Міні-лабораторія з осцилографом на базі ПК

Магазин Gtest(R) пропонує широку номенклатуру Осцилографів на сторінці сайту в самому кінці цього Розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти

У цьому експерименті з поведінки сигналів змінного струму використовуйте програму-осцилограф на базі ПК для спостереження за формами сигналів з музичної клавіатури та вивчіть основні принципи роботи такого роду осцилографа.

Огляд проекту

Осцилограф - незамінний випробувальний прилад для студентів та професіоналів у галузі електроніки. Жодна серйозна лабораторія електроніки повинна обходитися без нього.

На жаль, комерційні осцилографи, як правило, дорогі, і практично неможливо спроектувати та побудувати свій власний прилад без іншого осцилографа для усунення несправностей! Одне чіпляє за інше.

Однак звукова карта персонального комп'ютера здатна оцифровувати низьковольтні сигнали в діапазоні від кількох сотень герц до кількох тисяч герц з прийнятною роздільною здатністю. Крім того, є безкоштовне програмне забезпечення для відображення цих сигналів у вигляді осцилографа на екрані комп'ютера.

Оскільки більшість людей або є персональний комп'ютер, або можуть придбати його за нижчою ціною, ніж осцилограф, це стає життєздатною альтернативою для експериментатора з обмеженим бюджетом.

У цьому проекті ви використовуватимете клавіатуру та схему підключення, описані в попередньому експерименті, для використання музичної клавіатури для генерації вхідних сигналів на звукову карту комп'ютера для відображення на осцилографі на базі ПК, як показано на малюнку 1.

Малюнок 1. Використання осцилографа з урахуванням ПК контролю вихідних сигналів електронної клавіатури.

Одна застереження: ви можете завдати значної шкоди обладнанню комп'ютера, якщо сигнали надмірної напруги будуть підключені до мікрофонного входу звукової карти! Змінна напруга, що виробляється музичною клавіатурою, занадто низька, щоб завдати шкоди вашому комп'ютеру через звукову карту, але інші джерела напруги можуть бути небезпечні для здоров'я вашого комп'ютера.

Деталі та матеріали

• IBM-сумісний персональний комп'ютер зі звуковою картою під керуванням Windows 3.1 або вище

• Програмне забезпечення Winscope, яке можна безкоштовно завантажити з Інтернету

• Електронна клавіатура (музична)

• Моно (не стерео) роз'єм для навушників для клавіатури

• Моно (не стерео) роз'єм для навушників для входу мікрофона звукової карти комп'ютера

• Потенціометр 10 кОм

Програму Winscope, яку було використано, було написано доктором Костянтином Зельдовичем для вільного особистого та академічного використання. Вона виводить на екран комп'ютера графіки хвильових форм у відповідь сигнали змінної напруги, інтерпретовані входом мікрофона звукової карти. Схожа програма, яка називається Oscope, створена для операційної системи Linux. Якщо у вас немає доступу до жодного з цих програм, ви можете використовувати утиліту звукозапису, що поставляється з більшістю версій Microsoft Windows, щоб відобразити грубі форми хвиль.

Цілі навчання

• Використовувати комп'ютерну програму для роботи як осцилограф

• Показати основну функцію осцилографа

Інструкції

Крок 1: Підключіть вихід клавіатури до зовнішніх клем потенціометра опором 10 кОм, як показано на рисунках 1 та 2.

Рисунок 2. Принципова схема підключення виходу клавіатури до входу звукової карти ПК з підсиленням регульованим потенціометром.

Крок 2: Припаяйте два дроти до точок підключення на вхідному роз'ємі мікрофона звукової карти, щоб отримати набір вимірювальних дротів для осцилографа.

Крок 3: Підключіть ці щупи до потенціометра між середньою клемою (ковзкий контакт) та будь-якою із зовнішніх клем.

Крок 4: Запустіть програму Winscope і клацніть значок стрілки у верхньому лівому куті (він схожий на стрілку відтворення на кнопках управління касетним програвачем та програвачем компакт-дисків).

Крок 5: Натисніть клавішу музичної клавіатури. Ви маєте побачити на екрані якусь форму хвилі. Виберіть флейту або інший голос, схожий на флейту, на музичній клавіатурі для кращої форми синусоїди. Якщо комп'ютер відображає форму хвилі, схожу на прямокутну хвилю, потрібно налаштувати потенціометр на сигнал з меншою амплітудою. Майже будь-яка форма хвилі буде обрізана, щоб мати вигляд прямокутної хвилі, якщо вона перевищить межу амплітуди звукової карти.

Крок 6: Перевірте різні інструментальні голоси на музичній клавіатурі та зверніть увагу на різні форми хвиль. Зверніть увагу, наскільки складними є деякі форми хвиль у порівнянні з голосом панфлейти.

Крок 7: Поекспериментуйте з різними елементами керування у вікні Winscope, відзначаючи, як вони змінюють вигляд сигналу.

Конденсатор зв'язку, виявлений у вхідних ланцюгах мікрофона звукової карти, не дозволяє вимірювати постійну напругу; це схоже на те, як коли б була включена функція зв'язку по змінному струму звичайного осцилографа. Незважаючи на ці недоліки, він корисний як демонстраційний інструмент осцилографа і для початкових досліджень в області аналізу форми сигналу для студентів електроніки.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy