52

Elektronika dla Wszystkich

Do czego to s³u¿y?

Oscyloskop jest chyba najprzydatniejszym

przyrz¹dem, jaki mo¿na znaleŸæ w pracowni

elektronicznej. Przy uruchamianiu, napra-

wach, testach wszelkiego sprzêtu elektronicz-

nego jest wrêcz niezast¹piony. Jest dla bada-

nego uk³adu jak elektrokardiograf dla serca

pacjenta. Obrazuje graficznie przebiegi napiêæ

w urz¹dzeniach elektronicznych.

Niestety jest to najkosztowniejszy spoœród

wszystkich potrzebnych elektronikowi urz¹-

dzeñ. Ceny oscyloskopów zaczynaj¹ siê od

oko³o 1000z³. Dla przeciêtnego elektronika –

hobbysty czy nawet elektronika prowadz¹ce-

go ma³y warsztat to spora kwota. Nie ka¿dy

zdecyduje siê przeznaczyæ takie pieni¹dze na

„zabawy” hobbystyczne. Nie ma co jednak za-

³amywaæ r¹k! Zazwyczaj z ka¿dej – nawet naj-

bardziej podbramkowej sytuacji – mo¿na zna-

leŸæ jakieœ wyjœcie. W tym ju¿ miejscu zdra-

dzê Wam, ¿e rezygnacja z tak po¿ytecznego

narzêdzia nam nie grozi! Nie uszczupli te¿

w znacz¹cy sposób naszych zasobów finanso-

wych. Ba! Nasz oscyloskop bêdzie wrêcz nie-

przyzwoicie tani. Jak to mo¿liwe? Czytajcie

dalej.

Jak to dzia³a?

Ka¿dy z nas zdaje sobie sprawê, jak skompli-

kowanym i rozbudowanym urz¹dzeniem jest

oscyloskop. Dlatego pewnie wiêkszoœæ z czy-

taj¹cych ten tekst osób bêdzie zaskoczona

skromnoœci¹ œrodków elektronicznych zasto-

sowanych do budowy przedstawionego oscy-

loskopu. Powód tego jest tyle¿ prozaiczny,

co zaskakuj¹cy. Po prostu wszystkie funkcje

oscyloskopu realizowane s¹ programowo.

Program Winscope kr¹¿y po Internecie ju¿

od dobrych kilku lat. Jego doskona³oœæ najle-

piej obrazuje fakt, i¿ od jego powstania nikt

nie napisa³ lepszego i prostszego w obs³udze

programu zmieniaj¹cego komputer w oscylo-

skop. Nie chc¹c poprawiaæ autora, a po tro-

sze z wrodzonego lenistwa, zrezygnowa³em

z pisania nowego programu. Postanowi³em za

to wykorzystaæ wspomniany Winscope autor-

stwa Konstantina Zeldovicha, zwiêkszaj¹c tyl-

ko jego funkcjonalnoœæ. Program jest dostêp-

ny w sieci i ma licencje freeware.

Rysunek 1 przedstawia okno programu

w czasie pracy w roli oscyloskopu. Jak widaæ,

program jako ¿ywo przypomina „prawdziwy”

oscyloskop. Menu programu jest jasne i przej-

rzyste.

W Options | Timing... mo¿na ustawiæ za-

kres próbkowania sygna³u wejœciowego na

11025Hz, 22050Hz lub 44100Hz, oraz czêsto-

tliwoœæ odœwie¿ania (domyœlnie 330ms). Od

tych parametrów zale¿y dok³adnoœæ odzwier-

ciedlenia badanego przebiegu. Im wartoϾ

próbkowania wy¿sza, a czêstotliwoœæ odœwie-

¿ania ni¿sza, tym wykres bli¿szy idea³owi.

Oczywiœcie szybsze próbkowanie czy odœwie¿a-

nie danych wymaga wiêkszej mocy obliczenio-

wej. Je¿eli wiêc karta dŸwiêkowa lub procesor

„nie wyrabiaj¹”, wyœwietlana jest informacja

0

0

Rys. 1

NN

NN

ii

ii

ee

ee

pp

pp

rr

rr

zz

zz

yy

yy

zz

zz

w

w

w

w

oo

oo

ii

ii

cc

cc

ii

ii

ee

ee

tt

tt

aa

aa

nn

nn

ii

ii

oo

oo

ss

ss

cc

cc

yy

yy

ll

ll

oo

oo

ss

ss

kk

kk

oo

oo

pp

pp

Wymagania systemowe programu Winscope:

- Windows95,

- 80486,

- 16MB RAM,

- karta dŸwiêkowa z wejœciem linio-wym (LINE IN),

- 200KB wolnej przestrzeni na dysku.

Parametry techniczne oscyloskopu:

- dwa kana³y,

- zakres czêstotliwoœci pracy: 20Hz - 20kHz,

- poziom sygna³u wejœciowego oko³o 2VAC

(parametry zale¿ne od danej karty dŸwiêkowej),

- poziom sygna³u wejœciowego z zastosowaniem uk³adu

buforuj¹cego: 24VAC

- analizator widma,

- pomiar korelacji w czasie rzeczywistym,

- bufor: 52ms,

- odœwie¿anie wyœwietlacza: 6fps,

- mo¿liwoœæ zapisania badanego sygna³u w formacie

tekstowym i kopiowania do schowka.

22

22

77

77

66

66

77

77

„TIMEOUT”. Oznacza to, ¿e system nie radzi

sobie i trzeba nieco zmniejszyæ czêstotliwoœæ

odœwie¿ania i/lub próbkowania. Opcja

DISABLE WARNING s³u¿y do wy³¹czania

tego ostrze¿enia. Opcja Save setup w menu

Options umo¿liwia zapisanie wprowadzonych

zmian w ustawieniach programu.

Suwaki Y1 i Y2 s³u¿¹ do wyci¹gania /

sp³aszczania badanego przebiegu w pionie,

a suwaki Y1 i Y2 POS do przesuwanie prze-

biegów równie¿ w pionie.

Suwak T pozwala na rozci¹ganie / sp³asz-

czanie badanego przebiegu w poziomie, a su-

wak DELAY – przesu-

wanie wyœwietlanego

przebiegu

równie¿

w poziomie.

Przebieg mo¿na

obserwowaæ w czasie

rzeczywistym lub w

dowolnym momencie

zatrzymaæ i analizo-

waæ „na sucho”.

Rysunek 2 przed-

stawia okno programu

w czasie pracy jako

analizator widma. Na-

jechanie kursorem na

dowolny punkt widma

owocuje wyœwietle-

niem jego czêstotliwo-

œci. Podobnie jak w

przypadku pracy w roli

oscyloskopu, i tym ra-

zem mo¿na analizo-

waæ widmo badanego

sygna³u w czasie rze-

czywistym lub po za-

trzymaniu „na sucho”.

Choæ czêstotliwoœæ

wejœciowa oscylosko-

pu nie zachwyca, jed-

nak jak na tak daleko

posuniêt¹ skromnoœæ

zastosowanych œrod-

ków jest zupe³nie za-

dowalaj¹ca. Spostrze-

gawcze osoby zauwa-

¿¹, ¿e zakres ten jest

ograniczony pasmem

wejœciowym

karty

dŸwiêkowej, z którego

wejœcia program ko-

rzysta. Niemniej w

hobbystycznych zasto-

sowaniach zakres ofe-

rowanej czêstotliwoœæ

wejœciowej bêdzie w

wiêkszoœci przypad-

ków wystarczaj¹cy.

Równie¿ w powa¿niej-

szych zastosowaniach,

szczególnie tych zwi¹-

zanych z systemami

audio, równie¿ oka¿e

siê wystarczaj¹cy.

Tak¿e wartoœæ am-

plitudy wejœciowej ba-

danego sygna³u nie

osza³amia, ale ten pro-

blem rozwi¹zuje w du¿ym stopniu czêœæ elek-

troniczna. Pozwala ona pod³¹czaæ do oscylo-

skopu sygna³y o napiêciu oko³o 24V, zamiast

tolerowanych przez kartê 1-2V.

Schemat ideowy czêœci elektronicznej

przedstawia rysunek 3. Podwójny wzmac-

niacz operacyjny U1 pracuje jako wtórnik

emiterowy. W zastosowanej aplikacji ma on

charakter buforowy. Potencjometry P1 i P2

s³u¿¹ do regulacji poziomu sygna³u wejœcio-

wego. Pozwalaj¹ dostosowaæ napiêcie wej-

œciowe do wartoœci bezpiecznej dla wejœæ kar-

ty dŸwiêkowej (je¿eli napiêcie wejœciowe

przekracza górn¹ granicê tolerowan¹ przez

kartê).

Czêœæ elektroniczna zasilana jest z wyjœæ

DTR i RTS portu szeregowego. Standardowo

po w³¹czeniu komputera na obu wejœciach pa-

nuje stan niski, czyli oko³o –10V. Do zasilania

uk³adu wykorzystywane jest napiêcie ±10V,

a wiêc jedno z wyjœæ musi zostaæ ustawione

w stan wysoki (+10V). S³u¿y do tego program

PowerOsc. Dzia³a on w ten sposób, ¿e chc¹c

w³¹czyæ program Winscope, klikamy na pro-

gram PowerOsc. W³¹cza siê wówczas pro-

gram PowerOsc, ustawiaj¹c wyjœcia portu

szeregowego w odpowiednim stanie oraz

uruchamiaj¹c program Winscope. Gdy koñ-

czymy pracê w z programem Winscope i wy-

³¹czamy go, pojawia siê okno programu Po-

werOsc z informacj¹ o jego przeznaczeniu.

Teraz wystarczy klikn¹æ na przycisku OK,

by go zamkn¹æ. Okno programu widaæ na

rysunku 4.

Monta¿ i uruchomienie

Ze wzglêdu na prostotê uk³ad zosta³ zmonto-

wany na kawa³ku p³ytki uniwersalnej. Przy

monta¿u nale¿y pos³ugiwaæ siê schematem

ideowym przedstawionym na rysunku 3. Mo-

del mia³ charakter eksperymentalny, ale

w praktyce dla wygody u¿ytkowania dobrze

by³oby zamkn¹æ ca³oœæ w obudowie, zast¹piæ

potencjometry monta¿owe potencjometrami

obrotowymi przykrêcanymi do obudowy oraz

wyposa¿yæ w wejœcia pomiarowe (np. typu

chinch).

Programy PowerOsc i Winscope wraz z to-

warzysz¹cymi mu plikami powinny znajdo-

waæ siê w jednym folderze. Korzystanie

z oscyloskopu rozpoczynamy od pod³¹czenia

uk³adu do komputera, do wejœcia liniowego

karty dŸwiêkowej i wybranego portu szerego-

wego (COM1 lub COM2). Wa¿ne jest, aby

przy pod³¹czaniu/od³¹czaniu oraz w³¹cza-

niu/wy³¹czaniu badanego sygna³u potencjo-

metry znajdowa³y siê w pozycji skrajnej do

masy. Pozwoli to ochroniæ wejœcia karty

dŸwiêkowej przed zbyt du¿ym sygna³em wej-

œciowym, mog¹cym je uszkodziæ. Maksymal-

na amplituda badanych sygna³ów nie powinna

przekraczaæ 24V.

Kolejnym krokiem bêdzie uruchomienie

programu PowerOsc w wersji obs³uguj¹cej

port, do którego pod³¹czony jest uk³ad.

53

Elektronika dla Wszystkich

Rys. 2

Rys. 3

Rys. 4

W³¹czenie go spowoduje uruchomienie

aplikacji Winscope i w³¹czenie zasilania uk³a-

du. Teraz mo¿na pod³¹czyæ badany sygna³ do

jednego lub obydwu wejœæ. Klikniêcie na

przycisku ON LINE programu Winscope spo-

woduje rozpoczêcie pomiaru. Potencjometry

P1 i/lub P2 nale¿y ustawiæ w takiej pozycji,

aby wyœwietlany przebieg by³ „czytelny”.

Unikaæ nale¿y sytuacji, gdy suwaki potencjo-

metrów znajduj¹ siê w pozycji skrajnej od

masy. Jest to dopuszczalne tylko dla sygna³ów

o amplitudzie < 2V. Regulacji koñcowej mo¿-

na dokonywaæ za pomoc¹ suwaków w progra-

mie oznaczonych Y1 i Y2. Pomiar zostanie

zatrzymany po klikniêciu na przycisku

HOLD.

Przejœcie do funkcji analizatora widma na-

st¹pi po klikniêciu na przycisku FFT. Dok³ad-

ny opis wszystkich funkcji programu Winsco-

pe znajduje siê w jego pliku pomocy (w jêzy-

ku angielskim).

Ewentualne problemy mog¹ wyst¹piæ

w przypadku, gdy do budowy urz¹dzenia u¿y-

liœmy uszkodzonych elementów, wzglêdnie

zosta³y uszkodzone w czasie monta¿u lub eks-

ploatacji.

Drug¹ prawdopodobn¹ przyczyn¹ k³opo-

tów mo¿e byæ pod³¹czenie urz¹dzenia do inne-

go portu, ni¿ ten obs³ugiwany przez

uruchomiony program PowerOsc. W takim

przypadku wystarczy prze³¹czyæ wtyczkê do

drugiego portu lub uruchomiæ program

PowerOsc obs³uguj¹cy drugi port.

Dariusz Drelicharz

[e-mail]

54

Elektronika dla Wszystkich

Wykaz elementów

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TL082
P1,P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .gniazdo DB9
S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .gniazdo chinch
Obudowa DB9

Komplet podzespo³ów z p³ytk¹ jest dostêpny

w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2767