Niskobudżetowy Oscyloskop/Rejestrator USB

Witam!

Nie od dziś wiadomo że karta dźwiękowa może posłużyć jako prymitywny oscyloskop. W internecie jest mnóstwo tego typu konstrukcji, lecz ja chciałem przedstawić własną. Sercem układu jest chińska karta dźwiękowa USB zakupiona za całe 10zł! . Badany sygnał został w pewien sposób "odseparowany" od samej karty dźwiękowej za pomocą słynnego wzmacniacza operacyjnego TL082.
Charakterystyka pomiaru jak i parametry urządzenia zależne są od samej karty, a jako że użyłem taniej, podejrzewam że maksymalna częstotliwość próbkowania jaką osiągnę nie przekroczy 20kHz, i niestety jeden kanał. ale to i tak sporo jak za takie pieniądze.

Założenia:
-tania konstrukcja.
-szybki montaż (niewiele elementów).
-stosunkowo bezpieczna na wypadek podania na wejście większych napięć.
-urządzenie niezależne
-mobilność

Myślę że spełniłem postawione sobie warunki

Wraz z projektem powstała również aplikacja (na razie wersja prymitywna)
w ProfiLab Expert, która zamienia kartę dźwiękową w małe laboratorium. Zachęcam do pobierania i testowania. Podkreślam że jest to wersja testowa, i będę nadal ją rozwijał.

Parametry urządzenia:
Częstotliwość próbkowania - ok 20kHZ
Max napięcie - testowałem na 230V!
Napięcie zasilania >13V DC

Hardware:
Nie ma tu za wiele do opisywania, bo urządzenie składa się zaledwie z ok 10 elementów , lecz dla chętnych do złożenia sobie takiej zabawki mam kilka wskazówek:

Karta dźwiękowa, której użyłem w moim egzemplarzu to jakiś "3D Sound"

Myślę że karty innej firmy również powinny pasować do mojej płytki PCB.
(przynajmniej wizualnie inne karty są podobne).
Ważną rzeczą jest aby po przylutowaniu zwory znajdującej się w miejscu gdzie będzie płytka karty dźwiękowej dobrze ją zaizolować. Płytka karty nie może stykać się ze zworą!.

Moja karta została wykonana w taniej technologi, gdzie krzem" znajduje się bezpośrednio na płytce. Jeżeli będziesz posiadał kartę wykonaną podobnie zalecam ostrożne wylutowywanie gniazd Jack oraz wtyku USB. Wyginanie płytki może doprowadzić do uszkodzenia lub odklejenia się zalanego układu scalonego.
Po przylutowaniu jej na płytce oscyloskopu, układ powinien być już bezpieczny

Więcej trudności związanych z montażem raczej nie napotkałem.
Zachęcam do komentowania konstrukcji i dzielenia się swoimi spostrzeżeniami!



Pozostałe zdjęcia:




Opis załączników:
Oscylogramy - Trzy PrintScreeny oscylogramów "zmierzonych" moim oscyloskopem.
PCB - Niezbędne materiały potrzebne do wykonania oscyloskopu.
Program - To właśnie aplikacja, która powstała wraz z projektem - wersja testowa! (użyta w oscylogramy.rar)


UWAGA!!! W układzie mogą wystąpić napięcia groźne dla życia lub zdrowia!
Zachowaj szczególną ostrożność podczas eksploatacji urządzenia.

Nie ponoszę odpowiedzialności za uszkodzenia/straty powstałe w skutek używania omawianego urządzenia. Używasz go na własną odpowiedzialność!

Było by to naprawdę fajne rozwiązanie.
Tym bardziej że aplikacja ProfiLab w której stworzył oprogramowanie (w załączniku) mogło by bardzo ładnie współpracować z takim przełącznikiem.
Inną alternatywą było by dołożenie mikrokontrolera, który będzie mierzył napięcie i przesyłał dane do aplikacji, która odpowiednio zeskaluje wykres.
Obecna wersja raczej pozostanie już niezmienna, ale przy kolejnej wersji na pewno o tym pomyślę - dzięki za świetny pomysł.

Nie zrobiłem jednego kanału przecież z oszczędności na rezystorze i potencjometrze

Niestety wszystkie te tanie chińskie karty mają zaledwie jeden kanał na wejściu mic.
Gdy przyjrzysz się zdjęciu płytki karty na pewno to dostrzeżesz.
Z drugiej strony czego spodziewać się za 10zł (na alledrogo chodzą po 4zł!). Swoją drogą ciekawe ile ktoś za nie płaci, że jeszcze na tym zarabia

Szczerze powiedziawszy nie interesowało mnie co to za karta, bo od początku zakładałem że tak tania karta na pewno będzie miała tylko jeden kanał.

Karta zgłasza się tak (nie wiem czy dobrą zakładkę otworzyłem).



Apropo samej karty.
Czy ktoś wie jak ją zmodyfikować by zlikwidować filtr składowej stałej na wejściu mic ? myślałem o wyrzuceniu kondensatora, lecz póki nie mam drugiej zapasowej karty wolę nie eksperymentować.

Jarek1321 napisał:

Z czego to zasilasz? Wczoraj szukałem w internecie informacji o takich oscyloskopach- ciekawostka

Zasilanie niestety musi być dostarczone osobno - zasilacz minimum 13V (nie symetryczne)
Wynika to z faktu iż wzmacniacz operacyjny zasilany jest z napięcia symetrycznego (dzielnik na płytce PCB).
Poza tym wydaje mi się że dzięki temu że nie ma wspólnej masy układ jest bezpieczniejszy. (być może się mylę).

Jeżeli chodzi o ciekawostkę - niezłe

Dodano po 3 [minuty]:

cwieek napisał:

a co ze składową stałą, która jest zazwyczaj odcinana przez filtry?

no właśnie... napisałem to post przed Tobą . Masz jakimś pomysł jak i czy w ogóle da się pozbyć tego filtra w mojej karcie?
Myślałem o zmostkowaniu kondensatora C3. - co myślicie ?

czy efektem pozbycia się filtra będzie to że gdy podam jakiekolwiek napięcie stałe na wejście to zobaczę na wykresie wskazania ponad zerem ? (tak jak w przypadku powiedzmy przetwornika ADC w AVR)
spróbuje zewrzeć go na chwilę, ale lepiej żebym wiedział jakiego efektu mogę się spodziewać

Jeżeli chodzi o kwestie 230V. Nie jest to urządzenie do pracy z takim napięciem, lecz jeśli przez przypadek właśnie takiego dotkniemy sonda, nic się nie powinno stać - u mnie nic się nie stało mimo że + sondy włożyłem do gniazdka.

Nie należy używać tego oscyloskopu do badania napięć wyższych niż "napięcia bezpieczne".

O odpowiedzialności pisałem też w pierwszym poście tego tematu.

Dodano po 1 [godziny] 56 [minuty]:






Wracając do tematu samej konstrukcji.
Dzisiaj korzystając z chwili wolnego czasu podjąłem się próby odnalezienia elementów pracujących jako filtr. Mostkowanie C3 nic nie dało
Zaopatrzyłem się w baterię 1,5V, i do plusa podłączyłem rezystor 1k, a do minusa masę oscyloskopu. Dotykałem różnych elementów płytki, lecz nie zaobserwowałem żadnych pozytywnych zmian. Czy to oznacza że ta karta ma jakiś wbudowany filtr ?

kolego "ostrytomasz"
Wykonałeś bardzo duży kawał dobrej roboty i pięknie to opisałeś! Bardzo Ci dziękuję, choć z moją kartą jeszcze nie udało mi się uporać Gdybyś zechciał spojrzeć na zdjęcie i na jego podstawie potrafił coś doradzić, bardzo bym się cieszył. Usunąłem już na próbę rezystor R7 (zasilanie mikrofonu) i pominąłem kondensator, jednak skutek nadal marny
Jeszcze raz Ci dziękuję

kolego "krru"
Masz świetny pomysł, i na pewno w następnej oscyloskopowej konstrukcji pomyślę właśnie o rozwiązaniu które zaproponowałeś. Świetna sprawa no i parametry o niebo leprze. Póki co muszę skończyć obecny wynalazek (pozbyć się filtra). Myślę że obecna wersja też mi się przyda jako taki ala oscyloskop mobilny
Również dzięki za wypowiedź.

kolego "deus.ex.machina"
Święta racja no cóż... w końcu najtańsza alternatywa i namiastka oscyloskopu
Dla początkujących elektroników, lub do prostych "pomiarów" np w samochodzie może być

Dodano po 1 [godziny] 31 [minuty]:

Założyłem nowy temat,... może ktoś miał już do czynienia z tą właśnie kartą.
Zainteresowanych zapraszam: https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=15103365#15103365

Wczoraj wieczorem udało mi się zagospodarować nieco czasu, i wylutowałem kompletnie wszystkie elementy które mogą mieć coś wspólnego z torem wejścia MIC.
Przykładając napięcie z baterii do wszystkich punktów nie odnalazłem "bezpośredniego wejścia do układu scalonego. Wygląda to tak jak by układ sam wyzbywał się składowej stałej (po przystawieniu napięcia na kondensator c3 amplituda pokazuje się dosłownie na ułamek sekundy, po czym od razu się zeruje.
Wnioskuję że tej karty niestety nie da się przerobić - wielka szkoda.
Moim zdaniem nie dyskwalifikuje jej to jako amatorskiej namiastki oscyloskopu.
Jedyne co wydawało mi się rozsądne to pozostawienie minimalnej ilości elementów na płytce, a kondensator C3 który oryginalnie miał pojemność ok 100nF zastąpiłem kondensatorem elektrolitycznym 47uF/16V.

Być może się mylę, ale wydaje mi się że będzie on przenosił znacznie więcej. Jeżeli się mylę proszę o naprostowanie - mogę powrócić do tego co było.

Na poniższym zdjęciu zaznaczone są elementy których się pozbyłem (nie mostkowałem). W miejscu kondensatora C3 elektrolit 47uF/16V (nie ma go na zdjęciu)

ostrytomasz napisał:

Elektrolityczny się słabo nadaje bo jak zdecydujesz z której strony powinien być (+)?

Święta racja
Co do pojemności, faktycznie muszę to zmierzyć, bo tak jak mówisz i tak nie tylko kondensator stanowi filtr w tym przypadku, więc jego pojemność nie musi mieć dużego wpływu.

eurotips napisał:

Taki oscyloskop to tylko do zabawy z audio bo teraz nawet przetwornice uciekły po częstotliwość rzędu 1MHz i pną się wyżej.
Tylko soft do tego można znaleźć fajny, inaczej projekty na mikrokontrolerach biją na głowę te na kartach.

Faktycznie w obecnych czasach nie wiele można nim pomierzyć.
Cena wykonania jednak jest aż śmieszna, co przemawia za sensem projektu
Na pewno można zobaczyć PWM, Audio, i jakieś przebiegi we własnych konstrukcjach-
lepiej tyle niż nic ...
Te na mikrokontrolerach faktycznie są bardzo fajne.