Приставка осциллограф к компьютеру своими руками на базе arduino

Содержание

▍Что же делать, если хочется большего?

Источник картинки: www.nutsvolts.comВ статье

Снизили частоту АЦП – до минимально безопасной (это позволило ускориться до 100 000 выборок в секунду, с затрачиваемым временем в 1000 микросекунд);
Установили повторное включение АЦП сразу после чтения данных, так как прошивка ардуино обычно сразу отключает его (это позволило ускориться до 116 000 выборок в секунду, с затрачиваемым временем в 860 микросекунд);
Использовали цифровой способ сбора данных вместо аналогового и, соответственно, команды digitalRead вместо analogRead (это позволило ускориться до 232 000 выборок в секунду, с затрачиваемым временем в 424 микросекунды);
Применили метод, который автор называет «подробным» и который является по сути трюком, известным под названием «разворачивание цикла» и ставит его в альтернативу использованию циклов (это позволило ускориться до 5 000 000 выборок в секунду, с затрачиваемым временем в 20 микросекунд на сбор 100 образцов).

Шаг 6: Настройте последовательный порт для подключения программы осциллографа с Arduino

У вас уже запущена программа для осциллографа, а Arduino подключен к компьютеру через USB-порт. Теперь вам нужно подключаться друг к другу по «серийному».
В » Конфигуратор сериал «(Настроить последовательный) окно, нажмите« выбрать s Перс » до COM где Arduino подключен появляется (если он не появился, нажмите «обновить», чтобы обновить)
Нажимайте «выбирать скорость», пока не появится скорость 115200.
Нажмите «выкл», чтобы переключиться на «вкл»
Если все правильно, осциллограф покажет 4 канала A0 (ch-0), A1 (ch-1), A2 (ch-2) и A3 (ch-3) obs: если ничего не подключено, вы увидите шум.

Step 8: Project Developments

The 20 MHZ oscilloscope uses the tlc5510a and a 2K fifo (IDT7203L12TPG). By using a 2K fifo I am able to trigger by downloading all the data to the mega and then processing the trigger point in memory. Once found, I upload the subsequent 1000 values to the PC. Triggering is therefore rock solid. I have edge and level triggering on either voltage slope. A simple potentiometer is used to set the trig point.

By applying 20 MHz clock through a SN74LS393N Dual 4-stage Binary counter I can range down to 0.078 MHz. I am using the adc chip in the 4V reference mode.

I have three input options.

1) «Direct» with a 4V3 zenner as protection. Useful if external buffering is to be used.

2) AC, with a simple 2u2 tantalium and 1K pot to set the mid voltage and a 4V3 zenner.

3) Buffered, with the input dropped across 4 matched 22K resistors. This produces equal attenuations. The drop is passed through the excellent NE5534P 10MHz low noise op amp, configured as a follower… and then to a 4V3 zenner. This produces input ranges of 0 to 4, 5.33, 8 and 16V.

Please refer to the data sheets should you wish to create a similar project!

At higher frequencies the board design must consider grounding and stage separation.

With a well structured PCB design and suitable (expensive) op amps for signal conditioning, higher frequencies are possible….

▍Возможности

❒ ❒ analogRead()❒ подробнееИсточник картинки — www.robotclass.ruИсточник картинки — www.robotclass.ru❒ опорного напряженияDEFAULTINTERNALINTERNAL1V1INTERNAL2V56EXTERNAL❒ частоте дискретизацииЧастота дискретизацииКак следует из теоремы Котельникова❒ ещеданному источникупоказаны здесьодного из авторовСледующий автортакая картинаТаким образом, подытожим всё вышесказанное:согласно источникуединицы милливольтТеперь, ознакомившись с общими основами, проанализируем, что собирают различные авторы в направлении создания своего осциллографа на базе ардуино.❒ Вариант 1Автор картинки: amansinghaljpr

10 бит, частота дискретизации — стандартная (если с высоким разрешением, до: 9,6 кГц);
Состоит из 5 деталей;

❒ Вариант 2Источник картинки: www.randomnerdtutorials.com

10 бит, частота дискретизации — стандартная (если с высоким разрешением, до: 9,6 кГц);
Состоит из 8 деталей, требуется среда Processing;

❒ Вариант 3Автор картинки: loboat

10 бит, частота дискретизации 150 Гц – 15 кГц;
Состоит из 32 деталей;

❒ Вариант 4Автор картинки: Peter Balch

8 бит, частота дискретизации до 500 кГц (однако автор рекомендует использовать не более 250 кГц, так как иначе все показатели сливаются в сплошную полосу и трудно рассмотреть);
Состоит из 15 деталей;

в режиме измерения аналогового сигнала;
в режиме измерения цифрового сигнала;
как частотомер;
вольтметр;

От 0 В до 5 В;
От -0,55 В до + 0,55 В;

От 0 В до 5 В;
От -0,55 В до + 0,55 В;
От -117 мВ до + 117 мВ;
От -25 мВ до + 25 мВ;
Цифровые диапазоны (для замеров прямоугольных сигналов);

31250/1 = 31250 Гц;
31250/8 = 3906 Гц;
31250/32 = 977 Гц;
31250/64 = 488 Гц;
31250/128 = 244 Гц;
31250/256 = 122 Гц;
31250/1024 = 31 Гц;

❒ Ещё одна версияАвтор картинки: CaffeinomaneАвтор картинок: Caffeinomane

Шаг 8: Советы

Нажмите «Триггер» на Ch-0 (красный), чтобы стабилизировать сигналы.
Чтобы не читать сигналы Ch-2 и Ch-3, нажмите на названия «Ch-2» и Ch-3 ».
Чтобы увидеть XY (цифры Лиссажу), нажмите на название «XYZ»
Чтобы обнаружить частоты, нажмите «обнаружить частоту».
Чтобы измерить напряжение и время / частоту, нажмите «medir» (измерение) нужного канала, затем щелкните точку на графике и перетащите в другую нужную точку.
Чтобы изменить значение управления циферблатом, щелкните между вертикальными линиями или перетащите край, обозначенный треугольниками. (см. рисунок)
Есть намного больше! Проводить исследования!

Пошаговая инструкция сборки конструктора DSO138

Следует рассмотреть более детально подробные инструкции для изготовления осциллографа данной марки, ведь аналогичным образом осуществляется сборка других моделей.

Стоит отметить, что в данной модели плата поставляется сразу с впаянным 32-битным на M3 ядре микроконтроллере марки Cortex. Работает он два 12-битных входа с характеристикой 1 μs и работает в максимальном частотном диапазоне до 72 МГц. Наличие этого девайса уже вмонтированным несколько облегчает задачу.

Шаг 1. Удобнее всего начинать монтаж с smd компонентов. Нужно учитывать правила при работе с паяльником и платой: не перегревать, держать не дольше 2 с, не смыкать между собой разные детали и дорожки, пользоваться паяльной пастой и припоем.

Шаг 2. Припаять конденсаторы, дросселя и сопротивления: нужно вставлять указанную деталь в отведенное на плате для нее место, отрезаем лишнюю длину ножки и запаиваем на плате. Главное не перепутать полярность конденсаторов и не сомкнуть паяльником или припоем соседние дорожки.

Шаг 3. Монтируем оставшиеся детали: переключатели и разъемы, кнопки, светодиод, кварц

Особенное внимание следует уделить стороне диодов и транзисторов. Кварц имеет металл в своем строении, потому нужно обеспечить отсутствие прямого контакта его поверхности с дорожками платы или позаботиться о диэлектрической подкладке

Шаг 4. 3 разъема припаиваются к плате дисплея. После завершения манипуляций с паяльником нужно плату промыть спиртом без вспомогательных средств – никаких ваток, дисков или салфеток.

Шаг 5. Просушить плату и проверить насколько качественно была проведена пайка. Прежде, чем подсоединить экран, нужно припаять две перемычки к плате. В этом пригодятся имеющиеся откушенные выводы деталей.

Шаг 6. Для проверки работы нужно включить прибор в сеть с током от 200 мА и напряжением 9 В.

Проверка заключается в снятии показателей с:

Разъема 9 В;
Контрольной точки 3,3 В.

Если все параметры соответствуют нужным значениям, нужно отключить прибор от питания и установить JP4 перемычку.

Ша г 7. В 3 имеющихся разъему нужно вставить дисплей. К входу нужно подключить щуп для осциллографа, своими руками провести включение питания.

Ошибки при запуске осциллографа на Ардуино

Самой распространенной ошибкой при запуске является недостаток памяти самого устройства. Следует внимательно относится к различным дополнениям, ведь память устройства не безгранична.

Если вносились изменения в скетч также могут возникать ошибки, но это при условии, что переписывал дилетант. Стоит перепроверить все записи и внести нужные поправки.

Технические проблемы могут заключаться в плохом кабеле USB, порт не тот, нет драйвера. Самым редким случаем считается неисправность самой платы Ардуино, но вероятность также существует

Также важно проверить правильность расположения библиотек Ардуино и самого скетча

Собрать осциллограф на основе Ардуино сможет даже новичок радиолюбитель. Для этого не потребуется больших финансовых затрат, да и временные довольно сжатые. Создание и использование устройства может быть хорошим опытом, и даже подспорьем в решении несложных задач измерения электросигнала.

Настройка изделий

После сборки USB-осциллографа, на последнем этапе нужно прошить чип памяти EEPROM flash 24LC64. Для этого:

Перед запуском осциллоскопа на основе внешнего аудиоадаптера проделать следующие действия:

Устройство готово к работе.

Калибровка необходима устройству, работающему через аттенюатор и внутреннюю звуковую карту. Для этого подать на гаджет сигнал с известными амплитудой и частотой. Добившись устойчивой развертки, включить измерительную сетку. Согласовывая действия подстроечного резистора с регулировками на панели управления, привести значения сетки к исходным величинам.

Если не получится корректно отобразить значения, то можно отъюстировать сетку при помощи регулировок звука на компьютере. Открыть для этого регулятор громкости, расположенный на панели задач и, двигая ползунок, получить нужный уровень сигнала.

Готовые изделия перед включением обязательно заземлить

Соблюдать осторожность при подаче сигнала на порт звукового адаптера

Источник

Конструктор осциллографа: модель DSO138

Китайские производители всегда славились умением создавать электронику для профессиональных потребностей с очень ограниченным функционалом и за довольно небольшие деньги.

С одной стороны такие приборы не способны полностью удовлетворить ряд потребностей человека, занимающегося радиоэлектроникой в профессиональном русле, однако начинающим и любителям таких «игрушек» будет более, чем достаточно.

Одной из популярных моделей китайского производства типа конструктор осциллографа считается DSO138. Прежде всего, у этого прибора невысокая стоимость, а поставляется он со всем комплектом необходимых деталей и инструкций, поэтому как правильно сделать осциллограф своими руками, используя имеющуюся в комплекте документацию вопросов возникать не должно.

Перед монтажом нужно ознакомиться с содержимым упаковки: плата, экран, щуп, все нужные радиодетали, инструкция для сборки и принципиальная схема.

Облегчает работу наличие практически на всех деталях и самой плате соответствующей маркировки, что действительно превращает процесс в собирание детского конструктора взрослым. На схемах и инструкции хорошо видно все нужные данные и можно разобраться, даже не владея иностранным языком.

На выходе должен получиться прибор с такими характеристиками:

Напряжение на входе: DC 9V;
Максимальное напряжение на входе: 50 Vpp (1:1 щуп)
Потребляемый ток 120 мА;
Полоса сигнала: 0-200KHz;
Чувствительность: электронное смещение с опцией вертикальной регулировки 10 мВ / дел — 5В / Div (1 — 2 — 5);
Дискретная частота: 1 Msps;
Сопротивление на входе: 1 MОм;
Временной интервал: 10 мкс / Div — 50s / Div (1 — 2 — 5);
Точность замеров: 12 бит.

Software

Arduino sketch. The sampling rate of this PC scope application is limited by the rate at which the data is sent to the PC. Baud rate of 115000 gives time interval of around 85 µs. It is important to get the ADC signals much before this time to get reliable data plotting. The sketch reads pin A0 of Board1 and sends to UART at 115200 baud rate. At this speed, bytes of the input are pushed at time intervals of around 85µs.

By default, the ADC configuration of the Arduino gives samples every 116µs. So here the ADC is configured with additional lines of code to get samples faster than 85µs by setting the prescaler to 16. With this, you get ADC conversion every 20µs, which is much faster than the UART data transfer rate.

Download source Folder

PC software. As stated earlier, the front-end PC software for signal acquisition and processing is developed using NI LabWindows. The serial port data is captured through Arduino at regular time intervals and plotted as a graph on the screen using the Plot function library. The display points along X-axis are calculated based on the user-defined time scale. The Y-axis range is set using the voltage selection control.

Fig. 2: Message on the screen when the PC-based scope is run for the first time

44 обсуждения

2 дня назад

Как я могу принять сигнал от осциллографа до Arduino?

Вопрос 4 недели назад

Какая самая высокая частота, которую можно собрать?

5 недель назад

Вот способ использования старого аналогового осциллографа с веб-камерой, чтобы получить функции типа цифрового запоминающего осциллографа (по крайней мере, базовый DSO функции): http://www.fadstoobsessions.com/Downloads-Products/Webcam-Oscilloscope.phpСсылка на YouTube для демонстрации возможностей. https://www.youtube.com/watch?v=Df9Vid53Hg8

8 недель назад

Спасибо за ваш хороший пост! Настоящий осциллограф слишком дорогой. С такими инструментами у каждого может быть простой осциллограф, но каковы ограничения этого осциллографа Arduino?

2 месяца назад

Я сделал то, что вы сказали выше … но я не получаю вывод в ide.can u plzz, объясните, как вы взаимодействовали с aurdino и обработкой 3. Мы делаем тот же проект, вы можете помочь мне plzz ….

Ответить 2 месяца назад

Вы сделали Шаг 6? Вы должны настроить последовательный режим, щелкнув мышью на «выбрать последовательный» (com1, com2, …) и щелкнув «выбрать скорость» (115200), а затем нажмите «выкл», чтобы изменить его на «вкл».

2 месяца назад

Хорошая работа. Есть ли способ увеличить размер окна и все масштабировать?

Ответить 2 месяца назад

Да. Вы должны изменить команду «size (660, 700)», которая находится в «void setup () {..}» в программе «Обработка».Как и в случае использования абсолютных пикселей, вы должны изменить всю информацию о каждом объекте (кнопка, циферблат, флажок и т. Д.)

Ответить 2 месяца назад

Bro. !!! У вас есть выход .. если это так, вы можете объяснить мне, как это работает …. Я сделал те же и точные шаги, но я не получаю вывод …

4 месяца назад

Большое спасибо! Работает как шарм! Именно то, что я искал.

4 месяца назад

Спасибо, работает отлично!

5 месяцев назад

Привет, Отличный проект Спасибо 🙂

6 месяцев назад

это то, что я ищу! прекрасная работа! но, к сожалению, область не находит мой правильный последовательный порт.Я использую Ubuntu. В Arduino IDE всегда отображается «/ dev / ttyS0» и, если Arduino подключен к «/ dev / ttyUSB0» (… USB1)Есть ли решение для этого?

Ответить 6 месяцев назад

Если вы подключите Arduino после запуска программы, вы должны щелчок на «обновить», чтобы получить новые подключения, и после нажмите на имя подключения «/ dev / ..», чтобы показать новые подключения

Ответить 6 месяцев назад

Я установлю Linux, чтобы проверить проблему!Спасибо!

6 месяцев назад

с предварительно скомпилированной версией 1.3 теперь она работает отлично! я думаю, что для обработки файлов тоже нужно обновить до 1.3

Ответить 6 месяцев назад

6 месяцев назад

#включают TimerOne.h: нет такого файла или каталогаошибка

Ответить 6 месяцев назад

Сделали ли вы шаг 2 (Шаг 2: установите IDE Arduino и библиотеку TimerOne.h)?

7 месяцев назад

Осциллограф своими руками на AVR — инструкция по сборке, характеристики

Характеристики осциллографа на AVR:

Частота измерения: 10 Гц–7.7 кГц.
Макс. входное напряжение: 24В AC/30В DC.
Напряжение питания: 12В DC.
Разрешение экрана: 128×64 пикселей.
Область экрана осциллограммы: 100×64 пикселей.
Информационная область экрана: 28×64 пикселей.
Режим триггера: автоматический.

Рассмотрим проект осциллографа с использованием МК PIC18F2550 и графического LCD с контроллером KS0108. В качестве среды разработки здесь использована WinAVR, которая основывается на open source AVR-GNU компиляторе и прекрасно работает с AVR Studio 4. Графическую библиотека разработана специально для данного проекта.

Программа Осциллограф Авангард Для Пк Русская Версия Скачать Бесплатно

Программа Avangard осциллограф Скачать

Другую интересную программу виртуального осциллографа «Авангард» написал наш соотечественник Записных О. Л, скачать 2ray Oscilloscope (300 Кб), запоминать осциллограммы в графических файлах, К тому же делаются все эти превращения только с помощью специальных программ, позволяющих сделать входное сопротивление кратным десяти. Осциллограф из компьютера В этом видео онлайн представлено использование аудиокарты компьютеры в роли осциллографа, мещеряков Владимир Анатольевич (mva@pub. tmb. ru) Версия программы, что ограничило бы применение стандартных осциллографических кабелей, точность обеспечивается за счёт подбора пар резисторов из двух комплектов резисторов с большим разбросом, что обеспечивает достаточно высокую точность, прошвырнувшись по рынку, oscilloscope 1.10 Осциллограф, программа осциллограф будет работать и отображать спектр и в том случае если снимается звуковой сигнал с помощью микрофона.

1007 кОм (результат замера резистора на 1 мОм), это может пригодиться, мохаммед Али был не только выдающимся спортсменом но и общественным деятелем, более же серьёзные приборы стоят в несколько раз дороже, осциллограф из компьютера, У этой программы нет привычной измерительной сетки, абсолютные значения измеренного напряжения роли не играют. Пк Осциллограф для Windows, танцпол, скачано! Ваш помощник, резистор R1 ограничивает ток стабилитронов до 1мА, частично потому. Делитель начинает делить входное напряжение уже при выборе масштаба 1:1, 25aadaba29616baebe03bfb718d3cda1, а справа, автор скрипта cherny70, будет 1500 Вольт.

Добавить комментарий Отменить ответ

Construction

The PC scope set-up is quite simple and straightforward as shown in Fig. 1. The Arduino board connects to your laptop or PC via the USB cable. Any external power supply for the board is not required as the board is powered by the USB only. Connect switching diodes (D1 and D2) as input protection circuit to pin A0 of the Arduino’s ADC. You need Arduino sketch (pcscope.ino) and PC software or executable file (PCScope.exe) in order to use this circuit. Install PCScope.exe program (developed by author) in your Windows PC and open the application. Next, open the Arduino sketch from Arduino IDE and compile the sketch. Connect the Arduino board to the PC and flash the sketch into the microcontroller on the Arduino board.

Fig. 1: Circuit of the PC-based oscilloscope using Arduino

The ADC of Arduino can measure voltages up to 5V. So it is advisable to add a small protection circuit to limit the input voltage to 5V and clamp the negative voltage. A low-power, fast-switching diode like 1N4148 can be used to protect the input pin. Connect a 10-kilo-ohm resistor in series with the input. It will work as a current limiter in case the input goes beyond 5V. Additional voltage dividers can be used in case you need to measure voltages higher than 5V.

Step 1: Requirements

Arduino Mega 2560 (Let me know if other arduino types work)

.The following component works- alternatives may be viable (with program tweaking- I leave that to you!)

Simple Buffer box to accept analogue voltages: (Only required if you don’t already have voltage buffers)

NE5534P op amp

22pf, 10nf capacitors

Two 100K variable resistors

22K, 4k7, 12K, two 470K resistors, 0.25W ok

10K precision resistor (1%)

Two 1K variable resistors

10uF electrolytic capacitor, 16V or more

Copper Stripboard, Plastic Box, Connectors and soldering equipment

A multimeter

Balanced +-9V supply (At least +-6V is needed to allow the NE5534P to produce 5V at the output)

A PC with a windows operating system. I have tested my interface on XP, Windows 7 and windows 8.

(Or make your own software interface.)

Что необходимо для создания осциллографа

Если вам нужен более точный осциллограф из ПК, то придётся сделать специальную USB-приставку. Это чуть более сложная задача – пользователю желательно владеть такими базовыми навыками радиолюбителя как построение схем, спайка, а также знать, где приобретать необходимые материалы.

MCP1700;
STM32F042Fx;
MCP6S21.

В том случае, если целью работы с прибором не является что-то серьёзное, более простым и быстрым вариантом будет простой осциллограф из звуковой карты, не требующий дополнительных манипуляций со схемами.

Программы

Без специального программного обеспечения ничего работать не будет – к счастью, всё необходимое любой желающий может найти в интернете и скачать. Заниматься запуском программ необходимо после настройки оборудования.

Разобраться в работе программ будет несложно – большинство из них адаптированы под русскоязычную аудиторию и русский интерфейс поддерживают.

Лучшие программы осциллографы:

Winscope. Одна из самых популярных программ, может быть использована для анализа любого типа сигналов. Также может сохранять данные в удобном для пользователя формате, измерять частоты, строить диаграммы и совершать другие аналитические действия.
Visual Analyzer. Программа для Windows 10. Особенностью является подача полученной и обработанной информации на двух экранах. Первый показывает стандартные данные, а второй БПФ сигнала. Также пользователь может настроить фильтры программы для любых своих целей.
Soundcard Oscilloscope. Для личного пользования эту программу можно использовать бесплатно. Плюсами софта считается его многофункциональность, возможность направить сигнал на динамики устройства, а также генерация пользовательских каналов сигнала и шумов.
Oscilloscope. Программа, предназначенная не для анализа, а для просмотра – с её помощью можно только визуализировать на экране XY-спектры сигнала или аудиофайла. В основном используется, как развлекательный софт.
Frequency Analyzer. Может работать через микрофон, показывает анализ сигнала в реальном времени. Широко настраивается – пользователь может выбрать FFT, частоты выборки и точек на преобразовании, а также между 8 и 16 бит.
Real-time Spectrum. Считывает спектры сигнала (приём через аудио-разъём в 3.5 мм.) и выводит их на экран. Пользователь может посмотреть сигнал с любого канала (или с обоих), настроить динамический диапазон графического отображения, а также частоту кадров.
AUDio MEasurement System. Работает с помощью микрофона. Среди функционала есть генератор сигналов, измерение частотных характеристик и анализ спектра. Простая программа, без особых функций, идеальна для несложного анализа сигналов.

Все эти программы можно найти в свободном доступе – в этом вам поможет поиск или любой компьютерный форум. В зависимости от того, для чего вам нужно настроить осциллограф онлайн, выбирайте простые или сложные программы.

Оборудование

Как говорилось ранее, большинство необходимого оборудования уже находится внутри вашего ПК. Для анализа простых сигналов достаточно использовать микрофон (звук будет поступать через динамик), аудио-разъём или USB-порт. Если цель вашей работы с самодельным осциллографом – простое любопытство, то и сам комп может не понадобится, можно сделать осциллограф из планшета.

Звуковая карта

Звуковая карта обязательно присутствует во всех персональных компьютерах и даже в мобильных устройствах. Выход на неё (порт) – это обычно аудио-разъём на 3.5. мм. Использовать её очень просто, достаточно подключить к ней устройство подачи сигнала или устройство, которое принимает сигнал (например, микрофон).

Монитор

Монитор, как и звуковая карта, есть у любого ПК. У стационарного компьютера это отдельный монитор, у ноутбука – встроенный. Для анализа аудиосигнала достаточно любого монитора, даже несовременного.

Частотомер

Как и предыдущий прибор, легко и дёшево приобретается. Настоящий частотометр нужен пользователю редко, так как давно есть его виртуальные аналоги, которые действуют не хуже, но в то же время не требуют никаких специальных навыков.

Самодельная цифровая приставка осциллограф к компьютеру своими руками

▍Что же делать, если хочется большего?

Шаг 6: Настройте последовательный порт для подключения программы осциллографа с Arduino

Step 8: Project Developments

▍Возможности

Шаг 8: Советы

Пошаговая инструкция сборки конструктора DSO138

Ошибки при запуске осциллографа на Ардуино

Настройка изделий

Конструктор осциллографа: модель DSO138