prevádzkové režimy:

• osciloskop so zmiešaným signálom;
• generátor ľubovoľného tvaru vlny;
• 8-kanálový logický analyzátor;
• spektrálny analyzátor;

možnosť súčasnej prevádzky generátora a osciloskopu;

grafický OLED displej, veľkosť 0,96", rozlíšenie 128×64 bodov;

PDI rozhranie pre programovanie a ladenie;

ovládanie pomocou 4-tlačidlovej klávesnice;

USB konektor pre napájanie zariadenia (ďalej len softvérová implementácia USB rozhrania).

Špecifikácia meracieho prístroja:

• osciloskop:
  • 2 analógové kanály;
  • 8 digitálnych kanálov;
  • analógová šírka pásma - 318 kHz;
  • maximálna rýchlosť vzorky - 2 Msps;
  • rozlíšenie - 8 bitov;
  • analógová synchronizácia a externá digitálna synchronizácia;
  • vertikálne a horizontálne kurzory;
  • vstupný odpor - 1 MOhm;
  • veľkosť vyrovnávacej pamäte pre každý kanál - 256;
  • maximálne vstupné napätie - ±10 V;
• generátor ľubovoľného tvaru vlny:
  • 1 analógový kanál;
  • maximálna rýchlosť konverzie - 1 Msps;
  • analógová šírka pásma - 66 kHz;
  • rozlíšenie - 8 bitov;
  • nízka výstupná impedancia;
  • veľkosť vyrovnávacej pamäte - 256;
  • maximálne výstupné napätie - ±2 V.

schému zapojenia nástroj

Vstupné analógové kanály osciloskopu, výstupný kanál generátora signálu sú vytvorené na nízkovýkonovom operačnom zosilňovači JFET TL064. Na tom istom operačnom zosilňovači je vytvorený referenčný zdroj napätia pre vstavaný analógovo-digitálny prevodník mikrokontroléra.

Zariadenie prijíma napájanie z rozhrania USB, môžete však použiť externý zdroj napätia 5 V, ale mali by ste byť opatrní a vylúčiť možnosť súčasného pripojenia externého zdroja a rozhrania USB. Napájacie napätie mikrokontroléra je 3,3 V, na tento účel je nainštalovaný 3,3 V regulátor napätia AP7333. Na napájanie ovládača displeja je tiež potrebné napätie 3,3 V.

Na napájanie operačných zosilňovačov je potrebný bipolárny zdroj napätia + 5 V a -5 V. Na získanie záporného napätia -5 V je nainštalovaný integrovaný DC / DC menič TPS60403 (nábojová pumpa).

Zdroj hodín pre mikrokontrolér je externý 16 MHz kremenný rezonátor.

Správa, navigácia v menu, nastavenie parametrov sa vykonáva pomocou klávesnice K1-K4.

Na programovanie (ako aj na ladenie softvéru) mikrokontrolér využíva 2-vodičové PDI rozhranie. Toto rozhranie podporuje vysokorýchlostné programovanie všetkých energeticky nezávislých pamäťových priestorov, vrátane. Flash pamäť, EEPOM, poistkové bity, zamykacie bity a kód podpisu užívateľa. Programovanie sa vykonáva prístupom k ovládaču non-Volatile Memory Controller (NVM radič) a vykonávaním príkazov ovládačom NVM.

Vzhľad dosky plošných spojov

Ukážka činnosti zariadenia

Technické údaje:

Digitalizácia analógového signálu:

Napätie 0-3V

Vzorkovanie až do 153,9 kHz.

Generátor:

Frekvencia 0-533,3 kHz

Napätie 3V

Prúd do 15mA

Batéria 1,5V

Popis:

Tento osciloskop môže byť užitočný pri opravách a ladení audio zariadení, pretože má vstavaný oscilátor a vzorkovacia frekvencia umožňuje merať signály takmer v celom frekvenčnom rozsahu zvuku.

Osciloskop má 2 kanály: analógový a digitálny. Oba kanály sú zobrazené na displeji vo forme časového diagramu, analógový kanál je modrý, digitálny kanál je žltý. Synchronizáciu je možné vykonať z oboch kanálov. Je tiež možné prepnúť digitálny kanál na výstup a vydávať frekvenciu od 20Hz do 533kHz s akýmkoľvek pracovným cyklom signálu.

Ovládanie prebieha pomocou jedného tlačidla, ktorým sa volí parameter, ktorý sa má nastavovať, a potenciometra, ktorým sa zvolený parameter mení.

Rozhranie a ovládanie

Informácie na displeji sú nasledovné:

Kanál 1 (analógový vstup) je nastavený na 50 Hz. Kanál 2 je nastavený na režim oscilátora a generuje frekvenciu 30 Hz s pracovným cyklom 50 %.

U 100 je úroveň synchronizácie. Parameter má vplyv len na to, keď synchronizácia prichádza z kanálu 1 (analógový vstup).

T 025 je časový posun. 25 - štvrtina obrazovky. Predná hrana je teda odsadená od ľavého okraja displeja o 25 bodov. Celkovo je tu 100 správ.

048 ms - perióda sweep. Medzi 2 zelenými vertikálnymi pruhmi bude 48 ms.

Šípka naľavo od čísla 048 je kurzor, ukazuje na aktuálne zvolený parameter.

/1 označuje režim synchronizácie. Teraz je zvolená nábežná hrana kanálu 1. Je možné zvoliť aj zostupnú hranu, stúpajúcu hranu ktoréhokoľvek z kanálov, alebo je možné vypnúť synchronizáciu (symbol „NIE“).

30 je frekvencia oscilátora. Môže to byť hodnota frekvencie alebo hodnota IN - to znamená, že kanál 2 bude vstupom a frekvencia nebude na výstupe.

Ďalší parameter 000 označuje pracovný cyklus impulzu. Nie je vybraté, takže pracovný cyklus je štandardne nastavený na 50 %.

Pre nastavenie zodpovedajúcej hodnoty parametra je potrebné stlačením tlačidla nastaviť kurzor „ “ oproti požadovanému parametru a následne nastaviť požadovanú hodnotu otáčaním potenciometra.

Ak vybraný parameter viedol k zamrznutiu - stane sa to, ak je synchronizácia povolená, ale nie je k dispozícii signál na synchronizáciu. V tomto prípade program čaká na vstupný signál a nevyzýva potenciometer. Ak chcete opustiť tento režim, pomocou tlačidla umiestnite kurzor na požadovaný parameter a jeho podržaním zmeňte parameter na vhodný, v ktorom je synchronizácia možná alebo zakázaná.

Osciloskopický obvod

Obvod osciloskopu je založený na ovládači ATTiny 43U. Tento ovládač má zabudovaný DC-DC menič, ktorý umožňuje napájanie obvodu z jednej batérie. Použil som prvok AAA. Zabudovaný DC-DC menič zvyšuje napätie batérie (0,7V - 1,8V) na 3V a jadro (a porty) ovládača je napájané z 3V.

Ako displej bol zvolený displej z mobilu NOKIA6100, keďže je farebný, má pomerne slušné rozlíšenie 132x132 pixelov, riadi sa protokolom SPI (pre úsporu portov) a má už zabudované podsvietenie. Navyše je to veľmi lacné.

V obvode je tiež použitý ďalší DC-DC menič založený na čipe MC34063, je potrebný na napájanie podsvietenia displeja, pretože do podsvietenia by malo prísť asi 6V s kopejkami.

Okruh nevyžaduje špeciálnu konfiguráciu.

Softvérová časť:

Program osciloskopu je napísaný v assembleri v AVR Studio.

Počas implementácie programu som sa stretol s nasledujúcimi nuansami:

Keďže displej má sériové rozhranie a SPI s 9-bitovým prenosom (protokol pre prácu s displejom je podrobne popísaný v staršom článku o PSU), nie je možné hardvérovo implementovať prenos dát. Aktualizácia displeja preto trvá dlho. Displej je asi na sekundu úplne vyplnený (to nám nijako nevyhovuje), preto pri zobrazení priebehu na displeji dochádza k prepisovaniu pozdĺž predchádzajúceho obrysu spolu s vykresľovaním nových údajov. To umožnilo zrýchliť proces kreslenia priebehu takmer 100-krát. RAM stačila na uloženie 2 vyrovnávacích pamätí digitalizovaných dát.

Aby sa znížilo množstvo informácií uložených v RAM, údaje oboch kanálov sú uložené v jednej vyrovnávacej pamäti, to znamená, že hodnoty stavov oboch kanálov sú uložené v jednom byte vyrovnávacej pamäte. Bity 0 až 6 sú údaje ADC (keďže nám stačí 7 bitov digitalizovaných údajov) a bit 7 je stav kanála 2.

Pre zlepšenie zobrazovaného obrazu sú v programe vypočítané medziľahlé body. Výpočet prebieha ako aritmetický priemer dvoch susedných hodnôt ADC, to znamená, že keď je zobrazený aktuálny bod, ďalší bod je zobrazený v rovnakom riadku. Dochádza tak k pridaniu obrázka a vyplneniu intervalov medzi jednotlivými správami.

Na odstránenie odrazu potenciometra sa používa metóda akumulácie hodnôt, výpočet hodnoty potenciometra prebieha podľa nasledujúceho vzorca:

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

Existuje teda akési spriemerovanie 256 hodnôt potenciometra.

O ADC

Podľa údajového listu na čipe je vzorkovacia frekvencia ADC 15 kHz s maximálnym rozlíšením pri frekvencii približne 200 kHz. Ale ADC taktovanie až do 1 MHz je povolené. Pri frekvencii 1 MHz je vzorkovacia frekvencia 76 kHz. A deliteľov sa dá nastaviť oveľa viac. V priebehu experimentov taktovaním ADC sa ukázalo, že funguje celkom dobre na frekvencii 2 MHz. Ak viac, potom sa cyklus merania už zvyšuje a obdobie merania začína plynúť. V programe sa pri zmene vzorkovacej frekvencie zmení takt ADC zo 62 kHz na 2 MHz.

Osciloskop je zariadenie, ktoré pomáha vidieť dynamiku kmitov. S jeho pomocou môžete diagnostikovať rôzne poruchy a získať potrebné údaje v rádiovej elektronike. V minulosti sa používali tranzistorové osciloskopy. Išlo o veľmi objemné zariadenia, ktoré boli pripojené výhradne k vstavanej alebo špeciálne navrhnutej obrazovke.

Dnes sú zariadenia na snímanie hlavnej frekvencie, amplitúdových charakteristík a priebehov pohodlné, prenosné a kompaktnejšie zariadenia. Často sa vykonávajú ako samostatný set-top box, ktorý sa pripája k počítaču. Tento manéver vám umožní vybrať monitor z balenia, čím sa výrazne znížia náklady na vybavenie.

Ako vyzerá klasické zariadenie si môžete pozrieť pri pohľade na fotografiu osciloskopu v akomkoľvek vyhľadávači. Doma môžete toto zariadenie namontovať aj pomocou lacných rádiových komponentov a puzdier z iných zariadení, aby ste dosiahli reprezentatívnejší vzhľad.

Ako môžem získať osciloskop

Vybavenie je možné získať niekoľkými spôsobmi a všetko závisí výlučne od množstva peňazí, ktoré je možné minúť na obstaranie vybavenia alebo dielov.

• Kúpte si hotové zariadenie v špecializovanom obchode alebo si ho objednajte online;
• Napríklad na nákup konštruktéra sú teraz veľmi populárne súpravy rádiových komponentov, puzdier, ktoré sa predávajú na čínskych stránkach;
• Nezávisle zostavte plnohodnotné prenosné zariadenie;
• Pripojte iba predponu a sondu a zorganizujte pripojenie k osobnému počítaču.

Tieto možnosti sú uvedené v poradí podľa klesajúcich nákladov na vybavenie. Nákup hotového osciloskopu bude stáť najviac, pretože je už dodaný a funguje ako jednotka so všetkými potrebnými funkciami a nastaveniami a v prípade nesprávnej prevádzky sa môžete obrátiť na predajné centrum.

Návrhár obsahuje jednoduchý obvod osciloskopu pre domácich majstrov a cena je znížená tým, že sa platia iba náklady na rádiové komponenty. V tejto kategórii je tiež potrebné rozlišovať konfiguračne a funkčne drahšie a jednoduchšie modely.

Zostavenie zariadenia sami podľa dostupných schém a rádiových komponentov zakúpených v rôznych bodoch nemusí byť vždy lacnejšie ako nákup dizajnéra, preto je potrebné najprv vyhodnotiť náklady na nápad, jeho opodstatnenie.

Najlacnejší spôsob, ako získať osciloskop, je prispájkovať k nemu iba predponu. Pre obrazovku použite počítačový monitor a programy na zachytávanie a transformáciu prijatých signálov je možné stiahnuť z rôznych zdrojov.

Výrobca osciloskopu: Model DSO138

Čínski výrobcovia boli vždy známi svojou schopnosťou vytvárať elektroniku pre profesionálne potreby s veľmi obmedzenou funkčnosťou a za pomerne málo peňazí.

Na jednej strane takéto zariadenia nie sú schopné plne uspokojiť množstvo potrieb človeka zaoberajúceho sa rádiovou elektronikou profesionálnym spôsobom, začiatočníkov a milovníkov takýchto „hračiek“ však bude viac než dosť.

Jedným z najpopulárnejších modelov čínskej výroby, akým je napríklad návrhár osciloskopov, je DSO138. Po prvé, toto zariadenie má nízku cenu a je dodávané so všetkými potrebnými časťami a pokynmi, takže by nemali byť žiadne otázky o tom, ako správne vyrobiť osciloskop vlastnými rukami pomocou dokumentácie priloženej v súprave.

Pred inštaláciou sa musíte oboznámiť s obsahom balenia: doska, obrazovka, sonda, všetky potrebné rádiové komponenty, montážny návod a schéma zapojenia.

Prácu uľahčuje prítomnosť zodpovedajúcich označení na takmer všetkých detailoch a samotnej doske, čo skutočne mení proces na zostavenie detskej stavebnice dospelým. Na schémach a pokynoch sú všetky potrebné údaje jasne viditeľné a môžete ich zistiť aj bez znalosti cudzieho jazyka.

Výstupom by malo byť zariadenie s nasledujúcimi charakteristikami:

• Vstupné napätie: DC 9V;
• Maximálne vstupné napätie: 50 Vpp (sonda 1:1)
• Spotreba prúdu 120 mA;
• Šírka pásma signálu: 0-200KHz;
• Citlivosť: elektronické predpätie s možnosťou vertikálneho nastavenia 10mV/div - 5V/Div (1 - 2 - 5);
• Diskrétna frekvencia: 1 Msps;
• Vstupný odpor: 1 MΩ;
• Časový interval: 10us / Div - 50s / Div (1 - 2 - 5);
• Presnosť merania: 12 bitov.

Pokyny krok za krokom na zostavenie konštruktora DSO138

Mali by ste podrobnejšie zvážiť podrobné pokyny na výrobu osciloskopu tejto značky, pretože ostatné modely sú zostavené rovnakým spôsobom.

Treba poznamenať, že v tomto modeli je doska vybavená spájkovaným 32-bitovým mikrokontrolérom Cortex™ na jadre M3. Pracuje s dvoma 12-bitovými vstupmi s charakteristikou 1 μs a pracuje v maximálnom frekvenčnom rozsahu až 72 MHz. Tým, že je toto zariadenie už namontované, je úloha o niečo jednoduchšia.

Krok 1. Najpohodlnejšie je začať inštaláciu s komponentmi smd. Pri práci so spájkovačkou a doskou je potrebné brať do úvahy pravidlá: neprehrievajte, nedržte dlhšie ako 2 s, neuzatvárajte rôzne časti a stopy, používajte spájkovaciu pastu a spájku.

Krok 2. Spájkujte kondenzátory, tlmivky a odpory: špecifikovanú časť musíte vložiť na miesto, ktoré je pre ňu na doske vyhradené, odrežte prebytočnú dĺžku nohy a prispájkujte ju na doske. Hlavnou vecou nie je zamieňať polaritu kondenzátorov a neuzatvárať susedné dráhy spájkovačkou alebo spájkou.

Krok 3. Namontujeme zostávajúce časti: spínače a konektory, tlačidlá, LED, kremeň. Osobitná pozornosť by sa mala venovať strane diód a tranzistorov. Kremeň má vo svojej štruktúre kov, takže je potrebné zabezpečiť absenciu priamy kontakt jeho povrch s doskovými dráhami alebo sa postarajte o dielektrickú výstelku.

Krok 4. K doske displeja sú prispájkované 3 konektory. Po dokončení manipulácií so spájkovačkou musíte dosku opláchnuť alkoholom bez pomôcok- žiadna vata, disky alebo obrúsky.

Krok 5. Osušte dosku a skontrolujte, ako dobre bolo spájkovanie vykonané. Pred pripojením štítu musíte na dosku prispájkovať dva prepojky. V tomto budú užitočné existujúce odhryznuté závery častí.

Krok 6. Ak chcete skontrolovať prevádzku, musíte zapnúť zariadenie v sieti s prúdom 200 mA a napätím 9 V.

Kontrola spočíva v preberaní ukazovateľov z:

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

Ak všetky parametre zodpovedajú požadovaným hodnotám, je potrebné odpojiť zariadenie od napájania a nainštalovať prepojku JP4.

Krok 7. Vložte displej do 3 dostupných konektorov. Musíte pripojiť sondu pre osciloskop k vstupu, zapnúť napájanie vlastnými rukami.

Výsledkom správnej inštalácie a montáže bude zobrazenie jeho čísla, typu firmvéru, jeho verzie a webovej stránky vývojára na displeji. Po niekoľkých sekundách bude možné pozorovať sínusové vlny a váhu s vypnutou sondou.

Predpona počítača

Pri zostavovaní tohto jednoduchého zariadenia budete potrebovať minimálny počet dielov, vedomostí a zručností. Schéma zapojenia je veľmi jednoduchá, okrem toho, že na zostavenie zariadenia budete musieť vyrobiť dosku sami.

Rozmery nástavca na osciloskop s vlastnými rukami budú približne rovnaké ako zápalková škatuľka alebo o niečo viac, takže je najlepšie použiť plastovú nádobu alebo škatuľku na batérie tejto veľkosti.

Po umiestnení zostaveného zariadenia s hotovými výstupmi do neho môžete začať organizovať prácu s počítačovým monitorom. Ak to chcete urobiť, stiahnite si programy Osciloskop a Soundcard Oscilloscope. Môžete otestovať ich prácu a vybrať si tú, ktorá sa vám najviac páči.

Pripojený mikrofón bude tiež schopný prenášať zvukové vlny do pripojeného oscilátora, program bude reflektovať zmeny. Takýto set-top box je pripojený k mikrofónu alebo linkovému vstupu a nevyžaduje žiadne ďalšie ovládače.

DIY foto osciloskopu

Existuje taký nádherný USB osciloskop od čínskej spoločnosti Instrustar s označením ISDS205A. Je atraktívny predovšetkým softvérom, na USB osciloskop je veľmi pohodlný a funkčný a samozrejme s vlastnosťami, ktoré nie sú ani zlé vzhľadom na cenu osciloskopu. Na Aliexpress je to asi 55 dolárov za celú sadu. Preto, ak si nie ste istí svojimi schopnosťami opakovať zariadenie, potom by bolo vhodnejšie zakúpiť si hotové zariadenie. Navyše rozdiel v cene nie je až taký veľký. Vo všeobecnosti sa celý tento podnik opakuje, výlučne zo športového záujmu. Jedným z rozdielov je, že v autorskej verzii je relé napájané z + 5V, ktoré vychádzajú z prevodníka, čím ho zaťažujú a skresľujú napätie. V našom prípade bude relé napájané samostatným stabilizátorom a iný bude aj prevodník. Nižšie je uvedený diagram Instrustar ISDS 205A (upravený).

V analógovej časti je nakreslený iba jeden kanál, druhý je rovnaký. Osciloskop je založený na procesore CY7C68013A a dvojkanálový ADC čip AD9288-40BRSZ. Procesor prenáša všetky prijaté dáta cez USB do počítača, takže jeho činnosť je veľmi závislá od výkonu počítača. Na starších strojoch tento osciloskop s najväčšou pravdepodobnosťou nebude fungovať správne.

Vlastnosti zostavy

Doska plošných spojov je v archíve dole priložená. Doska, na ktorej som vyrobil osciloskop, obsahuje malú chybu v zapojení, takže neovláda relé správne. Musel som použiť invertor (na fotografii môžete vidieť, že mikroobvod je umiestnený s kolíkmi nahor a je prispájkovaný ku kabeláži).

Doska je pomerne zložitá, obojstranná a s metalizáciou, preto jej výrobu radím k Relay, ktoré je použité vo vstupnej časti typu TX-4.5. Spúšťacie napätie by nemalo byť väčšie ako 3,3 voltu. Operačné zosilňovače AD8065 sa veľmi obávajú prehrievania a statickej elektriny. Je tiež veľmi ľahké naraziť na falošný. Preto ich odporúčam spájkovať dobre uzemnenou spájkovačkou s reguláciou teploty a snažiť sa neprehriať, spájkovať jedným dotykom. Pred utesnením op-amp odporúčam vyrobiť DC-DC menič a prispájkovať.
Je to potrebné na monitorovanie výkonu operačného systému. Po inštalácii prvého dodávame napájanie a riadime napätie na vstupe a výstupe. Normálny operačný zosilňovač by mal mať 0 voltov na vstupe a výstupe. No a teraz o samotnom DC – DC. Z 5 voltov robí +5 a -5 voltov. Jeho obvod a doska sú tiež v archíve. Tam je najťažšie dostať tranz. Je potrebné dodržať polaritu vinutia a nič nezamieňať.

Môžete si tiež zakúpiť hotový DC-DC, ktorý mierne zvyšuje hladinu hluku osciloskopu. Po zložení je potrebné flashovať čip Eeprom. Ak to chcete urobiť, nainštalujte prepojku na dosku, pripojte sa cez USB k počítaču, spustite program Cypress Suite, prejdite do konzoly EZ, stlačte tlačidlo LGeeprom, vyberte súbor firmvéru z archívu (extension.iic) a firmvér je načítaný. Viac informácií o firmvéri nájdete v. Puzdro je aplikované štandardne s označením BIS-M1-BOX-100-01BL. Veľkosť puzdra - 100 * 78 * 27 mm. Ideálne na dosky z archívu. Nižšie je fotografia samotného puzdra a procesu montáže.