. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
USB osciloskop
8. října 2008 | Pandatron | USB osciloskop | Komentářů: 10  

USB osciloskop

Velice jednoduchý USB osciloskop s procesorem PIC. Kromě procesoru již neobsahuje žádné další integrované obvody, proto je maximální vzorkovací kmitočet pouze v řádu desítek kHz.

Před časem zde byl uveřejněn článek Digitální osciloskop k PC. Jednalo se o kompletní stavební návod na konstrukci malého osciloskopu postaveného na procesoru PIC12F675 a připojitelného na sériový port PC. Na fotografiích krabičky (obr. 1 a 2) bylo tehdy vidět, že obsahuje i nezapojený USB konektor a v textu bylo uvedeno, že je připraven pro nadcházející USB verzi osciloskopu.


Obr. 1: Krabička ze článku
Digitální osciloskop k PC
 
Obr. 2: Krabička ze článku
Digitální osciloskop k PC

Tato USB verze osciloskopu je téměř totožná se zmíněnou předchozí verzí. Jediný rozdíl je v tom, že obsahuje procesor PIC18F2550 (příp. PIC18F4550, viz. dále) a kromě RS232 připojení, které bylo zachováno, obsahuje i připojení USB 2.0.

Jelikož použitý procesor musí kromě měření vykonávat i další funkce, je vzorkovací kmitočet poměrně nízký. Maximální měřený kmitočet je zhruba kolem 5 - 10 kHz a osciloskop je tedy vhodný maximálně na audio pásmo. Zato však disponuje i další užitečnou funkcí a tou je zobrazení spekra vstupního signálu.

Na následujícím obrázku je schéma zapojení.


Obr. 3: Schéma zapojení

Základem zapojení je tedy procesor PIC18F2550. Jde o osmibitový procesor firmy Microchip obsahující 32kB programové flash paměti, 10-bitový AD převodník a v neposlední řadě i kompletní USB 2.0 (Full speed) řadič včetně integrovaného PHY a například i pull-up rezistorů. Pro připojení takového procesoru na USB port PC není, kromě blokovacích kondenzátorů a hodinového krystalu, potřeba již vůbec nic.

Jak je ze schématu na obr. 3 patrné, analogový vstup osciloskopu (pin č.2 IO1) je přímo vyveden na pin J3. Bylo by zde možné použít opět zapojení AC/DC z předchozího článku případně obvod doplnit o attenuátor, zesilovač či například kalibraci hran. Jelikož je však vzorkovací kmitočet tohoto osciloskopu zhruba shodný se vzorkovacím kmitočet předchozího osciloskopu (tedy v řádu desítek kHz), je jeho praktické využití velmi malé. Proto jsem se omezil pouze na základní schéma k ověření jeho funkce. Případný zájemce může obvod samozřejmě jakkoliv dále rozšířit a upravit.
Na pinech č. 17 a 18 obvodu IO1 je vyvedena RS232 linka pro připojení k PC. Jsou zde úrovně TTL a na signál RS-232 je potřeba úrovně invertovat.
Na pinech č. 15 a 16 obvodu IO1 je vyveden USB port. Ten je možné přímo připojit na USB konektor PC či jiného master zařízení.

Konstrukce
Demonstrační zapojení na obr. 3 je možné realizovat na jednostranné desce s plošnými spoji. Možný motiv je uveden na nasledujících obrázcích a je určen pro SMD verzi procesoru a velikost 0805 (vyjma krystalu).


Obr. 4: Plošný spoj (pro originál 600dpi klikněte)


Obr. 5: Rozmístění součástek z vrstvy TOP
 
Obr. 5: Rozmístění SMD součástek z vrstvy BOTTOM (strana spojů)

Procesor je potřeba před zaletováním naprogramovat. Patřičný a ověřený firmware je ke stažení na konci článku.

I když je zapojení určeno pro procesor PIC18F2550, lze beze změny firmware použít i například typ PIC18F4550. Pouze je potřeba navrhnout jiný motiv desky s plošnými spoji, protože má jiné pouzdro a více pinů.

Programovací pojistky jsou již uloženy v HEX souboru, případně by měli vypadat takto:


Obr. 6: Programovací pojistky

Zkušenosti
Jak již bylo zmíněno, je vzorkovací kmitočet osciloskopu poměrně nízký a osciloskop je tak vhodný maximálně do audio pásma. Na následujících obrázcích jsou naměřené průběhy signálu s uvedenými frekvencemi.


Obr. 7: Signál sinus 1Hz


Obr. 8: Signál sinus 1kHz


Obr. 9: Signál sinus 10kHz

Stejně jako u předchozího osciloskopu je i zde možné pomocí čtyř posuvníků umístit na měřený signál čtyři značky a pomocí nich změřit jak amplitutdu signálu, tak i jeho periodu.


Obr. 10: Měření úrovně a periody signálu

Tento osciloskop však narozdíl od předchozího umí z měřeného signálu počítat i jeho spektrum (pomocí FFT). Na následujícím obrázku je použita nejvyšší přesnost jeho výpočtu a jak je vidět z měření sinusového signálu, je jeho spektrum opravdu chudé a obsahuje pouze jediný základní kmitočet. Spektrum signálu je zobrazeno modrou barvou.


Obr. 11: Zobrazení spektra signálu

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 5kHz až 10kHz. I to však postačí pro řadu běžných měření a testování.

Seznam součástek
R1             10k 0805
C1             220n 0805
C2             100n 0805
C3             22p 0805
C4             22p 0805
Q1             20MHz
IO1            PIC18F2550-I/SO

Odkazy & Download:
Firmware pro procesor -
usb_audio_scope_firmware.hex
Ovládací program pro Windows - usb_audio_scope_software.zip
Originální článek s osciloskopem - http://www.semifluid.com/?p=24







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

Komentáře (10):

Zobrazit starší 30 dnů (10)...

host
10. Dne 30. 03. 2012 v 18:34 zaslal host
pripojenie k pc
ahojte, cely tento osciloskop som si zostavil a pripojil k pc cez usb...windows mi ho zdetekoval...spustil som program no stale mi pise disconnected..co mam este nastavit a ako?? prosim poradte


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
UGEN570 - VF generátor s USB portem
Digitálně řízené VF generátory s obvody Si570, kmitočtovým rozsahem od 3 do 160 MHz, USB portem a plnou podporou v SDR přijímačích.
Skladem od 825 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