Byg et oscilloskop

posted in: Programmering | 0

Det er rundt regnet 45 år siden jeg havde behov for jævnligt at bruge et oscilloskop og lige så længe siden at jeg havde nogen paratviden om emnet. Men dels så dukker interessen lidt op igen i forbindelse med reparationsarbejde i RepairCaféer og dels så kan man jo også anskue det som en programmeringsopgave og bygge sit eget med en microcontroller med indbygget analog til digital konverter, så her er lidt opsummering:

Et multimeter måler en spænding, en strøm, en kapacitet her og nu mens et oscilloskop måler løbende og viser resultatet som en bølgeform på en grafisk skærm. Så hvis du fx kan se, at der på indgangen af en forstærker er et pænt sinusformet signal, så skulle du gerne kunne finde det samme signal på udgangssiden. Og allerede nu begynder det jo at afsløres at oscilloskopet måske ikke er så meget bevendt i vores RepairCafé arbejde: Vi har yderst sjældent et kredsløbsdiagram, som kan bruges og vi har en samlet åbningstid på 2-3 timer pr gang og kan ikke nå at fordybe os særligt i elektronikkens indre funktioner – men nogen gange lader vi os jo friste til at tage arbejdet med hjem.

Oscilloskopet viser altså et signal, der varierer over tid, hvor hurtigt det varierer måles i Herz, så hvor hurtigt dit oscilloskop skal være afhænger af hvad du vil måle. Her er nogle eksempler: Batterispænding: 0 Hz, vekselspænding fra stikkontakten: 50 Hz, hørbar lyd: 16 Hz – 16.000 Hz (eller højere – afhængig af alder: test dig selv her.), seriel datakommunikation: ca 100 kHz, FM radiosignal: ca 100 MHz, VHF TV: ca 200 MHz, UHF TV: ca 800 MHz, 4G LTE mobilsignal: ca 0,7 – 3,7 GHz, WiFi: ca 2,5 GHz, CPU clockfrekvens: ca 1-4 GHz. Oscilloskopets samplefrekvens skal være betydeligt højere end det signal man måler, hvis man skal kunne se noget der minder om kurveformen på det målte signal.

Så nummer et ved valg af oscilloskop er at gøre sig klart, hvad det skal bruges til. Ud over frekvensen kan det fx være: antal samtidige kanaler, spændingsvariation, overspændingsbeskyttelse, opløsning på den grafiske skærm, indbygget signalgenerator.

Hvis du overvejer selv at bygge et oscilloskop, så er det nok ikke som alternativ til et stort og dyrt, professionelt oscilloskop, så de muligheder springer jeg over – men der er ofte gode muligheder for at købe et godt, brugt oscilloskop – jeg har lige kigget på et 60 MHz Hameg til 800 kr. Jeg kigger lidt på lavpris oscilloskoper, PC-oscilloskoper (eller USB-oscilloskoper; skal tilsluttes en PC) og byg-selv med microcontroller.

Lavpris oscilloskop.

Man kan snildt finde et professionelt oscilloskop til 40 – 50.000 så man skal nok ikke forvente samme kvalitet fra et oscilloskop til et par tusinde, men det afhænger jo også af, hvilket behov man har, så her kommer et par stykker:

Siglent 4 kanals 100 MHz oscilloskop til 4.000 kr + forsendelse:

Kinesiske Okuyonic kan levere et 120 MHz 1-kanals håndholdt oscilloskop til 850 kr. Eller det siger de. De 120 MHz opnås med en samplerate på 500 MHz så der er kun 4 punkter til at beskrive en sinuskurve, så jeg ville nok ikke bruge den til noget over 50 MHz.

KKmoon 1-kanal 200 kHz til 355 kr – så er det måske lige før, at vi nærmer os kategorien legetøj, men hvis 200 kHz og 1 kanal er nok til opgaverne, så behøver man ikke at give meget for et håndholdt oscilloskop.

Her er der nogen, der har hjulpet os, ved at lave en liste over de billige oscilloskoper, som de foretrækker: 10 Best Cheap Oscilloscope Handpicked for You in 2022 – GeekyDeck

PC-Oscilloskop

Når man alligevel har en PC med skærm og tastatur, så kan man jo spare det på oscilloskopet og blot tilslutte en måleboks der omsætter det analoge signal til digitale målinger og sender dem via USB til PC’en. Der findes nogle stykker af den slags, fx:

Picoscope 2204a til 1.036 kr

Picoscope findes i mange versioner, helt op til et 4-kanals 100 MHz scop til 8.500 kr. De har alle ganske mange funktioner som fx signalgenerator og varierende triggerindstillinger.

Multicomp 2 kanaler 25 MHz til 835 kr

Byg selv oscilloskop

Den vigtigste komponent i et oscilloskop er en analog til digital konverter og sådan en findes der i rigtigt mange microcontrolere som fx Arduino og ESP8266. Man kan dog ikke anvende en Single Board Computer som fx Raspberry Pi, da den har et operativsystem, der vil bestemme og derfor kommer med interrupts i tide og utide så til AD konvertering bliver den alt for langsom. Der er ganske mange opskrifter derude på hvordan man kan programmere en Arduino eller lignende – enten så den afleverer sine målinger til en PC eller til en Android smartphone/tablet, så her kommer et par stykker som har en rigtig god detaljeret beskrivelse af hvad der foregår og hvad man kan forvente.

Arduino oscilloskop (tiltænkt til aflevering af data til PC, men den del er ikke skrevet endnu).

Raspberry Pico og Android telefon. Smart. Så fylder det vel næppe mindre.