РОЗРОБКА ПОРТАТИВНОГО ОСЦИЛОГРАФА НА БАЗІ МІКРОКОНТРОЛЕРА AVR

 

ПІД-СЕКЦІЯ17. Електроніка

Стригун Т.В.

Черкаський національний університет ім. Б. Хмельницького

Науковий керівник: Дідук В.А.

 

РОЗРОБКА ПОРТАТИВНОГО ОСЦИЛОГРАФА НА БАЗІ МІКРОКОНТРОЛЕРА AVR


Будь-які рухи в природі мають форму синусоїди, будь то океанські приливи, землетруси, гуркіт грому, ударні хвилі вибуху, просто звукові хвилі, що проходять через повітряне середовище, або природна частота, притаманна будь-якому руху тіла. Енергія, вібруючі частки і інші недоступні оку сили наповнюють весь Всесвіт. Навіть світло, що складається частково з частинок і з хвиль, має базову частоту, що сприймається нами у вигляді кольору. Для обробки вказаних сигналів використовують аналогові реєстратори та аналого-цифрові перетворювачі, серед яких головне місце займають прилади здатні до графічного відображення вимірюваних сигналів – осцилографи. Вони дають можливість ученим, інженерам, технікам, викладачам, студентам наочно відображати події, що змінюються в часі.

При залученні відповідного перетворювача, осцилографи здатні реєструвати будь-які природні явища. Перетворювач – пристрій, що генерує електричні сигнали у відповідь на який-небудь фізичний вплив, такий як звук, механічний удар, тиск, світло або тепло[1].

Номенклатура нині створених осцилографів досить різноманітна, проте основним їх недоліком є громіздкі розміри. Принаймні, так було до появи  нового покоління – портативних цифрових осцилографів. Дані прилади практично нічим не поступаються повноцінним своїм попередникам за рахунок більш ширшої реалізації технології мінімізування.

Поряд з малими розмірами вони, як правило, мають досить широку смугу пропускання та високу частоту дискретизації. Головним їх недоліком є висока ціна та складний користувацький інтерфейс.

Існує клас задач, в яких не потрібна обробка сигналів високої частоти, рівня та інше. Зокрема,  велика смуга пропускання, частота дискретизації, які не використовуються в навчальних установах. Тому розроблено осцилограф, в якому зменшено витрати при виробництві та апаратну надмірність.

Таблиця 1

Характеристики створеного приладу

Максимальна частота

до 5 кГц (меандр)

Вхідна напруга

 

24В(для змінного струму)

30В(для постійного)

Напруга живлення

12В

Робочий розмір дисплея

100×64 pixel

 

В роботах [2, с.97; 3, с.106 ] наведено приклади реалізації електричних схем сучасних портативних осцилографів. В порівнянні з поставленою задачею дослідження, розглянуті схеми мають значну складність за рахунок великої кількість елементів, що збільшує вартість і час розробки. При аналізі існуючих розробок було виділено основні складові компоненти майбутнього приладу, розроблено функціональну та електричну схеми (рис.1) і здійснено підбір відповідної елементної бази.

На вхід приладу подається сигнал, величина якого може бути від 0,5 до 24В(при змінному струмі) і 30(при постійному) та знаходитись в діапазон частот до 5кГц.

Пройшовши через дільник напруги, операційні підсилювачі ІС4 і ІС5 вхідний сигнал потрапляє на АЦП мікроконтролера, де перетворюється в цифрову форму і надходить у внутрішню пам'ять для подальшої обробки (прив'язки до розгортки, виводу на екран, вимірювання параметрів і т.д.).

 

 

Рис 1. Розроблена схема портативного осцилографа

 

Таким чином дана схема дозволяє подолати всі недоліки попередніх розробок та придатна для використання в освітніх закладах. Надійність і простота експлуатації даного осцилографа  не вимагають від користувача ніяких особливих спеціальних знань і досвіду. Інтерпретація отриманої інформації може бути легко проведена шляхом елементарного візуального порівняння знятих в ході перевірки осцилограм.

 

Список літератури

  1. Офіціальний сайт  журналу Вимірювальні прилади та системи. [Електронний ресурс].

     Режим доступу: http//http://www.pribor.net.ua/index.php?idname=50800.

  1. Патрик Гёлль Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс[Текст]/ перевод с французского Бряндинского А.Э., под редакцией Куликова Г.В. – Москва, 1999, – С. 97 – 99.
  2. Вишневский В. Н. Портативные осциллографы с цифровыми измерениями параметров сигнала.[Текст]/ Немировский В. М., Рогачев А. А. – М.: Энергоатомиздат, 1991, – С. 160.