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使用软件和简略电路就能把电脑音效卡变成示波器

利用软件和简单电路就能把电脑音效卡变成示波器-不论是专业还是业余,示波器是电子迷最好的朋友。数字万用电表可以测量静态电压和RMS(均方根)电压,但示波器不仅能测量峰间电压,更重要的是可以提供信号的时间

不论是专业仍是业余,示波器是电子迷最好的朋友。数字万用电表能够丈量静态电压和RMS(均方根)电压,但示波器不只能丈量峰间电压,更重要的是能够供应信号的时刻资讯。可是,示波器的价格让人咋舌,光入门款就要数百美元起跳,更高阶的类型就或许要数万美元。不过,你知道用手边的材料就能做出自己的示波器了吗?其实,你用来看这篇文章的设备或许就现已有必要的零件了,而其他材料多半能够在材料箱找到。

举例来说,你有没有运用过Arduino来操控伺服机,而需求精确的脉宽调变来决议顺时针旋转或逆时针旋转的时分?有了示波器,编写程式时,就能够得知现在的脉宽和需求的脉宽还差多少;处理类比信号时,也能够检测现在的频率和方针频率的距离,或许丈量需求过滤什么频率。数字电子设备为数众多,信号的时差变得极为重要,因而需求有示波器不时检测。

  基本上,示波器是一种能记载电路上电压的材料撷取设备。电脑上有另一个设备也有这个功用,那便是音效卡,首要不同在于两者所能处理的电压以及丈量电压的频率(稍后具体评论)。由于电脑上的音效卡只能处理较低的电压(约 /- .6V到 .8V),所以要把电压调低。成功制作示波器探针的关键在于:包容更高电压的输入,并把电压调低,让音效卡能够处理。

  以下的过程会教你怎么制作这种探针。这儿的制品适用于音效卡的线路输入,线路一般能够接纳立体声输入,所以这个探针会有两个频道。假如想要用体系上的麦克风输入,只需求制作只要一个频道的探针,由于麦克风输入一般是单声道。完结之后,再来看看这组示波器和实验室级的类型有何差异,并评论其约束。

  

材料

1M欧姆线性电位计(2),RadioShack网站商品编号#271-211:请必须购买线性型而非消息型。

4.7k欧姆电阻,1/4或1/2瓦(2),RadioShack网站商品编号 #271-312

1N4148一般二极体,非齐纳型(4),RadioShack网站商品编号#276-1620:这种二极体能够接受咱们需求处理的频率,而在电路所承载的电流上也有约.6v的正向电压,为麦克风和线路输入供应足够的维护。

6′ 1/8″ (3.5mm)立体声音频线,RadioShack网站商品编号#42-2387:若麦克风输入仅由单频道衔接,则可运用单声道线。

迷你测验夹片转接器,RadioShack网站商品编号#270-372

六角形操控旋钮,RadioShack网站商品编号#274-415

洞洞板:购买双面型,或用2个一般洞洞板自行制作双面洞洞板(拜见第2步)

电子线,非必要:用于制做双面洞洞板(拜见第2步)。

东西

Make: it奢华东西组,RadioShack网站商品编号#64-246。

迷你热熔胶枪,RadioShack网站商品编号#55066341

弓锯

电焊辅佐

过程第一步:电路图概览

  

示波器的电路图很简单。将探针接到电路上需求丈量的当地,信号从探针进来,直接接到4.7k欧姆电阻(R1)。

信号从该处经过1M欧姆电位计(R2),调整抵达音效卡的电压。

注:电阻及电位计的数值在±10V之间,你能够运用高达30V的电压,都不会有电流过大的问题。

两个二极体(D1和D2)的相邻装备能够维护音效卡的线路输入,在输入信号超越7V左右的时分就会断路。4.7k欧姆电阻(R1)也会约束经过二极体的电流,借此维护二极体。

注:假如需求丈量更高的电压,主张在电路的供应上运用第二个分压器。除了这些元件之外,还需求立体音频线、夹线和用来设备一切元件的洞洞板。

留意:本项目是依据双面洞洞板(即双面都有铜垫者)规划。假如没有的话也不必忧虑,鄙人一步就教你怎么自己做!

第二步:制作双面洞洞板

 

  

假如没有双面铜垫的洞洞板,自己做也很简单。拿两个如出一辙的洞洞板,背对背放置,让铜垫朝外。

能够用胶把洞洞板粘在一同(若用粘的,主张运用喷胶),或许运用洞洞板的特性,也便是把它们焊接起来固定。

剪取恰当长度的22AWG实心电线在洞洞板的四边构成一个「框」(如图2)。接着让电线跨过一边,再焊接到反面,构成一个安定,两边都有铜垫的双面洞洞板。

一切洞洞板上的孔现在都完好对齐了(如图3)。尽管做了边框,这个尺度的洞洞板有644个孔可供运用。

第三步:元件装备

  

首先把最大的元件:电位计,放置在板上,决议需求的尺度。接着把洞洞板裁成恰当巨细,摆放其他首要元件后,看一下大概的装备。

装备好2个电位计和4.7k欧姆电阻之后,找出最适合二极体的当地。在板上符号电位计电极的方位,做为之后参阅。

第四步:接上音频线

  

 

把音频线剪成桌电或笔电装备所需的长度。接着把线缆中3种不同的线剥皮。其间1条没有绝缘的缠绕线是接地线,别的2条有绝缘的线将做为输入的第1和第2频道。剥除频道线绝缘时需特别下功夫,由于它们十分小。

注:有个小技巧,用烙铁把绝缘烧到所需的长度,一起给电极上锡。之后别忘了把烙铁擦洁净。

接着,按照电位计的参阅点,把线路接上洞洞板。频道线将接到电位计的中心电极。接地线能够拉到周围,固定在多处,由于将会有许多个接点需求接地。

第五步:将元件固定在板上

  

把黑色线(接地线)接到最左边(上方视角)的电位计电极,并把4.7k欧姆电阻接到最右侧电极。为了达到此意图,把零星的电极从板子底部穿出最挨近从前符号的参阅点的孔。

每个电位计都有3个接点。在照片中,由左至右分别是接地、接至音效卡、接自4.7k欧姆电阻。把电位计固定于板上时运用热熔胶。

最终,在接地和音效卡之间每个频道接上2个二极体。记住,其间一个二极体是从负极接到接地,另一个从正极接到接地。

第六步:完结夹线

  

把18 AWG的电线焊接到夹线。双频道的示波器装备将需求一共3个线和夹的组合:2组以红线供信号线运用,1组以黑线供接地线运用。

衔接夹线后,把线缆的另一端接到洞洞板上恰当的方位。红线是信号线,接到4.7k欧姆电阻(电位计接点对面)。黑线接到洞洞板的接地轨。

洞洞板和线缆焊接点需求某种拉力开释,才不会不小心把线拉出来。热熔胶很好用,在3个接点上滴点热熔胶就有很好的作用。

电子设备和硬件部份现已完结了,能够再为电位器装上外壳和旋钮。

第七步:设备软件

从下载软件并设备。设备时仅需在.exe档点击两下,并按照对话框的指示操作。

注:很可惜,音效卡示波器软件只要Windows版别。尽力搜索后我仍是找不到Mac版别。(或许我会自己写一个,再发布出去!)

第八步:软件运用 – 60Hz比较

  

这个软件的功用意外强壮,不只供应双频道援助(若你的硬件有供应),更有FFT丈量、游标、X-Y图和信号产生器!

注:在第一张图看到的是工厂制作的桌上型示波器输出材料,而第二和第三张图则是音效卡示波器的输出。

桌上型示波器和音效卡示波器都能轻松处理60Hz的sine波,你能够挑选游标(CURSOR)量测时刻和电压的数据。不过电压没有依据电阻分压器校对,所以无法显现电路上切确的电压。本软件有供应能够选用的校对点。

细心看看第三张图,能够发现sine波的波锋有些拉平。这是由于电位计过强,使二极体开端导电。此景象一般称做「波型削峰」。若发现波型削峰,只需把电位计回调,直到波型得到批改,也便是sine波的波锋没有拉平。

第九步:软件运用 – 1kHz比较

  

 在1kHz,音效卡示波器依然运作杰出。

注:音效卡示波器甚至会显现所丈量的频率,便利承认。

第十步:软件运用 – 10kHz比较

可是到了10kHz,音效卡示波器就挨近极限了。能够发现信号有锯齿状的坡度角─这是采样问题的预兆。

示波器受两个首要条件的约束:

频宽,即能够有用丈量的频率规模。实验室级的示波器在这儿有200MHz的频宽,也便是说在0到200MHz的规模能够有用地丈量。音效卡的频宽则小得多,约20–15kHz。在这个规模之外,丈量成果便不精确。

采样频率这儿的实验室级示波器采样频率有2GS/s!电脑里的音效卡则只要大约44kS/s。这便是为么更快的波型或许无法精确丈量。基本上,采样频率是体系丈量电压的频率。实验室级的采样频率可达每秒20亿次,而音效卡型则只要四万四千次。你或许会想,这样这个DIY东西就没有作用了,但并非如此!对许多玩家的电路而言,14kS/s的速度来丈量脉宽和频率绰绰有馀。当电路越来越快时,再考虑买实验室级的类型。

第十一步:软件─方涉及FFT

  

有一些业余项目会需求丈量到方波,例如前面说到的伺服马达,可是不必忧虑,这套软件也适用,且较低速度(10kHz)时有极小的信号衰减。它还有其他好用的功用(有些前面有说到),其间我特别喜爱FFT功用,由于我常常运用。整体而言,这个专题是一个能够用于电子设备的强壮东西,做为入门的示波器,它有一些好用的功用,对你大有协助,并且不会分割你接下来几个月的东西预算。

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