Osciloscopio casero para ordenador


Un osciloscopio es un instrumento de prueba electrónico que permite la visualización de señales de tensión que se mostrarán y se registran en este. Gracias a un circuito específico en los osciloscopios tradicionales  se repiten señales de movimiento de izquierda a derecha de forma que se pueden crear formas de onda no repetidas.
Como el lector puede imaginar ,los osciloscopios se utilizan comúnmente para observar la forma exacta de onda de una señal eléctrica. Además de amplitud de la señal, osciloscopios pueden mostrar la distorsión de tiempo entre dos eventos (tales como el ancho de pulso, período o tiempo de subida) y el tiempo relativo de dos señales relacionados.
Hoy en día, los  osciloscopios utilizan  pantalla LCD a color, mostrando muchos mejores gráficos   que los tradicionales   añadiendo además funciones muy diversas  que los hacen muy versátiles .

Desgraciadamente los osciloscopios modernos son instrumentos profesionales de precisión  todavía de alto coste y eso  a pesar de que han irrumpido en el mercado pequeños osciloscopios portátiles  a  un relativo bajo coste  que los hace ideales para reparaciones y aficionados.

Ante esta problemática,  el aficionado se ve obligado  a  utilizar soluciones económicas basadas en ordenadores con circuitos específicos o  soluciones  basadas en el convertidor A/D presente en la tarjeta de sonido de cualquier PC.

De  hecho una propuesta muy interesante podría ser utilizar una tarjeta dongle   de sonido usb  y por ingeniería inversa  modificarla para  convertirla en osciloscopio   como vimos  en este blog.

Otra opción aún más sencilla es simplemente usar un red atenuadora directamente con la entrada de de audio de nuestra tarjeta de sonido.
A continuación  podemos ver una sencilla red atenuadora formada  por dos sencillos resistencias   y una resistencia ajustable para cada cana  para el análisis  de dos canales  analógicos.

 

esquema.png

Estos son los componentes   para crear nuestro osciloscopio “casero”  usando la entrada de audio de su ordenador Portátil  u ordenador de sobremesa
  •  Dos Resistencias  22K ohmios de 1/4 W
  •  Dos Resistencias de 82K ohmios de 1/4W
  •  Un  Potenciómetro  de 50K Lineal   tipo tandem
  •  Un metro cable estéreo apantallado
  •  Un Jack estéreo de 3,5 mm
  • Tres terminales Tester
Como se puede observar la  resistencia de  22K  sirve como límite de seguridad de tensión en la tarjeta de sonido del ordenador portátil o sobremesa
 El potenciómetro sirve como resistencia de tensión de entrada, de modo que si el voltaje está por encima de 5 voltios, debemos ajustar el potenciómetro necesariamente para evitar que la tarjeta de sonido sea dañado por una entrada excesiva de tensión.
Tal y como comentamos ambos potenciómetros de cada canal para simplificar el circuito se han unido en un ptenciometro Tandem , pero perfectamente pueden ir independientes

El valor de la resistencia de 22K r puede ser aumentada hasta 820K Ohm para el uso de osciloscopio con una entrada de por encima de 5 voltios.

El valor del potenciómetro también   puede  ser aumentado hasta 100K lineal, para el uso de osciloscopio con una entrada de por encima de 5 voltios.

 

Por último no debe usar  cable apantallado para evitar la inducción alrededor del cable conectando este mediante el jack stereo  a las entradas  de LINE-IN / MIC de su ordenador

IMPORTANTE Para la seguridad de su ordenador portátil, puede utilizar un dongle  tarjeta de sonido USB barata  .

No debe aplicar bajo ningún concepto señales de AC procedentes de transformadores  ni mucho menos tensiones procedentes de suministro de red.

 Aplicaciones PC

Nuestra red atenuadora    es  una primera fase para poder analizar pequeñas señales cambiantes en el tiempo  introduciendo ambas  por el jack de audio stereo , pero aun necesitamos una  pieza de software  para poder procesar dichas señales.

Veamos algunos de los programas para pc más famosos  que podemos usar  en nuestro ordenador para   emular un osciloscopio usando la entrada de audio conectada a la red atenuadora ya comentada:

 

 ZELSCOPE

Una  de  las  muchas  aplicaciones  que intentan emular un osciloscopio en nuestro pc es  ZELSCOPE, descarga gratuita en www.zelscope.com .Esta aplicación es de prueba de 14 días, pero puede  ser comprada a un precio no mayor de (US $ 9.95).Con esta aplicación se puede ver pruebas de señal de tensión, entre otras señales de cargador de teléfono móvil, cargador portátil, batería, etc mostrando la señal de tensión de cerca a la perfección y sin ruido.

Zelscope cuenta asimismo con un analizador de espectro, y puede exportar los datos en formato WAV, texto o capturas de pantalla.Zelscope es ideal para comprobar equipos de audio y realizar experimentos de electrónica.

A la vez, es una excelente herramienta educativa.Zelscope soporta los siguientes formatos WAV, BMP, EMF, TXT.
zelscope-2

Una peculiaridad es  que representa en dos trazas las señales de la tarjeta de sonido (música, voz, otros sonidos o señales de otros dispositivos).

 

Existen también bastantes   programas gratuitos  más antiguos que constituyen todo un clásico dentro de este tipo de aplicaciones

BIP Oscilloscope 3.0

Es todo un clásico .  Es un  pequeño programa gratuito  muy ligero que puede funcionar con cualquier ordenador  sin importar demasiado los años  que tenga

BIP Oscilloscope 3.0: bip_scope.zip (150 K).

Ejecútelo. Su micrófono estará conectado a la entrada Mic. Pulse sobre el triángulo verde. Hable delante del micrófono y verás su señal.

 

Mediante VOLT/DIV puedes cambiar la amplitud de la señal visible. Esto significa Voltios por división, es decir, si lo ponemos a 0,2, cada cuadradito tendrá una altura de 0,2 V.

Mediante TIME/DIV graduamos la base de tiempo, la frecuencia visible.
Si lo graduamos a 2 ms y una señal periódica se desarrolla en 6 cuadritos horizontales, significa que la señal tiene un Período de 12 ms. Haciendo el inverso 1 / 0.012 = 83,3 Hz obtenemos que la señal tiene 83,3 Hz de frecuencia.

 Oscilloscope 2.51

Otro osciloscopio para PC. Oscilloscope 2.51 :Muy bueno. Tiene para dos canales. 20 KHz.

Oscilloscope 2.51 : osc251.zip (89 K).

NOTAS:
1. Este osciloscopio se podría utilizar para una tensión máxima de entrada de 5 voltios.
2. Este osciloscopio tiene un rango de frecuencia de: 20 Hz a 20 kHz (que cumpla con la capacidad de la tarjeta de sonido).

Querido lector si conoce  algún otro  programa  que  emule un osciloscopio para ordenador a  través  de la entrada de tarjeta de sonido  y no este en esta lista  no  dude en compartirla  con toda la comunidad , !GRACIAS!

 

Llegan los generadores de señales para Android


Como muchos aficionados  sabrán un generador de señales, de funciones o de formas de onda es un dispositivo electrónico de laboratorio que genera patrones de señales periódicas o no periódicas tanto analógicas como digitales.

Sus aplicaciones incluyen pruebas y calibración de sistemas de audio, ultrasónicos y servos.

Tambien es tipico su  uso en reparaciones de  todo  tipo, donde sin duda la funcion estrella  se centra en los equipos de audio ,pues es facil conectar la salida del generador de audio  a la entrada del audio  y a partir de ahi   ir rastreado al señal con el osciloscopio o con un simple amplificador de audio

leader_lsg-15_signal_generator

Tradicionalmente ha habido muy diferentes tipos de generadores de señales según el propósito y aplicación (estando también en consonancia  el  precio de ellos ). Lo que no cabe duda es que han avanzado  gracias al creciente poder de computacion  de no  ser apenas  configurables ha   ser altamente flexibles  pues por ejemplo en la actualidad  permiten la conexión y control desde un PC,con lo que pueden ser controlados mediante software hecho a medida según la aplicación.

Como ejemplo de avance destaca el  grado de avance de los generadores de señal , destacamos hoy aquellos emuladores  basados  en terminales Android  gracias a la salida de audio de dos canales que todos elloso poseen

Es posible pues construir sin coste un generador de funciones dual   que genere difrentes forma de onda   usando  la salida de audio de altavoces  o  auriculares.

La versión que hoy vamos a comentar  FUNCTION  GENERATOR de keuwlsoft    es sin publicidad, no requiere permisos especiales   y ademas es la versión completa.

generador

La salida es de 16 bits para cada uno de los canales izquierdo o derecho y en 44,1,pero logicamente la calidad de la salida dependerá del hardware del dispositivo.

Algunos hardware del dispositivo puede puede filtrar la polarización de CC  para señales de baja frecuencia por lo que en altas frecuencias, las formas de onda pueden  distorsionarse debido al número limitado de muestras para cada forma de onda (por ejemplo, en 4.41kHz, una forma de onda sinusoidal se puede aproximar por sólo 10 puntos). Por lo tanto este tipos de generadores cuenta con este tipo de limtaciones  y no debe usarse para aplicaciones críticas en los que si es conveniente utilizar un generador de funciones calibrado real.

Como vemos en la pantalla realmente no le faltra de nada respecto a uno tradcional poseyendolas siguintes carastericticas:

  • Izquierda y derecha canales de audio se pueden asignar a cualquier canal 1 o el canal 2.
  • Puede generar ondas Seno, Cuadrado  y formas de onda triangular.
  • Rango de frecuencia de 1 MHz hasta 22 kHz.
  • Amplitud como porcentaje 0-100%.
  • Se puede establecer  para señales cuadradas o formas de onda triangulares oblicuos para obtener las formas de onda de sierra.
  • Offset la fase de formas de onda.
  • Frecuencia de barrido o la amplitud (Single, Repeat y modos de rebote).
  • Modulación de amplitud (AM).
  • Modulación de Frecuencia (FM).
  • Cuenta con o de ráfaga para un número específico de formas de onda (1-10000).
  • Posibilidad de gneración de ruido blanco y generador de ruido rosa. (1 / f) Rosa ruido cae de a ~ 3 dB por octava entre 43 Hz y 44 kHz.
  • Ranuras de memoria para guardar y recordar la configuración del canal.
  • Selección de  valores con deslizador  el teclado numérico.

 

Sin duda  para muchos  trabajos ya podemos contar con un generador de señales sin coste alguno usando esa maginifica app  que esta disponible  por ciero en Google Play aqui

Entorno abierto y gratuito para simulacion


MyOpenlab es un entorno orientado a la simulación y modelado de sistemas físicos, electrónicos y de control con un amplio campo de aplicaciones: Simulación de Circuitos digitales y/o Analógicos,Simulación de Instrumentos, Simulación de Automatismos, Modelado de Fenómenos Físicos, Simulación de Automatismos, Simulación de Robots, Control de Elementos Físicos mediante Interfaces, Tratamiento de Imágenes y Sonidos, Operaciones con matrices y vectores 2D y 3D,etcMyOpenLab es una plataforma libre, licencia LGPL ,gratuita y en la que son  soportados los idiomas  Ingles ,alemán y español.

Esta herramienta esta recomendada para estudiantes de prácticamente todos los niveles  , estando desarrollada en el lenguaje JAVA  y  Netbeans (no afecta a las plataformas hw) siendo por ello  portable a distintas plataformas  tanto  para Linux ,Mac como para Windows.

En el campo del modelado y simulación es muy interesante contar con una herramienta flexible que a partir de una amplia biblioteca de bloques funcionales permita realizar modelos a base de conectar bloques funcionales.

MyOpenLab es capaz de conectarse al mundo físico mediante una interface de amplia difusión en el mercado como es la Tarjeta Experimental (USB) K8055 de Valleman. También soporta Velleman (R) PCS10 / grabador K8047 / registrador, USB CompuLab Interfaz (bus de módulo),Arduino (actualmente con los componentes “IO de interface” y “Firmata IO Interface” disponibles) y en general  cualquier hardware que implementa el protocolo Firmata y Balón por encima del RS232.

La  placa HQ K8055N – Tarjeta interfaz USB de experimentación de Velleman( unos 36€ en Amazon.es )  es muy útil para la realización de aplicaciones de adquisición de datos y control con PC pues la conexión al PC es mediante USB. La K8055 no es programable lo que significa que para que funcione debe estar siempre conectada al puerto. El control, pues, lo realiza siempre el PC con la aplicación de MyOpenLab que esté en ejecución.

HQ K8055N - Tarjeta interfaz USB de experimentación

La presentación de los resultados y/o el control de las simulaciones se hacen mediante un potente conjunto de bloques de función de visualización y/o interacción capaz de manejar todo tipo de datos (analógicos, digitales, matrices, vectores, imágenes, sonidos, etc.)

A la facilidad de uso se  une una amplia biblioteca de funciones tanto para manejo de señales analógicas como digitales como por ejemplo librerías de elementos de Visualización y Control (Panel Frontal):Elementos de Decoración, Elementos de visualización numérica ,Elementos de activación digital ,Elementos de Entrada y salida de cadenas de caracteres,Elementos de entrada y salida tipo vectores y matrices de datos,Elementos de visualización gráfica en ejes coordenados I ,Elementos de visualización gráfica en ejes coordenados II,Librería de Extras,Elementos de Automatización ,Elementos de librería de usuario ,Robot 2D  
y también  librerías de Elementos Funcionales (Panel Lógico) : Elementos de decoración ,Operadores Digitales,Operadores Numéricos,Tratamiento de Caracteres,Elementos Analógicos,Utilidades,Ficheros de Entrada/Salida,Comparadores,Tratamiento de Imágenes,Tratamiento de Sonidos,Color,Pines de E/S,Vectores y matrices,Agrupación de Elementos,Objetos Gráficos “canvas”,Librería de Física,Librería de Diagramas de Flujo,Librería de Extras,Librería de Conexiones entre aplicaciones,Librería definida por el Usuario,Automation+librería de Automatización Interfaces  así como  otra  potente biblioteca de objetos gráficos tipo “canvas” mediante la que se puede dotar de       movimiento cualquier objeto o imagen asociándola a variables de los modelos a simular.

Incluso es posible la ampliación de su librería de componentes, editándolos en código JAVA , así como  creando  “submodelos de panel” y “submodelos de circuito” encapsulados.

Otras de las facilidades del programa es el tratamiento de los tipos de datos ,permitiendo crear pantallas de visualización que recojan el estado de las variables y eventos de las simulaciones y operaciones con estos,  llegando incluso a la realización de las aplicaciones mediante el uso de bloques de función con la posibilidad de encapsularlos en “macros”.
myopen

El programa puede funcionar en plataformas Linux y sus requerimientos de sistema son muy poco restrictivos, lo cual lo hace ideal para usar en casi cualquier equipo, bastando con  que se instale el runtime de JAVA JRE o JDK.

Para instalar este programa  puede seguir los siguientes pasos:

  1. Descargar MyOpenLab ,para conseguir el programa diríjase a : http://es.myopenlab.de

  2. Si no lo tiene ya descargue Java SE 7 o posterior del http://java.com/de/.

  3. Descomprimir el Archivo de distribución con Winzip o WinRar. (Precaución: no se ejecutan directamente desde el archivo)

  4. En el directorio descomprimido el archivo Ejecutar “start.bat”

  5. Confirmar licencias (sólo la primera vez)

  6. Ahora puede cargar un proyecto de ejemplo y ejecutar (estos están en el directorio MyOpenLab: por ejemplo: ejemplos)

  7. Nota para los usuarios de Linux:Antes de empezar a MyOpenLab usted deberá ejecutar  chmod + x start_linux en el directorio de distribución de otro modo run.

  8. Nota para los usuarios de Ma3 RS232 no funciona en el Mac .

Requisitos:

  • Desde Windows XP 32/64, 32/64 Linux
  • Java 7

  • Para aplicaciones 3D: (Sólo para Java 7) Java3D

  • Mínimo espacio en disco duro minuto 50 MB

  • Pantalla de activación min. 1024×768 píxeles

Ahora puede unirse al grupo de trabajo de MyOpenLab. El código fuente y compilado esta disponible enhttps://sourceforge.net/p/myopenlab3/