Membangun osiloskop penghobi

Saya punya proyek yang sudah lama saya pikirkan, dan saya menyadari bahwa pada suatu titik selama pengembangannya, saya akan memerlukan osiloskop. Oke, tidak masalah.

Alih-alih membeli osiloskop, saya memutuskan bahwa saya ingin - paling tidak - merancang sendiri, dan semoga membangun hasilnya. Untuk mempermudah, saya berpikir tentang menggunakan Raspberry Pi untuk melakukan semua perhitungan dan visualisasi yang menyenangkan (saya tidak merasa ingin menerapkan FFT pada AVR, terima kasih banyak).

Semakin banyak saya membaca tentang osiloskop, semakin bingung saya, jujur. Mengapa osiloskop bukan hanya ADC? Jika saya menghubungkan sesuatu seperti ini (dengan perlindungan tegangan berlebih yang sesuai dan pra-amplifikasi) ke sirkuit di satu ujung, dan CPU yang diprogram dengan tepat di sisi lain, bukankah itu osiloskop?

[Di masa lalu saya hanya bekerja dengan sirkuit digital sederhana - saya terutama seorang ilmuwan komputer teoretis! - dan jadi saya mencoba untuk membungkus kepala saya dengan elektronik analog sekarang. Karena itu, saya minta maaf jika jawabannya sangat jelas ...]

Di hati itu, sebuah (digital) osiloskop adalah hanya sebuah ADC, bersama dengan beberapa memori untuk menyimpan sampel. Sampel kemudian dibaca dari memori dan ditampilkan.

Masalah implementasi praktis membuat osiloskop komersial menjadi rumit. Sinyal input perlu diskalakan dengan tepat untuk rentang ADC, yang berarti bahwa Anda harus memiliki attenuator dan / atau amplifier yang memiliki nilai gain yang sangat tepat yang sangat rata di berbagai frekuensi (DC hingga 10s atau 100s). MHz minimum) untuk mengukur bentuk gelombang dengan distorsi minimal.

Juga, tergantung pada aplikasinya, laju sampel ADC perlu disesuaikan (sangat tepat) pada rentang dinamis yang luas - 1 ns / sampel hingga 1 s / sampel (9 orde besarnya) akan menjadi khas.

Lalu ada pertanyaan untuk mengetahui kapan memulai - atau yang lebih penting, berhenti - pengambilan sampel; ini dikenal sebagai pemicu. Aplikasi yang berbeda memiliki kebutuhan yang berbeda untuk memicu, dan ruang lingkup komersial memiliki banyak pilihan untuk mengakomodasi mereka.

Sangat penting untuk membedakan proyek hobi dari peralatan yang siap digunakan, dan untuk membuat pilihan yang tepat untuk Anda. Ini tidak harus menjadi pilihan yang tepat untuk orang lain.

Jika yang Anda inginkan adalah peralatan yang akan digunakan untuk proyek lain tahun ini, saya akan membelinya. Bisa baru atau digunakan berdasarkan kebutuhan dan anggaran Anda.

Jika yang Anda inginkan adalah membangun osiloskop sebagai hobi atau proyek pendidikan maka silakan lanjutkan! Semoga pengalaman yang menyenangkan dan mendidik bagi Anda. Anda akan belajar banyak. Kemungkinan Anda akan bertemu dengan penentang; beri tahu mereka bahwa mereka dapat menghemat banyak waktu dan uang untuk liburan berikutnya dengan misalnya tidak pergi ke Eropa dan membeli buku gambar. Mereka kehilangan intinya!

Osiloskop digital (dasar) memang terdiri dari front-end (termasuk ADC dan mungkin memicu sirkuit), komputer tertanam, layar dan perangkat lunak.

Saya akan menyarankan bahwa masalah berikut kemungkinan akan muncul:

• Waktu. Proyek ini akan memakan waktu cukup lama, tergantung pada kinerja yang diinginkan, pengalaman Anda, dll.
• Biaya. Biayanya lebih dari membeli salah satu dari kinerja yang sama.
• Performa. Kinerja seperti apa yang Anda cari? Termasuk rentang input, resolusi waktu, seberapa besar tegangan yang harus ditahan ujung depan.
• Pengujian. Bagaimana Anda akan men-debug-nya? Bagaimana Anda memeriksa apakah itu berfungsi dengan benar?
• Keamanan. Apa yang terjadi jika Anda menyelidiki 120VAC atau menekan tegangan yang lebih tinggi?

Saya pikir Anda bisa mendapatkan beberapa ide dari AVR 10MHz 50MS / s Digital Storage Oscilloscope .
Ini mencakup skema lengkap dan kode sumber.

Menggunakan CPLD kecil yang membaca hasil ADC dan mengisi RAM, kemudian menggunakan AVR mcu untuk membaca data RAM dan mengirimkannya ke PC

Anda juga mungkin menemukan berguna:

• The Bitscope skema
• The dsonano termasuk skema penuh dan kode sumber
• Beberapa proyek terkait DSO menggunakan FPGA atau MCU tercantum di sini

Ada diagram blok di halaman proyek openDSO yang seharusnya berguna untuk memvisualisasikan bagian yang digunakan dalam DSO.

JYE Tech memiliki kit osiloskop $ 49 :

dengan fitur-fitur berikut:

5M samples/second
8 bit resolution
256 sample memory depth
1MHz analog bandwidth
100mV/Div-5V/Div sensitivity
1MΩ impedance
50Vpeak-to-peak max input voltage
DC/AC coupling
Save and display up to 6 captures to memory
Transfer screen capture to PC as a bitmap file (serial adapter not included)
Backlit LCD display
FFT function available

Sparkfun juga membawanya tetapi untuk $ 10 lebih.

Semua komponen pemasangan permukaan sudah disolder.

Ini menggunakan ATmega 64. Mereka menyediakan daftar skematis dan komponen di situs web mereka jika Anda ingin menggunakannya sebagai panduan untuk menggulirkan milik Anda sendiri, tetapi saya ragu apakah Anda bisa melakukannya dengan harga mendekati $ 49. Kode sumber firmware juga tersedia.

Hanya dengan $ 30 lebih banyak ($ ​​79,50) mereka memiliki unit rakitan dengan bandwidth analog 5 MHz.