Меню
ГлавнаяПоломки

Осциллограф приставка к компьютеру своими руками. Двухканальный осцилограф из компьютера. Варианты решения проблемы

Технологии не стоят на месте, и угнаться за ними не всегда просто. Появляются новинки, в которых хотелось бы разобраться более детально. Особенно это касается разнообразных позволяющих собирать практически любое простое устройство пошагово. Сейчас в их числе и платы Ардуино со своими клонами, и китайские микропроцессорные компьютеры, и готовые решения, идущие уже с программным обеспечением на борту.

Однако для работы со всем вышеперечисленным спектром интересных новинок, равно как и для ремонта цифровой техники, требуется дорогостоящий высокоточный инструмент. Среди такого оборудования - и осциллограф, позволяющий считывать частотные показания и проводить диагностику. Зачастую его стоимость довольно высока, и начинающие экспериментаторы не могут позволить себе такую дорогостоящую покупку. Тут на помощь приходит решение, которое появилось на многих радиолюбительских форумах почти сразу после появления планшетов на системе Андроид. Его суть заключается в том, чтобы с минимальными затратами изготовить осциллограф из планшета, не внося при этом в свой гаджет никаких доработок либо модификаций, а также исключая риски его повреждения.

Что такое осциллограф

Осциллограф - как прибор для измерения и отслеживания частотных колебаний в электрической сети - известен с середины прошлого века. Данными приборами комплектуются все учебные и профессиональные лаборатории, поскольку обнаружить некоторые неисправности или произвести точную настройку оборудования можно только лишь с его помощью. Он может выводить информацию как на экран, так и на бумажную ленту. Показания позволяют увидеть форму сигнала, рассчитать его частоту и интенсивность, а в результате определить источник его появления. Современные осциллографы позволяют рисовать трехмерные цветные частотные графики. Мы же сегодня остановимся на простом варианте стандартного двухканального осциллографа и реализуем его с помощью приставки к смартфону или планшету и соответствующего программного обеспечения.

Самый простой вариант создания карманного осциллографа

Если замеряемая частота находится в диапазоне слышимых человеческим ухом частот, а уровень сигнала не превышает стандартный микрофонный, то собрать осциллограф из планшета на "Андроид" своими руками можно без каких бы то ни было дополнительных модулей. Для этого достаточно разобрать любую гарнитуру, на которой должен обязательно присутствовать микрофон. Если подходящей гарнитуры нет, то потребуется купить звуковой штекер 3,5 мм обязательно с четырьмя контактами. Перед припаиванием щупов уточните распиновку разъема вашего гаджета, ведь их бывает два вида. Щупы необходимо подключить к пинам, соответствующим подключению микрофона на вашем устройстве.

Далее следует загрузить из "Маркета" программное обеспечение, способное замерять частоту на микрофонном входе и рисовать график на основе полученного сигнала. Таких вариантов довольно много. Поэтому при желании будет из чего выбрать. Как и говорилось ранее, не потребовалась переделка планшета. Осциллограф будет готов сразу же после калибровки приложения.

Плюсы и минусы вышеприведенной схемы

К плюсам такого решения однозначно можно отнести простоту и дешевизну сборки. Старая гарнитура или один новый разъем практически ничего не стоят, а времени потребуется всего несколько минут.

Но у этой схемы есть ряд существенных недостатков, а именно:

  • Малый диапазон измеряемых частот (в зависимости от качества звукового тракта гаджета колеблется в пределах от 30 Гц до 15 кГц).
  • Отсутствие защиты планшета или смартфона (при случайном подключении щупов к участкам схемы с повышенным напряжением можно в лучшем случае сжечь микросхему, отвечающую за обработку аудиосигнала на вашем гаджете, а в худшем - полностью вывести из строя ваш смартфон или планшет).
  • На очень дешевых устройствах присутствует значительная погрешность в измерении сигнала, достигающая 10-15 процентов. Для точной настройки оборудования такая цифра недопустима.

Реализация защиты, экранирования сигнала и снижения погрешности

Для того чтобы частично защитить свое устройство от возможного выхода из строя, а также стабилизировать сигнал и расширить диапазон входных напряжений, может использоваться схема простого осциллографа для планшета, которая уже долгое время успешно применяется для сборки приборов для компьютера. В ней применяются дешевые компоненты, среди которых стабилитроны КС119А и два резистора на 10 и 100 кОм. Стабилитроны и первый резистор подключаются параллельно, а второй, более мощный, резистор используется на входе схемы, чтобы расширить максимально возможный диапазон напряжений. В результате пропадает большое количество помех, а напряжение повышается до 12 В.

Само собой, следует учитывать, что осциллограф из планшета работает в первую очередь со звуковыми импульсами. Поэтому стоит позаботиться о качественном экранировании как самой схемы, так и щупов. При желании подробную инструкцию по сборке данной схемы можно найти на одном из тематических форумов.

Программное обеспечение

Для работы с подобной схемой требуется программа, способная рисовать графики на основании входящего звукового сигнала. Найти ее в "Маркете" несложно, вариантов много. Почти все они предполагают дополнительную калибровку, поэтому можно добиться максимально возможной точности, и сделать профессиональный осциллограф из планшета. В остальном данные программы выполняют по сути одну и ту же задачу, поэтому окончательный выбор зависит от требуемого функционала и удобства использования.

Самодельная приставка с Bluetooth-модулем

Если же требуется более широкий диапазон частот, то приведенным выше вариантом ограничиться не получится. Тут на помощь приходит новый вариант - отдельный гаджет, представляющий собой приставку с аналогово-цифровым преобразователем, обеспечивающий передачу сигнала в цифровом виде. Аудиотракт смартфона или планшета в данном случае уже не задействуется, а значит, можно достигнуть более высокой точности измерений. По сути, на этом этапе они представляют собой только портативный дисплей, а вся информация собирается уже отдельным устройством.

Собрать осциллограф из планшета на "Андроид" с беспроводным модулем можно самому. В сети есть пример, когда похожее устройство еще в 2010 году реализовывалось с помощью двухканального аналогово-цифрового преобразователя, созданного на базе микроконтроллера PIC33FJ16GS504, а в качестве передатчика сигнала служил Bluetooth-модуль LMX9838. Устройство получилось довольно функциональным, но сложным в сборке, поэтому для новичков его сделать будет непосильной задачей. Но, при желании, найти подобный проект на тех же радиолюбительских форумах не проблема.

Готовые варианты приставок с Bluetooth

Инженеры не дремлют, и, кроме кустарных поделок, в магазинах появляется все больше приставок, выполняющих функцию осциллографа и передающих сигнал через Bluetooth-канал на смартфон или планшет. Осциллограф-приставка к планшету, подключаемая посредством Bluetooth, зачастую имеет следующие основные характеристики:

  • Предел измеряемой частоты: 1МГц.
  • Напряжение на щупе: до 10 В.
  • Радиус действия: около 10 м.

Этих характеристик вполне достаточно для бытового применения, и все же в профессиональной деятельности иногда возникают случаи, когда и этого диапазона катастрофически не хватает, а реализовать больший с медлительным протоколом Bluetooth попросту нереально. Какой же выход может быть в этой ситуации?

Осциллографы-приставки с передачей данных по Wi-Fi

Данный вариант передачи данных существенно расширяет возможности измерительного устройства. Сейчас рынок осциллографов с таким видом обмена информацией между приставкой и планшетом набирает обороты ввиду своей востребованности. Такие осциллографы практически не уступают профессиональным, поскольку без задержки передают измеряемую информацию на планшет, который тут же выводит ее в виде графика на экран.

Управление осуществляется через простые, интуитивно понятные меню, которые копируют настроечные элементы обычных лабораторных устройств. Кроме того, подобное оборудование позволяет записывать или транслировать в режиме реального времени все происходящее на экране, что может стать незаменимым подспорьем, если нужно попросить совета у более опытного мастера, находящегося в другом месте.

Характеристики осциллографа для в виде приставки с Wi-Fi подключением вырастают в несколько раз, по сравнению с предыдущими вариантами. Подобные осциллографы имеют диапазон измерения до 50 МГц, при этом их можно модифицировать посредством разнообразных переходников. Зачастую в них установлены аккумуляторы для автономного питания, с целью максимально разгрузить рабочее место от ненужных проводов.

Самодельные варианты современных приставок-осциллографов

Само собой, на форумах наблюдается всплеск разнообразных идей, с помощью которых энтузиасты пытаются осуществить свою давнюю мечту - самостоятельно собрать осциллограф из планшета на "Андроид" с Wi-Fi-каналом. Одни модели получаются удачными, другие нет. Тут уже остается вам решать, попытать ли тоже счастья и сэкономить несколько долларов, собрав прибор самостоятельно, или же приобрести готовый вариант. Если не уверены в своих силах, то лучше не рисковать, чтобы потом не сожалеть о потраченных впустую средствах.

В противном случае - добро пожаловать в одно из сообществ радиолюбителей, в котором вам смогут дать дельный совет. Возможно, впоследствии именно по вашей схеме новички будут собирать свой первый в жизни осциллограф.

Программное обеспечение для приставок

Зачастую вместе с покупными осциллографами-приставками поставляется диск с программой, которую можно установить на свой планшет или смартфон. Если такого диска в комплекте нет, то внимательно изучите инструкцию к устройству - скорее всего, в ней есть названия программ, совместимых с приставкой и находящихся в магазине приложений.

Также некоторые из подобных приборов могут работать не только с устройствами под управлением операционной системы "Андроид", но также и с более дорогими «яблочными» девайсам. В таком случае программа будет однозначно находиться в AppStore, поскольку другой вариант установки не предусмотрен. Сделав осциллограф из планшета, не забудьте проверить точность показаний и, при необходимости, откалибровать прибор.

USB-осциллографы

Если у вас нет портативного устройства вроде планшета, но имеется ноутбук или компьютер, не стоит расстраиваться. Из них также можно сделать прекрасный Самым простым вариантом будет подключение щупов к микрофонному входу компьютера по такому же принципу, как описывалось в начале статьи.

Однако, учитывая его ограничения, этот вариант подойдет далеко не всем. В таком случае может использоваться USB-осциллограф, который обеспечит такие же характеристики, как и приставка с передачей сигнала по Wi-Fi. Стоит отметить, что такие приборы иногда работают с некоторыми планшетами, которые поддерживают технологию подключения внешних устройств OTG. Само собой, ЮСБ-осциллограф также пытаются сделать самостоятельно, причем довольно успешно. По крайней мере, именно этой поделке посвящено большое количество тем на форумах.

USB осциллограф PV6501 предназначен для создания рабочего места радиолюбителя, наладчика, разработчика на базе персонального компьютера или ноутбука.

Подробное описание

Кроме осциллографа приставка работает в режиме генератора и частотомера.

Характеристики

  • Высокая частота дискретизации. Позволяет достоверно отображать сигнал до 20 МГц.
  • Полное ощущение работы с обычным аналоговым осциллографом. Мгновенная реакция на действия пользователя. Быстрый набор и отображение отсчетов.
  • Интуитивно понятный интерфейс. Простое и логичное управление. Вам даже не придется читать инструкцию - для того, чтобы в первый раз начать работать с PV6501 достаточно одного взгляда на экран.
  • Встроенный генератор до 10 МГц. Удобно использовать для снятия АЧХ.
  • Точный частотомер. Отображаются 7 значащих цифр.
  • Удобная инсталляция. Программу можно разместить в любом месте, даже запускать с компакт диска. При установке не модернизируется системный реестр, в систему устанавливается только стандартный драйвер USB.
  • Гальваноотвязка. Ваш компьтер защищен от измеряемой схемы. Шумы от блока питания компьютера не будут мешать измерениям.
  • Габариты: 165 х 80 х 30 мм
  • Вес: 150 г

Комплектация

  • Осциллограф PV6501
  • CD-диск (содержит программу, драйвера и инструкцию).
  • Кабель USB-AB 1,8 м.

Возможности

  • Осциллограф
    • Маркерные измерения, авто измерения параметров сигнала, масштабирование сигнала (лупа времени), запись осциллограмм в файл (в графическом или текстовом виде).
    • Режим регистрации выбросов (глитчей) и подавление эффекта наложения спектров "Peak detect".
    • Режим открытого/закрытого входа. (Для корректных измерений с закрытым входом значение постоянной составляющей должно быть от -20 до +20 В.)
  • Синхронизация
    • Внутренняя и внешняя синхронизация.
    • По фронту/срезу входного сигнала.
    • Ждущая (запуск развертки при выполнении условия синхронизации). Автоматическая (запуск развертки производится автоматически независимо от условия синхронизации). Возможен однократный или многократный запуск развертки.
  • Генератор
    • Работа на основе прямого цифрового синтеза частоты (DDS).
    • Режим качания частоты синхронно с разверткой осциллографа (ГКЧ).
  • Электронно-счетный частотомер
    • Принцип действия основан на одновременном измерении частоты и периода сигнала на интервале времени 1 сек.

Технические характеристики

  • Осциллограф:
    • максимальная частота дискретизации 100 МГц
    • разрядность АЦП 8 бит
    • полоса пропускания усилителя вертикального отклонения 20 МГц
    • входное сопротивление 1 МОм
    • входная емкость 20 пФ
    • максимальное допустимое входное напряжение (сумма постоянной и переменной составляющих) 150 В
    • режим открытого/закрытого входа для корректных измерений с закрытым входом значение постоянной составляющей должно быть от -20 до +20 В.
    • объем памяти 8000 отсчетов
    • коэффициенты отклонения по вертикали 50 мВ/дел...2 В/дел. (6 калиброванных значений с шагом 1—2—5)
    • коэффициенты развертки по горизонтали 50 нс/дел...2 c/дел. (24 калиброванных значения с шагом 1—2—5). На развертках 100 мс/дел...2 с/дел. включается непрерывный циклический режим (без мертвой зоны) с непрерывной визуализацией.
    • входное сопротивление входа внешней синхронизации 1 МОм
    • входная емкость 20 пФ
    • уровень срабатывания по входу внешней синхронизации 1,3 В (триггер Шмитта с порогами 1,0 В и 1,6 В)
    • максимальное допустимое напряжение на входе внешней синхронизации (сумма постоянной и переменной составляющих) 150 В
  • Синхронизация:
    • настраиваемый уровень ±4 деления
    • настраиваемая длина предвыборки 0...9 делений
    • настраиваемый уровень шумоподавления при синхронизации (гистерезис) 0 дел...2 дел
    • настраиваемый номер фронта/среза вызывающий инхронизацию 1...255
  • Генератор:
    • диапазон генерируемых частот 0,1 Гц...10 МГц
    • частота дискретизации 100 МГц
    • разрядность ЦАП 9 бит
    • разрядность аккумулятора фазы 40 бит
    • шаг установки частоты 5 значащих разрядов (но не менее 0,1 Гц)
    • режим генератора импульсов с произвольной скважностью в диапазоне 10 нс...1 с
    • диапазон подстройки амплитуды 1 В...4 В (Значение от пика до пика: выходной сигнал генератора имеет постоянную составляющую = 1/2 значения от пика до пика.)
    • шаг подстройки амплитуды 8 мВ
    • выходное сопротивление 50 Ом
  • Электронно-счетный частотомер:
    • диапазон измеряемых частот со входа осциллографа 2 Гц...30 МГц, со входа внешней синхронизации до 250 МГц
    • чувствительность со входа осциллографа не менее 20 мВ,
    • со входа внешней синхронизации — триггер Шмитта с порогами 1,0 В и 1,6 В
    • при работе со входа осциллографа частотомер работает по уровню синхронизации, при этом возможна настройка уровня шумоподавления (гистерезис) 0 дел...2 дел., x — коэффициент отклонения по вертикали осциллографа
    • разрядность 7 значащих цифр

Условия эксплуатации

  • Максимальное напряжение на входе осциллографа и внешней синхронизации +-150 В. Температура окружающего воздуха +10..+30°С. Относительная влажность не более 75% при 20 °С.

Минимальные требования к компьютеру:

  • Pentium I — 166 Mhz, 64 RAM, Win 98, USB_1.1, 5 V, 500 mA.

Щупы для осцилографа - HP-9060

  • Дело в том, что уж больно приятная и красивая игрушка получается. Сейчас вместо ноутбуков - нетбуки пошли (Asus на целероне дешевле 250$ и меньше вес (1 кг) и размер (экран 9 дюймов)). Нетбук это же еще и справочная, да и в интернет можно оперативно зайти если что. Питается от батарей. А приставок таких полно (ведущий производитель Pico - самый дорогой). Они же и вольтметры и анализаторы спектра. Некоторые дешевые модели идут с открытыми исходниками к софту на Паскале или С и можно менять под свой вкус интерфейс (меню, цвет лучей, автоматику). Ассортимент Pico
  • Я считаю что прибор должен быть прибором а не местом развлечений да и недостатков много у этих примочек.
  • Прибор пусть будет прибором, но с собой весь перечисленный парк приборов не потащишь, да и не только парк - отдельные приборы тоже, а некоторые просто не по карману. Так что такая переносная "лаборатория-пробник" кроме упомянутой приятности очень перспективна. Каждой ягоде свое время;)
  • Приборы от Pico - блин, действительно, дорогие. По параметрам не плохие. Я, например, от такой "примочки" особенных требований не предъявляю, мне бы она не помешала (ноут у меня почти всегда с собой), но не за такие цены как у Pico. Можно, конечно, на e-bay заглянуть...
  • на ebay
  • Всё равно универсальность - обратная сторона специализации. У меня была подобная штука для пробы. Не смотря на малый размер моего Maxmedia(фото в разделе Разговоры на свободную тему-Про Ивана Царевича и Жабу) мне не показалось использование подобного устройства удобным. Но на вкус и цвет, как говорится...
  • Давайте тогда, как крутые специалисты, будем мерять отдельными приборами ток, напряжение (отдельно постоянные и переменные), сопротивление. :)
  • Не надо передёргивать и доводить до абсурда. Размер любого мультиметра не соизмерим с занимаемым местом на столе предлагаемым. Добавим сюда возможное прожигание в ноуте паяльником чего-нибудь(хорошо, если не экрана). Все думают-я то уж аккуратен-ничего не прожгу, что это делают только другие. Стоимость этого+стоимость ноута(не у всех дома места есть достаточно) тянет на неплохой цифровой запоминающий осциллограф. Повторяю-я пробовал актакомовскую поделку и мне всё это не понравилось. А когда вы дорастёте до каких нибудь серьёзных задач, то, возможно вам просто прийдётся мерять величины своими специализированными приборами.
  • Шутка это не передергивание. Ладно, не буду шутить если вы так реагируете. Приведите лучше цифры. "Неплохой цифровой запоминающий осциллограф" стоит очень дорого (как автомобиль). Я имею ввиду не ворованный прибор. Все, что я писал я имел ввиду неворованное. Приведите цены с линками (хотябы на плохой цифровой осциллограф). Мне любопытно посмотреть будет на Ваши расчеты. У меня не сходится. Пока я согласен только с Вашим доводом о прожиге паяльником. Анализаторы спектра, с которыми я работал возили на тележках и стоили они 50-100,000$. Мне такой не купить никогда. Да и держать дома я его не захочу. Я смотрю со стороны частной практики, а не компании, которая может себе много чего позволить.
  • Смотря, конечно, что подразумевать под словом неплохой-тут всё зависит от задачи. И смотря какой автомобиль иметь в виду. Для меня неплохим решением оказался 25МГцх2канала UNIT-T 14000руб. 100МГЦх2канала уже 30000 руб. Цены лета прошлого года. Может эти приборы вас и не удовлетворят-не знаю ваших задач, но уверенно могу предсказать, что даже за 30000руб путное авто(которое будет больше ездить, чем ломаться) за эту сумму не приобрести. У актакома есть похожие аппараты-смотрел по рассылке ЭЛИКСа. Для исследований ИБП, MCU, узлов TV на CRT вполне очень даже. Если же ваши задачи выходят за этот круг-увы. ГКЧ стоили дорого очень, высокоточные приборы. Но такие надо пользовать на работе. Или, если организовано своё дело и оно успешно приносит прибыль- давить проклятую жабу-сколько бы прибор не стоил. Ибо он нужен для зарабатывания денег частным образом. Хотя здесь мы спорим о вкусах-купите себеэту приставку-опытом эксплуатации поделитесь.
  • Еще раз подчеркну, что эти приставки это не только осциллограф, а еще и куча других приборов, в том числе,как правило, анализатор спектра. Так что если считать деньги, то нужно складывать стоимость нескольких приборов, а не только осциллографа. О ценах,видимо, нам бесполезно дискуссировать - от страны сильно зависит. Автомобиль, который будет еще сносно ездить несколько лет я также могу купить за 1000$ и даже дешевле. Я свой 14-летний Бьюик, еще вполне на ходу, вынужден был отдать за 500$ 4 года назад так как больше он не стоил даже тогда. Машина это ширпотреб, нужный всем и поэтому стоит дешево, осциллограф и тп это профессиональный прибор - ограниченный спрос и поэтому стоит дорого.
  • Судя по параметрам - этот прибор, больше похож на радиолюбительский. Цена, правда, вполне профессиональная... Не надо также забывать про программное обеспечение. Некоторый опыт общения с подобными приборами, позволяет мне говорить о том, что, как правило, софт к ним тоже выполнен на любительском уровне. К сожалению... :(Дай Бог, чтобы конкретно этот прибор был исключением...
  • Вот эту примочку да приспособить к наладоннику.
  • А я наверное буду заказывать подобное устройство (еще по параметрам буду смотреть) на e-bay. Чисто для "домашней мастерской", при конструировании своих устройств и ничего больше. Буду потом отписываться...
  • Vadzz, почитай тут
  • http://www.masteram.biz/ru/Measuring-Equipment/Rigol-Oscilloscopes/ Здесь более солидная контора и соответственно дороже, чем упоминавшийся мной UNIT-T. За 1000$ можно купить именно СНОСНО ездящий автомобиль, а не нормально(т.е. замена только расходных материалов и жидкостей), хотя мера сносности у каждого своя и зависит от внешних воздействий(жизни) на систему управления(мозг). Анализатор спектра мне никогда не требовался, так как я занимался задачами, не связанными с необходимостью в такого рода приборе. Генератор качающейся частоты(в просторечьи "ачехометр") использовал 1 раз в жизни. Для каких целей, вы, slavar1, используете анализатор спектра?
  • LEAS, Вы же писали что "но уверенно могу предсказать, что даже за 30000руб путное авто(которое будет больше ездить, чем ломаться) за эту сумму не приобрести." Я на это и отвечал. Анализаторы спектра мы в основном использовали для снятия частотных характеристик пьезодатчиков, которых было сотни разновидностей в разных частотных диапазонах (от инфразвуковых частот до 15 kHz). Чаже в инфра. Для дома радиолюбителю он,конечно, может пригодиться рекдко - только для тех, кто постоянно клепает усилители и фильтры, но может быть полезен при борьбе с помехой.
  • В современном ЦыфЗапОсцил есть частотомер и курсорные измерения и пр. Именно это я и хотел подчеркнуть. Остальное всё есть. И я уже писал, что спор по этому поводу-спор о вкусе устриц, но я их уже ел! Мне не понравилось, вот Vaddz если приобретёт-поделится впечатлениями.
  • Здравствуйте! Я специализируюсь на ремонте автомобильных сигнализаций, работающих на частоте 433 мегагерца, мне нужно видеть кодировку и сам процесс модуляции, запоминать и воспроизводить эти сигналы. Наличие генератора, частотомера, вольтметра и осциллографа - обязательно для меня! Какой прибор вы порекомендуете? И у данного прибора хватило бы скорости обработки и т.д. Хотелось бы знать конкретную модель и цену!:eek:
  • Осциллограф-мультиметр-частотомер можеь заменить вот это .... С генератором посложнее будет, если Вы действительно хотите на 433МГц генерировать сложные сигналы...

Начинающим радиолюбителям посвящается!

О том, как собрать самый простой адаптер для программного виртуального осциллографа, пригодный для использования в ремонте и настройке аудиоаппаратуры.

О виртуальных осциллоскопах.

Когда-то у меня была идея фикс: продать аналоговый осциллограф и купить ему на замену цифровой USB осциллоскоп. Но, прошвырнувшись по рынку, обнаружил, что самые бюджетные осциллографы «начинаются» от 250 долларов, да и отзывы о них не очень хорошие. Более же серьёзные приборы стоят в несколько раз дороже.

Так что, решил я ограничиться аналоговым осциллографом, а для построения какой-нибудь эпюры для сайта, использовать виртуальный осциллограф.

Скачал из сети несколько программных осциллографов и попытался что-нибудь померить, но ничего путного из этого не вышло, так как, либо не удавалось откалибровать прибор, либо интерфейс не годился для скриншотов.

Было, уже забросил это дело, но когда подыскивал себе программу для снятия АЧХ, наткнулся на комплект программ «AudioTester». Анализатор из этого комплекта мне не понравился, а вот осциллограф «Osсi» (далее буду его называть «AudioTester») оказался в самый раз.
Этот прибор имеет интерфейс схожий с обычным аналоговым осциллографом, а на экране есть стандартная сетка, которая позволяет измерять амплитуду и длительность.

Из недостатков можно назвать некоторую нестабильность работы. Программа иногда подвисает (когда запущено несколько процессов одновременно) и для того, чтобы её сбросить приходится прибегать к помощи Task Manager-а. Но, всё это компенсируется привычным интерфейсом, удобством использования и некоторыми очень полезными функциями, которые я не встречал ни в одной другой программе подобного типа.

Внимание!

В комплекте программ «AudioTester» есть генератор низкой частоты. Я не рекомендую его использовать, так как он пытается самостоятельно управлять драйвером аудиокарты, что при работе на XP может привести к отключению звука. Если Вы решите его использовать позаботьтесь о точке восстановления или о бэкапе ОС. Но, лучше скачайте нормальный генератор из «Дополнительных материалов».

Другую интересную программу виртуального осциллографа «Аванград» написал наш соотечественник Записных О.Л.
У этой программы нет привычной измерительной сетки, да и экран слишком большой для снятия скриншотов, но зато есть встроенный вольтметр амплитудных значений и частотомер, что частично компенсирует указанный выше недостаток.
Частично потому, что на малых уровнях сигнала и вольтметр и частотомер начинают сильно привирать.
Однако для начинающего радиолюбителя, который не привык воспринимать эпюры в Вольтах и миллисекундах на деление, этот осциллограф может вполне сгодиться. Другое полезное свойство осциллографа «Авангард» – возможность независимой калибровки двух имеющихся шкал встроенного вольтметра.

Так что, я расскажу о том, как построить измерительный осциллограф на базе программ «AudioTester» и «Авангард». Конечно, кроме этих программ понадобится и любая встроенная или отдельная, самая бюджетная аудиокарта.

Собственно, все работы сводятся к тому, чтобы изготовить делитель напряжения (аттенюатор), который позволил бы охватить широкий диапазон измеряемых напряжений. Другая функция предлагаемого адаптера – защита входа аудиокарты от повреждения при попадании на вход высокого напряжения.

Технические данные и область применения.

Так как во входных цепях аудиокарты есть разделительный конденсатор, то и осциллограф может использоваться только с «закрытым входом». То есть, на его экране можно будет наблюдать только переменную составляющую сигнала. Однако, при некоторой сноровке, с помощью осциллографа «AudioTester» можно измерить и уровень постоянной составляющей. Это может пригодиться, например, когда время отсчёта мультиметра не позволяет зафиксировать амплитудное значение напряжения на конденсаторе, заряжающемся через большой резистор.
Нижний предел измеряемого напряжения ограничен уровнем шума и уровнем фона и составляет примерно 1мВ. Верхний предел ограничивается только параметрами делителя и может достигать сотен вольт.
Частотный диапазон ограничен возможностями аудиокарты и для бюджетных аудиокарт составляет: 0,1Гц… 20кГц для качественных типа "Sound Blaster" от 0,1Гц… 41кГц (для синусоидального сигнала). Конечно, речь идёт о довольно примитивном приборе, но в отсутствие более продвинутого девайса, вполне может сгодиться и этот.
Прибор может помочь в ремонте аудиоаппаратуры или использоваться в учебных целях, особенно если его дополнить виртуальным генератором НЧ. Кроме этого, с помощью виртуального осциллографа легко сохранить эпюру для иллюстрации какого-либо материала, или для размещения в Интернете.

Электрическая схема аппаратной части осциллографа.

На чертеже изображена аппаратная часть осциллографа – «Адаптер».
Для постройки двухканального осциллографа придётся продублировать эту схему. Второй канал может пригодиться для сравнения двух сигналов или для подключения внешней синхронизации. Последнее предусмотрено в «AudioTester-е».
Резисторы R1, R2, R3 и Rвх. – делитель напряжения (аттенюатор).
Номиналы резисторов R2 и R3 зависят от применяемого виртуального осциллографа, а точнее от используемых им шкал. Но, так как у «AudioTester-а» цена деления кратна 1, 2 и 5-ти, а у «Авангард-а» встроенный вольтметр имеет всего две шкалы, связанных между собой коэффициентом 1:20, то использование адаптера, собранного по приведённой схеме не должно доставлять неудобств в обоих случаях.
Входное сопротивление аттенюатора около 1-го мегома. По-хорошему, это значение должно бы быть постоянным, но конструкция делителя при этом бы серьёзно усложнилась.
Конденсаторы C1, C2 и C3 выравнивают амплитудно-частотную характеристику адаптера.
Стабилитроны VD1 и VD2 вместе с резисторами R1 защищают линейный вход аудиокарты от повреждения в случае случайного попадания высокого напряжения на вход адаптера, когда переключатель находится в положении 1:1.
Согласен с тем, что представленная схема не отличается изящностью. Однако это схемное решение позволяет самым простым способом достичь широкого диапазона измеряемых напряжений при использовании всего нескольких радиодеталей. Аттенюатор же, построенный по классической схеме, потребовал бы применения высокомегаомных резисторов, и его входное сопротивление менялось бы слишком значительно при переключении диапазонов, что ограничило бы применение стандартных осциллографических кабелей, рассчитанных на входной импеданс 1мОм.

Защита от «Придурака».

Чтобы обезопасить линейный вход аудиокарты от случайного попадания высокого напряжения, параллельно входу установлены стабилитроны VD1 и VD2.

Резистор R1 ограничивает ток стабилитронов до 1мА, при напряжении 1000 Вольт на входе 1:1.
Если Вы, действительно, собираетесь использовать осциллограф для измерения напряжения до 1000 Вольт, то в качестве резистора R1 можно установить МЛТ-2 (двухваттный) или два МЛТ-1 (одноваттных) резистора последовательно, так как резисторы различаются не только по мощности, но и по максимально-допустимому напряжению.
Конденсатор С1 также должен иметь максимальное допустимое напряжение 1000 Вольт.

Небольшое пояснение вышесказанного. Иногда требуется взглянуть на переменную составляющую сравнительно небольшой амплитуды, которая, тем не менее, имеет большую постоянную составляющую. В таких случаях нужно иметь в виду, что на экране осциллографа с закрытым входом можно увидеть только переменную составляющую напряжения.
На картинке видно, что при постоянной составляющей 1000 Вольт и размахе переменной составляющей 500 Вольт, максимальное напряжение, приложенное к входу, будет 1500 Вольт. Хотя, на экране осциллографа мы увидим только синусоиду амплитудой 500 Вольт.

Как измерить выходное сопротивление линейного выхода?

Этот параграф можно пропустить. Он рассчитан на любителей мелких подробностей.
Выходное сопротивление (выходной импеданс) линейного выхода, рассчитанного на подключение телефонов (наушников), слишком мало, чтобы оказать существенное влияние на точность измерений, которые нам предстоит выполнить в следующем параграфе.
Так для чего измерять выходной импеданс?
Так как мы будем использовать для калибровки осциллографа виртуальный низкочастотный сигнал-генератор, то его выходной импеданс будет равен выходному импедансу линейного выхода (Line Out) звуковой карты.
Убедившись в том, что выходной импеданс мал, мы можем предотвратить грубые ошибки при измерении входного импеданса. Хотя, даже при самом плохом стечении обстоятельств эта ошибка вряд ли превысит 3… 5%. Откровенно говоря, это даже меньше возможной ошибки измерений. Но, известно, что ошибки имеют привычку «набегать».
При использовании генератора для ремонта и настройки аудиотехники тоже желательно знать его внутренне сопротивление. Это может пригодиться, например, при измерении ESR (Equivalent Series Resistance) эквивалентного последовательного сопротивления или попросту реактивного сопротивления конденсаторов.
Мне, благодаря этому измерению, удалось выявить самый низкоомный выход в моей аудиокарте.

Если у аудиокарты всего одно выходное гнездо, то тогда всё ясно. Оно одновременно является и линейным выходом и выходом на телефоны (наушники). Его импеданс, как правило, мал, и его можно не измерять. Именно такие аудио-выходы используются в ноутбуках.

Когда же гнёзд целых шесть и есть ещё парочка на передней панели системного блока, а каждому гнезду можно назначить определённую функцию, то выходное сопротивление гнёзд может существенно отличаться.
Обычно, самый низкий импеданс соответствует гнезду салатового цвета, которое по-умолчанию и является линейным выходом.

Пример замера импеданса нескольких разных выходов аудиокарты установленных в режим «Телефоны» и «Линейный выход».

Как видно из формулы, абсолютные значения измеренного напряжения роли не играют, потому эти замеры можно делать задолго до калибровки осциллографа.
Пример расчёта.
R1 = 30 Ом.
U1 = 6 делений.
U2 = 7 делений.
Rx = 30(7 – 6) / 6 = 5 (Ом)

Как измерить входное сопротивление линейного входа?

Чтобы рассчитать аттенюатор для линейного входа аудиокарты, нужно знать входное сопротивление линейного входа. К сожалению, измерить входное сопротивление при помощи обычного мультиметра нельзя. Это связано с тем, что во входных цепях аудиокарт имеются разделительные конденсаторы.
Входные же сопротивления разных аудиокарт могут очень сильно отличаться. Так что, этот замер сделать всё-таки придётся.
Для измерения входного импеданса аудокарты по переменному току, нужно подать на вход через балластный (добавочный) резистор синусоидальный сигнал частотой 50 Гц и рассчитать сопротивление по приведённой формуле.
Синусоидальный сигнал можно сформировать в программном генераторе НЧ, ссылка на который есть в «Дополнительных материалах». Замер амплитудных значений также можно произвести программным осциллографом.

На картинке изображена схема подключений.
Напряжения U1 и U2 нужно измерить виртуальным осциллографом в соответствующих положениях выключателя SA. Абсолютные значения напряжения знать не нужно, поэтому расчёты валидны до калибровки прибора.

Пример расчёта.
R1 = 50кОм.
U1 = 100
U2 = 540
Rx = 50 * 100 / (540 – 100) ≈ 11,4 (кОм).

Вот результаты замеров импеданса разных линейных входов.
Как видите, входные сопротивления отличаются в разы, а в одном случае почти на порядок.

Максимальная неограниченная амплитуда входного напряжения аудиокарты, при максимальном уровне записи, около 250мВ. Делитель же напряжения, или как его ещё называют, аттенюатор позволяет расширить диапазон измеряемых напряжений осциллографа.
Аттенюатор можно построить по разным схемам, в зависимости от коэффициента деления и необходимого входного сопротивления.

Вот один из вариантов делителя, позволяющих сделать входное сопротивление кратным десяти. Благодаря добавочному резистору Rдоб. можно подогнать сопротивление нижнего плеча делителя до какой-нибудь круглой величины, например, 100 кОм. Недостаток этой схемы в том, что чувствительность осциллографа будет слишком сильно зависеть от входного сопротивления аудиокарты.
Так, если входной импеданс равен 10 кОм, то коэффициент деления делителя увеличится в десять раз. Уменьшать же резистор верхнего плеча делителя не желательно, так как он определяет входное сопротивление прибора, да и является основным звеном защиты прибора от высокого напряжения.

Так что, я предлагаю Вам самостоятельно рассчитать делитель, исходя из входного импеданса Вашей аудиокарты.
На картинке нет ошибки, делитель начинает делить входное напряжение уже при выборе масштаба 1:1. Расчеты же, конечно нужно делать, опираясь на реальное соотношение плеч делителя.
На мой взгляд, это самая простая и вместе с тем самая универсальная схема делителя.

По представленным формулам можно рассчитать аттенюатор для адаптера, если Вы согласитесь с предложенной схемой.

Пример расчёта делителя.
Исходные значения.
R1 – 1007 кОм (результат замера резистора на 1 мОм).
Rвх. – 50 кОм (я выбрал более высокоомный вход из двух имеющихся на передней панели системного блока).

Расчёт делителя в положении переключателя 1:20.
Сначала рассчитаем по формуле (1) коэффициент деления делителя, определяемый резисторами R1 и Rвх.
1007 + 50/ 50 = 21,14 (раз)
Значит, общий коэффициент деления в положении переключателя 1:20 должен быть:
21,14*20 = 422,8 (раз)
Рассчитываем номинал резистора для делителя.
1007*50 / 50*422,8 –50 –1007 ≈ 2,507 (кОм)
Расчёт делителя в положении переключателя 1:100.
Определяем общий коэффициент деления в положении переключателя 1:100.
20,14*100 = 2014 (раз)
Рассчитываем величину резистора для делителя.
1007*50 / 50*2014 –50 –1007 ≈ 0,505 (кОм)
Если вы собираетесь использовать только осциллограф «Авангард» и только в диапазонах 1:1 и 1:20, то точность подбора резистора может быть низка, так как «Авангард» можно откалибровать независимо в каждом из двух имеющихся диапазонов. Во всех остальных случаях придётся подобрать резисторы с максимальной точностью. Как это сделать написано в следующем параграфе.

Если Вы сомневаетесь в точности своего тестера, то можно подогнать любой резистор с максимальной точностью методом сравнения показаний омметра.
Для этого, вместо постоянного резистора R2 временно устанавливается подстроечный резистор R*. Сопротивление подстроечного резистора подбирается так, чтобы получить минимальную ошибку в соответствующем диапазоне деления.
Затем сопротивление подстроечного резистора измеряется, а постоянный резистор уже подгоняется под измеренное омметром сопротивление. Так как оба резистора измеряются одним и тем же прибором, то погрешность омметра не влияет на точность замера.

А это парочка формул для расчёта классического делителя. Классический делитель может пригодиться, когда требуется высокое входное сопротивление прибора (мОм/В), а применять дополнительную делительную головку не хочется.

Как подобрать или подогнать резисторы делителя напряжения?

Так как радиолюбители часто испытывают трудности при поиске прецизионных резисторов, я расскажу о том, как можно с высокой точностью подогнать обычные резисторы широкого применения.

Использование подстроечных резисторов.

Как видите, каждое плечо делителя состоит из двух резисторов – постоянного и подстроечного.
Недостаток – громоздкость. Точность ограничена только доступной точностью измерительного прибора.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДЁТ.

Двух канальный осциллограф, с генератором сигналов и хорошими характеристиками.
Очень много скриншотов.

Для проведения экспериментов, мне понадобился осциллограф, тогда мне выдали Актаком АСК-2034 в университете, который в последующем я должен был вернуть. Эксперимент происходил на одном предприятии города, и раз осциллограф на мне я его каждый раз таскал с собой.

Недостатки осциллографа АСК-2034

Самый большой недостаток это габариты, если передвигаться в общественном транспорте не только с ним то это становится проблемой.
Второй недостаток, что бы сохранить измеренные показания в виде графиков, необходимо подключать к пк, иначе памяти для сохранения у него ограниченное число (толи 1 график, толи 2), и то память использовалась для наложения графиков.
Но и последний недостаток это софт после того как ты сохранил 1 график на ПК, софт больше не видел осциллограф, необходимо было отключить кабель и заново подключить, Если нужно сохранить серию экспериментов то это являлось проблемой.

После использования этого осциллографа, я понял что у меня он должен быть. Основным требованием тогда была цена, присматривался ко всяким конструкторам типа DSO138 и пр, а так же подобные в корпусе по типу DSO201. Потом уже стали появятся и другие требования к покупке. Посмотрел разнообразные приставки к ПК от Hantek и Instrustar, в этой ценовой категории именно они и распространены.при покупке использовал купон на 5$ в итоге цена была 99$

У этого продавца есть доставка СПРС-Экспресс от момента заказа до момента получения прошло ровно 13 дней

Фото распаковки

Привет СПРС-Экспресс, был стерт угол посылки, протерлись все слои до картонной коробки, благо она из плотного картона и ничего не пострадало.


Далее все стандартно, пупырка


коробка


внутри


и с другой стороны


Основные характеристики 210B со страницы продавца:


Более подробные характеристики можно посмотреть на странице товара.

Комплектация:
Два щупа с выбором множителя, в комплекте так же идут цветные кольца и пластиковая отвертка для регулировки шупов



Провод для генератора сигналов



Кабель для подключения к ПК, очень мягкий длинна 1,5 м в целом качественно сделан



Ну и сам девайс с двух сторон, с одной стороны разъемы под щупы, и под генератор, а ток же два вывода для пробы(прямоугольный сигнал)


С другой стороны индикатор питания, разъем под USB, и две настройки для генератора сигналов (Амплитуда и Смещение)

Программное обеспечение.
До того как пришел осциллограф, обзоров я на него не нашел, были только некоторые обсуждения на форумах. Я решил сразу скачать и установить ПО, сайт на китайском языке, но гугл траслейт в помощь, нашел на которой можно скачать программу Multi VirAnalyzer есть на китайском и английском языке.Обновляется она довольно часто, вот прямая .
Появилась английская версия сайта,

В комплекте так же был диск(немного не сбалансированый сильно гудел в приводе), но данные с него считать можно, там есть инструкции и программа так же в двух версиях на Английском и Китайских языках. На сайте само собой версия программы новее.
Подключаем осциллограф, запускаем программу и видим диалоговое окно.

Здесь можно выбрать версию программы Простая и Проф, забегая вперед скажу, что функции у них одинаковые, но разный интерфейс.
Запускаем простую версию


Что бы получить сигнал нужно нажать на кнопку с лампочкой CH1 или CH2, регулировки тут осуществляется ручками, мышкой можно менять только положение сигналов по вертикале. Если на верхней панеле нажать кнопку DDS, то откроется вкладка с настройкой генератора, можно выбрать разнообразные сигналы и менять частоту, амплитуда и сдвиг регулируется ручками, что значат числа 50 я так и не разобрался.
Так же можно выбрать отображение сигнала, дело в том, что с осциллографа мы получаем точки, а сама программа отображает их как графики. Выбрать можно из двух вариантов либо сплайны либо синусоида, разницу заметить почти не возможно, Знаю что при сжатии изображений синусоида это jpg а сплайны это jpg2000, и что у последней сжатие больше, но как это применить к осциллографу я не знаю.
Есть еще так называемый Roll mode, сигнал при таком режиме отображается не в реальном времени, но зато можно записать изменение во времени, такой режим хорош например посмотреть изменения напряжения при нагрузке на электродвигатель.


Есть еще анализатор спектра, ничего сказать о нем не могу но выглядит это так


Так же сигнал можно получать либо в автоматическом режиме либо с использованием тригеров.

Еще пару скриншотов




Проф режим программы отличается прежде всего интерфейсом, в нем нет разнообразных ручек для регулировки, зато есть поля для ввода значений. Хоть и ручек нет, но зато управление мышкой намного удобней, если навести на боковые шкалы и покрутить колесиком, то меняется масштаб. что намного удобнее и интуитивно понятнее чем в Простом режиме.


Но вот например работа с генератором сигналов реализована в этом режиме не очень удобно из отдельного окна.


Но плюсом является то что можно что можно совместить несколько окон на одном экране.

Таким образом, что то удобно в одном режиме программы, что то другое, и там и там можно сохранять графики в формате CSV, либо osc. Которые можно открыть либо в Exel(можно открыть только формат CSV), либо в режиме Data Recorder, хоть он не работает на этом осциллографе, но там можно изменять массштаб графиков можно их сохранить в графическом формате.

Переключение режимов рабаты программы можно осуществлять через тул бар

Но одновременно нельзя использовать осциллограф в Простом и Проф режиме, нужно один закрыть другой открыть.

В целом осциллограф мне понравился, на пределе возможностей может я его в ближайшее время использовать не буду, брал с запасом на будущее. Но на нашем рынке ничего подобного за такую цену и близко нет. То что этот осциллограф как приставка для меня не является проблемой, можно подключить к нетбуку или к планшету на Windows, даже в этом случае вес и габариты такого решения минимальные и помещаются в рюкзаке.