Осциллограф из монитора своими руками

Подробные рекомендации по превращению вашего ПК в универсальный аналитический прибор завзятого электронщика. Обзор необходимого ПО.

Современная измерительная аппаратура давно срослась с цифровыми и процессорными средствами управления и обработки информации. Стрелочные указатели уже становятся нонсенсом даже в дешевых бытовых приборах. Аналитическое оборудование все чаще подключается к обычным ПК через специальные платы-адаптеры. Таким образом, используются интерфейсы и возможности программ приложений, которые можно модернизировать и наращивать без замены основных измерительных блоков, плюс вычислительная мощь настольного компьютера.

Кроме того, и расширение возможностей обычного компьютера возможно за счет разнообразных программно-аппаратных средств, — специальных плат расширения, содержащих измерительные АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). И компьютер очень легко превращается в аналитический прибор, к примеру, — спектроанализатор, осциллограф, частотомер… , как и во многое другое. Подобные средства для модернизации компьютеров выпускаются многими фирмами. Однако цена и узконаправленная специфика не делают это оборудование распространенным в наших условиях.

Но зачем далеко ходить? Оказывается, простой ПК в своей конструкции уже содержит средства, которые с некоторыми ограничениями способны превратить его в тот же осциллограф, спектроанализатор, частотомер или генератор импульсов. Согласитесь, уже немало. К тому же делаются все эти превращения только с помощью специальных программ, которые к тому же совершенно бесплатны и каждый желающий может их скачать в Интернете.

Вы, наверное, зададитесь логичным вопросом — как же в измерениях можно обойтись без АЦП и ЦАП? Никак нельзя. Но ведь и то и другое присутствует почти в каждом компьютере, правда, называется по другому — звуковая карта. А чем не АЦП/ЦАП, скажите, пожалуйста? Это уже давно поняли те, кто написал для нее массу программ, не имеющих никакого отношения к воспроизведению музыки. Ведь обычная звуковая плата ПК способна воспринимать и преобразовывать сигнал сложной формы в пределах звуковой частоты и амплитудой до 2В в цифровую форму со входа LINE-IN или же с микрофона. Возможно и обратное преобразование, — на выход LINE-OUT (Speakers). Таким образом, вы можете работать с любым сигналом до 20 кГц, а то и выше, в зависимости от звуковой платы. Максимальный предел уровня входного напряжения 0,5-2 В тоже не составляет проблемы, — примитивный делитель напряжения на резисторах собирается и калибруется за 15 минут. Вот на таких-то нехитрых принципах и строятся программное обеспечение: осциллографы, осциллоскопы, спектроанализаторы, частотомеры и, наконец, генераторы импульсов всевозможной формы. Такие программы эмулируют на экране компьютера работу привычных для нас приборов, естественно со своей спецификой и в пределах частотного диапазона вашей звуковой платы.

Осциллограф из компа (собираем на чем есть) -^√^√-

Как это работает? Для пользователя все выглядит очень просто. Запускаем программу, в большинстве случаев такое ПО не нужно даже инсталлировать. На экране монитора появляется изображение осциллографа: с характерным для этих приборов экраном с координатной сеткой, тут же и панель управления с кнопками, движками и регуляторами, тоже часто копирующими вид и форму таковых с настоящих — аппаратных осциллографов. Кроме того, в программных осциллографах могут присутствовать дополнительные возможности, как, например, возможность сохранения исследуемого спектра в памяти, плавное и автоматическое масштабирование изображения сигнала и т.д. Но, конечно же, есть и свои недостатки.

Как подключиться к звуковой карте? Здесь нет ничего сложного — к гнезду LINE-IN, с помощью соответствующего штекера. Типичная звуковая плата имеет на панельке всего три гнезда: LINE-IN, MIC, LINE-OUT (Speakers), соответственно линейный вход, микрофон, выход для колонок или наушников. Конструкция всех гнезд одинакова, соответственно и штекеры для всех идут одни и те же. Программа осциллограф будет работать и отображать спектр и в том случае если снимается звуковой сигнал с помощью микрофона, подключенного к своему входу. Более того, большинство программных осциллографов, спектроанализаторов и частотомеров нормально функционируют, если в это же время на выход звуковой платы LINE-OUT выводится какой-то другой сигнал с помощью другой программы, пусть даже музыка. Таким образом, на одном и том же компьютере можно задавать сигнал, скажем с помощью программы генератора, и тут же его контролировать осциллографом или анализатором спектра.

При подключении сигнала к звуковой плате следует соблюдать некоторые предосторожности, не допуская превышения амплитуды выше 2 В, что чревато последствиями, такими как выходом устройства из строя. Хотя для корректных измерений уровень сигнала должен быть гораздо ниже от максимально допустимого значения, что так же определяется типом звуковой карты. Например, при использовании популярной недорогой платы на чипе Yamaha 724 нормально воспринимается сигнал с амплитудой не выше 0,5 В, при превышении этого значения пики сигнала на осциллографе ПК выглядят обрезанными (рис.1). Поэтому для согласования подаваемого сигнала со входом звуковой карты потребуется собрать простой делитель напряжения (рис.2).

Цифровой осциллограф с цветным экраном за 15 минут и 6$. Звучит нереально?

Осциллограф является одним из самых дорогих в лаборатории радиолюбителя.

Как следствие — использование старых электронно-лучевых осциллографов, а то и вообще отсутствие таких. Решение? Если вы читаете эту статью, значит, у вас есть компьютер, то есть LPT порт (между прочим, часто встречается и в ноутбуках) и БОЛЬШОЙ ЦВЕТНОЙ дисплей. Все! Этого достаточно для того чтобы собрать осциллограф. Понадобится аналого-цифровой преобразователь и еще несколько компонентов, найти которые не составит труда. Названия элементов написаны на схеме.

Как измерить внутреннее сопротивление литиевого аккумулятора

Отдельно стоит остановиться только на преобразователях, а именно ADC0820 или TLC0820. 74НС257 — буфер, защищает параллельный порт вашего компьютера, пренебрегать не рекомендую, т.к. опасность «сжечь» его существует. Найти их сложно, но можно. В крайнем случае, придется заказать из международных каталогов. Думаю, это стоит того.

Чего-то не хватает? А… Программы! Программа предлагается в двух вариантах (заметьте, БЕСПЛАТНО!) — для DOS и для Windows. Что лучше? А что вам больше понравится, DOS-вариант быстрее, т.к. написан на Ассемблере, Windows — красивее. Внимание! Если при установке Windows версии возникла ошибка DLL, скопируйте inpout32.dll в системную папку (интерфейс параллельного порта).

Скачать можно здесь:

  • ScopeOnPC для DOS
  • ScopeOnPC для Windows

Перевод: Ale)(ander, по заказу РадиоЛоцман

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.

Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • На данном этапе развития АЦП создавать цифровой осциллограф имеет смысл только для низкочастотного(звукового) диапазона. Простой расчет покажет, что просмотреть детально импульсный сигнал длительностью 1-5мксек данная конструкция не позволит, т.к. время преобразования АЦП конструкции 1,5мксек. Практически любой самый простой старый осциллограф с полосой в 10мгц обеспечит на несколько порядков лучшие измерения. Пока это просто трата времени.
  • Почему же? Как Вы заметили, для звукового диапазона вполне подойдет. Может и еще для каких-нибудь приложений. Главное преимущество — сигнал сразу оцифровывается. Т.е. дальше его можно обрабатывать.
  • Такое устройство только для простых измерений НЧ сигналов. Тогда можно его не собирать, а использовать звуковую карту компьютера и программу (коих в интернете очень много). Есть очень хорошие разработки програм-осциллографов на базе звуковой карты.
  • Да, но через звуковую карту сигнал будет ограничен и низкими частотами, как и высокими. А как такой осциллограф будет работать с прямоугольными импульсами на разных частотах?
  • На мой взгляд предложенное устройство является не измерительным прибором, а некоторой игрушкой, демонстрирующей возможности работы компьютера с внешними устройствами.
  • Стоит-ли «ломать копья». Передлагаемое устройство имеет ограниченые возможности (как и все другие приборы). И использовать его можно.
  • А можно ссылочку? Малому в технаре задали: примитивные осциллограммы на стену проецировать. Проектор у них есть. Из-за этого, наверное, впервые в «измерения» зашел.
  • Я тут копаясь в интернете, нарвался на электронную версию книги «как сделать из компьютера измерительный комплекс», скачал ее и не пожалел! там приводится как раз то, о чем идет речь (я это и искал). Так вот, там рассматривается обыкновенный аналого-цифровой преобразователь, с интерфейсом RS232 (COM-PORT). и абсолютно ничего та сложного нет, а наоборот — вся схема основана на одной микросхеме типа АЦП, и трех оптопарах, которые там даже не обязательны, они нужны исключительно для развязки измеряемого устройства и компьютера, для того, чтобы не спалить случайно компьютер.
  • Ну вот! Я уже и благодарность приготовил. А ссылка-то где?
  • А че, гугля отменили? [url]http://www.chitalka.su/2008/07/02/kak-prevratit-personalnyjj-kompjuter-v.html[/url]
  • Извините, что так долго не отвечал, заработался, на форуме появлялся не надолго. Выкладываю несколько программ.
  • Мерси, QED, но пока не скачалось. Ошибка. Попробую позжее.
  • Scope30 может под ХР не работать. Второй файл (осциллограф) — очень хорошая прога, с множеством настроек, но думаю разберетесь. 🙂
  • А демонстрационность версии заключается в том, что осциллограмма соответствует сигналу только несколько секунд и замирает? Или какая-то функция памяти включена, и я не понял?
  • Вроде это не демонстрационная прога. Надо в настройках смотреть, скорее всего ограничение буфером, который надо выставить в настройках. (я так понял о осциллографе идет речь). Если найду у меня был еще один осциллограф, по-проще в настройках, но тоже функциональный (у него «бесконечный» режим просто включается)
  • На благодарность не сильно рассчитываю, но хотя бы это! Виртуальные измерительные приборы Имя файла Размер фаила Описание Примечание winscope.zip 89kB Двухканальный осциллоскоп работающий зо звуковой картой Бесплатно os.rar 223 kB Осциллограф на базе звуковой карты Условно — бесплатно sp1.3.rar 288kB Спектроанализатор, генератор сигналов и осциллограф. Бесплатно [url]http://autostop.narod.ru/main2.html[/url] Там есть еще!
  • Подобных книг не мало. У меня есть книга Патрика Гелля (Patrick Gueulle) позволяет создать на базе IBM-совместимого персонального компьютера систему сбора и обработки информации о различных физических процессах. Тем самым ПК превращается в мощный измерительный прибор. Вот ссылки:[url]http://depositfiles.com/files/twbpn9kx1[/url] и [url]http://letitbit.net/download/27227d890174/PK-v-programmator.rar.html[/url]
  • Ну, засыпали! Спасибо всем, особенно jurry: мне как раз простейшая и была нужна.

Публикации по теме

  • НовостиНовый бюджетный телефон с цветным экраном Nokia 3100
  • НовостиЧасы с цветным экраном и инфракрасным интерфейсом — ICW001 Wrist Watch
  • НовостиFluke выпускает осциллограф-мультиметр начального уровня с цветным дисплеем — 192C
  • НовостиBenQ DC E43 и DC E53: 4 и 5 Мп новинки с широким ЖК-экраном — DC E43 DC E53
  • ФорумЦифровой осциллограф Sound Forge 8.0

Осциллограф, подключаемый через USB

Есть множество вариантов изготовления самодельных USB осциллографов, но не все из них доступны новичкам. Самым простым вариантом будет его сборка из уже готовых комплектующих. Они продаются в радиомагазинах. Более дешёвым вариантом будет купить эти радиодетали в китайских интернет-магазинах, но нужно помнить о том, что купленные в Китае комплектующие могут прийти в неисправном состоянии, а деньги за них возвращают далеко не всегда. После сборки должна получиться небольшая приставка, подключаемая к ПК.

Этот вариант осциллографа имеет самую высокую точность. Если встает проблема, какой осциллограф выбрать для ремонта ноутбуков и другой сложной техники, лучше остановить свой выбор на нём.

Для изготовления понадобятся:

  • Плата с разведёнными дорожками.
  • Процессор CY7C68013A.
  • Микросхема аналого-цифрового преобразователя AD9288−40BRSZ.
  • Конденсаторы, резисторы, дроссели и транзисторы. Номиналы этих элементов указаны на принципиальной схеме.
  • Паяльный фен для запайки SMD компонентов.
  • Провод в лаковой изоляции сечением 0,1 мм².
  • Тороидальный сердечник для намотки трансформатора.
  • Кусок стеклотекстолита.
  • Паяльник с заземлённым жалом.
  • Припой.
  • Флюс.
  • Паяльная паста.
  • Микросхема памяти EEPROM flash 24LC64.
  • Корпус.
  • USB разъём.
  • Гнездо для подключения щупов.
  • Реле ТХ-4,5 или другое, с управляющим напряжением не более 3,3 В.
  • 2 операционных усилителя AD8065.
  • DC-DC преобразователь.

Собирать нужно по этой схеме:

Осциллограф из ноутбука

Обычно для изготовления печатных плат радиолюбители пользуются методом травления. Но сделать таким образом двухстороннюю печатную плату со сложной разводкой самостоятельно не получится, поэтому её нужно заранее заказать на заводе, выпускающем подобные платы.

Для этого нужно отослать на завод чертёж платы, по которому её изготовят. На одном и том же заводе делают разные по качеству платы. Оно зависит от выбранных при оформлении заказа опций.

Для того чтобы получить в итоге хорошую плату, нужно указать в заказе следующие условия:

  • Толщина стеклотекстолита — не менее 1,5 мм.
  • Толщина медной фольги — не менее 1 OZ.
  • Сквозная металлизация отверстий.
  • Лужение контактных площадок свинецсодержащим припоем.

После получения готовой платы и покупки всех радиодеталей можно приступать к сборке осциллографа.

Первым собирается DC-DC преобразователь, выдающий напряжения +5 и -5 вольт.

Осциллограф из звуковой карты

Его нужно собрать на отдельной плате и подключить к основной с помощью экранированного кабеля.

Припаивать микросхемы к основной плате нужно аккуратно, не перегревая их. Температура паяльника не должна быть выше трехсот градусов, иначе паяемые детали выйдут из строя.

После установки всех компонентов собирают устройство в подходящий по размеру корпус и подключают к компьютеру USB кабелем. Замыкают перемычку JP1.

Нужно установить и запустить на ПК программу Cypress Suite, перейти во вкладку EZ Console и кликните по LG EEPROM. В появившемся окне выбрать файл прошивки и нажать Enter. Дождаться появления надписи Done, говорящей об успешном завершении процесса. Если вместо неё появилась надпись Error, значит, на каком-то этапе произошла ошибка. Нужно перезапустить прошивальщик и попробовать снова.

После прошивки изготовленный своими руками цифровой осциллограф будет полностью готов к работе.

Вариант с автономным питанием

В домашних условиях радиолюбители обычно пользуются стационарными устройствами. Но иногда возникает ситуация, когда нужно отремонтировать что-то находящееся вдали от дома. В таком случае понадобится портативный осциллограф с автономным питанием.

Перед началом сборки приготовьте следующие комплектующие:

  • Ненужные Bluetooth наушники или аудиомодуль.
  • Планшет или смартфон на Android.
  • Литий-ионный аккумулятор типоразмера 18650.
  • Холдер для него.
  • Контроллер заряда.
  • Гнездо Jack 2,1 Х 5,5 мм.
  • Разъем для подключения измерительных щупов.
  • Сами щупы.
  • Выключатель.
  • Пластиковая коробочка из-под губки для обуви.
  • Экранированный провод сечением 0,1 мм².
  • Тактовая кнопка.
  • Термоклей.

Нужно разобрать беспроводную гарнитуру и достать из неё плату управления. Отпаять от неё микрофон, кнопку включения и аккумулятор. Отложить плату в сторонку.

Вместо блютус-наушников можно использовать Bluetooth аудиомодуль.

Ножом соскрести с коробочки остатки губки и хорошо почистить её с использованием моющих средств. Подождать, пока она высохнет, и вырезать отверстия под кнопку, выключатель и разъёмы.

Припаять провода к гнёздам, холдеру, кнопке и выключателю. Установить их на свои места и закрепить термоклеем.

Провода нужно соединять так, как показано на схеме:

Самодельный осциллограф

Расшифровка обозначений:

  1. Холдер.
  2. Выключатель.
  3. Контакты «BAT +» и «BAT –».
  4. Контроллер заряда.
  5. Контакты «IN +» и «IN –».
  6. Разъём Jack 2,1 Х 5,5 мм.
  7. Контакты «OUT+» и «OUT –».
  8. Контакты батареи.
  9. Плата управления.
  10. Контакты кнопки включения.
  11. Тактовая кнопка.
  12. Гнездо для щупов.
  13. Контакты микрофона.

Далее припаять провода к контроллеру заряда и плате управления, затем поместить их внутрь корпуса и зафиксировать термоклеем. Закрыть коробочку крышкой и защёлкнуть её.

Затем скачать из плеймаркета приложение виртуального осциллографа и установить его на смартфон. Включить блютус модуль и синхронизировать его со смартфоном. Подключить щупы к осциллографу и открыть на телефоне его программную часть.

При касании щупами источника сигнала на экране Android-устройства появится кривая, показывающая уровень сигнала. Если она не появилась, значит, где-то была допущена ошибка.

Следует проверить правильность подключения и исправность внутренних компонентов. Если все в порядке, нужно попробовать запустить осциллограф снова.

Компьютер в роли осциллографа, спектроанализатора, частотомера и генератора

Подробные рекомендации по превращению вашего ПК в универсальный аналитический прибор завзятого электронщика. Обзор необходимого ПО.

Современная измерительная аппаратура давно срослась с цифровыми и процессорными средствами управления и обработки информации. Стрелочные указатели уже становятся нонсенсом даже в дешевых бытовых приборах. Аналитическое оборудование все чаще подключается к обычным ПК через специальные платы-адаптеры. Таким образом, используются интерфейсы и возможности программ приложений, которые можно модернизировать и наращивать без замены основных измерительных блоков, плюс вычислительная мощь настольного компьютера.

Кроме того, и расширение возможностей обычного компьютера возможно за счет разнообразных программно-аппаратных средств, — специальных плат расширения, содержащих измерительные АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). И компьютер очень легко превращается в аналитический прибор, к примеру, — спектроанализатор, осциллограф, частотомер… , как и во многое другое. Подобные средства для модернизации компьютеров выпускаются многими фирмами. Однако цена и узконаправленная специфика не делают это оборудование распространенным в наших условиях.

Но зачем далеко ходить? Оказывается, простой ПК в своей конструкции уже содержит средства, которые с некоторыми ограничениями способны превратить его в тот же осциллограф, спектроанализатор, частотомер или генератор импульсов. Согласитесь, уже немало. К тому же делаются все эти превращения только с помощью специальных программ, которые к тому же совершенно бесплатны и каждый желающий может их скачать в Интернете.

Вы, наверное, зададитесь логичным вопросом — как же в измерениях можно обойтись без АЦП и ЦАП? Никак нельзя. Но ведь и то и другое присутствует почти в каждом компьютере, правда, называется по другому — звуковая карта. А чем не АЦП/ЦАП, скажите, пожалуйста? Это уже давно поняли те, кто написал для нее массу программ, не имеющих никакого отношения к воспроизведению музыки. Ведь обычная звуковая плата ПК способна воспринимать и преобразовывать сигнал сложной формы в пределах звуковой частоты и амплитудой до 2В в цифровую форму со входа LINE-IN или же с микрофона. Возможно и обратное преобразование, — на выход LINE-OUT (Speakers). Таким образом, вы можете работать с любым сигналом до 20 кГц, а то и выше, в зависимости от звуковой платы. Максимальный предел уровня входного напряжения 0,5-2 В тоже не составляет проблемы, — примитивный делитель напряжения на резисторах собирается и калибруется за 15 минут. Вот на таких-то нехитрых принципах и строятся программное обеспечение: осциллографы, осциллоскопы, спектроанализаторы, частотомеры и, наконец, генераторы импульсов всевозможной формы. Такие программы эмулируют на экране компьютера работу привычных для нас приборов, естественно со своей спецификой и в пределах частотного диапазона вашей звуковой платы.

Как это работает? Для пользователя все выглядит очень просто. Запускаем программу, в большинстве случаев такое ПО не нужно даже инсталлировать. На экране монитора появляется изображение осциллографа: с характерным для этих приборов экраном с координатной сеткой, тут же и панель управления с кнопками, движками и регуляторами, тоже часто копирующими вид и форму таковых с настоящих — аппаратных осциллографов. Кроме того, в программных осциллографах могут присутствовать дополнительные возможности, как, например, возможность сохранения исследуемого спектра в памяти, плавное и автоматическое масштабирование изображения сигнала и т.д. Но, конечно же, есть и свои недостатки.

Как подключиться к звуковой карте? Здесь нет ничего сложного — к гнезду LINE-IN, с помощью соответствующего штекера. Типичная звуковая плата имеет на панельке всего три гнезда: LINE-IN, MIC, LINE-OUT (Speakers), соответственно линейный вход, микрофон, выход для колонок или наушников. Конструкция всех гнезд одинакова, соответственно и штекеры для всех идут одни и те же. Программа осциллограф будет работать и отображать спектр и в том случае если снимается звуковой сигнал с помощью микрофона, подключенного к своему входу. Более того, большинство программных осциллографов, спектроанализаторов и частотомеров нормально функционируют, если в это же время на выход звуковой платы LINE-OUT выводится какой-то другой сигнал с помощью другой программы, пусть даже музыка. Таким образом, на одном и том же компьютере можно задавать сигнал, скажем с помощью программы генератора, и тут же его контролировать осциллографом или анализатором спектра.

При подключении сигнала к звуковой плате следует соблюдать некоторые предосторожности, не допуская превышения амплитуды выше 2 В, что чревато последствиями, такими как выходом устройства из строя. Хотя для корректных измерений уровень сигнала должен быть гораздо ниже от максимально допустимого значения, что так же определяется типом звуковой карты. Например, при использовании популярной недорогой платы на чипе Yamaha 724 нормально воспринимается сигнал с амплитудой не выше 0,5 В, при превышении этого значения пики сигнала на осциллографе ПК выглядят обрезанными (рис.1). Поэтому для согласования подаваемого сигнала со входом звуковой карты потребуется собрать простой делитель напряжения (рис.2).

Инструкция по сборке

  • Первым делом нужно демонтировать крышку дисплея;
  • В корпусе необходимо сделать отверстие, в которое будет установлена кнопка и ЮСБ;
  • Имеющиеся разъёмы HDMI нужно выпаять;
  • Один конец провода HDMI припаивается к материнке в мониторе, второй к материнке планшета;

осциллограф из старого монитора

ВАЖНО! Прежде чем припаять плату, необходимо прозвонить её с помощью мультиметра. Так порядок подключения не будет перепутан.

  • С планшета выпаивается ЮСБ и кнопка питания;
  • К кнопке питания и разъёму ЮСБ припаиваются кабеля;
  • Провода крепятся на крышке устройства;
  • Между контактами GND и USB устанавливается перемычка;
  • Устанавливается резистор. Монтировать его нужно между средним и минусовым контактами батареи;
  • С помощью двустороннего скотча необходимо закрепить инвертор. Также крепится материнка;
  • Крышка монитора возвращается на место;
  • К ЮСБ разъёму подключается компьютерная мышь, которой осуществляется включение устройства;
  • Проверяется работоспособность осциллографа;

Если под рукой нет ненужного монитора, для изготовления осциллографа можно взять ЖК — телевизор.

Осциллограф своими руками

При наличии минимальных знаний в электронике, осциллограф можно изготовить самостоятельно. Например, изготовить его можно из монитора компьютера.

Осциллограф из монитора своими руками - как из старого монитора сделать полезное приспособление

  • Монитор;
  • Инвертор и резистор;
  • Материнка от планшета;
  • Разъём ЮСБ;
  • Провод HDMI;
  • Провод толщиной 0,1 мм2;
  • Кнопка;
  • Скотч;

Инструкция по сборке

  • Первым делом нужно демонтировать крышку дисплея;
  • В корпусе необходимо сделать отверстие, в которое будет установлена кнопка и ЮСБ;
  • Имеющиеся разъёмы HDMI нужно выпаять;
  • Один конец провода HDMI припаивается к материнке в мониторе, второй к материнке планшета;

Осциллограф из монитора своими руками - как из старого монитора сделать полезное приспособление

ВАЖНО! Прежде чем припаять плату, необходимо прозвонить её с помощью мультиметра. Так порядок подключения не будет перепутан.

  • С планшета выпаивается ЮСБ и кнопка питания;
  • К кнопке питания и разъёму ЮСБ припаиваются кабеля;
  • Провода крепятся на крышке устройства;
  • Между контактами GND и USB устанавливается перемычка;
  • Устанавливается резистор. Монтировать его нужно между средним и минусовым контактами батареи;
  • С помощью двустороннего скотча необходимо закрепить инвертор. Также крепится материнка;
  • Крышка монитора возвращается на место;
  • К ЮСБ разъёму подключается компьютерная мышь, которой осуществляется включение устройства;
  • Проверяется работоспособность осциллографа;

Если под рукой нет ненужного монитора, для изготовления осциллографа можно взять ЖК — телевизор.

Осциллографическая приставка к VGA-монитору (часть 1)

Любой радиолюбитель знает, что такое осциллограф, и хотел бы его иметь в своей домашней лаборатории. Однако стоимость промышленных приборов далеко не всегда позволяет его приобрести для домашнего использования. Начинающие радиолюбители, покрывая потребность в хоть каком-то осциллографе, используют недорогие наборы или готовые конструкции, например, DSO-138 или DSO-150, собранные на микроконтроллере (МК) STM32F103. Но экран диагональю 2,4″ и очень посредственные характеристики этих изделий не сильно вдохновляют.

Как-то на просторах Интернета я встретил интересное техническое решение вывода на экран изображения [1] также на основе МК STM32F103, и тогда возникла мысль, а что, если это решение «скрестить» с осциллографом?

Развитием этой идеи явилась описываемая ниже приставка к монитору или телевизору с VGA-входом, которую можно использовать как в повседневной радиолюбительской практике, так и в качестве демонстрационного осциллографа в учебных заведениях, подключая её к проектору и выводя изображение на большой экран для всей аудитории. Ещё один вариант применения — совместное использование с приставкой к осциллографу для измерения АЧХ, например, как в [2].

Но МК STM32F103 имеет очень ограниченный объём оперативной памяти и не самый быстрый АЦП, необходимый для осциллографа, вследствие чего было принято решение использовать более продвинутый МК STM32F411CE, такой, как на отладочной плате Black Pill V2.0 (рис. 1). Ко всему прочему, он не требует для своего программирования специальных программаторов.

Отладочная плата Black Pill V2.0

Рис. 1. Отладочная плата Black Pill V2.0

Для осциллографической приставки был выбран режим VGA 640×480 с частотой кадров 60 Гц, что соответствует частоте следования видеоданных 25 МГц. Для вывода изображения на экран использовано удвоение пиксела по горизонтали и вертикали, что соответствует 320×240 точкам графического изображения. Рабочее поле для вывода осциллограмм — 300×200 точек.

Разрешение экрана сильно связано с тактовой частотой МК 100 МГц (100/4 = 25 МГц, частота видеоданных) и с тактовой частотой АЦП, которая в данном случае выбрана 50 МГц. Она хоть и выше максимально заявленной в 36 МГц, спокойно воспринимается самим АЦП. Для увеличения частоты выборок аЦп работает в восьмибитном режиме, что даёт немного менее 5 млн выборок в секунду. У выбранного МК только один АЦП, поэтому для двухканального варианта приставки используется чередование опроса двух каналов. На практике это позволяет спокойно рассматривать сигналы частотой до 500 кГц в одноканальном и до 250 кГц в двухканальном режимах работы, но можно увидеть наличие сигнала и оценить его частоту в два раза выше.

Схема приставки

Рис. 2. Схема приставки

Схема приставки показана на рис. 2. Её питание осуществляется от USB-порта (телевизора) монитора, к которому она подключается, или любого другого источника питания напряжением 5 В и током до 500 мА (ЗУ для сотового телефона). Потребление приставки не превышает 150 мА.

Аналоговая часть собрана на ОУ DA1 (DA2), коммутаторе на микросхеме DD1 (DD2), который обеспечивает переключение чувствительности усилителя вертикального отклонения. Переключение режимов, закрытый (AC) или открытый (DC), осуществляется с помощью оптопары U1 (U2).

Управление приставкой осуществляется с помощью трёх кнопок «˄», «v» и «MODE». Коротким нажатием на кнопку «MODE» можно оперативно перемещаться между основными функциями — «Развёртка времени», «Уровень триггера», «Чувствительность входа 1» и «Чувствительность входа 2». При нажатии и удержании кнопки «MODE» и нажатии на кнопки «˄» и «v» можно перемещаться между всеми доступными функциями, к которым относятся «Тип триггера», «Выход тест», «Тип Входа 1», «Уровень нуля Входа 1», «Тип Входа 2», «Уровень нуля Входа 2». Текущая функция выделяется прямоугольным окном. Внутри функции управление осуществляется кнопками «˄» и «v».

Одновременно может обрабатываться один канал или два канала поочерёдно, синхронизация развёртки возможна от любого канала по фронту или спаду сигнала, в том числе и в режиме ожидания одиночного срабатывания. Имеются настройки уровня срабатывания триггера синхронизации и линии нуля каждого канала. В каждом канале выводится информация о частоте сигнала и, в зависимости от типа входа AC или DC, о размахе сигнала (Vpp) или среднем напряжении (Vavr). Реализована возможность выключить показ каждого канала и «заморозить» экран (режим HOLD).

Основные технические параметры

Разрядность АЦП, бит . 8

Частота дискретизации, миллионов выборок в секунду . 4,5

Входное сопротивление каждого канала, МОм . 1

Развёртка по времени, мкс/дел. 1, 2,5, 5, 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1000, 2500, 5000, 10000 Усилитель вертикального отклонения, В/дел 0,25, 0,5, 1, 2, 4

Частота тестового сигнала, кГц . 0,1, 0,5, 1,5, 10, 100, 250 и выключен

Основным является узел центрального процессора, весь функционал приставки реализован программно. Запрограммировав модуль А2 и подключив к приставке кнопки управления и VGA-монитор, можно проверить работу всей приставки, подавая на вход сигналы в интервале от 0 до 3,3 В. Узлы аналоговой части, его питания и гальванической развязки могут быть видоизменены или даже исключены в соответствии с конкретными требованиями и ограничениями. Гальваническая развязка нужна для защиты подключённого монитора при проведении измерений в цепях под высоким напряжением. Прототип приставки у меня больше года проработал без неё, и ни один монитор не пострадал. При выборе схемы аналоговой части я исходил из её максимальной простоты, уменьшения числа применяемых номиналов и распространённости элементной базы. Для разрядности АЦП в 8 бит этого достаточно, но при увеличении разрядности до 10 или 12 бит аналоговую часть нужно пересмотреть и выполнить, например, как в [3].

Топология платы

Рис. 3. Топология платы

Размещение элементов на плате

Рис. 4. Размещение элементов на плате (по клику крупно)

Рис. 5. Р азмещение элементов на плате (по клику крупно)

Конструкция, детали и возможные замены. Для приставки была разработана односторонняя печатная плата размерами 117×72 мм из стеклотекстолита толщиной 1,5. 2 мм, которую можно изготовить методом ЛУТ. Топология платы показана на рис. 3 , а размещение элементов на ней — на рис. 4 и рис. 5. На рис. 6 и рис. 7 показана смонтированная плата приставки. На последнем рисунке можно заметить дополнительные элементы, установленные с помощью навесного мон-тажа, их установка на печатную плату уже предусмотрена в её топологии.

Смонтированная плата приставки

Рис. 6. Смонтированная плата приставки

Смонтированная плата приставки

Рис.7. С монтированная плата приставки

Рекомендуем к данному материалу .

Мнения читателей
  • инженер / 04.01.2023 — 18:13 Отлично! А почему чб? Ведь управлять цветами RGB вообще не сложно. Не могли бы сообщить о загрузке ресурсов stm32? Спасибо!
  • Юрий- / 19.11.2021 — 12:41 Ждём продолжения .

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий