Библиотека, читать онлайн, скачать книги txt

БОЛЬШАЯ БИБЛИОТЕКА

МЕЧТА ЛЮБОГО


Схема usb осциллографа с внешней синхронизацией

Usb осциллограф своими руками Осциллограф из компьютера своими руками В каждой лаборатории радиолюбителя должен быть осциллограф. Нужен он как при наладке или ремонте электронных схем, так и для изучения схемм их свойств. Стоимость цифрового осцилографа не малая, USB осциллографы тому не исключение. Самому USB осциллографом не пользовался, но узнал о них не мало. И самое интересное, что не смотря на большую стоимость они имеют множество недостатков. В данной статье мы поговорим о том как сделать осциллограф из компьютера практически за копейки. Основой осциллографа станет звуковая карта компьютера. Для отображения осциллограм будем использовать программу. Скачать программу осциллограф можно по этой ссылке. Преимущества и недостатки К преимуществам осциллографа из компьютера можно отнести малую стоимость, если не считать стоимость самого компьютера, будем щитать, что он у Вас уже есть. Недостатков у данного осциллографа немного больше. Первый и основной недостаток - это высокая чувствительность. Реагирует осциллограф даже на радио помехи. Осциллограммы в некоторых случаях имеют большие погрешности. Второй недостаток - это то, что вход звуковой карты выдерживает амплитуду сигнала не более 2В, следовательно звуковая карта легко выводится из строя, но от этого мы подстрахуемся и учтем в схеме адаптера. Осцилолограф из компьютера не может измерять постоянное напряжение, хотя это и незначительный недостаток. Изготовление адаптера для осциллографа Как мы говорили выше, вход звуковой карты допускает амплитуду схема usb осциллографа с внешней синхронизацией не более 2В, а некоторые даже 1В. Естественно для измерений этой амплитуды схема usb осциллографа с внешней синхронизацией. Адаптер предназначен для увеличения пределов амплитуды сигнала. Программа осцилограф, предложенная для скачивания выше, имеет два предела измерения 12,5 и 250 Вольт. Схема адаптера, которую предлагает сам разработчик программы, изображена ниже:К примеру мне, источник сигналов с амплитудой 250В схема usb осциллографа с внешней синхронизацией нужен и я изготовил двухканальный адаптер. Единственное что даработал - это установил защиту от ощибочных включений на большие напряжения. Схема приобрела следующий вид:Номиналы деталей. Резисторы следует применять с мощностью рассеяния не менее 0,5Вт. Схема адаптера не сложная, На плате я ее нарисовал обычным маркером. Выглядит смонтированная схема на плате примерно так:Что бы уменьшить влияние внешних помех на осциллограф поместим плату в металлический корпус и присоединим к нему общий провод схемы:При настройке звуковой карты необходимо отключить усиление микрофона и установить громкость микрофона ниже средины. Ниже приведен пример измерения импульсов вторичной обмотки трансформатора. Как видите осциллограф из компьютера довольно четко вырисовывает осциллограммы низкой частоты и определяет частоту сигнала. Вот еще один пример, но уже на частоте 1000Гц: Простой USB-осциллограф Ниже представлен проект USB-осциллографа, который вы сможете собрать своими руками. Возможности USB-осциллографа минимальны, но для многих радиолюбительских задач вполне сойдет. Также, схема данного USB-осциллографа может использоваться как основа для построения более серьезных схем. В основе схемы стоит микроконтроллер Atmel Tiny45. Осциллограф имеет два аналоговых входа и питается от USB-интерфейса. Один вход задействован через потенциометр, что позволяет уменьшать уровень входного сигнала. ПО для микроконтроллера tiny45 написано на Си и скомпилировано при помощи WinAVR и V-USB разработки Obdev, который реализует со стороны микроконтроллера HID-устройства. В схеме не используется внешний кварц, а программно задействована частота от USB 16. Осциллограф работает по USB через HID-режим, не требующий установки каких-либо специальных драйверов. Софт для windows написан с использованием. Взяв за основу мой исходник программы, вы можете дополнить ПО как вам нужно. Принципиальная схема USB-осциллографа очень проста! В архиве содержатся файлы печатной платы под Eagle, прошивка, исходники на Си включающие USB-библиотеки и HID, программа для windows не требует установки и ее исходник на Список радиоэлементов Цифровой USB осциллограф к компьютеру В наше время использование различных измерительных устройств, построенных на базе взаимодействия с персональным компьютером, достаточно много. Значительным преимуществом их использования является возможность сохранения полученных значений достаточно большого объема в памяти устройства, с последующим их анализом. Цифровой USB осциллограф к компьютеру, описание которого приводим в данной статье, является схема usb осциллографа с внешней синхронизацией из вариантов подобных измерительных инструментов радиолюбителя. Его можно применить в качестве осциллографа и устройства записывающего электрические сигналы в оперативную память и на жесткий диск компьютера. Схема не сложная и содержит минимум компонентов, в результате чего удалось добиться хорошей компактности устройства. Запись данных формат : ASCII, текстовый. Максимальное входное сопротивление: 1 МОм параллельно к емкости 30 пФ. Описание работы осциллографа из компьютера Для осуществления обмена данными, между USB осциллографом и персональным компьютером, применен интерфейс Universal Serial Bus USB. Данный интерфейс функционирует на базе микросхемы FT232BM DD2 фирмы Future Technology Devices. Она представляет собой преобразователь интерфейса USB - COM. В роли АЦП применена интегральная микросхема AD7495 DD3 фирмы Analog Devices. Это не что иное как аналого-цифровой преобразователь с 12 разрядами, с внутренним источником схема usb осциллографа с внешней синхронизацией напряжения и последовательным интерфейсом. В схема usb осциллографа с внешней синхронизацией AD7495 также есть синтезатор частот, который определяет, с какой скоростью будет происходить обмена информацией между FT232BM и AD7495. Для создания необходимого протокола обмена данными, программа USB осциллографа наполняет выходной буфер USB отдельными значениями битов для сигналов SCLK и CS так, как указано на следующем рисунке:Измерение одного цикла определяется серией из девятьсот шестидесяти последовательных преобразований. Микросхема FT232BM с частотой, определяемой встроенным синтезатором частот, отправляет электрические сигналы SCLK и CS, параллельно с передачей данных преобразования по линии SDATA. Период 1-го полного преобразования АЦП FT232BM, устанавливающий частоту выборки, соответствует продолжительности периода отправки 34 байтов данных, выдаваемых микросхемой DD2 16 бит данных + импульс линии CS. Поскольку быстрота передачи данных FT232BM обусловливается частотой внутреннего синтезатора частот, то для модификации значений развертки нужно всего лишь менять значения синтезатора частот микросхемы FT232BM. Данные, принятые персональным компьютером, после определенной переработки изменение масштаба, корректировка нуля выводятся на экран монитора в графическом виде. Исследуемый сигнал поступает на разъем XS2. Операционный усилитель OP747 предназначен для согласования входных сигналов с остальной схемой USB осциллографа. Поскольку внутренний источник опорного напряжения микросхемы DD3 имеет напряжение 2,5 вольт, то без использования делителей охват входных напряжений равен -1,25. Чтобы была возможность исследовать сигналы, имеющие отрицательную полярность, при фактически однополярном питании от разъема USB распиновка USB разьемаиспользован преобразователь напряжения DD1, который для питания ОУ OP747 вырабатывает напряжение отрицательной полярности. Для защиты от помех аналоговой части осциллографа применены компоненты R5, L1, L2, C3, C7-C11. Схема usb осциллографа с внешней синхронизацией вывода информации на экран монитора компьютера предназначена программа uScpoe. При помощи данной программы появляется возможность визуально оценивать величину исследуемого сигнала, а так же его форму в виде осциллограммы. При отсоединении схемы осциллографа от компьютера, программа uScpoe автоматически переводится в режим OFF. Далее файлы можно импортировать в другие приложения Excel, MathCAD для дальнейшей обработки. На 4-ех выводной разъем выведены два аналоговых входа, общий провод и 5 вольт от USB. Один из аналоговых входов имеет переменных резистор, для масштабирования входного сигнала. Программа для Tiny45 написана на Си и скомпилирована в WinAVR. Для реализации USB используется код V-USB от Obdev. Как вы можете видеть, в схеме нет кварцевого резонатора, микроконтроллер использует внутреннюю тактовую частоту 16. Но схема использует 10 разрядов АЦП. Устройство было разработано для подключения к макетной плате типа breadboard. На фотографии ниже usb осциллограф используется для проверки прецизионного датчика освещенности. Он подключается к компьютеру по USB как HID устройство и не требует для своей работы установки драйвера. Данные отображаются на компьютере с помощью программы, написанной на Это мой вариант программы, вы можете, конечно, написать свой софт для захвата и отображения данных с usb осциллографа. Для работы программа требует наличия. NET фреймворка Схема устройства предельно простая. Для сборки устройства вам понадобятся следующие компоненты:любой светодиод,резистор для светодиода 220 — 470 Ом,2 резистора по 68 Ом для линий USB,резистор номиналом 1. Фуз биты для AVR Studio Описание. Какой радиолюбитель без осциллографа? Только доступность измерительных приборов со временем становится все меньше, отечественных уже почти нет, а импортные дорого стоят. Выход есть, надо собрать самодельный схема usb осциллографа с внешней синхронизацией. Ныне осциллографы стали цифровыми и характер трудностей, возникающий при их проектировании, изменился. Основным «узким местом» сейчас является выбор аналого-цифрового преобразователя АЦП. Нельзя сказать, что это большой дефицит, однако первый попавшийся АЦП для осциллографа не подходит. Необходим быстродействующий преобразователь, с частотой выборки, схема usb осциллографа с внешней синхронизацией бы, несколько мегагерц. Такие элементы стоят недешево и требуют не менее быстродействующих схем управления. Схема usb осциллографа с внешней синхронизацией качестве управляющей микросхемы обычно используют программируемую логическую матрицу ПЛМ, также нужно иметь скоростную оперативную память. Микропроцессор в таком осциллографе выполняет второстепенную роль: вывод информации на экран и обслуживание органов управления. А хотелось бы уложиться в 100 гривен. Неплохо, портативный осциллограф за 100 гривен? В связи с этим появилась идея, несколько трансформируя принцип стробоскопического осциллографирования, использовать медленные АЦП микроконтроллера для визуализации быстрых процессов. Если удастся реализовать этот принцип, получим дешевый компактный осциллограф с частотой выборки 20МГц!!! В подавляющем числе случаев анализу подвергаются периодические процессы. А значить, что анализировать один период сигнала можно по нескольким периодам. Этот принцип — основа стробоскопического осциллографирования. В цифровом осциллографе этот принцип реализовать проще, чем в аналоговом. Представим себе, что нам необходимо исследовать синусоидальный сигнал, период которого намного меньше времени преобразования имеющегося в наличии АЦП. Существует такое устройство, называется УВХ устройство выборки-хранения. Оно предназначено для запоминания величины аналогового сигнала на некоторый период времени. Берем, например, микроконтроллер Atmega48. У него восемь входов АЦП, по описанию входное сопротивление каждого канала 100Мом, для Схема usb осциллографа с внешней синхронизацией — подходит если окажется мало, поставим буферы. Аналоговый мультиплексор 74НС4051 — то, что нужно для УВХ, в нем восемь быстродействующих аналоговых ключей. Входной сигнал с частотой 20МГц стробируется мультиплексором U11. На три адресные шины подаются комбинации от 000, до 111, а на вход STROB — приходят восемь стробирующих импульсов — рис. В результате «запоминается» восемь точек входного сигнала Восемь стробирующих импульсов формируются схемой И-НЕ из сигналов тактового генератора микроконтроллера, для этого самим контроллером формируется импульс — Но таким образом схема usb осциллографа с внешней синхронизацией получим только восемь выборок сигнала, как действовать дальше? Нужно разработать систему синхронизации. Запуск выборок УВХ делаем схема usb осциллографа с внешней синхронизацией встроенного компаратора, первая восьмерка выборок делается без задержки после срабатывания компаратора, затем запрещается прерывание от компаратора, пока все восемь значений не оцифрует АЦП микроконтроллера. Далее снова инициализируется прерывание компаратора, но выборки начинают делаться с задержкой на восемь тактов генератора. Третья пачка выборок берется с удвоенной задержкой, четвертая — с утроенной и так, пока мы не получим необходимое число значений для полного заполнения экрана индикатора. Для минимизации схема usb осциллографа с внешней синхронизацией управления. Теперь, наверное, можно нарисовать приблизительную схему осциллографа в целом. Вот она на рис. Потенциометр R1 устанавливает уровень срабатывания системы синхронизации. Блок А1 — усилитель вертикального отклонения. Блок В1 — отдельный тактовый генератор может не понадобиться. Блок С — клавиатура управления. Элемент U2A формирует пачки из восьми стобирующих импульсов — рис. Усилитель А1 должен быть широкополосным иметь переключаемый, в схема usb осциллографа с внешней синхронизацией пределах, коэффициент усиления. Пример схемы — рис. Типы ОУ взяты для примера, я уверен, что можно найти вариант лучше. Микросхема U3 —TLE2072 — широкополосный усилитель с большим входным сопротивлением. Элемент U4AD8042 усилитель для видеосигнала. Коэффициент усиления Ку переключается мультиплексорами 74НСТ4051. Управление Ку осуществляется всего по двум шинам от микроконтроллера, путем заполнения восьмиразрядного сдвигового регистра U10, 74НС595. Клавиатура С1 имеет примерный вид — рис. Пока здесь пять кнопок: регулировка усиления, времени развертки, фронта запуска. Внешний тактовый генератор нарисован на всякий случай, вероятно, его можно заменить внутренним микроконтроллера. Это ведь только эскиз схемы, и многое может измениться. Значения чувствительности и скорость развертки рационально было бы разместить на экране. Программа для микроконтроллера находится в стадии разработки, большинство критических моментов решено, но работа затянулась из за отсутствия заинтересованных лиц. Вот такой вот карманный осциллограф получается, пишите! Прогноз погоды Компьютерный осциллограф на 48 МГц. Уважаемые читатели, Вашему вниманию представляется практическая схема USB осциллографа с частотой дискретизации 48 МГц на основе модуля WoodmanUSB от фирмы Kernelchip. С принципиальными особенностями подобного осциллографа мы познакомились схема usb осциллографа с внешней синхронизацией предыдущей статье, где рассмотрели аппаратную и программуную реализацию анализатора логического уровня. Принципы построения остаются абсолютно аналогичными, только теперь на вход порта PORTB модуля мы будем подавать оцифрованный сигнал с быстродействующего АЦП. Схема блока АЦП представлена на рисунке ниже. Итак, что мы здесь видим - это во-первых, собственно сам АЦП - микросхема AD9057 от Analog Devices. Был проведен анализ возможных кандидатов на данную позицию, рассматривались издели от MAXIM, TI но в итоге был приныт имеено AD9057. Он относительно прост, удовлетворяет требованиям по частоте дискретизации, более менее доступен в продаже чего не скажешь об остальных. Этот АЦП в продаже попадется в нескольких модификациях, отличающихся максимальной частотой дискретизации. Обозначается она так: AD9057BRS80 - т. Они также бывают на 40 и 60 МГц. Соответственно, желательно брать на 60 или 80 чтобы возможности WoodmanUSB зря не пропадали. Далле обратим внимание на операционный усилитель AD828. Если его под рукой нет, то можно использовать любой другой, это не критично. Главное чтобы этот ОУ уверенно работал от однополярного напряжения и обеспечивал необходимую полосу пропускания мегагерц этак 50 и более. Теперь внимательней посмотрим на саму схему. Как видно здесь использется только один ОУ без применения двупорных схем питания. Однако простота требует жертв. Схему придется настраивать с помощью подстроечных резисторов R1, R2 для установки оптимального режима. Пару замечаний по схеме. Куча стрелочек с номерами выходящих из AD9057 соответственно должны подключаться к соответствующим выводам модуля WoodmanUSB. Далее, на вход схемы можно подвать напряжение от 0 до +5 В больше не нужно - схему можно спалить. Обратим свое внимание на софт. Я решил для этой статьи оставить "движок" программы из прошлой статьи. Они почти полностью совпадают, за исключением того что теперь на отрисовку идут полноценные 8 бит данных а не 1 как было раньше в анализаторе. Проект программы можно скачать по ссылке в верху страницы. Как уже сказал там ничего принципиально нового нет, поэтому рассматривать код не будем. Итак, настало время первого запуска. Соединяем блок АЦП с модулем Схема usb осциллографа с внешней синхронизацией, подключаем все это к компьютеру. Для тестового анализа предлагаю использовать генератор прямоугольных импульсов - так проще будет настроить схему. Я использую микроконтроллер из предыдущей статьи. С очень большой степенью вероятности Вы должны увидеть нечто вот такое как на рисунке ниже, т. Вид осциллограммы при расстроенном АЦП Рис. Вид схема usb осциллографа с внешней синхронизацией при настроенном АЦПВот собственно и все - у Вас на руках вполне работоспособная версия цифрового USB осциллографа с частотой дискретизации 48 МГц. Промышленный прибор с такими характеристиками стоит не менее 30 тыс. Однако если нет необходимости в промышленной дорогостоящей установке, вполне можно использовать конструкцию, рассмотренную на этой странице. Что еще необходимо сказать. Вернее, схема usb осциллографа с внешней синхронизацией - данный осциллограф не обечспечивает непрерывной дескритизации! В идеале должно быть следующее: берем отрезок сигнала длительностью 1 сек. В связи с особенностями USB шины на таких скоростях мы не можем обеспечить непрерывный поток данных, при котором скорость передачи будет одинаковой для любого момента времени. В шине USB мгновенная скорость сильно "плавает", если такой термин вообще применим. Итого, точную временную синхронизацию можно гарантировать только для пакета данных размером равным размеру контрольной точки USB модуля, в данном случае 512 байт. Другой вопрос что модуль может обеспечить порядка 20000 таких пакетов по 512 байт за одну секунду. Итого, в данном случае мы имеем дело с ~20 тыс. Подобные особенности не помешают нам, если мы анализируем переодические или медленно меняющиеся процессы. В завершение этой статьи скажу что есть еще куда двигаться дальше. В следущих статьях займемся модернизацией софта для придания ему более призентабельного вида.



copyright © moskvapropiska.ru