Простой цифровой осциллограф.

[Mishultz]

Сделал себе простенький цифровой осциллограф. Скорее даже, осциллографический тестер.
Конечно, не бог весть что, но для радиолюбительского хобби сойдет.



Технические характеристики:

Количество каналов: 2 (A, B);
Режимы работы: канал A, канал B, оба канала;
Входной импеданс: ~1—2МОм, 15пф;
Чувствительность: 1В, 8В, 60В, 400В (ампл.);
Усилитель входного сигнала (КУ): х1 — х10;
Максимальное входное напряжение: 400В (ампл.);
Переключение типа вх. сигнала: AC / DC;
Вертикальное разрешение: 8 бит;
Режимы запуска развертки: автоматический, ручной-однократный, ждущий;
Диапазоны развертки:
один канал: 0.1 мкс/дел, 1мкс, 10мкс, 100мкс, 1мс, 10мс, 100мс;
оба канала: 0.2 мкс/дел, 1мкс, 10мкс, 100мкс, 1мс, 10мс, 100мс;
Множитель периода развертки: х1 — х100:
Объем буфера выборок: 1000 байт;
Размер кадра: 100 выборок;
Источники синхронизации: канал A, канал B, внешний источник, внутренний тестовый генератор;
Технология синхронизации: аппаратная, по двум уровням опорного напряжения;
Виды синхронизации: спадающий/нарастающий фронт;
Регулировка уровней синхронизации:
основной: -100% — +100% макс. амплитуды от 0;
предварительный: 0% — 20% макс. амплитуды от основного уровня;
Тестовый генератор: меандр: 62,5Гц — 10МГц, 1В;
Графический дисплей: монохромный 64х128 пикс. Вид. область 72х40 мм., параллельный 8ми битный интерфейс, контроллер- ST7920;
Область осциллограммы: 56х100 точек.
Объем буфера экрана: 1024 байт;
Скорость вывода буфера на экран: ~ 50мс;
Управление: 6 кнопок, 2 энкодера;
Разъемы: 2 ВЧ разъема (A,B), вход внешней синхронизации, выход тестового генератора, внешнее питание;
Источник питания внешний: =6…12В, 300…150 мА;
Источник питания внутренний: солевые/щелочные элементы ААА (6 шт.);

Дополнительно:

-Технология «Anti aliasing» - защита от искажения квантования вызванного стробоскопическим эффектом;
-Включение/выключение одной тактовой кнопкой;
-Звуковое сопровождение нажатий кнопок и достижения границ регулировок;
-Светодиодная индикация режимов делителей, режима AC / DC, режима сканирования;
-Индикация уровня напряжения на источнике питания;
-Плавная регулировка уровня подсветки экрана;
-Режим отображения с двумя маркерами. Которые можно двигать поворотом энкодера. Для удобства измерения временных интервалов и уровней сигналов;
-Сохранение всех настроек прибора при выключении.




Краткое описание и устройство:

Технология «Anti aliasing» подробно описана у товарища SSMix, в статье: «Карманный цифровой осциллограф “Спрут” » на «РадиоКоте». У автора заимствована только идея, практическая реализация собственная. Так-же использовались технические решения товарища kotovasiya с того-же сайта, автора известного осциллографа “Хамелеон”. И товарища Гармаш Геннадий, автора осциллографа “OSCAR”. Большое им спасибо.

В осциллографе используется контроллер Atmega-64A, тактируемый генератором на 32МГц. Контроллер чувствует себя прекрасно на такой частоте, никаких сбоев в работе замечено не было. Температура чипов контроллера и АЦП порядка 50ºС.

Для АЦП используются 2 простых и надежных чипа AD9280. Несколько раз перепаивал без потерь. Брал в Китае, поэтому цена адекватная. АЦП тактируются с того_же генератора.

Входной усилитель — на двух корпусах MCP6022 в несколько нестандартном включении. Коэффициэнт усиления задается сдвоенным цифровым потенциометром MCP42010, сидящем на шине SPI контроллера.

Режимы AC / DC переключается сдвоенным твердотельным реле PVT422 расчитанным на максимальное напряжение в 400 Вольт.

Входные делители и переключатель источников синхронизации на мультиплексорах 74HC4052.

Реле и мультиплексоры управляются сдвиговым регистром с защелкой — 74HC595, тоже посаженным на шину SPI.

Для синхронизации используется внутренний компаратор контроллера, на который подается сигнал с источника синхронизации и два коммутируемых уровня опорного напряжения. В качестве опорных напряжений для компаратора используются 2 ШИМ сигнала с Timer/Counter3, коммутируемых мультиплексором внутреннего АЦП контроллера. Т.е. В схеме синхронизации используются только потроха контроллера + 4 пассивных элемента обвязки.

Напряжение питания схемы для расчетов и напряжение источника питания меряется АЦП контроллера.

Схема запитана от импульсного преобразователя MC34063 с использованием полевого транзистора. Отрицательное напряжение снимается с инвертора ICL7660.

Схема управления и индикации сделана на отдельной съемной плате, Чтобы не переделывать основную плату, если, что. На разъем платы выведен единственный свободный пин контроллера, можно еще что-нибудь на него повесить.

Корпус и кнопки напечатал на 3D принтере, лицевую панель - на лазерном. Бумажную лицевую панель заламинировал и прилепил на двухсторонний скотч.

Программа написана в CodeVisionAVR 3,12 на ”С” c использованием ассемблерных вставок.

Конструкция не претендует на звание идеальной, возможно есть ошибки, что-то можно или нужно было сделать по другому. Конструктивные предложения/критика уместны.

ТУТ ВИДЕО

Вложения

Oscilloscope.7z

Сорцы

(118.66 KiB) Скачиваний: 788

PCB.7z

Плата и Схема

(225.78 KiB) Скачиваний: 734

[СКАЗОЧНИК]

Плату в чем (как) делали?

[Mishultz]

Плату в чем (как) делали?

Рисовал в SprintLayout, на текстолит переносил фоторезистом. Плата двухстороняя, покрыта китайской однокомпонентной паяльной маской.

[Brigadir]

Молодец!

[BigallS]

Да неплохо, хотелось бы спросить автора почему выбрали именно такой дисплей, тут так и просится цветной и разрешением хотя бы 320х240.

[Brigadir]

Зачем осциллографу цветной? Повыёживаться??? А вот разрешение дисплею (тут наверное не дисплей виноват, а мало разрядов) нужно более , а то синусоида какая то "зубатая"...

[Serj_K]

Зачем осциллографу цветной? Повыёживаться???

Как минимум для отображения каналов разными цветами, для отображения уровня синхронизации третьим цветом, каких-нибудь меток четвёртым.

[Mishultz]

...почему выбрали именно такой дисплей

Тут все просто. Когда начинал делать, этот был самый большой в диагонали из доступных. Зато он может выводить 20 кадров в секунду. Это и подкупило.

...тут наверное не дисплей виноват, а мало разрядов...

Запас по разрешению АЦП есть. Можно выводить 256 точек по вертикали. Идея, вобщем хорошая, спасибо за подсказку. Вроде видел на Алиэкспресе дисплеи 240х128, тоже с 8ми битным интерфейсом, и вроде даже с тем-же контроллером. Если пройдут по размеру и по необходимому объему буфера, попробую заменить.

Как минимум для отображения каналов разными цветами...

Цветные дисплеи, как правило с 16 битным параллельным интерфейсом, плюс еше несколько ног управления, что накладно. Ног нехватит. Или с последовательным интерфейсом, что очень медленно. В принципе есть у меня дисплейчики 240х320 цветные и с 8бит интерфейсом. Но они мелковаты. И памяти в контроллере на буфер не хватит. Придется сразу на экране рисовать. Тоже медленно получится.

Но вообще тема интересная, буду изучать. Всем спасибо.

[Brigadir]

Зачем осциллографу цветной? Повыёживаться???

Как минимум для отображения каналов разными цветами, для отображения уровня синхронизации третьим цветом, каких-нибудь меток четвёртым.

А пятым цветом чтобы и кашу умел варить... не понял юмора?. Это типа смартфона, что заменяет всю электронную аппаратуру в твоем доме, кроме, пожалуй, холодильника и стиральной машины.... Но ещё не вечер....
Я давно (с детства) занимаюсь электроникой и осциллограф (простой, низкочастотный) мне понадобился только 2 раза. за эти 40 лет. Просто...глянуть на форму. Если ещё понадобится, я просто скачаю программу Осциллограф с Инета за бесплатно....коих там полно...

[Jack_A]

Сделал несложный осцилл и поделился с народом... Уважуха! Жаль, что у меня С1-65А приблизно моего возраста и прекрасно работающий (в отличие от... ), а то повторил бы.

[Ariadna-on-Line]

Хорошая работа. Но, как и следовало ожидать, "никакие" параметры ЛСД индикатора
портят всю "малину".
Здесь выход, при приемлемых затратах, - добавить блок USB (или беспроводки) для вывода на планшет или смартфон.
И все это "склеить" в одну конструкцию - будет замечательно и достаточно удобно.
Программу на, например, андроид-бейсике вы написать наверняка сумеете.
Лучше конечно по USB - тогда вопрос питания упростится.

Вопрос - на какие входы процессора приходит управление яркостью подсветки (с какого выхода идет - это понятно) ?

[BigallS]

Хорошая работа. Но, как и следовало ожидать, "никакие" параметры ЛСД индикатора
портят всю "малину"...

Да именно из за этого и спросил, и как правильно заметили будет лучше если 2 канал, меню, метки будут другим цветом.
Размер 320х240 самый подходящий, можно использовать от сотовых здесь на форуме есть такие темы viewtopic.php?f=61&t=78889
наиболее подходящие от
SAMSUNG S5230_AVR
IL9320_AVR
ILI9320_AVR
R61505_ARM
SSD1289_ARM
TFT8K1670FPC-A1-E_ARM
если автор подключит аналогичный дисплей, будет Хамелеон 2

[SeregaT]

Зачем осциллографу цветной? Повыёживаться???

Тебе да, только для повыёживаться сгодится.

[Brigadir]

Серега - не хами. Сотри и свой пост, а не только мои(которые тебе не нравятся). Желаю удачи!
Ты нарушил правило (некрасиво для всех и тем более модератору) - не в тему.
А я повторю: осциллограф нужен прежде всего увидеть форму сигнала, увидеть "клыки" (помехи) - это не телевизор разглядывать сиськи и всякие там цветы ... Поэтому вполне годиться монохромный, но с высоким разрешением экрана.
Каждый электронщик трезво понимает: цветной монитор потребует втрое больше радиодеталей. Что совсем не оправдано...

[PicNik]

Хорошая работа,ещё-бы добавить функцию запись.

[Ariadna-on-Line]

...Размер 320х240 самый подходящий...
Не размер, а параметры. Размер же наверняка - 3 с копейками дюйма.
При цене - в среднем 500р на Али. Не экран, а слёзы (в прямом и переносном).
Флуд однако... извиняюся.

Че-то ТС пропал. Хочу ответа на свой вопрос с предыд. поста.

...Добавить запись... - на что? на SD карты памяти?

[Mishultz]

Простите, что пропал, курил тему про дисплеи. На "Али" нашел подходящие: здесьиздесь. 240х160 монохромный или оттенки серого, 8ми битный интерфейс. Если у них, в протоколе обмена есть автоинкремент адреса тогда тоже можно работать с экранным буфером в памяти и скорость отображения картинок будет почти такая-же. Правда придется заменить контроллер на Atmega-1281. В ней памяти побольше, а расположение ног почти такое-же, плату не надо переделывать. В 64й памяти на буфер не хватит. В принципе, это неплохой вариант. Но пока смотрю в сторону цветных экранчиков от мобилок. Надо будет попробовать, может скорость получится приемлемая. Может кто подскажет подходящие дисплеи на http://siriust.ru/? Буду признателен. Надо приблизительно 320х240, размер: 3.2" - 3.5", паябельным 8ми битным интерфейсом и доступным даташитом или библиотечкой.

на какие входы процессора приходит управление яркостью подсветки

Не совсем понял вопрос. Всё управление от кнопок и энкодеров по 4м сигнальным линиям(PF3-PF7) и двум линиям прерывания(PE6, PE7)

[Serj_K]

Каждый электронщик трезво понимает: цветной монитор потребует втрое больше радиодеталей. Что совсем не оправдано...

Даже в цветном телевизоре число компонентов утраивается ТОЛЬКО на выходе модуля цветности. Применение цветного дисплея вместо ч/б не влечёт увеличения числа компонентов. И это Вы как один из каждых электронщиков должны понимать. Или нет? При этом вывод цветного изображения практически не на много медленнее ч/б, но существенно облегчает анализ информации с двух каналов.

Может кто подскажет подходящие дисплеи. Буду признателен. Надо приблизительно 320х240, размер: 3.2" - 3.5", паябельным 8ми битным интерфейсом и доступным даташитом или библиотечкой.

Дешевле искать не дисплеи, а мобилы с подходящими дисплеями. Например в дешёвых в китайских "айфонах" применяются экраны 320х240 на чипах ILI9325 с 8-битным интерфейсом. Такой телефон с битым тачем будет стоить как отдельный дисплей, а иногда и меньше. Ищите на местных интернет аукционах, разборках и по частным объявлениям. Инкремент адреса у таких экранов есть у всех, но в пределах выбранной области вывода.

Но по данной конструкции возникает главный вопрос - целесообразность изготовления за такие деньги прибора с такими параметрами. В ветке по ARM есть 2 конструкции осциллографов на STM32 с значительно лучшими параметрами, причём при использовании STM32F103C8T6 цена будет аналогичной данному прибору.

[pcb432]

Применение цветного дисплея вместо ч/б не влечёт увеличения числа компонентов

Число компонентов да почти не увеличивается, но только за счет высокой степени интеграции микросхем.
А схемотехнически усложнение все таки есть и весьма приличное.
Пример из жизни - цветные телевизоры ЛАМПОВЫЕ.
Это вообще монстры как по габаритам так и массе
А по теме, автор молодец, несмотря на похожие конструкции не постеснялся
и выложил на всеобщее обозрение свой труд.
Какова примерная стоимость этого устройства, наверное нашлись бы желающие купить плату
или устройство собранное.

Последний раз редактировалось pcb432 Чт фев 16, 2017 10:50:04, всего редактировалось 1 раз.

[maxlab]

http://siriust.ru/zapchasti-dlya-sotovyh/displei/nokia/displey-nokia-7610-7600-6260-6630-6670-3230-s-ramkoy/- дисплей за 100 р
[url]http://read.pudn.com/downloads79/doc/302000/LDS274_DS_Ver0[1].50_10112004.pdf[/url] - даташит
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=2010246#p2010246 - эксперимент
Nokia 6630,6260,N91 - совместимость

Последний раз редактировалось maxlab Чт фев 16, 2017 11:04:06, всего редактировалось 1 раз.