Podobné dokumenty
varikapy na vstupu a v oscilátoru (nebo s ladicím kondenzátorem) se dá citlivost nenároèných aplikacích zpravidla nevadí.

Měření kmitočtu a tvaru signálů pomocí osciloskopu

NÁVOD K OBSLUZE. Obj.č.: / /

Střední odborné učiliště Domažlice, škola Stod, Plzeňská 322, Stod

Generátor funkcí DDS 3.0

VAROVÁNÍ Abyste zamezili úrazu elektrickým proudem, zranění nebo poškození přístroje, před použitím si prosím pečlivě přečtěte návod k použití.

s XR2206 ale navíc je zapojení vybaveno regulací výstupní amplitudy. vlivu případ- ného nevhodného napájení na funkci generátoru.

UDAQ-1216A UDAQ-1416A. multifunkèní modul pro rozhraní USB

Příloha č. 1. Software pro prototyp mikroprocesorově řízeného ohřevu aktivních vložek využívající moderních polovodičových prvků

Pro upřesnění, Voltcraft je obchodní značka pro měřicí, napájecí a nabíjecí techniku z vlastního vývoje společnosti Conrad Electronic.

Digitální osciloskop S2X100 OSCILOSKOPY.COM

PŘEVODNÍK SNÍMAČE SIL NA USB PRO ZOBRAZENÍ V PC DSCUSB. KRÁTKÁ PŘÍRUČKA PRO OBSLUHU A KONFIGURACI Revize červenec 2014

KLEŠŤOVÝ MĚŘÍCÍ PŘÍSTROJ AC/DC TRUE RMS AX-355

3.4 Ověření Thomsonova vztahu sériový obvod RLC

Výběrové řízení pro projekt: Elektrotechnika prakticky a perspektivně. Příloha č. 3 výzvy

Střední odborné učiliště Domažlice, škola Stod, Plzeňská 322, Stod

9. Číslicové osciloskopy. 10. Metodika práce s osciloskopem

Obsah. Zobrazovací a ovládací prvky na čelním panelu. Účel použití. Elektrické zapojení. Obr : Analogový vstupní modul 07 AI 91

Zemní ochrana rotoru generátoru ve spojení proudové injektážní jednotky PIZ 50V a ochrany REJ 521

Úloha- Systém sběru dat, A4B38NVS, ČVUT - FEL,

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

CQ485. Opakovač a převodník linek RS485 a RS422. S aktivní i pasivní obnovou dat

Osciloskopická měření

NÁVOD K OBSLUZE. Obj. č.:

Popis produktů série GDS Srovnání s konkurencí: Příslušenství zahrnuté v dodávce:

Dvoukanálový monitor absolutního chvění MMS 6120

Příloha č. 1. Prototyp mikroprocesorově řízeného ohřevu aktivních vložek využívající moderních polovodičových prvků. (popis jednotlivých bloků)

Osciloskopické sondy.

STŘEDOŠKOLSKÁ TECHNIKA 2013

Obrázek č. 1 : Operační zesilovač v zapojení jako neinvertující zesilovač

Výpis. platného rozsahu akreditace stanoveného dokumenty: HES, s.r.o. kalibrační laboratoř U dráhy 11, , Ostopovice.

PROCESNÍ KALIBRÁTOR M505 (D)

PK Design. MB-ATmega16/32 v2.0. Uživatelský manuál. Základová deska modulárního vývojového systému MVS. Verze dokumentu 1.0 (21.12.

Univerzální jednočipový modul pro řízení krokových motorů

Generátor s IO R

EUROTEST Použití Tech. parametry Rozsah dodávky PC software Volitelné příslušenství

NÁVOD K POUŽÍVÁNÍ PU 298

8. Operaèní zesilovaèe

Záznamník teploty ZT, ZT1ext Návod k použití

českém Úvod Obsah balení IP004 Sweex Wireless Internet Phone

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Registrační teploměr

GRAFICKÉ ROZHRANÍ V MATLABU PRO ŘÍZENÍ DIGITÁLNÍHO DETEKTORU PROSTŘEDNICTVÍM RS232 LINKY

Generátor pulsů GP1v2. Stavební návod.

GEN 230-3u-3i-X-ADE-USB

TENZOMETRICKÝ MĚŘIČ. typ Tenz

Elektronický zapisovač eco-graph

SIGNÁLNÍ GENERÁTORY DDS2, DDS7 A DDS20 - PROVOZNÍ MANUÁL

RLC můstek Model

I/O řídící/měřící deska pro PC VELLEMAN K8055N

Elektronická kapacitní dekáda - BASIC

Zadávací dokumentace

2. Změřte a nakreslete časové průběhy napětí u 1 (t) a u 2 (t). 3. Nakreslete převodní charakteristiku komparátoru

Microchip. PICmicro Microcontrollers

LCR MULTIMETR NÁVOD K OBSLUZE. Model : LCR Hz 120 Hz 1 KHz 10 KHz 100 KHz

Detektor plynu. Srdcem zapojení je senzor plynu od firmy Figaro, která má v této oblasti dlouhou tradici.


Použití programu LTspice IV pro analýzu a simulaci elektronických obvodů III.

GENERÁTOR NEHARMONICKÝCH PRŮBĚHU 303-4R

HC-6504/6506. Čtyřstopý osciloskop 40/60MHz

Digitální paměťový osciloskop (DSO)

XXXIII Celostátní olympiáda znalostí elektriky a elektroniky Krosno 25. března 2010 TEST PRO ELEKTRONICKOU SKUPINU

Eurotest XA - špičkový profesionální multifunkční přístroj s řadou funkcí pro provádění revizí dle požadavků ČSN

MS5308. Uživatelský manuál. 1. Obecné instrukce

Elektronická stavebnice: Deska s jednočipovým počítačem

Řídicí systémy řady 400 str.2 z 16 MICROPEL

[ db ; - ] Obrázek č. 1: FPCH obecného zesilovače

Alfanumerické displeje

ZADÁNÍ: ÚVOD: Měření proveďte na osciloskopu Goldstar OS-9020P.

Datum tvorby

USBscope50 Návod k použití

Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Šumperk, Gen. Krátkého 1, Šumperk

Digitální multimetr VICTOR 70D návod k použití

Regulovatelný síťový adaptér NT 255

Elektrická měření 4: 4/ Osciloskop (blokové schéma, činnost bloků, zobrazení průběhu na stínítku )

Číslicový multimetr AX-572. Návod k obsluze

) informace o stavu řízené veličiny (předávaná řídícímu systému) - nahrazování člověka při řízení Příklad řízení CNC obráběcího stroje

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/

TMU. USB teploměr. Teploměr s rozhraním USB. Měření teplot od -55 C do +125 C. 6. května 2011 w w w. p a p o u c h. c o m

MT-1710 Digitální True-RMS multimetr

Kroužek elektroniky

Přístroje na testování kvality el. energie

Ulog univerzá lnízapisovač a zobrazovač napě tí

SNÍMAČOVÁ JEDNOTKA TB2.310-USB2.0/1.2-ASCII

Návod k použití digitálních multimetrů řady MY6xx

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ. Katedra řídící techniky BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

MEROS, spol. s r.o. Kalibrační laboratoř MEROS 1. máje 823, Rožnov pod Radhoštěm


SB8485. Převodník USB na 8x RS485/RS září 2010 w w w. p a p o u c h. c o m

Laboratorní zdroj - 1. část

Stavebnice Velleman EDU09 - PC Osciloskop

Návod k obsluze. R116B MS8250B MASTECH MS8250A/B Digitální multimetr

OSCILOSKOPY. Základní vlastnosti osciloskopů

Multifunkční přístroje pro revize elektrických instalací

USBASP AVR programovací modul Uživatelská příručka

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/

MT-1505 Digitální multimetr

TENZOMETRICKÉ MĚŘIDLO

MCA4K kanálový analyzátor pro spektrometrii. Uživatelská příručka

Datalogger Teploty a Vlhkosti

Transkript:

Jednoduchý digitální osciloskop pro PC Dušan Doležal Osciloskop je pøístroj, který by urèitì ráda vlastnila vìtšina elektronikù, ale pro mnoho amatérù je kvùli pomìrnì vysoké cenì nedostupný. Právì pro nì je urèen následující pøístroj, který sice neoplývá špièkovými parametry, ale pro mnoho mìøení je dostaèující a pøi tom je pomìrnì jednoduchý a levný - jeho cena by nemìla pøekroèit 1000 korun. Základní technické údaje Vzorkovací frekvence: 10 MHz pro periodické dìje; 2,5 MHz pro jednorázové dìje. Šíøka pásma: 1 MHz. Rozlišení: 8 bitù. Impedance vstupu: 1 MΩ/25 pf. Citlivost: 20 mv až 10 V/dílek. Èasová základna: 3 µs až 20 ms/dílek. Osciloskop je bezesporu velmi užiteèný pøístroj, ale je také bohužel pomìrnì drahý. Proto se zaèaly vyrábìt osciloskopické adaptéry (buï jako jako externí pøístroje, nebo karty do rozšiøujicích slotù), které umožòují sledovat prùbìhy signálù na osobním poèítaèi. Vlastní pøístroj potom pouze vzorkuje signál a vzorky odesílá pøes vhodné rozhraní do poèítaèe, kde se pøíslušný software stará o jejich zpracování a zobrazení. Zaøízení mùže být díky této koncepci levnìjší než samostatný osciloskop, ale i tak je jeho cena dost vysoká; proto se objevilo mnoho amatérských konstrukcí podobných adaptérù. Když jsem se ovšem po nìjakém vhodném návodu poohlížel, žádný mne bohužel neuspokojil. Buï se totiž jednalo o úplnì primitivní zaøízení (èasto jen pøevodník A/D pøipojený k sériovému portu) s nedostateènými parametry (vzorkovací frekvence maximálnì v øádu khz), nebo naopak zaøízení pomìrnì složitá a tím i dost nákladná. Navíc èasto s obtížnì dostupnými souèástkami (zejména pøevodníky A/D a rychlé pamìti SRAM). Protože poslední dobou dosti pracuji s mikrokontroléry PIC øady 18, napadlo mne využít je pro konstrukci osciloskopu, ve kterém by velkou èást funkcí realizoval samotný mikrokontrolér. PIC øady 18 jsou pro tento úèel velmi vhodné - jsou pomìrnì bohatì vybaveny jak programovou, tak i datovou pamìtí a pøedevším je možné je provozovat na frekvenci až 40 MHz. Jádro procesoru tak bìží na frekvenci 10 MHz, a protože s použitým pøevodníkem A/D staèí pro pøeètení jednoho vzorku napìtí a jeho uložení do pamìti pouhé 4 takty procesoru, získáváme tak nejvyšší vzorkovací frekvenci 2,5 MHz. U periodických signálù je navíc ještì možné postupnì vzorkovat v nìkolika periodách s rùzným posuvem od spouštìcího bodu (tzv. Equivalent Time Sampling), takže výsledek je potom ekvivalentní vyšší vzorkovací frekvenci. Protože jsem tuto funkci realizoval kvùli jednoduchosti èistì softwarovì, nelze mìnit posuv od spouštìcího bodu o kratší jednotku èasu, než trvá vykonání jedné instrukce. Díky tomu je možné periodickým vzorkováním dosáhnout ekvivalentní rychlosti vzorkování maximálnì 10 MHz. Za pøedpokladu, že pro rozumnou rekonstrukci signálu je potøeba alespoò 10 vzorkù na periodu, dostáváme digitální šíøku pásma asi 250 khz pro jednorázové a 1 MHz pro opakované dìje. To sice ve srovnání s bìžnými osciloskopy není mnoho, ale to je daò za jednoduchost a pro velkou èást mìøení jsou to hodnoty dostaèující. Jinak pøístroj disponuje standardními funkcemi osciloskopu, oproti analogovým pøístrojùm má navíc nìkteré vlastnosti bìžné u digitálních pøístrojù - osciloskop je z principu pamì ový, takže i jednorázové prùbìhy mohou být na obrazovce zobrazeny libovolnou dobu. Je možné pomocí kurzoru mìøit jak napìtí, tak èasové intervaly, pøípadnì uložit zobrazený prùbìh do souboru. S drobným omezením je realizována i funkce pretrigger, tedy zobrazení prùbìhu pøed spouštìcím bodem. Vzhledem k relativnì malé pamìti pro vzorky bylo potøeba vyøešit èastý problém digitálních osciloskopù, kterým je velký pokles vzorkovací rychlosti u delších èasových mìøítek. Pokud bychom totiž u tìchto meøítek vzorkovali plnou rychlostí, pamìt by se velmi brzy zaplnila, a proto je nutné vzorkovací frekvenci snížit. Tím mùže vzniknout tzv. aliasing, kdy mùžeme na obrazovce vidìt i úplnì jiný signál, než který pøíchází na vstup osciloskopu. Pro eliminaci toho jevu jsem zvolil metodu používanou i u nìkterých továrních pøístrojù - osciloskop vzorkuje stále plnou rychlostí, ale u delších èasových mìøítek ukládá do pamìti pouze nejvyšší a nejnižší namìøenou hodnotu. Na obrazovce se potom vykresluje jako signál prùmìr tìchto dvou hodnot, ale zároveò také (odlišnou barvou) minimum a maximum. Díku tomu okamžitì poznáme, že signál má vyšší frekvenci, než kterou jsme schopni v daném rozsahu zobrazit, a že je nutné zvolit kratší èasové mìøítko. Jako interfejs pro komunikaci s PC je použit bìžný sériový port. I když už se dnes využívá spíše rozhraní USB, je použití sériového portu výraznì jednodušší a levnìjší a navíc je možné pro zobrazení využít starší poèítaè, který není porty USB vybaven. Popis zapojení Na obr. 1 je schéma celého osciloskopu. Jak je vidìt, jsou vstupní obvody øešeny pomìrnì jednoduše. Za vstupním konektorem následuje kondenzátor C13 oddìlující stejnosmìrnou složku signálu (pøepínaèem AC-DC jej mùžeme vyøadit) a dále vstupní dìliè. Dìliè je zapojen trochu netradiènì v pomìru 1 : 20, a to z toho dùvodu, aby bylo možné pøímo mìøit v rozsahu 10 V na dílek, tedy bez použití sondy zpracovat napìtí ±50 V. S bìžnì používaným dìlièem 1 : 10 by totiž pro stejný rozsah bylo nutné použít na vstupu operaèní zesilovaè s rail-to-rail vstupem (vzhledem k napájení ±5 V), který je dražší a hùøe dostupný, nebo omezit napì ový rozsah na ±25 V (5 V na dílek), což je pomìrnì málo. Za dìlièem následuje impedanèní pøevodník z A a dále zesilovaè s promìnným zesílením, tvoøený B a analogovým multiplexerem IC2. Ten pøepíná rezistory ve zpìtné vazbì a tím mìní jeho zesílení. Pro jednotlivé rozsahy jsou použity vždy dva rezistory zapojené v sérii, pomocí kterých je vytvoøen potøebný odpor. Hodnota je tak pouze pøibližná, a proto i zmìøené napìtí nebude zcela pøesné; pro daný úèel je ovšem pøesnost mìøení zcela dostaèující a díky pevným rezistorùm není tøeba žádné nastavování (v pøípadì použití odporových trimrù by se také po nìjaké dobì mohly zmìnit jejich nastavené odpory). V pøípadì zaøazení dìlièe odpovídají rozsahy 1 V, 2 V a 10 V/dílek rozsahùm 50, 100 a 500 mv/dílek bez dìlièe, pro rozsah 5 V/dílek musela být použita další dvojice rezistorù, nebo kvùli dìlièi 1 : 20 by rozsahu 200 mv/ /dílek odpovídal rozsah 4 V/dílek (0,2 V. 20), který není v øadì 1-2-5. Protože použitý pøevodník zpracovává napìtí v rozsahu 1,55 až 3,26 V, je nutné signál nakonec stejnosmìrnì posunout tak, aby pøi jeho nulové hodnotì (zkratovaný vstup) bylo na vstupu pøevodníku napìtí 2,4 V (støed rozsahu). K tomu slouží IC3A spolu s odporovým dìlièem z rezistorù R15 a R16 a trimru R13. Aby nebyl posun ovlivòován pøípadným kolísáním napájecího napìtí, je odporovému dìlièi pøedøazena napì ová reference IC4. Dále už je signál veden na vstup pøevodníku A/D a pøes R19 také do komparátoru IC3B, který vytváøí signály pro synchronizaci. Referenèní napìtí komparátoru je generováno PWM jednotkou v procesoru s výstupem vyfiltrovaným filtrem RC R21 a C10. Jako pøevodník A/D jsem zvolil 8bitový TDA8703 od Philips Semiconductors. Pøestože je pùvodnì urèen pro zpracová- 9

ní videosignálu, bývá èasto používán v rùzných amatérských konstrukcích, a to zejména kvùli nízké cenì a dobré dostupnosti. Dokáže vzorkovat rychlostí až 40 MHz a má paralelní výstup, takže navzorkovanou hodnotu mùže procesor velmi rychle pøeèíst a pøenést do pamìti. Pøevodník je zapojen podle doporuèení v datasheetu. Øízení celého pøístroje a komunikaci s PC obstarává P8F452. Tento mikrokontrolér obsahuje 32 kb FLASH pamìti programu a 1536 B datové RAM, která je z vìtší èásti využita jako pamìt pro vzorky. Také mikrokontrolér je zapojen zcela standardnì, vývody SDI, SDO a SCK jsou vyvedeny samostatnì kvùli pøípadné možnosti rozšíøení osciloskopu pøes rozhraní SPI (napøíklad o druhý kanál). Jako pøevodník napì ových úrovní mezi obvodem UART v mikrokontroléru a sérovým portem PC je použito bìžné zapojení s obvodem MAX232. Obvody pøipojení k PC jsou umístìny na samostatné desce, takže není problém v pøípadì potøeby použít jiné zapojení, napøíklad s galvanickým oddìlením. obvodù pøipojení je na obr. 2. Zdroj celého pøístroje je na obr. 3, jedná se o celkem standardní zapojení. Protože jsem uvažoval o možnosti rozšíøení Obr. 1. zapojení osciloskopu na dva kanály, je zdrojová èást mírnì pøedimenzovaná, aby z ní bylo pøípadnì možné napájet oba kanály. Software mikrokontroléru Celý program v mikrokontroléru byl napsán v asembleru a odladìn v prostøedí MPLAB. PIC øady 18 sice disponují velmi slušným výkonem, ale díky použité koncepci, kdy vìtšina funkcí je øešena Obr. 2. pøevodníku Obr. 3. zapojení zdroje 10

softwarovì, je tento výkon využit takøíkajíc nadoraz a bylo nutné použít nìkteré nepøíliš bìžné programátorské techniky. Jako pøíklad je možné uvést vzorkování na nejvyšší rychlosti, kdy pro pøeètení a uložení jednoho vzorku do pamìti sice staèí ètyøi jednocyklové instrukce, ale jejich volání ve smyèce by poèet použitých cyklù témìø zdvojnásobilo a tím by se výraznì snížila vzorkovací frekvence. Protože mikrokontrolér je však pomìrnì bohatì vybaven programovou pamìtí (32 kb), je možné odpovídající instrukce prostì zapsat mnohokrát za sebe. Pro pøeètení 320 vzorkù je tedy potøeba 1280 instrukcí, které zaberou více než 2,5 kb programové pamìti, ale dosáhneme tak vzorkovací rychlosti 2,5 MHz; pøi ètení ve smyèce by byla nejvyšší vzorkovací rychlost pouze 1,5 MHz. Mechanická konstrukce Celý osciloskop (kromì zdroje a obvodù pøipojení k PC) je umístìn na jedné jednostranné desce s plošnými spoji (obr. 4). Kvùli tomu bylo nutné na desce použít nìkolik drátových propojek. Jako vstupní konektor je použit typ BNC, aby bylo pøípadnì možné použít standardní osciloskopickou sondu. Pro osciloskop je možné použít v podstatì libovolnou krabièku, do které se vejdou všechny desky (osciloskop, pøipojení k PC, zdroj), já jsem použil krabièku KP6, která je sice zbyteènì vysoká, ale jinak vcelku vyhovující a hlavnì bìžnì dostupná. Na pøedním panelu je umístìn vstupní konektor, hlavní spínaè, pøepínaè AC-DC a výstup kalibraèního oscilátoru. Na zadním panelu je pouze konektor Canon pro pøipojení sériového kabelu. Stavba a oživení pøístroje Jako první osadíme desku zdroje (obr. 5) a po zapojení zkontrolujeme, zda je na výstupních pinech napìtí 5 V pro digitální èást a ±5 V pro èást analogovou. Dále osadíme desku osciloskopu a desku pøipojení k PC (obr. 6). Pøestože spoje na desce osciloskopu nejsou nijak husté, doporuèuji pøed osazením zkontrolovat zkraty a pøípadná pøerušení spojù, vyhnete se tak problémùm pøi oživování. Integrované obvody doporuèuji umístit do objímek, dùležité je to zejména u mikrokontroléru kvùli možnosti jeho pøípadného pøeprogramování. Po vyvrtání otvorù osadíme nejprve drátové propojky (nìkteré jsou umístìny pod pouzdry IO, proto musí být osazeny jako první) a dále ostatní souèástky kromì multiplexeru 4051, pøevodníku A/D a mikrokontroléru, které zatím neosazujeme. Napájení operaèních zesilovaèù by mìlo být zablokováno kondenzátory asi 100 nf proti zemi. Kondenzátory s pokud možno co nejkratšími vývody se pøipájejí zespodu desky pøímo na vývody IO, a proto ani nejsou uvedeny ve schématu. Jako první oživíme analogovou èást osciloskopu. Desku pøipojíme ke zdroji a zkontrolujeme odbìr analogové èásti, který by se mìl pohybovat kolem 10 ma pro obì polarity napìtí (odbìr pro kladné napájecí napìtí by mìl být mírnì vìtší). Rozsah vertikalního zesilovaèe nastavíme provizornì na 500 mv/dílek, a to tak, že propojíme drátovou propojkou vývody 1 a 3 objímek pro IC2 (pokud nebudete umis ovat tento IO do objímky, spojte tyto vývody drátovou propojkou zespodu desky). Jestliže nyní zkratujeme vstup osciloskopu, mìli bychom na vstupu 1 a výstupu 7 namìøit nulové napìtí a na výstupu 1 IC3 by mìlo jít pomocí odporového trimru R13 nastavit napìtí 2,4 V. Dále pøivedeme na vstup napìtí 1 V, pøi kterém by se na výstupu 7 mìlo objevit napìtí 0,43 V a na výstupu 1 IC3 2,83 V. Po odstranìní propojky vložíme všechny zbývající IO a mùžeme otestovat kompletní osciloskop. Po pøipojení ke zdroji by mìl odbìr analogové èásti v kladné napájecí vìtvi (+5 V) stoupnout na asi 40 ma a odbìr digitální èásti (Vdd) by mìl být kolem 50 ma (pøípadnì 80 ma pøi sepnutém relé). Na závìr pomocí desky pøipojení spojíme osciloskop sériovým kabelem s poèítaèem, spustíme ovládací program, v pøipojovacím dialogu vybereme použitý port a požadovanou rychlost pøipojení a zapneme napájení osciloskopu. Asi sekundu po zapnutí osciloskopu by mìlo krátce sepnout relé, což slouží k otestování správné funkce mikrokontroléru. Jestliže relé necvakne, mikrokontrolér zøejmì nepracuje (mùže být ovšem chyba i v pøipojení relé). Poté se program pokusí navázat spojení s hardwarem osciloskopu, a pokud se mu to podaøí, dialog pøipojení zmizí a na obrazovce by se mìl zaèít vykreslovat prùbìh napìtí na vstupu. Jestliže se komunikace nezdaøí, doporuèuji nejprve zkontrolovat, zda skuteènì souhlasí zadané parametry (èíslo portu), zda použitý port již není obsazen jinou aplikací (ovladaè modemu, software pro jiné zaøízení, jako napø. PDA apod.), pøípadnì zkusit nastavit nižší rychlost pøipojení. Pokud je vše v poøádku a detekce zaøízení se stále nedaøí, mùžeme vyzkoušet test komunikace, který je v mikrokontroléru obsažen. Budeme ovšem potøebovat nìjaký komunikaèní terminál, napøíklad aplikaci Hyperterminál, která je souèástí systému Windows. Terminál spustíme, zvolíme pøímé pøipojení na port (a zvolíme port, na který máme osciloskop pøipojen) a zadáme následující komunikaèní parametry: rychlost 9600 b/s, 8 bitù, parita žádná, 1 stop-bit, øízení toku žádné. Po zapnutí osciloskopu by se v oknì terminálu mìl vypsat øetìzec PC Scope a na dalším øádku nìkolik dalších znakù. Jestliže nyní zadáme z klávesnice text TEST (na velikosti písmen nezáleží), mìl by osciloskop odpovìdìt OK. Pokud tento test není úspìšný, je chyba buï v obvodech pøipojení, nebo mikrokontrolér vùbec nepracuje. Jestliže test pracuje správnì a detekce zaøízení se pøesto nedaøí, mohl by být problém napøíklad v nekvalitním nebo pøíliš dlouhém sériovém kabelu; zkuste nastavit nižší rychlosti komunikace, a pokud na ní spojení probìhne, doporuèuji kabel vymìnit. Obr. 4. Deska s plošnými spoji osciloskopu 11

Obr. 5. Deska s plošnými spoji zdroje Obr. 6. Deska pøevodníku Nastavení Protože èasová osa je øízena digitálnì a vertikální zesilovaè má zesílení pro jednotlivé rozsahy nastavené napevno, je potøeba pouze nastavit nulovou polohu a vykompenzovat vstupní dìliè. Nastavení nulové polohy je velmi jednoduché - zkratujeme vstup osciloskopu a pomocí trimru R13 posuneme zobrazovaný prùbìh na vodorovnou osu. Nastavení se mùže pro jednotlivé rozsahy vertikálního zesilovaèe nepatrnì lišit; pokud tomu tak je, nastavíme polohu kompromisnì. Pro kompenzaci vstupního dìlièe potøebujeme kalibraèní oscilátor - generátor napìtí s obdélníkovým prùbìhem o frekvenci zhruba 1 khz a amplitudì pøibližnì 1 V. Vzhledem k tomu, že není tøeba nastavovat vertikální ani horizontální zesilovaè, nemusí být ani jedna z tìchto hodnot nijak pøesná, pouze je nutné, aby signál mìl dostateènì strmé hrany. Jednoduchý generátor s operaèním zesilovaèem je na obr. 7. Výstup generátoru pøipojíme na vstup osciloskopu a pomocí kapacitního trimru C12 nastavíme dìliè tak, aby byl obdélníkový signál správnì zobrazen. Na obr. 9a je zobrazen prùbìh pøi správnì vykompenzovaném dìlièi, na obr. 9b, c pak prùbìh pøi chybnì vykompenzovaném dìlièi. Protože generátor je potøebný i pro pøípadnou kompenzaci mìøicí sondy, je výhodné jej vestavìt pøímo do osciloskopu. Proto jsem pro zapojení na obr. 7 navrhl desku s plošnými spoji (obr. 8), která je tak malá, že je možné ji pøipájet pøímo na výstupní konektor a ten umístit na pøední stranu krabièky. Vestavìní generátoru ovšem není zcela nutné a je možné jej pøi kompenzaci pouze doèasnì sestavit napø. na kontaktním poli. Ovládání a software pro PC Kromì pøepínaèe AC-DC se pøístroj kompletnì ovládá softwarovì pomocí aplikace v PC, která je urèena pro systém Microsoft Windows. Okno aplikace se snaží napodobit vzhled a ovládání bežného osciloskopu, a proto se i stejnì ovládá (viz obr. 10). Všechny ovladaèe mají svùj ekvivalent v bìžném osciloskopu, pod oknem s vykresleným prùbìhem je navíc nìkolik tlaèítek. Tlaèítkem Hold je možné zobrazovaný prùbìh zmrazit (po opìtovném stisku zobrazování pokraèuje), pomocí tlaèítka Save je možné právì zobrazený prùbìh uložit do souboru (jako obrázek ve formátu GIF) a po stisku tlaèítka Options je možné zmìnit chování programu a nastavit barvu jednotlivých prvkù obrazovky. Po spuštìní se program snaží rychlostí 9600 b/s navázat komunikaci s hardwarem osciloskopu pokud se spojení podaøí, pošle software hardwaru informaci o nastavené komunikaèní rychlosti a obì èásti dále komunikují touto rychlostí. Komunikaèní rychlost by mìla být alespoò 38 400 b/s, pøi nižších rychlostech už je pøekreslování obrazovky pomìrnì trhané. Vlastní prùbìh je vykreslen bílou barvou, minimální a maximální navzorkovaná hodnota je zobrazena tmavì šedou barvou (barvy lze v nastavení zmìnit). Protože prakticky všechny funkce jsou øešeny èistì softwarovì, vzniká pøi použití pøíkazu pretrigger drobné omezení na nejvyšších samplovacích rychlostech. Po pøíchodu synchronizaèního impulsu totiž mikrokontrolér potøebuje nìkolik taktù pro zpracování této události a malou chvíli nemùže zpracovávat data z pøevodníku, takže se ztratí nìkolik vzorkù. Tato chybìjící data jsou tedy dopoèítána lineární interpolací a aby bylo na první pohled patrné, že se nejedná o skuteèné vzorky, ale o interpolované hodnoty, je odpovídající èást prùbìhu zobrazena èervenou barvou. Stejným zpùsobem se postupuje v pøípadì, kdy pøi ekvivalentním vzorkování rychlostí 5 nebo 10 MHz není signál správnì synchronizován, a není tak možné provést opakované vzorkování v další periodì. V tomto pøípadì se použijí pouze první navzorkovaná data, chybìjící mezilehlé hodnoty jsou opìt dopoèítány interpolací a celý graf je zobrazen èervenou barvou. Také v pøípadì, že hodnota vzorku je 0 nebo 255 (signál je na kraji obrazovky a zøejmì se dostává mimo nastave- Obr. 7. Jednoduchý generátor Obr. 8. Deska s plošnými spoji generátoru Obr. 9a, b, c 12

C9 1000 µf/16 V C12 22 µf/10 V, IC2 78L05 IC3 79L05 B1 B250C1500 TR1 transformátor 2x 7,5 V (2x 9 V)/3,5 VA Deska pøipojení k PC: MAX232 C1 až C4 4,7 µf Konektor Canon 9 Kalibraèní generátor: R1, R3, R4 10 kω R2 27 kω R5 3,3 kω C1 56 nf TL072 ný rozsah), je prùbìh vykreslen èervenì, aby bylo zøejmé, že zobrazený graf v tomto úseku (rovná èára na okraji obrazovky) nemusí odpovídat skuteènosti. Protože pro ovládací prvky osciloskopu jsem použil zažité anglické názvy (používat v programu jejich èeské ekvivalenty mi pøipadalo spíše matoucí) a míchání èeských a anglických popisù mi pøipadalo nesmyslné, ponechal jsem v angliètinì celý program. Protože se jedná pouze o nìkolik dialogù a tlaèítek, pøedpokládám, že jejich zvládnutí nebude nikomu èinit potíže. Pokud by pøece jen nìkomu ovládání v angliètinì vadilo, není problém vytvoøit èeskou verzi programu. Program byl vytvoøen v prostøedí Microsoft Visual C++ 6.0 a je tvoøen jediným souborem EXE, který není tøeba instalovat, staèí jej pouze zkopírovat na pevný disk a odsud spouštìt; vytvoøil jsem ovšem i standardní instalaèní verzi, která program nainstaluje do zvolené složky a vytvoøí položku v menu Start. Použité souèástky Všechny souèástky pro stavbu osciloskopu by mìly být dostupné v maloobchodì. Rezistory by až na pár výjimek (viz seznam souèástek) mìly být s pøesností 1 %, pøípadnì je možné vybrat pøesné hodnoty z bìžných 5 % rezistorù. Použité relé sice není úplnì nejmenší a navíc je využit jen jeden kontakt, ale je to jedno z mála bìžnì dostupných relé s vysokovou citlivostí (snižuje spotøebu zaøízení) a navíc se prodává za velmi pøíznivou cenu. Obr. 10. Okno ovládacího programu R19 10 kω R22 22 Ω C1, C2 4,7 µf C3, C6, C7 22 nf C4 47 pf C5 100 pf C8, C9 22 pf C10 22 µf C11 270 pf C12 1,8 až 22 pf, trimr C13 100 nf TL052 IC2 74HCT4051 IC3 TL072 IC4 TL431 IC5 P8F452 IC6 TDA8703 T1 BC547 Q1 10 MHz D1, D2, D3 1N4148 RE1 relé M4-05H Konektor BNC female 50 Ω do desky 90 Zdroj: C1, C2, C5, C6, C10 C11, C13 až C16 100 nf C3, C7 2200 µf/16 V C4, C8 47 µf/10 V Ostatní souèástky: Krabièka KP6 nebo podobná Sí ový spínaè Dvoupólový posuvný pøepínaè Literatura [1] Malina, V.: Poznáváme elektroniku VII - Osciloskop a jeho využití. [2] Projekt Bitscope (www.bitscope.com). [3] Projekt DSOA Mk3 (http://alternatezone.com/electronics/dsoamk3.htm). [4] Katalogový list P8F452. [5] Katalogový list TDA8703. [5] Katalogové listy TL052 a TL072. [6] Tiny PIC bootloader (http://www.etc.ugal. ro/cchiculita/software/picbootloader.htm). Závìr I kdyz hlavním kritériem pøi vývoji byla jednoduchost a nízká cena, vìøím, že uvedená konstrukce najde mezi amatérskými elektroniky uplatnìní. Dotazy ohlednì konstrukce mùžete posílat na adresu duffa@inmail.cz. Pøípadné aktualizace firmware a software a další informace budou k dispozici na stránce www.volny.cz/pcscope. Firmware a program lze rovnìž stáhnout na www.aradio.cz. Seznam souèástek Deska osciloskopu: R1 680 kω R2 270 kω R3, R4 100 kω R5, R14 1 kω R6, R7, R17, R18 1 kω, 1 % R7A 18 Ω, 1 % R8 390 Ω, 1 % R8A 0 Ω (drátová propojka) R9, R10A 680 Ω, 1 % R9A 120 Ω, 1 % R10 10 kω, 1 % R11 3,9 kω, 1 % R11A, R12A 270 Ω, 1 % R12 1,8 kω, 1 % R13 trimr 1 kω R15, R16, R20, R21 2,2 kω 13