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
- Офіціальний сайт журналу Вимірювальні прилади та системи. [Електронний ресурс].
Режим доступу: http//http://www.pribor.net.ua/index.php?idname=50800.
- 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.
- Вишневский В. Н. Портативные осциллографы с цифровыми измерениями параметров сигнала.[Текст]/ Немировский В. М., Рогачев А. А. – М.: Энергоатомиздат, 1991, – С. 160.