Měřicí technika

Kapesní osciloskop do 1 MHz

Nahrazením mikrokontroléru PIC16F873A za PIC18F4550 v kapesním osciloskopu popsaném v a operačního zesilovače K140UD608 čipem analogového video rozhraní TDA8708A bylo možné zkrátit dobu rozmítání 150krát na 21 μs přes celou šířku obrazovky a zvyšte maximální frekvenci vstupního signálu na 1 MHz. Tím se výrazně rozšířily možnosti osciloskopu.

Základní Specifikace

Napětí vychylování paprsku přes celou výšku obrazovky, V................0,2; 1; 3; 10; třicet; 100

Maximální frekvence sledovaného signálu, MHz.......1

Délka horizontálního skenování, μs.......21, 170, 1000, 10-103, 30-103, 100-103, 300-103, 106

Rozlišení displeje, px......128x64

Napájecí napětí, V............5

Spotřeba proudu, mA...........115

Rozměry, mm......80x62x30

Hmotnost, g ........................ 110

Obvod osciloskopu je na Obr. 1. Vstupní signál je přiveden na pin 20 (ADCIN - ADC vstup) čipu DA1 (TDA8708A). Pro spuštění ADC generuje mikrokontrolér DD1 hodinové impulsy na kolíku 17. Binární kódy vzorků signálu jsou odesílány na port B mikrokontroléru DD1, který je dle programu zapíše do RAM a následně zobrazí na grafickém LCD HG1 ve formě oscilogramu. obecný popis LCD MT-12864J-2FLA naleznete v a přečtěte si o jeho použití v.

Rýže. 1. Obvod osciloskopu

Na Obr. Obrázek 2 ukazuje oscilogram signálu o frekvenci 100 kHz. Proměnný rezistor R6 posouvá skenovací řádek vertikálně a nastavuje jej do nejvhodnější polohy pro pozorování oscilogramu. Výběrem rezistoru R12 se dosáhne nejlepšího kontrastu obrazu na LCD obrazovce.

Rýže. 2. Oscilogram signálu o frekvenci 100 kHz

Osciloskopické rozmítání funguje v režimu jediného spouštění stisknutím tlačítka SB1. Stisknutím tlačítka SB2 se změní doba rozmítání. Po každém stisknutí tohoto tlačítka se na displeji na nějakou dobu zobrazí hodnota doby trvání nového rozmítání (obr. 3).

Rýže. 3. Hodnota trvání nového rozmítání

Program pro mikrokontrolér lze stáhnout.

Literatura

1. Pichugov A. Kapesní osciloskop.- Rádio, 2013, č. 10, s. 20, 21.

2.PIC18F2455/2550/4455/4550 Datový list. - URL: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39632e.pdf (04/22/15).

3. Mikrokontroléry Yatsenkov V. S. Microchip s hardwarovou podporou pro USB. - M.: Rozhlas a komunikace, 2008.

4. TDA8708A. Video analogové vstupní rozhraní. – URL: http://doc.chipfind.ru/pdf/philips/tda 8708a.pdf (21. 5. 2015).

5. Modul z tekutých krystalů MT-12864J. - URL: http://www.melt.com.ru/files/file2150172.5.pdf (04/22/15).

6. Milevsky A. Použití grafického LCD MT-12864A s mikrokontrolérem od Microchip. - Rozhlas, 2009, č. 6, s. 28-31.

Datum publikace: 06.11.2015

Názory čtenářů

• admin / 18.04.2017 - 14:35
  Problém je na FTP serveru, odkud distribuce přichází. Myslím, že se jedná o dočasný jev, zkuste jej stáhnout o něco později.

Vážení čtenáři, předkládáme Vám praktické zapojení USB osciloskopu se vzorkovací frekvencí 48 MHz na bázi modulu WoodmanUSB Se základními vlastnostmi takového osciloskopu jsme se seznámili v předchozím článku, kde jsme zkoumali hardware a softwarová implementace analyzátoru logické úrovně. Principy konstrukce zůstávají naprosto podobné, pouze nyní na vstup PORTB portu modulu přivedeme digitalizovaný signál z vysokorychlostního ADC.

Blokové schéma ADC je znázorněno na obrázku níže. Takže to, co zde vidíme, je za prvé samotný ADC - čip AD9057 od Analog Devices. Byla provedena analýza možných kandidátů na tuto pozici, zvažovaly se produkty MAXIM a TI, ale nakonec byl akceptován AD9057. Je poměrně jednoduchý, splňuje požadavky na vzorkovací frekvenci a je víceméně komerčně dostupný. Tento ADC je k dispozici v prodeji v několika modifikacích, které se liší maximální vzorkovací frekvencí. Označuje se takto: AD9057BRS80 - tzn. tento vzorek se může přetaktovat na 80 MHz. Dodávají se také v 40 a 60 MHz. V souladu s tím je vhodné vzít to na 60 nebo 80, aby se schopnosti WoodmanUSB nepřišly nazmar.

Věnujme nyní svou pozornost operačnímu zesilovači AD828. Pokud ho nemáte po ruce, můžete použít jakýkoli jiný, není to důležité. Hlavní věc je, že tento operační zesilovač pracuje spolehlivě z unipolárního napětí a poskytuje potřebnou šířku pásma (megahertz 50 nebo více).

Nyní se podívejme blíže na samotný diagram. Je to velmi jednoduché. Jak vidíte, je zde použit pouze jeden operační zesilovač bez použití dvoupinových napájecích obvodů. Jednoduchost však vyžaduje oběti. K instalaci bude nutné obvod nakonfigurovat pomocí trimovacích odporů R1, R2 optimální režim.

Pár poznámek ke schématu. Hromada šipek s čísly vycházejícími z AD9057 by proto měla být připojena k odpovídajícím kolíkům modulu WoodmanUSB. Dále můžete na vstup obvodu přivést napětí od 0 do +5 V (již není potřeba - obvod lze spálit).

Obraťme svou pozornost na software. Pro tento článek jsem se rozhodl opustit „engine“ programu z předchozího článku. Téměř úplně se shodují, až na to, že nyní se pro vykreslování používá celých 8 bitů dat a ne 1, jak tomu bylo dříve v analyzátoru. Jak jsem již řekl, není tam nic zásadně nového, takže o kódu nebudeme uvažovat.

Je tedy čas na první spuštění. ADC jednotku propojíme s modulem WoodmanUSB a vše připojíme k počítači. Pro testovací analýzu doporučuji použít generátor obdélníkových impulsů - bude snazší nakonfigurovat obvod. Používám mikrokontrolér z předchozího článku. Spustíme program. S velmi vysokou mírou pravděpodobnosti byste měli vidět něco jako na obrázku níže, tzn. něco velmi vzdáleného od pravdy.

Pro nápravu situace je nutné pomocí trimovacích odporů dosáhnout optimálního provozního režimu jednotky ADC výběrem takových hodnot odporu, při kterých se výsledný oscilogram shoduje se vstupním analogovým signálem. Podle teorie by měl být odpor R1 asi 50 KOhm, R2 - 10 KOhm. Pokud je vše správně nakonfigurováno, tak byste nakonec měli získat obrázek jako na obrázku 2. Samozřejmě, pokud jako testovací signál použijete ovladač z předchozího článku. Pokud máte vlastní zdroj referenčního signálu, měli byste vidět, co posíláte.

Toť vše – v rukou máte plně funkční verzi digitálního USB osciloskopu se vzorkovací frekvencí 48 MHz. Souhlas, působivá postava. Pokud však není potřeba nákladná průmyslová instalace, je docela možné použít návrh, o kterém se hovoří na této stránce.

Co jiného je třeba říci. Nebo spíše připomínám, že tento osciloskop neposkytuje kontinuální vzorkování! Krok 48 megahertzů bude poskytován pouze v každých 512 vzorcích uvnitř datové vyrovnávací paměti načtených z modulu a časová vzdálenost mezi pakety 512 bodů není známa. Vysvětlíme si to na příkladu. V ideálním případě by se mělo stát následující: vzít segment signálu trvající 1 sekundu. Získáme 48 milionů vzorků a časová vzdálenost mezi libovolnými dvěma body je přesně rovna 1/48*10 6 sec. Vzhledem k povaze sběrnice USB při takových rychlostech nemůžeme poskytovat nepřetržitý datový tok, při kterém bude přenosová rychlost v každém okamžiku stejná. Na USB sběrnici okamžitá rychlost velmi kolísá, pokud je vůbec takový termín použitelný. Celkově lze přesnou synchronizaci času zaručit pouze pro datový paket o velikosti rovnající se velikosti kontrolního bodu USB modulu, v tomto případě 512 bajtů. Další otázkou je, že modul může poskytnout asi 20 000 takových paketů o rychlosti 512 bajtů za sekundu. Celkem se v tomto případě jedná o ~20 tisíc vzorků vstupního signálu za sekundu, každý 512 bajtů, a v rámci každého z těchto 512 bajtů je časová vzdálenost mezi vzorky jasně rovna 1/48 * 10 6 sec. Takové funkce nás nebudou rušit, pokud budeme analyzovat periodické nebo pomalu se měnící procesy.

Než začneme s popisem DIY usb osciloskop na ATtiny45 je třeba poznamenat, že konstrukce využívá pouze integrovaný ADC převodník mikrokontroléru ATmega45 s 10bitovým rozlišením a data jsou do počítače přenášena implementací V-USB softwaru pomocí USB HID ovladačů, celkový rychlost přenosu dat je značně omezená.

Reálné vzorky na obou kanálech až deset vzorků za sekundu. Jedná se tedy o digitální dvoukanálový nízkorychlostní osciloskop založený na mikrokontroléru.

V-USB je čistě softwarová implementace nízkorychlostního USB protokolu pro procesory Atmel řady AVR. Díky těmto knihovnám můžete USB používat s téměř jakýmkoliv mikrokontrolérem s drobnými omezeními, bez nutnosti dalšího speciálního vybavení. Všechny knihovny V-USB jsou distribuovány pod licencí GNU GPL v.2.

Dva analogové vstupy jsou schopné měřit napětí od 0 do +5 V. Širokého napěťového rozsahu lze dosáhnout přidáním zesilovače s proměnným zesílením s vysokou vstupní impedancí (nebo vstupního odporového děliče) nebo alespoň použitím konvenčního proměnného odporu.

Veškerou hlavní práci vykonává naprogramovaný mikrokontrolér ATtiny45. Pracuje z interního generátoru hodin s předděličkou o frekvenci 16,5 MHz. Pro komunikaci přes vysokorychlostní USB rozhraní je tato frekvence nezbytná, tím však dochází k omezení minimálního napájecího napětí, které musí být vyšší než 4,5 V a samozřejmě nižší než 5,5 V.

Protože ale datové piny USB portu využívají napěťovou úroveň od 0 do +3,3 V, je nutné použít omezovací odpory R2, R3 a zenerovy diody D2, D3. Toto řešení samozřejmě nelze doporučit pro komerční produkt, ale seznámit se s problematikou USB a získat jednoduchý návrh pro domácí použití docela dost.

Vstupní kanály CH1 a CH2 na J2 jsou blokovány 100n kondenzátory C2 a C3 podle požadované interní specifikace ADC. LED D1 slouží pouze k indikaci provozu a lze ji proto vynechat.

Seznam komponentů:

• R1 - 270 R
• R2, R3 - 68R
• R4 - 2k2
• C1, C2, C3 - 100n
• D1 – LED 3mm
• D2, D3 - ZD (3,6 V)
• IO1 - Attiny45-20PU
• J1 - USB B 90

Software:

Kompilovaný HEX soubor je k dispozici ke stažení na konci článku, stejně jako zdrojový kód v C. Instalace konfigurace je omezena na volbu použití interního násobiče PLL oscilátoru.

Vzhledem k tomu, že aplikace používá ovladače HID (Human Interface Device), které jsou k dispozici téměř v každém operační systém, není třeba instalovat další ovladače.

Pro získání grafického zobrazení naměřených dat použijte software dostupný ke stažení na konci článku. Software nevyžaduje žádné nastavení a po spuštění automaticky najde připojené zařízení.

(Stažení: 1 273)

http://pandatron.cz/?1138&dvoukanalovy_usb_hid_osciloskop

Navržené zařízení patří spíše do kategorie oscilografických sond. Jeho schopnosti umožňují hodnotit tvar a parametry nízkofrekvenčních signálů pouze „okem“. Přesto může takový osciloskop pro své malé rozměry a hospodárnost najít uplatnění v radioamatérské praxi, zejména při diagnostice a opravách zařízení v terénu.

Tento vývoj je založen na malém dvoupaprskovém osciloskopovém multimetru popsaném v. Zůstal v ní pouze jeden „paprsek“. Maximální citlivost vertikálního vychylovacího kanálu byla zvýšena z 640 na 100 mV (celá obrazovka). Minimální doba rozmítání byla snížena z 5 na 3 ms a při pozorování logických signálů - na 300 μs. Výrazně se zmenšily rozměry zařízení, jeho hmotnost a proudová spotřeba.

Hlavní technické vlastnosti

Obvod osciloskopu je na Obr. 1. Zkoumaný signál libovolného tvaru v závislosti na jeho amplitudě je přiveden na „Vstup 1“ - jedna ze zásuvek 1-5, 7, 8 konektoru X1 a společný vodič zdroje signálu pod studovna je připojena ke své zásuvce 6. Rezistory R1-R6, které nastavují citlivost vertikálního vychylovacího kanálu osciloskopu, jsou namontovány přímo na svorky konektorových zdířek. Přes zesilovač na operačním zesilovači K140UD608 (DA1) je signál přiváděn na pin 2 (RA0) mikrokontroléru (DD1), který slouží jako vstup v něm zabudovaného ADC. Ukládají se digitální vzorky okamžitých hodnot signálu za dobu odpovídající zvolené době rozmítání paměť s náhodným přístupem mikrokontroléru a jsou zobrazovány na grafickém LCD HG1 ve formě oscilogramu. Je použit LCD, který je řízen přes portové linky RB0-RB4 a RC0-RC7 mikrokontroléru. Při vývoji softwaru se doporučení z článku ukázala jako velmi užitečná.

Proměnný rezistor R10 je určen k vertikálnímu posunu oscilogramu. Rezistor R17 je vybrán pro dosažení nejlepšího kontrastu obrazu na obrazovce indikátoru.

Rozmítání osciloskopu je jednorázové rozmítání, které se spouští pokaždé, když stisknete tlačítko SB2. Délka rozmítání se mění stisknutím tlačítka SB1. Po každém stisknutí se na obrazovce indikátoru zobrazí číslo - hodnota zvolené doby trvání.

Pokud je doba rozmítání nastavena na 300 μs (pro celou obrazovku), ADC mikrokontroléru již nemá čas na digitalizaci vzorků studovaného signálu. Při této rychlosti může indikátor pouze sledovat povahu změny v průběhu času v logických úrovních impulzů přiváděných do zásuvky 9 konektoru X1 („Vstup 2“ osciloskopu). Přes oddělovací kondenzátor C1 jsou tyto impulsy posílány přímo na diskrétní vstup RA1 (pin 3) mikrokontroléru.

Osciloskop je namontován na desce plošných spojů (obr. 2) umístěné v pouzdře vyrobeném z krabičky na rybářské náčiní. Indikátor HG1 je umístěn na krytu pouzdra. Vzhled ovládací zařízení je znázorněno na obr. 3. Třetí tlačítko viditelné na fotografiích je ponecháno nezapojené. Při práci se zařízením se nepoužívá.

Zdrojový kód programu v assembleru a firmware pro mikrokontrolér PIC16F873A jsou k dispozici na.

Literatura:

1. Kichigin A. Malý dvoupaprskový osciloskop-multimetr. - Rozhlas, 2004, č. 6, s. 24-26.
2. Modul z tekutých krystalů MT-12864J. -
3. Milevsky A. Použití grafického LCD MT-12864A s mikrokontrolérem od Microchip. - Rozhlas, 2009, č. 6, s. 28-31.

Osciloskop je zařízení, které vám pomáhá vidět dynamiku oscilací. S jeho pomocí můžete diagnostikovat různé poruchy a získat potřebná data v radioelektronice. Dříve se používaly osciloskopy založené na tranzistorových elektronkách. Jednalo se o velmi objemná zařízení, která byla připojena výhradně k vestavěné nebo speciálně navržené obrazovce.

Dnes jsou přístroje pro měření základní frekvence, amplitudových charakteristik a tvarů signálů pohodlnými, přenosnými a kompaktnějšími zařízeními. Často se provádějí jako samostatná konzole připojená k počítači. Tento manévr vám umožní vyjmout monitor z obalu, čímž se výrazně sníží náklady na zařízení.

Jak vypadá klasické zařízení se můžete podívat na fotografii osciloskopu v libovolném vyhledávači. Toto zařízení můžete také namontovat doma pomocí levných rádiových komponentů a krytů z jiných zařízení pro reprezentativnější vzhled.

Jak mohu získat osciloskop?

Vybavení lze získat několika způsoby a vše závisí pouze na množství peněz, které lze utratit za nákup vybavení nebo dílů.

• Kupte si hotové zařízení ve specializovaném obchodě nebo si jej objednejte online;
• Kupte si stavebnici, například sady rádiových součástek a krytů, které se prodávají na čínských webech, jsou nyní velmi populární;
• Nezávisle sestavte plnohodnotné přenosné zařízení;
• Namontujte pouze nástavec a sondu a uspořádejte připojení k osobnímu počítači.

Tyto možnosti jsou uvedeny v pořadí podle nižších nákladů na hardware. Nejdražší bude nákup hotového osciloskopu, protože se jedná o již dodanou a funkční jednotku se všemi potřebnými funkcemi a nastavením a v případě nesprávné obsluhy se můžete obrátit na prodejní centrum.

Návrhář obsahuje obvod pro jednoduchý osciloskop pro kutily a cena je snížena tím, že se platí pouze náklady na rádiové komponenty. V této kategorii je také nutné rozlišovat modely dražší a jednodušší z hlediska konfigurace a funkčnosti.

Sestavení zařízení vlastními silami podle stávajících schémat a rádiových komponent zakoupených na různých místech nemusí být vždy levnější než nákup designové stavebnice, proto je nutné nejprve zhodnotit cenu podniku a jeho opodstatněnost.

Nejlevnější způsob, jak získat osciloskop, je připájet k němu pouze nástavec. Pro obrazovku použijte počítačový monitor a programy pro zachycení a transformaci přijímaných signálů lze stáhnout z různých zdrojů.

Osciloskop Designér: Model DSO138

Čínští výrobci byli vždy známí svou schopností vytvářet elektroniku pro profesionální potřeby s velmi omezenou funkčností a za poměrně málo peněz.

Taková zařízení na jedné straně nejsou schopna plně uspokojit řadu potřeb člověka zabývajícího se radioelektronikou na profesionální bázi, ale pro začátečníky a milovníky takových „hraček“ jich bude více než dost.

Za jeden z populárních modelů čínské výroby konstrukčního typu osciloskop je považován DSO138. Za prvé, toto zařízení má nízkou cenu a je dodáváno se všemi potřebnými díly a pokyny, takže by neměly být žádné otázky o tom, jak správně vyrobit osciloskop vlastníma rukama, pomocí dokumentace obsažené v sadě.

Před instalací se musíte seznámit s obsahem balení: deska, obrazovka, sonda, všechny potřebné rádiové komponenty, montážní návod a schéma zapojení.

Práci usnadňuje přítomnost odpovídajících značek na téměř všech dílech a samotné desce, čímž se proces skutečně promění v sestavení dětské stavebnice pro dospělého. Schémata a návod přehledně ukazují všechny potřebné údaje a vy na to přijdete i bez znalosti cizího jazyka.

Výstupem by mělo být zařízení s následujícími vlastnostmi:

• Vstupní napětí: DC 9V;
• Maximální vstupní napětí: 50 Vpp (sonda 1:1)
• Spotřeba proudu 120 mA;
• Šířka pásma signálu: 0-200KHz;
• Citlivost: elektronické předpětí s možností vertikálního nastavení 10mV/div - 5V/Div (1 - 2 - 5);
• Diskrétní frekvence: 1 Msps;
• Vstupní odpor: 1 MOhm;
• Časový interval: 10 µs / Div - 50 s / Div (1 - 2 - 5);
• Přesnost měření: 12 bitů.

Návod na sestavení stavebnice DSO138 krok za krokem

Mělo by být zváženo podrobněji podrobné pokyny na výrobu osciloskopu této značky, protože ostatní modely se montují podobným způsobem.

Stojí za zmínku, že v tomto modelu je deska okamžitě dodávána s připájeným 32bitovým mikrokontrolérem Cortex™ na jádru M3. Obsluhuje dva 12bitové vstupy s charakteristikou 1 μs a pracuje v maximálním frekvenčním rozsahu až 72 MHz. Tím, že je toto zařízení již nainstalováno, je tento úkol poněkud jednodušší.

Krok 1. Nejpohodlnější je zahájit instalaci s SMD součástkami. Při práci s páječkou a deskou musíte vzít v úvahu pravidla: nepřehřívejte se, nedržte déle než 2 sekundy, nepřipojujte různé části a stopy dohromady, používejte pájecí pastu a pájku.

Krok 2. Připájejte kondenzátory, tlumivky a odpory: určenou část je třeba vložit do prostoru pro ni na desce, odříznout přebytečnou délku nohy a připájet ji na desku. Hlavní věcí je nezaměnit polaritu kondenzátorů a neuzavírat sousední dráhy páječkou nebo pájkou.

Krok 3. Namontujeme zbývající části: spínače a konektory, tlačítka, LED, křemen. Zvláštní pozornost je třeba věnovat diodové a tranzistorové straně. Křemen má ve své struktuře kov, takže je třeba zajistit, aby nedocházelo k přímému kontaktu jeho povrchu s dráhami desky nebo se postarat o dielektrické obložení.

Krok 4. K desce displeje jsou připájeny 3 konektory. Po dokončení manipulace s páječkou je třeba desku opláchnout alkoholem bez AIDS– žádná vata, disky nebo ubrousky.

Krok 5. Osušte desku a zkontrolujte, jak dobře bylo pájení provedeno. Před připojením obrazovky je třeba k desce připájet dvě propojky. K tomu se budou hodit stávající vykousnuté čepy dílů.

Krok 6. Pro kontrolu provozu je potřeba připojit zařízení k síti s proudem 200 mA a napětím 9 V.

Kontrola se skládá z odběru ukazatelů z:

• 9 V konektor;
• Testovací bod 3,3 V.

Pokud všechny parametry odpovídají požadovaným hodnotám, je třeba odpojit zařízení od napájení a nainstalovat propojku JP4.

Krok 7. Do 3 dostupných konektorů musíte vložit displej. Ke vstupu musíte připojit sondu osciloskopu a sami zapnout napájení.

Výsledkem správné instalace a sestavení bude zobrazení jeho čísla, typu firmwaru, verze a webové stránky vývojáře na displeji. Po několika sekundách budete moci vidět sinusové vlny a stupnici, když je sonda vypnutá.

Počítačová konzole

Při sestavování tohoto jednoduché zařízení budete potřebovat minimální množství dílů, znalostí a dovedností. Schéma zapojení je velmi jednoduché, kromě toho, že pro sestavení zařízení budete muset desku vyrobit sami.

Velikost nástavce pro kutilský osciloskop bude přibližně velikost krabičky od sirek nebo o něco větší, proto je nejlepší použít plastovou nádobku nebo krabičku na baterie této velikosti.

Po umístění sestaveného zařízení s hotovými výstupy do něj můžete začít organizovat práci s monitorem počítače. Chcete-li to provést, stáhněte si programy Osciloskop a Soundcard Oscilloscope. Můžete si jejich práci vyzkoušet a vybrat si tu, která se vám nejvíce líbí.

Připojený mikrofon bude také schopen přenášet zvukové vlny do připojeného oscilátoru a program bude změny odrážet. Tento set-top box je připojen k mikrofonnímu nebo linkovému vstupu a nevyžaduje žádné další ovladače.

DIY fotografie osciloskopu