Опытному радиомастеру и любителю пригодится универсальное измерительное оборудование. Программа осциллограф для ПК поможет изучать форму цифровых и аналоговых сигналов, обрабатывать и сохранять результаты исследований. Такими наборами пользуются любители и профессионалы при настройке, поиске неисправностей и для ремонта усилителей, блоков питания, другой аппаратуры.
Наглядное представление информации – существенное преимущество программного осциллографа
О виртуальных осциллоскопах
Любой персональный компьютер (PC) даже на «медленных» процессорах и с устаревшей операционной системой window xp подходит для совместной работы со специализированными приставками. Однако качественный виртуальный (virtual) осциллоскоп с подключением к стандартному порту usb стоит дорого. Не решает проблему тщательный поиск подходящих моделей техники на зарубежных торговых интернет-площадках. Покупка бывшего в употреблении оборудования сопряжена с повышенными сомнениями и отсутствием реальных гарантий.
Вместе с тем поверхностного изучения темы достаточно для понимания относительной простоты данной проблемы. В каждом ПК есть звуковая карта. Не вызывает чрезмерных сложностей создание регулятора-ограничителя входного сигнала. Измерения можно преобразовать в удобную форму с помощью специальной программы симулятора. Представленные ниже инструкции помогут создать виртуальный осциллограф быстро, без ошибок и лишних затрат.
Читать онлайн Осциллограф ваш помощник (как работать с осциллографом)
Электронный осциллограф — универсальный прибор, который может стать незаменимым помощником радиолюбителя. Анализ на экране осциллографа формы и прохождения сигналов через различные цепи делает наглядными процессы настройки радиотехнических устройств и поиск в них неисправностей.
Предлагаемая книга и посвящена приемам работы с осциллографом. Приводятся разнообразные примеры наблюдения и измерения электрических сигналов в радиотехнических цепях. Дается методика визуальной проверки и налаживания различных каскадов радиоустройств.
Книга рассчитана на широкий круг радиолюбителей.
Иванов Б.С. «ОСЦИЛЛОГРАФ — ВАШ ПОМОЩНИК» (как работать с осциллографом) Приложение к журналу «Радио» Выпуск № 1
От автора
Без электронного осциллографа сегодня немыслимо быстро и качественно настроить практически любое устройство — от детекторного приемника до телевизора. Осциллограф — «глаза» радиолюбителя, позволяющие вторгаться в мир электронных процессов радиоконструкций, наблюдать форму сигнала и измерять его такие параметры, как амплитуду и длительность импульсов, скорость их нарастания и спада, амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения, частоту электрических колебаний, напряжения в различных цепях каскадов. Осциллограф не только существенно упростит налаживание конструкций, но и поможет быстрее и лучше усвоить теоретические основы радиотехники, провести немало интересных опытов, экспериментов, разнообразных исследовательских работ.
Конечно, все это станет реальным лишь при хорошем знании устройства осциллографа, овладении методикой работы с ним.
Один из популярных и доступных для приобретения осциллографов сегодня ОМЛ-3М, выпускаемый Саратовским ПО им. С. Орджоникидзе. Он малогабаритен и удобен в работе, его параметры вполне соответствуют многим видам измерений, встречающихся в радиолюбительской практике. Его предшественником был ОМЛ-2М, а еще ранее — ОМЛ-2-76. О методике самых разнообразных измерений с помощью осциллографа этой серии и рассказывается в настоящей брошюре. Хотя, конечно, материал будет полезен и для владельцев других осциллографов.
В одной из последующих брошюр Приложения под таким же названием предполагается рассказать об электронных приставках к осциллографу, значительно расширяющих его возможности.
Немного теории
Слово «осциллограф» образовано от «осциллум» — колебание и «графо» — пишу. Отсюда и назначение этого измерительного прибора — отображать на экране кривые тока или напряжения в функции времени. Встречается и другое название этого прибора — осциллоскоп (от того же «осциллум» и «скопео» — смотрю) — прибор для наблюдения формы колебаний. И хотя второе название более точное, до сих пор в литературе бытует все же первое — осциллограф.
Основная деталь электронного осциллографа — электронно-лучевая трубка (рис. 1), напоминающая но форме телевизионный кинескоп, только значительно меньших габаритов. Экран трубки покрыт изнутри люминофором — веществом, способным светиться под «ударами» электронов. Чем больше поток электронов, тем ярче свечение той части экрана, куда они попадают.
Испускаются же электроны так называемой электронной пушкой, размещенной на противоположном от экрана конце трубки. Между пушкой и экраном размещены управляющие электроды — модулятор, регулирующий поток летящих к экрану электронов, два анода, создающих нужное ускорение пучка электронов и его фокусировку, и две пары пластин, с помощью которых электроны можно отклонять по горизонтальной ( X ) и вертикальной ( Y ) осям.
Экран электронно-лучевой трубки будет светиться лишь при подаче на ее электроды определенных напряжений. На нить накала обычно подают переменное напряжение, на управляющий электрод (модулятор) — постоянное отрицательной полярности по отношению к катоду, на аноды — положительное, причем на первом аноде (фокусирующем) напряжение значительно меньше, чем на втором (ускоряющем). На отклоняющие пластины подается как постоянное напряжение, позволяющее смещать пучок электронов в любую сторону относительно центра экрана, так и переменное, создающее линию развертки той или иной длины, а также «рисующее» на экране форму исследуемых колебаний.
Чтобы представить, как же получается форма колебаний на экране, изобразим условно экран трубки в виде окружности (хотя у трубки 6Л01И в ОМЛ-2М и ОМЛ-3М он прямоугольный) и поместим внутри ее отклоняющие пластины (рис. 2).
Если подвести к горизонтальным пластинам X 1 и Х 2 пилообразное напряжение, на экране появится светящаяся горизонтальная линия — ее называют линией развертки или просто разверткой. Длина ее зависит от амплитуды пилообразного напряжения.
Если теперь подать на другую пару пластин (вертикальных — Y 1 и Y 2 ), например, переменное напряжение синусоидальной формы, линия развертки в точности «изогнется» по форме колебаний и «нарисует» на экране изображение.
В случае равенства периодов синусоидального и пилообразного колебаний на экране будет изображение одной «синусоиды». При неравенстве же периодов на экране появится столько полных колебаний, сколько периодов их укладывается в периоде колебаний пилообразного напряжения развертки. В осциллографе есть регулировка частоты развертки, с помощью которой добиваются нужного числа наблюдаемых на экране колебаний исследуемого сигнала.
Функциональные особенности
Осциллограф — понятие и конструкция прибора
Основой оборудования способен стать даже маломощный компьютер. В некоторых ситуациях предпочтительны ноутбуки. Переносные модели можно использовать для поиска неисправностей в автомобилях.
Другие функциональные особенности, заслуживающие внимания:
- в стандартной входной цепи аудиокарты установлен разделительный конденсатор, поэтому без разборки с внесением изменений в схему получится вывести на экран только переменную компоненту сигнала;
- минимальная амплитуда 0,5-2 мВ (определена техническими характеристиками звукового тракта);
- максимум входного сигнала выбирают практически без ограничений, так как для нескольких десятков или сотен вольт понадобится всего лишь создать соответствующий делитель напряжения;
- частотный диапазон также определен базовыми ТХ компьютера, как правило, от 10 Гц до 22 кГц.
Осциллограф онлайн
Когда что то отлаживаешь на базе современных микросхем, то осциллограф — вещь незаменимая!
Если этим занимаешься постоянно — то лучше купить хороший и не дешевый, а вот если что то делаешь время от времени и несерьезно, то покупать прибор, который будет только место занимать 90% времени — жаба душит.
И правильно эта жаба делает!
Ведь есть целый раздел софта называемый Osciloscope Audio.
Я познакомился с таким софтом еще на Specrum ZX-80, суть проста — в микрофонный (или линейный) вход подключаем щуп, запускаем программу, тыкаем в плату и смотрим сигнал.
Главное помнить, что компьютер напрямую нормально «переваривает» только пятивольтовый или меньшего напряжения сигнал.
Но практически вся логика на микросхемах как раз 5 или 3.3 Вольта, так что — вполне хватает.
Одно время программами Osciloscope были завалены все софтовые сайты. Сейчас и сайты повыродились и софт в интернете часто бывает с троянами.
Зато появились приложения осциллографы для смартфонов.
Вот пример — просмотр сигнала с тренерского разъема пульта.
Используя такой программный осциллограф можно легко найти выход с логики на ВЧ передатчик в пульте управления для подключения внешней ВЧ части на тех пультах, где это не предусмотрено конструкцией.
Многое ПО платное, а качать ломанные версии — проблематично, можно нарваться на уже упомянутых троянов и вирусы.
Но, я тут на днях занимался поисками и нашел встраиваемый онлайн осциллограф. Так что добавляю его в статью.
Онлайн осциллограф для авиамоделиста
Надеюсь не надо описывать как работать с его интерфейсом, он достаточно понятный и всегда можно разобраться «методом тыка».
Константин, Радиоуправляемые Авиамодели
Преобразование компьютера в осциллограф
Осциллограф своими руками
После уточнения исходных данных компьютера и личных потребностей приступают к выбору электрической схемы.
Для ознакомления с профессиональными решениями можно изучить конструкции серийных измерительных приборов
Схема приставки
Для качественного воспроизведения без богатого практического опыта лучше выбирать относительно простые конструкции. Впрочем, представленная ниже электрическая схема вполне способна обеспечить минимальное искажение сигналов одновременно с выполнением защитных функций.
Эту схему адаптера можно создать быстро без лишних затруднений
Описание:
- резисторы приставки оценивают в совокупности с Rвх компьютера, чтобы правильно рассчитать параметры делителя;
- конденсаторами выравнивают АЧХ;
- стабилитроны, установленные показанным на рисунке образом, предотвращают повреждение звукового входа компьютера при подаче сигнала с большой амплитудой (положение переключателя «1:1»);
- дополнительно защиту по току обеспечивает R1.
Вряд ли можно рассчитывать на полные паспортные данные, особенно при наличии старой компьютерной техники. Скорее всего, придется измерить импеданс на входе звуковой карты. Для этого на выходе этого же блока создают образцовый сигнал (50 Гц, синусоида) с применением специальной программы «Виртуальный генератор». Следующий расчет выполняют по формуле:
Rx=R1*(U1/(U2-U1)).
Пример:
60*(120/(520-120))= 18 кОм.
Зная входное сопротивление, создают делитель напряжения по одной из представленных схем
К сведению. Установив параллельно «подстроечный» резистор, можно точно регулировать параметры делителя.
Сбор приставки
Чтобы исключить паразитное влияние внешнего электромагнитного излучения, приставку размещают в металлическом корпусе. Создать его можно из подходящего дюралюминиевого листа толщиной 1,5-2 мм. На входе закрепляют разъем типа СР-50, чтобы подключать без проблем типовые щупы. Выход – гибкий кабель с вилкой Jack, которая соответствует входному гнезду аудиокарты компьютера. Для сборки простой электрической схемы вполне подойдет технология навесного монтажа.
Лучшиe прoгрaммы oсциллoгрaфa для ПК на Windows
В следующих разделах представлены краткие обзоры популярных специализированных программ. При выборе следует обратить внимание на простоту обучения, язык интерфейса, иные детали с учетом потребностей конкретного пользователя.
FrequencyAnalyzer
Программа создана для обработки сигналов звукового диапазона. Допустимо изменение частоты измерений. Преобразование в 8 (16) разрядов по выбору пользователя помогает установить необходимую точность. Недостаток – отсутствие русифицированной версии.
Winscope
Этот осциллограф онлайн не только показывает сигнал. При выборе соответствующего режима на экране отображаются фигуры «Лиссажу». Пользователь может изучить спектральное распределение в диапазоне от 20Гц до 20 кГц.
Звукoвoй oсциллoгрaф
2ray Oscilloscope хорошо приспособлен для изучения двух сигналов. При необходимости, осциллограммы можно сохранять в графических файлах. Понятный интерфейс упрощает обращение с программой.
Осциллoгрaф Спeктр в рeaльнoм врeмeни
Multi-Instrument содержит не только осциллограф, но и генератор. Этот набор программного обеспечения дополнен анализатором спектра. Такое оборудование подходит для комплексных испытаний радиоаппаратуры.
Лучшие программы осциллографы для ПК с ОС Windows
Winscope
Winscope — это бесплатное программное обеспечение для осциллографа, которое можно использовать для анализа любого сигнала на вашем компьютере. Когда вы вводите сигнал, он позволяет вам просматривать его спектр, измерять частоту, строить диаграммы, просматривать спектр БПФ , сохранять данные сигнала и многое другое. Он считывает входной сигнал через 3,5-мм аудиоразъем вашего компьютера.
Чтобы начать анализ сигнала после подключения входного сигнала, нажмите кнопку Play на интерфейсе Winscope. Вы начнете просматривать спектр сигнала прямо на главном окне, где вы также найдете различные опции для анализа входного сигнала:
- Режимы трассировки : Доступны три режима трассировки спектров. Это YT Single Trace, YT Dual Trace и XY Mode .
- Просмотр спектров в линейном или точечном графике.
- Режим FFT : преобразует входной сигнал для отображения амплитудных и временных спектров в амплитудных и частотных спектрах .
- Опция коррелометра также доступна. Она позволяет найти корреляцию между двумя источниками звука.
- Сохранить данные анализа в формате DAT на свой компьютер.
Visual Analyzer
Visual Analyzer — еще одно хорошая программа осциллографа для Windows 10. Данная утилита имеет анализатор спектра сигналов. Кроме того, вы найдете множество инструментов для просмотра связанных с сигналом данных, определения значений различных параметров, измерения частоты, применения фильтров и многого другого. На этом осциллографе есть два экрана для спектров сигнала; один отображает обычные спектры сигналы, а другой отображает БПФ сигнала.
В левой части интерфейса вы найдете кнопки для изменения параметров просмотра спектров. Вы можете изменить коэффициент масштабирования, значение ms / d, положения графиков X и Y и т. д. Можно найти некоторые значения, такие как: частота, среднее значение, коэффициент амплитуды, пиковое напряжение, ZRLC, фаза, каналы и т. д. Опции для захвата области или спектра также доступны.
Лучшая вещь в этом инструменте — это то, что это осциллограф с фильтрами для Windows. Вы можете применять различные фильтры к входному сигналу, затем измерять значения и просматривать спектры.
Это обширное программное обеспечение осциллографа с инструментами для тщательного анализа сигналов.
Soundcard Oscilloscope
Soundcard Oscilloscope — это многофункциональное программное обеспечение для осциллографов, которое бесплатно только для личного использования. Это приложение обладает генератором сигналов и различными другими инструментами. Входной сигнал отображается в интерфейсе программы на графику. Вы можете изменить параметры графика спектров для тщательного просмотра и анализа спектров сигналов в реальном времени. Установите разные амплитуды каналов или синхронизируйте каналы для общей амплитуды. Установите шкалу времени от 1 минуты до 10 секунд. Вы также можете установить разные режимы канала: одиночный, CH1 — CH2, CH1 + CH2 или CH1 x CH2.
Инструменты измерения сигналов для определения частоты и напряжения также доступны в программе. Значения в реальном времени отображаются прямо на экране.
Другие инструменты доступны на соответствующих вкладках. Посмотреть график XY или просмотреть график частоты. Вкладка Генератор сигналов позволяет генерировать сигнал вручную. Вы можете генерировать пользовательский сигнал для каналов. Генерация синуса, треугольника, квадрата, пилообразного, розового или белого шума . Установите амплитуду сигнала, частоту и т. д. Выходной сигнал генератора сигналов можно услышать через динамики, подключенные к вашему ПК. Сгенерированный сигнал также может быть записан на вашем компьютере в формате WAV.
Применение в быту
В процессе эксплуатации следует использовать перечисленные ниже рекомендации:
- компьютер вместе с приставкой заземляют перед выполнением измерительных операций;
- используют диапазон, подходящий для определенной амплитуды сигнала;
- прекращают работу при повреждении электрической изоляции, выявлении других опасных неисправностей.
Представленные осциллографы для ПК при правильной сборке и настройке обеспечивают достаточно высокую точность. Впрочем, надо не забывать, что даже специализированные приборы этой категории предназначены скорее для изучения формы сигналов. Такие задачи вполне можно решать с применением рассмотренного в публикации оборудования.
Конструкция и применение
Осциллограф — сложный электрический прибор. Понять принцип его работы поможет блок-схема.
Имеются два луча развертки: по вертикали — Y и по горизонтали — X. По оси X откладывается значения времени, по Y отображается амплитуда сигнала.
На Y подается сигнал с устройства. Далее он проходит через аттенюатор, который изменяет чувствительность контура. Потом, пройдя предварительный усилитель, попадает в линию задержки, которая «придерживает» сигнал пока не сработает генератор развертки. Оконечный усилитель выводит сигнал на экран осциллоскопа. Чем больше входное напряжение, тем больше амплитуда сигнала.
На X подается пилообразное напряжение с генератора развертки, благодаря чему сигнал на осциллографе получается «растянутым» по времени. Меняя размерность генератора, можно получить изображение с разверткой до тысячных долей секунды.
Чтобы развертка запустилась одновременно с поступлением сигнала, в устройстве предусмотрена система синхронизации. Есть 3 возможных источника синхроимпульсов:
- Измеряемый сигнал. Наиболее часто используемый вариант, особенно при постоянной частоте входящего источника.
- Электрическая сеть. Частота сети поддерживается с высокой точностью, поэтому через нее возможна синхронизация.
- Внешний источник. Используется, как лабораторный генератор сигналов, так и смартфон с приложением, генерирующим синхроимпульсы определенной частоты.
Осциллограф визуализирует форму сигнала, что помогает понять причину неисправности. С помощью устройства снимается АЧХ прибора, есть возможность узнать скорость нарастания импульса в цифровых устройствах.
Используются осциллографы при настройке, ремонте электронных девайсов, будь то бытовая техника, ремонт автотранспорта или орбитальная станция.
