Les appareils de mesure virtuels sont créés sur la base d'appareils audio informatiques. Comme un fréquencemètre virtuel, un oscilloscope virtuel, un spectromètre virtuel. Les appareils sont connectés à l'entrée microphone ou ligne de la carte son, le signal est mesuré par une puce ADC. La fréquence (largeur) du signal dépend de la fréquence d'échantillonnage de la carte audio, le plus souvent 22 kHz. Plusieurs programmes d'instruments ont été examinés : Frequency Counter 1.01, Simple Audio Spectrum Analyzer, Music Tuner v1.2 et OSZI v1.0.

Riz. 1. Microphone avec prise en charge audio haute définition

Dans les paramètres, après la « mise sous tension », les niveaux de gain du signal d'entrée sont définis pour l'entrée microphone ou ligne : d'abord, les valeurs minimales, puis en augmentant les niveaux pour atteindre les valeurs optimales. Une forte amplification du signal provoque une distorsion et une surcharge. La profondeur de bits et les taux d'échantillonnage doivent être sélectionnés aussi élevés que possible. Dans mon cas, la profondeur de bits est de 16 bits, la fréquence d'échantillonnage est de 96000 Hz fig. 1 c'est-à-dire La fréquence maximale par canal est de 48 kHz. Pour faire correspondre les niveaux du signal d'entrée, vous avez besoin d'un petit adaptateur (voir Fig. 2. L'adaptateur filtre et lisse le signal reçu. Le signal mesuré est fourni à la prise audio 3,5 mm, broche 1. Il est nécessaire de contrôler la tension du signal d'entrée - la tension d'entrée est sûre pour cet adaptateur jusqu'à 9 V, la plage optimale est de 1 à 2,5 V. Pour la haute tension, le développement d'un circuit adaptateur différent, des options de « transformateur », est nécessaire. Le circuit n'est pas isolé galvaniquement, conservez donc la polarité, de moins à moins, du côté du condensateur.

Riz. 2. Circuit adaptateur pour virtuel : fréquencemètre ; oscilloscope; spectromètre

Appareils virtuels

En général, n’importe qui peut créer ses propres instruments virtuels sur un PC. La seule limite de ces appareils est le faible taux d'échantillonnage de la carte son, à cause duquel les mesures numériques se terminent à des fréquences de 48 kHz. À mon humble avis, de tels assistants virtuels seront utiles à tout radioamateur pour des tâches simples.

Un oscilloscope est l'outil le plus important pour observer et mesurer les paramètres des circuits électroniques. Il s'agit d'un appareil dont les images sont une représentation graphique de la tension (sur l'axe vertical) en fonction du temps (sur l'axe horizontal).

Caractéristiques fonctionnelles

La fonction principale d'un oscilloscope est de fournir un graphique de la tension en fonction du temps. Généralement, l'axe Y représente la tension et l'axe X représente le temps. Cela peut être utile :

• pour mesurer des paramètres tels que les fréquences d'horloge, les cycles de service des signaux modulés en largeur d'impulsion, le délai de propagation ou les temps de montée et de descente des signaux des capteurs ;
• avertir l'utilisateur de la présence de pannes dans le système ou dans les intercepteurs ;
• pour la recherche (observation, enregistrement, mesure) de paramètres d'amplitude et de temps.

Pour information. Les plages de mesure sont énormes. Par exemple, sur un oscilloscope relativement bon marché, vous pouvez régler de 5 mV/cm à 5 V/cm (échelle verticale) et de 2 µs/cm à 20 s/cm (échelle horizontale).

Autres fonctionnalités de l'appareil :

1. Afficher et calculer la fréquence et l'amplitude d'un signal oscillant ;
2. Afficher la tension et l'heure. Cette fonction est le plus souvent utilisée dans les laboratoires expérimentaux ;
3. Aider à résoudre tout composant défectueux du projet en examinant le résultat attendu ;
4. Afficher les changements de tension alternative ou continue.

Pour mieux comprendre les fonctions de l'appareil, vous devez vous familiariser avec les termes utilisés et ce qu'ils représentent :

1. La bande passante indique la plage de fréquences que l'appareil peut mesurer avec précision ;
2. La précision du gain mesure la précision avec laquelle le système vertical atténue ou améliore le signal. La valeur est indiquée en pourcentage d'erreur ;
3. La base de temps ou la précision horizontale indique avec quelle précision le système horizontal représente le timing d'un signal. Ceci est affiché sous forme d’erreur en pourcentage ;
4. Le temps de montée est une autre façon de décrire la plage de fréquences utilisable d'un instrument. Le temps de montée doit être pris en compte lors de la mesure des impulsions et des pas. L'instrument ne peut pas afficher avec précision des impulsions avec un temps de montée plus rapide que le temps de montée spécifié par l'oscilloscope ;
5. La sensibilité verticale mesure dans quelle mesure un amplificateur vertical peut amplifier un signal faible. La sensibilité verticale est généralement spécifiée en mV/div (millivolts par division). La tension la plus basse qu'un oscilloscope à usage général peut détecter est généralement d'environ 1 mV par division verticale de l'écran ;
6. Vitesse de balayage – Ce paramètre spécifie la rapidité avec laquelle la trace peut se déplacer sur l'écran. Ceci est généralement spécifié en ns/div (nanosecondes par division) ;
7. Le taux d'échantillonnage sur un oscilloscope numérique indique le nombre d'échantillons par seconde que le convertisseur A vers D peut prendre. Le taux d'échantillonnage maximum est généralement spécifié en MP (mégapixels par seconde). Plus l’oscilloscope peut échantillonner rapidement, plus il peut représenter avec précision les détails subtils du signal. La fréquence d'échantillonnage minimale peut également être importante si vous devez regarder des signaux qui changent lentement sur de longues périodes. Généralement, le taux d'échantillonnage change avec les modifications apportées à la commande pour maintenir un nombre constant de points de forme d'onde dans l'enregistrement de forme d'onde ;
8. La longueur d'enregistrement d'un oscilloscope numérique indique le nombre de formes d'onde que l'appareil peut acquérir par enregistrement. La durée maximale d'enregistrement dépend de sa mémoire. Il est possible d'obtenir une image détaillée du signal sur une courte période de temps, ou une image moins détaillée sur une période de temps plus longue.

Conversion d'un ordinateur en oscilloscope

Il existe deux méthodes de conversion :

1. La première consiste à connecter un circuit PIC aux E/S de la carte microcontrôleur. Un kit avec le programme approprié vous permettra de lire des signaux numériques ou analogiques et de renvoyer les résultats via le port série de l'ordinateur. Vous pouvez également créer des signaux PWM, des signaux sonores, des impulsions et les contrôler depuis un ordinateur ;
2. La deuxième méthode est gratuite ; chaque PC dispose d’ADC intégrés et d’une carte son. En les utilisant, vous pouvez convertir un ordinateur en oscilloscope en installant un logiciel et en soudant un diviseur d'entrée. Des programmes similaires peuvent être facilement trouvés sur Internet. L'un d'eux est l'oscilloscope numérique V3.0.

Programme "Ordinateur - oscilloscope"

Après avoir démarré le programme, une image apparaîtra sur l'écran qui ressemble beaucoup à un oscilloscope ordinaire. L'entrée linéaire de la carte son est utilisée pour fournir le signal. La fourniture d'un signal à l'entrée n'est possible qu'avec une limitation - pas plus de 0,5 à 1 V, il est donc nécessaire de souder le diviseur d'entrée selon le circuit simple montré sur l'image.

Un avantage important du programme est l'oscilloscope à stockage virtuel. Le travail peut être interrompu et l'oscillogramme restant à l'écran peut être enregistré dans la mémoire de l'ordinateur ou imprimé. Il existe de nombreuses commandes sur le panneau avant qui vous permettent d'augmenter ou de diminuer les unités de temps et de tension.

Utilisation au quotidien

Un oscilloscope en ligne est un outil essentiel pour tout ingénieur électricien. Il peut être utilisé comme compteur utilitaire. Par exemple, cela vous permet de constater que la consommation d'électricité est plus élevée pendant les mois d'hiver que pendant les mois d'été, ou que la consommation d'électricité a diminué après l'achat d'un réfrigérateur plus efficace, ou encore que la consommation d'électricité augmente lorsque vous allumez un four à micro-ondes. Le plus souvent, il est plus important d’analyser ces modèles dans les signaux que les relevés de tension eux-mêmes.

Le compteur intelligent affiche le signal en temps réel. Ses graphiques montrent que moins d'électricité est utilisée en semaine, lorsque les membres du ménage ne sont pas à la maison, mais à l'école ou au travail. Il s’agit d’informations qui ne peuvent être obtenues autrement.

Un oscilloscope est l'un des instruments clés de tout laboratoire d'ingénierie radio à usage industriel, ainsi que dans un atelier radio ordinaire. À l'aide d'un tel appareil, vous pouvez déterminer les défauts des circuits électroniques, ainsi que déboguer leur fonctionnement lors de la conception de nouveaux appareils. Cependant, le prix de ce type d'appareil est très élevé et tous les radioamateurs ne peuvent pas se permettre d'acheter un tel objet. Cet article est consacré à la question de savoir comment le fabriquer. Il existe de nombreuses façons de fabriquer un tel appareil, mais la base est la même partout : une carte son de PC sert de carte qui recevra les impulsions, et un adaptateur spécial est connecté. à cela. Il sert à faire correspondre les niveaux des signaux mesurés et l'entrée de la carte audio de l'ordinateur.

Oscilloscope sur ordinateur : logiciel

L'un des principaux éléments de l'appareil mentionné est un programme qui visualise les impulsions mesurées sur le moniteur. Il existe un vaste choix de logiciels de ce type, mais tous les utilitaires ne fonctionnent pas de manière stable. Le programme d'oscilloscope Osci du kit AudioTester est particulièrement apprécié des radioamateurs. Il possède une interface qui ressemble à un appareil analogique standard ; il y a une grille sur l'écran qui permet de mesurer la durée et l'amplitude du signal. Il est facile à utiliser et possède un certain nombre de fonctions supplémentaires que les programmes de ce type n'ont pas. Mais chaque radioamateur pourra choisir le logiciel qu'il préfère pour son travail.

Données techniques

Ainsi, pour fabriquer un oscilloscope à partir d'un ordinateur, vous devez assembler un atténuateur spécial (diviseur de tension) capable de couvrir la plage la plus large possible de la tension mesurée. La deuxième fonction d'un tel adaptateur est de protéger le port d'entrée de la carte son des dommages pouvant être causés par des niveaux de tension élevés. Pour la plupart des cartes audio, la tension d'entrée est limitée à 1-2 volts. Un oscilloscope provenant d'un ordinateur est limité par les capacités de la carte son. Pour les cartes économiques, elle varie de 0,1 Hz à 20 kHz (signal sinusoïdal). La limite inférieure de tension pouvant être mesurée est limitée par le niveau de bruit de fond et de bruit et est de 1 mV, et la limite supérieure est limitée par les paramètres de l'adaptateur et peut être de plusieurs centaines de volts.

Dispositif diviseur de tension

Un oscilloscope provenant d'un ordinateur possède un circuit électrique très simple. Il ne contient que deux diodes Zener et trois dépendent de l'échelle de l'oscilloscope virtuel utilisée. Ce diviseur est conçu pour trois échelles différentes, avec des ratios de 1:1, 1:20 et 1:100. En conséquence, l'appareil aura trois entrées, chacune étant connectée à une résistance. La résistance nominale de la résistance d'entrée directe est de 1 MΩ. Le fil commun est connecté via la connexion inverse de deux diodes Zener. Ils sont conçus pour protéger la carte son des surtensions lorsque le commutateur est en position « entrée directe ». Des condensateurs peuvent être connectés en parallèle aux résistances ; ils égaliseront la composante amplitude-fréquence de l'appareil.

Conclusion

Cet oscilloscope informatique n'est pas élégant, mais une conception de circuit simple vous permettra d'obtenir une large gamme de tensions mesurées. L'appareil mentionné aidera à réparer l'équipement audio ou peut être utilisé comme appareil de mesure d'entraînement.

Comment fabriquer un oscilloscope numérique à partir d'un ordinateur de vos propres mains ?

Dédié aux radioamateurs débutants !

Comment assembler l'adaptateur le plus simple pour un oscilloscope virtuel logiciel, adapté à la réparation et à la configuration d'équipements audio. https://site/

L'article explique également comment mesurer l'impédance d'entrée et de sortie et comment calculer un atténuateur pour un oscilloscope virtuel.

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À propos des oscilloscopes virtuels.

Un jour, j'ai eu une idée fixe : vendre un oscilloscope analogique et acheter un oscilloscope numérique USB pour le remplacer. Mais après avoir erré sur le marché, j'ai découvert que les oscilloscopes les plus économiques « commencent » à 250 $ et que les critiques à leur sujet ne sont pas très bonnes. Les appareils plus sérieux coûtent plusieurs fois plus cher.

J'ai donc décidé de me limiter à un oscilloscope analogique, et de construire un schéma pour le site, d'utiliser un oscilloscope virtuel.

J'ai téléchargé plusieurs oscilloscopes logiciels sur le réseau et essayé de mesurer quelque chose, mais rien de bon n'en est sorti, car soit il n'était pas possible de calibrer l'appareil, soit l'interface n'était pas adaptée aux captures d'écran.

J'avais déjà abandonné cette affaire, mais alors que je cherchais un programme pour mesurer la réponse en fréquence, je suis tombé sur le logiciel « AudioTester ». Je n'ai pas aimé l'analyseur de ce kit, mais l'oscilloscope Osci (ci-après je l'appellerai « AudioTester ») s'est avéré parfait.

Cet appareil possède une interface similaire à un oscilloscope analogique classique, et l'écran dispose d'une grille standard qui permet de mesurer l'amplitude et la durée. https://site/

Les inconvénients incluent une certaine instabilité du travail. Le programme se bloque parfois et pour le réinitialiser, vous devez recourir à l'aide du Gestionnaire des tâches. Mais tout cela est compensé par l'interface familière, la facilité d'utilisation et quelques fonctions très utiles que je n'ai vues dans aucun autre programme de ce type.

Attention! Le progiciel AudioTester comprend un générateur basse fréquence. Je ne recommande pas de l'utiliser car il tente de contrôler le pilote de la carte audio lui-même, ce qui peut entraîner une coupure audio permanente. Si vous décidez de l'utiliser, veillez à un point de restauration ou à une sauvegarde du système d'exploitation. Mais il est préférable de télécharger un générateur normal à partir de « Matériaux supplémentaires ».

Un autre programme intéressant pour l'oscilloscope virtuel Avangard a été écrit par notre compatriote O.L. Zapisnykh.

Ce programme n'a pas la grille de mesure habituelle et l'écran est trop grand pour prendre des captures d'écran, mais il dispose d'un voltmètre d'amplitude et d'un fréquencemètre intégrés, qui compensent en partie l'inconvénient ci-dessus.

En partie parce qu'à des niveaux de signal faibles, le voltmètre et le fréquencemètre commencent à mentir beaucoup.

Cependant, pour un radioamateur débutant et peu habitué à percevoir des diagrammes en Volts et millisecondes par division, cet oscilloscope peut tout à fait convenir. Une autre propriété utile de l'oscilloscope Avangard est la possibilité de calibrer indépendamment les deux échelles disponibles du voltmètre intégré.

Je vais donc parler de la façon de construire un oscilloscope de mesure basé sur les programmes AudioTester et Avangard. Bien entendu, en plus de ces programmes, vous aurez également besoin de toute carte audio intégrée ou séparée, la plus économique.

En fait, tout le travail se résume à fabriquer un diviseur de tension (atténuateur) qui couvrirait une large gamme de tensions mesurées. Une autre fonction de l'adaptateur proposé est de protéger l'entrée de la carte audio contre les dommages lorsque la haute tension entre en contact avec l'entrée.

Données techniques et portée.

Puisqu'il y a un condensateur d'isolement dans les circuits d'entrée de la carte audio, l'oscilloscope ne peut être utilisé qu'avec une « entrée fermée ». Autrement dit, seule la composante variable du signal peut être observée sur son écran. Cependant, avec une certaine habileté, à l'aide de l'oscilloscope AudioTester, vous pouvez également mesurer le niveau de la composante continue. Cela peut être utile, par exemple, lorsque le temps de lecture du multimètre ne permet pas d'enregistrer la valeur d'amplitude de la tension sur un condensateur se chargeant à travers une grosse résistance.

La limite inférieure de la tension mesurée est limitée par le niveau de bruit et le niveau de fond et est d'environ 1 mV. La limite supérieure n'est limitée que par les paramètres du diviseur et peut atteindre des centaines de volts.

La plage de fréquences est limitée par les capacités de la carte audio et pour les cartes audio économiques, elle est de : 0,1 Hz... 20 kHz (pour un signal sinusoïdal).

Bien sûr, nous parlons d'un appareil plutôt primitif, mais en l'absence d'un appareil plus avancé, celui-ci pourrait bien faire l'affaire.

L'appareil peut aider à réparer des équipements audio ou être utilisé à des fins éducatives, surtout s'il est complété par un générateur virtuel basse fréquence. De plus, à l'aide d'un oscilloscope virtuel, il est facile d'enregistrer un diagramme pour illustrer n'importe quel document ou pour le publier sur Internet.

Schéma électrique du matériel de l'oscilloscope.

Le dessin montre la partie matérielle de l'oscilloscope - « Adaptateur ».

Pour construire un oscilloscope à deux voies, vous devrez dupliquer ce circuit. Le deuxième canal peut être utile pour comparer deux signaux ou pour connecter une synchronisation externe. Ce dernier est fourni dans AudioTester.

Résistances R1, R2, R3 et Rin. – diviseur de tension (atténuateur).

Les valeurs des résistances R2 et R3 dépendent de l'oscilloscope virtuel utilisé, ou plus précisément des échelles qu'il utilise. Mais comme « AudioTester » a un prix de division multiple de 1, 2 et 5 et que « Avangard » a un voltmètre intégré avec seulement deux échelles interconnectées dans un rapport de 1:20, alors à l'aide d'un adaptateur assemblé selon ce qui précède, le circuit ne devrait pas causer d'inconvénients dans les deux cas.

L'impédance d'entrée de l'atténuateur est d'environ 1 mégohm. Dans le bon sens, cette valeur devrait être constante, mais la conception du diviseur serait sérieusement compliquée.

Les condensateurs C1, C2 et C3 égalisent la réponse amplitude-fréquence de l'adaptateur.

Les diodes Zener VD1 et VD2, ainsi que les résistances R1, protègent l'entrée linéaire de la carte audio contre les dommages en cas d'entrée accidentelle de haute tension dans l'entrée de l'adaptateur lorsque le commutateur est en position 1:1.

Je suis d'accord que le schéma présenté n'est pas élégant. Cependant, cette solution de circuit permet d'obtenir de la manière la plus simple une large gamme de tensions mesurées en utilisant seulement quelques composants radio. Un atténuateur construit selon le schéma classique nécessiterait l'utilisation de résistances de haut mégaohm, et son impédance d'entrée changerait de manière trop significative lors de la commutation des plages, ce qui limiterait l'utilisation de câbles d'oscilloscope standard conçus pour une impédance d'entrée de 1 MOhm.

Protection contre le « fou ».

Pour protéger l'entrée linéaire de la carte audio contre les hautes tensions accidentelles, les diodes Zener VD1 et VD2 sont installées parallèlement à l'entrée.

La résistance R1 limite le courant des diodes Zener à 1 mA, à une tension de 1 000 Volts à l'entrée 1:1.

Si vous avez vraiment l'intention d'utiliser un oscilloscope pour mesurer des tensions jusqu'à 1000 Volts, alors comme résistance R1, vous pouvez installer des résistances MLT-2 (deux watts) ou deux résistances MLT-1 (un watt) en série, car les résistances ne diffèrent pas uniquement en puissance, mais aussi en fonction de la tension maximale admissible.

Le condensateur C1 doit également avoir une tension maximale admissible de 1 000 Volts.

Une petite précision sur ce qui précède. Parfois, vous souhaitez examiner une composante variable d'amplitude relativement faible, qui possède néanmoins une composante constante importante. Dans de tels cas, vous devez garder à l'esprit que sur l'écran d'un oscilloscope à entrée fermée, vous ne pouvez voir que la composante de tension alternative.

L'image montre qu'avec une composante constante de 1 000 Volts et une oscillation de la composante variable de 500 Volts, la tension maximale appliquée à l'entrée sera de 1 500 Volts. Cependant, sur l'écran de l'oscilloscope, nous ne verrons qu'une onde sinusoïdale d'une amplitude de 500 Volts.

Comment mesurer l'impédance de sortie d'une sortie ligne ?

Vous pouvez sauter ce paragraphe. Il est conçu pour les amateurs de petits détails.

L'impédance de sortie (impédance de sortie) d'une sortie ligne destinée à connecter des téléphones (casques) est trop faible pour avoir un impact significatif sur la précision des mesures que nous effectuerons dans le paragraphe suivant.

Alors pourquoi mesurer l’impédance de sortie ?

Puisque nous utiliserons un générateur de signal basse fréquence virtuel pour calibrer l'oscilloscope, son impédance de sortie sera égale à l'impédance de sortie de la sortie ligne de la carte son.

En nous assurant que l'impédance de sortie est faible, nous pouvons éviter des erreurs grossières lors de la mesure de l'impédance d'entrée. Même dans les pires circonstances, il est peu probable que cette erreur dépasse 3... 5 %. Franchement, c'est encore moins que l'éventuelle erreur de mesure. Mais on sait que les erreurs ont tendance à « s’accumuler ».

Lorsque vous utilisez un générateur pour réparer et régler un équipement audio, il est également conseillé de connaître sa résistance interne. Cela peut être utile, par exemple, lors de la mesure de l'ESR (Equivalent Series Resistance) ou simplement de la réactance des condensateurs.

Grâce à cette mesure, j'ai pu identifier l'impédance de sortie la plus basse de ma carte audio.

Si la carte audio n'a qu'une seule prise de sortie, alors tout est clair. C'est à la fois une sortie ligne et une sortie pour casque (casque). Son impédance est généralement faible et ne nécessite pas de mesure. Ce sont les sorties audio utilisées dans les ordinateurs portables.

Lorsqu'il y a jusqu'à six prises et qu'il y en a quelques autres sur le panneau avant de l'unité centrale et que chaque prise peut se voir attribuer une fonction spécifique, l'impédance de sortie des prises peut différer considérablement.

Typiquement, l'impédance la plus basse correspond à la prise vert clair, qui est par défaut la sortie ligne.

Un exemple de mesure de l'impédance de plusieurs sorties de carte audio différentes réglées sur les modes « Téléphones » et « Sortie ligne ».

Comme le montre la formule, les valeurs absolues de la tension mesurée ne jouent aucun rôle, ces mesures peuvent donc être effectuées bien avant l'étalonnage de l'oscilloscope.

Exemple de calcul.

U1 = 6 divisions.

U2 = 7 divisions.

Rx = 30(7 – 6) / 6 = 5(Ohm).

Comment mesurer l'impédance d'entrée d'une entrée linéaire ?

Pour calculer l'atténuateur de l'entrée linéaire d'une carte audio, vous devez connaître l'impédance d'entrée de l'entrée linéaire. Malheureusement, il est impossible de mesurer la résistance d'entrée à l'aide d'un multimètre conventionnel. Cela est dû au fait qu'il existe des condensateurs d'isolation dans les circuits d'entrée des cartes audio.

Les impédances d'entrée des différentes cartes audio peuvent varier considérablement. Il faudra donc encore faire cette mesure.

Pour mesurer l'impédance d'entrée d'une carte audio en utilisant un courant alternatif, vous devez appliquer un signal sinusoïdal d'une fréquence de 50 Hz à l'entrée via une résistance de ballast (supplémentaire) et calculer la résistance à l'aide de la formule donnée.

Un signal sinusoïdal peut être généré dans un générateur basse fréquence logiciel, dont un lien se trouve dans les « Matériaux supplémentaires ». Les valeurs d'amplitude peuvent également être mesurées à l'aide d'un oscilloscope logiciel.

L'image montre le schéma de connexion.

Les tensions U1 et U2 doivent être mesurées avec un oscilloscope virtuel dans les positions correspondantes de l'interrupteur SA. Il n'est pas nécessaire de connaître les valeurs absolues de tension, les calculs sont donc valables jusqu'à ce que l'appareil soit calibré.

Exemple de calcul.

Rx = 50 * 100 / (540 – 100) ≈ 11,4(kOhm).

Voici les résultats des mesures d'impédance de différentes entrées de ligne.

Comme vous pouvez le constater, les résistances d'entrée diffèrent considérablement et, dans un cas, presque d'un ordre de grandeur.

Comment calculer un diviseur de tension (atténuateur) ?

L'amplitude maximale illimitée de la tension d'entrée de la carte son, au niveau d'enregistrement maximum, est d'environ 250 mV. Un diviseur de tension, ou comme on l'appelle également atténuateur, vous permet d'élargir la plage de tensions mesurées d'un oscilloscope.

L'atténuateur peut être construit à l'aide de différents circuits, en fonction du coefficient de division et de la résistance d'entrée requise.

Voici l'une des options de diviseur qui vous permet de faire en sorte que la résistance d'entrée soit un multiple de dix. Grâce à la résistance supplémentaire Rext. vous pouvez régler la résistance du bras inférieur du diviseur à une valeur ronde, par exemple 100 kOhm. L'inconvénient de ce circuit est que la sensibilité de l'oscilloscope dépendra trop de l'impédance d'entrée de la carte audio.

Ainsi, si l'impédance d'entrée est de 10 kOhm, le rapport de division du diviseur sera multiplié par dix. Il n'est pas conseillé de réduire la résistance du bras supérieur du diviseur, car elle détermine la résistance d'entrée de l'appareil et constitue l'élément principal de protection de l'appareil contre la haute tension.

Je vous suggère donc de calculer vous-même le diviseur en fonction de l'impédance d'entrée de votre carte audio.

Il n'y a aucune erreur dans l'image ; le diviseur commence déjà à diviser la tension d'entrée lorsque l'échelle est de 1 : 1. Bien entendu, les calculs doivent être effectués sur la base du rapport réel des bras diviseurs.

À mon avis, c'est le circuit diviseur le plus simple et en même temps le plus universel.

Un exemple de calcul de diviseur.

Valeurs initiales.

R1 – 1007 kOhm (résultat de la mesure d’une résistance de 1 mOhm).

Rin. – 50 kOhm (j'ai choisi l'entrée à plus haute impédance parmi les deux disponibles sur le panneau avant de l'unité centrale).

Calcul du diviseur en position du commutateur 1:20.

Tout d'abord, à l'aide de la formule (1), nous calculons le coefficient de division du diviseur, déterminé par les résistances R1 et Rin.

(1007 + 50)/ 50 = 21,14 (une fois)

Cela signifie que le rapport de division total dans la position du commutateur 1:20 doit être :

21,14*20 = 422,8 (une fois)

Nous calculons la valeur de la résistance pour le diviseur.

1007*50 /(50*422,8 –50 –1007) ≈ 2,507 (kOhm)

Calcul du diviseur en position du commutateur 1:100.

Nous déterminons le rapport de division global dans la position du commutateur 1:100.

21,14*100 = 2114 (une fois)

Nous calculons la valeur de la résistance pour le diviseur.

1007*50 / (50*2114 –50 –1007) ≈ 0,481 (kOhm)

Pour faciliter les calculs, consultez ce lien :

Si vous envisagez d'utiliser uniquement l'oscilloscope Avangard et uniquement dans les plages 1:1 et 1:20, la précision de la sélection de la résistance peut être faible, car l'Avangard peut être calibré indépendamment dans chacune des deux plages disponibles. Dans tous les autres cas, vous devrez sélectionner des résistances avec une précision maximale. Comment procéder est écrit dans le paragraphe suivant.

Si vous doutez de la précision de votre testeur, vous pouvez régler n'importe quelle résistance avec une précision maximale en comparant les lectures de l'ohmmètre.

Pour ce faire, à la place d'une résistance permanente R2, une résistance d'accord R* est temporairement installée. La résistance de la résistance d'ajustement est sélectionnée de manière à obtenir une erreur minimale dans la plage de division correspondante.

Ensuite, la résistance de la résistance d'ajustement est mesurée et la résistance constante est déjà ajustée à la résistance mesurée par un ohmmètre. Étant donné que les deux résistances sont mesurées avec le même appareil, l’erreur de l’ohmmètre n’affecte pas la précision de la mesure.

Et voici quelques formules pour calculer le diviseur classique. Un diviseur classique peut être utile lorsqu'une impédance d'entrée élevée de l'appareil (mOhm/V) est requise, mais que vous ne souhaitez pas utiliser de tête de division supplémentaire.

Comment sélectionner ou ajuster les résistances du diviseur de tension ?

Étant donné que les radioamateurs ont souvent du mal à trouver des résistances de précision, je vais expliquer comment ajuster des résistances courantes pour une large gamme d'applications avec une grande précision.

Les résistances de haute précision ne sont que plusieurs fois plus chères que les résistances conventionnelles, mais sur notre marché radio, elles sont vendues à 100 pièces, ce qui rend leur achat peu conseillé.

Utilisation de résistances de trim.

Comme vous pouvez le voir, chaque bras du diviseur est constitué de deux résistances : une constante et une ajustable.

Inconvénient : encombrant. La précision n'est limitée que par la précision disponible de l'instrument de mesure.

Sélection de résistances.

Une autre façon consiste à sélectionner des paires de résistances. La précision est assurée en sélectionnant des paires de résistances parmi deux ensembles de résistances avec un large écart. Tout d’abord, toutes les résistances sont mesurées, puis les paires dont la somme des résistances correspond le plus au circuit sont sélectionnées.

C'est ainsi, à l'échelle industrielle, que furent ajustées les résistances diviseuses du légendaire testeur TL-4.

L’inconvénient de cette méthode est qu’elle demande beaucoup de travail et nécessite un grand nombre de résistances.

Plus la liste des résistances est longue, plus la précision de sélection est élevée.

Réglage des résistances à l'aide de papier de verre.

Même l’industrie n’hésite pas à ajuster les résistances en retirant une partie du film résistif.

Cependant, lors du réglage de résistances à haute résistance, il n'est pas permis de couper le film résistif. Pour les résistances à film haute résistance MLT, le film est appliqué sur une surface cylindrique en forme de spirale. De telles résistances doivent être limées avec le plus grand soin afin de ne pas couper le circuit.

Un réglage précis des résistances dans des conditions amateurs peut être effectué à l'aide du papier de verre le plus fin - le « papier de verre nul ».

Tout d'abord, la couche protectrice de peinture est soigneusement retirée de la résistance MLT, qui a évidemment une résistance inférieure, à l'aide d'un scalpel.

La résistance est ensuite soudée aux « extrémités » qui sont connectées au multimètre. Par des mouvements prudents de la peau « zéro », la résistance de la résistance est ramenée à la normale. Lorsque la résistance est ajustée, la zone découpée est recouverte d'une couche de vernis protecteur ou de colle.

Ce qui est « zéro » peau est écrit.

À mon avis, c'est le moyen le plus rapide et le plus simple, qui donne néanmoins de très bons résultats.

Construction et détails.

Les éléments du circuit adaptateur sont logés dans un boîtier rectangulaire en duralumin.

Le rapport de division de l'atténuateur est commuté à l'aide d'un interrupteur à bascule en position médiane.

Le connecteur standard CP-50 est utilisé comme prise d'entrée, ce qui permet l'utilisation de câbles et de sondes standards. Au lieu de cela, vous pouvez utiliser une prise audio Jack 3,5 mm classique.

Connecteur de sortie : prise audio standard de 3,5 mm. L'adaptateur se connecte à l'entrée linéaire de la carte audio à l'aide d'un câble doté de deux jacks 3,5 mm aux extrémités.

L'assemblage a été réalisé selon la méthode de montage articulé.

Pour utiliser l'oscilloscope, vous aurez besoin d'un autre câble avec une sonde à son extrémité.

Il est difficile pour tout radioamateur d'imaginer son laboratoire sans un instrument de mesure aussi important qu'un oscilloscope. Et, en effet, sans un outil spécial permettant d'analyser et de mesurer les signaux agissant dans le circuit, la réparation de la plupart des appareils électroniques modernes est impossible.

D'autre part, le coût de ces appareils dépasse souvent les capacités budgétaires du consommateur moyen, ce qui l'oblige à rechercher des options alternatives ou à fabriquer un oscilloscope de ses propres mains.

Options pour résoudre le problème

Vous pouvez éviter d’acheter des produits électroniques coûteux dans les cas suivants :

• Utilisation d'une carte son (SC) intégrée dans un PC ou un ordinateur portable à ces fins ;
• Fabriquer un oscilloscope USB de vos propres mains ;
• Raffinement d'une tablette ordinaire.

Chacune des options énumérées ci-dessus, qui vous permettent de fabriquer un oscilloscope de vos propres mains, n'est pas toujours applicable. Pour fonctionner pleinement avec des accessoires et des modules auto-assemblés, les conditions préalables suivantes doivent être remplies :

• L'admissibilité de certaines restrictions sur les signaux mesurés (par leur fréquence par exemple) ;
• Expérience dans la manipulation de circuits électroniques complexes ;
• Possibilité de modification de la tablette.

Ainsi, un oscilloscope issu d'une carte son, en particulier, ne permet pas de mesurer des processus oscillatoires avec des fréquences en dehors de sa plage de fonctionnement (20 Hz-20 kHz). Et pour créer un décodeur USB pour PC, vous aurez besoin d'une certaine expérience dans l'assemblage et la configuration d'appareils électroniques complexes (comme lors de la connexion à une tablette ordinaire).

Note! L'option dans laquelle il est possible de fabriquer un oscilloscope à partir d'un ordinateur portable ou d'une tablette en utilisant l'approche la plus simple se résume au premier cas, qui implique l'utilisation d'un disjoncteur intégré.

Voyons comment chacune des méthodes ci-dessus est mise en œuvre dans la pratique.

Utiliser le bon de commande

Pour mettre en œuvre cette méthode d'obtention d'une image, vous devrez réaliser une pièce jointe de petite taille, constituée de seulement quelques composants électroniques accessibles à tous. Son schéma se trouve dans l'image ci-dessous.

L'objectif principal d'une telle chaîne électronique est d'assurer l'entrée sûre du signal externe étudié à l'entrée de la carte son intégrée, qui possède son « propre » convertisseur analogique-numérique (ADC). Les diodes semi-conductrices utilisées garantissent que l'amplitude du signal est limitée à un niveau ne dépassant pas 2 Volts, et un diviseur constitué de résistances connectées en série permet de fournir à l'entrée des tensions de grandes valeurs d'amplitude.

Un fil avec une fiche de 3,5 mm à l'extrémité correspondante est soudé à la carte avec des résistances et des diodes du côté sortie, qui est insérée dans la prise du disjoncteur appelée « Entrée linéaire ». Le signal étudié est fourni aux bornes d'entrée.

Important! La longueur du cordon de connexion doit être aussi courte que possible pour garantir une distorsion minimale du signal à des niveaux mesurés très faibles. Il est recommandé d'utiliser un fil à deux conducteurs dans une tresse de cuivre (écran) comme tel connecteur.

Bien que les fréquences transmises par un tel limiteur se situent dans la plage des basses fréquences, cette précaution contribue à améliorer la qualité de la transmission.

Programme pour obtenir des oscillogrammes

En plus de l'équipement technique, avant de commencer les mesures, vous devez préparer le logiciel approprié. Cela signifie que vous devez installer sur votre PC l'un des utilitaires spécialement conçus pour obtenir une image d'oscillogramme.

Ainsi, en seulement une heure ou un peu plus, il est possible de créer les conditions d'étude et d'analyse des signaux électriques à l'aide d'un PC fixe (ordinateur portable).

Finalisation de la tablette

Utiliser la carte intégrée

Afin d'adapter une tablette ordinaire à l'enregistrement d'oscillogrammes, vous pouvez utiliser la méthode de connexion à une interface audio décrite précédemment. Dans ce cas, certaines difficultés sont possibles, puisque la tablette ne dispose pas d'entrée ligne discrète pour un microphone.

Ce problème peut être résolu comme suit :

• Vous devez prendre un casque sur votre téléphone, qui doit avoir un microphone intégré ;
• Ensuite, vous devez clarifier le câblage (brochage) des bornes d'entrée de la tablette utilisée pour la connexion et le comparer avec les contacts correspondants sur la prise du casque ;
• S'ils correspondent, vous pouvez connecter en toute sécurité la source de signal au lieu d'un microphone, en utilisant la fixation des diodes et des résistances évoquée précédemment ;
• Enfin, il ne reste plus qu'à installer un programme spécial sur la tablette capable d'analyser le signal à l'entrée du microphone et d'afficher son graphique sur l'écran.

Les avantages de ce mode de connexion à un ordinateur sont la facilité de mise en œuvre et le faible coût. Ses inconvénients incluent la petite plage de fréquences mesurées, ainsi que l'absence d'une garantie de sécurité à 100 % pour la tablette.

Ces inconvénients peuvent être surmontés grâce à l'utilisation de décodeurs électroniques spéciaux connectés via un module Bluetooth ou via un canal Wi-Fi.

Attache maison pour module Bluetooth

La connexion via Bluetooth s'effectue à l'aide d'un gadget séparé, qui est un décodeur doté d'un microcontrôleur ADC intégré. En utilisant un canal de traitement de l'information indépendant, il est possible d'étendre la bande passante des fréquences transmises jusqu'à 1 MHz ; dans ce cas, la valeur du signal d'entrée peut atteindre 10 Volts.

Informations Complémentaires. La portée d'un tel accessoire fabriqué maison peut atteindre 10 mètres.

Cependant, tout le monde n'est pas en mesure d'assembler un tel dispositif convertisseur à la maison, ce qui limite considérablement le nombre d'utilisateurs. Pour tous ceux qui ne sont pas prêts à fabriquer eux-mêmes un décodeur, il existe la possibilité d'acheter un produit fini, disponible en vente gratuite depuis 2010.

Les caractéristiques ci-dessus peuvent convenir à un mécanicien à domicile qui répare des équipements basse fréquence peu complexes. Pour des opérations de réparation plus exigeantes en main-d'œuvre, des convertisseurs professionnels avec une bande passante allant jusqu'à 100 MHz peuvent être nécessaires. Ces capacités peuvent être fournies par un canal Wi-Fi, car la vitesse du protocole d'échange de données dans ce cas est incomparablement plus élevée qu'en Bluetooth.

Oscilloscopes décodeurs avec transmission de données via Wi-Fi

La possibilité de transmettre des données numériques via ce protocole augmente considérablement le débit de l'appareil de mesure. Les décodeurs qui fonctionnent sur ce principe et sont vendus gratuitement ne sont pas inférieurs dans leurs caractéristiques à certains exemples d'oscilloscopes classiques. Cependant, leur coût est également loin d’être considéré comme acceptable pour les utilisateurs aux revenus moyens.

En conclusion, notons que compte tenu des limitations ci-dessus, l'option de connexion Wi-Fi ne convient également qu'à un nombre limité d'utilisateurs. Pour ceux qui décident d'abandonner cette méthode, nous vous conseillons d'essayer de monter un oscilloscope numérique offrant les mêmes caractéristiques, mais en vous connectant à une entrée USB.

Cette option est également très difficile à mettre en œuvre, donc pour ceux qui n'ont pas totalement confiance en leurs capacités, il serait plus sage d'acheter un décodeur USB prêt à l'emploi disponible dans le commerce.

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