Virtualūs matavimo prietaisai kuriami remiantis kompiuteriniais garso įrenginiais. Pavyzdžiui, virtualus dažnio matuoklis, virtualus osciloskopas, virtualus spektrometras. Prietaisai jungiami prie garso plokštės mikrofono arba linijinės įvesties, signalas matuojamas ADC lustu. Signalo dažnis (plotis) priklauso nuo garso plokštės diskretizavimo dažnio, dažniausiai 22 kHz. Buvo peržiūrėtos kelios instrumentų programos: Frequency Counter 1.01, Simple Audio Spectrum Analyzer, Music Tuner v1.2 ir OSZI v1.0

Ryžiai. 1. Mikrofonas su didelės raiškos garso palaikymu

Nustatymuose po „įjungimo“ nustatomi mikrofono arba linijos įvesties įvesties signalo stiprinimo lygiai: pirmiausia minimalios reikšmės, tada lygių didinimas, kad būtų pasiektos optimalios reikšmės. Stiprus signalo stiprinimas sukelia iškraipymus ir perkrovą. Bitų gylis ir diskretizavimo dažniai turi būti parinkti kuo didesni. Mano atveju bitų gylis 16 bitų, diskretizavimo dažnis 96000Hz pav. 1 t.y. Didžiausias dažnis viename kanale yra 48 kHz. Norėdami suderinti įvesties signalo lygius, jums reikia nedidelio adapterio, pavaizduoto pav. 2. Adapteris filtruoja ir išlygina gautą signalą. Išmatuotas signalas tiekiamas į 3,5 mm garso lizdą, 1 kaištį. Būtina valdyti įvesties signalo įtampą - įėjimo įtampa yra saugi šiam adapteriui iki 9 V, optimalus diapazonas yra nuo 1 iki 2,5 V. Aukštai įtampai reikia sukurti kitokią adapterio grandinę, „transformatoriaus“ parinktis. Grandinė nėra galvaniškai izoliuota, todėl išlaikykite poliškumą nuo minuso iki minuso, pliuso į šoną su kondensatoriumi.

Ryžiai. 2. Adapterio grandinė virtualiam: dažnio matuoklis; osciloskopas; spektrometras

Virtualūs įrenginiai

Apskritai kiekvienas gali sukurti savo virtualius instrumentus kompiuteryje. Vienintelis tokių įrenginių apribojimas – mažas garso plokštės diskretizavimo dažnis, dėl kurio skaitmeniniai matavimai baigiasi esant 48 kHz dažniams. IMHO, tokie virtualūs asistentai pravers bet kuriam radijo mėgėjui atliekant paprastas užduotis.

Osciloskopas yra svarbiausias elektroninių grandinių parametrų stebėjimo ir matavimo įrankis. Tai prietaisas, kurio vaizdai yra grafinis įtampos (vertikalioje ašyje) ir laiko (horizontalioje ašyje) atvaizdavimas.

Funkcinės savybės

Pagrindinė osciloskopo funkcija yra pateikti įtampos grafiką laikui bėgant. Paprastai Y ašis žymi įtampą, o X ašis – laiką. Tai gali būti naudinga:

• matuoti tokius parametrus kaip laikrodžio dažniai, impulsų pločio moduliuotų signalų darbo ciklai, sklidimo delsa arba jutiklių signalų kilimo ir kritimo laikas;
• įspėti vartotoją apie sistemos ar perimtuvų gedimus;
• amplitudės ir laiko parametrų tyrimams (stebėjimui, fiksavimui, matavimui).

Informacijai. Matavimo diapazonai yra didžiuliai. Pavyzdžiui, santykinai pigiame osciloskope galite reguliuoti nuo 5 mV/cm iki 5 V/cm (vertikali skalė) ir nuo 2 µs/cm iki 20 s/cm (horizontali skalė).

Kitos įrenginio funkcijos:

1. Rodyti ir apskaičiuoti virpesių signalų dažnį ir amplitudę;
2. Rodyti įtampą ir laiką. Ši funkcija dažniausiai naudojama eksperimentinėse laboratorijose;
3. Padėkite išspręsti sugedusius projekto komponentus peržiūrėdami laukiamus rezultatus;
4. Rodyti kintamosios arba nuolatinės srovės įtampos pokyčius.

Norėdami geriau suprasti įrenginio funkcijas, turite susipažinti su vartojamais terminais ir ką jie reiškia:

1. Bandwidth nurodo dažnių diapazoną, kurį įrenginys gali tiksliai išmatuoti;
2. Tikslumo padidėjimas matuoja, kaip tiksliai vertikali sistema slopina arba sustiprina signalą. Reikšmė nurodoma procentine paklaida;
3. Laiko bazė arba horizontalus tikslumas rodo, kaip tiksliai horizontali sistema parodo signalo laiką. Tai rodoma kaip procentinė paklaida;
4. Kilimo laikas yra dar vienas instrumento naudojamo dažnių diapazono apibūdinimo būdas. Matuojant impulsus ir žingsnius, reikia atsižvelgti į kilimo laiką. Prietaisas negali tiksliai parodyti impulsų, kurių kilimo laikas yra greitesnis už nurodytą osciloskopo kilimo laiką;
5. Vertikalus jautrumas matuoja, kiek vertikalus stiprintuvas gali sustiprinti silpną signalą. Vertikalus jautrumas paprastai nurodomas mV/div (milivoltais padalijimui). Mažiausia įtampa, kurią gali aptikti bendrosios paskirties osciloskopas, paprastai yra apie 1 mV vienam vertikaliam ekrano padalijimui;
6. Sweep Speed ​​​​– Šis nustatymas nurodo, kaip greitai pėdsakas gali judėti ekrane. Paprastai tai nurodoma ns/div (nanosekundės per padalijimą);
7. Skaitmeninio osciloskopo atrankos dažnis rodo, kiek mėginių per sekundę gali paimti konverteris A į D. Didžiausias atrankos dažnis paprastai nurodomas MP (megapikseliais per sekundę). Kuo greičiau osciloskopas gali imti mėginius, tuo tiksliau jis gali atvaizduoti subtilias signalo detales. Mažiausias mėginių ėmimo dažnis taip pat gali būti svarbus, jei reikia žiūrėti lėtai kintančius signalus ilgą laiką. Paprastai diskretizavimo dažnis keičiasi keičiantis valdikliui, siekiant išlaikyti pastovų bangos formos taškų skaičių bangos formos įraše;
8. Skaitmeninio osciloskopo įrašo ilgis rodo bangos formų, kurias įrenginys gali gauti per įrašą, skaičių. Maksimali įrašymo trukmė priklauso nuo jo atminties. Galima gauti detalų signalo vaizdą per trumpą laiką arba mažiau detalų vaizdą per ilgesnį laiką.

Kompiuterio pavertimas osciloskopu

Yra du konvertavimo būdai:

1. Pirmasis yra prijungti PIC grandinę prie mikrovaldiklio plokštės įvesties / išvesties. Rinkinys su atitinkama programa leis nuskaityti skaitmeninius ar analoginius signalus ir grąžinti rezultatus per kompiuterio nuoseklųjį prievadą. Taip pat galite kurti PWM signalus, garso signalus, impulsus ir juos valdyti iš kompiuterio;
2. Antrasis metodas yra nemokamas, kiekviename kompiuteryje yra įmontuoti ADC ir garso plokštė. Naudodamiesi jais, įdiegę programinę įrangą ir lituodami įvesties skirstytuvą, galite konvertuoti kompiuterį į osciloskopą. Panašių programų nesunkiai galima rasti internete. Vienas iš jų yra Digital Oscilloscope V3.0.

Programa "Kompiuteris - osciloskopas"

Paleidus programą, ekrane pasirodys vaizdas, labai panašus į įprastą osciloskopą. Linijinė garso plokštės įvestis naudojama signalui tiekti. Signalo tiekimas į įėjimą galimas tik su apribojimu - ne daugiau 0,5-1 V, todėl reikia lituoti įvesties daliklį pagal paprastą schemą, parodytą paveikslėlyje.

Svarbus programos privalumas yra virtualios atminties osciloskopas. Darbą galima pristabdyti, o ekrane likusią oscilogramą išsaugoti kompiuterio atmintyje arba atsispausdinti. Priekiniame skydelyje yra daug valdiklių, leidžiančių padidinti arba sumažinti laiko ir įtampos vienetus.

Naudoti kasdieniame gyvenime

Internetinis osciloskopas yra būtinas įrankis bet kuriam elektros inžinieriui. Jis gali būti naudojamas kaip komunalinių paslaugų skaitiklis. Pavyzdžiui, leidžia pastebėti, kad žiemos mėnesiais sunaudojama daugiau elektros nei vasaros mėnesiais arba, įsigijus efektyvesnį šaldytuvą, elektros sąnaudos sumažėjo arba įjungus mikrobangų krosnelę padidėja elektros sąnaudos. Dažniau svarbiau analizuoti šiuos signalų modelius nei pačius įtampos rodmenis.

Išmanusis matuoklis rodo signalą realiu laiku. Iš jo grafikų matyti, kad mažiau elektros sunaudojama darbo dienomis, kai namų ūkio nariai būna ne namuose, o mokykloje ar darbe. Tai informacija, kurios negalima gauti kitu būdu.

Osciloskopas yra vienas iš pagrindinių prietaisų bet kurioje radijo inžinerijos laboratorijoje, skirtoje pramoniniam naudojimui, taip pat įprastose radijo dirbtuvėse. Naudodami tokį įrenginį galite nustatyti elektroninių grandinių gedimus, taip pat derinti jų veikimą kurdami naujus įrenginius. Tačiau tokio tipo prietaisų kaina yra labai didelė, ir ne kiekvienas radijo mėgėjas gali sau leisti įsigyti tokį daiktą. Šis straipsnis skirtas klausimui, kaip jį pasigaminti. Yra daug būdų, kaip pasigaminti tokį įrenginį, tačiau pagrindas visur tas pats: kompiuterio garso plokštė tarnauja kaip plokštė, kuri gaus impulsus, o pridedamas specialus adapteris. prie jo. Jis skirtas suderinti išmatuotų signalų lygius ir kompiuterio garso plokštės įvestį.

Osciloskopas kompiuteryje: programinė įranga

Vienas pagrindinių minėto įrenginio elementų – programa, vizualizuojanti išmatuotus impulsus monitoriuje. Tokios programinės įrangos pasirinkimas yra didžiulis, tačiau ne visos komunalinės paslaugos veikia stabiliai. Osci osciloskopo programa iš AudioTester rinkinio yra ypač populiari tarp radijo mėgėjų. Jis turi sąsają, kuri atrodo panaši į standartinį analoginį įrenginį, ekrane yra tinklelis, leidžiantis išmatuoti signalo trukmę ir amplitudę. Juo paprasta naudotis ir yra nemažai papildomų funkcijų, kurių tokio tipo programos neturi. Bet kiekvienas radijo mėgėjas galės pasirinkti sau labiausiai patinkančią programinę įrangą darbui.

Techniniai duomenys

Taigi, norint iš kompiuterio pagaminti osciloskopą, reikia surinkti specialų slopintuvą (įtampos daliklį), kuris gali apimti kuo platesnį išmatuojamos įtampos diapazoną. Antroji tokio adapterio funkcija yra apsaugoti garso plokštės įvesties prievadą nuo pažeidimų, kuriuos gali sukelti aukštos įtampos lygiai. Daugumos garso plokščių įvesties įtampa ribojama iki 1–2 voltų. Osciloskopą iš kompiuterio riboja garso plokštės galimybės. Biudžetinėse kortelėse jis svyruoja nuo 0,1 Hz iki 20 kHz (sinusoidinis signalas). Apatinė įtampos riba, kurią galima išmatuoti, yra ribojama fono ir triukšmo lygio ir yra 1 mV, o viršutinė riba – adapterio parametrų ir gali būti keli šimtai voltų.

Įtampos skirstytuvas

Kompiuterio osciloskopas turi labai paprastą elektros grandinę. Jame yra tik du zenerio diodai, o trys priklauso nuo naudojamos virtualaus osciloskopo skalės. Šis skirstytuvas skirtas trims skirtingiems masteliams, kurių santykiai yra 1:1, 1:20 ir 1:100. Atitinkamai, įrenginys turės tris įėjimus, kurių kiekvienas yra prijungtas prie rezistoriaus. Tiesioginio įvesties rezistoriaus vardinė varža yra 1 MΩ. Bendras laidas yra prijungtas per atvirkštinį dviejų zenerio diodų jungtį. Jie skirti apsaugoti garso plokštę nuo viršįtampių, kai jungiklis yra „tiesioginio įvesties“ padėtyje. Kondensatoriai gali būti jungiami lygiagrečiai su rezistoriais, jie išlygins įrenginio amplitudės-dažnio komponentą.

Išvada

Šis kompiuterinis osciloskopas nėra elegantiškas, tačiau paprasta grandinės konstrukcija leis pasiekti platų išmatuotų įtampų diapazoną. Minėtas prietaisas padės taisant garso aparatūrą arba gali būti naudojamas kaip treniruočių matavimo prietaisas.

Kaip savo rankomis pasidaryti skaitmeninį osciloskopą iš kompiuterio?

Skirta pradedantiesiems radijo mėgėjams!

Kaip surinkti paprasčiausią adapterį programiniam virtualiam osciloskopui, tinkantį naudoti taisant ir konfigūruojant garso įrangą. https://site/

Straipsnyje taip pat kalbama apie tai, kaip galite išmatuoti įvesties ir išvesties varžą ir kaip apskaičiuoti virtualaus osciloskopo slopintuvą.

Įdomiausi video Youtube

Susijusios temos.

Apie virtualius osciloskopus.

Kartą turėjau idėją: parduoti analoginį osciloskopą ir nusipirkti skaitmeninį USB osciloskopą, kad jį pakeistumėte. Tačiau pasivaikščiojęs po turgų sužinojau, kad pigiausi osciloskopai „prasideda“ nuo 250 USD, o atsiliepimai apie juos nėra labai geri. Rimtesni įrenginiai kainuoja kelis kartus brangiau.

Taigi nusprendžiau apsiriboti analoginiu osciloskopu ir sukurti tam tikrą svetainės diagramą, naudoti virtualų osciloskopą.

Atsisiunčiau keletą programinės įrangos osciloskopų iš tinklo ir bandžiau kažką išmatuoti, bet nieko gero iš to neišėjo, nes arba nepavyko sukalibruoti įrenginio, arba sąsaja netiko ekrano kopijoms.

Jau buvau šio reikalo apleidęs, bet kai ieškojau programos dažnio atsakui matuoti, aptikau „AudioTester“ programinės įrangos paketą. Analizatorius iš šio rinkinio man nepatiko, bet Osci osciloskopas (toliau pavadinsiu „AudioTester“) pasirodė kaip tik.

Šis įrenginys turi sąsają, panašią į įprastą analoginį osciloskopą, o ekrane yra standartinis tinklelis, leidžiantis matuoti amplitudę ir trukmę. https://site/

Trūkumai apima tam tikrą darbo nestabilumą. Programa kartais užšąla ir norint ją iš naujo nustatyti, reikia pasitelkti Task Manager pagalbą. Tačiau visa tai kompensuoja pažįstama sąsaja, naudojimo paprastumas ir keletas labai naudingų funkcijų, kurių nemačiau jokioje kitoje tokio tipo programoje.

Dėmesio! „AudioTester“ programinės įrangos pakete yra žemo dažnio generatorius. Nerekomenduoju jo naudoti, nes ji bando valdyti pačią garso plokštės tvarkyklę, todėl gali būti visam laikui nutildomas garsas. Jei nuspręsite jį naudoti, pasirūpinkite atkūrimo tašku arba OS atsargine kopija. Tačiau įprastą generatorių geriau atsisiųsti iš „Papildomos medžiagos“.

Dar vieną įdomią programą Avangard virtualiam osciloskopui parašė mūsų tautietis O.L.Zapisnykh.

Ši programa neturi įprasto matavimo tinklelio, o ekranas per didelis ekrano kopijoms daryti, tačiau joje yra įmontuotas amplitudės voltmetras ir dažnio matuoklis, kuris iš dalies kompensuoja minėtą trūkumą.

Iš dalies todėl, kad esant žemam signalo lygiui, voltmetras ir dažnio matuoklis pradeda daug meluoti.

Tačiau pradedantiesiems radijo mėgėjams, kurie nėra įpratę suvokti diagramų voltais ir milisekundėmis per padalijimą, šis osciloskopas gali būti gana tinkamas. Kita naudinga Avangard osciloskopo savybė yra galimybė savarankiškai kalibruoti dvi turimas įmontuoto voltmetro skales.

Taigi, aš kalbėsiu apie tai, kaip sukurti matavimo osciloskopą, remiantis „AudioTester“ ir „Avangard“ programomis. Žinoma, be šių programų, jums taip pat reikės bet kokios įmontuotos ar atskiros, pigiausios garso plokštės.

Tiesą sakant, visas darbas atitenka tam, kad būtų pagamintas įtampos daliklis (slopintuvas), kuris apimtų platų išmatuotų įtampų diapazoną. Kita siūlomo adapterio funkcija yra apsaugoti garso plokštės įvestį nuo pažeidimų, kai aukšta įtampa liečiasi su įėjimu.

Techniniai duomenys ir apimtis.

Kadangi garso plokštės įvesties grandinėse yra izoliacinis kondensatorius, osciloskopą galima naudoti tik su „uždara įvestimi“. Tai yra, jo ekrane galima stebėti tik kintamą signalo komponentą. Tačiau turėdami tam tikrų įgūdžių naudodami osciloskopą AudioTester taip pat galite išmatuoti nuolatinės srovės komponento lygį. Tai gali būti naudinga, pavyzdžiui, kai multimetro skaitymo laikas neleidžia įrašyti kondensatoriaus, įkraunamo per didelį rezistorių, įtampos amplitudės vertės.

Apatinė išmatuotos įtampos riba yra apribota triukšmo lygio ir fono lygio ir yra maždaug 1 mV. Viršutinę ribą riboja tik skirstytuvo parametrai ir ji gali siekti šimtus voltų.

Dažnių diapazoną riboja garso plokštės galimybės, o nebrangioms garso plokštėms yra: 0.1Hz... 20kHz (sinusinės bangos signalui).

Žinoma, mes kalbame apie gana primityvų įrenginį, tačiau jei nėra pažangesnio įrenginio, tai gali padaryti.

Prietaisas gali padėti taisant garso aparatūrą arba būti naudojamas edukaciniais tikslais, ypač jei jis papildytas virtualiu žemų dažnių generatoriumi. Be to, naudojant virtualų osciloskopą, lengva išsaugoti diagramą, kad būtų galima iliustruoti bet kokią medžiagą arba paskelbti internete.

Osciloskopo techninės įrangos elektrinė schema.

Brėžinyje pavaizduota aparatinė osciloskopo dalis – „Adapteris“.

Norėdami sukurti dviejų kanalų osciloskopą, turėsite dubliuoti šią grandinę. Antrasis kanalas gali būti naudingas norint palyginti du signalus arba prijungti išorinę sinchronizaciją. Pastarasis pateikiamas „AudioTester“.

Rezistoriai R1, R2, R3 ir Rin. – įtampos daliklis (attenuatorius).

Rezistorių R2 ir R3 reikšmės priklauso nuo naudojamo virtualaus osciloskopo, tiksliau – nuo ​​jo naudojamų svarstyklių. Tačiau kadangi „AudioTester“ dalijimosi kaina yra 1, 2 ir 5 kartotinė, o „Avangard“ turi įmontuotą voltmetrą su tik dviem svarstyklėmis, sujungtomis santykiu 1:20, tada naudojant adapterį. surinkta pagal aukščiau išdėstytą grandinę neturėtų sukelti nepatogumų abiem atvejais.

Slopintuvo įėjimo varža yra apie 1 megaohm. Gerąja prasme ši vertė turėtų būti pastovi, tačiau skirstytuvo konstrukcija būtų labai sudėtinga.

Kondensatoriai C1, C2 ir C3 išlygina adapterio amplitudės-dažnio atsaką.

Zenerio diodai VD1 ir VD2 kartu su rezistoriais R1 apsaugo garso plokštės linijinį įvestį nuo pažeidimų atsitiktinai į adapterio įvestį patekus aukštai įtampai, kai jungiklis yra 1:1 padėtyje.

Sutinku, kad pateikta schema nėra elegantiška. Tačiau šis grandinės sprendimas leidžia paprasčiausiu būdu pasiekti platų išmatuotų įtampų diapazoną, naudojant tik kelis radijo komponentus. Pagal klasikinę schemą pastatytam slopintuvui tektų naudoti didelio megaomų rezistorius, o jo įėjimo varža per ženkliai pasikeistų perjungiant diapazonus, o tai apribotų standartinių osciloskopo kabelių, skirtų 1 MOhm įėjimo varžai, naudojimą.

Apsauga nuo „kvailio“.

Siekiant apsaugoti garso plokštės linijinę įvestį nuo atsitiktinės aukštos įtampos, lygiagrečiai su įėjimu yra sumontuoti zenerio diodai VD1 ir VD2.

Rezistorius R1 riboja zenerio diodų srovę iki 1 mA, esant 1000 voltų įtampai 1:1 įėjime.

Jei tikrai ketinate naudoti osciloskopą įtampai iki 1000 voltų matuoti, tada kaip rezistorių R1 galite nuosekliai sumontuoti MLT-2 (dviejų vatų) arba du MLT-1 (vieno vato) rezistorius, nes rezistoriai nesiskiria. tik galia, bet ir pagal didžiausią leistiną įtampą.

Kondensatoriaus C1 maksimali leistina įtampa taip pat turi būti 1000 voltų.

Šiek tiek paaiškinta aukščiau. Kartais norisi pažvelgti į santykinai mažos amplitudės kintamąjį komponentą, kuris vis dėlto turi didelę pastovią dedamąją. Tokiais atvejais reikia nepamiršti, kad osciloskopo su uždaru įėjimu ekrane galite matyti tik kintamos įtampos komponentą.

Paveikslėlyje parodyta, kad esant pastoviam 1000 voltų komponentui ir 500 voltų kintamajam komponentui, didžiausia įvesties įtampa bus 1500 voltų. Nors osciloskopo ekrane matysime tik sinusinę bangą, kurios amplitudė yra 500 voltų.

Kaip išmatuoti linijos išėjimo išėjimo varžą?

Galite praleisti šią pastraipą. Jis skirtas mažų detalių mėgėjams.

Linijinės išvesties, skirtos telefonams (ausinėms) prijungti, išėjimo varža (išvesties varža) yra per maža, kad turėtų reikšmingos įtakos matavimų, kuriuos atliksime kitoje pastraipoje, tikslumui.

Taigi kam matuoti išėjimo varžą?

Kadangi osciloskopui kalibruoti naudosime virtualų žemo dažnio signalo generatorių, jo išėjimo varža bus lygi garso plokštės Line Out išėjimo varžai.

Įsitikinę, kad išėjimo varža yra maža, galime išvengti didelių klaidų matuojant įvesties varžą. Nors net ir pačiomis blogiausiomis aplinkybėmis ši paklaida vargu ar viršys 3...5%. Atvirai kalbant, tai net mažesnė už galimą matavimo paklaidą. Tačiau žinoma, kad klaidos turi įprotį „užsibėgėti“.

Naudojant generatorių garso aparatūros taisymui ir derinimui, taip pat patartina žinoti jo vidinę varžą. Tai gali būti naudinga, pavyzdžiui, matuojant ESR (lygiavertę serijos varžą) arba tiesiog kondensatorių reaktyvumą.

Šio matavimo dėka galėjau nustatyti mažiausią garso plokštės varžos išvestį.

Jei garso plokštė turi tik vieną išvesties lizdą, tada viskas aišku. Tai ir linijos išvestis, ir išvestis telefonams (ausinėms). Jo varža paprastai yra maža ir jos nereikia matuoti. Tai yra nešiojamuosiuose kompiuteriuose naudojami garso išėjimai.

Kai sisteminio bloko priekiniame skydelyje yra net šeši lizdai ir dar pora, o kiekvienam lizdui galima priskirti tam tikrą funkciją, tada lizdų išėjimo varža gali labai skirtis.

Paprastai mažiausia varža atitinka šviesiai žalią lizdą, kuris pagal numatytuosius nustatymus yra linijos išėjimas.

Kelių skirtingų garso plokščių išėjimų varžos matavimo pavyzdys, nustatytas į „Telephones“ ir „Line Out“ režimus.

Kaip matyti iš formulės, absoliučios išmatuotos įtampos vertės neturi reikšmės, todėl šiuos matavimus galima atlikti dar ilgai prieš kalibruojant osciloskopą.

Skaičiavimo pavyzdys.

U1 = 6 skyriai.

U2 = 7 skyriai.

Rx = 30 (7–6) / 6 = 5(Ohom).

Kaip išmatuoti linijinio įėjimo įėjimo varžą?

Norėdami apskaičiuoti garso plokštės linijinės įvesties slopintuvą, turite žinoti linijinės įvesties įvesties varžą. Deja, neįmanoma išmatuoti įėjimo varžos naudojant įprastą multimetrą. Taip yra dėl to, kad garso plokščių įvesties grandinėse yra izoliaciniai kondensatoriai.

Įvairių garso plokščių įvesties varžos gali labai skirtis. Taigi, šį matavimą vis tiek reikės atlikti.

Norėdami išmatuoti garso plokštės įvesties varžą naudojant kintamąją srovę, į įvestį per balastinį (papildomą) rezistorių turite pritaikyti sinusoidinį signalą, kurio dažnis yra 50 Hz, ir apskaičiuoti varžą pagal pateiktą formulę.

Sinusoidinį signalą galima generuoti programiniame žemo dažnio generatoriuje, kurio nuoroda yra „Papildomose medžiagose“. Amplitudės reikšmes taip pat galima išmatuoti naudojant programinį osciloskopą.

Nuotraukoje parodyta prijungimo schema.

Įtampos U1 ir U2 turi būti matuojamos virtualiu osciloskopu atitinkamose SA jungiklio padėtyse. Nereikia žinoti absoliučių įtampos reikšmių, todėl skaičiavimai galioja tol, kol įrenginys nesukalibruojamas.

Skaičiavimo pavyzdys.

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

Čia pateikiami įvairių linijų įėjimų varžos matavimų rezultatai.

Kaip matote, įėjimo varžos labai skiriasi, o vienu atveju – beveik eilės tvarka.

Kaip apskaičiuoti įtampos daliklį (slopintuvą)?

Maksimali neribota garso plokštės įvesties įtampos amplitudė, esant maksimaliam įrašymo lygiui, yra apie 250 mV. Įtampos daliklis arba, kaip dar vadinamas atenuatoriumi, leidžia išplėsti osciloskopo išmatuotų įtampų diapazoną.

Slopintuvas gali būti sukonstruotas naudojant skirtingas grandines, priklausomai nuo padalijimo koeficiento ir reikiamos įėjimo varžos.

Čia yra viena iš skirstytuvo parinkčių, leidžiančių įvesties varžą padauginti iš dešimties. Dėl papildomo rezistoriaus Rext. galite reguliuoti daliklio apatinės svirties varžą iki tam tikros apvalios vertės, pavyzdžiui, 100 kOhm. Šios grandinės trūkumas yra tas, kad osciloskopo jautrumas per daug priklausys nuo garso plokštės įėjimo varžos.

Taigi, jei įvesties varža yra 10 kOhm, tada daliklio padalijimo santykis padidės dešimt kartų. Nepatartina mažinti skirstytuvo viršutinės svirties rezistoriaus, nes jis lemia įrenginio įėjimo varžą ir yra pagrindinis elementas, apsaugantis įrenginį nuo aukštos įtampos.

Taigi, aš siūlau jums patiems apskaičiuoti daliklį pagal garso plokštės įvesties varžą.

Paveiksle nėra klaidos, daliklis pradeda dalyti įėjimo įtampą, kai mastelis yra 1:1. Skaičiavimai, žinoma, turi būti atliekami remiantis tikruoju skirstytuvų santykiu.

Mano nuomone, tai pati paprasčiausia ir tuo pačiu universaliausia skirstytuvo grandinė.

Daliklio skaičiavimo pavyzdys.

Pradinės vertės.

R1 – 1007 kOhm (1 mOhm rezistoriaus matavimo rezultatas).

Rin. – 50 kOhm (pasirinkau didesnės varžos įvestį iš dviejų, esančių priekiniame sistemos bloko skydelyje).

Daliklio apskaičiavimas jungiklio padėtyje 1:20.

Pirmiausia, naudodami (1) formulę, apskaičiuojame daliklio padalijimo koeficientą, kurį nustato rezistoriai R1 ir Rin.

(1007 + 50)/ 50 = 21,14 (kartą)

Tai reiškia, kad bendras padalijimo santykis jungiklio padėtyje 1:20 turėtų būti:

21,14*20 = 422,8 (kartą)

Apskaičiuojame skirstytuvo rezistoriaus reikšmę.

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

Daliklio apskaičiavimas jungiklio padėtyje 1:100.

Nustatome bendrą padalijimo santykį jungiklio padėtyje 1:100.

21,14*100 = 2114 (kartą)

Apskaičiuojame skirstytuvo rezistoriaus reikšmę.

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

Kad būtų lengviau atlikti skaičiavimus, peržiūrėkite šią nuorodą:

Jei ketinate naudoti tik „Avangard“ osciloskopą ir tik 1:1 ir 1:20 diapazonuose, rezistorių pasirinkimo tikslumas gali būti mažas, nes „Avangard“ gali būti kalibruojamas atskirai kiekviename iš dviejų galimų diapazonų. Visais kitais atvejais rezistorius turėsite pasirinkti maksimaliai tiksliai. Kaip tai padaryti, parašyta kitoje pastraipoje.

Jei abejojate savo testerio tikslumu, lygindami omometro rodmenis galite maksimaliai tiksliai sureguliuoti bet kurį rezistorių.

Norėdami tai padaryti, vietoj nuolatinio rezistoriaus R2 laikinai įdiegiamas derinimo rezistorius R*. Apipjaustymo rezistoriaus varža parenkama taip, kad būtų gauta minimali paklaida atitinkamame padalijimo diapazone.

Tada išmatuojama apipjaustymo rezistoriaus varža, o pastovus rezistorius jau priderinamas prie omometru išmatuotos varžos. Kadangi abu rezistoriai matuojami tuo pačiu prietaisu, omometro paklaida neturi įtakos matavimo tikslumui.

Ir tai yra pora klasikinio daliklio skaičiavimo formulių. Klasikinis skirstytuvas gali būti naudingas, kai reikalinga didelė įrenginio įvesties varža (mOhm/V), tačiau nenorite naudoti papildomos skirstytuvo galvutės.

Kaip pasirinkti ar reguliuoti įtampos daliklio rezistorius?

Kadangi kumpiams dažnai sunku rasti tikslius rezistorius, pakalbėsiu apie tai, kaip galite tiksliai pritaikyti įprastus rezistorius įvairioms reikmėms.

Didelio tikslumo rezistoriai yra tik kelis kartus brangesni už įprastus, tačiau mūsų radijo rinkoje jie parduodami po 100 vienetų, todėl jų pirkti nėra labai patartina.

Naudojant apdailos rezistorius.

Kaip matote, kiekviena skirstytuvo svirtis susideda iš dviejų rezistorių - pastovaus ir trimerio.

Trūkumas: sudėtingas. Tikslumą riboja tik turimas matavimo priemonės tikslumas.

Rezistorių pasirinkimas.

Kitas būdas yra pasirinkti rezistorių poras. Tikslumas užtikrinamas parenkant rezistorių poras iš dviejų rezistorių rinkinių, turinčių didelį sklaidą. Pirmiausia išmatuojami visi rezistoriai, o tada parenkamos poros, kurių varžų suma labiausiai atitinka grandinę.

Būtent tokiu būdu pramoniniu mastu buvo sureguliuoti skirstytuvai, skirti legendiniam testeriui TL-4.

Šio metodo trūkumas yra tai, kad jis yra daug darbo jėgos ir reikalauja daug rezistorių.

Kuo ilgesnis rezistorių sąrašas, tuo didesnis pasirinkimo tikslumas.

Rezistorių reguliavimas švitriniu popieriumi.

Netgi pramonė nevengia sureguliuoti rezistorių, pašalindama dalį varžinės plėvelės.

Tačiau reguliuojant didelės varžos rezistorius neleidžiama perpjauti varžinės plėvelės. Didelės varžos plėvelės rezistoriams MLT plėvelė uždedama ant cilindrinio paviršiaus spiralės pavidalu. Tokie rezistoriai turi būti dedami ypač atsargiai, kad nenutrūktų grandinė.

Tikslus rezistorių sureguliavimas mėgėjiškomis sąlygomis gali būti atliekamas naudojant geriausią švitrinį popierių - „nullinį švitrinį popierių“.

Pirmiausia nuo MLT rezistoriaus, kurio varža akivaizdžiai mažesnė, skalpeliu atsargiai nuimamas apsauginis dažų sluoksnis.

Tada rezistorius yra lituojamas prie "galų", kurie yra prijungti prie multimetro. Kruopščiai judant „nulinę“ odą, rezistoriaus varža normalizuojama. Sureguliavus rezistorių, pjūvio vieta padengiama apsauginio lako arba klijų sluoksniu.

Parašyta, kas yra "nulis" oda.

Mano nuomone, tai greičiausias ir lengviausias būdas, kuris vis dėlto duoda labai gerų rezultatų.

Konstrukcija ir detalės.

Adapterio grandinės elementai yra stačiakampiame duraliuminio korpuse.

Slopintuvo padalijimo santykis perjungiamas perjungimo jungikliu su vidurine padėtimi.

Standartinė CP-50 jungtis naudojama kaip įvesties lizdas, leidžiantis naudoti standartinius kabelius ir zondus. Vietoj to galite naudoti įprastą 3,5 mm lizdo garso lizdą.

Išvesties jungtis: standartinis 3,5 mm garso lizdas. Adapteris jungiamas prie linijinės garso plokštės įvesties naudojant laidą su dviem 3,5 mm lizdais galuose.

Surinkimas buvo atliktas šarnyriniu tvirtinimo būdu.

Norėdami naudoti osciloskopą, jums reikės kito laido su zondu gale.

Bet kuriam radijo mėgėjui sunku įsivaizduoti savo laboratoriją be tokios svarbios matavimo priemonės kaip osciloskopas. Ir iš tiesų, be specialaus įrankio, leidžiančio analizuoti ir matuoti grandinėje veikiančius signalus, daugumos šiuolaikinių elektroninių prietaisų taisymas neįmanomas.

Kita vertus, šių įrenginių kaina dažnai viršija paprasto vartotojo biudžetines galimybes, todėl jis verčia ieškoti alternatyvių variantų arba savo rankomis pasidaryti osciloskopą.

Problemos sprendimo variantai

Galite išvengti brangių elektroninių gaminių pirkimo šiais atvejais:

• Šiems tikslams naudoti asmeniniame arba nešiojamajame kompiuteryje įmontuotą garso plokštę (SC);
• USB osciloskopo gamyba savo rankomis;
• Įprastos tabletės tobulinimas.

Kiekviena iš aukščiau išvardytų variantų, leidžiančių savo rankomis pasidaryti osciloskopą, ne visada taikoma. Norint visiškai dirbti su savarankiškai surinktais priedais ir moduliais, turi būti įvykdytos šios būtinos sąlygos:

• Tam tikrų apribojimų išmatuotiems signalams leistinumas (pavyzdžiui, pagal jų dažnį);
• Patirtis dirbant su sudėtingomis elektroninėmis grandinėmis;
• Planšetės modifikavimo galimybė.

Taigi osciloskopas iš garso plokštės, visų pirma, neleidžia matuoti virpesių procesų, kurių dažniai yra už jo veikimo diapazono ribų (20 Hz–20 kHz). O norint pagaminti USB priedėlį kompiuteriui, jums reikės tam tikros patirties renkant ir konfigūruojant sudėtingus elektroninius įrenginius (kaip jungiantis prie įprasto planšetinio kompiuterio).

Pastaba! Galimybė, kai osciloskopą galima padaryti iš nešiojamojo kompiuterio ar planšetinio kompiuterio, naudojant paprasčiausią metodą, yra pirmasis atvejis, kai naudojamas įmontuotas grandinės pertraukiklis.

Pažiūrėkime, kaip kiekvienas iš aukščiau išvardytų metodų yra įgyvendinamas praktiškai.

Naudojant PO

Norėdami įgyvendinti šį vaizdo gavimo būdą, turėsite padaryti mažo dydžio priedą, kurį sudaro tik keli elektroniniai komponentai, prieinami visiems. Jo diagramą galite rasti žemiau esančiame paveikslėlyje.

Pagrindinis tokios elektroninės grandinės tikslas – užtikrinti saugų tiriamo išorinio signalo patekimą į įmontuotos garso plokštės įvestį, kuri turi „savo“ analoginį-skaitmeninį keitiklį (ADC). Jame naudojami puslaidininkiniai diodai garantuoja, kad signalo amplitudė ribojama iki ne daugiau kaip 2 voltų, o daliklis, pagamintas iš nuosekliai sujungtų rezistorių, leidžia į įvestį tiekti įtampas su didelėmis amplitudės reikšmėmis.

Prie plokštės su rezistoriais ir diodais išėjimo pusėje prilituojamas laidas su 3,5 mm kištuku sujungimo gale, kuris įkišamas į grandinės pertraukiklio lizdą, vadinamą „Linear input“. Tiriamas signalas tiekiamas į įvesties gnybtus.

Svarbu! Jungiamojo laido ilgis turi būti kuo trumpesnis, kad būtų užtikrintas minimalus signalo iškraipymas esant labai žemiems matavimo lygiams. Kaip tokią jungtį rekomenduojama naudoti dviejų gyslų laidą varinėje pynėje (ekranoje).

Nors tokio ribotuvo perduodami dažniai yra žemųjų dažnių diapazone, ši atsargumo priemonė padeda pagerinti perdavimo kokybę.

Programa gauti oscilogramas

Be techninės įrangos, prieš pradėdami matavimus, turėtumėte paruošti atitinkamą programinę įrangą. Tai reiškia, kad kompiuteryje turite įdiegti vieną iš paslaugų, skirtų specialiai oscilogramos vaizdui gauti.

Taigi vos per valandą ar šiek tiek daugiau galima sudaryti sąlygas tirti ir analizuoti elektrinius signalus naudojant stacionarų kompiuterį (nešiojamąjį kompiuterį).

Tabletės užbaigimas

Naudojant integruotą žemėlapį

Norėdami pritaikyti įprastą planšetinį kompiuterį oscilogramoms įrašyti, galite naudoti anksčiau aprašytą prisijungimo prie garso sąsajos būdą. Tokiu atveju galimi tam tikri sunkumai, nes planšetinis kompiuteris neturi atskiros linijos mikrofono įvesties.

Šią problemą galima išspręsti taip:

• Iš telefono reikia pasiimti ausines, kuriose turėtų būti įmontuotas mikrofonas;
• Tada turėtumėte išsiaiškinti prijungimui naudojamo planšetinio kompiuterio įvesties gnybtų laidus (smeigtukus) ir palyginti juos su atitinkamais ausinių kištuko kontaktais;
• Jei jie sutampa, galite saugiai prijungti signalo šaltinį, o ne mikrofoną, naudodami anksčiau aptartą priedą ant diodų ir rezistorių;
• Galiausiai belieka planšetėje įdiegti specialią programą, galinčią analizuoti mikrofono įvestyje esantį signalą ir atvaizduoti jo grafiką ekrane.

Šio prisijungimo prie kompiuterio būdo privalumai yra įgyvendinimo paprastumas ir maža kaina. Jo trūkumai yra mažas išmatuotų dažnių diapazonas, taip pat 100% planšetinio kompiuterio saugumo garantijos nebuvimas.

Šiuos trūkumus galima pašalinti naudojant specialius elektroninius priedėlius, sujungtus per Bluetooth modulį arba per Wi-Fi kanalą.

Naminis priedas Bluetooth moduliui

Ryšys per „Bluetooth“ atliekamas naudojant atskirą programėlę, kuri yra priedėlis su įmontuotu ADC mikrovaldikliu. Naudojant nepriklausomą informacijos apdorojimo kanalą, galima išplėsti perduodamų dažnių juostos plotį iki 1 MHz; šiuo atveju įvesties signalo vertė gali siekti 10 voltų.

Papildoma informacija. Tokio savadarbio priedo veikimo diapazonas gali siekti 10 metrų.

Tačiau ne kiekvienas sugeba surinkti tokį keitiklio įrenginį namuose, o tai gerokai apriboja vartotojų ratą. Visiems, kurie nėra pasirengę patys gaminti priedėlio, yra galimybė įsigyti gatavą gaminį, kurį galima nemokamai parduoti nuo 2010 m.

Aukščiau pateiktos charakteristikos gali tikti namų mechanikui, remontuojančiam ne itin sudėtingą žemo dažnio įrangą. Norint atlikti daug darbo reikalaujančių remonto operacijų, gali prireikti profesionalių keitiklių, kurių dažnių juostos plotis yra iki 100 MHz. Šias galimybes gali suteikti Wi-Fi kanalas, nes duomenų apsikeitimo protokolo greitis šiuo atveju yra nepalyginamai didesnis nei Bluetooth.

Prietaiso osciloskopai su duomenų perdavimu per Wi-Fi

Galimybė perduoti skaitmeninius duomenis naudojant šį protokolą žymiai padidina matavimo prietaiso pralaidumą. Šiuo principu veikiantys ir laisvai parduodami priedėliai savo charakteristikomis nenusileidžia kai kuriems klasikinių osciloskopų pavyzdžiams. Tačiau jų kaina taip pat toli gražu nėra laikoma priimtina vartotojams, turintiems vidutines pajamas.

Baigdami pažymime, kad atsižvelgiant į aukščiau nurodytus apribojimus, „Wi-Fi“ ryšio parinktis taip pat tinka tik ribotam vartotojų skaičiui. Nusprendusiems šio būdo atsisakyti, patariame pabandyti surinkti skaitmeninį osciloskopą, suteikiantį tokias pačias charakteristikas, bet jungiant prie USB įvesties.

Ši parinktis taip pat labai sunkiai įgyvendinama, todėl tiems, kurie nėra visiškai įsitikinę savo jėgomis, būtų protingiau įsigyti jau paruoštą USB priedėlį, kuris yra parduodamas.

Vaizdo įrašas