Осцилограф - інструмент, який є майже у кожного радіоаматора. Але для початківців він коштує занадто дорого.

Проблема високої вартості вирішується просто: є багато варіантів виготовлення осцилографа.

Комп'ютер відмінно підійде для такої переробки, причому його функціональність і зовнішній вигляд ніяк не постраждають.

Пристрій і призначення

Принципова схема осцилографа складна для розуміння початківця радіоаматора, тому розглядати її потрібно не цілком, а попередньо розбивши на окремі блоки:

Кожен блок являє собою окрему мікросхему, або плату.

Сигнал з досліджуваного пристрою надходить через вхід Y на вхідний дільник, що задає чутливість вимірювального контуру. після проходження попереднього підсилювача і лінії затримки він потрапляє на кінцевий підсилювач, який управляє вертикальним відхиленням індикаторного променя. Чим вище рівень сигналу - тим більше відхиляється промінь. Так влаштований канал вертикального відхилення.

Другий канал - горизонтального відхилення, потрібен для синхронізації променя з сигналом. Він дозволяє утримувати промінь в заданому налаштуваннями місці.

Без синхронізації промінь попливе за межі екрану.

Синхронізація буває трьох видів: від зовнішнього джерела, від мережі і від досліджуваного сигналу. Якщо сигнал має постійну частоту, то синхронізацію краще використовувати від нього. В якості зовнішнього джерела зазвичай виступає лабораторний генератор сигналів. Замість нього для цих цілей підійде смартфон з встановленим на нього спеціальним додатком, яке модулює імпульсний сигнал і виводить його в гніздо для навушників.

Осцилографи застосовуються при ремонті, проектуванні та налаштування різних електронних пристроїв. сюди входять діагностика систем автомобіля, усунення несправностей в побутової техніки і багато іншого.

Осцилограф вимірює:

• Рівень сигналу.
• Його форму.
• Швидкість наростання імпульсу.
• Амплітуду.

Також він дозволяє розгортати сигнал до тисячних часток секунди і переглядати його в найдрібніших подробицях.

Більшість осцилографів мають вбудований частотомір.

Осцилограф, що підключається через USB

Є безліч варіантів виготовлення саморобних USB осцилографів, але не всі з них доступні новачкам. Найпростішим варіантом буде його збірка з уже готових комплектуючих. Вони продаються в радіомагазинах. Більш дешевим варіантом буде купити ці радіодеталі в китайських інтернет-магазинах, але потрібно пам'ятати про те, що куплені в Китаї комплектуючі можуть прийти в несправному стані, а гроші за них повертають далеко не завжди. Після складання повинна вийти невелика приставка, що підключається до ПК.

Цей варіант осцилографа має найвищу точність. Якщо постає проблема, який осцилограф вибрати для ремонту ноутбуків та іншої складної техніки, краще зупинити свій вибір на ньому.

Для виготовлення знадобляться:

• Плата з розведеними доріжками.
• Процесор CY7C68013A.
• Мікросхема аналого-цифрового перетворювача AD9288-40BRSZ.
• Конденсатори, резистори, дроселі та транзистори. Номінали цих елементів вказані на принциповій схемі.
• Паяльний фен для запаювання SMD компонентів.
• Провід в лакової ізоляції перетином 0,1 мм².
• Тороїдальний сердечник для намотування трансформатора.
• Шматок склотекстоліти.
• Паяльник з заземленим жалом.
• Припій.
• Флюс.
• Паяльна паста.
• Мікросхема пам'яті EEPROM flash 24LC64.
• Корпус.
• USB роз'єм.
• Гніздо для підключення щупів.
• Реле ТХ-4,5 або інше, з керуючою напругою не більше 3,3 В.
• 2 операційних підсилювача AD8065.
• DC-DC перетворювач.

Збирати потрібно за цією схемою:

Зазвичай для виготовлення друкованих плат радіоаматори користуються методом травлення. Але зробити таким чином двосторонню друковану плату зі складною розводкою самостійно не вийде, тому її потрібно заздалегідь замовити на заводі, що випускає подібні плати.

Для цього потрібно відіслати на завод креслення плати, за яким її виготовлять. На одному і тому ж заводі роблять різні за якістю плати. Воно залежить від обраних при оформленні замовлення опцій.

Для того щоб отримати в результаті хорошу плату, потрібно вказати в замовленні такі умови:

• Товщина склотекстоліти - не менше 1,5 мм.
• Товщина мідної фольги - не менше 1 OZ.
• Наскрізна металлизация отворів.
• Лудить контактних майданчиків, що містять свинець припоєм.

Після отримання готової плати і покупки всіх радіодеталей можна приступати до складання осцилографа.

Першим збирається DC-DC перетворювач, який видає напруги +5 і -5 вольт.

Його потрібно зібрати на окремій платі і підключити до основної з допомогою екранованого кабелю.

Припаювати мікросхеми до основної плати потрібно акуратно, не перегріваючи їх. Температура паяльника не повинна бути вище трьохсот градусів, інакше паяемие деталі вийдуть з ладу.

Після установки всіх компонентів збирають пристрій в підходить за розміром корпус і підключають до комп'ютера USB кабелем. Замикають перемичку JP1.

Потрібно встановити і запустити на ПК програму Cypress Suite, перейти у вкладку EZ Console і клікніть по LG EEPROM. У вікні вибрати файл прошивки і натиснути Enter. Дочекатися появи напису Done, що говорить про успішне завершення процесу. Якщо замість неї з'явився напис Error, значить, на якомусь етапі сталася помилка. Потрібно перезапустити прошивальщик і спробувати знову.

Після прошивки виготовлений своїми руками цифровий осцилограф буде повністю готовий до роботи.

Варіант з автономним живленням

У домашніх умовах радіоаматори зазвичай користуються стаціонарними пристроями. Але іноді виникає ситуація, коли потрібно відремонтувати щось знаходиться далеко від дому. У такому випадку знадобиться портативний осцилограф з автономним живленням.

Перед початком збирання приготуйте наступні комплектуючі:

• Непотрібні Bluetooth навушники або аудіомодулем.
• Планшет або смартфон на Android.
• Літій-іонний акумулятор типорозміру 18650.
• Холдер для нього.
• Контролер заряду.
• Гніздо Jack 2,1 Х 5,5 мм.
• Роз'єм для підключення вимірювальних щупів.
• Самі щупи.
• Вимикач.
• Пластикова коробочка з-під губки для взуття.
• Екранований провід перетином 0,1 мм².
• Тактова кнопка.
• Термоклей.

Потрібно розібрати бездротову гарнітуру і дістати з неї плату управління. Відпаяти від неї мікрофон, кнопку включення і акумулятор. Відкласти плату в сторонку.

Замість блютус-навушників можна використовувати Bluetooth аудіомодулем.

Ножем зішкребти з коробочки залишки губки і добре почистити її з використанням миючих засобів. Почекати, поки вона висохне, і вирізати отвори під кнопку, вимикач і роз'єми.

Припаяти дроти до гнізд, холдери, кнопці і вимикача. Встановити їх на свої місця і закріпити термоклеем.

Провід потрібно з'єднувати так, як показано на схемі:

Розшифровка позначень:

1. Холдер.
2. Вимикач.
3. Контакти «BAT + і« BAT -.
4. Контролер заряду.
5. Контакти «IN + і« IN -.
6. Роз'єм Jack 2,1 Х 5,5 мм.
7. Контакти «OUT + і« OUT -.
8. Контакти батареї.
9. Плата керування.
10. Контакти кнопки включення.
11. Тактова кнопка.
12. Гніздо для щупів.
13. Контакти мікрофона.

Потім скачати з плеймаркета додаток віртуального осцилографа і встановити його на смартфон. Включити блютус модуль і синхронізувати його зі смартфоном. Підключити щупи до осцилографа і відкрити на телефоні його програмну частину.

При торканні щупами джерела сигналу на екрані Android-пристрої з'явиться крива, що показує рівень сигналу. Якщо вона не з'явилася, значить, десь була допущена помилка.

Слід перевірити правильність підключення і справність внутрішніх компонентів. Якщо все в порядку, потрібно спробувати запустити осцилограф знову.

Установка в корпус монітора

Цей варіант саморобної осцилографа легко встановлюється в корпус настільного РК монітора. Таке рішення дозволяє заощадити трохи місця на вашому робочому столі.

Для складання знадобляться:

• Комп'ютерний ЖК монітор.
• DC-DC інвертор.
• Материнська плата від телефону або планшета з HDMI-виходом.
• USB роз'єм.
• Шматок HDMI кабелю.
• Провід перетином 0,1 мм².
• Тактова кнопка.
• Резистор на 1 кОм.
• Двосторонній скотч.

Вбудувати своїми руками в монітор осцилограф зможе кожен радіоаматор. Для початку потрібно зняти з монітора задню кришку і знайти місце для установки материнської плати. Після того як визначилися з місцем, поруч з ним потрібно вирізати в корпусі отвори для кнопки і USB роз'єму.

Другий кінець кабелю потрібно припаяти до плати від планшета. Перед припаюванням кожної жилки прозванивать її мультиметром. Це допоможе не переплутати порядок їх підключення.

наступним кроком потрібно випаять з плати планшета кнопку включення і micro USB роз'єм. До тактовою кнопці і USB гнізда припаяти дроти і закріпити їх у вирізаних отворах.

Потім з'єднати всі дроти так, як це показано на малюнку, і припаяти їх:

Поставити перемичку між контактами GND і ID в мікро ЮСБ роз'ємі. Це потрібно для перекладу USB порту в режим OTG.

Потрібно приклеїти інвертор і материнку від планшета на двосторонній скотч, після чого заклацнути кришку монітора.

підключити до USB порту мишку і натиснути кнопку включення. Поки пристрій завантажується, включити Bluetooth передавач. потім потрібно синхронізувати його з приймачем. Можна відкрити програму осцилографа і переконатися в працездатності зібраного пристрою.

Замість монітора відмінно підійде і старий ЖК телевізор, в якому немає Смарт ТВ. Начинка від планшета за своїми можливостями перевершує багато Smart TV системи. Не варто обмежувати її застосування одним лише осциллографом.

Виготовлення з аудіокарти

Осцилограф, зібраний з зовнішнього аудиоадаптера, обійдеться всього в 1,5-2 долара і займе мінімум часу на своє виготовлення. За розміром він вийде не більше звичайної флешки, а по функціоналу не поступиться своєму великому побратимові.

Необхідні деталі:

• USB аудиоадаптер.
• Резистор на 120 кОм.
• Штекер mini Jack 3,5 мм.
• Вимірювальні щупи.

Потрібно розібрати аудиоадаптер, для цього варто підчепити і расщёлкнуть половинки корпусу.

Випаяти конденсатор C6 і припаяти на його місце резистор. Потім встановити плату назад в корпус і зібрати його.

Слід відрізати від щупів стандартний штекер і припаяти на його місце міні-джек. Підключити щупи до звукового входу аудиоадаптера.

Потім потрібно завантажити відповідний архів і розпакувати його. Вставити карту в USB роз'єм.

Залишилося найпростіше: зайти в Диспетчер пристроїв і у вкладці «Аудіо, ігрові та відеотехніка» знайти підключений USB аудиоадаптер. Клацнути по ньому правою кнопкою миші і вибрати пункт «Оновити драйвер».

Потім перемістити файли miniscope.exe, miniscope.ini і miniscope.log з архіву в окрему папку. Запустити «miniscope.exe».

Перед використанням програму потрібно налаштувати. Установки показані на скріншотах:

Якщо торкнутися щупами джерела сигналу, у вікні осцилографа повинна з'явитися крива:

Таким чином, щоб перетворити аудиоадаптер в осцилограф, Потрібно докласти мінімум зусиль. Але варто пам'ятати, що похибка такого осцилографа становить 1-3%, чого явно недостатньо для роботи зі складною електронікою. Він відмінно підійде для початківця радіоаматора, а майстрам і інженерам варто придивитися до інших, більш точним осцилографа.

Саморобні осцилографи перестають бути рідкістю в міру розвитку мікроконтролерів. І природним чином виникає потреба в щупі для нього. Бажано з вбудованим подільником. Деякі з можливих конструкцій розглянуті в даній статті.

Щуп зібраний на відрізку фольгованого стеклотестоліта і поміщений в металеву трубку, що виконує роль екрану. Щоб не викликати аварійних ситуацій, коли і якщо щуп падає на включене випробувані пристрій, трубка покрита термоусадкой. Без покриття заготівля виглядає ось так:

Щуп в розібраному вигляді:

Конструкції можуть бути різними. Просто потрібно враховувати деякі речі:

• Якщо виконуєте щуп без дільника, тобто він не містить в собі великих опорів і перемикачів, тобто елементів схильних до електромагнітним наведенням, то доцільно екранований провід щупа протягувати до самої голки. У цьому випадку додаткова екранування елементів вам не знадобиться і щуп можна виконувати з будь-якого діелектрика. Наприклад використовувати один з щупів для тестера.
• Якщо в щупі виконаний дільник, то коли ви берете його в руки, ви неминуче будете збільшувати наведення і перешкоди. Тобто буде потрібно екранування елементів дільника.

У моєму випадку з'єднання трубки з екраном (точніше з зворотною стороною стеклотестоліта) виконано припаюванням пружинки на тектоліт, яка і створює контакт між екраном і платою щупа.

Як голки використовував «Папу» від роз'єму типу ШР. Але її можна виконати і з будь-якого іншого відповідного стержня. Роз'єм від ШР зручний тим, що його «Маму» можна впаяти в затиск, який можна буде при необхідності надягати на щуп.

Підбір дроти

Окремої згадки заслуговує підбір дроти. Правильний провід виглядає так:

Мініджек 3,5 мм розташований поруч для масштабу

Правильний провід вдає із себе більш-менш звичайний екранований провід, з однією істотною відмінністю - центральна жила у нього одна. Дуже тонка і виконана із сталевого дроту, а то і дроту з високим питомим опором. Чому саме так поясню трохи пізніше.

Такий провід не сильно поширений і знайти його досить непросто. В принципі, якщо ви не працюєте з високими частотами порядку десятка мегагерц, особливої \u200b\u200bрізниці, використавши звичайний екранований провід, ви можете і не відчути. Зустрічав думку, що на частотах нижче 3-5 МГц вибір дроти не критичний. Ні підтвердити, ні спростувати не можу - немає практики на частотах вище 1 МГц. У яких випадках це може позначатися теж скажу пізніше.

Саморобні осцилографи нечасто мають смугу пропускання в кілька мегагерц, тому використовуйте той провід, який знайдете. Просто прагнете підібрати такий, у якого центральні жили тонший і їх поменше. Зустрічав думку, що центральна жила повинна бути товстіший, але це явно із серії «шкідливих порад». Мале опір проводу осцилографа без потреби. Там струми в наноампер.

І важливо розуміти, чим нижче власна ємність виготовленого щупа, тим краще. Це пов'язано з тим, що коли ви підключаєте щуп до досліджуваного пристрою, ви тим самим підключаєте додаткову ємність.

Якщо підключаєте безпосередньо на вихід логічного елементу або в ДБЖ, тобто до досить потужного джерела сигналу, що має досить мале власне опір, то все буде відображатися нормально. Але якщо в ланцюзі є значні опору, то ємність щупа буде сильно спотворювати форму сигналу, тому що буде заряджатися через цей опір. А це означає, що ви вже не будете впевнені в достовірності осцилограми. Тобто чим нижче власна ємність щупа, тим більш широкий діапазон можливих застосувань вашого осцилографа.

Принципові схеми щупів

Власне схема щупа, яку я застосував, гранично проста:

Це дільник на 10 для осцилографа з вхідним опором 1 мегом. Опір краще скласти з декількох, з'єднаних послідовно. Перемикач просто замикає безпосередньо додатковий опір. А підлаштування конденсатор дозволяє узгодити щуп з конкретним приладом.

Мабуть ось більш правильна схема, яку варто було б рекомендувати:

Вона явно краще за допустимим напрузі, так як пробивну напругу резисторів і конденсаторів СМД зазвичай приймають за 100 вольт. Зустрічав твердження, що вони витримують і 200-250 вольт. Чи не перевіряв. Але якщо ви досліджуєте досить високовольтні ланцюги, варто застосувати саме таку схему.

Трохи обіцяної теорії

Ємність прямо пропорційна площі провідників і обернено пропорційна відстані між ними. Там ще є коефіцієнт, але для нас це не важливо зараз.

Маємо два провідника. Центральна жила і екран дроти. Відстань між ними визначається діаметром проводу. Площа екрана сильно знизити не вийде. Та й не треба. Залишається знижувати ПЛОЩА ПОВЕРХНІ ЦЕНТРАЛЬНОЇ ЖИЛИ.

Тобто знижувати її діаметр наскільки це технічно доцільно без втрати механічної міцності.

Ну а щоб підвищити цю саму міцність при зменшенні діаметра треба вибрати матеріал міцніший.

Провід можна змалювати таку картину:

Розподілена ємність по довжині дроту. Ну а чим більше буде питомий опір матеріалу центральної жили, тим менший вплив сусідні ділянки (сусідні ємності) будуть надавати один на одного. Тому доцільний провід з високим питомим опором. З цієї ж самої причини недоцільно робити провід щупа занадто довгим.

Роз'єми розглядати не буду. Лише скажу, що оптимальним для осцилографа вважаю роз'єми BNC. Вони найчастіше і застосовуються. Мініджек, аудіороз'єм я б застосовувати не рекомендував (хоча сам застосовую, в силу того, що не використовую осцилограф в ланцюгах зі значними напруженнями). Він небезпечний. Смикнули провід при проведенні досліджень ланцюгів з хорошим напругою. Що відбувається далі? А далі миниджек, ковзаючи по гнізду, можуть з'єднати. І навіть якщо в силу різних причин нічого не сталося, на самому мініджеком буде присутній цю напругу. А якщо він впаде до вас на коліна? А там відкритий центральний контакт і земля поруч ...

Додаткову інформацію можна почерпнути з циклу статей. Так, теорією поутомлялісь, тепер

Щуп № 2

Він хороший тим, що його можна вставити так:

Або ось так, йому байдуже, він вільно крутиться.

Влаштований він приблизно так:

Єдине, що на ньому ще буде зроблено. Отвір для виходу проводу землі з щупа буде залито краплею термоклею, щоб складніше було вирвати його при випадковому ривку і провід буде зафіксований в рукоятці відрізком сірники, заточеним під пологий клин.

Щоб не обірвати і не відкрутити центральну жилу. До речі це найпростіший спосіб «лікувати» дешеві китайські щупи для тестера, щоб провід не відламувати від наконечника.

На що варто звернути увагу: Екран доходить майже до самого наконечника. Не повинно бути під пальцями значного за площею відкритої ділянки центральної жили, інакше ви будете милуватися наведеннями з рук на дисплеї ослика.

Спеціально для сайту Радіосхеми - Тришин А.О. Г. Комсомольськ-на Амурі. Август 2018 р

Обговорити статтю саморобних щуп ДЛЯ ОСЦИЛОГРАФА

Не секрет, що у початківців радіоаматорів не завжди є під рукою дороге вимірювальне обладнання. Наприклад осцилограф, який навіть на китайському ринку, найдешевша модель коштує близько декількох тисяч.
Буває осцилограф потрібен для ремонту різних схем, перевірка спотворень підсилювача, настройки звукової техніки і т.п. Дуже часто низькочастотний осцилограф використовується при діагностиці роботи датчиків в автомобілі.
У цьому ряді випадком вам допоможе найпростіший осцилограф, зроблений з вашого персонального комп'ютера. Ні, ваш комп'ютер ніяк не доведеться розбирати і допрацьовувати. Вам знадобиться всього на всього спаяти приставку - дільник, і підключити її до ПК через звуковий вхід. А для відображення сигналу встановити спеціальний софт. Ось за пару десятків хвилин у вас з'явиться власний осцилограф, який цілком може згодиться для аналізу сигналів. До речі можна використовувати не тільки стаціонарний ПК, але і ноутбук або нетбук.
Звичайно, такий осцилограф з великою натяжкою можна порівняти з справжнім приладом, так як має маленький діапазон частот, але річ в господарстві дуже корисна, щоб подивитися виходу підсилювача, різні пульсації джерел живлення і тп.

схема приставки

Погодьтеся, що схема неймовірна проста і не потребує багато часу для її складання. Це дільник - обмежувач, який захистить звукову карту вашого комп'ютера від небезпечної напруги, яке ви можете випадково падати на вхід. Дільник може бути на 1, на 10 і на 100. змінним резистором регулюється чутливість всієї схеми. Підключається приставка до лінійного входу звукової карти ПК.

збираємо приставку

Можна взяти бокс від батарейок як я або інший пластиковий корпус.

Програмне забезпечення

Програма «осцилограф» буде візуалізувати сигнал, поданий на вхід звукової карти. Я запропоную вам на скачування два варіанти:
1) Проста програма без установки з російським інтерфейсом, качаємо.

(Cкачиваний: 9893)

2) І друга з установкою, скачати її можна -.

Який користуватися - вибирати вам. Візьміть і встановіть обидві, а там виберете.
Якщо у вас вже встановлений мікрофон, то після установки і запуску програми можна вже буде спостерігати звукові хвилі, які надходять в мікрофон. Значить усе добре.
Для приставки ніяких драйверів більше не буде потрібно.
Підключаємо приставку до лінійному або мікрофонного входу звукової карти і користуємося на здоров'я.

Якщо у вас ніколи в житті не було досвіду роботи з осцилографом, то я щиро рекомендую вам повторити цю саморобку і попрацювати з таким віртуальним приладом. Досвід дуже цінний і цікаві.
Як зробити цифровий осцилограф з комп'ютера своїми руками?

Початківцям радіоаматорам присвячується!

Про те, як зібрати найпростіший адаптер для програмного віртуального осцилографа, придатний для використання в ремонті та налаштування аудіоапаратури. https: // сайт /

У статті розповідається також про те, як можна виміряти вхідний і вихідний імпеданс і як розрахувати атенюатор для віртуального осцилографа.

Найцікавіші ролики на Youtube

Близько теми.

Про віртуальних осцилоскоп.

Колись у мене була ідея фікс: продати аналоговий осцилограф і купити йому на заміну цифровий USB осцилоскоп. Але, прошвирнувшісь по ринку, виявив, що самі бюджетні осцилографи «починаються» від 250 доларів, та й відгуки про них не дуже хороші. А найбільш серйозні прилади коштують у кілька разів дорожче.

Так що, вирішив я обмежитися аналоговим осцилографом, а для побудови якоїсь епюри для сайту, використовувати віртуальний осцилограф.

Скачав з мережі кілька програмних осцилографів і спробував що-небудь поміряти, але нічого путнього з цього не вийшло, так як, або не вдавалося відкалібрувати прилад, або інтерфейс не годився для скріншотів.

Було, вже закинув цю справу, але коли підшукував собі програму для зняття АЧХ, натрапив на комплект програм «AudioTester». Аналізатор з цього комплекту мені не сподобався, а ось осцилограф «Osсi» (далі буду його називати «AudioTester») виявився в самий раз.

Цей прилад має інтерфейс схожий зі звичайним аналоговим осцилографом, а на екрані є стандартна сітка, яка дозволяє вимірювати амплітуду та тривалість. https: // сайт /

З недоліків можна назвати деяку нестабільність роботи. Програма іноді підвисає і для того, щоб її скинути доводиться вдаватися до допомоги Task Manager-а. Але, все це компенсується звичним інтерфейсом, зручністю використання і деякими дуже корисними функціями, які я не зустрічав ні в жодній іншій програмі подібного типу.

Увага! У комплекті програм «AudioTester» є генератор низької частоти. Я не рекомендую його використовувати, так як він намагається самостійно управляти драйвером аудіокарти, що може привести до необоротного відключення звуку. Якщо Ви вирішите його використовувати подбайте про точку відновлення або про бекапе ОС. Але, краще скачайте нормальний генератор з «Додаткових матеріалів».

Іншу цікаву програму віртуального осцилографа «Авангард» написав наш співвітчизник Записних О.Л.

У цієї програми немає звичної вимірювальної сітки, та й екран занадто великий для зняття скріншотів, але зате є вбудований вольтметр амплітудних значень і частотомір, що частково компенсує вказаний вище недолік.

Частково тому, що на малих рівнях сигналу і вольтметр і частотомір починають сильно прибріхувати.

Однак для початківця радіоаматора, який не звик сприймати епюри в Вольтах і миллисекундах на розподіл, цей осцилограф може цілком згодитися. Інша корисна властивість осцилографа «Авангард» - можливість незалежної калібрування двох наявних шкал вбудованого вольтметра.

Так що, я розповім про те, як побудувати вимірювальний осцилограф на базі програм «AudioTester» і «Авангард». Звичайно, крім цих програм знадобиться і будь-яка вбудована або окрема, сама бюджетна аудіокарта.

Власне, всі роботи зводяться до того, щоб виготовити дільник напруги (атенюатор), який дозволив би охопити широкий діапазон вимірюваних напруг. Інша функція пропонованого адаптера - захист входу аудіокарти від пошкодження при попаданні на вхід високої напруги.

Технічні дані і область застосування.

Так як у вхідних ланцюгах аудіокарти є розділовий конденсатор, то і осцилограф може використовуватися тільки з «закритим входом». Тобто, на його екрані можна буде спостерігати тільки змінну складову сигналу. Однак, при деякій вправності, за допомогою осцилографа «AudioTester» можна виміряти і рівень постійної складової. Це може стати в нагоді, наприклад, коли час відліку мультиметра не дозволяє зафіксувати амплітудне значення напруги на конденсаторі, заряджає через великий резистор.

Нижня межа вимірюваної напруги обмежений рівнем шуму і рівнем фону і становить приблизно 1мВ. Верхня межа обмежується тільки параметрами дільника і може досягати сотень вольт.

Частотний діапазон може обмежувати аудіокарти і для бюджетних аудіокарт становить: 0,1 Гц ... 20 кГц (для синусоїдального сигналу).

Звичайно, мова йде про досить примітивному приладі, але за відсутності більш просунутого девайса, цілком може згодитися і цей.

Прилад може допомогти в ремонті аудіоапаратури або використовуватися в навчальних цілях, особливо якщо його доповнити віртуальним генератором НЧ. Крім цього, за допомогою віртуального осцилографа легко зберегти епюру для ілюстрації будь-якого матеріалу, або для розміщення в Інтернеті.

Електрична схема апаратної частини осцилографа.

На кресленні зображена апаратна частина осцилографа - «Адаптер».

Для побудови двоканального осцилографа доведеться продублювати цю схему. Другий канал може стати в нагоді для порівняння двох сигналів або для підключення зовнішньої синхронізації. Останнє передбачено в «AudioTester-е».

Резистори R1, R2, R3 і Rвх. - дільник напруги (атенюатор).

Номінали резисторів R2 і R3 залежать від застосовуваного віртуального осцилографа, а точніше від використовуваних їм шкал. Але, так як у «AudioTester-а» ціна ділення кратна 1, 2 і 5-ти, а у «Авангард-а» вбудований вольтметр має всього дві шкали, пов'язаних між собою коефіцієнтом 1:20, то використання адаптера, зібраного за наведеною схемі не повинно завдавати незручностей в обох випадках.

Вхідний опір аттенюатора близько 1-го Мегом. По-хорошому, це значення мало б бути постійним, але конструкція дільника при цьому б серйозно ускладнилася.

Конденсатори C1, C2 і C3 вирівнюють амплітудно-частотну характеристику адаптера.

Стабілітрони VD1 і VD2 разом з резисторами R1 захищають лінійний вхід аудіокарти від пошкодження в разі випадкового потрапляння високої напруги на вхід адаптера, коли перемикач знаходиться в положенні 1: 1.

Згоден з тим, що представлена \u200b\u200bсхема не відрізняється витонченістю. Однак це схемне рішення дозволяє найпростішим способом досягти широкого діапазону вимірюваних напруг при використанні всього декількох радіодеталей. Атенюатор ж, побудований за класичною схемою, зажадав б застосування високомегаомних резисторів, і його вхідний опір змінювалося б занадто значно при перемиканні діапазонів, що обмежило б застосування стандартних осцилографічних кабелів, розрахованих на вхідний імпеданс 1МОм.

Захист від «дурня».

Щоб убезпечити лінійний вхід аудіокарти від випадкового попадання високої напруги, паралельно входу встановлені стабілітрони VD1 і VD2.

Резистор R1 обмежує струм стабілітронів до 1 мА, при напрузі 1000 вольт на вході 1: 1.

Якщо Ви, дійсно, збираєтеся використовувати осцилограф для вимірювання напруги до 1000 Вольт, то в якості резистора R1 можна встановити МЛТ-2 (двухваттний) або два МЛТ-1 (одноватний) резистора послідовно, так як резистори розрізняються не тільки по потужності, але і по максимально-допустимого напруження.

Конденсатор С1 також повинен мати максимальне допустиме напругу 1000 Вольт.

Невелике пояснення вищесказаного. Іноді потрібно поглянути на змінну складову порівняно невеликої амплітуди, яка, тим не менш, має велику постійну складову. У таких випадках потрібно мати на увазі, що на екрані осцилографа з закритим входом можна побачити тільки змінну складову напруги.

На зображенні видно, що при постійної складової 1000 вольт і розмаху змінної складової 500 Вольт, максимальна напруга, прикладена до входу, буде 1500 Вольт. Хоча, на екрані осцилографа ми побачимо тільки синусоїду амплітудою 500 Вольт.

Як виміряти вихідний опір лінійного виходу?

Цей параграф можна пропустити. Він розрахований на любителів дрібних подробиць.

Вихідний опір (вихідний імпеданс) лінійного виходу, розрахованого на підключення телефонів (навушників), занадто мало, щоб зробити істотний вплив на точність вимірювань, які нам належить виконати в наступному параграфі.

Так для чого вимірювати вихідний імпеданс?

Так як ми будемо використовувати для калібрування осцилографа віртуальний низькочастотний сигнал-генератор, то його вихідний імпеданс буде дорівнює вихідному импедансу лінійного виходу (Line Out) звукової карти.

Переконавшись в тому, що вихідний імпеданс малий, ми можемо запобігти грубі помилки при вимірюванні вхідного імпедансу. Хоча, навіть при найгіршому збігу обставин ця помилка навряд чи перевищить 3 ... 5%. Відверто кажучи, це навіть менше можливої \u200b\u200bпомилки вимірювань. Але, відомо, що помилки мають звичку «набігати».

При використанні генератора для ремонту і настройки аудіотехніки теж бажано знати його внутрішньо опір. Це може стати в нагоді, наприклад, при вимірюванні ESR (Equivalent Series Resistance) еквівалентного послідовного опору або просто реактивного опору конденсаторів.

Мені, завдяки цьому вимірюванню, вдалося виявити самий низькоомним вихід в моїй аудіокарті.

Якщо у аудіокарти всього одне вихідне гніздо, то тоді все ясно. Воно одночасно є і лінійним виходом і виходом на телефони (навушники). Його імпеданс, як правило, малий, і його можна не вимірювати. Саме такі аудіо-виходи використовуються в ноутбуках.

Коли ж гнізд цілих шість і є ще парочка на передній панелі системного блоку, а кожному гнізду можна призначити певну функцію, то вихідний опір гнізд може істотно відрізнятися.

Зазвичай, найнижчий імпеданс відповідає гнізду салатового кольору, яке за замовчуванням і є лінійним виходом.

Приклад виміру імпедансу декількох різних виходів аудіокарти встановлених в режим «Телефони» і «Лінійний вихід».

Як видно з формули, абсолютні значення виміряного напруги ролі не грають, тому ці виміри можна робити задовго до калібрування осцилографа.

Приклад розрахунку.

U1 \u003d 6 поділів.

U2 \u003d 7 поділок.

Rx \u003d 30 (7 - 6) / 6 \u003d 5 (Ом).

Як виміряти вхідний опір лінійного входу?

Щоб розрахувати атенюатор для лінійного входу аудіокарти, потрібно знати вхідний опір лінійного входу. На жаль, виміряти вхідний опір за допомогою звичайного мультиметра можна. Це пов'язано з тим, що у вхідних ланцюгах аудіокарт є розділові конденсатори.

Вхідні ж опору різних аудіокарт можуть дуже сильно відрізнятися. Так що, цей завмер зробити все-таки доведеться.

Для вимірювання вхідного імпедансу аудокарти по змінному струмі, потрібно подати на вхід через баластний (додатковий) резистор синусоїдальний сигнал частотою 50 Гц і розрахувати опір за наведеною формулою.

Синусоїдальний сигнал можна сформувати в програмному генераторі НЧ, посилання на який є в «Додаткових матеріалах». Замір амплітудних значень також можна зробити програмним осциллографом.

На картинці зображено схема підключень.

Напруги U1 і U2 потрібно виміряти віртуальним осцилографом у відповідних положеннях вимикача SA. Абсолютні значення напруги знати не потрібно, тому розрахунки валідність до калібрування приладу.

Приклад розрахунку.

Rx \u003d 50 * 100 / (540 - 100) ≈ 11,4 (КОм).

Ось результати вимірів імпедансу різних лінійних входів.

Як бачите, вхідні опору відрізняються в рази, а в одному випадку майже на порядок.

Як розрахувати дільник напруги (атенюатор)?

Максимальна необмежена амплітуда вхідної напруги аудіокарти, при максимальному рівні запису, близько 250мВ. Дільник ж напруги, або як його ще називають, атенюатор дозволяє розширити діапазон вимірюваних напруг осцилографа.

Атенюатор можна побудувати за різними схемами, залежно від коефіцієнта розподілу і необхідного вхідного опору.

Ось один з варіантів дільника, що дозволяють зробити вхідний опір кратним десяти. Завдяки додатковому резистори Rдоб. можна підігнати опір нижнього плеча дільника до якоїсь круглої величини, наприклад, 100 кОм. Недолік цієї схеми в тому, що чутливість осцилографа буде занадто сильно залежати від вхідного опору аудіокарти.

Так, якщо вхідний імпеданс дорівнює 10 кому, то коефіцієнт ділення подільника збільшиться в десять разів. Зменшувати же резистор верхнього плеча дільника не бажано, так як він визначає вхідний опір приладу, та й є основною ланкою захисту приладу від високої напруги.

Так що, я пропоную Вам самостійно розрахувати дільник, виходячи з вхідного імпедансу Вашої аудіокарти.

На зображенні немає помилки, дільник починає ділити вхідна напруга вже при виборі масштабу 1: 1. Розрахунки ж, звичайно потрібно робити, спираючись на реальне співвідношення плечей дільника.

На мій погляд, це найпростіша і разом з тим сама універсальна схема дільника.

Приклад розрахунку дільника.

Вихідні значення.

R1 - 1007 кОм (результат виміру резистора на 1 мОм).

Rвх. - 50 кОм (я вибрав більш високоомний вхід з двох наявних на передній панелі системного блоку).

Розрахунок дільника в положенні перемикача 1:20.

Спочатку розрахуємо за формулою (1) коефіцієнт ділення подільника, який визначається резисторами R1 і Rвх.

(1007 + 50)/ 50 = 21,14 (Раз)

Значить, загальний коефіцієнт ділення в положенні перемикача 1:20 повинен бути:

21,14*20 = 422,8 (Раз)

Розраховуємо номінал резистора для дільника.

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

Розрахунок дільника в положенні перемикача 1: 100.

Визначаємо загальний коефіцієнт ділення в положенні перемикача 1: 100.

21,14*100 = 2114 (Раз)

Розраховуємо величину резистора для дільника.

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

Для полегшення розрахунків, загляньте за цим посиланням:

Якщо ви збираєтеся використовувати тільки осцилограф «Авангард» і тільки в діапазонах 1: 1 і 1:20, то точність підбору резистора може бути низька, так як «Авангард» можна відкалібрувати незалежно в кожному з двох наявних діапазонів. У всіх інших випадках доведеться підібрати резистори з максимальною точністю. Як це зробити написано в наступному параграфі.

Якщо Ви сумніваєтеся в точності свого тестера, то можна підігнати будь-який резистор з максимальною точністю методом порівняння показань омметра.

Для цього, замість постійного резистора R2 тимчасово встановлюється підлаштування резистор R *. Опір підлаштування резистора підбирається так, щоб отримати мінімальну помилку у відповідному діапазоні ділення.

Потім опір підлаштування резистора вимірюється, а постійний резистор вже підганяється під виміряний омметром опір. Так як обидва резистори вимірюються одним і тим же приладом, то похибка омметра не впливає на точність виміру.

А це парочка формул для розрахунку класичного подільника. Класичний дільник може стати в нагоді, коли потрібно високий вхідний опір приладу (мОм / В), а застосовувати додаткову делительную головку не хочеться.

Як підібрати або підігнати резистори дільника напруги?

Так як радіоаматори часто зазнають труднощів при пошуку прецизійних резисторів, я розповім про те, як можна з високою точністю підігнати звичайні резистори широкого застосування.

Високоточні резистори всього в кілька разів дорожче звичайних, але на нашому радіоринку їх продають по 100 штук, що робить їх покупку не дуже доцільною.

Використання підлаштування резисторів.

Як бачите, кожне плече дільника складається з двох резисторів - постійного і підлаштування.

Недолік - громіздкість. Точність обмежена тільки доступною точністю вимірювального приладу.

Підбір резисторів.

Інший спосіб - підбір пар резисторів. Точність забезпечується за рахунок підбору пар резисторів з двох комплектів резисторів з великим розкидом. Спочатку все резистори проміряти, а потім підбираються пари, сума опорів яких найбільш відповідає схемі.

Саме цим способом, в промислових масштабах, підганялися резистори дільника для легендарного тестера «ТЛ-4».

Недолік методу - трудомісткість і потреба у великій кількості резисторів.

Чим довший список резисторів, тим вище точність підбору.

Підгонка резисторів за допомогою наждачного паперу.

Підгонкою резисторів, шляхом видалення частини резистивної плівки, не гребує навіть промисловість.

Однак при підгонці високоомних резисторів не допускається прорізати резистивную плівку наскрізь. У високоомних плівкових резисторів МЛТ, плівка нанесена на циліндричну поверхню у вигляді спіралі. Підпилювати такі резистори потрібно вкрай обережно, щоб не розірвати ланцюг.

Точну підгонку резисторів в аматорських умовах можна здійснити за допомогою самої дрібної наждачного паперу - «нульовку».

Спочатку з резистора МЛТ, у якого явно менший опір, за допомогою скальпеля акуратно видаляється захисний шар фарби.

Потім резистор підпоюють до «кінців», які підключаються до мультиметру. Обережними рухами шкуркі- «нульовку» опір резистора доводиться до норми. Коли резистор підігнаний, місце пропила покривається шаром захисного лаку або клею.

Що таке шкурка- «нульовку» написано.

На мій погляд, це найшвидший і простий спосіб, який, тим не менш, дає дуже хороші результати.

Конструкція і деталі.

Елементи схеми адаптера розміщені в прямокутному дюралюмінієва корпусі.

Перемикання коефіцієнта ділення атенюатора здійснюється тумблером із середнім становищем.

В якості вхідного гнізда застосований стандартний роз'єм СР-50, що дозволяє використовувати стандартні кабелі та щупи. Замість нього можна застосувати звичайне аудіо гніздо типу Джек (Jack) 3,5мм.

Вихідний роз'єм - стандартний аудіо гніздо 3,5 мм. Адаптер з'єднується з лінійним входом аудіокарти за допомогою кабелю з двома Джек 3,5 мм на кінцях.

Збірка зроблена методом навісного монтажу.

Для використання осцилографа знадобиться ще кабель зі щупом на кінці.

Осцилограф це прилад, що допомагає побачити динаміку коливань. З його допомогою можна діагностувати різні поломки і отримувати необхідні дані в радіоелектроніці. Раніше застосовувалися осцилографи на транзисторних лампах. Це були досить громіздкі прилади, які підключалися виключно до вбудованого або розробленим спеціально для них екрану.

Сьогодні прилади для зняття основних частотних, амплітудних характеристик і форми сигналу є зручні портативні і компактніше пристрою. Часто їх виконують як окрему приставку, що підключається до комп'ютера. Цей маневр дозволяє прибрати з комплектації монітор, істотно знизивши вартість обладнання.

Як виглядає класичний прилад можна побачити, розглянувши фото осцилографа в будь-якій пошуковій системі. У домашніх умовах також можна змонтувати цей пристрій, використовуючи недорогі радіодеталі і корпусу з іншого обладнання для більш презентабельного вигляду.

Як можна отримати осцилограф

Устаткування можна дістати декількома способами і все залежить виключно від розміру грошових коштів, які можна витратити на придбання обладнання або деталей.

• Купити готовий прилад в спеціалізованому магазині або замовити його по мережі;
• Купити конструктор, наприклад, широкою популярністю зараз користуються набори радіодеталей, корпусів, які продаються на китайських сайтах;
• Самостійно зібрати повноцінний портативний прилад;
• Змонтувати тільки приставку і щуп, а підключення організувати до персонального комп'ютера.

Ці варіанти наведені в порядку зниження витрат на обладнання. Купівля готового осцилографа буде коштувати дорожче за все, так як це вже доставлений і працює блок з усіма необхідними функціями та налаштуваннями, а в разі некоректної роботи можна звернутися в центр продажу.

У конструктор входить схема простого осцилографа своїми руками, а ціна знижується за рахунок оплати тільки собівартості радіодеталей. У цій категорії також необхідно розрізняти більш дорогі і прості по комплектації і функціоналу моделі.

Збірка приладу самому за наявними схемами і придбаних в різних точках радіодеталях не завжди може виявитися дешевше, ніж придбання конструктора, тому необхідно попередньо оцінювати вартість затії, її виправданість.

Найбільш дешевим способом роздобути осцилограф стане спаяти тільки приставку до нього. Для екрану використовувати монітор комп'ютера, а програми для зняття і трансформації одержуваних сигналів можна скачати з різних джерел.

Конструктор осцилографа: модель DSO138

Китайські виробники завжди славилися вмінням створювати електроніку для професійних потреб з дуже обмеженим функціоналом і за досить невеликі гроші.

З одного боку такі прилади не здатні повністю задовольнити ряд потреб людини, що займається радіоелектронікою в професійному руслі, проте початківцям і любителям таких «іграшок» буде більш, ніж достатньо.

Однією з популярних моделей китайського виробництва типу конструктор осцилографа вважається DSO138. Перш за все, у цього приладу невисока вартість, а поставляється він з усім комплектом необхідних деталей і інструкцій, тому як правильно зробити осцилограф своїми руками, використовуючи наявну в комплекті документацію питань виникати не повинно.

Перед монтажем потрібно ознайомитися з вмістом упаковки: плата, екран, щуп, всі потрібні радіодеталі, інструкція для збірки і принципова схема.

Полегшує роботу наявність практично на всіх деталях і самій платі відповідного маркування, що дійсно перетворює процес в збирання дитячого конструктора дорослим. На схемах і інструкції добре видно всі потрібні дані і можна розібратися, навіть не володіючи іноземною мовою.

На виході повинен вийти прилад з такими характеристиками:

• Напруга на вході: DC 9V;
• Максимальна напруга на вході: 50 Vpp (1: 1 щуп)
• Струм 120 мА;
• Смуга сигналу: 0-200KHz;
• Чутливість: електронне зміщення з опцією вертикального регулювання 10 мВ / справ - 5В / Div (1 - 2 - 5);
• Дискретна частота: 1 Msps;
• Опір на вході: 1 MОм;
• Часовий інтервал: 10 мкс / Div - 50s / Div (1 - 2 - 5);
• Точність вимірів: 12 біт.

Покрокова інструкція зборки конструктора DSO138

Слід розглянути більш детально докладні інструкції для виготовлення осцилографа даної марки, адже аналогічним чином здійснюється складання інших моделей.

Варто відзначити, що в даній моделі плата поставляється відразу з впаяним 32-бітовим на M3 ядрі микроконтроллере марки Cortex ™. Працює він два 12-бітних входу з характеристикою 1 μs і працює в максимальному частотному діапазоні до 72 МГц. Наявність цього девайса вже вмонтованим трохи полегшує завдання.

Крок 1. Найзручніше починати монтаж з smd компонентів. Потрібно враховувати правила при роботі з паяльником і платою: не перегрівати, тримати не довше 2 с, не стуляти між собою різні деталі і доріжки, користуватися паяльної пастою і припоєм.

Крок 2. Припаяти конденсатори, дроселя і опору: потрібно вставляти зазначену деталь у відведений на платі для неї місце, відрізаємо зайву довжину ніжки і запаює на платі. Головне не переплутати полярність конденсаторів і не зімкнути паяльником або припоєм сусідні доріжки.

Крок 3. Монтуємо залишилися деталі: перемикачі та роз'єми, кнопки, світлодіод, кварц. Особливу увагу слід приділити стороні діодів і транзисторів. Кварц має метал в своїй будові, тому потрібно забезпечити відсутність прямого контакту його поверхні з доріжками плати або подбати про діелектричної підкладці.

Крок 4. 3 роз'єму припаиваются до плати дисплея. Після завершення маніпуляцій з паяльником потрібно плату промити спиртом без допоміжних засобів - ніяких ваток, дисків або серветок.

Крок 5. Просушити плату і перевірити наскільки якісно була проведена пайка. Перш, ніж під'єднати екран, потрібно припаяти дві перемички до плати. У цьому знадобляться наявні відкушені висновки деталей.

Крок 6. Для перевірки роботи потрібно включити прилад в мережу з струмом від 200 мА і напругою 9 В.

Перевірка полягає в знятті показників з:

• Роз'єму 9 В;
• Контрольної точки 3,3 В.

Якщо всі параметри відповідають потрібним значенням, потрібно відключити прилад від харчування і встановити JP4 перемичку.

Ша г 7. У 3 наявних роз'єму потрібно вставити дисплей. До входу потрібно підключити щуп для осцилографа, своїми руками провести включення харчування.

Результатом правильної установки і зборки стане поява на дисплеї його номера, типу прошивки, її версії і сайту розробника. Через кілька секунд можна буде спостерігати синусоїдного хвилі і шкалу при вимкненому щупі.

Приставка для комп'ютера

При складанні цього простого приладу знадобиться мінімальна кількість деталей, знань і навичок. Принципова схема дуже проста, хіба, що потрібно буде виготовити самому плату для складання приладу.

Розміри приставки до осцилографа своїми руками буде приблизно як коробок для сірників або трошки більше, тому найкраще використовувати такого розміру пластикову ємність або бокс від батарейок.

Помістивши в нього зібраний прилад з готовими виходами, можна приступати до організації роботи з монітором комп'ютера. Для цього слід завантажити програми «Осцилограф» та «Soundcard Oscilloscope». Можна протестувати їх роботу і вибрати ту, що сподобалася більше.

Підключений мікрофон також зможе ретранслювати на підключений осцилятор звукові хвилі, програма буде відображати зміни. Підключається така приставка до мікрофонного або лінійного входу і не вимагає ніяких додаткових драйверів.

Фото осцилографів своїми руками