Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Prosz, dodaj wyj徠ek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzi瘯i temu, 瞠 ogl康asz reklamy, wspierasz portal i u篡tkownik闚.

Czterokana這wy oscyloskop do komputera

Stiepanowna 13 Wrz 2012 12:44 8268 1
  • Projekt dotyczy czterokana這wego oscyloskopu o nast瘼uj帷ych parametrach:
    - maksymalna cz瘰totliwo嗆 pr鏏kowania sygna逝 - 200MHz (dwa kana造), 100MHz (cztery kana造),
    - pojemno嗆 pami璚i - 128kB na kana. Po陰czenie z komputerem za pomoc portu SPP LPT lub USB.

    Dzi瘯i t逝mikom wej軼iowym mo積a otrzyma jeden z czterech wariant闚 czu這軼i - 0,05; 0,25; 1 i 5V. Podstawa czasu jest bardziej elastyczna, mo瞠 wynosi od 40ms do 25ns na dzia趾, 16 wariant闚. Impendancja na wej軼iu wynosi 1MΩ;. Nie mam czym zmierzy pojemno軼i, ale my郵, 瞠 jest r闚na ok. 10pF.

    Pasmo cz窷ci analogowej umo磧iwia rozr騜nienie impulsu o d逝go軼i 25ns od takiej samej d逝go軼i sinusa, czyli wykrywanie sygna堯w o cz瘰totliwo軼i do 20MHz. Czas narastania zbocza impulsu na drodze analogowej wynosi wi璚ej ni 7ns, co zale篡 od wyboru og鏊nie dost瘼nego i stosunkowo taniego wzmacniacza operacyjnego w wzmacniaczu wej軼iowym. Dlatego czas narastania i opadania kr鏒szy ni 10ns raczej ci篹ko zaobserwowa.

    Sygna造 o cz瘰totliwo軼i wy窺zej ni 25MHz mo積a zaledwie oszacowa. Sygna o wysokiej cz瘰totliwo軼i, okresowy, kt鏎ego okres nie jest wielokrotno軼i 5ns, nie jest symetryczny, ale w tym wypadku mo積a zastosowa zjawisko interpolacji sin(x)/x, dzi瘯i kt鏎ej z „trawy” na ekranie uda si otrzyma idealn sinusoid. Zauwa瘸lne za豉manie charakterystyki amplitudowo-cz瘰totliwo軼iowej zaczyna si od 30MHz.

    Trzeba podkre郵i, 瞠 strojenie cz窷ci analogowej to trudny kompromis pomi璠zy wzbudzaniem wzmacniacza operacyjnego, a pasmem tego toru. Ale w praktyce okazuje si, 瞠 powtarzalno嗆 sygna逝 mi璠zy kana豉mi jest dobra je郵i zostan u篡te takie same elementy.

    Przejd幟y do schematu.

    Cz窷 analogowa zosta豉 wykonana zgodnie z klasycznym schematem przedstawiaj帷ym podzia na wysokie i niskie cz瘰totliwo軼i, sta貫 i zmienne napi璚ie, co umo磧iwi這 otrzymanie p豉skiej charakterystyki amplitudowo-cz瘰totliwo軼iowej i niewielkie zak堯cenia sygna逝 w ca造m zakresie pasma.

    Czterokana這wy oscyloskop do komputera

    T逝miki wej軼iowe sk豉daj si z oddzielnych dzielnik闚 przez 5 i 20, w razie potrzeby w陰czaj帷ych si szeregowo, co u豉twia ich ustawienie i pozytywnie wp造wa na jako嗆 sygna逝. Na schemacie przedstawiono tylko jeden kana z czterech.

    Przeka幡ik K1 pod陰cza dzielnik przez 5, K2 pod陰cza dzielnik przez 20, K3 w陰cza tryb pomiaru napi璚ia sta貫go. Przeka幡ik K13 od陰cza wej軼ie przetwornika analogowo-cyfrowego od wzmacniacza drugiego kana逝 i pod陰cza go do wyj軼ia wzmacniacza kana逝 pierwszego. K14 pe軟i t sam funkcj dla trzeciego i czwartego kana逝.





    Takie prze陰czanie jest wymagane w przypadku 陰czenia wej嗆 dw鏂h przetwornik闚 analogowo-cyfrowych w trybie, w kt鏎ym urz康zenia te dygitalizuj wsp鏊ny sygna (pierwszy w czasie narastania, drugi – w czasie opadania), co umo磧iwia podwojenie maksymalnej cz瘰totliwo軼i pr鏏kowania sygna逝.

    Za pomoc rezystora R44 okre郵amy wsp馧czynnik wzmocnienia DA1 tak, aby zniekszta販enie 10-20Hz pojawia這 si na wy鈍ietlaczu bez zakrzywie linii poziomych - nawiasem m闚i帷, lepiej to robi w trybie DC, poniewa przy pomiarze sygna逝 o cz瘰totliwo軼i mniejszej ni 40Hz w trybie AC dochodzi do zak堯ce sygna逝, kt鏎ych nie uda這 mi si usun望.

    Poniewa urz康zenie jest zasilane akumulatorem, w celu oszcz璠zania energii w szereg z cewk przeka幡ika wpi皻o rezystory ograniczaj帷e przep造w pr康u z „rozruchowymi” kondensatorami. Z tej przyczyny do schematu do陰czono zesp馧 monitoruj帷y poziom napi璚ia zasilaj帷ego na elementach DA9, VT13.
    Kolor diody LED1 zmieni si z zielonego na czerwony kiedy napi璚ie spadnie poni瞠j 4,7V. 安iecenie si diody LED2 鈍iadczy o zapisywaniu danych w pami璚i operacyjnej urz康zenia.

    Synchronizacji dokonuje si za pomoc komparatora cyfrowego, co mo瞠 i zmniejszy這 warto軼i u篡tkowe, ale znacznie upro軼i這 schemat.

    Czterokana這wy oscyloskop do komputera

    Cz窷 cyfrowa r闚nie wymaga uruchomienia. Za pomoc rezystora R6 i kondensator闚 TR1 i C14 op騧niamy sygna kana堯w 1 i 3 przetwornika analogowo-cyfrowego, co kompensuje op騧nienia wywo豉ne 陰czeniem i inwersj kana堯w 2 i 4. Za pomoc trymera TR1 wyr闚nujemy kszta速 sygna逝 sinusoidalnego.

    Musz jednak przyzna, 瞠 nie uda這 mi si ca趾owicie zsynchronizowa faz r騜nych kana堯w przetwornika z powodu drga cz瘰totliwo軼i, kt鏎e w tym trybie wyst徙i造.

    Tak czy siak, 瞠by wpi望 kilka przetwornik闚 do pracy naprzemiennej i 瞠by to dzia豉這, najlepiej by這by skorzysta z PLD z PLL na pok豉dzie.

    Rezystor R7 i kondensator C15 wywo逝j op騧nienie, aby moment zapisu danych w rejestrze tymczasowym nie zbieg si z niestabilno軼i na wyj軼iach przetwornika analogowo-cyfrowego. By mo瞠 trzeba zmniejszy rezystor R12 w celu ustawienia na nim napi璚ia o warto軼i „pewnego” zera logicznego w chwili, kiedy nie 鈍ieci LED2. To zale篡 od podpi璚ia do VCC od strony portu komputera.
    Zastosowanie przetwornicy МАХ1627 w jednostce zasilania umo磧iwia zasilanie urz康zenia napi璚iem o warto軼i od 5 do 9V (przy napi璚iu wy窺zym ni 9V na oscylografie wida zak堯cenia wywo豉ne prac PWM).

    Urz康zenie wymaga zasilania o mocy do 3,5W.


    Projekt na PLD opracowany w 鈔odowisku MAX+plus II.


    P造tki urz康zenia zaprojektowano w P-CAD 2001 i wykonano domowym sposobem za pomoc drukarki laserowej i 瞠lazka. Na p造tce w cz窷ci analogowej uk豉d 軼ie瞠k zasilania analogowych uk豉d闚 scalonych, przeka幡ik闚 oraz po陰czenia bramek tranzystor闚 z wyj軼iami rejestru przesuwnego wykonano metod przewlekan, gdy rozmieszczenie tego na dw鏂h warstwach bez ryzyka powstania b喚du jest trudne.

    Czterokana這wy oscyloskop do komputera
    Czterokana這wy oscyloskop do komputera

    P造tki s po陰czone zworkami ХР1-ХР5, napi璚ie pocz徠kowe polaryzacji na kana造 podaje si ze zworki XP7 z cz窷ci cyfrowej urz康zenia. Na schemacie podstawowym cz窷ci cyfrowej nie przedstawiono wszystkich kondensator闚 blokuj帷ych o pojemno軼i 100nF, kt鏎e nale篡 montowa przy ka盥ym z wyj嗆 VCC zasilania uk豉d闚 scalonych. Zworka XP6 jest przeznaczona do programowania PLD, XP8 s逝篡 w celu pod陰czenia do portu LPT lub USB, XP9 jest przeznaczona do 廝鏚豉 zasilania.

    W czasie pracy PLD i przetwornik wyra幡ie si nagrzewaj, wi璚 瞠by unikn望 pogorszenia si charakterystyk tych uk豉d闚 scalonych w momencie przegrzania (zw豉szcza PLD), nale篡 na nich zamontowa radiator. Trzeba r闚nie ekranowa kana造 analogowe - zar闚no mi璠zy sob, jak i mi璠zy dzielnikami wewn徠rz kana逝. Jako pami耩 operacyjn mo積a zastosowa uk豉dy scalone pami璚i typu cache procesor闚 Pentium II.

    Czterokana這wy oscyloskop do komputera
    Czterokana這wy oscyloskop do komputera

    Teraz par s堯w o wymaganym programie.

    Jest napisany w Delphi7 i mo瞠 doskona這軼i nie grzeszy, ale spe軟ia podstawow funkcj odzwierciedlenia sygna堯w. Ze wszystkich „korzy軼i” nale篡 wymieni: pomiar tylko za pomoc kursora, wyzwalanie na zbocze narastaj帷e i opadaj帷e, zapis obrazu do pliku BMP, mo磧iwo軼i wyboru d逝go軼i zapisu w pami璚i operacyjnej - 1kB lub 128kB (przy ma貫j cz瘰totliwo軼i pr鏏kowania i 128kB czas zapisu wynosi ok. 3 minuty).

    Pozosta貫 funkcje to mo磧iwo嗆 wyboru d逝go軼i ogl康anej strony pami璚i 1kB lub 8kB, mo磧iwo嗆 wyboru ilo軼i ogl康anych kana堯w oraz mo磧iwo嗆 ustawienia koloru obrazu oscylogramu wed逝g w豉snego uznania.

    Czterokana這wy oscyloskop do komputera

    Jest jeszcze analizator widma, kt鏎y co prawda posiada do嗆 s豉by zakres dynamiki i drgania o amplitudzie mniejszej ni -50dB nie s widoczne.

    Czterokana這wy oscyloskop do komputera

    Istnieje r闚nie mo磧iwo嗆 w陰czenia interpolacji sin(x)/x (domy郵na interpolacja - liniowa), ale z tej funkcji lepiej korzysta przy cz瘰totliwo軼i sygna逝 wi瘯szej ni 10MHz (tzn. przy ilo軼i odczyt闚 na okres mniej ni 15-10). W przeciwnym wypadku funkcja ta powoduje tylko zak堯cenia. Ponadto stara si z sygna逝 tr鎩k徠nego zrobi sinusoidalny, co nie zawsze jest wykonywane poprawnie.
    Od d逝go軼i strony, ilo軼i wykorzystywanych kana堯w, mocy procesora komputera, cz瘰totliwo軼i pr鏏kowania zale篡 czas zapisu, przesy逝 i wy鈍ietlania obrazu, a tak瞠 maksymalna cz瘰totliwo嗆 od鈍ie瘸nia ekranu w momencie automatycznego uruchomienia. Tak wi璚 przy wi瘯szych ilo軼iach kilobajt闚 i mikrosekund przegl康 w czasie „rzeczywistym” nie jest mo磧iwy.

    Czterokana這wy oscyloskop do komputera

    Maksymalna cz瘰totliwo軼i od鈍ie瘸nia oscylogramu przy d逝go軼i zapisu o warto軼i 1kB i u篡ciu interfejsu USB wynosi 5fps. Natomiast maksymalna cz瘰totliwo嗆 w momencie pracy za po鈔ednictwem LPT zale篡 od ilo軼i wy鈍ietlanych kana堯w i wynosi 1-3fps.

    疾by program normalnie pracowa, wystarczy komputer z procesorem Pentium1, monitorem 800 na 600 pikseli, systemem Win98 - Win XP. Na Win Vista nie sprawdza貫m.

    Czterokana這wy oscyloskop do komputera

    毒鏚這: http://radiokot.ru/circuit/digital/measure/25/

    Za陰czniki:
    P造tki drukowane w formacieP-CAD 2001.
    Projekt dla MAX+plus II.
    Soft do komputera
    毒鏚豉 softu do komputera


    Fajne! Ranking DIY
  • #2 14 Wrz 2012 10:11
    StiV1995
    Poziom 12  

    Projekt ciekawy ale r闚nie rozbudowany, ciekawe jak z kosztami wykonania. Mam identycznego laptopa to 豉twiejsza po這wa projektu ju jest.

  Szukaj w 5mln produkt闚