Приобретение осцилографа дело достаточно дорогостоящее. Но, если возникла необходимость в наблюдении за изменениями электрических сигналов, то можно воспользоваться простым и нетрудоемким решением – сделать прибор самостоятельно. Для этого отлично подойдет контроллер Ардуино.
Осциллограф на Ардуино — описание, возможности устройства
Создав своими руками осциллограф на базе Ардуино можно наблюдать быстро изменяющиеся показатели сигналов. Полученный прибор будет:
- имитировать двухлучевой осциллограф;
- диапазон входного сигнала будет в промежутке 0-5В;
- частота достигнет своего наибольшего значения в 1 кГц.
При этом входов может быть не более 6, а аналоговые выводы, которые останутся незадействованными станут выдавать ложное напряжение. Прибор сможет работать в нескольких режимах:
- непрерывный – когда исключено внешнее воздействие и устройство работает свободно;
- принудительный – в этом случае устанавливается необходимое значение отбора и осциллограф работает в режиме ожидания появления сигнала. Критерий является выполненным, когда сигнал входного импульса пересекает установленное напряжение.
Важным фактором является то, что время вполне получится установить в миллисекундах, а старт развертки следует указать в момент достижения 5 воль отметки синхронизации. На приборе устанавливается светодиод. Который будет показывать состояние прибора и режим в котором он работает.
Сборка своими руками
Для создания осциллографа Arduino подойдет любая модель, кроме Мега. Чаще всего для создания прибора используют Arduino UNO. Кроме этого потребуется подготовить некоторые комплектующие:
- Ардуин версия Уно;
- делитель (по два резистора на 1,5 и на 3 Ком и 1 на 1КОм);
- стабилитрон 5.1 вольт;
- два щупа;
- конденсатор 0.1мкФ;
- цветной дисплей (подойдет от телефона);
- переключатели 2 шт.
Справка! Если необходимость измерения напряжения более 5 В отсутствует, то можно обойтись без делителей.
После того, как все будет спаяно потребуется установить специальную программу на ПК и скопировать скетч осциллографа. Тогда можно будет посмотреть работу нового проекта и изменение сигнала напряжения какого-либо устройства, чтобы увидеть его форму.
Установка программы для Ардуино
Чтобы на экране наблюдать работу устройства потребуется установить программу, которая способна вывести сигнал на экран и преобразовать его в кривую, определенного вида. Для этого можно воспользоваться программой Processing или любой другой, которая позволит управлять графическим дисплеем.
Кроме этого потребуется скетч для осциллографа на Ардуино с экраном, который нужно загрузить в программу.
Код для IDE Ардуино (вставка из файла)
Нажав на кнопку запуска программы получится увидеть временный график состояния аналогового выхода.
Дополнительное оборудование
При необходимости можно установить светодиоды для отображения сигналов состояния устройства, они могу оценивать:
- включен ли прибор;
- работает устройство в режиме непрерывной работы или ожидает реакции триггера;
- состояние отключения осциллографа.
Для отключения прибора потребуется установить дополнительно кнопку. При оценке сразу нескольких сигналов изображения на мониторе могут давать шумы и накладываться друг на друга. Для удобства можно сделать разделение по каналам.
Также дополнительными можно считать стабилитрон и конденсатор, первый поможет защитить устройство от высокого напряжения, а второй избавит от постороннего шума на графике.
Характеристики осциллографа на Ардуино
Самодельный осциллограф на Arduino поможет измерить небольшие сигналы, но его характеристики достаточны для выявления элементарных проблем и оценки общих показателей. Настольный недорогой осциллограф Arduino вполне удовлетворит требования многих радиолюбителей, особенно интересен процесс сборки и работы на нем начинающим специалистам.
Количество выборок
Аналоговые выводы позволят видеть развернутую выборку каждые десять миллисекунд. В том случае, если выполняется выборка нескольких сигналов, то удобнее всего их разделять на каналы. Также выборку можно остановить на некоторое время, достаточно установить дополнительную кнопку на устройстве для этих целей.
Справка! После остановки выборки часть сигналов будет потеряна, работа возобновится в реальном времени на текущий момент.
Автотриггер
Триггеры являются импульсными устройствами, для распознавания состояния прибора используют вспомогательные элементы – светодиоды, транзисторы и кнопки (переключатели). Триггер помогает переключить работу осциллографа из непрерывного в ждущий режим. Таким образом пользователь сможет отследить появление необходимого ему значения электрического сигнала.
Важно! Работа триггера связана непосредственно поставленной ему задачей в скетче. Можно установить срабатывание как на фронт, так и на спад.
Счетчик частоты
Измерение частоты стартует с 300 Гц, а максимальная достигает 1 кГц. Вся информация выдается на экране в отдельном окошке. Кроме этого программно переменные можно отрегулировать и определить количество необходимых входов, но не более 6.
Выбор диапазона напряжения
Для регулировки диапазона напряжения можно установить отдельный переключатель. При необходимости осциллограф сможет измерять сигналы мощностью до 20В. Сработает это при настройке программы на опорное напряжение.
Один разомкнутый переключатель позволит измерять напряжение до 5В, но при установке двух переключателей и нахождении их в режиме включения, центральный процессор позволить сделать замеры более высокого сигнала.
Внимание! На выводах самого Ардуино напряжение не должно быть более 5 В, иначе устройство сгорит.
Как пользоваться прибором начинающим
Для использования осциллографа на базе Ардуино потребуется собрать прибор, подключить его и загрузить необходимое программное обеспечение. Затем загрузить код. После этого нужно пустить сигнал от источника. В программе необходимо выбрать нужный порт и открыть каналы. Сигнал появится на экране устройства.
Ошибки при запуске осциллографа на Ардуино
Самой распространенной ошибкой при запуске является недостаток памяти самого устройства. Следует внимательно относится к различным дополнениям, ведь память устройства не безгранична.
Если вносились изменения в скетч также могут возникать ошибки, но это при условии, что переписывал дилетант. Стоит перепроверить все записи и внести нужные поправки.
Технические проблемы могут заключаться в плохом кабеле USB, порт не тот, нет драйвера. Самым редким случаем считается неисправность самой платы Ардуино, но вероятность также существует. Также важно проверить правильность расположения библиотек Ардуино и самого скетча.
Собрать осциллограф на основе Ардуино сможет даже новичок радиолюбитель. Для этого не потребуется больших финансовых затрат, да и временные довольно сжатые. Создание и использование устройства может быть хорошим опытом, и даже подспорьем в решении несложных задач измерения электросигнала.
