. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Digitální osciloskop k PC
31. července 2008 | Pandatron | Digitální osciloskop k PC | Komentářů: 42  

Digitální osciloskop k PC

Malý digitální osciloskop k PC postavený na osminohém procesoru PIC12F675.

Na webové adrese http://www.semifluid.com jsem nalezl opravdu jednoduché zapojení digitálního osciloskopu k PC. Celý je postaven pouze na jediném integrovaném obvodu a to malém osminohém procesoru PIC12F675. Jeho základní zapojení je na obr.1.


Obr. 1: Základní schéma zapojení

Procesor, taktovaný na frekvenci 20MHz neustále měří vstupní napětí a odesílá ho sériovým portem do počítače. Rychlost komunikace na sériovém portu je 115kbps a jak je vidět z následujícího obrázku, data jsou snímána a odesíláná s periodou asi 7,5kHz (134us).


Obr. 2: UART

To samozřejmě není mnoho a jak je vidět z druhé poloviny obrázku (kdy se posílala hodnota 0x00) dala by se zkrátit současným měřením a odesíláním předchozí hodnoty. Toto jsem samozřejmě zkoušel, bohužel však i dnešní výkonné počítače nestíhají (tedy alespoň při použítí dodaného software) data takovou rychlostí zpracovávat a zobrazovat. Takže 7,5kHz je opravdu maximální použitelná hodnota vzorkování při uvedené komunikaci.

Celé zapojení
Jelikož se jedná o poměrně zajímavé zapojení, sám jsem se rozhodl pro jeho stavdu. Na následujícím obrázku je přepracovaná schéma zapojení doplněné o pár dalších součástek.


Obr. 3: Celkové schéma zapojení

Základem zapojení je jak jinak procesor PIC12F675 (obvod U2) taktovaný na 20MHz krystalem Y1. Úplně vlevo je standardní napájecí konektor J1 typu DJK02 pro připojení 9 - 12 V adaptéru, následovaný stabilizátorem U1, vytvářejícím 5V pro napájení procesoru.
Ve střední části schématu je na pinu č.6 obvodu U2 připojený jednoduchý převodník úrovní na sériový RS232 port PC. Ten je tvořen tranzistorem BC337 (Q1) a rezistory R1 a R3. Na pinu č.5 je analogový vstup vedoucí na páčkový přepínač S1. V jeho základní poloze (1-2) je osciloskop přepnut do módu DC (stejnosměrná měření), kdy je schopen zobrazit vstupní signál 0 - 5V. Ve druhé poloze je mód AC, tedy střídavý vstup. V tomto stavu má osciloskop pomocí rezistorů R2 a R4 posunutu nulu na 2,5V a přes kondenzátor C6 je tedy schopen měřit i záporná napětí. Konkrétně napětí o maximální velikosti -2,5 až +2,5V. Kondenzátor C6 jsem použil keramický s hodnotou 22000nF. Je potřeba aby měl co největší kapacitu a byl bipolární (nebo keramický) tak, aby propustil i nízké kmitočty bez většího zkreslení.

V případě potřeby je samozřejmě možné vstup dále doplnit i o attenuátor (dělič), případně s pomocí operačního zesilovače naopak i o zesilovač.

Software
Na zmiňovaném původním webu je k dispozici i jednoduchý ovládací program pro Windows. Program je napsaný ve Visual Basicu a není potřeba ho instalovat.


Obr. 4: Ovládací program PIC12F675 Oscilloscope

Program je po spuštění ihned aktivní a čeká na příchod dat na sériový port COM1. Jeho ovládací prvky jsou zleva, čtyři posuvníky sloužící k měření periody a napětí na zobrazeném průběhu. Dále pak jednoduchým způsobem vytvořená možnost triggeru (synchronizace) a zoom, neboli změna časové základny (hodnota Sample Size). Vpravo je poté možnost pozastavení měření (Pause Redraw). Pod ovládacími prvky zabírá největší prostor plocha pro zobrazení měřeného průběho a pod ní je i místo pro vypisování změřených hodnot.

I když je v konfiguračních souborech umístěných u programu řádka pro nastavení čísla sériového portu, nepodařilo se mi program donutit ke snímal hodnot i z jiného než jen prvního portu.

Stavba
Jelikož se mi pro tak jednoduché zapojení nechtělo kreslit desku s plošnými spoji, umístil jsem vše do malé plastové krabičky a propojil pár drátky.
Jako první se samozřejmě musí vyvrtat otvory pro konektory a přepínač. Poté je možné na některé konektory přiletovat součástky přímo. Jako například stabilizátor 78L05, AC/DC součástky a podobné. Ostatní se přiletuje kolem patice s procesorem a vše se propojí kousky izolovaných drátků.

Program pro procesor je uveden na konci článku. Pojistky při programování by měli být nastaveny takto:


Obr. 5: Programovací pojistky

Na následujících obrázcích jsou fotografie mého hotového prototypu. USB konektor je zatím nezapojen a je připraven pro použití USB verze osciloskopu s procesorem PIC18F2550. Ten je taktéž na původním webu a odkaz naleznete na konci článku.


Obr. 6: Přední pohled
 
Obr. 7: Pohled na elektroniku

Přikládám i obrázek potisku krabičky, který je možné vytisknout na samolepící papír:


Obr. 8: Potisk krabičky (klikněte pro originál 300dpi)

Ukázky měření
Na následujících několika obrázcích je možné porovnat průběhy naměřené tímto osciloskopem a digitálním osciloskopem Tektronix.

 
Obr. 9, 10: 1kHz pila
     
 
Obr. 11, 12: 1kHz obdélník
     
 
Obr. 13, 14: 100Hz sinus

Jak jsem v popisu ovládacího programu psal, pomocí čtyř posuvníků je možné měřit periodu a velikost napětí na změřeném signálu. Provede se to jednoduše tak, že každý posuvník ovládá jednu ze čtyř měřících čar a z jejich vzdálenosti je poté automaticky vypočítávána a zobrazována skutečná hodnota.


Obr. 15: Meření signálu


Obr. 16: Meření signálu v programu

Závěr
Jelikož se jedná o velice jednoduchý osciloskop a to jak svým zapojením, tak i ovládacím programem, není možné od něho očekávat nějaké zázraky. Kvůli nízké periodě vzorkování je maximální měřená frekvence, na které je ještě poznat průběh signálu, jen asi 1kHz. I to však postačí pro řadu běžných měření a testování.

Odkazy & Download:
Firmware pro procesor PIC12F675 -
scope_675_fw.zip
Ovládací program pro Windows - scope_675_sw.zip
Originální článek s osciloskopem - http://www.semifluid.com/?p=9
USB osciloskop s PIC18F2550 - http://www.semifluid.com/?p=24







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (43):

Zobrazit starší 30 dnů (43)...



Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Nano SocketLAN
Miniaturní modul Nano SocketLAN určený ke snadnému připojení jakékoli aplikace do sítě 10/100BaseT Ethernet LAN.
Skladem od 887 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007