USB ПРОБНИК-ОСЦИЛЛОГРАФ

Осциллограф из компьютера – самодельный цифровой USB-осциллограф из компьютера, ноутбука или звуковой карты своими руками, лучшие программы

Приобретение дорогостоящего осциллографа может быть неподъемной задачей для начинающего радиолюбителя. Различные приставки к компьютеру и соответствующие программы позволяют заменить устройство и сделать осциллограф из своего компьютера. Кроме экономии средств, появляется возможность сохранить данные измеряемого сигнала на компьютере, и автоматизировать вычисления параметров.

Программы, эмулирующие работу осциллографа

Обработкой сигналов, поступающих на вход компьютера или ноутбука занимаются виртуальные осциллографы. Эти программы имеют интерфейс, схожий с экраном реального осциллографа. Часть приложений предназначена для работы с устройствами на основе звуковых карт, другие взаимодействуют с USB-осциллоскопами.

Программы, работающие через аудиовхода:

Софт для USB-осциллографов:

1. Aktakom OscilloscopePro.
2. Simplescope.

Все виртуальные приборы являются двухканальными, снабжены генераторами частот, анализаторами. Проведенные измерения и осциллограммы можно сохранять на ПК. Обычно их не нужно инсталлировать. После распаковки архива и запуска программы появляется интерфейс реального осциллографа с регуляторами настроек.

Методы работы

Компьютер — цифровое устройство, поэтому для измерения аналогового параметра необходимо перевести сигнал в дискретный вид. Для этого используется АЦП — аналогово-цифровой преобразователь. Для вывода данных применяют ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь.

Звуковая карта компьютера дискретизирует входящие аналоговые сигналы, подключаемые к входам LINE IN и MIC.

Поэтому аудиоплату можно использовать в качестве АЦП для подачи на компьютер или ноутбук измеряемого сигнала. Так как человек слышит звук в диапазоне 4Гц- 20кГц, то соответственно и аудиокарта работает в низкочастотном спектре. Полученный осциллограф также будет работать в указанном диапазоне.

Из-за конструкционных особенностей аудиокарты — наличие разделительного конденсатора на входе, постоянная составляющая электрического тока не будет показана на осциллографе. Но, используя приложение, можно ее измерить. Подавать сигнал лучше на вход LINE IN, так как он имеет наименьший уровень шумов. Минимальный уровень сигнала, который можно измерить — около 1мВ.

Использование таких осциллоскопов ограничено по частоте. Ими можно снимать показания с усилителей, магнитофонов, различных звуковых девайсов, а также микросхем, работающих на частотах до 20 кГц.

  Операционная система iOS – что это такое и для чего

На высоких частотах применяется USB-осциллографы, имеющие больше возможностей.  Минусом таких устройств является высокая цена.

Конструкция и применение

Осциллограф — сложный электрический прибор. Понять принцип его работы поможет блок-схема.

Имеются два луча развертки: по вертикали — Y и по горизонтали — X. По оси X откладывается значения времени, по Y отображается амплитуда сигнала.

На Y подается сигнал с устройства. Далее он проходит через аттенюатор, который изменяет чувствительность контура.

Потом, пройдя предварительный усилитель, попадает в линию задержки, которая «придерживает» сигнал пока не сработает генератор развертки.

Оконечный усилитель выводит сигнал на экран осциллоскопа. Чем больше входное напряжение, тем больше амплитуда сигнала.

На X подается пилообразное напряжение с генератора развертки, благодаря чему сигнал на осциллографе получается «растянутым» по времени. Меняя размерность генератора, можно получить изображение с разверткой до тысячных долей секунды.

Чтобы развертка запустилась одновременно с поступлением сигнала, в устройстве предусмотрена система синхронизации. Есть 3 возможных источника синхроимпульсов:

1. Измеряемый сигнал. Наиболее часто используемый вариант, особенно при постоянной частоте входящего источника.
2. Электрическая сеть. Частота сети поддерживается с высокой точностью, поэтому через нее возможна синхронизация.
3. Внешний источник. Используется, как лабораторный генератор сигналов, так и смартфон с приложением, генерирующим синхроимпульсы определенной частоты.

Осциллограф визуализирует форму сигнала, что помогает понять причину неисправности. С помощью устройства снимается АЧХ прибора, есть возможность узнать скорость нарастания импульса в цифровых устройствах.

Используются осциллографы при настройке, ремонте электронных девайсов, будь то бытовая техника, ремонт автотранспорта или орбитальная станция.

Схема и сборка устройства

Существует много схем для изготовления цифрового USB-осциллографа своими руками. Не все доступны для неопытного радиолюбителя. Наиболее легким является сборка устройств на основе звуковой карты, так как здесь нужно собрать только делитель для увеличения порога входящего напряжения.

Подключение через USB

USB-осциллограф сложный в изготовлении своими руками, но высокоточный прибор с большим диапазоном по частоте. Детали для него можно приобрести в магазине или заказать через интернет. Список запчастей следующий:

• двусторонняя плата с готовыми дорожками;
• АЦП AD9288−40BRSZ;
• система собирается на процессоре марки CY7C68013A;
• резисторы, трансформаторы, конденсаторы, дроссели — номиналы указаны на схеме;
• паяльник и монтажный фен, паяльная паста, флюс и припой;
• провод с площадью сечения 0,1 мм2 и лаковым покрытием;
• тороидальный сердечник для изготовления трансформатора;
• чип памяти EEPROM flash 24LC64;
• реле с управляющим напряжением не более 3,3 В;
• операционные усилители AD8065;
• преобразователь постоянного тока DC-DC;
• USB коннектор;
• стеклотекстолит;
• разъемы для щупов, корпус для платы.

  Что такое ASUS Webstorage, для чего используется программа

Схема устройства приведена ниже.

Так как используется двусторонний монтаж, то самостоятельно плату с дорожками изготовить не получится. Надо обратиться к производственному объединению, выпускающему подобные изделия, и сделать заказ со следующими условиями:

• стеклотекстолит, на котором будет размечена схема, должен иметь толщину не менее 1,5 мм;
• толщина медных дорожек не менее 1 унции (OZ) или 35 мкм;
• сквозная металлизация отверстий;
• лужение контактных площадок для лучшего припаивания элементов.

Получив заказ, можно приступать к сборке. Вначале собирается конвертер DC-DC, для получения двух постоянных напряжений: +5 В и -5 В. Изготавливается он отдельно от основного устройства, а затем подсоединяется экранированным кабелем.

Далее аккуратно припаять элементы схемы. Особенно быть осторожным при пайке микросхем, не допускать увеличения температуры паяльника выше 300°С.

Разместив изготовленное устройство в корпусе, подключить его к компьютеру через USB разъем. После этого перемкнуть перемычку JP1.

Использование аудиокарты

Осциллограф из внешней звуковой карты — малобюджетный и простой в изготовлении осциллоскоп к компьютеру или ноутбуку. Более всего подойдет начинающим радиолюбителям. Можно использовать как внешнее, так и внутреннее звуковое устройство.

Входное напряжение для внутренней звуковой карты компьютера не должно превышать 0,5-2 В. Чтобы измерить сигнал с амплитудой более 2 В, необходимо подать его на компьютер через делитель напряжения. Собирается аттенюатор по следующей схеме.

Подаваемое напряжение уменьшается в 100, 10 или 1 раз, в зависимости от величины. Для этого щупы вставляются в соответствующие разъемы. Точная настройка происходит через подстроечный резистор. Диоды предохраняют от случайной подачи напряжения более 2 В.

Конструкцию разместить в металлической коробке для устранения возможных наводок. Провод, подключаемый к звуковой карте, должен быть коротким с медной оплеткой. Для создания второго канала необходимо продублировать устройство. Если на карте есть несколько входов, то выбрать с наименьшим внутренним сопротивлением.

  Обзор OnePlus 2: действительно ли это убийца флагманов

Ниже рассматривается схема с использованием внешней USB звуковой карты стоимостью около 2 долларов.

Кроме адаптера понадобятся:

• сопротивление на 120 кОм:
• коннектор mini Jake;
• щупы для измерений.

После приобретения всех запчастей проделать следующие шаги:

1. Вскрыть аккуратно адаптер, так, чтобы не сломать защелки. Внутри будет небольшая плата.
2. Снять конденсатор C6 и поставить на его место сопротивление на 120 кОм.
3. Припаять к щупам коннекторы mini Jack вместо оригинальных и вставить их в адаптер.
4. Скачать архив с драйверами устройства и распаковать его в папку. Вставить гаджет в компьютер.
5. Компьютер запросит драйвера на новое устройство.
6. Установить их, указав путь к папке.
7. Нажать на кнопку «Далее» для установки драйверов.

Перед использованием осциллограф необходимо настроить.

Настройка изделий

После сборки USB-осциллографа, на последнем этапе нужно прошить чип памяти EEPROM flash 24LC64. Для этого:

1. Скачать и установить на компьютер приложение Cypress Suite.
2. Запустить программу и перейти в меню EZ Console.
3. Нажать на надпись «LG EEPROM».
4. Появится окно с файлом прошивки. Выбрать его и запустить клавишей Enter.
5. Если появилась ошибка «Error», запустить операцию прошивки снова.
6. После успешного окончания процесса должна появиться надпись «Done». Осциллограф готов к работе.

Перед запуском осциллоскопа на основе внешнего аудиоадаптера проделать следующие действия:

1. Сохранить файлы miniscope.exe, miniscope.ini и miniscope.log из скачанного архива в отдельной папке. Открыть miniscope.exe.
2. После запуска программы, зайти в настройки и произвести действия, показанные на рисунках.
3. Для проверки работоспособности подать тестовый сигнал. Должна появиться синусоида.

Устройство готово к работе.

Калибровка необходима устройству, работающему через аттенюатор и внутреннюю звуковую карту. Для этого подать на гаджет сигнал с известными амплитудой и частотой. Добившись устойчивой развертки, включить измерительную сетку. Согласовывая действия подстроечного резистора с регулировками на панели управления, привести значения сетки к исходным величинам.

Если не получится корректно отобразить значения, то можно отъюстировать сетку при помощи регулировок звука на компьютере. Открыть для этого регулятор громкости, расположенный на панели задач и, двигая ползунок, получить нужный уровень сигнала.

Готовые изделия перед включением обязательно заземлить. Соблюдать осторожность при подаче сигнала на порт звукового адаптера.

Источник: http://composs.ru/kak-sdelat-oscillograf-iz-kompyutera/

Топ 5 лучших осциллографов с АлиЭкспресс

Всем добра! Сегодня приведу мой Топ 5 лучших осциллографов с АлиЭкспресс. Каждому Мастеру хочется иметь осциллограф в своем арсенале инструментов. Осциллографы хороши для диагностики электроники во включенном режиме. Ремонтники ласково называют их «ослики».

Давно хотел собрать этот материал и все как-то руки не доходили. А тут Максим, мой активный читатель, попросил такую информацию. И  я решил, что пора браться за дело.

 Подбор осциллов в топ проводился по: соотношению цена/качество, максимальная рабочая частота, количество каналов и др. Поехали!

Реальные характеристики цифровых осциллографов

Прежде всего с китайцами следует определиться где правда, а где «маркетинговый ход». Часто в характеристиках китайских осликов пишут рабочий диапазон частот до 20 МГц при частоте дискретизации 50 МГц.

Такая цифра сильно натянута — сигнал на частотах 20 МГц будет искажен по форме и амплитуде и годится только для приблизительной оценки параметров.

Считается, что отображение сигнала достаточно верное, если на период синусоиды на максимальной частоте приходится минимум 10 точек дискретизации. По сути качество осцилла определяется быстродействием и разрядностью встроенного в осциллограф АЦП.

Преимуществом цифровых осциллографов является возможность выводить спектрограмму вместо осциллограммы. Это помогает определить частоту помехи, например в шинах питания или в трактах фильтрации. Точность и быстродействие конечно тоже хромает, но сама опция очень полезна в ремонте.

Начнем с серии карманных осциллографов с максимальной рабочей частотой до 500 кГц.

На 5 месте — серия китайских мини-осциллографов DSO

Серия Mini и Nano DSO — это карманные мини-осциллографы с рабочей частотой до 100 кГц — 500 кГц, с 1 — 4 каналами и максимальным напряжением 50 В. Самые популярные модели этой серии: DSO 062, 068, 112,138, 150, 201, 203, 211.  Отличаются модели между собой в основном корпусом, частотой дискретизации, размером экранчика, количеством каналов.

Пример работы с карманным осциллографом DSO203 смотрите в видеоролике.

Стоимость: 15 — 160 $ в зависимости от модели

Количество каналов: 1 — 4 в зависимости от модели

Аналоги:

• Mini DSO 150 (30 $, 100 кГц, 1 канал, экран 2,4 дюйма),
• Nano DSO 211 (70 $, 100 кГц, 1 канал, экран 2,9 дюйма, выглядит приличнее),
• Mini DSO 203 (160 $, 7 МГц, 2 аналог. + 2 цифр. канала, экран 3 дюйма).
• DSO FNIRSI (Новинка! 60 $, 30 МГц, 1 канал, экран 2,4 дюйма)

• низкая частота дискретизации
• маленькая разрядность АЦП 8 бит, можно только оценить форму сигнала
• хлипкие разъемы щупов
• проблемы с софтом — глючит на некоторых моделях, читайте отзывы
• маленькое разрешение экрана

• сверхмалые габариты
• низкая цена осциллографа
• встроенный аккумулятор

Сфера применения: измерение аудиосигналов, кварцевых генераторов, сигналов блоков питания с ШИМ. Подойдет для выездной диагностики аудиотехники и блоков питания.

На 4 месте — USB-осциллограф Intrustar MDSO ISDS205A

Intrustar MDSO ISDS205A — это двухканальный осциллограф с максимальной рабочей частотой 5 МГц и максимальным напряжением 6 В (60 В с пробником х10).

обзор этого осциллографа смотрите ниже.

Стоимость: 50 $.

Количество каналов: 2

Аналоги:

• Hantek PSO2020 (60 $, 10 МГц, 1 канал, осциллограф-ручка)
• Hantek 6022BE (50 $, 5 МГц, 2 канала)
• Intrustar MDSO ISDS205X (100$, 5 МГц, 2 канала, имеет анализатор логики и DDS генератор до 5 МГц)
• OWON VDS1022I (120 $, 10 МГц, 2 канала)

• нет дисплея
• посредственные характеристики
• инерционность отображения показаний
• родной софт имеет недостатки

• малые габариты, можно взять с собой на выезд
• низкая цена осциллографа
• распространенный разъем USB
• поставляется с двумя хорошими щупами

Сфера применения: измерение цифровых сигналов, кварцевых генераторов, сигналов блоков питания с ШИМ, аудио и видеосигналов до 5 МГц. Подойдет для бюджетной мастерской по ремонту аудиотехники и смартфонов.

На 3 месте — мультиметр-осциллограф Jinhan JDS2022A

Jinhan JDS2022A — это весьма достойный представитель гибридов мультиметра и портативного осциллографа. Он поставляется с двумя каналами без мультиметра и с 1 каналом и встроенным мультиметром. Максимальная рабочая частота составляет 20 МГц и максимальное напряжение канала осциллографа 50 В.

Как обращаться с таким гибридным осциллографом можно посмотреть в следующем видео.

Стоимость: 140 $.

Количество каналов: 1 — 2

Аналоги:

• Jinhan JDS2023A (140 $, 20 МГц + генератор 5 МГц, 2 канала: аналог. + цифр.)
• EONE ET201 (70 $, 200 кГц, 1 канал)
• EONE Et310a (180 $, 5 МГц, 1 канал)
• UNI-T UT81C (220 $, 16 МГц, 1 канал)
• Micsig TO1104 (500$, 100 МГц, 4 канала, планшетный осциллограф, выглядит круто),
• OWON VDS1022I (120 $, 10 МГц, 2 канала)
• EM125 (110 $, 25 МГц, 1 канал)
• Hantek 2d72 (170 $, 70 МГц, 2 канала + генератор сигналов + мультиметр)

• маленький дисплей
• инерционность отображения показаний
• много не очевидных кнопок

• малые габариты
• низкая цена осциллографа
• распространенный разъем BNC

Сфера применения: измерение цифровых сигналов, кварцевых генераторов, сигналов блоков питания с ШИМ, аудио и видеосигналов до 20 МГц. Подойдет для мастер на выезде по ремонту аудио, видеотехники и блоков питания.

На 2 месте — аналоговый осциллограф Gwinstek GOS-653G

Да-да, аналоговые осциллографы еще есть в продаже. Gwinstek GOS-653G — это двухканальный осциллограф с максимальной рабочей частотой 50 МГц и максимальным напряжением 400 В.

Как настраивать этот осциллограф для измерений смотрите в видеоролике ниже.

Стоимость: 2500 $, хотя в России на складах можно найти дешевле.

Количество каналов: 2

Аналоги:

• очень тяжелый, дорогая доставка
• неоправданно высокая цена
• трудно обращаться с маркерами

• олдскульное тайваньское качество
• высокое быстродействие
• отсутствие софтовых проблем
• поставляется с хорошими щупами

Сфера применения: измерение цифровых сигналов, частоты кварцевых генераторов, сигналов блоков питания с ШИМ, аудио, видео и радиосигналов до 100 МГц. Подойдет для Мастеров, умеющих обращаться с аналоговой техникой.

На 1 месте — компактный цифровой осциллограф Rigol DS1054Z

Это чудо китайской мысли! Rigol DS1054Z — это осциллограф с 4 (!) каналами и максимальной рабочей частотой 50 МГц (на 2 включенных каналах) или 25 МГц (на 4 канала). Рассчитан на максимальное входное напряжение 300 В.

обозор смотрите в ролике ниже.

Стоимость: 350 $, а магазинах в России с доставкой выйдет около 400 — 450 $.

Количество каналов: 2 — 4

Аналоги:

• Hantek DSO5102P (240 $, 100 МГц, 2 канала)
• Hantek DSO4102S (300 $, 100 МГц, 2 канала)
• Siglent SDS1102CNL (370 $, 100 МГц, 2 канала)
• Siglent SDS2104 (1700 $, 100 МГц, 2 канала)
• OWON SDS7102 (380 $, 100 МГц, 2 канала).
• UNI-T UTD2102 (450 $, 100 МГц, 2 канала)
• Gwinstek GDS-3352 DSO (6000 $, 250 МГц, 4 канала)

• встречаются проблемы с прошивкой, глючит
• дешевый пластик корпуса

• оптимальные габариты
• наличие ЖК экрана
• хорошее соотношение цена/качество
• простое управление

Сфера применения: измерение дискретных сигналов, сигналов кварцевых генераторов и блоков питания с ШИМ, аудио, видео и радиосигналов до 50 МГц. Подойдет для начинающих и профессиональных Мастеров ремонта.

Источник: https://masterpaiki.ru/top-5-luchshih-ostsillografov-s-aliekspress.html

Обзор USB-осциллографа Hantek DSO-6022BL с логическим анализатором и гикпорном

Добрый день, Хабр! Предлагаю вниманию уважаемой аудитории обзор осциллографа/логического анализатора Hantek6022BL. Заинтересованных прошу под кат.

Технические характеристики

Осциллограф:

• каналов: 2
• полоса пропускания: 20 МГц
• частота дискретизации: 48 Msa/s
• объем памяти: 1Ms
• интерфейс: USB 2.0

Логический анализатор:

• логических каналов: 16
• пропускная способность: 10 МГц
• объем памяти: 48Msa
• глубина памяти: 1 Ms

Общие

• размеры: 205 х 120 х35
• питание: от порта USB
• вес: 0,382 кг

Внешний вид

Внешний вид однозначно на 5. Блестящий и стильный алюминиевый корпус, пластиковые накладки, зеркальная надпись Hantek. Сразу видно, на дизайне здесь не экономят. Вид спереди. Два BNC-разъема для щупов, разъем логического анализатора, контакты для калибровки. Всё предсказуемо. USB, загадочная кнопка и не менее загадочный лючок с надписью USBXI, под которым прячется странный разъём.

Комплектация

В комплект входит сам осциллограф, шнур USB, два шлейфа к логическому анализатору, 20 зажимов для логического анализатора, два щупа к осциллографу в комплекте с разноцветными маркировочными колечками и отвёрточками для подстройки частотной характеристики щупа. Щупы носят название PP-80, однако имеют полосу пропускания 60 МГц, а не 80, как можно было бы подумать. Причины этому кроются, как мне кажется, в свойствах сумрачного китайского гения. Также есть диск с ПО, малополезная в наши дни вещь.

Субъективные впечатления

На первый взгляд, превосходная вещь. Компактный, легкий прибор, в очень качественном алюминиевом корпусе (как Ipad, пишет на aliexpress продавец).

Помимо перечисленных интерфейсов, на корпусе устройства имеется кнопка с фиксацией (и это не выключатель питания, как можно было бы подумать) и разъем с маркировкой USBXI, не описанный в документации, и, вероятно, предназначенный для соединения нескольких устройств между собой. Также есть контакты встроенного калибровочного генератора. Настала пора установить ПО и включить устройство.

Начало работы

Программное обеспечение проще всего скачать с русского сайта hantek.ru, даже не требуется регистрация, в отличие от «главного» сайта hantek.com. Инструкция на английском языке, программное обеспечение тоже, хотя на сайте есть и русификации.

Итак, ПО скачано, установлено, прибор подключен к компьютеру. Подключаем щупы, подсоединяем их к контактам калибровочного генератора и запускаем программу осциллографа. Видим два сигнала прямоугольной (почти) формы.

Отверточкой подстраиваем щупы так, чтобы сигналы приобрели идеальную прямоугольную форму. После того, как прибор прогрелся в течение 20 минут (по инструкции), делаем самокалибровку. Вроде бы ничего не изменилось, но на душе стало спокойнее.

Поиграв немного ручками чувствительности каналов и времени развёртки (здесь не придумано ничего нового), перейдем к более глубокому изучению ПО.

Развёртка

Триггер имеет единственный режим запуска: Edge (по фронту), пользователь может выбрать источник (канал 1 или канал 2 и фронт, положительный или отрицательный). Позволю себе лирическое отступление. Когда я учился в институте, некоторые преподаватели очень не любили выражения типа «передний фронт» и «задний фронт».

Фронт бывает только передним, по определению, говорили они, поэтому нужно говорить просто «фронт», а то, что называют «задним фронтом», правильно называть «спадом». В глубине души я с ними согласен, но здесь я буду употреблять словосочетания «передний фронт» и «задний фронт».

Предусмотрен автозапуск, режим «Normal», и однократный запуск. Больше никаких «хитрых» режимов триггер не имеет. Горизонтальная развёртка настраивается в пределах от 1 ns (совершенно бесполезный диапазон для данного прибора) до 3000 секунд.

Есть режим отображения с горизонтальной развёрткой (x(t), y(t)) и с режим X-Y (удобен, например, для фигур Лиссажу).

Чувствительность каналов

Чувствительность каналов настраивается в пределах 200mV/дел до 5V/дел при коэффициенте щупа 1:1, и позволяет работать с щупами с делителями до 1:10000 (честно, никогда таких не видел, это должна быть очень высоковольтная штука).

Уровень срабатывания триггера и сдвиг по горизонтали можно менять просто мышкой, но значения этих величин нигде не отображаются.

Момент срабатывание триггера не привязан ни к каким делениям на осциллогамме, ни к центру экрана, ни к чему вообще.

Канал «математики»

Отображается в виде третьей осциллограммы и может отображать сумму, разность, произведение и частное значений сигнала в каналах A и B, а также спектр (FFT). Для FFT можно выбрать тип окна: прямоугольное, Хэмминг, Хэннинг, Блэкман. Можно выбрать линейную или логарифмическую шкалу амплитуд.

«Ref» канал

На самом деле это не какой-то особый канал, это просто отображение на экране ранее сохранённого сигнала рядом с текущими, например, для сравнения.

«Горизонтальные» измерения

Измеряется период и частота сигнала, время нарастания и спада сигнала, ширина импульса и ширина промежутка между импульсами в единицах времени и в процентах к полному периоду.

«Вертикальные» измерения

Максимальное и минимальное значение сигнала, напряжение «от пика до пика», напряжение «вершины» и «основания» импульса, среднее значение, среднеквадратичное значение, положительный и отрицательный выброс в процентах.

Режим курсорных измерений

Пожалуй, единственный режим, который в «виртуальном» осциллографе удобнее чем в «настоящем». Просто выделяем мышкой прямоугольник на экране и видим deltaT и deltaV. Курсорных режимов три: вертикальный, горизонтальный и “cross”, то есть и тот, и другой сразу. Зачем при этом нужны первые два, непонятно.

Автоустановка

«Волшебная» кнопка, которая настраивает оптимальный (по мнению программы) режим отображения.

Интерполяция

В силу дискретной природы измерений, отображаемые данные могут быть интерполированы следующим образом: «ступенчатый» режим, то есть отсутствие интерполяции, «линейный» режим и интерполяция вида sin(x)/x, которая, теоретически, должна быть наиболее точной. К сожалению, эффекта от её включения увидеть так и не удалось.

Настройки отображения

Отображение векторами или точками, отображение координатной сетки, яркость осциллогамм и сеток, ничего необычного.

Сохранение данных

Осциллограммы можно сохранять в разных форматах: txt, xls, doc и bmp. Первые три представляю собой просто значения отсчётов в текстовом виде, последний является скриншотом осциллограмм. Еще есть ref-формат, предназначенный для работы с ref-каналом.

На картинке выше показан интерфейс программы с двумя сигналами по входам А и В, с каналом математики, в который выводится FFT, с курсорами и с включенным режимом измерений. В целом, осциллограф как осциллограф, только простейшие функции, но работают нормально.

Можно было сделать лучше. Оценка 4.

Логический анализатор

Логический анализатор отображается в отдельном окне. Мы видим 16 сигналов и … всё. Никаких настроек, никаких условий запуска, ничего вообще. Запуск захвата сигналов производится вручную кнопкой. Впрочем, одна настройка есть, SampleRate можно выбрать в пределах от 100 kSa/s до 48 kSa/s.

Захват сигналов происходит до заполнения памяти (1M сэмплов). Логический анализатор никак не связан с осциллографом, не может ни запускаться от его триггера, ни запускать его триггер, не может запускаться ни по фронту какого-либо логического сигнала, ни, тем более, ни по более сложным событиям и условиям.

Интерфейс анализатора после захвата сигналов начинает безбожно тормозить. Те, кто работал с настоящими анализаторами, заплачут горючими слезами. В общем, за анализатор оценка 2 с плюсом (всё-таки хоть что-то работает).

Может быть, есть некоторая надежда, что логический анализатор будет работать лучше в следующей версии ПО.

Альтернативное ПО

Ничего хорошего в этом плане пока нет. Есть альтернативное ПО для DSO-6022BE, но оно не заработало с этой моделью. К тому же оно практически ничем не отличается от родного, кроме небольших изменений в дизайне GUI. Есть ПО для приборов Hantek под Linux, но оно вообще не поддерживает линейку DSO-6000.

Драйвера

Windows 7 автоматически ничего не нашла, конечно же, пришлось ей указывать папку с драйверами вручную.

Загадочная кнопка и разъём на задней панели

Насколько можно понять из руководства, эта кнопка предназначена для вызова ПО. Однако она этой функции не выполняет, и является на данный момент просто кнопкой-для-красоты. То же самое можно сказать и о разъеме USBXI. Даже если он и предназначен для объединения нескольких приборов в один, то ни кабеля, ни каких-либо следов поддержки этой функции в ПО найти не удалось.

Общая оценка

Это, конечно, игрушка. Если использование осциллографа является вашим повседневным делом, то лучше купить нормальный осциллограф, без приставки «USB». Даже недорогой осциллограф имеет гораздо больше возможностей и функций. Не говоря уже об логическом анализаторе. Однако, если осциллограф вам нужен редко, или если у вас очень ограничен бюджет, то работать с этой моделью можно.

SDK

Производитель выложил SDK, что может открывать некие нетривиальные возможности использования прибора, например, в автоматизированных измерительных комплексах. Но SDK я пока не смотрел.

Гикпорн

Что же у него внутри? Снимаем пластиковые накладки и отвинчиваем переднюю и заднюю крышки. Теперь можно вынуть плату. Фото платы Что есть что на этой плате? Я обозначил цифрами все микросхемы. Давайте посмотрим, что есть что.

1.

«Мозгами» является микроконтроллер Cypress cy7c68013a-100axc (http://www.cypress.com/?docID=45142). Микроконтроллер на ядре 8051 с интерфейсом High-speed USB. В принципе, понятный выбор. Высокой скорости от процессора не нужно, т. к.

вся обработка происходит на стороне компьютера, но нужен быстрый USB.

2. SN74LVC16245A (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74lvc16245a.pdf) — фронтенд логического анализатора. Обычный 16-разрядный буфер.

3. 24LC02BI (http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21709J.pdf) – EEPROM на 2 kb, для хранения каких-либо настроек. Почему их две, непонятно.

4. AMS1117-3.3 (http://www.advanced-monolithic.com/pdf/ds1117.pdf) – линейный стабилизатор питания на 3,3V.

5. Inout A0505S-2WR (http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/611588/MORNSUN/A0505S-2WR2.html) – преобразователь +5V в двуполярное напряжение 5V для питания аналогового фронтенда.

6. AD8065 (http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8065_8066.pdf) – операционный усилитель с FET-входами и полосой частот 145 МГц.

7. EL5166 (http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/el51/el5166-67.pdf) – широкополосный операционный усилитель фирмы Intersil (полоса при единичном усилении 1,4 ГГц).

9. Самая интересная микросхема, АЦП, скрыта под радиатором. Небольшой нагрев паяльником, и радиатор отклеился, а под ним оказалась AD9288 (http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD9288.pdf) – 8-bit ADC, 2 канала по 100 MSa/s.

Всё сделано предельно просто и минималистично, но аккуратно. Даже слишком просто, я надеялся увидеть хоть какую-нибудь ПЛИС. Аналоговый фронтенд имеет большой запас по частоте, это очень хорошо. Во «взрослых» осциллографах часто используется одно и то же железо для целого модельного ряда, а полоса частот у младших моделей обрезается программно, из маркетинговых соображений. Зная необходимый танец с бубном, можно получить из младшей модели старшую, использующую возможности железа на все 100%. Но в данном случае старшие модели из этой же линейки имеют частоту дискретизации 150 и 250 МГц, то есть, как минимум другой АЦП.

Цена

Цена на момент покупки: 3866 рублей (на aliexpress). Цена на официальном российском сайте hantek 4400 рублей, например. Стоит ли он этих денег, решать вам.

На мой взгляд, если прибор приобретается для несложных задач (поиграться с ардуиной, например), то вряд ли вы найдёте что-то дешевле со сравнимыми параметрами.

А для серъёзной работы рекомендую всё же потратиться на портативный настольный осциллограф.

На этом пока всё. Просьба о замеченных неточностях и ошибках сообщать в личку.

• осциллограф
• dso
• логический анализатор

Источник: https://habr.com/p/243937/

Сборка usb осциллографа своими руками

instrument.guru > Своими руками > Сборка usb осциллографа своими руками

В настоящее время тяжело угнаться за новейшими технологиями радиоэлектроники. Разнообразные электронные устройства можно теперь модифицировать по своему вкусу из одного в другое. Было бы желание и умение.

Даже из старых электронных часов можно сделать простой тестер для многих деталей электросхемы, не говоря уже о планшетах и компьютерах. Многим радиолюбителям и профессионалам часто приходиться пользоваться точными электронными приборами, среди которых очень популярен осциллограф. Такой хороший прибор стоит недёшево.

Хотя сделать его своими руками на основе планшета и андроида не составит особого труда даже радиолюбителю.

• Что представляет собой осциллограф и его функции
• Сборка карманного осциллографа на основе «Андроида»
• Плюсы и минусы «Андроидной» сборки:
• Сборка осциллографа из планшета
• Нужное программное обеспечение для сборки осциллографа на основе планшета и андроида
• Широкодиапазонная частота с помощью отдельного гаджета
• Осциллограф из планшета на «Андроид»
• Bluetooth-канал
• Передача данных с помощью Wi-Fi
• USB осциллограф своими руками схема

Что представляет собой осциллограф и его функции

Для тех кто не особо знаком с работой осциллографа и его визуальными видами поясню. Это прибор (в старом варианте типа мини-телевизора, в новом — дизайн планшета и т. п.

), который измеряет и отслеживает частотные колебания в электрической сети. На практике он широко используется многими специализирующимися лабораториями и профессиональными радиотелемастерами.

Поскольку точные настройки многих электроприборов производятся только с его помощью.

Его показания в электронной или бумажной форме позволяют видеть синусоидальные формы сигнала.

Частота и интенсивность этого сигнала, в свою очередь, позволяет определить неисправность или неправильную сборку электросхемы.

Сегодня мы рассмотрим двухканальный осциллограф, который можно собрать своими руками на основе действующих схем смартфона, планшета и соответственного программного обеспечения.

Сборка карманного осциллографа на основе «Андроида»

Замеряемая частота должна быть слышимой человеческим ухом, а уровень сигнала не должен превышать стандартного микрофонного звука.

В этом случае, собрать осциллограф на основе «Андроида» своими руками можно и без дополнительных модулей. Разбираем гарнитуру, на которой присутствует микрофон.

При отсутствии этой гарнитуры необходимо приобрести звуковой штекер на 3,5 мм с четырьмя контактами. Щупы припаять согласно разъёмам вашего гаджета.

Загрузить программное обеспечение из «Маркета», которое будет замерять частоту микрофонного входа и вырисовывать график на основе этого сигнала. Представленных вариантов будет достаточно, чтобы выбрать оптимальный. После калибровки приложения — осциллограф будет готов к использованию.

Плюсы и минусы «Андроидной» сборки:

• Плюсы: простота и дешевизна; минимальная затрата времени на осуществление этого проекта.
• Минусы: низкое качество звукового тракта гаджета, существенно влияет на диапазон измеряемых частот; отсутствие защитных элементов, которые предохраняют смартфон и планшет от случайных подключений щупов к точкам повышенного напряжения электросхемы; большая погрешность при измерении сигнала, в случае дешёвого устройства.

Сборка осциллографа из планшета

Для стабилизации сигнала и расширения диапазона входного напряжения можно использовать схему осциллографа для планшета. Она долго и успешно используется для сборки устройств для компьютера.

Для этого применяются стабилитроны КС 119 А с резисторами на 10 и 100 кОм. Первый резистор и стабилитроны подключают параллельно. Второй и более мощный резистор подключается на вход электросхемы. Это расширяет максимальный диапазон напряжений. В конечном счёте пропадают дополнительные помехи и повышается напряжение до 12 вольт.

Особенностью осциллографа из планшета является то, что он работает напрямую со звуковыми импульсами и лишние помехи (экранирование) схемы и щупов в этом случае будут нежелательны.

Нужное программное обеспечение для сборки осциллографа на основе планшета и андроида

Чтобы работать с подобной схемой потребуется программа, которая способна нарисовать графики на основе входящего звукового сигнала. Множество таких вариантов легко найти в «Маркете». С помощью них можно выбрать дополнительную калибровку и добиться максимальной точности для профессионального осциллографа из планшета или другого функционального устройства.

Широкодиапазонная частота с помощью отдельного гаджета

Широкий диапазон частот с помощью отдельного гаджета достигается его приставкой с аналогово-цифровым преобразователем, который обеспечивает передачу сигнала в цифровом варианте. За счёт этого достигается более высокая точность измерений. На практике — это портативный дисплей, который аккумулирует информацию с отдельных устройств.

Bluetooth-канал

В настоящее время электронного прогресса в магазинах появляются приставки, которые выполняют функции осциллографа. Они передают сигнал с помощь Bluetooth-канала на планшет или смартфон.

Такой осциллограф — приставка, подключаемая, к планшету через Bluetooth имеет свои особенности. Предел измеряемой частоты, составляющий 1 МГц, напряжение щупа 10 В и радиус действия порядка 10 метров не всегда хватают для профессионального диапазона рабочей деятельности.

В таких случаях можно использовать осциллограф — приставку с передачей данных с помощью Wi-Fi.

Передача данных с помощью Wi-Fi

Wi-Fi значительно расширяет возможности измерительных устройств. Такой вид обмена информацией между планшетом и приставкой особо популярен. Это не дань моде, а чистая практичность. Поскольку измеряемая информация передаётся без задержек на планшет, который моментально выводит любой график на свой монитор.

Понятное пользовательское меню позволяет быстро и легко ориентироваться в управлении и настройках электронного устройства. А записывающее устройство позволяет воспроизводить и передавать информацию в реальном времени и во все точки для всех участников этого процесса.

Обычно вместе с покупной осциллограф — приставкой поставляется и диск с программным обеспечением. Эти драйвера и программу можно быстро скачать на планшет или смартфон. Если такого диска нет — найдите эти данные в магазине приложений или поищите в интернете на форумах и специализированных сайтах.

USB осциллограф своими руками схема

Сборка USB осциллографа обойдётся вам всего в 250–300 рублей и сделать вы его можете своими руками.

• Устанавливаем на сигнальные линии USB порта согласующие резисторы на 68 Ом. Между землёй и сигнальными жилами устанавливаем керамические конденсаты для снижения помех. Их ёмкость должна быть 100 нФ. Такой же конденсатор и с такой же ёмкостью устанавливаем параллельно «электролиту» на 47 мкФ, который установлен по цепям питания +5 В и земля.
• Устанавливаем стабилитроны на 3,6 В между сигнальными линиями и землёй. Светодиод индикации включения ставится последовательно с сопротивлением на 220–470 Ом. Резистор на 1,5–2,2 кОм определяет устройство операционной системы. Провода USB кабеля подпаиваются к плате по соответствующей распиновке кабеля.
• После перезагрузки Windows нужно заново переткнуть осциллограф в USB порт. Необходимо также снять FUSE бит на 8 CKDIV 8. Каких-либо сторонних драйверов этот электронный прибор для своей работы не потребует. Аналогично клавиатуре и мышке он определяется тоже как Hid устройство. Хотя при первичном подключении осциллограф определяется как Easylogger. Четвёртая версия Usbscope и выше, обеспечивают поддержку 64 — битной операционной системы Windows. Для нормальной работы осциллографа на компьютере должен присутствовать Netframework и Oscilloscope — программа-осциллограф, показывающая сигнал, который подаётся на вход звуковой карты.
• На практике этот гаджет нашёл своё применение не только в радиоэлектронике, но и для настроек автомобильных систем зажигания, определения расхода топлива и прочих нужд. Чтобы подключить его к измеряемой схеме нужно спаять два щупа. Для снижения уровня помех желательно использовать экранированный провод, а также тюльпаны или RCA разъём, которые обеспечивают быстрое подключение и отключение щупов от осциллографа. Один из щупов осциллографа для измерения оканчивается контактом в мультиметре для сигнальной жилы, а с помощью «крокодила» подключается к земле. На втором его щупе «крокодилы» разных цветов — для сигнальной жилы и земли.

Плюсами этого устройства являются его низкая себестоимость, мобильность и малогабаритность. А вот существенных минусов, к сожалению, побольше. Это малая частота дискретизации, наличие ПК, малая полоса пропускания и глубина памяти.

Для профессионалов такая электронная «игрушка» явно не подойдёт. А для начинающих радиолюбителей — это очень даже неплохой симулятор осциллографа для приобретения определённых практических навыков.

Источник: https://instrument.guru/svoimi-rukami/sborka-usb-ostsillografa.html

USB осциллограф

Решили мы как-то взять осциллограф другу. Долго думали… Выложить за советскую Цешку тысяч 5-10, либо поднакопить на нормальный фаршированный цифровой осциллограф, который сейчас у меня стоит на рабочем столе

На Авите советские осциллографы стоят почему-то до сих пор очень дорого, а цифровой осциллограф стоит и того дороже.

  И тут мы подумали: “А почему бы не взять USB осциллограф с Алиэкспресса?”  Цена – копейки, функционал почти тот же самый, что и у цифрового осциллографа, да и габариты небольшие.

  USB осциллограф по сути тоже является цифровым осциллографом, но только с одним отличием –  у него нет собственного дисплея.

Почесали репу, пораскинули мозгами… Кризис – надолго. Доллар дешеветь не собирается. Самые лучшие инвестиции – это в приборы и в образование. Ну что же, сказано – сделано. Спустя месяц с лишним пришел вот такой USB осциллограф:

В придачу с ним шли 2 щупа, шнур USB, расходники, диск с ПО, а также отвертка для регулировки щупов

https://www.youtube.com/watch?v=J7aIFZwlj3g

С одной стороны осциллографа мы видим два BNC разъема для подключения щупов, а справа видим два штыря. Эти штыри – генератор тестового сигнала для калибровки щупов осциллографа. Один из них земля, а другой – сигнальный.

Как мы видим на фото, максимальное напряжение, которое мы можем подавать на разъемы BNC – это 30 Вольт, что вполне хватит для начинающего электронщика. Генератор тестового сигнала выдает нам прямоугольный сигнал меандр с частотой в 1 Килогерц и размахом в 2 Вольта.

С другой стороны можно увидеть сигнальный светодиод, сигнализирующий о работе осциллографа, а также вход для USB кабеля, который другим концом цепляется к ПК

В рабочем состоянии все это выглядит как-то так:

Работа осциллографа

После установки программного обеспечения, которое шло на диске, цепляем наш осциллограф. Начинается установка драйверов. Потом запускаем программу. Интерфейс программы проще пареной репки:

Слева само рабочее поле, а справа горизонтальная и вертикальная развертка для первого и второго канала. Есть также волшебная кнопка “AUTO”, которая выдает нам уже готовый сигнал на дисплее.

Далее нажимаем на “CH1”, что означает “первый канал”, так как я подцепился к разъему первого канала. Цепляем щуп к тестовым штырям и подготавливаем осциллограф к работе. Крутим винтик на щупе и добиваемся  того, чтобы осциллограмма тестового сигнала была строго  прямоугольной

Должно получиться как-то так:

Также можно вывести параметры, которые осциллограф сразу бы показывал на мониторе. Это частота, период, среднее значение, среднеквадратичное, напряжение от пика до пика и тд. Про эти параметры можно прочитать в этой статье.

Частота дискретизации

Частота дискретизации – это грубо говоря, с какой частотой осциллограф записывает сигнал. Как вы знаете, осциллограмма – это кривая или прямая линия. Чаще всего кривая. Помните, как на алгебре чертили параболу графика y=x2 ? Если мы брали 3-4 точки, то у нас график  получался с изломами (в красных кружочках)

А если бы брали больше точек, то и график собственно получался правильнее и красивее:

Здесь все то же самое! Только по Х у нас откладывается время, а по Y  – напряжение.

Следовательно, чтобы сигнал как можно точнее отображался на дисплее, нужно чтобы этих точек было как можно больше. И чем больше точек, тем лучше и правильнее отображается форма сигнала. В этом плане абсолютную победу одерживают аналоговые осциллографы. 

Для того, чтобы было как можно больше точек, частота дискретизации должна быть как можно больше. Также частоту дискретизации чаще всего называют частотой сэмплирования. Sample с англ. – выборка. На каждом цифровом осциллографе эта частота сэмплирования указывается прямо на его корпусе. Указывается она в МегаСэмплах, что значит миллион сэмплов.

У этого USB осциллографа максимальная частота сэмплирования составляет 48 МегаСэмплов в секунду (48MSa/s) Это означает, что за 1 секунду сигнал прорисовывается (состоит) из 48 миллионов точек.

Вот теперь скажите мне, у какого осциллографа будет самый правильный сигнал? У OWONa с частотой дискретизации в 500 МSa/s или у нашего героя статьи в 48MSa/s ? То-то же)

Полоса пропускания

Полоса пропускания – это максимальная частота, после которой осциллограф начинает показывать искажение сигнала.

На данном USB осциллографе заявленная полоса пропускания  равняется 20 Мегагерц.  Если мы будем замерять сигналы более, чем за 20 Мегагерц, то у нас сигналы будут искажаться по амплитуде.

Хотя на деле этот USB осциллограф выдает максимум 3 Мегагерца без искажения. Это маловато.

Плюсы осциллографа

1. Умеренная цена и функционал. Стоит в разы дешевле, чем крутые цифровые осциллографы
2. Настройка и установка ПО занимает около 10-15 минут
3. Удобный интерфейс
4. Малогабаритный размер
5. Может производить операции как с постоянным, так и с переменным током
6. Два канала, то есть можно измерять сразу два сигнала и выводить их на дисплей

Минусы осциллографа

1. Малая частота дискретизации. Небольшое лирическое отступление…
2. Обязательно нужен ПК
3. Малая полоса пропускания
4. Глубина памяти тоже никакая

Вывод

После цифрового осциллографа OWONa этот USB осциллограф чувствуется гламурной какашкой. Не хочу сказать, что он вообще плохой и лучше его не покупать. Он очень даже хорош собой и умеет выдавать осциллограмму  по заявленным характеристикам типа до 20 Мегагерц, но на самом деле в разы меньше.

Обошелся он нам чуть меньше 4000 руб. Если бы он стоил в районе 1000-2000 руб, то он стоил бы своих денег. В принципе, для начинающих электронщиков этот осциллограф будет более-менее нормальным решением.

Для средних и профи электронщиков скажу сразу: “Копите деньги на нормальный цифровой осциллограф!”

Вот также небольшой видеообзор от Паяльника:

Источник: https://www.RusElectronic.com/usb-ostsillograf/