Виртуальный прибор своими руками
Появление Sound Card в качестве штатного элемента персонального компьютера открыло новые возможности создания дешевых приборов. Двухканальные АЦП и ЦАП современной звуковой карты обладают достаточной точностью и быстродействием, способны функционировать в фоновом режиме одновременно в обоих направлениях. Недостатки звуковой карты как инструментального средства — закрытые конденсаторами входы, а также ограниченный частотный диапазон обрабатываемых сигналов.
Представленные ниже многофункциональный осциллограф работает исключительно с переменными напряжениями в звуковом диапазоне, и практически не требует внешней аппаратуры. Однако если добавить в систему минимум «железа» можно существенно расширить функциональные возможности лаборатории, создать необходимый в практике ряд традиционных приборов, строить многие нетрадиционные средства, в том числе специального назначения.
Это могут быть
— самопишущие регистраторы величин, например электрокардиограф,
— различные характериографы, например для съема ВАХ двухполюсников — терморезисторов, диодов и стабилитронов, а также биполярных и полевых транзисторов,
— измерители различных неэлектрических величин с соответствующими датчиками, а также характериографы на их основе,
— и т.д., и т.п. — все зависит от стоящих перед Вами задач и нашей с Вами фантазии.
Компьютер придает виртуальным приборам интеллектуальные свойства, позволяет реализовать дополнительные функции обработки у традиционных приборов, записывать и хранить результаты, возвращаться к ним и обрабатывать вне реального времени, связать приборы с другими приложениями Windows.
Разработана внешняя аппаратная часть лаборатории, она представляет собой небольшой общий блок, с сетевым адаптером для питания. Цена такого устройства должна быть в пределах 5..7 тыс.рублей. Невысокая стоимость комплекта позволит превратить любое рабочее место с ПК в компактную, но достаточно оснащенную виртуальную лабораторию.
Общая концепция постоения виртуальной лаборатории, а также перечень программных реализаций приборов — элементов такой лаборатории — представлены на отдельной странице.
Приглашаем к обсуждению задач и перспектив виртуальной лаборатории:
— специалистов — исследователей и разработчиков,
— радиолюбителей,
— мастеров — ремонтников НЧ аппаратуры,
— преподавателей и студентов.
Нас интересует потребность в приборах, круг задач.
Представляется, что виртуальные приборы на Sound Card должны особенно заинтересовать преподавателей специальных учебных заведений, где они могут пригодиться для лекционных демонстраций, в лабораторных практикумах по естественным и техническим дисциплинам, в научной работе.
Термин «виртуальная лаборатория» часто используют в сфере образования применительно к чисто программным продуктам, основанным на математических моделях и прочих имитациях реальности. Однако качественное обучение невозможно без соприкосновений студента с натурными явлениями и объектами. Без этого не получится исследователя, новатора.
Наша лаборатория пополняется все новыми приборами. Познакомиться с ними можно, скачав программы с этой страницы или отсюда .
Они пока не безупречны, и будут дорабатываться, но с ними уже сейчас можно практически работать: налаживать низкочастотные схемы, подбирать компоненты.
Прошу прощения у тех, кто использует Win Vista и Win 7: программы пока не адаптированы к ним. Наилучшая среда — Win XP.
 Для загрузки программы Осциллограф щелкните по картинке.
|
Готовы некоторые другие приборы:
Осциллограф-регистратор — двухканальный НЧ осциллограф с записью осциллограмм в числовые файлы и возможностью их последующего анализа. Последняя версия 2.1.
Распространение условно бесплатно.
На рисунке — три основных окна нового осциллографа. В данном случае сигналы поступают от двухфазного НЧ генератора (см. выше). Вход и выход звуковой карты соединены напрямую.
Синус 300 и 1000 Гц от комбинированного генератора. Вход и выход звуковой карты соединены напрямую. Сделано съемкой с экрана осциллографа — регистратора. Слева обычный режим, справа — координатный (фигура Лиссажу).
Имеется индикация постоянной составляющей сигнала, которая действует, если открыты входы звуковой карты. Соответствующая доработка звуковых карт описана здесь .
Внимание! Все, кто легально приобрел Виртуальный осциллограф версий 1.54 и 1.55 могут получить бесплатно новый осциллограф-регистратор в том числе последующих версий. Пишите, указывая имя, СН и предполагаемую дату установки.
Осциллограф наиболее удачной из старых версий 1.22.
Частотомер . Простой, но весьма точный и устойчивый в работе двухканальный цифровой частотомер. Новая версия 1.2 программы может работать с предварительными делителями, и обеспечить измерение частот до сотен МГц.
АЧ характериограф для съема амплитудно-частотных характеристик УНЧ, фильтров и т.д. Подобен тому, что содержится в Осциллографе вер. 1.55, но более устойчивый и простой в использовании.
МультиМетр простой прибор для измерения произвольных физических величин — температуры, давления, постоянного напряжения и т.д. Приводится схема внешнего устройства для самостоятельного изготовления. Доработка звуковой карты не требуется. Подробнее здесь .
ТехноГраф — 16- канальный регистратор различных физических величин, рассчитанный на непрерывную работу. Может найти применение при исследовании медленно текщих процессов. Подробнее здесь .
Электросчетчик простой прибор для измерения емкости химических источников тока. Приводится схема внешнего устройства для самостоятельного изготовления. Доработка звуковой карты не требуется. Подробнее здесь .
Измеритель R, C, L Прост в применении, оснащен автоматикой. Измерение индуктивности с учетом активного сопротивления катушки.
ТермоМетр на терморезисторе по простейшей схеме. Точность и стабильность в пределах 0,1 °C. В последней версии 1.1 программы существенно усовершенствованы средства градуировки прибора. В комментариях даются подробные инструкции.
Микрорегистратор — нечто среднее между осциллографом и регистратором постоянных напряжений. Предназначен для приема и записи медленных сигналов (по постоянному напряжению) на отрезках времени от 2 до 160 секунд с частотой выборки 400 1 /с. Возможен запуск приема по логическому сигналу с отдельного входа. Сохраненные записи можно просматривать на экране, попарно накладывать для сравнения. Предусмотрено произвольное масштабирование изображений, измерение сигнала по точкам. Для работы необходима внешняя приставка.
Домашний электрокардиограф , построенный по аналогичным принципам, и с учетом соответствующих требований безопасности. Для работы необходима специальная внешняя приставка и комплект электродов.
Прибор для оценки емкости и ESR (эквивалентного последовательного сопротивления) электролитических конденсаторов. В новой версии 1.2 прибор свободен от типичного недостатка таких измерителей: он корректно определяет емкость не зависимо от величины ESR
Кабель-тестер , позволяющий определить место обрыва кабелей (коаксиальных, витых пар, проводов типа «лапша») по электрической емкости.
Двухканальный самопишущий вольтметр постоянного напряжения (регистратор) с дополнительным дифференциальным каналом. Запись результатов в числовые файлы с сопроводительными данными (текстовым комментарием и др.). Предусмотрен предпросмотр записей в реальном времени. В окне предпросмотра возможны операции масштабирования изображения, измерения по точкам. Для работы необходима внешняя приставка. Имеется отдельная программа просмотра и обработки записей.
Хроматографические системы ХромПроцессор-7-7М-8 . Прием хроматографических сигналов по двум каналам с записью. Имеются отдельные программы просмотра, обработки и документирования результатов анализа. ХромПроцессор-8 имеет высокие метрологические характеристики благодаря использованию 24- битной звуковой карты. Для работы необходима специальная внешняя приставка.
Простой прибор для поверки и диагностики неисправностей кварцевых часов . Построен по принципу запоминающего осциллографа на отрезки времени до 80с. Для работы необходим магниточувствительный датчик.
Характериограф биполярных транзисторов . Для работы необходима внешняя приставка.
Характериограф для подбора пар бусинковых терморезисторов к дифференциальным датчикам. Для работы необходима внешняя приставка.
Есть еще немало собственных идей и стоящих предложений со стороны, которые могут быть реализованы на этих принципах.
Поработайте с выставленными здесь приборами. Что на Ваш взгляд следовало бы улучшить ? Как отображать результаты простых измерителей — в цифровом виде или «стрелочном» ? Какие стандартные приборы следовало бы иметь в ассортименте ? Нужно ли в Вашей практике хранение результатов, и в каком виде ?
Поскольку данный сайт мало подходит для открытой дискуссии, быть может, Вы предложите для нее площадку (площадки по направлениям), мы готовы говорить со всеми сочувствующими и оппонентами.
Если у Вас уже имеется задача для нового виртуального прибора, заказывайте, сделаем.
Пишите. Буду публиковать Ваши соображения, идеи, предложения, критические замечания.
Источник
DIY-осциллограф из звуковой карты за $1
Проектов по созданию осциллографов из разного рода аудиокарт немало. Выполнить модификацию карты с тем, чтобы превратить ее в полезный для электронщика инструмент, не так сложно, но зачастую встает вопрос цены. И здесь приходит на помощь интересный вариант с ценой вопроса около 1 доллара США.
Именно столько стоит внешняя звуковая карта, которая изображена на анонсной фотографии. Купить это чудо техники можно на электронной барахолке (во многих городах такие есть), или же на интернет-аукционе, где всегда есть, из чего выбрать. Маркировка текущего девайса — HX2010-0705, выпущен он в конце 2013 года.
Устройство является гибридным, это звуковая карта + HID input. Что касается последнего, то эта часть предназначена для регулировки громкости и выполнения некоторых других задач, включая работу с медиаклавиатурой.
Дамп USB дескриптора:
VID=0x0D8C PID=0x000C
Product string: C-Media USB Headphone Set
Audio Device Class + HID (composite device)
Судя по всему, чип внутри аналогичен чипу, установленному в недорогих звуковых картах «C-Media», без каких-либо кнопок.
Примечания:
- аудиовход — моно, и два контакта не должны вводить в заблуждение, они замкнуты друг на друга; DLL здесь общий, может работать как со стерео-картами, так и с моно. Второй канал можно отключить самостоятельно.
- Частота дискретизации — 44100 и 48000 Гц;
- 2,23 В на С6; ток короткого замыкания 20 мА, при добавлении резистора на 120к этот показатель можно снизить до 8 мА;
- Резистор на 120к является наиболее недорогим методом увеличения диапазона измерения до 0-6В;
- AGC нужно убрать, настройки должны быть следующими:
Конденсатор C6 нужно отпаять, его емкость составляет 80 нФ, и он может серьезно ограничить возможности нашего осциллографа.
Настройки:
Калибровку лучше всего проводить при помощи соответствующей функциии в GUI. Вот пример работы того, что получилось в результате:
Источник