- Пристрій і призначення
- Осцилограф, що підключається через USB
- Варіант з автономним живленням
- Установка в корпус монітора
- Виготовлення з аудіокарти
Осцилограф - інструмент, який є майже у кожного радіоаматора. Але для початківців він коштує занадто дорого.
Проблема високої вартості вирішується просто: є багато варіантів виготовлення осцилографа.
Комп'ютер відмінно підійде для такої переробки, причому його функціональність і зовнішній вигляд ніяк не постраждають.
Пристрій і призначення
Принципова схема осцилографа складна для розуміння початківця радіоаматора, тому розглядати її потрібно не цілком, а попередньо розбивши на окремі блоки:
Кожен блок являє собою окрему мікросхему, або плату.
Сигнал з досліджуваного пристрою надходить через вхід Y на вхідний дільник, що задає чутливість вимірювального контуру. Після проходження попереднього підсилювача і лінії затримки він потрапляє на кінцевий підсилювач, який управляє вертикальним відхиленням індикаторного променя. Чим вище рівень сигналу - тим більше відхиляється промінь. Так влаштований канал вертикального відхилення.
Другий канал - горизонтального відхилення, потрібен для синхронізації променя з сигналом. Він дозволяє утримувати промінь в заданому налаштуваннями місці.
Без синхронізації промінь попливе за межі екрану.
Синхронізація буває трьох видів: від зовнішнього джерела, від мережі і від досліджуваного сигналу. Якщо сигнал має постійну частоту, то синхронізацію краще використовувати від нього. В якості зовнішнього джерела зазвичай виступає лабораторний генератор сигналів. Замість нього для цих цілей підійде смартфон з встановленим на нього спеціальним додатком, яке модулює імпульсний сигнал і виводить його в гніздо для навушників.
Осцилографи застосовуються при ремонті, проектуванні та налаштування різних електронних пристроїв. Сюди входять діагностика систем автомобіля, усунення несправностей в побутовій техніці і багато іншого.
Осцилограф вимірює:
- Рівень сигналу.
- Його форму.
- Швидкість наростання імпульсу.
- Амплітуду.
Також він дозволяє розгортати сигнал до тисячних часток секунди і переглядати його в найдрібніших подробицях.
Більшість осцилографів мають вбудований частотомір.
Осцилограф, що підключається через USB
Є безліч варіантів виготовлення саморобних USB осцилографів, але не всі з них доступні новачкам. Найпростішим варіантом буде його збірка з уже готових комплектуючих. Вони продаються в радіомагазинах. Більш дешевим варіантом буде купити ці радіодеталі в китайських інтернет-магазинах, але потрібно пам'ятати про те, що куплені в Китаї комплектуючі можуть прийти в несправному стані, а гроші за них повертають далеко не завжди. Після складання повинна вийти невелика приставка, що підключається до ПК.
Цей варіант осцилографа має найвищу точність. Якщо постає проблема, який осцилограф вибрати для ремонту ноутбуків та іншої складної техніки, краще зупинити свій вибір на ньому.
Для виготовлення знадобляться:
- Плата з розведеними доріжками.
- Процесор CY7C68013A.
- Мікросхема аналого-цифрового перетворювача AD9288-40BRSZ.
- Конденсатори, резистори, дроселі та транзистори. Номінали цих елементів вказані на принциповій схемі.
- Паяльний фен для запаювання SMD компонентів.
- Провід в лакової ізоляції перетином 0, 1 мм².
- Тороїдальний сердечник для намотування трансформатора.
- Шматок склотекстоліти.
- Паяльник з заземленим жалом.
- Припій.
- Флюс.
- Паяльна паста.
- Мікросхема пам'яті EEPROM flash 24LC64.
- Корпус.
- USB роз'єм.
- Гніздо для підключення щупів.
- Реле ТХ-4, 5 або інше, з керуючою напругою не більше 3, 3 В.
- 2 операційних підсилювача AD8065.
- DC-DC перетворювач.
Збирати потрібно за цією схемою:
Зазвичай для виготовлення друкованих плат радіоаматори користуються методом травлення. Але зробити таким чином двосторонню друковану плату зі складною розводкою самостійно не вийде, тому її потрібно заздалегідь замовити на заводі, що випускає подібні плати.
Для цього потрібно відіслати на завод креслення плати, за яким її виготовлять. На одному і тому ж заводі роблять різні за якістю плати. Воно залежить від обраних при оформленні замовлення опцій.
Для того щоб отримати в результаті хорошу плату, потрібно вказати в замовленні наступні умови:
- Товщина склотекстоліти - не менше 1, 5 мм.
- Товщина мідної фольги - не менше 1 OZ.
- Наскрізна металлизация отворів.
- Лудить контактних майданчиків, що містять свинець припоєм.
Після отримання готової плати і покупки всіх радіодеталей можна приступати до складання осцилографа.
Першим збирається DC-DC перетворювач, який видає напруги +5 і -5 вольт.
Його потрібно зібрати на окремій платі і підключити до основної за допомогою екранованого кабелю.
Припаювати мікросхеми до основної плати потрібно акуратно, не перегріваючи їх. Температура паяльника не повинна бути вище трьохсот градусів, інакше паяемие деталі вийдуть з ладу.
Після установки всіх компонентів збирають пристрій в підходить за розміром корпус і підключають до комп'ютера USB кабелем. Замикають перемичку JP1.
Потрібно встановити і запустити на ПК програму Cypress Suite, перейти у вкладку EZ Console і клікніть по LG EEPROM. У вікні вибрати файл прошивки і натиснути Enter. Дочекатися появи напису Done, що говорить про успішне завершення процесу. Якщо замість неї з'явився напис Error, значить, на якомусь етапі сталася помилка. Потрібно перезапустити прошивальщик і спробувати знову.
Після прошивки виготовлений своїми руками цифровий осцилограф буде повністю готовий до роботи.
Варіант з автономним живленням
У домашніх умовах радіоаматори зазвичай користуються стаціонарними пристроями. Але іноді виникає ситуація, коли потрібно відремонтувати щось знаходиться далеко від дому. У такому випадку знадобиться портативний осцилограф з автономним живленням.
Перед початком збирання приготуйте наступні комплектуючі:
- Непотрібні Bluetooth навушники або аудіомодулем.
- Планшет або смартфон на Android.
- Літій-іонний акумулятор типорозміру 18650.
- Холдер для нього.
- Контролер заряду.
- Гніздо Jack 2, 1 Х 5, 5 мм.
- Роз'єм для підключення вимірювальних щупів.
- Самі щупи.
- Вимикач.
- Пластикова коробочка з-під губки для взуття.
- Екранований провід перетином 0, 1 мм².
- Тактова кнопка.
- Термоклей.
Потрібно розібрати бездротову гарнітуру і дістати з неї плату управління. Відпаяти від неї мікрофон, кнопку включення і акумулятор. Відкласти плату в сторонку.
Замість блютус-навушників можна використовувати Bluetooth аудіомодулем.
Ножем зішкребти з коробочки залишки губки і добре почистити її з використанням миючих засобів. Почекати, поки вона висохне, і вирізати отвори під кнопку, вимикач і роз'єми.
Припаяти дроти до гнізд, холдери, кнопці і вимикача. Встановити їх на свої місця і закріпити термоклеем.
Провід потрібно з'єднувати так, як показано на схемі:
Розшифровка позначень:
- Холдер.
- Вимикач.
- Контакти «BAT +» і «BAT -».
- Контролер заряду.
- Контакти «IN +» і «IN -».
- Роз'єм Jack 2, 1 Х 5, 5 мм.
- Контакти «OUT +» і «OUT -».
- Контакти батареї.
- Плата керування.
- Контакти кнопки включення.
- Тактова кнопка.
- Гніздо для щупів.
- Контакти мікрофона.
Далі припаяти дроти до контролера заряду і платі управління, потім помістити їх всередину корпусу і зафіксувати термоклеем. Закрити коробочку кришкою і заклацнути її.
Потім скачати з плеймаркета додаток віртуального осцилографа і встановити його на смартфон. Включити блютус модуль і синхронізувати його зі смартфоном. Підключити щупи до осцилографа і відкрити на телефоні його програмну частину.
При торканні щупами джерела сигналу на екрані Android-пристрої з'явиться крива, що показує рівень сигналу. Якщо вона не з'явилася, значить, десь була допущена помилка.
Слід перевірити правильність підключення і справність внутрішніх компонентів. Якщо все в порядку, потрібно спробувати запустити осцилограф знову.
Установка в корпус монітора
Цей варіант саморобної осцилографа легко встановлюється в корпус настільного РК монітора. Таке рішення дозволяє заощадити трохи місця на вашому робочому столі.
Для складання знадобляться:
- Комп'ютерний ЖК монітор.
- DC-DC інвертор.
- Материнська плата від телефону або планшета з HDMI-виходом.
- USB роз'єм.
- Шматок HDMI кабелю.
- Провід перетином 0, 1 мм².
- Тактова кнопка.
- Резистор на 1 кОм.
- Двосторонній скотч.
Вбудувати своїми руками в монітор осцилограф зможе кожен радіоаматор. Для початку потрібно зняти з монітора задню кришку і знайти місце для установки материнської плати. Після того як визначилися з місцем, поруч з ним потрібно вирізати в корпусі отвори для кнопки і USB роз'єму.
Далі випаять HDMI роз'єми, встановлені на платі і в моніторі. Припаяти один кінець кабелю до контактів на платі монітора. Робити це потрібно згідно терморегулятори:
Другий кінець кабелю потрібно припаяти до плати від планшета. Перед припаюванням кожної жилки прозванивать її мультиметром. Це допоможе не переплутати порядок їх підключення.
Далі потрібно знайти на платі монітора точки з постійною напругою в 5, 9, 12, 19 або 24 вольта. І припаяти до них дроти.
Наступним кроком потрібно випаять з плати планшета кнопку включення і micro USB роз'єм. До тактовою кнопці і USB гнізда припаяти дроти і закріпити їх у вирізаних отворах.
Потім з'єднати всі дроти так, як це показано на малюнку, і припаяти їх:
Поставити перемичку між контактами GND і ID в мікро ЮСБ роз'ємі. Це потрібно для перекладу USB порту в режим OTG.
Далі необхідно впаяти між мінусовим і середнім контактом батареї резистор. Без цієї процедури материнка не запуститься без акумулятора, а він в моніторі ні до чого.
Потрібно приклеїти інвертор і материнку від планшета на двосторонній скотч, після чого заклацнути кришку монітора.
Підключити до USB порту мишку і натиснути кнопку включення. Поки пристрій завантажується, включити Bluetooth передавач. Потім потрібно синхронізувати його з приймачем. Можна відкрити програму осцилографа і переконатися в працездатності зібраного пристрою.
Замість монітора відмінно підійде і старий ЖК телевізор, в якому немає Смарт ТВ. Начинка від планшета за своїми можливостями перевершує багато Smart TV системи. Не варто обмежувати її застосування одним лише осциллографом.
Виготовлення з аудіокарти
Осцилограф, зібраний з зовнішнього аудиоадаптера, обійдеться всього в 1, 5-2 долара і займе мінімум часу на своє виготовлення. За розміром він вийде не більше звичайної флешки, а по функціоналу не поступиться своєму великому побратимові.
Необхідні деталі:
- USB аудиоадаптер.
- Резистор на 120 кОм.
- Штекер mini Jack 3, 5 мм.
- Вимірювальні щупи.
Потрібно розібрати аудиоадаптер, для цього варто підчепити і расщёлкнуть половинки корпусу.
Випаяти конденсатор C6 і припаяти на його місце резистор. Потім встановити плату назад в корпус і зібрати його.
Слід відрізати від щупів стандартний штекер і припаяти на його місце міні-джек. Підключити щупи до звукового входу аудиоадаптера.
Потім потрібно завантажити відповідний архів і розпакувати його. Вставити карту в USB роз'єм.
Залишилося найпростіше: зайти в Диспетчер пристроїв і у вкладці «Аудіо, ігрові та відеотехніка» знайти підключений USB аудиоадаптер. Клацнути по ньому правою кнопкою миші і вибрати пункт «Оновити драйвер».
Що робити далі, показано на картинках:
Потрібно вказати шлях до папки device з розпакованого архіву і натиснути Enter:
Після натискання на «Далі» відбудеться установка драйверів з вказаної папки. Якщо пропустити цей етап і залишити стандартні драйвера, осцилограф не запрацює.
Потім перемістити файли miniscope.exe, miniscope.ini і miniscope.log з архіву в окрему папку. Запустити «miniscope.exe».
Перед використанням програму потрібно налаштувати. Установки показані на скріншотах:
Якщо торкнутися щупами джерела сигналу, у вікні осцилографа повинна з'явитися крива:
Таким чином, щоб перетворити аудиоадаптер в осцилограф, потрібно докласти мінімум зусиль. Але варто пам'ятати, що похибка такого осцилографа становить 1-3%, чого явно недостатньо для роботи зі складною електронікою. Він відмінно підійде для початківця радіоаматора, а майстрам і інженерам варто придивитися до інших, більш точним осцилографа.