Stavebnice Velleman EDU09 - PC Osciloskop

Transkript

1 Stavebnice Velleman EDU09 - PC Osciloskop Pro související ilustrace nahlížejte do originálního manuálu. Osciloskop - Šířka pásma: DC do 200 khz ± 3 db - Vstupní odpor: 100 kohmů / 20 pf - Maximální vstupní napětí: 30V (AC + DC) - Časová základna: 10 μs až 500 ms na dílek - Vstupní rozsah: 100 mv až 5 V na dílek - Vstupní citlivost: 3 mv rozlišení displeje - Hodnoty: True RMS, dbv, dbm, peak-peak, střída, frekvence... - Délka záznamu: 1k vzorků - Frekvence vzorkování: 62.5 Hz až 1.5 MHz - Funkce historie vzorků - Funkce automatického nastavení - Funkce pre-trigger: na rozsazích 0.1 ms/div ms/div - Volby zachování obrau: colour graded, variable a infinite Záznamník přechodných signálů - Časové měřítko: 20 ms/div až 2000 s/div - Max. doba nahrávání: 9,4 h/obrazovka - Automatické ukládání dat - Nahrávání a zobrazení obrazovek - Automatický záznam po dobu delší než 1 rok - max. počet vzorků: 100/s - min. počet vzorků: 1 vzorek/20 s Spektrální analyzér - Rozsah frekvence: Hz až 75 khz - Metoda práce: FFT (rychlá Fourierova transformace) - Rozlišení FFT: 512 řádků Základní informace - Značky pro: amplitudu/napětí a frekvenci/čas - Výběr módu softwaru expert nebo základní - Propojení vstupu: DC a AC - 8-bitové rozlišení - Úložiště zobrazení a dat - Napájení přes USB: +/- 200mA - Využívá ovladač Microsoft human interface device (HID), nejsou třeba žádné externí ovladače - Rozměry: 94 x 94 mm Minimální systémové požadavky - IBM kompatibilní PC - Windows XP, Vista, 7, 8 (Windows TM je registrovanou obchodní snačkou Microsoft Corporation) - Grafická karta SVGA (min x 768) - Myš - Volný USB port 1.1 nebo 2.0 Software stáhněte z nebo pomocí QR kódu v originálním návodu. 1. Sestavení Tuto část nepřeskakujte, vyhnete se tak problémům. Pečlivě si přečtěte všechny rady pro úspěšné dokončení projektu. 1.1 Ujistěte se, že máte správné nástroje: - Kvalitní páječku (25-40W) s úzkou špičkou. - Čistěte často páječku vlhkou houbičkou nebo hadříkem. Poté na ni naneste pájku. Pokud pájka spadne z páječky, naneste ji znovu. - Tenká pájka s jádrem z kalafuny. Nepoužívejte tavidla nebo mastnotu. - Diagonální štípačky pro odstřižení přesahujících vodičů. Vodiče přidržte, aby vám při odstříhnutí nevlédly to očí.

2 - Tenké kleště pro ohýbání vodičů nebo pro přidržení dílů. - Malý nůž a křížové šroubováky. Stačí základní sada. -Pro některé projekty se hodí základní multimetr. 1.2 Rady k sestavení: - Ujistěte se, že obtížnost odpovídá vašim schopnostem. - Pečlivě následujte instrukce. Přečtěte si a pochopte každý krok předtím, než jej provedete. - Provádějte sestavení ve správném pořadí podle manuálu. - Umístěte všechny díly na desku plošných spojů, jak vidíte na nákresech. - Hodnoty na diagramu obvodu se mohou měnit. Vždy hledejte nejnovější verzi manuálu. - Pro sledování postupu používejte zaškrtávací políčka. - Přečtěte si přiložené informace o bezpečnosti. 1.3 Rady pro pájení: 1. Zapojte díl proti povrchu desky plošných spojů a opatrně připájejte vodiče. 2. Ujistěte se, že připájené body mají kuželovitý tvar a jsou lesklé. 3. Odstřihněte vodiče co nejblíže pájenému bodu. Díly na pásce vždy zkontrolujte podle seznamu dílů. Nenásledujte slepě jejich pořadí. Díly odpojujte po jednom. I. Sestavení 1. Keramické kapacitory - C11... C13: 100nF (104) - C16... C19: 100nF (104) 2. Diody - pozor na polaritu! - D1: BAT85 - D2: BAT85 - D3: BAT85 - D4: BAT85 - D5: BAT85 - D6: BAT85 - D7: BAT85 cathode = katoda 3. Zenerova dioda - pozor na polaritu! - ZD1: 5V1 cathode = katoda 4. Tlumivka - L1: 100μH (1-0-1-B) - L2: 100μH (1-0-1-B) 5. Socket na integrovaný obvod - pozor na pozici drážky! - IC1: 16p - IC2: 8p - IC3: 28p 6. Trimr - RV1: 4K7 7. Keramické kapacitory - C1: 2,2pF (2.2) - C2: 6,8pF (6.8) - C3: 10pF (10) - C4: 15pF (15)

3 - C5: 27pF (27) - C6: 27pF (27) - C7: 47pF (47) - C8: 100pF (101) - C9: 470pF (471) - C10: 680pF (681) - C14: 1μF (105) - C15: 1μF (105) - C20: 1μF (105) - C21: 1μF (105) - C22: 1μF (105) - C23: 1μF (105) - C24: 1μF (105) 8. Vertikální rezistory - R1: 2,2Ω (2-2-B-B) - R2: 2,2Ω (2-2-B-B) - R3: 100Ω (1-0-1-B) - R4: 100Ω (1-0-1-B) - R5: 680Ω ( ) (fóliové) - R6: 680Ω ( ) (fóliové) - R7: 680Ω ( ) (fóliové) - R8: 1KΩ ( ) (fóliové) - R9: 1KΩ ( ) (fóliové) - R10: 1KΩ ( ) (fóliové) - R11: 1KΩ ( ) (fóliové) - R12: 1KΩ ( ) (fóliové) - R13: 1KΩ ( ) (fóliové) - R14: 1K1 ( ) (fóliové) - R15: 1K5 (1-5-2-B) - R16: 1K5 (1-5-2-B) - R17: 2K2 (2-2-2-B) - R18: 2K7 (2-7-2-B) - R19: 5K1 ( ) (fóliové) - R20: 7K5 ( ) (fóliové) - R21: 10KΩ ( ) (fóliové) - R22: 10KΩ ( ) (fóliové) - R23: 11KΩ ( ) (fóliové) - R24: 15KΩ ( ) (fóliové) - R25: 20KΩ ( ) (fóliové) - R26: 20KΩ ( ) (fóliové) - R27: 20KΩ ( ) (fóliové) - R28: 75KΩ ( ) (fóliové) 9. Tranzistory - T1: BC337 - T2: BC337 - T3: BC Regulátor napětí - VR1: LM317LZ 11. Relé spínač - RL1: TSC-106D3H nebo ekvivalentní 12. USB konektor - SK3 13.Elektrolytické kapacitory - pozor na polaritu! - C25: 10μF - C26: 10μF - C27: 10μF - C28: 10μF

4 - C29: 10μF - C30: 100μF - C31: 100μF 14. Quartz krystal - X1: 4MHz 15. Integrované obvody - pozor na umístění drážky! - IC1: CD74HCT4052E - IC2: TLV272IP - IC3: VKEDU09 (programováno PIC18F24J501-ISP) 16. LED - pozor na polaritu! - LD1: červená cathode = katoda Krok 1: Zapojte LED. Ještě nepájejte. Krok 2: Sestavte jednotku, ale ještě neutahujte šroubky. Umístěte LED tak, aby zůstala těsně pod krycím plátem. 25mm M3 bolts = 25 mm M3 šroubky Carton cover = kartonový kryt 15mm M4 spacers = 15mm M4 distanční sloupky PCB = deska plošných spojů M3 nut = M3 matka Krok 3: Otočte jednotku o 180, Krok 4: Připájejte jeden vodič a zkontrolujte umístění. Pokud je v pořádku, připájejte druhé spojení. Krok 5: Rozeberte jednotku. 17. Zapojení testovacích vodičů Krok 1: Odstřihněte banánky od testovacích vodičů. Krok 2: Odizolujte konce obou vodičů a ohněte je. Krok 3: Připájejte vodiče. Krok 4: Zapojte oba kabely, jak vidíte na nákresu v originálním manuálu na straně 10. Tip: Zapojte nejprve jeden a poté druhý kabel. Krok 5: Připájejte kabely na desku plošných spojů. II. Instalace softwaru Krok 1: Stáhněte si software EDU09 ze stránek Krok 2: Otevřete soubor a vyberte software.

5 Krok 3: Vyberte "další" (next) pro spuštění procesu instalace. Krok 4: Přijmete podmínky. Krok 5: Vyberte umístění ve vašem počítači. Krok 6: Vyberte složku start menu. Krok 7: Vyberte další volby, které si přejete.

6 Krok 8: Vyberte "Instalovat" (install). Krok 9: Klikněte na "dokončit" (finish) pro ukončení instalace. Krok 10: Připojte jednotku k PC.

7 III. Kalibrace Nepotřebujete žádné externí ovladače. EDU09 využívá vnitřního Microsoft Windows HID ovladače, který se načte automaticky. - Nastavte RV1 na prostřední pozici. - Připojte osciloskop EDU09 k USB slotu na PC. Mělo by se rozsvítit červené světlo. - Spusťte nainstalovaný software EDU09.EXE. - Pokud připojujete osciloskop poprvé, automaticky se spustí proces kalibrace. - Pokud se nespustí automaticky, tak v menu Options vyberte "Calibrate" a poté klikněte na OK pro start kalibrace. Počkejte, dokud kalibrace nebude dokončena. Pokročilá kalibrace: Jemné ladění obvodu vstupního zesilovače (vyžaduje 1.5V baterii). Tato kalibrace není potřebná. Musíte ji provést pouze tehdy, pokud si přejete vyšší přesnost měření. - V menu "Options" vyberte "Expert Settings". - V menu "View" vyberte "Waveform Parameters". - V okně "Waveform Parameters" vyberte položku "DC Mean". - Změřte výstup baterie pomocí multimetru a zapamatujte si jej. - Připojte ke vstupu osciloskopu baterii. - Nastavte Volts/Div na "0.5V" a klikněte na tlačítko "Run". - Nastavujte trimr RV1, dokud se nezobrazí odpovídající hodnota "DC Mean" v okně "Waveform Parameters". - Odpojte baterii. IV. Sestavení 4 šroubky 4 distanční sloupky 4 matky 4 víčka Přimontujte kryt 25mm M3 Bolt = 25mm M3 šroubek 15mm M4 spacer = 15mm M4 distanční sloupek M3 nut = M3 matka black cap = černé víčko Váš osciloskop je nyní připraven k použití. Pokusy Prohlédněte si EDU6 Oscilloscope tutor kit. Obsahuje mnoho informací a množství pokusů, jejichž pomocí se můžete seznámit se základy práce s osciloskopem. Terminologie 1. Volts/div: rozhoduje, o kolik voltů se signál na vstupu musí zhoupnout pro pohyb o jeden dílek. 2. Time/div: rozhoduje o čase nutném pro sken zleva doprava po dílku. 3. Division (dílek): pomyslná nebo viditelná mřížka na obrazovce osciloskopu. Pomáhá určit amplitudu a periodu signálu. 4. Period (T): doba trvání jednoho cyklu tvaru vlny AC (=1/f). 5. Frekvence (f): počet cyklů tvaru vlny AC za sekundu. 6. Trace: "linka", která je načrtnuta na obrazovce, která reprezentuje signál na vstupu. 7. Amplituda: jak daleko se signál "zhoupne" ve směru. Vyjádřeno v mv nebo V- Pro opakující se signály: Vpeak. 8. Peak-to-peak: rozdíl mezi nejpozitivnějším a nejnegativnějším zhoupnutím signálu AC coupling: osciloskop zobrazí pouze AC část signálu, jakákoliv úroveň DC je ignorována. Analog: analogové osciloskopy využívají příchozí signál pro odražená elektronovévo paprsku, který skenuje na obrazovce zleva doprava. Elektronový paprsek nechává obraz na obrazovce, který reprezentuje použitý signál. Analogové signály jsou variabilní. Viz též "Digital". Auto-setup: osciloskop automaticky vybere nastavení pro Volts/div a Time/div takovým způsobem, že jedna nebo více period signálu je zobrazena správně. Clipping: kdy "vršek" a "spodek" nebo oba extrémy signálu jsou ustřižené, např. protože signál nemůže dál kvůli omezení napájení. Nechtěná vlastnost zesilovačů, které se dostaly mimo své specifikace. DC coupling: osciloskop zobrazuje jak AC, tak DC část signálu.

8 Digital: digitální osciloskopy provádí převod příchozího signálu z analogového na digitální a provádí všechny propočty a zobrazení digitálně. Digitální signály má pouze dvě pevné úrovně, obvykle 0V a +5V. Viz také "Analog". Distortion (rušení): nechtěná úprava signálu kvůli vnějším příčinám jako přetížené obvody, špatně navržené obvody, atd. Noise (šum): nechtěná náhodná složka signálu. Ripple (vlnění): nechtěná periodická variace DC napětí. Signal: napětí zavedené do vstupu osciloskopu. Předmět vašeho měření. Sine wave: matematická funkce reprezentující hladkou repetitivní oscilaci. Tvar vlny zobrazený na začátku tohoto slovníku je sinusová vlna. Spikes: rychlé a krátké přechodné výkyvy signálu. AC napětí: Střídavé. U AC se proud periodicky obrací, ne jako DC, u nehož proud proudí jedním směrem. Zdroj AC nemá polaritu. Bandwidth: šířka pásma. Obvykle vyjádřena v MHz. Jedná se o frekvenci, při které použitá sinusová vlna bude zobrazena při amplitudě zhruba 70 % původní amplitudy. Dražší osciloskopy mají šiřší pásmo. Šířka pásma osciloskopu musí být alespoň pětkrát vyšší než frekvence signálu zavedeného do vstupu osciloskopu. Šířka pásma EDU09 je až 200KHz. DC reference: měření DC je vždy provedeno s ohledem na úroveň uzemnění, takže musíme tuto úroveň uzemnění definovat. Pokud nenastavíte DC referenci, výsledek nemusí být správný. Ve většině případů je tato úroveň uzemnění ve středu obrazovky, nicméně to není povinností. DC voltage: Stejnosměrné napětí. U DC proud proudí jedním směrem a neobrací se. Zdroj DC má polaritu (+) a (-). Input coupling: obrázek néže ukazuje typický vstup osciloskopu. Jsou možná tři nastavení: AC coupling, DC coupling a GND. S AC coupling je kapacitor umístěn sériově se vstupním signálem. Tento kapacitor blokuje jakoukoliv DC část signálu a proupouští pouze AC. S DC coupling je kapacitor obcházen a prochází AC i DC část signálu. Signály o nízké frekvenci (<20Hz) by měly být vždy zobrazeny pomocí DC coupling. Pokud použijete AC coupling, vnitřní kapacitor bude narušovat signál a ten tak nebude zobrazen správně. Sample rate: vzorkování. Obvykle vyjádřeno ve vzorcích nebo megavzorcích za sekundu, někdy v MHz. Jedná se o to, kolikrát se osciloskop "podívá" na signál na vstupu za sekundu. Čím častěji se "dívá", tím lépe může zobrazit tvar vlny. Teoreticky musí být vzorkování dvojnásobkem maximální frekvence použitého signálu, nicméne pro nejlepší výsledky je doporučeno vzorkování pětkrát za sekundu. Vzorkování EDU09 je 1,5Ms/s nebo 1,5MHz. Sensitivity: citlivost. Značí nejmenší změnu vstupního signálu, která vede stopu na obrazovce nahoru nebo dolů. Obvykle vyjádřena v mv. Slope: rozhoduje, kde dojde ke spuštění osciloskopu. Může se jednat o vzestupnou (rising) nebo sestupnou (falling) hranu signálu. Vrms: rms napětí pro AC zdroj reprezentuje požadované DC napětí pro generování stejného množství tepla v rezistoru, jaké by vytvořil AC zdroj. Pro sinusové signály Vrms=Vpeak / sqrt(2). Pro obrázek desky plošných spojů nahlédněte do originálního manuálu na stranu 17. Pro diagram zapojení nahlédněte do originálního manuálu na stranu 18. LED a jejich použití LED mají specifický pokles napětí v závislosti na typu a barvě. Pro přesný pokles napětí a nominální proud se podívejte na datasheet!

9 Nezapojujte LED paralelně! Jak vypočítat odpor série: Příklad: pracujete s červenou LED (1.7V) a zdrojem 9Vdc. Vyžadovaný proud LED pro plný jas: 5mA (lze nalézt v datasheetu LED) Napájecí napětí (V) - napětí LED (V) / požadovaný proud (A) = odpor série (ohmy) 9V - 1.7V / 0.005A = 1460 ohmů Nejbližší hodnota: použijte 1k5 rezistor Požadovaný výkon rezistoru - napětí přes rezistor x proud procházející rezistorem (9V - 1.7V) x 0.005A = 0.036W Bude stačit standardní 1/4W rezistor LED v sérii: Příklad: 3x červená LED (1.7V) ma 9V baterii. Vyžadovaný proud LED pro plný jas: 5mA (hodnotu lze nalézt v datasheetu pro LED) Napájecí napětí (V) - (počet LED x napětí LED (V)) / požadovaný proud (A) = odpor série (ohmy) 9V - (3 x 1.7V) / 0.005A = 780 ohmů Použijte rezistor 820 ohmů. Výstupy otevřeného kolektoru Výstup otevřeného kolektoru je možné přirovnat k přepínači, který se při použití přepíná na uzemnění. Příklad: Jak zapnout LED pomocí výstupu otevřeného kolektoru. Změny a typografické chyby vyhrazeny. Dovozce pro Českou republiku: GM electronic, spol. s r. o. Křižíkova 147/ Praha 8