I forbindelse med vores arbejde med Internet of Things (se sladrehank.dk) er min fortid som svagstrømsingeniør blevet vækket til live igen. Et af de fornemste hjælpemidler, vi benyttede på laboratorierne var et oscilloskop. Hundedyrt. Dengang. Især hvis det skulle være et storage-oscilloskop. Hvis ikke der er behov for et oscilloskop, der kan vise alt for høje frekvenser, så kan du nu lave et næsten gratis ved at bruge din PC eller en Raspberry Pi. Eller en smartphone. Den vigtigste komponent for at kunne måle en spænding er en ADC: En analog til digital konverter. Man kan anskaffe en ekstern ADC, fx ADS1115 til under 20 kr. eller måske kan man nøjes med computerens mikrofonindgang: Den modtager netop et analog signal, som omsættes til et digitalt signal og den burde kunne følge med op til mindst 20 kHz, ofte 40 kHz. En ekstern ADC er ikke særlig dyr, men så skal man selvfølgelig rode lidt med ledninger og loddekolbe.
Raspberry Pi Oscilloskop: En Raspberry Pi computer har den store fordel at den har tilgængelige “pinde” som kan bruges til at aflæse et digitalt signal: O eller 1. Og med et program på Raspberry Pi kan du aflæse hvor lang tid signalet er 1 (eller 0). Så hvis en ADC omsætter fx 5 V til “høj i 3 mS”, så kan programmet på Raspberry’en læse en analog spænding. Som ADC kan man bruge en Arduino, som er en programmerbar microprocessor – i stil med Raspberryen selv, men uden et Linux operativsystem, som vil tage cpu tid og helt ødelægge muligheden for at aflæse analoge signaler i realtid. Der er en byggevejledning her og her er der en glimrende video, der viser Raspberry med ADS1115. Her er der en opskrift på at bygge et oscilloskop med en Raspberry Pi og den specialbyggede ADC Bitscope (ca 1.100 kr). Du kan finde flere opskrifter på nettet.
Tablet eller Smartphone (Android) oscilloskop: Intet oscilloskop uden mulighed for at læse et analogt signal. En smartphone med en mikrofonindgang kan læse det analoge signal på denne indgang, men det vil være nødvendigt med et eksternt kredsløb til beskyttelse og til at forstærke eller kalibrere det signal, du ønsker at måle på. Her er en opskrift på den metode. Alternativt kan du bruge et eksternt kredsløb, der “kan det hele”, fx XMEGA Xminilab (op til 200 kHz, -14 til +20 V, ca 400 kr), og afleverer signalet via microUSB stikket. Telefonen skal dog understøtte USB host mode via USB OTG (d.v.s. telefonen kan sende 5 V ud af USB stikket). På telefonen skal du så bruge et passende program, der udnytter den fine opløsning og berøringsfølsomheden på telefonens skærm til at fungere som oscilloskop, fx NFX Oscilloscope Pro.
Windows PC Oscilloskop: Der er en hel del programmer, der udnytter mikrofonindgangen som signalindgang til et oscilloskop. Du kan finde en liste her. Fordelen ved en PC er at det ofte er muligt at lave mange flere beregningsmæssige og betjeningsmæssige funktioner end på en mindre skærm uden tastatur, men mikrofonindgangen giver nogle begrænsninger. Se fx en detaljeret beskrivelse af Tor Vergatas Visual Analyser.
Du kan finde en oversigt over endnu flere muligheder her.
Eller du kan blot købe et færdigt, ARM baseret mini-oscilloskop til ca 500 kr. eller det billigste oscilloskop fra Rigol (ca 1.800 kr + importmoms), der har bragt prisen på kvalitets-oscilloskoper pænt ned.
For en hurtig sammenligning af hvad, de forskellige løsninger kan klare, bør du tjekke: Max frekvens, max og min indgangsspænding, indgangsimpedans (skal være stor), antal samtidige kanaler samt skærmens opløsning. Hvis du har behovet skal du også tjekke om målinger kan gemmes og om ‘scopet også kan bruges som signalgenerator.