Віртуальні прилади Осцилограф зі звукової карти та інші електрофізичні прилади
Поява Sound Card як штатний елемент персонального комп'ютера відкрила нові можливості створення дешевих приладів. Двоканальні АЦП і ЦАП сучасної звукової карти мають достатню точність і швидкодію, здатні функціонувати у фоновому режимі одночасно в обох напрямках. Недоліки звукової карти як інструментального засобу - закриті входами конденсаторами, а також обмежений частотний діапазон оброблюваних сигналів. Наведені нижче багатофункціональний осцилограф працює виключно зі змінною напругою в звуковому діапазоні, і практично не вимагає зовнішньої апаратури. Однак якщо додати в систему мінімум "заліза" можна суттєво розширити функціональні можливості лабораторії, створити необхідну в практиці низку традиційних приладів, будувати багато нетрадиційних засобів, у тому числі спеціального призначення. Це можуть бути - самописні реєстратори величин, наприклад електрокардіограф, - різні характеріографи, наприклад для знімання ВАХ двополюсників - терморезисторів, діодів та стабілітронів, а також біполярних та польових транзисторів, - вимірювачі різних неелектричних величин з відповідними датчиками, а також характеріографи на їх основі, - і т.д., і т.п. - все залежить від завдань, що стоять перед Вами, і нашої з Вами фантазії. Комп'ютер надає віртуальним приладам інтелектуальні властивості, дозволяє реалізувати додаткові функції обробки у традиційних приладів, записувати та зберігати результати, повертатися до них та обробляти поза реальним часом, зв'язати прилади з іншими програмами Windows. Розроблено зовнішню апаратну частину лабораторії, вона є невеликим загальним блоком, з мережевим адаптером для живлення. Ціна такого пристрою має бути в межах5..7 тис.рублів. Невисока вартість комплекту дозволить перетворити будь-яке робоче місце з ПК на компактну, але досить оснащену віртуальну лабораторію. Загальна концепція відновлення віртуальної лабораторії, а також перелік програмних реалізацій приладів - елементів такої лабораторії - представлені на окремій сторінці. Запрошуємо до обговорення завдань та перспектив віртуальної лабораторії: - фахівців - дослідників та розробників, - радіоаматорів, - майстрів - ремонтників НЧ апаратури, - викладачів та студентів. Нас цікавить потреба у приладах, коло завдань. Зрозуміло, що віртуальні прилади на Sound Card повинні особливо зацікавити викладачів спеціальних навчальних закладів, де вони можуть стати в нагоді для лекційних демонстрацій, у лабораторних практикумах з природничих та технічних дисциплін, у науковій роботі. Термін "віртуальна лабораторія" часто використовують у сфері освіти стосовно суто програмних продуктів, заснованих на математичних моделях та інших імітаціях реальності. Проте якісне навчання неможливе без зіткнень студента з натурними явищами та об'єктами. Без цього не вийде дослідник, новатор. Наша лабораторія поповнюється новими приладами. Познайомитися з ними можна, завантаживши програми з цієї сторінки або звідси. Вони поки не бездоганні, і доопрацьовуватимуться, але з ними вже зараз можна практично працювати: налагоджувати низькочастотні схеми, підбирати компоненти. Перепрошую у тих, хто використовує Win Vista і Win 7: програми поки не адаптовані до них. Найкраще середовище – Win XP.
Готові деякі інші прилади:
Осцилограф-реєстратор - двоканальний НЧ осцилограф із записом осцилограмчислові файли та можливістю їх подальшого аналізу. Остання версія 2.1. Поширення умовно безкоштовне.
На малюнку - три основні вікна нового осцилографа. У разі сигнали надходять від двухфазного НЧ генератора (див. вище). Вхід та вихід звукової карти з'єднані безпосередньо.
Синус 300 та 1000 Гц від комбінованого генератора. Вхід та вихід звукової карти з'єднані безпосередньо. Зроблено зйомку з екрана осцилографа - реєстратора. Зліва звичайний режим, праворуч - координатний (фігура Лісаж).
Існує індикація постійної складової сигналу, яка діє, якщо відкриті входи звукової карти. Відповідне доопрацювання звукових карт описано тут.
Увага! Всі, хто легально придбав Віртуальний осцилограф версій 1.54 та 1.55, можуть отримати безкоштовно новий осцилограф-реєстратор у тому числі наступних версій. Пишіть, вказуючи ім'я, СН та передбачувану дату встановлення.
Осцилограф найбільш вдалою зі старих версій 1.22.
Частотомір. Простий, але дуже точний та стійкий у роботі двоканальний цифровий частотомір. Нова версія 1.2 програми може працювати з попередніми дільниками, та забезпечити вимірювання частот до сотень МГц.
АЧ характеріограф для знімання амплітудно-частотних характеристик УНЧ, фільтрів і т.д. Подібний до того, що міститься в Осцилографі вер. 1.55, але більш стійкий та простий у використанні.
Мультиметр простий прилад для вимірювання довільних фізичних величин - температури, тиску, постійної напруги і т.д. Наводиться схема зовнішнього устрою для самостійного виготовлення. Доопрацювання звукової карти не потрібне. Докладніше тут.
ТехноГраф -16-канальний реєстратор різних фізичних величин, розрахований на безперервну роботу. Може знайти застосування при дослідженні процесів, що повільно протікають. Докладніше тут.Електролічильник простий прилад для вимірювання ємності хімічних джерел струму. Наводиться схема зовнішнього устрою для самостійного виготовлення. Доопрацювання звукової карти не потрібне. Докладніше тут.
Вимірник R, C, L Простий у застосуванні, оснащений автоматикою. Вимірювання індуктивності з урахуванням активного опору котушки.
Мікрореєстратор - щось середнє між осцилографом та реєстратором постійних напруг. Призначений для прийому та запису повільних сигналів (по постійному напрузі) на відрізках часу від 2 до 160 секунд із частотою вибірки 400 1 /с. Можливий запуск прийому з логічного сигналу з окремого входу. Збережені записи можна переглядати на екрані, накладати попарно для порівняння. Передбачено довільне масштабування зображень, вимірювання сигналу за точками. Для роботи потрібна зовнішня приставка.Домашній електрокардіограф, побудований за аналогічними принципами, та з урахуванням відповідних вимог безпеки. Для роботи необхідна спеціальна зовнішня приставка та комплект електродів.Прилад для оцінки ємності та ESR (еквівалентного послідовного опору) електролітичних конденсаторів. У новій версії 1.2 прилад вільний від типового недоліку таких вимірювачів: він коректно визначає ємність незалежно від величини ESR
Є ще чимало власних ідей і пропозицій з боку, які можуть бути реалізовані на цих принципах.
Попрацюйте з виставленими приладами. Що на Вашу думкуслід було б поліпшити? Як відображати результати простих вимірювачів - у цифровому вигляді або "стрілочному"? Які стандартні прилади слід мати в асортименті? Чи потрібне у Вашій практиці зберігання результатів, і в якому вигляді? Оскільки даний сайт мало підходить для відкритої дискусії, можливо, Ви запропонуєте для неї майданчик (майданчики за напрямками), ми готові говорити з усіма співчутливими та опонентами. Якщо Ви вже маєте завдання для нового віртуального приладу, замовляйте, зробимо. Пишіть. Публікуватиму Ваші міркування, ідеї, пропозиції, критичні зауваження.