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【自制电子仪器】第一弹:电脑声卡摇身变成示波器

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本帖最后由 virtualwiz 于 2016-4-21 23:13 编辑
只需要搭建一个简单电路,使用一个Windows程序,就可将电脑声卡变成一个功能不错的示波器!




示波器是电子发烧友们的好朋友,也是非常实用的专业工具。与万用表相比,万用表只能测量静态的直流量,或者交流量的有效值。而示波器可以测量峰峰值等各项参数,而且可以提供与时序有关的信息
你是否试过用Arduino控制舵机?舵机对信号脉冲的高低电平时间要求比较严格,有时你想让它正转,而它恰好向反方向转动。这时我们会很想知道,我们给出波形的频率和占空比,离想要的目标还差多少?这时你就可以用示波器观察波形,直至达到想要的参数。在很多电子制作项目中,示波器都扮演着非常重要的角色

然而,示波器的价格让很多朋友们无法接受。一台入门级的机器都需要几百美元,高端的示波器甚至需要几万美元。
你是否知道?也许你现在收藏的电子元件,就足够制作一台示波器了。而你面前正显示着这篇文章的电脑,是其中的关键部分。
herocrop.jpg

大体上看来,示波器是一个从电路中收集模拟信号的设备。而你电脑上的一个外设也具有这个功能——就是声卡。示波器与声卡的主要区别就是它们能测量多大的电压,还有它们能以多快的采样速率记录电压。
一般声卡只能测量很小的电压:正负0.6~0.8V。所以你需要将电路中的模拟信号线性“缩小”。所以你需要自制一个能减小信号幅度的探头。

如果你使用台式机,或者声卡上带有线路输入接口,你可以做一个双通道的示波器(利用立体声输入)。如果你用麦克风输入接口,就只能做一个单通道示波器。
herocrop_screen.jpg


制作过程
1.线路图
wpschematic.jpg img_02091.jpg
说明:图中电阻与电位器的阻值大约可以允许测量±10V的电压。事实上你可以试着测量30V以内的信号,而不用担心太大的电流通过声卡。
两个反向并联的二极管可以帮助保护保护声卡,它们会截去超过0.7V的信号。4.7K的电阻R1起到保护二极管的作用。


2.连接音频线
img_0244.jpg img_0250.jpg fix.jpg
将一条音频线切成合适的长度,然后将三根线分开。没有绝缘的裸露金属线是地线,余下两根,将成为我们示波器的通道1和通道2。
说明:音频线非常细,你可以用烙铁烫开绝缘皮,同时给它们镀上锡。如果你这样做了,别忘了清理烙铁头。
然后将三根线焊接在板上。你可以将地线焊在边缘处,为其他需要接地的地方做准备


3.将电路焊接好
img_0270.jpg img_0278.jpg

4.安装软件
img_0297-1.jpg software.jpg
安装这个软件:https://www.zeitnitz.eu/scope_en(LZ注:这个网站需要爬梯子,待LZ搬运回来)



60hz.jpg 60hz1.jpg 60hzflat.jpg
                                                                                                                                                                                                                                                                        
软件的功能非常强,令人十分惊喜。不但支持双通道输入,还可以计算快速傅里叶变换(FFT),光标,XY模式,还支持信号发生器功能!
说明:图1显示的是一个非DIY的商品示波器的图,图2和3是DIY示波器的截图。光标功能支持时间和电压的测量。但是因为我们的分压器没有一个基准值,所以无法得知实际的电压是多高。软件提供了一个校准的功能,如果你愿意,可以使用。
图3中,正弦波的上下两端被削掉了一部分。如果你将电位器调得太高,这种情况就会发生。如果你发现出现了削波现象,将电位器调低即可。

10khz1.jpg
经过测试,这个DIY的示波器可以测量的频率上限大约是10KHz。这取决于你的声卡可以达到的最大采样率。





本文翻译自Make Magazine
http://makezine.com/projects/sound-card-oscilloscope/,作者Ryan Slaugh

hnyzcj  版主

发表于 2016-4-21 21:58:18

说真的,我觉得我需要一台真东西。
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凌风清羽  中级技匠

发表于 2016-4-21 22:45:20

hnyzcj 发表于 2016-4-21 21:58
说真的,我觉得我需要一台真东西。

表示看不懂时序图
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凌风清羽  中级技匠

发表于 2016-4-21 22:45:33

大神的杰作啊。都是
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virtualwiz  中级技匠
 楼主|

发表于 2016-4-21 23:17:27

hnyzcj 发表于 2016-4-21 21:58
说真的,我觉得我需要一台真东西。

嗯,真东西确实各种方便
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dsweiliang  初级技神

发表于 2016-4-22 00:17:40

不如真的示波器实用
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iooops  中级技匠

发表于 2016-4-22 17:35:46

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virtualwiz  中级技匠
 楼主|

发表于 2016-4-25 00:05:59

dsweiliang 发表于 2016-4-22 00:17
不如真的示波器实用

毕竟简单便宜:lol
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