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!

 

Por fin osciloscopios a precios de multimetros


No hay ningún aficionado  a la  electrónica  que tarde o temprano termine  adquiriendo un osciloscopio para su uso personal  bien comprándo uno  del tipo «profesional» , lo  cual suele ser  una alta inversión,   o bien montándoselo uno mismo.  Es evidente  que dado el bajo coste  de  montárselo por  uno mismo,    esta puede ser una buena opción para  la mayoría de los  amantes de la electrónica  bien usando diseños  de otros  aficionados   como hemos comentado en este blog o bien  adquiriendo todos  los componentes en forma de kit (disponibles incluso en Amazon  ).

Si bien es cierto que montarse un osciloscopio puede ser una labor altamente gratificante desde el punto de vista didáctico , es posible que el usuario  pueda sentirse decepcionado tanto por la complejidad  de su montaje   como por la manejabilidad  y precisión  ,del resultado  de cara  usarlo  como un instrumento de uso  cotidiano  

Estudiemos  en este post ambas opciones  sobre todo por si esta pensando en adquirir un osciloscopio   y no sabe decantarse por una u otra opción

 

scope2

 

Montaje de un osciloscopio en forma de kit

Por unos 38€  en efecto es posible adquirir un kit en Amazon  que de completarlo   siguiendo las sencillas  instrucciones conseguiremos  un osciloscopio  de buen calidad  cuya  velocidad máxima en tiempo equivalente de muestreo (señal repetitiva) es de  20MSa / s  ,con una velocidad máxima de muestreo en tiempo real – 2MSa / s  ,resolución – 8 bits (longitud del registro – 256 bytes  y  un ancho de banda analógico de  1 MHz

Este osciloscopio   dispone de los modos de activación Auto / Normal / Sencillo  prácticos para la captura instantánea de onda. Puede seleccionar fuente de geometría interna / externa,y  activación de picos de ascenso y caída .También la activación de salida  esta disponible, haciendo  que sean posibles secuencias de ondas para hacer capturas multicanal. Asimismo puede  observar las ondas antes de la activación (demora negativa).

Este kit tiene la parte  «difícil de instalar»,es decir los componentes  SMD ya montados dejando al constructor la labor de instalar el resto de componentes en su mayoría a través de orificios soldándolos después. Nada es muy difícil  de montar  pues, aunque se recomienda un buen soldador de  punta fina,ésto esta muy justificado sobre todo para  soldar  las conexiones de los interruptores que están  muy próximos entre sí.

scope

 

Este kit  esta pensado para montarlo  sobre  tres  placas :un panel  frontal mecanizado con  los nombres  de los mandos para  ofrecer  un aspecto semiprofesional ,el propio PCB  donde  van los componentes   y finalmente un PCB   posterior de protección  del conjunto. Si bien en el caso del tercer   PCB suministrado  hace un trabajo razonable de protección de la placa de componentes  si se colocan en un banco de trabajo desordenado ,  quizás  se hecha en falta que  no haya protección en los  4 laterales, razón por la cual algunas aficionados optan por montar el conjunto en  el interior de una caja de plástico  transparente incluyendo tanto las puntas de prueba como la batería :

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El LCD retroiluminado es  «monocromo»  adecuado para la resolución real del alcance sí mismo. La función de contador de frecuencia funciona bien, tanto a la frecuencia de  1 Hz como a frecuencias superiores    ofreciendo  una buena precisión.

En este vídeo   podemos  ver el montaje del osciloscopio con todo lujo de detalles:

 

En cuanto al resto de características :

  • Sensibilidad vertical – 100 mV / Div – 5V / Div
  • Posición vertical ajustable con indicador
  • Impedancia de entrada – 1M ohm
    Voltaje de entrada Max – 50Vpk (sonda 1x) [500Vpk de 10x sonda]
  • Acoplamiento DC / AC / GND
  • Horizontal – 0.5us / Div – 10m (minutos) / Div
  • Auto / Normal / modos trigonométricas individuales
  • Rising / Falling disparo por flanco
  • Trig externa disponible
  • Salida de activador está disponible, lo que hace posible en cascada ámbitos hacer captura multi-canal.
  • Nivel de disparo ajustable con indicador
  • Hold / función ejecutar
  • Guardar / recuperar hasta 6 capturas
  • Función FFT disponible – tamaño de 256 puntos y 512 puntos seleccionables, frecuencia de muestreo de 1Ksps a 2Msps seleccionable
  • Pantalla de Transferencia a PC como archivo de mapa de bits a través de la conexión en serie
  • Incorporado 500Hz señal de prueba / 5Vpp
  • Medidor de Frecuencia (Para señal de entrada nivel TTL)
  • Cambio automático entre el modo de osciloscopio y el modo de medidor de frecuencia
  • Fuente de alimentación de 9V DC
  • Dimensión: 110mm X 65mm X 25mm (sin el caso)

 

Aquí puede ver las tres placas que componen el kit  así como la gran pantalla lcd retroiluminada

Este kit se puede montar  para un  constructor experimentado moderadamente  en una  sola noche pues lo complejo ya ha viene incorporado, aunque   se recomienda que se  lean las instrucciones en línea dos veces antes de empezar su construcción.

Algunos usuarios  quizás citan la «cierta lentitud » de la función de disparo en algunas formas de onda, si bien la mayoría de los usuarios  comentan    que se quedan  impresionados por  la calidad de este producto  desde luego impensable por este precio  hasta hace muy poco.

Sin duda  es un proyecto fácil ( lo complejo ya viene  hecho )   funcionado muy  bien, siendo ideal para el rastreo de audio y datos de señales   y perfecto para integrarlo en otros equipos  donde se necesite instalar un osciloscopio  ( aunque como ve se puede ver también puede ser muy útil para instrumentación)

Si le interesa este kit , en Amazon puede adquirirlo o obtener mas información pulsando en el siguiente enlace: XCSOURCE® Osciloscopio Digital LCD para Montar, DC / AC DSO062 2Msps Muestreo en Tiempo Real TE312

 

 

Osciloscopio montado

 

Hablamos   ahora  de una propuestas completamente   diferente de un  osciloscopio   con pantalla táctil  LCD a color    ideal para la enseñanza y el desarrollo de los estudiantes de Electrónica y por supuesto también para todos los aficionados XCSOURCE® Mini Osciloscopio Bolsillo Digital DSO112 Color Pantalla Táctil – 2Mhz TE245

Este osciloscopio  de bolsillo es útil para mantenimiento de  equipos y circuitos  de Audio , juguetes electrónicos (ideal para los circuitos electrónicos montados  en los modelos de coche de control remoto),reparación «in situ» de equipos electrónicos domésticos (aire acondicionado o inversor de frecuencia industrial, AC / DC de conmutación de alimentación o inversor, equipos contra incendios ascensor y edificio, circuito de control industrial),mantenimiento de hardware o software de depuración RS232, RS485, I2C, CAN y otros circuitos de interfaz de comunicaciones, pantallas LED ,circuitos controladores de escaneado,  circuitos de accionamiento de motores sin escobillas,etc: es  decir  en cualquier  circuito donde sea necesario observar los cambios de señal lentos necesarios para las aplicaciones. (tales como:. relé y contactos del interruptor de jitter, carga de la batería y las curvas de descarga, carga de alimentación características de respuesta transitoria de las mediciones del sensor de temperatura)

Lo primero que notará es que este osciloscopio   es  altamente inmune al ruido   ( es decir NO  es sensible al ruido ) pues  de hecho algunos usuarios comentan que   han  intentado capturar varios bytes de datos en 9600 baudios  con osciloscopios profesionales  necesitando hasta  15 minutos  antes de darse por vencido, cuando  con este pequeño scope se tenía la forma de onda en menos de tres minutos..

Este dispositivo  captura 1024 muestras que se pueden establecer al principio o al final del trigger   permitiendo la visualización exclusiva de señal lenta de giro, la pantalla puede ser una señal completamente continua, a diferencia del modo SCAN que causará que la visualización de la señal sea discontinua

El instrumento permite una visualización de la señal totalmente continua, a diferencia del modo SCAN que hará  la visualización de la señal discontinua.

Asimismo cuenta con cursores de tiempo que  pueden calcular en forma automática y visualizar la diferencia de tiempo (mostrando la diferencia horaria) y también  cursores de voltaje que  pueden calcular en forma automática y visualizar la diferencia de voltaje(se  mostrará la diferencia de voltaje).

Es importante destacar que se puede detener  el momento de la visualización de forma de onda,permitiendo congelar  en cualquier forma de onda de tiempo (Función HOLD)

La toma de la izquierda es una salida de onda cuadrada programable del oscilador de salida  ,la cual  viene predefinida  a  1000Hz/3.3V   ,la  cual  puede ser útil para testeo del propio instrumento conectando esta directamente a la entrada del propio osciloscopio.

 

El instrumento también es capaz  de capturar  pantallas todo el tiempo con buenos resultados. La pantalla de 1024 muestras se pueden guardar en la memoria,la cual se mantiene incluso si se apaga, y por supuesto se puede reproducir en el propio aparato.

Es  importante asimismo destacar la posibilidad de  descargar la forma de onda a nuestro ordenador  usando el cable usb , mediante un archivo CSV, el cual permite importarse  a una hoja de cálculo para su representación gráfica.

El conector es MiniUSB  (no Microusb)  y también sirve para la alimentación  por USB por lo que puede usarse cualquier cargador de móvil para esa función  gracias al cargador inteligente incorporado ,porque como  se puede deducir  el  aparato es  alimentado por la batería interna o bien por  USB .

 

Carastericticas:

  • Ancho de banda análogico: 0 – 2MHz
  • Tasa máxima de muestra en tiempo real: 2.5Msps
  • Sensibilidad vertical: 5mV/Div – 20V/Div 12 archivos (por vía progresiva 1-2-5)
  • Rango horizontal de base de tiempo: 10?s/Div – 50s/Div 21 archivos (por vía progresiva 1-2-5)
  • Voltaje máximo de entrada: 50Vpk (100Vpp)
  • Longitud de Grabación: 512/1024 opcional
  • Impedancia de entrada: 1Mohmio
  • Precisión ADC: 8Bit
  • Acoplamiento: CC / CA
  • Modo del activador: Automático (AUTO), convencional (NORM) y simple (SING)
  • Borde del activador: arriba, abajo
  • Tamaño: 70 X 80 X 18 mm
  • Peso: 85 gramos (sin sonda)

 

 

En el siguiente vídeo podemos ver el  funcionamiento básico del  XCSOURCE® Mini Osciloscopio Bolsillo Digital DSO112 Color Pantalla Táctil – 2Mhz TE245

Para un uso mas avanzado en el siguiente vídeo donde la señal de prueba es la salida de un convertidor step-down  DC-DC con  carga moderada.

 

 

Si el rango de frecuencia es aceptable para usted, no dude en comprar este osciloscopio !no se arrepentirá al menos para su uso portátil !

Por cierto, la versión con batería de ayuda ,permitirá  hacer  mediciones  en movilidad aisladas  la cual le permitirá usarla  durante   más de 2 horas alimentados únicamente  con la batería interna

Si le interesa este osciloscopio digital con pantalla tactil    ya montado  , en Amazon puede adquirirlo pulsando en el siguiente enlace: XCSOURCE® Mini Osciloscopio Bolsillo Digital DSO112 Color Pantalla Táctil – 2Mhz TE245