Esiste la possibilità di usare una scheda audio come oscilloscopio. Vedremo come sfruttare questa opzione con una guida passo passo alla costruzione dell’apparecchio. Risulterà un oscilloscopio amatoriale e un generatore basato su una scheda audio USB esterna facile da installare, economico e, soprattutto, utile.
Usare una scheda audio come oscilloscopio
Ecco i parametri della scheda audio come oscilloscopio.
Oscilloscopio:
- Canali: 1
- Vpp max: 25 V
- R in:> 1 M Ohm
- Frequenza: 20 kHz
- Divisore: x1 (5 Vpp max) x5 (25 Vpp max)
- Uscita generatore Vpp: 0 – 10V
- Frequenza: 20Hz – 20kHz
- Forme d’onda: Rettangolo, Sinusoidale, Triangolo, Rumore
La frequenza del generatore e dell’oscilloscopio dipende dalla scheda audio. Questi sono solo dati di riferimento. In pratica, le frequenze utili sono molto più basse. La scheda audio come oscilloscopio è costituita da un generatore di corrente simmetrico basato sul chip Max232.
È un’applicazione piuttosto insolita per questo, ma la sua scelta è stata dettata dal numero modesto di componenti esterni, dal prezzo basso e dalla tensione di uscita abbastanza stabile. Tuttavia, va ricordato che la massima corrente di uscita del convertitore interno non supera i 10 mA. In questo caso, questa piccola corrente è più che sufficiente.
Altro elemento importante, è alimentato dall’inverter Max che è il doppio dell’amplificatore operazionale TL082.
Un amplificatore (A) funziona da inseguitore di tensione, fungendo da buffer di ingresso dell’oscilloscopio, e l’altra metà (B) del funge da amplificatore per il generatore di forme d’onda, consentendo di ottenere un’ampiezza di uscita di 10 Vpp. L’ingresso dell’oscilloscopio dell’amplificatore è dotato di due divisori. Il primo consente di misurare la tensione fino a 5 Vpp e il secondo fino a 25 Vpp: vengono commutati utilizzando un ponticello su goldpins.
Inoltre, l’ingresso dell’oscilloscopio è protetto con due diodi 1N5819 da tensioni superiori a 1 Vpp. Tuttavia, questo non ci esime dall’essere attenti durante le misurazioni. Naturalmente non siamo responsabili per eventuali danni derivanti dal funzionamento della scheda audio come oscilloscopio. Il materiale fornito qui viene utilizzato a proprio rischio.
Oscilloscopio amatoriale / generatore USB (chip audio)
Selezione della scheda audio come oscilloscopio. In linea di principio, si può usare qualsiasi dispositivo. Tuttavia, vale la pena tenere presente che quello con cui è possibile rimuovere il filtro DC component, sia sull’ingresso microfono che sull’uscita cuffie, è migliore. Il filtro del componente CC fa sì che l’ingresso non possa ricevere tensione CC.
Di conseguenza, il grafico rettangolare non gli somiglierà affatto, l’onda sinusoidale avrà dei caratteristici “beccucci” nella parte superiore e il triangolo si troverà sul lato destro. In questa copia il filtro di input è stato rimosso solo parzialmente. Sfortunatamente, non all’uscita, che può essere vista sugli oscillogrammi del generatore. Con una scheda audio come oscilloscopio che ha suono 3D i filtri non possono essere rimossi. In altre può essere rimosso solo parzialmente dall’ingresso MIC.
Apparentemente, l’originale può eliminare completamente il filtro di ingresso. Riguardo al filtro di output non si può sapere con esattezza.
È noto da tempo che la scheda audio come oscilloscopio è stata progettata per scopi leggermente diversi da quelli qui descritti. Ciò non significa, tuttavia, che sia completamente inadatta alle misurazioni. È vero che i risultati avranno un leggero errore, ma è un dispositivo amatoriale economico. Dopo aver installato il dispositivo, purtroppo, non ci si può aspettare che misuri correttamente la tensione di ingresso, perché deve essere adeguatamente calibrato.
La calibrazione della scheda audio come oscilloscopio
Iniziamo impostando l’ampiezza di uscita del generatore, che servirà poi come riferimento. Per fare esattamente questo, è meglio usare un oscilloscopio tradizionale, ma la maggior parte di coloro che sono interessati a realizzare una scheda audio come oscilloscopio non ne hanno uno. Tuttavia, esiste un modo alternativo per calibrare, che però è meno accurato.
- Collegare il dispositivo al computer e quindi eseguire il programma “Generator.exe”.
- Nel programma, impostare l’ampiezza al massimo, la forma d’onda sinusoidale e la frequenza esattamente a 50Hz.
- Applicare un voltmetro AC all’uscita del generatore e impostare il potenziometro sulla scheda a 10V. Non spegnere l’app!
In questo modo abbiamo una tensione di riferimento abbastanza precisa che può essere utilizzata per calibrare l’oscilloscopio.
1. Mettere un ponticello sul divisore x5, collegare l’uscita del generatore con l’ingresso dell’oscilloscopio, quindi eseguire il programma Miniscope.exe.
2. Utilizzando la “zampa” sulla barra superiore, impostare la forma d’onda visibile in modo che sia facile determinarne la metà (attraversamento effettivo verso 0), quindi selezionare “mirino” dalla barra in alto.
3. Fare clic con il pulsante destro del mouse nel punto in cui il grafico deve passare attraverso “0”, quindi fare clic con il pulsante sinistro nella parte superiore del seno.
4. Dal menu selezionare Strumenti -> Calibra sensibilità, quindi nel campo al punto 4 immettere 1. Fare clic sul pulsante “Calcola” e “Memorizza calibrazione”.
Per verificare la correttezza delle indicazioni, occorre moltiplicare per 5 l’indice Vpp corrente e l’uscita dovrebbe essere di circa 10V, ovvero quanto è realmente.
Le forme d’onda e le applicazioni da usare
Le forme d’onda della scheda audio come oscilloscopio possono essere di vario tipo e simili a quelle di un oscilloscopio commerciale. Come sorgente di segnale per l’oscilloscopio, è consigliabile usare un generatore comune. I grafici rettangolari e triangolari mostrano le prestazioni indesiderate del filtro CC.
L’Applicazione Miniscope scritta da Tomasz Ostrowski è la migliore app per trasformare la tua scheda audio in un oscilloscopio. Nel sito dell’autore possiamo leggere che Miniscope v4 è un’applicazione per PC / Win32 progettata per funzionare come una GUI generica per gli oscilloscopi.
La caratteristica chiave di Miniscope v4 è un numero virtualmente illimitato di canali dati. Miniscope v4 è una continuazione di Miniscope v3.
Miniscope v3 può ancora essere preferito per i dispositivi a canale singolo a causa della sua minore complessità (sia interfaccia utente / GUI che interfaccia dll del dispositivo). Simile a Miniscope v3, l’applicazione è portatile (sebbene un dispositivo di input specifico possa richiedere un driver), nativa e costruita come statica (nessuna dipendenza da librerie di terze parti).
AUDIO Test Generator ver. 0.9.5 beta è una versione ricompilata del generatore. La gamma di frequenza è stata estesa a 1 Hz – 30 kHz. Sono stati aggiunti pulsanti per cambiare la frequenza con un dato tono. La frequenza può essere inserita direttamente nel campo dell’indicatore del valore della frequenza. Selezionando lo slider di cambio frequenza con il mouse (cliccandoci sopra), è possibile utilizzare le frecce per cambiare la frequenza di 1 Hz e, con i pulsanti PageUp e PageDown, di 100Hz.
