нуля последовательности, первый байт команды определяет действия МК.
4. Команда 80h: очищает EEPROM памяти
5. Команда 81h: принимает параметры, и усиление компенсации ошибок для двух каналов.
6. Команда 83h: инициирует калибровку нуля последовательности из двух каналов.

Установка USB-драйвера

Подключите осциллограф с USB-кабелем к компьютеру. “Обнаружено новое оборудование-USB2-MiniOscilloscope” — должна отображаться на экране. Обратите внимание: драйвер для этого осциллограф не для windows 7 или vista.
Теперь вы можете начать процесс установки драйвера. Целью является выбор драйвера (mchpusb.inf) по пути на нужное место. Не позволяйте Windows поставить универсальный драйвер по умолчанию.
Когда вы закончили с установкой, зайдите в «диспетчер устройств» и проверьте, есть ли USB2-MiniOscilloscope в разделе «другие устройства». В противном случае, повторите шаги 1 и 2.

Originally posted 2019-04-16 10:20:27. Republished by Blog Post Promoter

Осциллограф USB сделать самому своими руками: схема, отзывы

Осциллографы USB созданы для отслеживания электрического сигнала в цепи. Используются модели в различных областях. Если рассматривать одноканальные модификации, то они часто применяются для тестирования оборудования. С целью отслеживания гигагерцевой частоты они не подходят.

Двухканальные устройства используются для наблюдения за электромагнитными колебаниями. Современные модели выпускаются с фотолентой. Трехканальные устройства подходят для исследования гигагерцевой частоты. Чтобы узнать больше информации об осциллографах, необходимо рассмотреть схему стандартной модели.

Схема простого осциллографа

Обычный USB-осциллограф (схема показана ниже) включает в себя электромагнитную трубку, а также модулятор. Расширитель чаще всего применяется переходного типа. Конденсаторы в устройствах используются без транзисторов. Если рассматривать модификации с модуляторами, то у них имеется пентод. С целью понижения порогового напряжения используется выпрямитель. Фильтры в устройствах устанавливаются с динисторами. Чувствительность осциллографа во многом зависит от типа трансивера.

Одноканальная модель

Одноканальный осциллограф USB сделать довольно просто. В данном случае электронно-лучевая трубка устанавливается вместе с волновым модулятором. Многие эксперты говорят о том, что пропускная способность элемента обязана составлять не более 10 мк. Также важно использовать тетрод для понижения чувствительности устройства. Расширитель для осциллографа подбирается выходного типа. Параметр порогового напряжения у элемента обязан составлять 20 В.

Предельная частота расширителя данного типа не превышает 130 Гц. Для установки фильтров придется воспользоваться паяльником. Стабилизаторы у моделей применяются довольно редко. Для решения проблем с повышенным сопротивлением на обкладке можно использовать преобразователь. Стандартная схема одноканального осциллографа не обходится без выпрямителя.

Схема двухканального устройства

При помощи дипольного модулятора можно сделать двухканальный USB-осциллограф своими руками. Схема устройства включает электронно-лучевую трубку и усилитель. Если рассматривать стандартную модификацию, то выпрямитель использовать не требуется. Основным преимуществом модели является высокая точность измерений.

С целью подсоединения триода устанавливается трансивер. Также схема двухканального USB-осциллографа включает преобразователи. Подбираются они на 20 или 25 В. Если рассматривать первый вариант, то конденсаторы разрешается использовать открытого типа. С целью установки преобразователя на 25 В потребуется качественный операционный фильтр. В конце работы крепится контроллер. Выходные контакты с USB-портом подключаются через трансивер.

Отзывы о трехканальных модификациях

Трехканальный USB-осциллограф отзывы от специалистов засуживает хорошие. В первую очередь важно отметить, что такие устройства отличаются высокой точностью показаний. Датчики у них применяются с различной проводимостью. Электронно-лучевая трубка, как правило, устанавливается с усилителем. У многих модификаций конденсаторы применяются без фильтров. С целью решения проблем со скачками напряжения используется обычный выпрямитель.

Если верить экспертам, то показатель отрицательного сопротивления у осциллографа не должен превышать 30 Ом. Также перед включением модификации проверяется параметр порогового напряжения. Для простой модели он обязан составлять не более 35 В. С целью установки триода на модель припаивается контактор. У многих устройств он используется без регулятора.

Сборка устройства на 5 В

С контактным расширителем можно сделать простой USB-осциллограф своими руками. Схема устройства включает электронно-лучевую трубку и модулятор. Для решения проблем с перегрузкой в сети используются фильтры. Котроллеры чаще всего подбираются проводного типа. Для нормальной работы конденсаторов требуется тиристор. Для его установки придется воспользоваться паяльником.

Если верить отзывам экспертов, то кассетные аналоги в данном случае лучше не использовать. Также важно отметить, что тетроды в осциллограф USB устанавливать запрещается. В первую очередь это связано с резким повышением отрицательного сопротивления. Также модели с указанными элементами потребляют много электроэнергии. Модификации на базе широкополосных выпрямителей встречаются редко. В конце работы важно зафиксировать выходные контакты. USB-порт для подключения чаще всего устанавливается через модулятор.

Осциллографы на 10 В

Схема осциллографа на 10 В включает в себя два проводных конденсатора. Для сборки модели в первую очередь важно заняться установкой электронно-лучевой трубки. Для нормальной работы датчика используется переходной модулятор. Устанавливается он в осциллограф USB через обмотку. У некоторых модификаций имеется тиристор. Если верить отзывам специалистов, то указанные модели не отличаются высокой точностью показаний. В данном случае целесообразнее подбирать качественные компараторы.

Показатель проводимости тока у элементов обязан составлять не менее 6,2 мк. Параметр пороговой чувствительности осциллографов на 10 Вт колеблется в районе 30 Ом. В среднем рабочая частота составляет не более 130 Гц. Если верить отзывам экспертов, то проходные фильтры использовать нельзя. В первую очередь они дают большую нагрузку на конденсаторы. Также важно отметить, что они не способны в полной мере справиться с электромагнитными колебаниями.

Как сделать модель на 15 В?

Сделать USB-осциллограф для компьютера на 15 В довольно просто. Для сборки модели используется обычная электронно-лучевая трубка. Однако важно отметить, что модулятор целесообразнее подбирать с переходником. На рынке устройства представлены на 10 и 15 мк. Если рассматривать первый вариант, то конденсаторы используются с тиристором.

Показатель отрицательного сопротивления у осциллографов максимум равняется 25 м. Если рассматривать модификации с переходником на 15 мк, то конденсаторы разрешается использовать только открытого типа. Для борьбы с электромагнитными помехами служат обкладки. Преобразователи в устройствах данного типа применятся низкой частоты. С целью повышения точности показаний измерения используются выпрямители.

Использование резисторов серии ППР1

Осциллографы с указанными резисторами пользуются большим спросом. Относят эти модификации к одноканальным устройствам. Подходят осциллографы больше всего для тестирования электрооборудования. Также важно отметить, что они обладают высокой чувствительностью. Чтобы сделать модель самостоятельно, потребуется электронно-лучевая трубка.

В данном случае модулятор применяется импульсного типа. Если верить отзывам потребителей, то контакторы целесообразнее подбирать с обкладкой. Однако перед их установкой ставится выпрямитель. С целью корректного отображения показаний используется кенотрон. На сегодняшний день указанное устройство выпускается оперативного и волнового типа.

Если рассматривать первый вариант, то для сборки осциллографа потребуется котроллер. Модификации с волновыми кенотронами встречаются очень редко. Параметр сопротивления у оборудования не превышает 33 Ом. Показатель проводимости сигнала у моделей колеблется в районе 4,5 мк. Также важно отметить, что USB-порт разрешается подсоединять через модулятор.

Отзывы о моделях с резисторами ППР3

Осциллографы с указанными резисторами отличаются повышенной чувствительностью. В данном случае модуляторы используются только малой проводимости. Как правило, параметр выходного напряжения у них не превышает 15 В. В среднем приводимость сигнала составляет 6 мк. Расширители для устройств подбираются импульсного типа. Для того чтобы собрать осциллограф USB самостоятельно, потребуется электронно-лучевая трубка. После ее фиксации ставится модулятор.

Расширитель обязан фиксироваться возле компаратора. Для решения проблем с низкой частотой используются тетроды. Непосредственно резисторы устанавливаются без обкладки. В конце работы припаивается USB-порт для подключения оборудования к сети. При резких скачках напряжения нужно установить стабилизатор. Указанное устройство способно работать без усилителя. Чтобы минимизировать тепловые потери, применяется компаратор.

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:

Холдер.
Выключатель.
Контакты «BAT +» и «BAT —».
Контроллер заряда.
Контакты «IN +» и «IN —».
Разъём Jack 2,1 Х 5,5 мм.
Контакты «OUT+» и «OUT —».
Контакты батареи.
Плата управления.
Контакты кнопки включения.
Тактовая кнопка.
Гнездо для щупов.
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».

Первоначально у того резистора, у которого присутствует заведомо меньшее сопротивление, нужно удалить аккуратно защитный слой краски.
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.
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.

USB-осциллограф своими руками: схема :: SYL.ru

Осциллограф – это портативное устройство, которое создано для тестирования микросхем. Дополнительно многие модели подходят для промышленного контроля и могут использоваться с целью проведения различных измерений. Сделать осциллограф своими руками нельзя без стабилитрона, который является основным его элементом. Устанавливается данная деталь в прибор различной мощности.

Дополнительно приборы в зависимости от модификации могут включать в себя конденсаторы, резисторы и диоды. К основным параметрам модели можно отнести количество каналов. В зависимости от этого показателя меняется предельная полоса пропускания. Также при сборке осциллографа следует учитывать частоту дискретизации и глубину памяти. Для того чтобы делать анализ полученных данных, устройство подключается к персональному компьютеру.