Osciloscopio moderno en un circuito microcontrolador. Osciloscopio de bolsillo "Lori" en el microcontrolador STM32F103. consola de computadora

El osciloscopio se basa en un microcontrolador ATmega32. Indicador LCD gráfico de 128 x 64 puntos. El circuito de este dispositivo es muy sencillo. Una de las desventajas de este osciloscopio es la baja frecuencia máxima de la señal medida; para una onda cuadrada es de solo 5 kHz. El programa fue escrito en C en WinAVR, junto con AVRStudio 4. La biblioteca de gráficos fue escrita específicamente para este proyecto.

Descripción:

La tensión de alimentación del circuito es de 12 voltios. De este voltaje en la salida del convertidor obtenemos +8,2 V para IC1 y +5 V para IC2 para IC3. Este circuito tiene un rango de entrada de -2,5 voltios a +2,5 voltios o de 0 a +5 voltios dependiendo de la posición de S1 (CA/CC). Usando un divisor puede ampliar el rango de voltajes medidos. El contraste de la pantalla se regula mediante el potenciómetro P2. El voltaje de entrada máximo es de 30 voltios para CC y 24 voltios para CA.

Puede ver un circuito de osciloscopio más avanzado basado en el microcontrolador ATxmega128A3.

Esquema:

Firmware del microcontrolador:

Archivo de firmware AVR_oscilloscope.hex, al actualizar el firmware, configure los bits del microcontrolador en Fusible para sincronizar desde un cristal externo. Asegúrese de desactivar la interfaz JTAG.

Recientemente ya revisé un kit de construcción, hoy es una continuación de una pequeña serie de reseñas sobre todo tipo de cosas caseras para radioaficionados principiantes.
Diré de inmediato que esto ciertamente no es Tectronics, ni siquiera DS203, pero es algo interesante a su manera, aunque esencialmente es un juguete.
Por lo general, antes de realizar la prueba, primero se desmonta la cosa, aquí hay que montarla primero :)

En mi opinión, estos son los "ojos" de un radioaficionado. Este dispositivo rara vez tiene una alta precisión, a diferencia de un multímetro, pero le permite ver procesos en dinámica, es decir. en movimiento".
A veces, una segunda “mirada” de este tipo puede ayudar más que un día de juguetear con el evaluador.

Anteriormente, los osciloscopios eran osciloscopios de tubo, luego fueron reemplazados por transistores, pero el resultado aún se mostraba en la pantalla CRT. Con el tiempo, fueron reemplazados por sus homólogos digitales, pequeños, livianos, y la continuación lógica fue la aparición de un diseñador para ensamblar dicho dispositivo.
Hace varios años, en algunos foros, me encontré con intentos (a veces exitosos) de desarrollar un osciloscopio casero. El constructor es, por supuesto, más simple que ellos y más débil en especificaciones técnicas, pero puedo decir con seguridad que incluso un escolar puede montarlo.
Este set de construcción fue desarrollado por jyetech. de este dispositivo en el sitio web del fabricante.

Quizás esta revisión les parezca demasiado detallada a los especialistas, pero la práctica de comunicarse con radioaficionados novatos ha demostrado que perciben mejor la información de esta manera.

En general, te lo contaré todo un poco más abajo, pero por ahora la introducción estándar, desembalaje.

Enviaron el kit de construcción en una bolsa zip normal, aunque bastante gruesa.
En mi opinión, un conjunto así se beneficiaría mucho de un bonito embalaje. No con el fin de proteger contra daños, sino con fines de estética externa. Al fin y al cabo, el artículo debería resultar agradable incluso en la fase de desembalaje, porque se trata de un juego de construcción.

El paquete contenía:
Instrucciones
placa de circuito impreso
Cable para conexión a circuitos medidos.
Dos bolsas de ingredientes
Mostrar.

Las características técnicas del dispositivo son muy modestas, ya que para mí es más un set de entrenamiento que dispositivo de medición, aunque incluso con la ayuda de este dispositivo es posible realizar mediciones, aunque sean sencillas.

El kit también incluye instrucciones de color detalladas en dos hojas.
Las instrucciones describen la secuencia de montaje, calibración y guía rápida por uso.
Lo único negativo es que está todo en inglés, pero las imágenes están hechas con claridad, por lo que incluso en esta versión la mayor parte será comprensible.
Las instrucciones incluso indican las posiciones posicionales de los elementos y crean "casillas de verificación" donde debe marcar después de completar una determinada etapa. Muy pensativo.

Hay una hoja de papel separada con una lista de componentes SMD.
Vale la pena señalar que existen al menos dos variantes del dispositivo. En el primero, inicialmente solo se suelda el microcontrolador, en el segundo, todos los componentes SMD.
La primera opción está diseñada para usuarios un poco más experimentados.
Esta es la opción que está incluida en mi reseña; supe de la existencia de la segunda opción más tarde.

La placa de circuito impreso es de doble cara, como en la revisión anterior, incluso el color es el mismo.
En la parte superior hay una máscara con la designación de los elementos, una parte de los elementos está completamente designada, la segunda solo tiene un número de posición según el diagrama.

No hay marcas en el reverso, solo hay una designación de puentes y el nombre del modelo del dispositivo.
El tablero está cubierto con una máscara, y la máscara es muy duradera (tuve que revisarla involuntariamente), en mi opinión, lo que se necesita específicamente para principiantes, ya que es difícil dañar algo durante el proceso de montaje.

Como escribí anteriormente, las designaciones de los elementos instalados están marcadas en el tablero, las marcas son claras, no hay quejas sobre este punto.

Todos los contactos están estañados, la placa se suelda muy fácilmente, bueno, casi fácilmente, más sobre este matiz en la sección de montaje :)

Como escribí anteriormente, un microcontrolador está preinstalado en la placa.
Este es un microcontrolador de 32 bits basado en el núcleo ARM Cortex™-M3 de 32 bits.
La frecuencia máxima de funcionamiento es de 72 MHz y también tiene 2 ADC de 12 bits y 1 μs.

A ambos lados del tablero se indica su modelo, DSO138.

Volvamos a la lista de componentes.
Pequeños componentes de radio, conectores, etc. Embalado en pequeñas bolsas a presión.

Vierta el contenido de una bolsa grande sobre la mesa. En el interior se encuentran conectores, soportes y condensadores electrolíticos. También en el paquete hay dos bolsitas más :)

Al abrir todos los paquetes, vemos bastantes componentes de radio. Aunque, dado que se trata de un osciloscopio digital, esperaba más.
Es bueno que las resistencias SMD estén etiquetadas, aunque en mi opinión, no estaría de más etiquetar también las resistencias normales o proporcionar una pequeña guía de codificación de colores en el kit.

La pantalla está empaquetada en un material blando; resultó que no se desliza, por lo que no colgará en la bolsa, pero placa de circuito impreso lo protege de daños durante el transporte.
Pero aun así creo que un embalaje normal no vendría mal.

El dispositivo utiliza un indicador TFT LCD de 2,4 pulgadas con retroiluminación LED.
Resolución de pantalla 320x240 píxeles.

También se incluye un pequeño cable. Para conectarse al osciloscopio, se utiliza un conector BNC estándar; en el otro extremo del cable hay un par de pinzas de cocodrilo.
El cable es medio blando, los cocodrilos son bastante grandes.

Bueno, aquí tenéis una vista de todo el conjunto completamente desplegado.

Ahora puedes pasar al montaje real de este constructor y, al mismo tiempo, intentar descubrir qué tan difícil es.

La última vez comencé el montaje con resistencias, como elementos más bajos del tablero.
Si tiene componentes SMD, es mejor comenzar a ensamblar con ellos.
Para hacer esto, coloqué todos los componentes SMD en la hoja adjunta, indicando su valor nominal y designación de posición en el diagrama.

Cuando estaba listo para soldar, pensé que los elementos estaban en una caja demasiado pequeña para un principiante, se podrían usar resistencias de tamaño 1206 en lugar de 0805. La diferencia en el espacio ocupado es insignificante, pero soldar es más fácil.
El segundo pensamiento fue: ahora perderé la resistencia y no la encontraré. Bien, abriré la mesa y sacaré una segunda resistencia de este tipo, pero no todos tienen esa opción. En este caso, el fabricante se encargó de ello.
Le di todas las resistencias (lástima que no fueran microcircuitos) por una más, es decir. en reserva, muy prudentemente, compensado.

A continuación, hablaré un poco sobre cómo soldar dichos componentes y cómo recomiendo a otros que lo hagan, pero esto es solo mi opinión, por supuesto, cada uno puede hacerlo a su manera.
A veces, los componentes SMD se sueldan con una pasta especial, pero no es frecuente que un radioaficionado principiante (e incluso un no principiante) la tenga, así que le mostraré lo más fácil que es trabajar sin ella.
Tomamos el componente con unas pinzas y lo aplicamos en el lugar de instalación.

En general, a menudo cubro primero el sitio de instalación del componente con fundente; esto facilita la soldadura, pero complica la limpieza de la placa; a veces puede ser difícil lavar el fundente de debajo del componente.
Por lo tanto, en este caso simplemente utilicé soldadura tubular de 1 mm con fundente.
Sosteniendo el componente con unas pinzas, coloque una gota de soldadura en la punta del soldador y suelde un lado del componente.
No pasa nada si la soldadura queda fea o no muy fuerte; en este punto basta con que el componente se mantenga unido.
Luego repetimos la operación con los componentes restantes.
Una vez que hayamos asegurado todos los componentes de esta manera (o todos los componentes del mismo valor), podemos soldarlos de forma segura según sea necesario, para ello giramos la placa para que el lado ya soldado quede hacia la izquierda y sujetamos el soldador. en mano derecha(si eres diestro), y la soldadura está a la izquierda, repasamos todos los lugares sin soldar. Si la soldadura del segundo lado no es satisfactoria, gire la placa 180 grados y suelde de manera similar el otro lado del componente.
Esto lo hace más fácil y rápido que soldar cada componente individualmente.

Aquí en la foto puedes ver varias resistencias instaladas, pero hasta ahora soldadas solo en un lado.

Los microcircuitos en un paquete SMD están marcados de la misma manera que en uno normal, a la izquierda cerca de la marca (aunque generalmente en la parte inferior izquierda cuando se mira la marca) está el primer contacto, el resto se cuentan en sentido antihorario.
La foto muestra la ubicación para instalar el microcircuito y un ejemplo de cómo se debe instalar.

Procedemos con los microcircuitos de forma completamente similar al ejemplo de las resistencias.
Colocamos el microcircuito en las almohadillas, soldamos cualquier pin (preferiblemente el más externo), ajustamos ligeramente la posición del microcircuito (si es necesario) y soldamos los contactos restantes.
CON estabilizador de microcircuito Puedes hacerlo de diferentes maneras, pero te aconsejo que primero sueldes el pétalo y luego las almohadillas de contacto, entonces el microcircuito definitivamente quedará plano sobre la placa.
Pero nadie prohíbe soldar primero el pin más externo y luego todos los demás.

Todos los componentes SMD están instalados y soldados, quedan unas cuantas resistencias, una de cada valor, mételas en una bolsa, tal vez te sirvan algún día.

Pasemos a la instalación de resistencias convencionales.
En la última reseña hablé un poco sobre la codificación de colores. Esta vez prefiero aconsejarle que simplemente mida la resistencia de las resistencias con un multímetro.
El hecho es que las resistencias son muy pequeñas y, con tales tamaños, las marcas de color son muy difíciles de leer (que área más pequeñaárea pintada, más difícil será determinar el color).
Inicialmente busqué una lista de denominaciones y designaciones posicionales en las instrucciones, pero no pude encontrarlas porque las estaba buscando en forma de placa, y después de la instalación resultó que estaban en las imágenes. con casillas de verificación para marcar las posiciones establecidas.
Debido a mi descuido, tuve que hacer mi propia placa, en la que coloqué los componentes instalados uno al lado del otro.
A la izquierda se puede ver la resistencia por separado, al armar la placa era superflua, así que la dejé al final.

Con las resistencias procedemos de forma similar a como en el repaso anterior, damos forma a los terminales con unas pinzas (o un mandril especial) para que la resistencia encaje fácilmente en su lugar.
Tenga cuidado, las designaciones posicionales de los componentes en el tablero no solo pueden estar etiquetadas, sino también FIRMADAS, y esto puede jugarle una broma cruel, especialmente si hay muchos componentes en una fila en el tablero.

Aquí surgió un pequeño inconveniente de la placa de circuito impreso.
El caso es que los agujeros para las resistencias son muy diametro largo Y como la instalación es relativamente ajustada, decidí doblar los cables, pero no demasiado y, por lo tanto, no se sujetan muy bien en esos agujeros.

Debido a que las resistencias no aguantaron muy bien, recomiendo no completar todos los valores de una vez, sino instalar la mitad o un tercio, luego soldarlos e instalar el resto.
No tenga miedo de morder demasiado los pines, una placa de doble cara con metalización perdona tales cosas, siempre puede soldar una resistencia incluso en la parte superior, lo que no es posible con una placa de circuito impreso de una cara.

Todo, las resistencias están selladas, pasemos a los condensadores.
Los traté de la misma manera que las resistencias, colocándolos según la placa.
Por cierto, todavía me queda una resistencia extra, al parecer la pusieron por accidente.

Algunas palabras sobre el etiquetado.
Estos condensadores están marcados de la misma forma que las resistencias.
Los primeros dos dígitos son el número, el tercer dígito es el número de ceros después del número.
El resultado resultante es igual a la capacitancia en picofaradios.
Pero hay condensadores en esta placa que no entran bajo esta marca; estos son valores de 1, 3 y 22pF.
Se marcan simplemente indicando la capacitancia ya que la capacitancia es inferior a 100pF, es decir menos de tres dígitos.

Primero, soldé los condensadores pequeños según las designaciones de posición (esa es una misión).

Con condensadores con capacidad de 100 nF, subí un poco, sin agregarlos a la placa de inmediato, tuve que hacerlo luego a mano.

Tampoco doblé completamente los cables de los condensadores, pero a unos 45 grados, esto es suficiente para evitar que el componente se caiga.
Por cierto, en esta foto se puede ver que los puntos conectados al contacto común de la placa están hechos correctamente, hay un espacio anular para reducir la transferencia de calor, esto facilita la soldadura de dichos lugares.

De alguna manera me relajé un poco en esta placa y me acordé de los chokes y diodos después de soldar los condensadores cerámicos, aunque sería mejor soldarlos delante de ellos.
Pero esto realmente no cambió la situación, así que pasemos a ellos.
La placa se suministró con tres bobinas y dos diodos (1N4007 y 1N5815).

Con los diodos todo está claro, la ubicación está marcada, el cátodo está marcado con una franja blanca en el propio diodo y en la placa, es muy difícil confundirse.
Con los estranguladores puede ser un poco más complicado, a veces también están codificados por colores, afortunadamente en este caso los tres estranguladores tienen la misma clasificación :)

En el tablero, los estranguladores se indican con la letra L y una línea ondulada.
La foto muestra una sección del tablero con diodos y bobinas selladas.

El osciloscopio utiliza dos transistores de diferente conductividad y dos microcircuitos estabilizadores con diferentes polaridades. En este sentido, ten cuidado a la hora de instalar, ya que la denominación 78L05 es muy similar a 79L05, pero si lo pones al revés, lo más probable es que optes por unos nuevos.
Con los transistores es un poco más sencillo, aunque la placa simplemente muestra la conductividad sin indicar el tipo de transistor, pero el tipo de transistor y su designación de posición se pueden ver fácilmente en el diagrama o mapa de instalación de componentes.
Los terminales aquí son notablemente más difíciles de moldear, ya que es necesario moldear los tres terminales, es mejor no apresurarse para no romper los terminales.

Las conclusiones se forman de la misma forma, esto simplifica la tarea.
La posición de los transistores y estabilizadores está indicada en la placa, pero por si acaso tomé una foto de cómo deben instalarse.

El kit incluía un inductor potente (relativamente), que se utiliza en el convertidor para obtener polaridad negativa y resonador de cuarzo.
No necesitan sacar conclusiones.

Ahora sobre el resonador de cuarzo, está hecho para una frecuencia de 8 MHz, tampoco tiene polaridad, pero es mejor ponerle un trozo de cinta debajo, ya que su cuerpo es de metal y se apoya sobre las pistas. El tablero estaba cubierto con una máscara protectora, pero de alguna manera estoy acostumbrado a hacer algún tipo de respaldo en estos casos, por seguridad.
No se sorprenda, al principio indiqué que el procesador tiene una frecuencia máxima de 72 MHz, y el cuarzo cuesta solo 8, dentro del procesador hay divisores de frecuencia y, a veces, multiplicadores, por lo que el núcleo puede funcionar fácilmente, por ejemplo. , a una frecuencia de 8x8 = 64 MHz.
Por alguna razón, los contactos del inductor en la placa son cuadrados y forma redonda, aunque el inductor en sí es un elemento no polar, por lo que simplemente lo soldamos en su lugar, es mejor no doblar los cables.

El kit incluía bastantes condensadores electrolíticos, todos tienen la misma capacitancia de 100 μF y un voltaje de 16 voltios.
Deben soldarse con la polaridad correcta, de lo contrario son posibles efectos pirotécnicos :)
El cable largo del condensador es el contacto positivo. La placa tiene marcas de polaridad tanto cerca del pin correspondiente como al lado del círculo que marca la posición del condensador, lo cual es bastante conveniente.
La salida positiva está marcada. En ocasiones lo marcan como negativo, en cuyo caso aproximadamente la mitad del círculo queda sombreado. Y luego está un fabricante de hardware informático como Asus, que matiza el lado positivo, por lo que siempre hay que tener cuidado.

Poco a poco llegamos a un componente bastante raro, el condensador de ajuste.
Este es un capacitor cuya capacitancia se puede cambiar dentro de límites pequeños, por ejemplo 10-30pF, generalmente la capacitancia de estos capacitores es pequeña, hasta 40-50pF.
En general, este es un elemento no polar, es decir. Formalmente, no importa cómo lo sueldes, pero a veces sí importa cómo lo sueldes.
El condensador contiene una ranura para destornillador (como la cabeza de un tornillo pequeño) que tiene una conexión eléctrica a uno de los terminales. Entonces, en este circuito, un terminal del condensador está conectado al conductor común de la placa y el segundo a los elementos restantes.
Para reducir la influencia del destornillador en los parámetros del circuito, es necesario soldarlo de modo que el pin conectado a la ranura esté conectado al cable común de la placa.
En la placa está marcado cómo soldarlo y más adelante en la reseña habrá una foto donde se puede ver.

Botones e interruptores.
Bueno, es difícil hacer algo mal aquí, ya que es muy difícil insertarlos de alguna manera :)
Solo puedo decir que los terminales del cuerpo del interruptor deben estar soldados a la placa.
En el caso de un interruptor, esto no sólo agregará fuerza, sino que también conectará el cuerpo del interruptor al contacto común de la placa y el cuerpo del interruptor actuará como un escudo contra interferencias.

Conectores.
La parte más difícil en términos de soldadura. Es difícil no por la precisión o el pequeño tamaño del componente, sino por el contrario, a veces es difícil calentar la zona de soldadura, por lo que para el conector BNC es mejor coger un soldador más potente.

En la foto puedes ver -
Soldar un conector BNC, un conector de alimentación adicional (el único conector aquí que se puede instalar al revés) y un conector USB.

Hubo un pequeño problema con el indicador, o más bien con los conectores para conectarlo.
El kit olvidó incluir un par de contactos dobles (pins), aquí se usan para asegurar el lado del indicador opuesto al conector de señal.

Pero después de observar la distribución de pines del conector de señal, me di cuenta de que algunos contactos podían arrancarse fácilmente y usarse en lugar de los que faltaban.
Podría abrir el cajón del escritorio y sacar de allí ese conector, pero sería poco interesante y hasta cierto punto deshonesto.

Soldamos las partes del zócalo (las llamadas hembras) de los conectores a la placa.

La placa tiene una salida de un generador incorporado de 1KHz, la necesitaremos más adelante, aunque estos dos contactos están conectados entre sí, todavía soldamos en un puente, será conveniente conectar el cable de señal "cocodrilo".
Para el puente conviene utilizar el cable mordido de un condensador electrolítico, son largos y bastante rígidos.
Este puente está ubicado a la izquierda del conector de alimentación.

También hay un par de saltadores importantes en el tablero.
Uno de ellos, llamado JP3 se debe cortocircuitar inmediatamente, esto se hace con una gota de soldadura.

Con el segundo salto es un poco más complicado.
Primero debe conectar el multímetro en modo de medición de voltaje en el punto de prueba ubicado sobre el pétalo del chip estabilizador. La segunda sonda se conecta a cualquier contacto conectado al contacto común de la placa, por ejemplo a un conector USB.
Se suministra energía a la placa y se verifica el voltaje en el punto de prueba; si todo está en orden, entonces debe haber aproximadamente 3,3 voltios.

Después de este saltador JP4, ubicado ligeramente a la izquierda y debajo del estabilizador, también se conecta mediante una gota de soldadura.

Hay cuatro puentes más en la parte posterior de la placa, no es necesario tocarlos, estos son puentes tecnológicos para diagnosticar la placa y cambiar el procesador al modo firmware.

Volvamos a la pantalla. Como escribí anteriormente, tuve que arrancar varios pares de contactos para poder usarlos para reemplazar los que faltaban.
Pero al ensamblar, decidí no arrancar los pares externos, sino desde el medio, por así decirlo, y soldar el externo en su lugar, para que fuera más difícil confundir algo durante la instalación.

Aunque hay una película protectora en la pantalla, recomendaría cubrir la pantalla con un trozo de papel al soldar el conector, en cuyo caso las gotas de fundente que hierven durante la soldadura volarán sobre el papel y no sobre la pantalla.

Eso es todo, puedes aplicar energía y comprobar :)
Por cierto, uno de los diodos que soldamos anteriormente sirve para proteger la electrónica de conexiones eléctricas incorrectas; por parte del desarrollador, este es un paso útil, ya que la placa se puede quemar con la polaridad incorrecta en un segundo.
La placa indica una alimentación de 9 Voltios, pero se especifica un rango de hasta 12 Voltios.
En las pruebas, alimenté la placa con una fuente de alimentación de 12 voltios, pero también probé con dos conectados en serie. baterías de litio, la diferencia fue solo en un brillo ligeramente menor de la luz de fondo de la pantalla, creo que al usar un estabilizador de 5 voltios con una caída baja y quitar el diodo protector (o conectarlo en paralelo con la fuente de alimentación e instalar un fusible), usted Puede alimentar fácilmente la placa con dos baterías de litio.
Como alternativa, utilice un convertidor de potencia de 3,7 a 5 voltios.

Dado que la puesta en marcha del tablero fue exitosa, es mejor lavar el tablero antes de configurarlo.
Yo uso acetona, aunque su venta está prohibida, pero hay pequeñas reservas, como opción también utilizamos tolueno o, en casos extremos, alcohol medicinal.
Pero la tabla debe lavarse, no es necesario "bañarla" por completo, basta con pasar un bastoncillo de algodón desde abajo.

Al final, colocamos la tabla "de pie" utilizando los soportes suministrados; por supuesto, son un poco más pequeños de lo necesario y cuelgan un poco, pero aún así es más conveniente que simplemente ponerlo sobre la mesa, sin mencionar el El hecho de que las clavijas de las piezas pueden rayar la superficie de la mesa, etc., de esta manera nada se mete debajo del tablero y provoca un cortocircuito en cualquier cosa que esté debajo.

La primera prueba es del generador incorporado, para ello conectamos el cocodrilo con un aislante rojo al puente cerca del conector de alimentación, no es necesario conectar el cable negro por ningún lado.

Casi lo olvido, algunas palabras sobre el propósito de los interruptores y botones.
A la izquierda hay tres interruptores de tres posiciones.
El superior cambia el modo de funcionamiento de entrada.
Conectado a tierra
Modo de funcionamiento sin tener en cuenta la componente constante, o AC, o modo de funcionamiento con entrada cerrada. Muy adecuado para mediciones de corriente CA.
Modo de funcionamiento con capacidad de medición corriente continua, o modo de funcionamiento con entrada abierta. Permite realizar mediciones teniendo en cuenta la componente de tensión constante.

El segundo y tercer interruptor le permiten seleccionar la escala a lo largo del eje de voltaje.
Si se selecciona 1 voltio, esto significa que en este modo una oscilación de una celda de escala de la pantalla será igual a un voltaje de 1 voltio.
Al mismo tiempo, el interruptor del medio le permite seleccionar el voltaje y el multiplicador inferior, por lo tanto, usando tres interruptores, puede seleccionar nueve niveles de voltaje fijos de 10 mV a 5 Voltios por celda.

A la derecha hay botones para controlar los modos de escaneo y los modos de operación.
Descripción de los botones de arriba a abajo.
1. Cuando se presiona brevemente, activa el modo HOLD, es decir. registrar lecturas en la pantalla. cuando es prolongado (más de 3 segundos), enciende o apaga el modo de salida digital de datos de parámetros de señal, frecuencia, período, voltaje.
2. Botón para aumentar el parámetro seleccionado.
3. Botón para disminuir el parámetro seleccionado.
4. Botón para recorrer los modos de funcionamiento.
Control del tiempo de barrido, rango de 10 µs a 500 seg.
Seleccione el modo de funcionamiento del disparador de sincronización, Auto, normal y en espera.
El modo de capturar la señal de sincronización mediante un disparador, en la parte delantera o trasera de la señal.
Seleccionar el nivel de voltaje de la captura de señal del disparador de sincronización.
Desplazar la forma de onda horizontalmente le permite ver la señal "fuera de la pantalla"
Configurar la posición vertical del oscilograma ayuda al medir voltajes de señal y cuando el oscilograma no cabe en la pantalla...
Resultó que el botón de reinicio, que simplemente reinicia el osciloscopio, a veces es muy conveniente.
Hay un LED verde al lado del botón; parpadea cuando el osciloscopio se ha sincronizado.

Todos los modos cuando el dispositivo está apagado se recuerdan y luego se enciende en el modo en el que estaba apagado.

También hay un conector USB en la placa, pero según tengo entendido, en esta versión no se usa, cuando se conecta a una computadora, muestra que se ha detectado un dispositivo desconocido.
También hay contactos para flashear el dispositivo.

Todos los modos seleccionados mediante botones o interruptores se duplican en la pantalla del osciloscopio.

No actualicé la versión del software, ya que es la última en este momento 113-13801-042

Configurar el dispositivo es muy sencillo, el generador incorporado ayuda en esto.
Lo más probable es que, cuando se conecte al generador de impulsos rectangular incorporado, vea la siguiente imagen: en lugar de rectángulos pares, habrá un "colapso" del ángulo superior/inferior, hacia abajo o hacia arriba.

Esto se corrige girando los condensadores de sintonización.
Hay dos condensadores, en el modo de 0,1 voltios ajustamos C4, en el modo de 1 voltio, respectivamente, C6. En el modo de 10 mV no se realiza ningún ajuste.

Al ajustar es necesario lograr pulsos uniformes y rectangulares en la pantalla, como se muestra en la fotografía.

Miré esta señal con otro osciloscopio, en mi opinión es lo suficientemente "suave" como para calibrar este osciloscopio.

Aunque los condensadores están instalados correctamente, incluso en esta opción hay una ligera influencia del destornillador metálico, mientras sujetamos la punta sobre el elemento ajustable, el resultado es el mismo, en cuanto retiras la punta, el resultado cambia. levemente.
En esta opción, apriételo con pequeños cambios o utilice un destornillador de plástico (dieléctrico).
Compré un destornillador de este tipo con una especie de cámara Hikvision.

Por un lado tiene una punta en cruz, recortada, específica para este tipo de condensadores, por el otro, recta.

Dado que este osciloscopio es más un dispositivo para estudiar los principios de funcionamiento que un dispositivo verdaderamente completo, no veo el sentido de realizar pruebas completas, aunque mostraré y comprobaré lo principal.
1. Lo olvidé por completo, a veces, mientras trabajo, aparece un anuncio del fabricante en la parte inferior de la pantalla :)
2. Muestra los valores digitales del parámetro de señal, la señal se suministra desde el generador de impulsos rectangular incorporado.
3. Este es el ruido intrínseco de la entrada del osciloscopio, he visto menciones de esto en Internet, así como el hecho de que una nueva version tiene un menor nivel de ruido.
4. Para comprobar que se trata realmente de ruido de la parte analógica y no de interferencia, cambié el osciloscopio al modo con entrada en cortocircuito.

1. Cambié el tiempo de barrido a 500 segundos por modo de división, en lo que a mí respecta, bueno, esto es realmente para entusiastas de los deportes extremos.
2. El nivel de la señal de entrada se puede cambiar desde 10 mV por celda
3. Hasta 5 Voltios por celda.
4. Señal rectangular con una frecuencia de 10 KHz procedente del generador del osciloscopio DS203.

1. Señal rectangular con una frecuencia de 50 KHz procedente del generador del osciloscopio DS203. Se puede ver que a esta frecuencia la señal ya está muy distorsionada. 100 KHz ya no tiene mucho sentido.
2. Señal sinusoidal con una frecuencia de 20 KHz procedente del generador del osciloscopio DS203.
3. Señal triangular con una frecuencia de 20 KHz procedente del generador del osciloscopio DS203.
4. Señal de rampa con una frecuencia de 20 KHz desde el generador del osciloscopio DS203.

A continuación, decidí observar un poco cómo se comporta el dispositivo cuando funciona con una señal sinusoidal suministrada desde un generador analógico y compararlo con mi DS203.
1. Frecuencia 1KHz
2. Frecuencia 10KHz

1. Frecuencia 100KHz, en el diseñador no puedes seleccionar un tiempo de barrido menor a 10ms, por eso es la única manera :(
2. Y así es como puede verse una señal sinusoidal con una frecuencia de 20 KHz, alimentada desde el DS203, pero en un modo de divisor de entrada diferente. Arriba había una captura de pantalla de dicha señal, pero dada en la posición del divisor 1 Volt x 1, aquí la señal está en el modo 0,1 Volt x 5.
A continuación puede ver cómo se ve esta señal cuando se envía al DS203.

Señal de 20 KHz suministrada desde un generador analógico.

Foto comparativa de dos osciloscopios, DSO138 y DS203. Ambos están conectados a un generador sinusoidal analógico, frecuencia de 20 KHz, ambos osciloscopios están configurados en el mismo modo de funcionamiento.

Resumen.
pros
Interesante diseño educativo.
Placa de circuito impreso de alta calidad, revestimiento protector duradero.
Incluso un radioaficionado novato puede montar el aparato.
Embalaje bien pensado, quedé satisfecho con las resistencias de repuesto incluidas.
Las instrucciones describen bien el proceso de montaje.

Desventajas
Señal de entrada de baja frecuencia.
Se olvidaron de incluir un par de contactos para colocar el indicador.
Embalaje sencillo.

Mi opinión. Permítanme decirles brevemente que si tuviera un juego de construcción de este tipo en mi infancia, probablemente sería muy feliz, incluso a pesar de sus deficiencias.
En pocas palabras, el diseñador me sorprendió gratamente; lo considero una buena base tanto para adquirir experiencia en el montaje y configuración de un dispositivo electrónico como para trabajar con un dispositivo muy importante para un radioaficionado: un osciloscopio. Puede que sea sencillo, incluso sin memoria y con baja frecuencia, pero es mucho mejor que trastear con tarjetas de audio.
Por supuesto, no se puede considerar un dispositivo serio, pero no se posiciona como tal, sino como diseñador, más que nada.
¿Por qué pedí este diseñador? Sí, fue simplemente interesante, porque a todos nos encantan los juguetes :)

Espero que la revisión haya sido interesante y útil, espero sugerencias sobre las opciones de prueba :)
Bueno, como siempre, Materiales adicionales, firmware, instrucciones, fuentes, diagrama, descripción -

Especificación del medidor:

• osciloscopio:
  • 2 canales analógicos;
  • 8 canales digitales;
  • ancho de banda analógico: 318 kHz;
  • velocidad máxima muestras - 2 Msps;
  • resolución - 8 bits;
  • sincronización analógica y sincronización digital externa;
  • cursores verticales y horizontales;
  • resistencia de entrada - 1 MOhm;
  • tamaño de búfer para cada canal: 256;
  • voltaje de entrada máximo - ±10 V;
• generador de forma de onda arbitraria:
  • 1 canal analógico;
  • velocidad máxima de conversión: 1 Msps;
  • ancho de banda analógico: 66 kHz;
  • resolución - 8 bits;
  • baja impedancia de salida;
  • tamaño del búfer: 256;
  • máximo tensión de salida- ±2V.

Diagrama esquemático del dispositivo.

Los canales analógicos de entrada del osciloscopio y el canal de salida del generador de señal se realizan mediante un amplificador operacional JFET TL064 de bajo consumo. El mismo amplificador operacional se utiliza como fuente de voltaje de referencia para el convertidor analógico a digital incorporado del microcontrolador.

El dispositivo recibe energía de la interfaz USB, sin embargo, puede usar una fuente de voltaje externa de 5 V, pero debe tener cuidado y excluir la posibilidad de conectar simultáneamente una fuente externa y la interfaz USB. La tensión de alimentación del microcontrolador es de 3,3 V, para ello se instala un regulador de tensión AP7333 de 3,3 V. Además, se requiere un voltaje de 3,3 V para alimentar el controlador de pantalla.

Para alimentar los amplificadores operacionales se requiere una fuente de voltaje bipolar de + 5 V y -5 V. Para obtener un voltaje negativo de -5 V, se instala un convertidor CC/CC integrado TPS60403 (bomba de carga).

La fuente de reloj del microcontrolador es un resonador de cuarzo externo de 16 MHz.

El control, la navegación por el menú y la configuración de parámetros se realizan mediante el teclado K1-K4.

Para la programación (así como para la depuración del software) del microcontrolador se utiliza una interfaz PDI de 2 hilos. Esta interfaz admite programación de alta velocidad de todos los espacios de memoria no volátil, incl. Memoria flash, EEPOM, bits de fusible, bits de bloqueo y código de firma de usuario. La programación se lleva a cabo accediendo al controlador de memoria no volátil (controlador NVM) y ejecutando comandos desde el controlador NVM.

Aspecto de la placa de circuito impreso

Demostración del funcionamiento del dispositivo.

Existe un osciloscopio USB maravilloso de la empresa china Instrustar con la etiqueta ISDS205A. Es atractivo principalmente por su software, es muy conveniente y funcional para un osciloscopio USB y, por supuesto, por sus características, que ni siquiera están mal considerando el precio del osciloscopio. En Aliexpress cuesta alrededor de $55 por el conjunto completo. Por lo tanto, si no confía en su capacidad para repetir el dispositivo, sería más recomendable comprar un dispositivo ya preparado. Además, la diferencia de precio no es tan grande. En general, toda esta idea de repetición, únicamente de interés deportivo. Una de las diferencias es que en la versión del autor el relé se alimenta con +5V, que sale del convertidor, cargando así este último y distorsionando el voltaje. En nuestro caso, el relé se alimentará desde un estabilizador separado y el convertidor también será diferente. A continuación se muestra el diagrama de Instrustar ISDS 205A (modificado).

En la parte analógica solo se dibuja un canal, el segundo es igual. El osciloscopio está construido sobre un procesador. CY7C68013A y un chip ADC de dos canales AD9288-40BRSZ. El procesador transmite todos los datos recibidos a través de USB a la computadora, por lo que su funcionamiento depende en gran medida del rendimiento de la computadora. En máquinas más antiguas, lo más probable es que este osciloscopio no funcione correctamente.

Características de montaje

La placa de circuito impreso se adjunta a continuación en el archivo. La placa en la que hice el osciloscopio contiene un pequeño error en el cableado, por lo que no controla correctamente el relé. Tuve que usar un inversor (en la foto se puede ver que el microcircuito está ubicado con los pines hacia arriba y soldado a los cables).

También puede comprar un DC-DC ya preparado, pero el nivel de ruido del osciloscopio aumenta ligeramente. Después del montaje, es necesario actualizar el chip Eeprom. Para hacer esto, instale un puente en la placa, conéctelo vía USB a la computadora, inicie el programa Cypress Suite, vaya a la Consola EZ, presione el botón LGeeprom, seleccione el archivo de firmware del archivo (extensión .iic) y el firmware está cargado. Puede leer más sobre el firmware en. La carcasa es estándar y está marcada como BIS-M1-BOX-100-01BL. Tamaño de la caja: 100*78*27 mm. Ideal para tableros del archivo. A continuación se muestra una foto del caso en sí y el proceso de montaje.

Especificaciones:

Digitalizar una señal analógica:

Voltaje 0-3V

Muestreo hasta 153,9 kHz.

Generador:

Frecuencia 0-533,3 kHz

Voltaje 3V

Corriente hasta 15mA

Batería 1,5 V.

Descripción:

Este osciloscopio puede resultar útil a la hora de reparar y sintonizar equipos de audio, ya que tiene un generador incorporado y la frecuencia de muestreo le permite medir señales en casi todo el rango de frecuencia de audio.

El osciloscopio tiene 2 canales: analógico y digital. Ambos canales se muestran en la pantalla como diagrama de tiempos, el canal analógico en azul y el canal digital en amarillo. La sincronización se puede realizar desde ambos canales. También es posible cambiar canal digital a las frecuencias de salida y salida de 20Hz a 533kHz con cualquier ciclo de trabajo de señal.

El control se realiza mediante un botón, que selecciona el parámetro que se está configurando, y un potenciómetro, con el que se cambia el parámetro seleccionado.

Interfaz y control

La información en la pantalla se ve así:

El canal 1 (entrada analógica) se suministra con una frecuencia de 50 Hz. El canal 2 cambia al modo generador y genera una frecuencia de 30 Hz con un ciclo de trabajo del 50 %.

U 100 es el nivel de sincronización. El parámetro sólo afecta cuando la sincronización proviene del canal 1 (entrada analógica).

T 025 es el desplazamiento de sincronización. 25 - cuarto de pantalla. Por lo tanto, el borde anterior está desplazado del borde izquierdo de la pantalla en 25 informes. Hay 100 informes en total.

048 ms - período de barrido. Habrá 48 ms entre 2 barras verticales verdes.

La flecha a la izquierda del número 048 es un cursor, indica el parámetro actualmente seleccionado.

/1 indica el modo de sincronización. Ahora se selecciona el flanco anterior del canal 1. También se puede seleccionar el flanco descendente o el flanco anterior de cualquiera de los canales, o se puede desactivar la sincronización (el símbolo “NO”).

30 es la frecuencia del generador. Puede haber un valor de frecuencia o un valor IN; esto indica que el canal 2 será la entrada y la frecuencia no se emitirá.

El siguiente parámetro 000 indica el ciclo de trabajo del pulso. No está seleccionado, por lo que el ciclo de trabajo está configurado en el valor predeterminado: 50 %.

Para establecer el valor de parámetro apropiado, debe presionar el botón para colocar el cursor " " frente al parámetro requerido, luego girar el potenciómetro para establecer el valor requerido.

Si la opción seleccionada provocó una congelación, esto sucede si la sincronización está habilitada, pero no hay señal para la sincronización. En este caso, el programa espera una señal de entrada y no sondea el potenciómetro. Para salir de este modo, debe usar el botón para colocar el cursor en el parámetro deseado y, mientras lo mantiene presionado, cambiar el parámetro al apropiado, en el que la sincronización es posible o está deshabilitada.

Circuito de osciloscopio

El circuito del osciloscopio se basa en el controlador ATTiny 43U. Este controlador tiene un convertidor DC-DC incorporado, que le permite alimentar el circuito desde una sola batería. Usé el elemento AAA. El convertidor CC-CC incorporado eleva el voltaje de la batería (0,7 V - 1,8 V) a 3 V, y el núcleo (y los puertos) del controlador se alimentan desde 3 V.

La pantalla seleccionada es de Teléfono móvil NOKIA6100, al ser color, tiene una resolución bastante decente de 132x132 píxeles, se controla mediante protocolo SPI (para guardar puertos) y ya tiene retroiluminación incorporada. Además es muy barato.

El circuito también utiliza otro convertidor DC-DC basado en el microcircuito MC34063; es necesario para alimentar la iluminación de la pantalla, ya que la iluminación debe recibir aproximadamente 6 V y unos pocos kopeks.

El circuito no necesita ninguna configuración especial.

Parte del software:

El programa del osciloscopio está escrito en lenguaje ensamblador en AVR Studio.

Al implementar el programa, encontré los siguientes matices:

Dado que la pantalla tiene Interfaz de serie y SPI con transmisión de 9 bits (el protocolo para trabajar con la pantalla se describe en detalle en un artículo anterior sobre la fuente de alimentación), no es posible implementar la transmisión de datos en hardware. Por lo tanto, actualizar la pantalla lleva mucho tiempo. La pantalla se pinta completamente en aproximadamente un segundo (esto no nos conviene en absoluto), por lo que cuando se muestra un oscilograma en la pantalla, el borrado se produce a lo largo del contorno anterior junto con la extracción de nuevos datos. Esto hizo posible acelerar el proceso de elaboración de un oscilograma casi 100 veces. Había suficiente RAM para almacenar 2 buffers de datos digitalizados.

Para reducir la cantidad de información almacenada en la RAM, los datos de ambos canales se almacenan en un búfer, es decir, los valores de estado de ambos canales se almacenan en un byte del búfer. Los bits 0 a 6 son los datos del ADC (ya que estamos bastante contentos con 7 bits de datos digitalizados) y el bit 7 es el estado del canal 2.

Además, para mejorar la imagen mostrada, el programa calcula puntos intermedios. El cálculo se produce como el promedio aritmético de dos valores ADC adyacentes, es decir, cuando se genera el punto actual, se genera otro punto en la misma fila. De este modo se complementa el panorama y se llenan los huecos entre los informes.

Para eliminar el rebote del potenciómetro se utiliza el método de acumulación de valor; el valor del potenciómetro se calcula mediante la siguiente fórmula:

A p=A p-Ap/256+ADC, donde Ap es el valor acumulado.

De este modo se produce un promedio de 256 valores del potenciómetro.

Acerca de ADC

Según la hoja de datos del chip, la frecuencia de muestreo del ADC es de 15 kHz con una resolución máxima a una velocidad de reloj de aproximadamente 200 kHz. Pero se permite la sincronización ADC de hasta 1 MHz. A una frecuencia de 1 MHz, la frecuencia de muestreo es de 76 kHz. Y con los divisores puedes especificar mucho más. Durante los experimentos de sincronización del ADC, resultó que funciona bastante bien a una frecuencia de 2 MHz. Si es más, entonces el ciclo de medición aumenta y el período de medición comienza a disminuir. En el programa, cuando cambia la frecuencia de muestreo, el reloj ADC cambia de 62 kHz a 2 MHz.