Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa)

Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa)

Dzień dobry,

Dzisiejsza prezentacja dotyczy mojej ostatecznej już wersji amatorskiego oscyloskopu, oraz generatora opartego o zewnętrzną kartę dźwiękową USB.
Niby nic specjalnego jak na dzisiejsze czasy, ale urządzenie łatwe w montażu, niedrogie, a co najważniejsze przydatne.

Parametry urządzenia:

Opublikuj swój projekt i odbierz 50% rabatu do wykorzystania w sklepie Nettigo.pl

OSCYLOSKOP:
Kanały: 1
Vpp max: 25V
R wej: > 1M Ohm
Częstotliwość: 20kHz
Dzielnik: x1 (5 Vpp max) x5 (25 Vpp max)

GENERATOR
Out Vpp: 0 – 10V
Częstotliwość : 20Hz – 20kHz
Przebiegi: Prostokąt, Sinus, Trójkąt, Szum

Częstotliwości generatora, oraz oscyloskopu zależne są od karty dźwiękowej.
Są to tylko wartości poglądowe. W praktyce częstotliwości użyteczne są znacznie niższe.

Konstrukcja:
Urządzenie składa się z generatora zasilania symetrycznego opartego o znany wszystkim układ Max232. Jest to dość nietypowe zastosowanie tej kostki, ale za jej wyborem przemówiła do mnie skromna ilość elementów zewnętrznych, niska cena, i dość stabilne napięcie wyjściowe. Należy jednak pamiętać że maksymalny prąd wyjściowy przetwornicy wewnętrznej nie przekracza 10mA. W tym przypadku ten niewielki prąd w zupełności wystarcza. Kolejnym ważnym elementem zasilanym właśnie z przetwornicy Maxa jest podwójny wzmacniacz operacyjny TL082.
Jeden wzmacniacz (A) pracuje jako wtórnik napięciowy, stanowiąc bufor wejściowy oscyloskopu, a druga połowa(B) kostki pracuje jako wzmacniacz dla generatora przebiegów, umożliwiając uzyskanie amplitudy wyjściowej 10Vpp. Wejście oscyloskopowe wzmacniacza zostało wyposażone w dwa dzielniki. Pierwszy umożliwia pomiar napięcia do 5Vpp, a drugi do 25Vpp – przełącza się je za pomocą zworki na goldpinach. Dodatkowo wejście oscyloskopu zostało zabezpieczone dwoma diodami 1N5819, przed napięciem wyższym niż 1Vpp. Nie zwalnia to jednak z ostrożności podczas dokonywania pomiarów.
Podkreślam że nie ponoszę odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe w skutek eksploatacji urządzenia. Z zamieszczonych tutaj materiałów korzystasz na własną odpowiedzialność.

 

Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa)

Dobór karty dźwiękowej:
W zasadzie można użyć dowolnej. Warto jednak mieć na uwadze, że lepszą okaże się ta z której można usunąć filtr składowej stałej, zarówno na wejściu mikrofonowym, jak i na wyjściu słuchawkowym. Filtr składowej stałej powoduje, że na wejście nie da się podać napięcia stałego. W efekcie wykres prostokątny nie będzie go w ogóle przypominał, sinusoida będzie miała charakterystyczne „dzióbki” na szczycie, a trójkąt będzie kładł się na prawą stronę. W moim egzemplarzu udało się tylko częściowo pozbawić filtra wejściowego. Na wyjściu niestety nie, co można zaobserwować na oscylogramach z generatora.
Karty które przetestowałem:
3D Sound – brak możliwości usunięcia filtrów
GreEw Podróbka(obecnie) – da się tylko częściowo usunąć z wejścia MIC. Podobno na oryginalnej da się w pełni pozbyć filtra wejściowego. Na temat filtra wyjściowego, nie mam żadnych informacji.

Pomiary:
Nie od dziś wiadomo, że karta dźwiękowa została zaprojektowana do nieco innych celów niż tutaj opisywane ;). Nie znaczy to jednak że kompletnie nie nadaje się ona do wykonywania pomiarów.
Co prawda wyniki będą obarczone niewielkim błędem, ale to przecież tanie amatorskie urządzenie.
Po montażu urządzenia niestety nie można spodziewać się, że od razu będzie ono poprawnie mierzyło napięcie wejściowe, należy je bowiem odpowiednio skalibrować.

Kalibracja:
Zacznijmy od ustawienia amplitudy wyjściowej generatora, który później posłuży nam jako wzorzec. Aby to zrobić dokładnie, najlepiej jest użyć komercyjnego oscyloskopu, jednak większość z osób zainteresowanych wykonaniem urządzenia, takowego nie posiada. Istnieje jednak alternatywny sposób kalibracji, niestety mniej dokładny.

1. Podłącz urządzenie do komputera, a następnie uruchom program „Generator.exe”.
2. W programie ustaw amplitudę na max, przebieg Sinusoidalny, oraz częstotliwość dokładnie 50Hz.
3. Przyłóż woltomierz napięcia przemiennego, do wyjścia generatora, i potencjometrem na płytce, ustaw 10V. Nie wyłączaj aplikacji!

Tym sposobem mamy dość dokładne napięcie odniesienia, którym można posłużyć się podczas kalibracji oscyloskopu.

1. Załóż zworkę na dzielnik x5, połącz ze sobą wyjście generatora, z wejściem oscyloskopu, a następnie uruchom program Miniscope.exe
2. Za pomocą „łapki” z górnego paska, ustaw widoczny przebieg w taki sposób, by łatwo było określić jego połowę (faktyczne przejście przez 0), a następnie wybierz z górnego paska „celownik”.
3. Kliknij prawym przyciskiem myszy w miejsce, w którym wykres powinien przechodzić przez „0”, a następnie lewym przyciskiem na szczycie sinusa.
4. Z menu wybierz Tools -> Calibrate Sensitivity, a następnie w pole pod 4 punktem wpisz 1. Kliknij przycisk „Calculate”, i „Store Callibration”
[10(Uwej) / 5(dzielnik 5) / 2(dwie połówki wykresu) = 1 ]

Dla sprawdzenia poprawności wskazań, aktualny wskaźnik Vpp należy pomnożyć przez 5, i powinno wyjść ok. 10V, czyli tyle ile jest naprawdę.

Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa)

Oscylogramy:
Poniżej zbiór oscylogramów, przedstawiających faktyczne wykresy z mini oscyloskopu oraz generatora. Jako oscyloskopu porównawczego, użyłem komercyjnego „Hantek 6022”.
Jako źródła sygnału dla oscyloskopu, użyłem generatora niegdyś przedstawionego na łamach czasopisma „Elektronika Praktyczna” (kiedyś przedstawiałem moje wykonanie w dziale DiY).

Oscyloskop, ok. 2kHz:
Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa) Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa) Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa) ]

Oscyloskop, ok. 300Hz:
Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa) Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa) Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa)

Generator, 440Hz:
Na wykresie przedstawiającym wykres prostokątny oraz trójkątny widać niepożądane działanie filtra składowej stałej.
Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa) Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa) Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa)

Całość wygląda dość ładnie, jak na urządzono warte 20zł ;)
Zachęcam do realizacji i komentowania mojego projektu ;)

Pozdrawiam,
Łukasz Górecki

Linki:
http://tomeko.net/miniscope v4/ – Aplikacja „Miniscope” napisana przez Pana Tomasza Ostrowskiego. Jest to najlepsza aplikacja zmieniająca kartę dźwiękową w oscyloskop. Gratuluję autorowi!.
http://tomeko.net/dsoundscope/C Media2/ – Opis pozbycia się filtrów składowej stałej w karcie firmy GreEw (C-Media)
http://www.tgs.sys.net.pl/ – Program „Generator”

Z jakiegoś powodu nie mogę wstawić załącznika, więc materiały można pobrać klikając w poniższy link:

https://drive.google.com/open?id=1geQSpaSoYax6f-T6ljgd-RE_08kbTRZG

Ocena: 4.67/5 (głosów: 12)
Nettigo - patron działu Elektronika

Podobne posty

5 komentarzy do “Amatorski oscyloskop/generator USB (k. dźwiękowa)

  • Witam,
    Widzę że temat oscyloskopu z karty dźwiękowej nie skłania nikogo do wypowiedzi, lecz proszę by osoby które go poskładają napisały swoje spostrzeżenia. Może coś jeszcze poprawimy/zmodyfikujemy ;) Pozdrawiam!

    Odpowiedz
  • Pomysł super !
    Oni chyba nie wiedzą co to oscyloskop już dawno nikt nic nie robi w ANALOGU
    Gratulacje !
    NIE ZDEJMUJCIE TEGO JAK DŁUGO MOŻECIE
    Trzeba trochę poczekać aż dorośnie kolejne pokolenie elektroników

    Odpowiedz
  • mam w plaqnie zrobienie tego ale przydalyy by sie co najmniej dwa kanały. I jakis przelacznik zakresów napięc wraz zabezpieczeniem przed spaleniem gdy sie podlaczy za wysokie napiecie.

    Odpowiedz
  • Kolego „pparsniak”
    Jest jeden kanał, bo tyle ma karta dźwiękowa za 5zł. Przy leprzej karcie musiałbyś powielić peryferia razy 2.
    Wybór zakresów jest zrealizowany na zworce. Są to dzielniki 1:1 oraz 1:5. (5V i 25V)
    Zabezpieczenie przez zbyt wysokim napięciem wejściowym również jest, i zostało zrealizowane na dwóch diodach 1N5819.
    Coś chyba słabo czytałeś mój artykuł ;)

    A tak z ciekawości…, Do czego potrzebujesz (conajmniej… za 20zł) dwa kanały ?

    Odpowiedz
  • Kolego „Jack”
    Faktycznie, ostatnio w dobie Arduino, ludzie nie mają pojęcia o analogowej elektronice, a tym bardziej o przyrządach pomiarowych. Kolejne pokolenie już w ogóle przestanie się zajmować elektroniką, no, bo i po co, skoro jest gotowe…. Niestety takie czasy.

    Przydałyby się „co najmniej dwa kanały” a ciekawy jestem ile osób wykorzysta prawidłowo, i w konkretnym celu choćby jeden.

    Odpowiedz

Odpowiedz

anuluj

Nie przegap nowych projektów!

Zapisując się na nasz Newsletter będziesz miał pewność, że nie przegapisz żadnego nowego projektu opublikowanego w Majsterkowie!

Od teraz nie przegapisz żadnego projektu!

Masz uwagi?