Как собрать портативный осциллограф

2019-12-28

Всем доброго времени суток. Сегодня я бы хотел рассказать, как собрать портативный (даже карманный) осциллограф на контроллере atmega328.

Что вообще такое осциллограф? По словам википедии, это прибор, предназначенный для исследования (наблюдения, записи, измерения) амплитудных и временных параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход, и наглядно отображаемого (визуализируемого) на экране, либо регистрируемого на фотоленте.

Он, фактически, является глазами радиолюбителя, поскольку, в прямом смысле этого слова, позволяет увидеть электричество (а точнее сигнал)

Осциллографы достаточно часто используются радиолюбителями или инженерами при диагностике и/или ремонте оборудования. Главный их минус – стоимость (особенно если вы бедный студент). Поэтому я хочу поведать как не спеша, за 2 вечера можно собрать подобный прибор

Итак, нам понадобятся:

• Микроконтроллер AtMega328
• Кварцевый резонатор 16МГц
• Программатор USB-ISP (я использовал обычную Arduino Nano и загруженный в нее пример ArduinoISP)
• LCD дисплей Nokia 5110
• 2 резистора по 10Ком (мощность не важна)
• 4 тактовые кнопки
• Micro-USB разъем для питания
• Кусок макетной платы 40*60мм

Заморачиваться и разводить печатную плату нет смысла, поскольку толку от нее особого не будет, помимо более красивого внешнего вида. Светодиод с токоограничивающим резистором не обязателен, а от джампера я отказался в процессе сборки

Схема подключения:

*после резистора R1 припаивается щуп (на фото желтый провод)*

Для пайки я использовал провода из витой пары, биндер на экране нужен для прижимания его контактов к плате (он немного побитый жизнью, без зажима не работает), для щупа взял кусок провода и разъем NDR-TM типа Папа, также напаял каплю припоя для удобного подключения к земле осциллографа крокодилом.

Прошивка:

Скетч и все библиотеки можно скачать по ссылке.

В папке примеров в Arduino IDE есть скетч ArduinoISP. Его нужно залить на любой контроллер Arduino (у меня это nano). Дальше он подключается к микроконтроллеру по следующей схеме:

Внимание! При прошивке обязательно припаяйте к прошиваемому контроллеру кварц и используйте питание от Ардуины-программатора. В противном случае у вас будет ошибка

В настройках IDE нужно указать следующие параметры:

Пакет плат Atmega168/328 загружается через Менеджер плат:

В конечном итоге после почти 4х часов пайки у меня получилось следующее:

Под экраном я расположил микроконтроллер и остальную мелочь

По функционалу:

Имеются 4 кнопки (слева направо):

• Button_Left – изменяет масштаб развертки (-)
• Button_V – выбирает опорное напряжение
• Button_Right – изменяет масштаб развертки (+)
• Pause_Button – при удержании останавливает измерение

На экране сверху выводятся значения опорного напряжения, масштаба развертки и частоты сигнала. Снизу слева – напряжение питания

Для удобства еще можно вывести 6 контактов для подключения к программатору и прошивки

Я знаю, что было бы неплохо экранировать щуп, засунуть все в корпус, сравнить с показаниями эталонного прибора, но лично мне он нужен 2 раза в год, так что для визуализации и грубой оценки сигнала он подходит более чем необходимо

В общем, всем успехов и горячих паяльников!

P.S. все комплектующие были куплены в магазине Arduino.ua