provozní režimy:

• osciloskop se smíšeným signálem;
• generátor libovolného tvaru vlny;
• 8kanálový logický analyzátor;
• spektrální analyzátor;

možnost současného provozu generátoru a osciloskopu;

grafický OLED displej, velikost 0,96", rozlišení 128×64 bodů;

PDI rozhraní pro programování a ladění;

ovládání pomocí 4tlačítkové klávesnice;

USB konektor pro napájení zařízení (dále softwarová implementace USB rozhraní).

Specifikace měřícího přístroje:

• osciloskop:
  • 2 analogové kanály;
  • 8 digitálních kanálů;
  • analogová šířka pásma - 318 kHz;
  • maximální rychlost vzorky - 2 Msps;
  • rozlišení - 8 bitů;
  • analogová synchronizace a externí digitální synchronizace;
  • vertikální a horizontální kurzory;
  • vstupní odpor - 1 MOhm;
  • velikost vyrovnávací paměti pro každý kanál - 256;
  • maximální vstupní napětí - ±10 V;
• generátor libovolného tvaru vlny:
  • 1 analogový kanál;
  • maximální rychlost konverze - 1 Msps;
  • analogová šířka pásma - 66 kHz;
  • rozlišení - 8 bitů;
  • nízká výstupní impedance;
  • velikost vyrovnávací paměti - 256;
  • maximální výstupní napětí - ±2 V.

Kruhový diagram nástroj

Vstupní analogové kanály osciloskopu, výstupní kanál generátoru signálu jsou vytvořeny na nízkovýkonovém operačním zesilovači JFET TL064. Na stejném operačním zesilovači je vytvořen zdroj referenčního napětí pro vestavěný analogově-digitální převodník mikrokontroléru.

Zařízení přijímá napájení z rozhraní USB, můžete však použít externí zdroj napětí 5 V, ale měli byste být opatrní a vyloučit možnost současného připojení externího zdroje a rozhraní USB. Napájecí napětí mikrokontroléru je 3,3 V, k tomuto účelu je instalován regulátor napětí 3,3 V AP7333. K napájení ovladače displeje je také potřeba 3,3 V.

Pro napájení operačních zesilovačů je zapotřebí bipolární zdroj napětí + 5 V a -5 V. Pro získání záporného napětí -5 V je instalován integrovaný DC / DC měnič TPS60403 (nabíjecí pumpa).

Zdroj hodin pro mikrokontrolér je externí 16 MHz quartzový rezonátor.

Správa, navigace v menu, nastavení parametrů se provádí pomocí klávesnice K1-K4.

Pro programování (stejně jako pro ladění softwaru) mikrokontrolér používá 2vodičové rozhraní PDI. Toto rozhraní podporuje vysokorychlostní programování všech energeticky nezávislých paměťových prostorů, vč. Flash paměť, EEPOM, pojistkové bity, zamykací bity a kód uživatelského podpisu. Programování se provádí přístupem k řadiči trvalé paměti (řadič NVM) a prováděním příkazů řadičem NVM.

Vzhled desky plošných spojů

Ukázka činnosti zařízení

Specifikace:

Digitalizace analogového signálu:

Napětí 0-3V

Vzorkování až 153,9 kHz.

Generátor:

Frekvence 0-533,3kHz

Napětí 3V

Proud až 15mA

Baterie 1,5V

Popis:

Tento osciloskop se může hodit při opravách a ladění audio zařízení, protože má vestavěný oscilátor a vzorkovací frekvence umožňuje měřit signály téměř v celém frekvenčním rozsahu zvuku.

Osciloskop má 2 kanály: analogový a digitální. Oba kanály se zobrazují na displeji ve formě časového diagramu, analogový kanál je modrý, digitální kanál je žlutý. Synchronizaci lze provést z obou kanálů. Je také možné přepnout digitální kanál na výstup a na výstupu je frekvence od 20Hz do 533kHz s libovolným pracovním cyklem signálu.

Ovládání se provádí pomocí jednoho tlačítka, kterým se volí parametr k nastavení, a potenciometru, kterým se zvolený parametr mění.

Rozhraní a ovládání

Informace na displeji jsou následující:

Kanál 1 (analogový vstup) je nastaven na 50 Hz. Kanál 2 je nastaven na režim oscilátoru a generuje frekvenci 30 Hz s pracovním cyklem 50 %.

U 100 je úroveň synchronizace. Parametr má vliv pouze na to, když synchronizace přichází z kanálu 1 (analogový vstup).

T 025 je časový posun. 25 - čtvrtina obrazovky. Náběžná hrana je tedy odsazena od levého okraje displeje o 25 bodů. Celkem je 100 zpráv.

048 ms - perioda rozmítání. Mezi 2 zelenými svislými pruhy bude 48 ms.

Šipka vlevo od čísla 048 je kurzor, ukazuje na aktuálně vybraný parametr.

/1 označuje režim synchronizace. Nyní je vybrána náběžná hrana kanálu 1. Lze také vybrat sestupnou hranu, náběžnou hranu kteréhokoli z kanálů nebo lze vypnout synchronizaci (symbol „NE“).

30 je kmitočet oscilátoru. Může to být hodnota frekvence nebo hodnota IN – to znamená, že kanál 2 bude vstupem a frekvence nebude na výstupu.

Další parametr 000 udává pulzní pracovní cyklus. Není vybráno, takže pracovní cyklus je standardně nastaven na 50 %.

Pro nastavení odpovídající hodnoty parametru je nutné nastavit kurzor “ ” naproti požadovanému parametru stisknutím tlačítka a následně nastavit požadovanou hodnotu otáčením potenciometru.

Pokud vybraný parametr vedl k zablokování - stane se tak, pokud je synchronizace povolena, ale není k dispozici signál pro synchronizaci. V tomto případě program čeká na vstupní signál a nedotazuje se na potenciometr. Chcete-li tento režim opustit, pomocí tlačítka umístěte kurzor na požadovaný parametr a jeho podržením změňte parametr na vhodný, ve kterém je synchronizace možná nebo zakázána.

Osciloskopický obvod

Obvod osciloskopu je založen na ovladači ATTiny 43U. Tento ovladač má vestavěn DC-DC měnič, který umožňuje napájet obvod z jedné baterie. Použil jsem prvek AAA. Vestavěný DC-DC měnič zvyšuje napětí baterie (0,7V - 1,8V) na 3V a jádro ovladače (a porty) je napájeno z 3V.

Jako displej byl zvolen displej z mobilu NOKIA6100, jelikož je barevný, má poměrně slušné rozlišení 132x132 pixelů, ovládá se protokolem SPI (pro úsporu portů) a má již zabudované podsvícení. Navíc je to velmi levné.

V obvodu je také použit další DC-DC převodník založený na čipu MC34063, je potřeba pro napájení podsvícení displeje, protože do podsvícení by mělo přijít asi 6V s kopeckami.

Obvod nevyžaduje speciální konfiguraci.

Softwarová část:

Program osciloskopu je napsán v assembleru v AVR Studiu.

Během implementace programu jsem se setkal s následujícími nuancemi:

Vzhledem k tomu, že displej má sériové rozhraní a SPI s 9bitovým přenosem (protokol pro práci s displejem je podrobně popsán v dřívějším článku o PSU), není možné hardwarově implementovat přenos dat. Aktualizace zobrazení tedy trvá dlouho. Displej je zhruba na vteřinu zcela zaplněn (to nám nijak nevyhovuje), proto při zobrazení průběhu na displeji dojde k přepsání podél předchozího obrysu spolu s vykreslením nových dat. To umožnilo zrychlit proces kreslení průběhu téměř 100krát. RAM stačila na uložení 2 vyrovnávacích pamětí digitalizovaných dat.

Pro snížení množství informací uložených v RAM jsou data obou kanálů uložena v jedné vyrovnávací paměti, to znamená, že hodnoty stavů obou kanálů jsou uloženy v jednom byte vyrovnávací paměti. Bity 0 až 6 jsou data ADC (protože nám stačí 7 bitů digitalizovaných dat) a bit 7 je stav kanálu 2.

Pro zlepšení zobrazeného obrazu se v programu počítají také mezilehlé body. Výpočet probíhá jako aritmetický průměr dvou sousedních hodnot ADC, to znamená, že když je zobrazen aktuální bod, je ve stejném řádku zobrazen další bod. Dochází tak k přidání obrázku a vyplnění intervalů mezi reporty.

Pro eliminaci odskoku potenciometru se používá metoda akumulace hodnot, výpočet hodnoty potenciometru probíhá podle následujícího vzorce:

A n=A n-Ap/256+ADC, kde Ap je akumulovaná hodnota.

Dochází tedy k jakémusi zprůměrování 256 hodnot potenciometrů.

O ADC

Podle datasheetu na čipu je vzorkovací frekvence ADC 15 kHz s maximálním rozlišením při taktu přibližně 200 kHz. Ale ADC taktování až do 1 MHz je povoleno. Při frekvenci 1 MHz je vzorkovací frekvence 76 kHz. A dělitelů lze nastavit mnohem více. V průběhu experimentů taktováním ADC se ukázalo, že na frekvenci 2 MHz funguje docela dobře. Pokud více, pak se cyklus měření již zvyšuje a doba měření začíná běžet. V programu se při změně vzorkovací frekvence změní takt ADC z 62 kHz na 2 MHz.

Osciloskop je zařízení, které pomáhá vidět dynamiku oscilací. S jeho pomocí můžete diagnostikovat různé poruchy a získat potřebná data v radioelektronice. V minulosti se používaly tranzistorové osciloskopy. Jednalo se o velmi objemná zařízení, která byla připojena výhradně k vestavěné nebo speciálně navržené obrazovce.

Dnes jsou zařízení pro snímání hlavní frekvence, amplitudových charakteristik a průběhů pohodlná, přenosná a kompaktnější zařízení. Často se provádějí jako samostatný set-top box, který se připojuje k počítači. Tento manévr umožňuje vyjmout monitor z obalu, čímž se výrazně sníží náklady na vybavení.

Jak vypadá klasické zařízení se můžete podívat na fotografii osciloskopu v libovolném vyhledávači. Doma můžete toto zařízení také namontovat pomocí levných rádiových komponent a pouzder z jiného zařízení pro reprezentativnější vzhled.

Jak mohu získat osciloskop

Vybavení lze získat několika způsoby a vše závisí pouze na množství peněz, které lze vynaložit na pořízení vybavení nebo dílů.

• Kupte si hotové zařízení ve specializovaném obchodě nebo si jej objednejte online;
• Chcete-li koupit konstruktor, například sady rádiových komponentů, pouzdra, které se prodávají na čínských stránkách, jsou nyní velmi populární;
• Nezávisle sestavte plnohodnotné přenosné zařízení;
• Připojte pouze předponu a sondu a zorganizujte připojení k osobnímu počítači.

Tyto možnosti jsou uvedeny v pořadí podle klesajících nákladů na zařízení. Nejdražší bude nákup hotového osciloskopu, protože je již dodán a funkční jednotka se všemi potřebnými funkcemi a nastaveními a v případě nesprávné obsluhy se můžete obrátit na prodejní centrum.

Návrhář obsahuje jednoduchý obvod osciloskopu pro kutily a cena je snížena tím, že se platí pouze náklady na rádiové komponenty. V této kategorii je také nutné rozlišovat dražší a jednodušší modely z hlediska konfigurace a funkčnosti.

Sestavení zařízení sami podle dostupných schémat a rádiových komponent zakoupených v různých bodech nemusí být vždy levnější než získání designéra, proto je nutné nejprve vyhodnotit náklady na nápad, jeho opodstatnění.

Nejlevnější způsob, jak získat osciloskop, je připájet k němu pouze předponu. Pro obrazovku použijte monitor počítače a programy pro zachycení a transformaci přijímaných signálů lze stáhnout z různých zdrojů.

Výrobce osciloskopu: Model DSO138

Čínští výrobci byli vždy proslulí svou schopností vytvářet elektroniku pro profesionální potřeby s velmi omezenou funkčností a za poměrně málo peněz.

Na jednu stranu taková zařízení nejsou schopna plně uspokojit řadu potřeb člověka zabývajícího se radioelektronikou profesionálním způsobem, ale začátečníkům a milovníkům takových „hraček“ bude více než dost.

Jedním z nejoblíbenějších modelů čínské výroby, jako je návrhář osciloskopu, je DSO138. Za prvé, toto zařízení má nízkou cenu a je dodáváno se všemi potřebnými díly a pokyny, takže by neměly být žádné otázky o tom, jak vyrobit osciloskop vlastníma rukama pomocí dokumentace obsažené v sadě.

Před instalací se musíte seznámit s obsahem balení: deska, obrazovka, sonda, všechny potřebné rádiové komponenty, montážní návod a schéma zapojení.

Práci usnadňuje přítomnost odpovídajících značek na téměř všech detailech a samotné desce, což skutečně promění proces v sestavení dětské stavebnice dospělým. Na schématech a návodech jsou všechna potřebná data jasně viditelná a můžete na ně přijít, aniž byste znali cizí jazyk.

Výstupem by mělo být zařízení s následujícími vlastnostmi:

• Vstupní napětí: DC 9V;
• Maximální vstupní napětí: 50 Vpp (sonda 1:1)
• Spotřeba proudu 120 mA;
• Šířka pásma signálu: 0-200KHz;
• Citlivost: elektronické předpětí s možností vertikálního nastavení 10mV/div - 5V/Div (1 - 2 - 5);
• Diskrétní frekvence: 1 Msps;
• Vstupní odpor: 1 MΩ;
• Časový interval: 10us / Div - 50s / Div (1 - 2 - 5);
• Přesnost měření: 12 bitů.

Pokyny krok za krokem pro sestavení konstruktoru DSO138

Měli byste podrobněji zvážit podrobné pokyny pro výrobu osciloskopu této značky, protože ostatní modely jsou sestaveny stejným způsobem.

Je třeba poznamenat, že v tomto modelu je deska dodávána s připájeným 32bitovým mikrokontrolérem Cortex™ na jádře M3. Pracuje se dvěma 12bitovými vstupy s charakteristikou 1 μs a pracuje v maximálním frekvenčním rozsahu až 72 MHz. Tím, že je toto zařízení již namontováno, je tento úkol poněkud jednodušší.

Krok 1. Nejpohodlnější je zahájit instalaci s komponentami smd. Při práci s páječkou a deskou je nutné vzít v úvahu pravidla: nepřehřívat, nedržet déle než 2 s, neuzavírat různé části a stopy dohromady, používat pájecí pastu a pájku.

Krok 2. Připájejte kondenzátory, tlumivky a odpory: je třeba vložit určenou část na místo, které je pro ni na desce určeno, odříznout přebytečnou délku nohy a připájet ji na desce. Hlavní věcí je nezaměnit polaritu kondenzátorů a neuzavírat sousední dráhy páječkou nebo pájkou.

Krok 3. Namontujeme zbývající části: spínače a konektory, tlačítka, LED, křemen. Zvláštní pozornost by měla být věnována straně diod a tranzistorů. Křemen má ve své struktuře kov, takže je potřeba zajistit absenci přímý kontakt jeho povrch dráhami desek nebo se postarat o dielektrické obložení.

Krok 4. K desce displeje jsou připájeny 3 konektory. Po dokončení manipulace s páječkou je třeba desku opláchnout alkoholem bez AIDS- žádná vata, disky nebo ubrousky.

Krok 5. Osušte desku a zkontrolujte, jak dobře bylo pájení provedeno. Před připojením stínění je třeba k desce připájet dvě propojky. V tom se budou hodit stávající nakousnuté závěry dílů.

Krok 6. Chcete-li zkontrolovat provoz, musíte zapnout zařízení v síti s proudem 200 mA a napětím 9 V.

Kontrola spočívá v přebírání ukazatelů z:

• Konektor 9 V;
• Referenční bod 3,3 V.

Pokud všechny parametry odpovídají požadovaným hodnotám, je třeba odpojit zařízení od napájení a nainstalovat propojku JP4.

Krok 7. Vložte displej do 3 dostupných konektorů. Ke vstupu musíte připojit sondu pro osciloskop, zapnout napájení vlastníma rukama.

Výsledkem správné instalace a montáže bude zobrazení na displeji jeho čísla, typu firmwaru, jeho verze a webových stránek vývojáře. Po několika sekundách bude možné pozorovat sinusové vlny a stupnici s vypnutou sondou.

Předpona počítače

Při sestavování tohoto jednoduchého zařízení budete potřebovat minimální počet dílů, znalostí a dovedností. Schéma zapojení je velmi jednoduché, kromě toho, že pro sestavení zařízení budete muset desku vyrobit sami.

Rozměry nástavce osciloskopu pro kutily budou přibližně stejné jako krabička od sirek nebo o něco větší, proto je nejlepší použít plastovou nádobku nebo krabičku na baterie této velikosti.

Po umístění sestaveného zařízení s hotovými výstupy do něj můžete začít organizovat práci s monitorem počítače. Chcete-li to provést, stáhněte si programy Osciloskop a Soundcard Oscilloscope. Můžete si jejich práci vyzkoušet a vybrat si tu, která se vám nejvíce líbí.

Připojený mikrofon bude také schopen přenášet zvukové vlny do připojeného oscilátoru, program bude změny reflektovat. Takový set-top box je připojen k mikrofonnímu nebo linkovému vstupu a nevyžaduje žádné další ovladače.

DIY foto osciloskopu

Existuje takový nádherný USB osciloskop od čínské společnosti Instrustar s označením ISDS205A. Je atraktivní především softwarem, na USB osciloskop je velmi pohodlný a funkční a samozřejmě s vlastnostmi, které nejsou vzhledem k ceně osciloskopu ani špatné. Na Aliexpress je to asi 55 dolarů za celou sadu. Pokud si tedy nejste jisti svými schopnostmi opakovat zařízení, bylo by vhodnější zakoupit hotové zařízení. Navíc rozdíl v ceně není tak velký. Obecně se celý tento podnik opakuje, výhradně ze sportovního zájmu. Jedním z rozdílů je, že v autorské verzi je relé napájeno z + 5V, které vycházejí z převodníku, čímž jej zatěžují a zkreslují napětí. Relé bude v našem případě napájeno samostatným stabilizátorem a jiný bude i převodník. Níže je schéma Instrustar ISDS 205A (upraveno).

V analogové části je vykreslen pouze jeden kanál, druhý je stejný. Osciloskop je založen na procesoru CY7C68013A a dvoukanálový ADC čip AD9288-40BRSZ. Procesor přenáší všechna přijatá data přes USB do počítače, takže jeho chod je velmi závislý na výkonu počítače. Na starších strojích tento osciloskop s největší pravděpodobností nebude fungovat správně.

Vlastnosti sestavy

Plošný spoj je dole přiložen v archivu. Deska, na které jsem osciloskop vyrobil, obsahuje malou chybu v zapojení, takže neřídí správně relé. Musel jsem použít invertor (na fotografii můžete vidět, že mikroobvod je umístěn s kolíky nahoru a připájen ke kabeláži).

Deska je poměrně složitá, oboustranná a pokovená, proto její výrobu radím k Relayi, které je použito ve vstupní části typu TX-4.5. Spouštěcí napětí by nemělo být vyšší než 3,3 voltu. Operační zesilovače AD8065 se velmi bojí přehřívání a statické elektřiny. Je také velmi snadné narazit na padělek. Doporučuji je proto připájet dobře uzemněnou páječkou s regulací teploty a snažit se nepřehřát, pájet jedním dotykem. Před utěsněním op-ampu doporučuji vyrobit DC-DC měnič a připájet jej.
To je nezbytné pro sledování výkonu operačního systému. Po instalaci prvního dodáváme napájení a řídíme napětí na vstupu a výstupu. Normální operační zesilovač by měl mít 0 voltů na vstupu a výstupu. No a teď o DC samotném - DC. Z 5 voltů dělá +5 a -5 voltů. Jeho obvod a deska jsou také v archivu. Tam je nejtěžší ukončit trans. Je nutné dodržet polaritu vinutí a nic nezaměňovat.

Můžete si pořídit i hotový DC-DC, který mírně zvyšuje hladinu šumu osciloskopu. Po sestavení je potřeba naflashovat čip Eeprom. Chcete-li to provést, nainstalujte na desku propojku, připojte se přes USB k počítači, spusťte program Cypress Suite, přejděte do EZ Console, stiskněte tlačítko LGeeprom, vyberte soubor firmwaru z archivu (extension.iic) a firmware je načten. Více informací o firmwaru naleznete v. Pouzdro je standardně aplikováno s označením BIS-M1-BOX-100-01BL. Velikost pouzdra - 100 * 78 * 27 mm. Ideální pro desky z archivu. Níže je fotografie samotného pouzdra a procesu montáže.