Virtualne merilne naprave so ustvarjene na podlagi računalniških zvočnih naprav. Kot na primer virtualni merilnik frekvence, virtualni osciloskop, virtualni spektrometer. Naprave so priključene na mikrofonski ali linijski vhod zvočne kartice, signal se meri z ADC čipom. Frekvenca (širina) signala je odvisna od frekvence vzorčenja zvočne kartice, največkrat 22 kHz. Pregledanih je bilo več programov za instrumente: Frequency Counter 1.01, Simple Audio Spectrum Analyzer, Music Tuner v1.2 in OSZI v1.0

riž. 1. Mikrofon s podporo za zvok visoke ločljivosti

V nastavitvah se po "vklopu" nastavijo stopnje ojačenja vhodnega signala za mikrofon ali linijski vhod: najprej minimalne vrednosti, nato stopnje povečanja za doseganje optimalnih vrednosti. Močno ojačanje signala povzroči popačenje in preobremenitev. Bitna globina in stopnje vzorčenja morajo biti izbrane čim višje. V mojem primeru je bitna globina 16 bitov, frekvenca vzorčenja 96000Hz sl. 1 tj. Največja frekvenca na kanal je 48 kHz. Za uskladitev ravni vhodnega signala potrebujete majhen adapter na sl. 2. Adapter filtrira in zgladi prejeti signal. Izmerjeni signal se dovaja v 3,5 mm avdio priključek, pin 1. Potrebno je nadzorovati napetost vhodnega signala - vhodna napetost je varna za ta adapter do 9 V, optimalno območje je od 1 do 2,5 V. Za visoko napetost je potreben razvoj drugačnega adapterskega vezja, možnosti "transformatorja". Vezje ni galvansko ločeno, zato ohranite polarnost, minus proti minusu, plus na strani s kondenzatorjem.

riž. 2. Adaptersko vezje za virtualni: merilnik frekvence; osciloskop; spektrometer

Virtualne naprave

Na splošno lahko vsak ustvari svoje virtualne instrumente na osebnem računalniku. Edina omejitev takih naprav je nizka stopnja vzorčenja zvočne kartice, zaradi katere se digitalne meritve končajo pri frekvencah 48 kHz. IMHO bodo takšni virtualni pomočniki koristni za vse radijske amaterje pri preprostih nalogah.

Osciloskop je najpomembnejše orodje za opazovanje in merjenje parametrov elektronskih vezij. To je naprava, katere slike so grafični prikaz napetosti (na navpični osi) v odvisnosti od časa (na vodoravni osi).

Funkcionalne lastnosti

Glavna funkcija osciloskopa je zagotoviti graf napetosti skozi čas. Običajno os Y predstavlja napetost, os X pa čas. To je lahko koristno:

• za merjenje parametrov, kot so taktne frekvence, delovni cikli širinsko moduliranih signalov, zakasnitev širjenja ali časi vzpona in padca senzorskih signalov;
• opozoriti uporabnika na prisotnost napak v sistemu ali prestreznikov;
• za raziskovanje (opazovanje, snemanje, merjenje) amplitudnih in časovnih parametrov.

Za informacijo. Merilni razponi so ogromni. Na primer, na razmeroma poceni osciloskopu lahko nastavite od 5 mV/cm do 5 V/cm (navpično merilo) in od 2 µs/cm do 20 s/cm (vodoravno merilo).

Druge lastnosti naprave:

1. Prikaže in izračuna frekvenco in amplitudo nihajočega signala;
2. Pokaži napetost in čas. Ta funkcija se najpogosteje uporablja v eksperimentalnih laboratorijih;
3. Pomagajte razrešiti morebitne pomanjkljive komponente projekta s pregledom pričakovanega rezultata;
4. Prikažite spremembe v izmenični ali enosmerni napetosti.

Za boljše razumevanje funkcij naprave se morate seznaniti z uporabljenimi izrazi in s tem, kaj pomenijo:

1. Pasovna širina označuje razpon frekvenc, ki jih lahko naprava natančno izmeri;
2. Natančnost ojačanja meri, kako natančno navpični sistem oslabi ali poveča signal. Vrednost je navedena v odstotkih napake;
3. Časovna osnova ali vodoravna natančnost kaže, kako natančno vodoravni sistem predstavlja čas signala. To je prikazano kot odstotek napake;
4. Čas vzpona je še en način za opis uporabnega frekvenčnega območja instrumenta. Pri merjenju impulzov in korakov je treba upoštevati čas vzpona. Instrument ne more natančno prikazati impulzov s časom vzpona, ki je hitrejši od časa vzpona, določenega za osciloskop;
5. Vertikalna občutljivost meri, koliko lahko vertikalni ojačevalnik okrepi šibek signal. Vertikalna občutljivost je običajno podana v mV/div (milivolti na delitev). Najnižja napetost, ki jo lahko zazna splošni osciloskop, je običajno približno 1 mV na navpično delitev zaslona;
6. Sweep Speed ​​​​– Ta nastavitev določa, kako hitro se lahko sled premika po zaslonu. To je običajno podano v ns/div (nanosekunde na delitev);
7. Hitrost vzorčenja na digitalnem osciloskopu kaže, koliko vzorcev na sekundo lahko vzame pretvornik A v D. Največja hitrost vzorčenja je običajno določena v MP (megapiksli na sekundo). Hitreje kot lahko osciloskop vzorči, bolj natančno lahko predstavi subtilne podrobnosti signala. Najmanjša hitrost vzorčenja je lahko pomembna tudi, če morate dalj časa gledati počasi spreminjajoče se signale. Običajno se stopnja vzorčenja spreminja s spremembami krmiljenja, da se ohrani konstantno število točk valovne oblike v zapisu valovne oblike;
8. Dolžina zapisa digitalnega osciloskopa označuje število valovnih oblik, ki jih naprava lahko pridobi na zapis. Največja dolžina snemanja je odvisna od njegovega pomnilnika. Možno je pridobiti podrobno sliko signala v kratkem času ali manj podrobno sliko v daljšem časovnem obdobju.

Pretvarjanje računalnika v osciloskop

Obstajata dva načina pretvorbe:

1. Prvi je povezava vezja PIC z V/I mikrokontrolerske plošče. Komplet z ustreznim programom vam bo omogočil branje digitalnih ali analognih signalov in vračanje rezultatov prek serijskih vrat računalnika. Ustvarite lahko tudi PWM signale, zvočne signale, impulze in jih upravljate iz računalnika;
2. Druga metoda je brezplačna; vsak računalnik ima vgrajene ADC in zvočno kartico. Z njihovo pomočjo lahko računalnik pretvorite v osciloskop z namestitvijo programske opreme in spajkanjem vhodnega delilnika. Podobne programe je mogoče zlahka najti na internetu. Eden od njih je digitalni osciloskop V3.0.

Program "Računalnik - osciloskop"

Po zagonu programa se na zaslonu prikaže slika, ki je zelo podobna navadnemu osciloskopu. Za napajanje signala se uporablja linearni vhod zvočne kartice. Dovajanje signala na vhod je možno le z omejitvijo - ne več kot 0,5-1 V, zato je treba vhodni delilnik spajkati po preprostem vezju, prikazanem na sliki.

Pomembna prednost programa je virtualni pomnilniški osciloskop. Delo lahko prekinemo, oscilogram, ki ostane na zaslonu, shranimo v pomnilnik računalnika ali natisnemo. Na sprednji plošči je veliko kontrolnikov, ki vam omogočajo povečanje ali zmanjšanje časovnih in napetostnih enot.

Uporaba v vsakdanjem življenju

Spletni osciloskop je bistveno orodje za vsakega inženirja elektrotehnike. Lahko se uporablja kot merilnik komunalnih storitev. Tako lahko na primer opazite, da je poraba električne energije v zimskih mesecih večja kot v poletnih mesecih, ali da se je poraba električne energije zmanjšala po nakupu učinkovitejšega hladilnika ali da se poraba električne energije poveča, ko vklopite mikrovalovno pečico. Pogosteje kot ne, je pomembneje analizirati te vzorce v signalih kot same odčitke napetosti.

Pametni števec prikazuje signal v realnem času. Iz njegovih grafov je razvidno, da se manj elektrike porabi ob delavnikih, ko člani gospodinjstva niso doma, ampak v šoli ali v službi. To so informacije, ki jih ni mogoče pridobiti drugače.

Osciloskop je eden ključnih instrumentov v vsakem radijskem laboratoriju za industrijsko uporabo, pa tudi v navadni radijski delavnici. S takšno napravo lahko določite napake v elektronskih vezjih in odpravite napake pri njihovem delovanju pri načrtovanju novih naprav. Vendar pa je cena tovrstnih naprav zelo visoka in si vsak radioamater ne more privoščiti nakupa takšne stvari. Ta članek je posvečen vprašanju, kako narediti takšno napravo, obstaja veliko načinov, vendar je osnova povsod enaka: PC zvočna kartica služi kot plošča, ki bo prejemala impulze, in priložen je poseben adapter. temu. Služi za usklajevanje ravni izmerjenih signalov in vhoda zvočne kartice računalnika.

Osciloskop na računalniku: programska oprema

Eden glavnih elementov omenjene naprave je program, ki vizualizira izmerjene utripe na monitorju. Obstaja velika izbira takšne programske opreme, vendar vsi pripomočki ne delujejo stabilno. Osciloskopski program Osci iz kompleta AudioTester je še posebej priljubljen med radioamaterji. Ima vmesnik, ki je podoben standardni analogni napravi, na zaslonu je mreža, ki omogoča merjenje trajanja in amplitude signala. Je enostaven za uporabo in ima številne dodatne funkcije, ki jih tovrstni programi nimajo. Toda vsak radioamater bo lahko izbral programsko opremo, ki mu je najbolj všeč za delo.

Tehnični podatki

Torej, da bi naredili osciloskop iz računalnika, morate sestaviti poseben atenuator (delilnik napetosti), ki lahko pokrije najširši možni obseg izmerjene napetosti. Druga funkcija takega adapterja je zaščititi vhodna vrata zvočne kartice pred poškodbami, ki jih lahko povzročijo visoke napetosti. Za večino zvočnih kartic je vhodna napetost omejena na 1-2 volta. Osciloskop iz računalnika je omejen z zmožnostmi zvočne kartice. Za proračunske kartice se giblje od 0,1 Hz do 20 kHz (sinusni signal). Spodnja meja napetosti, ki jo je mogoče izmeriti, je omejena z nivojem ozadja in šuma in znaša 1 mV, zgornja meja pa je omejena s parametri adapterja in je lahko več sto voltov.

Naprava za delilnik napetosti

Osciloskop iz računalnika ima zelo preprosto električno vezje. Vsebuje samo dve zener diodi, tri pa so odvisne od uporabljene skale virtualnega osciloskopa. Ta delilnik je zasnovan za tri različne lestvice z razmerji 1:1, 1:20 in 1:100. V skladu s tem bo naprava imela tri vhode, od katerih je vsak povezan z uporom. Nazivni upor neposrednega vhodnega upora je 1 MΩ. Skupna žica je povezana z vzvratno povezavo dveh zener diod. Namenjeni so zaščiti zvočne kartice pred prenapetostjo, ko je stikalo v položaju "neposredni vhod". Kondenzatorji se lahko priključijo vzporedno na upore, izenačijo amplitudno-frekvenčno komponento naprave.

Zaključek

Ta računalniški osciloskop ni eleganten, toda preprosta zasnova vezja vam bo omogočila doseganje širokega razpona izmerjenih napetosti. Omenjena naprava bo v pomoč pri popravilu avdio opreme ali pa se lahko uporablja kot naprava za merjenje vadbe.

Kako narediti digitalni osciloskop iz računalnika z lastnimi rokami?

Posvečeno začetnikom radioamaterjem!

Kako sestaviti najpreprostejši adapter za programski virtualni osciloskop, primeren za uporabo pri popravilu in konfiguriranju avdio opreme. https://site/

Članek govori tudi o tem, kako lahko merite vhodno in izhodno impedanco ter kako izračunate dušilnik za virtualni osciloskop.

Najbolj zanimivi videi na Youtube

Sorodne teme.

O virtualnih osciloskopih.

Nekoč sem imel idejo popravka: prodam analogni osciloskop in kupim digitalni osciloskop USB, da ga nadomestim. Toda, ko sem se potepal po trgu, sem ugotovil, da se najbolj proračunski osciloskopi "začnejo" pri 250 $, ocene o njih pa niso zelo dobre. Resnejše naprave stanejo večkrat.

Zato sem se odločil omejiti na analogni osciloskop in za izdelavo diagrama za spletno mesto uporabiti virtualni osciloskop.

Iz omrežja sem prenesel več programskih osciloskopov in poskušal nekaj izmeriti, vendar ni bilo nič dobrega, saj bodisi ni bilo mogoče kalibrirati naprave ali pa vmesnik ni bil primeren za posnetke zaslona.

To zadevo sem že opustil, ko pa sem iskal program za merjenje frekvenčnega odziva, sem naletel na programski paket “AudioTester”. Analizator iz tega kompleta mi ni bil všeč, osciloskop Osci (v nadaljevanju ga bom imenoval "AudioTester") pa se je izkazal za pravega.

Ta naprava ima vmesnik, podoben običajnemu analognemu osciloskopu, zaslon pa ima standardno mrežo, ki omogoča merjenje amplitude in trajanja. https://site/

Slabosti vključujejo nekaj nestabilnosti dela. Program včasih zamrzne in če ga želite ponastaviti, se morate zateči k pomoči upravitelja opravil. Toda vse to kompenzira znani vmesnik, enostavnost uporabe in nekaj zelo uporabnih funkcij, ki jih nisem videl v nobenem drugem programu te vrste.

Pozor! Programski paket AudioTester vključuje nizkofrekvenčni generator. Ne priporočam njegove uporabe, ker poskuša sam nadzorovati gonilnik zvočne kartice, kar lahko povzroči trajno utišanje zvoka. Če se odločite za uporabo, poskrbite za obnovitveno točko ali varnostno kopijo OS. Vendar je bolje prenesti običajni generator iz "Dodatnih materialov".

Še en zanimiv program za virtualni osciloskop Avangard je napisal naš rojak O.L.

Ta program sicer nima običajne merilne mreže in zaslon je prevelik za slikanje zaslona, ​​ima pa vgrajen amplitudni voltmeter in frekvencometer, ki delno kompenzira omenjeno pomanjkljivost.

Delno zato, ker pri nizkih ravneh signala tako voltmeter kot merilnik frekvence začneta veliko lagati.

Vendar pa je za novinskega radioamaterja, ki ni navajen zaznavati diagramov v voltih in milisekundah na delitev, ta osciloskop lahko povsem primeren. Druga uporabna lastnost osciloskopa Avangard je možnost neodvisne kalibracije dveh razpoložljivih lestvic vgrajenega voltmetra.

Torej, govoril bom o tem, kako zgraditi merilni osciloskop na podlagi programov AudioTester in Avangard. Seveda boste poleg teh programov potrebovali tudi vgrajeno ali ločeno, najbolj proračunsko zvočno kartico.

Pravzaprav se vse delo zmanjša na izdelavo napetostnega delilnika (dušilnika), ki bi pokrival širok razpon merjenih napetosti. Druga funkcija predlaganega adapterja je zaščititi vhod zvočne kartice pred poškodbami, ko visoka napetost pride v stik z vhodom.

Tehnični podatki in obseg.

Ker je v vhodnih tokokrogih zvočne kartice izolacijski kondenzator, se lahko osciloskop uporablja samo z "zaprtim vhodom". To pomeni, da je na njegovem zaslonu mogoče opazovati samo spremenljivo komponento signala. Z nekaj spretnosti pa lahko z uporabo osciloskopa AudioTester izmerite tudi nivo enosmerne komponente. To je lahko uporabno, na primer, ko čas odčitavanja multimetra ne omogoča snemanja vrednosti amplitude napetosti na kondenzatorju, ki se polni skozi velik upor.

Spodnja meja izmerjene napetosti je omejena z nivojem šuma in nivojem ozadja in znaša približno 1 mV. Zgornja meja je omejena samo s parametri delilnika in lahko doseže več sto voltov.

Frekvenčno območje je omejeno z zmožnostmi zvočne kartice in je za nizkocenovne zvočne kartice: 0,1 Hz ... 20 kHz (za sinusni signal).

Seveda govorimo o precej primitivni napravi, toda v odsotnosti naprednejše naprave bi se ta lahko dobro znašla.

Naprava lahko pomaga pri popravilu avdio opreme ali pa se uporablja v izobraževalne namene, še posebej, če je dopolnjena z virtualnim nizkofrekvenčnim generatorjem. Poleg tega je z uporabo virtualnega osciloskopa enostavno shraniti diagram za ponazoritev katerega koli gradiva ali za objavo na internetu.

Električni diagram strojne opreme osciloskopa.

Na risbi je prikazan strojni del osciloskopa - “Adapter”.

Če želite zgraditi dvokanalni osciloskop, boste morali podvojiti to vezje. Drugi kanal je lahko uporaben za primerjavo dveh signalov ali za povezavo zunanje sinhronizacije. Slednji je na voljo v AudioTesterju.

Upori R1, R2, R3 in Rin. – napetostni delilnik (dušilnik).

Vrednosti uporov R2 in R3 so odvisne od uporabljenega virtualnega osciloskopa oziroma natančneje od lestvic, ki jih uporablja. Ampak, ker ima "AudioTester" ceno delitve, ki je večkratnik 1, 2 in 5, "Avangard" pa ima vgrajen voltmeter s samo dvema lestvicama, ki sta med seboj povezani v razmerju 1:20, potem z uporabo adapterja sestavljeno v skladu z zgornjim vezjem v obeh primerih ne bi smelo povzročati nevšečnosti.

Vhodna impedanca dušilnika je približno 1 megohm. V dobrem smislu bi morala biti ta vrednost konstantna, vendar bi bila zasnova delilnika resno zapletena.

Kondenzatorji C1, C2 in C3 izenačijo amplitudno-frekvenčni odziv adapterja.

Zener diode VD1 in VD2 skupaj z upori R1 ščitijo linearni vhod zvočne kartice pred poškodbami v primeru nenamernega vstopa visoke napetosti na vhod adapterja, ko je stikalo v položaju 1:1.

Strinjam se, da predstavljena shema ni elegantna. Vendar pa ta rešitev vezja omogoča na najpreprostejši način doseganje širokega razpona izmerjenih napetosti z uporabo le nekaj radijskih komponent. Dušilnik, zgrajen po klasični shemi, bi zahteval uporabo uporov z visokim megaohmom, njegova vhodna impedanca pa bi se preveč spremenila pri preklapljanju območij, kar bi omejilo uporabo standardnih osciloskopskih kablov, zasnovanih za vhodno impedanco 1 MOhm.

Zaščita pred "norcem".

Za zaščito linearnega vhoda zvočne kartice pred nenamerno visoko napetostjo sta zener diodi VD1 in VD2 nameščeni vzporedno z vhodom.

Upor R1 omejuje tok zener diod na 1 mA, pri napetosti 1000 voltov na vhodu 1:1.

Če res nameravate uporabljati osciloskop za merjenje napetosti do 1000 voltov, potem lahko kot upor R1 namestite zaporedno MLT-2 (dvavatna) ali dva MLT-1 (enovatna) upora, saj se upori ne razlikujejo. le po moči, temveč tudi po najvišji dovoljeni napetosti.

Kondenzator C1 mora imeti tudi največjo dovoljeno napetost 1000 voltov.

Majhno pojasnilo zgornjega. Včasih želite pogledati spremenljivo komponento relativno majhne amplitude, ki pa ima kljub temu veliko konstantno komponento. V takih primerih morate upoštevati, da lahko na zaslonu osciloskopa z zaprtim vhodom vidite samo komponento izmenične napetosti.

Slika prikazuje, da bo s konstantno komponento 1000 voltov in nihanjem spremenljive komponente 500 voltov največja napetost na vhodu 1500 voltov. Čeprav bomo na zaslonu osciloskopa videli le sinusni val z amplitudo 500 voltov.

Kako izmeriti izhodno impedanco linijskega izhoda?

Ta odstavek lahko preskočite. Namenjena je ljubiteljem majhnih detajlov.

Izhodna impedanca (izhodna impedanca) linijskega izhoda, namenjenega povezovanju telefonov (slušalk), je prenizka, da bi bistveno vplivala na točnost meritev, ki jih bomo izvedli v naslednjem odstavku.

Zakaj torej meriti izhodno impedanco?

Ker bomo za kalibracijo osciloskopa uporabili navidezni nizkofrekvenčni generator signala, bo njegova izhodna impedanca enaka izhodni impedanci linijskega izhoda zvočne kartice.

Če poskrbimo, da je izhodna impedanca nizka, lahko preprečimo hude napake pri merjenju vhodne impedance. Čeprav tudi v najslabših okoliščinah ta napaka verjetno ne bo presegla 3 ... 5%. Odkrito povedano, to je celo manj kot možna merilna napaka. Znano pa je, da imajo napake navado "naleteti".

Pri uporabi generatorja za popravilo in nastavitev avdio opreme je priporočljivo poznati tudi njegov notranji upor. To je lahko uporabno na primer pri merjenju ESR (ekvivalentnega serijskega upora) ali preprosto reaktance kondenzatorjev.

Zahvaljujoč tej meritvi sem lahko identificiral najnižjo impedanco na svoji zvočni kartici.

Če ima zvočna kartica samo en izhodni priključek, je vse jasno. Je tako linijski izhod kot izhod za telefon (slušalke). Njegova impedanca je običajno majhna in je ni treba meriti. To so zvočni izhodi, ki se uporabljajo v prenosnikih.

Ko je vtičnic kar šest in jih je še nekaj na sprednji plošči sistemske enote in je vsaki vtičnici mogoče dodeliti določeno funkcijo, se lahko izhodna impedanca vtičnic bistveno razlikuje.

Običajno najnižja impedanca ustreza svetlo zelenemu priključku, ki je privzeto linijski izhod.

Primer merjenja impedance več različnih izhodov zvočne kartice, nastavljenih na načina »Telephones« in »Line Out«.

Kot je razvidno iz formule, absolutne vrednosti izmerjene napetosti ne igrajo vloge, zato je mogoče te meritve opraviti dolgo pred kalibracijo osciloskopa.

Primer izračuna.

U1 = 6 razdelkov.

U2 = 7 razdelkov.

Rx = 30(7 – 6) / 6 = 5(Ohm).

Kako izmeriti vhodno impedanco linearnega vhoda?

Za izračun dušilnika za linearni vhod zvočne kartice morate poznati vhodno impedanco linearnega vhoda. Na žalost ni mogoče izmeriti vhodnega upora z običajnim multimetrom. To je posledica dejstva, da so v vhodnih tokokrogih zvočnih kartic izolacijski kondenzatorji.

Vhodne impedance različnih zvočnih kartic se lahko zelo razlikujejo. Torej bo to meritev še treba opraviti.

Če želite izmeriti vhodno impedanco zvočne kartice z izmeničnim tokom, morate na vhod uporabiti sinusni signal s frekvenco 50 Hz skozi predstikalni (dodatni) upor in izračunati upor po dani formuli.

Sinusni signal je mogoče generirati v programskem nizkofrekvenčnem generatorju, povezava do katerega je v “Dodatnem gradivu”. Vrednosti amplitude je mogoče izmeriti tudi s programskim osciloskopom.

Slika prikazuje shemo povezave.

Napetosti U1 in U2 je treba izmeriti z virtualnim osciloskopom v ustreznih položajih stikala SA. Absolutnih vrednosti napetosti ni treba poznati, zato so izračuni veljavni, dokler naprava ni kalibrirana.

Primer izračuna.

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

Tukaj so rezultati meritev impedance različnih omrežnih vhodov.

Kot lahko vidite, se vhodni upori bistveno razlikujejo, v enem primeru pa skoraj za red velikosti.

Kako izračunati napetostni delilnik (dušilnik)?

Največja neomejena amplituda vhodne napetosti zvočne kartice pri najvišji ravni snemanja je približno 250 mV. Napetostni delilnik ali, kot se imenuje tudi dušilnik, vam omogoča razširitev obsega izmerjenih napetosti osciloskopa.

Dušilnik je mogoče sestaviti z različnimi vezji, odvisno od koeficienta delitve in zahtevanega vhodnega upora.

Tukaj je ena od možnosti delilnika, ki vam omogoča, da naredite vhodni upor večkratnik desetih. Zahvaljujoč dodatnemu uporu Rext. upor spodnjega kraka delilnika lahko nastavite na okroglo vrednost, na primer 100 kOhm. Pomanjkljivost tega vezja je, da bo občutljivost osciloskopa preveč odvisna od vhodne impedance zvočne kartice.

Torej, če je vhodna impedanca 10 kOhm, se bo delitveno razmerje delilnika desetkrat povečalo. Ni priporočljivo zmanjšati upora zgornjega kraka delilnika, saj določa vhodni upor naprave in je glavni element pri zaščiti naprave pred visoko napetostjo.

Zato predlagam, da sami izračunate delilnik glede na vhodno impedanco vaše zvočne kartice.

Na sliki ni napake, delilnik začne deliti vhodno napetost že, ko je merilo 1:1. Izračune je seveda treba opraviti na podlagi dejanskega razmerja delilnih krakov.

Po mojem mnenju je to najpreprostejše in hkrati najbolj univerzalno delilno vezje.

Primer izračuna delitelja.

Začetne vrednosti.

R1 – 1007 kOhm (rezultat merjenja upora 1 mOhm).

Rin. – 50 kOhm (izbral sem vhod z višjo impedanco od dveh, ki sta na voljo na sprednji plošči sistemske enote).

Izračun delilnika v položaju stikala 1:20.

Najprej s formulo (1) izračunamo koeficient delitve delilnika, ki ga določata upora R1 in Rin.

(1007 + 50)/ 50 = 21,14 (enkrat)

To pomeni, da mora biti skupno razmerje delitve v položaju stikala 1:20:

21,14*20 = 422,8 (enkrat)

Izračunamo vrednost upora za delilnik.

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

Izračun delilnika v položaju stikala 1:100.

Določimo skupno delitveno razmerje v položaju stikala 1:100.

21,14*100 = 2114 (enkrat)

Izračunamo vrednost upora za delilnik.

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

Za lažji izračun si oglejte to povezavo:

Če boste uporabljali samo osciloskop Avangard in le v območjih 1:1 in 1:20, bo lahko natančnost izbire upora nizka, saj je mogoče Avangard neodvisno kalibrirati v vsakem od dveh razpoložljivih območij. V vseh drugih primerih boste morali izbrati upore z največjo natančnostjo. Kako to storiti, je napisano v naslednjem odstavku.

Če dvomite o natančnosti vašega testerja, lahko kateri koli upor prilagodite z največjo natančnostjo s primerjavo odčitkov ohmmetra.

Da bi to naredili, je namesto trajnega upora R2 začasno nameščen nastavitveni upor R *. Upornost trimernega upora je izbrana tako, da se doseže minimalna napaka v ustreznem območju delitve.

Nato se izmeri upor trimernega upora, konstantni upor pa se že prilagodi uporu, izmerjenemu z ohmmetrom. Ker se oba upora merita z isto napravo, napaka ohmmetra ne vpliva na točnost meritve.

In to je nekaj formul za izračun klasičnega delitelja. Klasični delilnik je lahko uporaben, kadar je potrebna visoka vhodna impedanca naprave (mOhm/V), vendar ne želite uporabiti dodatne delilne glave.

Kako izbrati ali prilagoditi napetostne delilne upore?

Ker imajo radijski amaterji pogosto težave pri iskanju natančnih uporov, bom govoril o tem, kako lahko prilagodite običajne upore za široko paleto aplikacij z visoko natančnostjo.

Visoko precizni upori so le nekajkrat dražji od običajnih, vendar se na našem radijskem trgu prodajajo po 100 kosov, zaradi česar njihov nakup ni zelo priporočljiv.

Uporaba trim uporov.

Kot lahko vidite, je vsak krak delilnika sestavljen iz dveh uporov - konstantnega in trimerskega.

Slabost: okoren. Natančnost je omejena le z razpoložljivo natančnostjo merilnega instrumenta.

Izbira uporov.

Drugi način je izbira parov uporov. Natančnost je zagotovljena z izbiro parov uporov iz dveh nizov uporov z velikim razmikom. Najprej se izmerijo vsi upori, nato pa se izberejo pari, katerih vsota uporov se najbolj ujema z vezjem.

Na ta način so bili v industrijskem merilu prilagojeni delilni upori za legendarni tester TL-4.

Pomanjkljivost te metode je, da je delovno intenzivna in zahteva veliko število uporov.

Daljši kot je seznam uporov, večja je natančnost izbire.

Nastavitev uporov z brusnim papirjem.

Tudi industrija se ne izogiba prilagajanju uporov z odstranitvijo dela uporovnega filma.

Vendar pa pri prilagajanju visokoodpornih uporov ni dovoljeno prerezati uporovnega filma. Pri visokoodpornih filmskih uporih MLT je film nanesen na cilindrično površino v obliki spirale. Takšne upore je treba vložiti zelo previdno, da ne prekinete vezja.

Natančno nastavitev uporov v amaterskih pogojih je mogoče izvesti z najfinejšim brusnim papirjem - "nul brusnim papirjem".

Najprej s skalpelom previdno odstranimo zaščitno plast barve z upora MLT, ki ima očitno manjši upor.

Nato se upor spajka na "konce", ki so povezani z multimetrom. S previdnimi premiki "ničelne" kože se upornost upora normalizira. Ko je upor nastavljen, je območje reza prekrito s plastjo zaščitnega laka ali lepila.

Kaj je "zero" skin je napisano.

Po mojem mnenju je to najhitrejši in najlažji način, ki pa daje zelo dobre rezultate.

Konstrukcija in detajli.

Elementi adapterskega vezja so nameščeni v pravokotnem ohišju iz duraluminija.

Koeficient delitve dušilnika se preklopi s preklopnim stikalom s srednjim položajem.

Kot vhodni jack se uporablja standardni konektor CP-50, ki omogoča uporabo standardnih kablov in sond. Namesto tega lahko uporabite običajni 3,5 mm avdio priključek.

Izhodni priključek: standardni 3,5 mm avdio priključek. Adapter se poveže z linearnim vhodom zvočne kartice s kablom z dvema 3,5 mm priključkoma na koncih.

Montaža je bila izvedena po metodi zgibne montaže.

Za uporabo osciloskopa boste potrebovali tudi kabel s sondo na koncu.

Vsak radioamater si težko predstavlja svoj laboratorij brez tako pomembnega merilnega instrumenta, kot je osciloskop. In res, brez posebnega orodja, ki vam omogoča analizo in merjenje signalov, ki delujejo v vezju, je popravilo večine sodobnih elektronskih naprav nemogoče.

Po drugi strani pa stroški teh naprav pogosto presegajo proračunske zmožnosti povprečnega potrošnika, zaradi česar mora iskati alternativne možnosti ali narediti osciloskop z lastnimi rokami.

Možnosti za rešitev problema

Nakupu dragih elektronskih izdelkov se lahko izognete v naslednjih primerih:

• Uporaba vgrajene zvočne kartice (SC) v osebnem ali prenosnem računalniku za te namene;
• Izdelava USB osciloskopa z lastnimi rokami;
• Izboljšanje navadne tablice.

Vsaka od zgoraj navedenih možnosti, ki vam omogočajo izdelavo osciloskopa z lastnimi rokami, ni vedno uporabna. Za popolno delo s samosestavljenimi priključki in moduli morajo biti izpolnjeni naslednji predpogoji:

• Dopustnost določenih omejitev merjenih signalov (npr. glede na njihovo frekvenco);
• Izkušnje z rokovanjem s kompleksnimi elektronskimi vezji;
• Možnost predelave tablice.

Tako zlasti osciloskop iz zvočne kartice ne omogoča merjenja nihajnih procesov s frekvencami izven svojega delovnega območja (20 Hz-20 kHz). In če želite narediti USB set-top box za osebni računalnik, boste potrebovali nekaj izkušenj pri sestavljanju in konfiguriranju zapletenih elektronskih naprav (kot pri povezovanju z običajnim tabličnim računalnikom).

Opomba! Možnost, v kateri je mogoče narediti osciloskop iz prenosnika ali tabličnega računalnika z najpreprostejšim pristopom, se zmanjša na prvi primer, ki vključuje uporabo vgrajenega odklopnika.

Poglejmo, kako se vsaka od zgornjih metod izvaja v praksi.

Uporaba PO

Če želite izvesti ta način pridobivanja slike, boste morali narediti majhno prilogo, sestavljeno iz le nekaj elektronskih komponent, dostopnih vsem. Njegov diagram lahko najdete na spodnji sliki.

Glavni namen takšne elektronske verige je zagotoviti varen vstop proučevanega zunanjega signala na vhod vgrajene zvočne kartice, ki ima »lasten« analogno-digitalni pretvornik (ADC). Polprevodniške diode, uporabljene v njem, zagotavljajo, da je amplituda signala omejena na raven največ 2 voltov, delilnik iz zaporedno povezanih uporov pa omogoča, da se na vhod dovajajo napetosti z velikimi amplitudnimi vrednostmi.

Na ploščo z upori in diodami na izhodni strani je prispajkana žica s 3,5 mm vtičem na nasprotnem koncu, ki se vstavi v vtičnico odklopnika, imenovano "Linearni vhod". Preučevani signal se dovaja na vhodne sponke.

Pomembno! Dolžina priključnega kabla mora biti čim krajša, da se zagotovi minimalno popačenje signala pri zelo nizkih izmerjenih nivojih. Kot tak priključek je priporočljivo uporabiti dvožilno žico v bakreni pletenici (zaslon).

Čeprav so frekvence, ki jih prepušča tak omejevalnik, v nizkofrekvenčnem območju, ta previdnost pomaga izboljšati kakovost prenosa.

Program za pridobivanje oscilogramov

Poleg tehnične opreme je treba pred začetkom meritev pripraviti tudi ustrezno programsko opremo. To pomeni, da morate na svoj računalnik namestiti enega od pripomočkov, zasnovanih posebej za pridobivanje slike oscilograma.

Tako je v samo eni uri ali malo več mogoče ustvariti pogoje za preučevanje in analizo električnih signalov s stacionarnim osebnim računalnikom (prenosnim računalnikom).

Finalizacija tablice

Uporaba vgrajenega zemljevida

Za prilagoditev običajne tablice za snemanje oscilogramov lahko uporabite prej opisano metodo povezave z avdio vmesnikom. V tem primeru so možne določene težave, saj tablični računalnik nima diskretnega linearnega vhoda za mikrofon.

To težavo je mogoče rešiti na naslednji način:

• Iz telefona morate vzeti slušalke, ki morajo imeti vgrajen mikrofon;
• Nato morate razjasniti ožičenje (pinout) vhodnih sponk na tabličnem računalniku, ki se uporablja za povezavo, in ga primerjati z ustreznimi kontakti na vtiču slušalk;
• Če se ujemajo, lahko varno povežete vir signala namesto mikrofona z uporabo prej obravnavanega priključka na diodah in uporih;
• Nazadnje ostane le, da na tablico namestite poseben program, ki lahko analizira signal na vhodu mikrofona in prikaže njegov graf na zaslonu.

Prednosti tega načina povezave z računalnikom so enostavnost izvedbe in nizki stroški. Njegove pomanjkljivosti vključujejo majhen obseg izmerjenih frekvenc, pa tudi pomanjkanje 100-odstotnega jamstva za varnost tabličnega računalnika.

Te pomanjkljivosti je mogoče odpraviti z uporabo posebnih elektronskih sprejemnikov, povezanih prek modula Bluetooth ali prek kanala Wi-Fi.

Doma narejen nastavek za Bluetooth modul

Povezava prek Bluetooth se izvaja z ločenim pripomočkom, ki je set-top box z vgrajenim mikrokrmilnikom ADC. Z uporabo neodvisnega kanala za obdelavo informacij je možno razširiti pasovno širino oddanih frekvenc na 1 MHz; v tem primeru lahko vrednost vhodnega signala doseže 10 voltov.

Dodatne informacije. Domet delovanja takega samoizdelanega priključka lahko doseže 10 metrov.

Vendar pa vsi ne morejo sestaviti takšne pretvorniške naprave doma, kar bistveno omejuje krog uporabnikov. Za vse, ki set-top boxa še niste pripravljeni izdelati sami, obstaja možnost nakupa končnega izdelka, ki je od leta 2010 na voljo v prosti prodaji.

Zgornje lastnosti lahko ustrezajo domačemu mehaniku, ki popravlja ne zelo zapleteno nizkofrekvenčno opremo. Za bolj delovno intenzivna popravila bodo morda potrebni profesionalni pretvorniki s pasovno širino do 100 MHz. Te zmožnosti lahko zagotovi kanal Wi-Fi, saj je hitrost protokola za izmenjavo podatkov v tem primeru neprimerljivo večja kot pri Bluetoothu.

Set-top osciloskopi s prenosom podatkov prek Wi-Fi

Možnost prenosa digitalnih podatkov po tem protokolu bistveno razširi prepustnost merilne naprave. Set-top boxi, ki delujejo na tem principu in se prosto prodajajo, po svojih lastnostih niso slabši od nekaterih primerov klasičnih osciloskopov. Vendar pa tudi njihova cena še zdaleč ni sprejemljiva za uporabnike s povprečnimi dohodki.

Za konec ugotavljamo, da je ob upoštevanju zgornjih omejitev tudi možnost povezave Wi-Fi primerna le za omejeno število uporabnikov. Tistim, ki se odločite za opustitev te metode, svetujemo, da poskusite sestaviti digitalni osciloskop, ki zagotavlja enake lastnosti, vendar s povezavo na USB vhod.

To možnost je tudi zelo težko izvesti, zato bi bilo za tiste, ki niso popolnoma prepričani v svoje sposobnosti, pametneje kupiti že pripravljen USB set-top box, ki je komercialno na voljo.

Video