Osciloscopio Virtual Muy Simple y Por Puerto USB

7/28/2019 Osciloscopio Virtual Muy Simple y Por Puerto USB

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Osciloscopio virtual muy simple y porpuerto USB

Sabes con quin chateas?

El amor virtual se vuelve realidad. en Catfish la nueva serie de MTV.

www.mtvla.com/catfish

Buenas NochesCreo este post para mostrarles un proyecto que estoy haciendo. Este consiste de unosciloscopio virtual que funciona a travs del puerto USB de la compu.Las ventajas son:

1 MUY BAJO COSTO

2 FACIL DE ARMAR

3 ES UNA HERRAMIENTA FUNDAMENTAL A LA

HORA DE HACER UNA REPARACIN

Pero Primero;

Qu es un osciloscopio?Resumiendo, un osciloscopio es una herramienta que te permite ver una seal a lo largodel tiempo y de este modo analizar si un circuito electrnico est funcionandocorrectamente y sino conocer la falla.

Para ver como funciona, ac te dejo unos post de:

user:gap -----> ac el tutorialuser: Dani_1989/b] -----> ac el tutorial

user: Elisma22/b] ----->ac el tutorialAhora que ya conocen como funciona pasemos al post:

Hace tiempo vengo experimentando soluciones para utilizar la PC como osciloscopio,bsicamente porque es una herramienta muy cara y til. (uno para PC sale arriba de 500dolares!!!!!!)

Pero los que funcionan por placa de sonido tienen estos problemas:1 Te pueden quemar la placa de sonido.

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2 No miden seales por debajo de los 10Hz, como sera por ejemplo las seales decorriente continua.

Es por ello que buscando d con esta solucin:

La solucin integrada: el circuito integradoCM108Aunque se ha visto que aadiendo un pequeo circuito basado en un simple A.O.podemos adaptar cualquier tarjeta de sonido PCI para medir tensiones continuas, nosiempre es posible hacer esto, pues modernamente casi todas las tarjetas de sonidosuelen estar integradas en la placa madre (mas aun si se trata de un ordenador porttil)siendo estas engorrosas de desmontar y por tanto difciles de modificar en el aspectoque se he explicado en las lneas anteriores.

Por tanto para aquellas personas que no puedan o no quieran modificar la tarjeta de

sonido de su PC, la utilizacin del chip CM-108 es perfecto para una simple aplicacin deadquisicin de datos, pues por un bajsimo precio integra en una sola pastilla con unospoqusimos componentes discretos asociados, el interfaz USB, la fuente, el convertidorA/D y en definitiva todos los componentes necesarios para realizar adquisicin deseales analgicas en nuestro PC.

En efecto pues, el circuito integrado CM108 es una solucin de audio con interfaz USBde muy bajo coste cuyo diseo se ha basado en un nico chip, conteniendo en suinterior todos los mdulos analgicos esenciales incluyendo un doble conversor digital-analgico y etapa de potencia para auriculares, un PLL, un pre-amplificador para unaentrada analgica, regulador de 3.3 voltios, as como un transceptor USB.

Este chip es muy usado en aplicaciones para convertir muy fcilmente cualquier PC uordenador porttil en un sistema de sonido y tambin para hacer llamadas por Internetpor VoIP (Skype, Messenger, etc.)

Muchas de las caractersticas de este chip son programables bien con puentes o bien atravs de una EEPROM externa. Adems los ajustes de audio pueden ser mas fcilmente

controlados por unas patillas especificis del chip.A continuacin se destacan algunas de las magnificas carastericticas este chip:

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1. Encapsulado en LQFO de 48 patas.

2. Configuracin de ancho de banda cero para relevar el ancho de banda del bus USBcuando esta est inactivo.

3. Soporta los formatos AES/EBU, IEC60958, S/PDIF para datos esterero PCM sobresalida S/PDIF.

4. Patilla de mute en grabacin con patilla de salida para Led de indicacin de estado.

5. Interfaz externo en EEPROM para datos de fabricantes como USB VID, numero deserie.

6. Funcin>de escritura>en>EEPROM>por especificacin del>c nsumidor final paraproduccin en masa.

7. VID, PID, y cadena de producto por peticin del fabricante.

8. 4 patillas de GPIO>con interfaz de lectura/escritura>va interfaz>HID

9. Patillas para configurar el voltaje salida (3.5V o 2.5V).

10. Patilla para configurar el modo de ahorro de energa (100mA o 500mA, alimentadopor el propio Bus USB o>autoalimentado).

11. Transferencia sincrnica usando modo adoptivo por medio de un PLL interno parasincronizacin.

12. Rango de muestreo de 48K / 44. para reproduccin y grabacin

13. Funcin de Mute.

14. DAC embebido de latas prestacin de 16-Bit Audio con salida amplificada deauriculares.

15. Funcin de reduccin de ruido.

16. Convesor analgico/digital (ADC) de 16-Bit con preamplificador.

17. Bloque embebido de encendido en el reinicio.

18. Regulador de 5V a 3.3V para funcionamiento con 5 voltios.

19. Compatible con Win98 SE / Win ME / Win 2000 / Win XP y Mac OS9 / OS X sin driver

adicional.

El modulo SL-8850

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Si bien en las lneas anteriores se ha visto como el circuito integrado CM 108 es perfectopara el cometido de adquisicin de seal, este circuito integrado viene en montaje LFQPlo cual implica una cierta complicacin en el montaje y lo ms grave: nos arriesgamos aque el circuito no termine de funcionar correctamente.

Una solucin mucho ms sencilla que realizar nosotros el propio circuito utilizando el

chip CM108, es la de utilizar un montaje comercial que tiles dicho chip (en este caso seha usado el modulo SL -8850 del fabricante Speed Link, pero es obvio que existen otrosmuchsimos mdulos mas realizados por otros fabricantes) y practicar ingeniera inversacon el: es decir estudiar su configuracin y modificarlo posteriormente para conseguirnuestro cometido.

El modulo SL-8850 es muy fcilmente localizable por la red y en las tiendasespecializadas, tal y como se vera mas adelante el esquema adaptado por el fabricantesigue al pie de la letra la nota de aplicacin del fabricante del chip CM-108, siendoadems su coste muy bajo (por unos 10 ) y sobre todo nos facilitara mucho nuestrocometido pues ya esta montado, ajustado y probado y por supuesto listo parafuncionar!

Aspecto de la placa de circuito impreso SEQ Aspecto de la placa de circuito impreso

Las caracercticas de este modulo son:

* 1 entrada mono de micrfono con praemplificador.* 2 salida de audio para auriculares.

* Conversor de 16-bit A/D.* Rango de muestreo de 48K/44.1KHz tanto para reproduccin como para captura* Compatible con USB 2.

El esquema>de este circuito tal y como se haba adelantado sigue casi al pie de laletra>la hoja de aplicacin del citado circuito>eliminando tan solo la eeprom, lospulsadores para el volumen y de mute, el led de mute y el transceptor de infrarrojos,quedando el circuito prcticamente con las conexiones de los jacks, el conector USB y elcristal de cuarzo.

Adems en la serigrafa de la placa los componentes SMD instalados coinciden con losdel esquema del fabricante del chip.

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Esquema elctrico SL-8850

En la parte superior del esquema esta la parte de alimentacin y transmisin a travs delbus USB en los pines 41 y 42 por medio de dos circuitos formados por L1,L2,C3 y C4 ylas resistencias en serie R1,R2, R3.

Si bien la entrada de micrfono esta conectada de modo estndar, la salida paraauriculares es un poco atpica al no incluir condensadores electrolticos de desacople ni

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la seal de masa, usando como novedad una patilla especial del chip llamada LOBS(pin31), la cual proporciona unos 2.25 voltios de salida, es decir Vcc/2.

Como experimentalmente se pudo comprobar que la patilla MCIN ( pin 27) puede aceptarniveles de tensin continua y requiere aproximadamente unos 2.2 Voltios de tensinpara conseguir el nivel cero de continua, de esta forma casi sin darnos cuenta tenemos

en el propio chip todos los componente necesarios para poder hacer mediciones decontinua casi sin necesitar un circuito restador externo ( que por otro lado hubiese sidodificultosa ya que necesitaramos -5v que no podemos sacar del puerto usb).

Dado pues que el circuito integrado ya contiene una referencia externa en la patillaLOBS, lo que intentaremos es utilizar esta como referencia interna de modo que la sealde entrada este referida a esta.

Para este cometido: conectaremos las masas de los jacks entre si y todos a la sealLOBS, despus eliminaremos el condensador de desacople C11, el cual sustituiremospor una resistencia de pequeo valor y por ultimo con objeto de proteger la entrada anteseales mayores conectaremos un par de diodos rpidos en paralelo con la seal deentrada (esto es opcional).

Por ultimo conectaremos un condensador electroltico a modo de filtro entre la masageneral y la masa ficticia creada con la seal LOBS.

El esquema final con las modificaciones ltimas en trazado rojo, quedara de la siguienteforma:

Modificacin propuesta al SL-8850

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Circuito de control

Se podra conectar la seal a medir directamente al jack de micrfono e inclusoprescindir de los diodos en antiparalelo que mas a delante se comentaran y elcondensador de filtrado de vREF y no necesitaramos comprar nada mas realizandosimplemente las mnimas modificaciones ya apuntadas (eliminando R10y R13

,substituyendo C11 por R10 y cortando la lnea de masa del jack de micrfono que va alinterior y uniendo las masas de ambos jacks ) ,pero con objeto de proteger el circuito yaadir bastantes funcionalidades ms , se ha diseado una simplsima red de atenuacin,aislamiento y de desvi basndonos simplemente en un econmico conmutador DIP de16 pines ( 8 microinterruptores) y unos pocos componentes asociados.

Efectivamente con un mnimo coste y poco esfuerzo a nuestro conversor A/D basado enel modulo SL-8850 podemos aadirle las siguientes prestaciones:

Proteccin por sobre-tensin.

Proteccin ante transitorios.

Medidas de AC.

Diferentes escalas de atenuacin.

Inyeccin o entrada de seal.

El circuito como se puede apreciar mas abajo , basa su funcionamiento en 8microinterruptores contenidos en un mismo encapsulado DIP (se ha elegido este porprecio, tamao y nmero de conexiones ), y asociado a estos se conectan una simplered de resistencias en forma de divisores de tensin formadas todas por R1 comoelemento comn y R2,R3,R4,R5,R6 como elementos variables (calculadas todas para unareduccin aproximada de aproximadamente 1000,100,50,10 o 50 veces el valor de latensin a su entrada).

El circuito se completa con un pequeo circuito de proteccin formado por los dosdiodos rpidos en configuracin antiparalelo D1 y D2 lo cuales harn las veces deproteccin frente a sobretensiones y transitorios (debido a que ambos no dejaran pasarun tensin mayor a unos 0.7V) y un condensador C1 para impedir el paso de continua sias se desea (modo AC).

Por ultimo para facilitar la inyeccin de seales a travs de la misma sonda se hanconectado los dos ltimos interruptores lo cuales o bien conectan la sonda a un canal dela salida de la tarjeta de sonido o bien conectan la sonda a la salida de auriculares o bienconectan esta al jack de micrfono (permitiendo pues que la sonda sirva como medio deadquisicin de datos o tambin parta inyectar seales desde esta misma)

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Esquema red auxiliar

Las funciones del conmutador dip de 8 conexiones de izquierda a derecha son lassiguientes:

S1 on=escala 1/5 (conexiones 8 y 9)

S2 on =escala 1/10 (conexiones 7 y 10)

S2 on=escala 1/50 (conexiones>6 y 11)

S3 on=Escala 1/100 (conexiones>5 y 12)

S4 on=Escala1/1000 (conexiones>4 y 13)

S5= on medidas cc s5= off medidas ca (conexiones 3 y 14)

S6 on =sonda osciloscopio (conexiones 2 y 15)

S7on =sonda inyectora (conexiones 1 y 16)

Lista de componentes

D1, D2= diodos rpidos de media seal 1N4148

R1=910K

R2=100K

R3=10K

R4=1K

R5=200k

C1=22 nf

C2=10mF/25V

S1 =conmutador DIP de 16 pines (8 micro-interruptores)

Modulo CMI108 (ver texto)

Varios:

1 pequea placa de puntos

1 cajita sonda (se reutiliz de un bolgrafo linterna)

1 cable usb a usb

1 pinza de cocodrilo

(*)Todas las resistencias de W>5%

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Construccin prctica

Dado que trabajaremos con un montaje en smd deberemos extremar la precaucin de nosobrecalentar los componentes en exceso, sobre todo al aadir y eliminar los

componentes de no daar aquellos otros que estn cerca o estropear las pistascercanas, para lo cual nos deberamos de ayudar de una buena lente y un soldador de15W o menos con un punta lo mas fina posible.

Una vez desmontada la carcasa de SL-8850, observando muy atentamente la fotografaadjunta as como el esquema final elctrico, seguiremos lo siguientes pasos:

Eliminar resistencias R10, R13.

Sustituir el condensador C11 por una resistencia de 1k (puede emplearse R11).

Cortar la lnea de masa del jack de micrfono que va al interior (pues le conectaremosuna nueva masa procedente de LOBS).

Hacer un Puente para unir las masas de ambos jacks.

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Realizadas estas modificaciones pasaremos a montar la plaquita auxiliar, para lo cualnos basaremos de una pequea placa de circuito impreso de fibra de vidrio deaproximadamente 100 x 400mm con paso de 2 mm. y siguiendo el esquema de msarriba, seguiremos los siguientes pasos :

* Montaremos un pequeo conmutador dip.* Soldaremos el condensador de desacople C1.* Soldaremos los dos diodos en antiparalelo.* Soldaremos las resistencias>por detrs del circuito impreso siguiendo el esquema.* Conectaremos la sonda y un cablecillo al que conectemos una pequea punta decocodrilo.* Conectaremos este circuito con los jacks de entrada y salida con cablecillos .* Aadir un condensador electrolticos de 10mf /50v entre la placa y el SL-8850.* Revisado y comprobado con el polmetro que el circuito es correcto, antes deencerrarlo en la caja conectaremos a sonda un cable usb y este a nuestro PC.* Una vez conectada la sonda a nuestro PC, suponiendo que estn instaladoscorrectamente los drivers del SL-8850 empezremos por configurar este dispositivo deaudio como predeterminado a efectos de captura para que el programa tome los datos

desde este, para ello en Windows Vista nos iremos a Inicio>Panel decontrol>>Hardware y sonido >>Sonido>>Pestaa grabar.>* Pulsaremos con el botn derecho sobre el icono de micrfono>c-media usb-headphone set y elegiremos>Establecer como dispositivo predeterminado.*

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Una vez definida por defecto el dispositivo c-media usb headphone, nosdescargaremos de ProductID="la Web" w:st="on" la Web de soloelectronicos

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( http://personal.telefonica.terra.es/web/soloelectronicos/home.htm>> el programadiseado para esta ocasin llamado Oscivolt (el cual esta escrito y compilado en

Delphi 7 por el autor que escribe estas lneas).

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Ntese que obviamente puede usarse cualquier otro programa comercial o no quemaneje la tarjeta de sonido, pero el programa que se propone adems de estar enespaol, ser gratuito y funcionar sobre Windows Vista (y versiones anteriores), no solonos mostrara la forma de onda en una pantalla sino tambin nos mostrara en un displayaparte al valor del pico de cualquier seal que introduzcamos.

En teora solo nos queda descomprimir el paquete en un directorio y ejecutar el

programa Oscivolt.exe y si todo ha ido bien se iniciara el programa.

Arrancaremos el osciloscopio pulsando sobre el botn comenzar/parar y si hemosinstalado el sw correctamente y si tanto el SL-8850 modificado como el circuito auxiliarestn bien realizados, desde ese momento el programa debera de marcar la tensinpresente en su primer canal : en este caso debera ser sobre los 0 Voltios (debido a lastolerancias de los componentes puede que esto varie, para lo cual deberemos ajustarlocomo se describir mas adelante ) .

Para comprobar que el circuito responde bien ,seleccionaremos la ganancia del canal 1al mximo ( valor 6), conmutaremos la escala 1/1000 ,el offset centrado y la base detiempos en 4ms/divisin , ganancia horizontal al mnimo (valor 1) y finalmenteseleccionaremos el disparador o trigger en la posicin central , simplemente tocando

con un dedo la sonda deberamos ver en pantalla los transitorios producidos .

Dadas las tolerancias de la redes de atenuacin aqu empleadas, se hace necesario unajuste de cada escala en funcin del valor obtenido en la conversin, para lo cual o nosserviremos de un polmetro digital y una fuente de alimentacin variable (o en su defectode una o varias pilas).

El proceso es muy simple y simplemente se trata de aplicar pequeas tensin continuasno superiores de 5v , seleccionando la misma escala tanto en el sw del osciloscopiocomo en la sonda, e ir anotando las lecturas binarias que aparecen en el display ( paraello deberemos pulsar pulsar el botn Ignorar INI)

Para cada escala se anotaran tres valores:

Cero> es el valor binario que nos da la pantalla cuando en esa escala tenemos la puntaconectada a masa.

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Valoran>= valor binario que nos muestra el programa.

Valordig>= valor de la lectura del polmetro multiplicado por 100.

Tipo > pondremos 1 si la magnitud que deseamos que se muestre sea en voltios, 2 si se

desea en amperios, 3 en ohmios y finalmente 4 en binario (el valor directo delconversor).

Estos valores se anotaran en el fichero osc.ini debajo de cada escala ([div1000], [div100],[div50], [div10], [div5]) cumplimentando los epgrafes antes comentados borrando elvalor por defecto y anotando los nuevos valores.

Para facilitar las cosas si se maximiza la pantalla se mostrara en la parte inferiorizquierda precisamente estos valores (que se harn cero si se pulsa el botn ignorar INI).

Como ejemplo si para la escala de 1/1000, obtenemos un valor binario de 128 para los 0voltios y el valor de 145 para 1,425voltios, deberamos buscar la seccin [div1000] y

cumplimentar los campos cero=128, valoran=145, valordig=1425, tipo=1.

.

[div1000]

Cero=128

Valoran=145

Valordig=1425

Tipo=1

Con ayuda de estos valores en cada escala el programa automticamente calculara porinterpolacin lineal el valor y la magnitud final que se mostrar en pantalla.

El circuito tal y como se ha descrito funciona bastante bien. Con el dispositivo se hizouna serie de medidas encontrando que la sensibilidad mxima es de aproximadamente+/-120 mV sin el preamplificador de micrfono conectado (si se conectase este gananciaes de aproximadamente de unos +20bB (10x), qu quiere decir seria de unos +/-12 mV, locual parece demasiado bajo para objetivos prcticos por lo que no fue probado)

A continuacin se describirn las funciones ms importantes del sw del osciloscopio:

Comenzar/parar: Con este botn encendemos o apagamos el osciloscopio. Un vez estearrancado un led rojo a la izquierda de dicho botn comenzara a parpadear y ademsaparcera un rotulo debajo de la barra de mens con el cartel Capturando

Doble canal la sonda propuesta es mono-canal, pero el sw propuesto acepta amboscanales por lo que si se necesitan los dos canales se puede pulsar este botn.

On Independientemente de la seal de entrada, si no esta pulsado, la seal siempre vale

0V. Se utiliza muchas veces para ver la posicin central de la seal.

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1/1000 escala para dividir la sea por 1000 (se debe seleccionar el conmutador delcircuito tambin en esta posicin).

1/100 escala para dividir la seal por 100 (se debe seleccionar el conmutador delcircuito tambin en esta posicin).

1/50 escala para dividir la seal por 50 (se debe seleccionar el conmutador del circuitotambin en esta posicin).

1/10 escala para dividir la seal por 10 (se debe seleccionar el conmutador del circuitotambin en esta posicin).

1/5 escala para dividir la seal por 5 (se debe seleccionar el conmutador del circuitotambin en esta posicin).

Ganancia vertical modifica la ganancia del amplificador vertical desde 1 hasta 6.

Offeset Indica la posicin central de la seal tanto para el canal derecho como delizquierdo.

Intens Regula la intensidad de las seales.

Foco Aumenta o disminuye el grosor de las seales.

Escala aumenta o disminuye la luz de fondo de la pantalla

Disparador Cambia el nivel del disparo cuando este est en manual.

Tiempo Indica cuanto tiempo hay entre cada cuadro de la pantalla

11.025establece la escala de tiempos en 4 ms. por divisin

22,050establece la escala de tiempos en 2 ms. por divisin

44,100 establece la escala de tiempos en 1 ms. por divisin

Ganancia horizontal establece la ganancia del amplificador horizontal. Puede variardesde 0 hasta 8.

La pantalla tiene unos mrgenes no visibles en los cuales la seal se dibuja pero noaparece. Con este botn podemos indicar si queremos ms margen en la parte izquierdao en la derecha

Men fichero Nos permite capturar cualquier imagen en pantalla a un fichero paraposterior anlisis .Tambin nos permite salir de la aplicacin.

Men pantalla Nos permite variar el color de la pantalla y presentar o no en pantalla laescala de milisegundos por divisin.

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Eso es todo, te entusiasmaste??..., hoy en diaestos adapatadores desde este ao seconsiguen en Argentina por menos de 3 dlares,

yo el ao pasado lo tuve que pedir a un sitio

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chino llamado DEAL EXTREME:WWW.DEALEXTREME.COM

Si quers mas programas para utilizar la placa, ac tens:

programa subido por el user: Ciudadano87 ----->IR AL POST

programa subido por el user: Delyana -----> IR AL POST

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