Осциллограф ПК

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• IBM-совместимый персональный компьютер со звуковой картой, работающий под управлением Windows 3.1 или выше.
• Программное обеспечение Winscope, бесплатно загружаемое из Интернета.
• Электронный «клавишный» (музыкальный)
• «Моно» (не стерео) штекер для наушников для клавиатуры.
• «Моно» (не стерео) штекер для наушников для микрофонного входа звуковой карты компьютера.
• потенциометр 10 кОм

Программа Winscope, которую я использовал, была написана доктором Константином Зельдовичем для бесплатного личного и академического использования. Он отображает кривые на экране компьютера в ответ на сигналы напряжения переменного тока, интерпретируемые входом микрофона звуковой карты. Похожая программа под названием Oscope , сделан для операционной системы Linux. Если у вас нет доступа к какому-либо программному обеспечению, вы можете использовать утилиту «звукозаписи», которая входит в комплект поставки большинства версий Microsoft Windows, для отображения грубых форм волны.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 2, глава 7:«Сигналы переменного тока смешанной частоты»

Уроки электрических цепей , Том 2, глава 12:«Схемы измерения переменного тока»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Использовать компьютерную программу для работы в качестве осциллографа.
• Чтобы показать основные функции осциллографа.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Осциллограф - незаменимый прибор для тестирования студентов-электронщиков и профессионалов. Ни одна серьезная электронная лаборатория не должна обходиться без одного (или двух!). К сожалению, коммерческие осциллографы, как правило, дороги, и практически невозможно спроектировать и построить свой собственный без другого осциллографа для устранения неполадок! Однако звуковая карта персонального компьютера способна «оцифровывать» низковольтные сигналы переменного тока в диапазоне от нескольких сотен герц до нескольких тысяч герц с приличным разрешением, и доступно бесплатное программное обеспечение для отображения этих сигналов в форме осциллографа на экране. экран компьютера. Поскольку у большинства людей либо есть персональный компьютер, либо он может быть приобретен за меньшую цену, чем осциллограф, это становится жизнеспособной альтернативой для экспериментатора с ограниченным бюджетом.

Одно предостережение: вы можете серьезно повредить компьютер, если на микрофонный вход звуковой карты будут подавать сигналы с повышенным напряжением! Напряжение переменного тока, создаваемое музыкальной клавиатурой, слишком низкое, чтобы вызвать повреждение вашего компьютера через звуковую карту, но другие источники напряжения могут быть опасны для здоровья вашего компьютера. Используйте этот «осциллограф» на свой страх и риск!

Используя клавиатуру и расположение разъемов, описанное в предыдущем эксперименте, подключите выход клавиатуры к внешним контактам потенциометра 10 кОм. Припаяйте два провода к точкам подключения на входном разъеме микрофона звуковой карты, чтобы у вас был набор «тестовых проводов» для «осциллографа». Подключите эти измерительные провода к потенциометру:между средней клеммой (стеклоочиститель) и любой из внешних клемм.

Запустите программу Winscope и щелкните значок «стрелка» в верхнем левом углу (он похож на стрелку «воспроизведение» на кнопках управления магнитофоном и проигрывателем компакт-дисков). Если вы нажмете клавишу на музыкальной клавиатуре, вы должны увидеть на экране какой-то сигнал. Для получения наилучшей формы синусоиды выберите на музыкальной клавиатуре «панфлейту» или другой голос, похожий на флейту. Если компьютер отображает форму волны, которая выглядит как прямоугольная волна, вам необходимо настроить потенциометр для сигнала с меньшей амплитудой. Практически любая форма волны будет «обрезана», чтобы выглядеть как прямоугольная волна, если она превышает предел амплитуды звуковой карты.

Протестируйте «голоса» разных инструментов на музыкальной клавиатуре и обратите внимание на разные формы волн. Обратите внимание, насколько сложны некоторые формы волны по сравнению с голосом панфлейты. Поэкспериментируйте с различными элементами управления в окне Winscope, отметив, как они изменяют внешний вид формы волны.

В качестве тестового прибора этот «осциллограф» довольно плох. Он почти не имеет возможности производить точные измерения напряжения, хотя его частотная точность на удивление хороша. Это очень ограниченный в диапазоне напряжения и частоты, который он может отображать, относя его к анализу звуковых тонов низкого и среднего диапазона. Мне не удалось добиться того, чтобы «осциллограф» отображал хорошие прямоугольные волны, по-видимому, из-за его ограниченной частотной характеристики.

Кроме того, конденсатор связи, который находится во входных цепях микрофона звуковой карты, не позволяет ему измерять напряжение постоянного тока:это как если бы функция «связи по переменному току» обычного осциллографа была «включена». Несмотря на эти недостатки, он полезен в качестве демонстрационного инструмента и для начального изучения анализа сигналов для начинающих студентов-электронщиков.

Для тех, кто заинтересован, существует несколько устройств-адаптеров для осциллографов профессионального качества, изготовленных для персональных компьютеров, производительность которых намного превосходит производительность звуковой карты, и они обычно продаются по меньшей цене, чем полный автономный осциллограф (около 400 долларов США, 2002 год).

Radio Shack продает один, сделанный Веллеманом, каталожный № 910-3914. Использование компьютера в качестве средства отображения дает множество преимуществ, не последним из которых является возможность легко сохранять изображения сигналов в виде цифровых файлов.