Oscilloscope PC : Construire un analyseur de forme d'onde à faible coût avec votre ordinateur

Pièces et Matériaux

• PC compatible IBM avec carte son, sous Windows 3.1 ou plus récent
• Logiciel Winscope – téléchargement gratuit sur internet (auteur : Dr. Constantin Zeldovich)
• Clavier musical électronique
• Fiche casque mono pour sortie clavier
• Fiche casque mono pour entrée microphone de la carte son
• Potentiomètre 10 kΩ

L'application Winscope capture les signaux de tension AC via l'entrée microphone de la carte son et les affiche sous forme de formes d'onde à l'écran. Un utilitaire Linux comparable, Oscope, est disponible pour les utilisateurs de cette plateforme. Si aucun de ces programmes n'est disponible, l'« Enregistreur de sons » intégré à Windows peut fournir un affichage de forme d'onde très basique.

Références Croisées

Lessons In Electric Circuits, Volume 2, Chapitre 7 : « Signaux AC à fréquences mixtes »

Lessons In Electric Circuits, Volume 2, Chapitre 12 : « Circuits de mesure AC »

Objectifs d'Apprentissage

• Utiliser un logiciel informatique pour émuler un oscilloscope
• Démontrer les fonctions de base d'un oscilloscope

Schéma Électrique

Illustration

Instructions

L'oscilloscope est un instrument essentiel pour les étudiants et professionnels en électronique. Les oscilloscopes commerciaux peuvent être prohibitivement chers, et en construire un depuis zéro nécessite généralement un oscilloscope existant pour le dépannage. Heureusement, la carte son d'un PC standard peut numériser des signaux AC de basse tension dans la gamme 100 Hz–10 kHz avec une résolution adéquate, et un logiciel gratuit peut restituer ces signaux au format oscilloscope. Pour de nombreux amateurs et éducateurs, cela présente une alternative rentable.

⚠️ Avertissement de Sécurité : Exposer l'entrée microphone à des tensions supérieures à la tolérance de la carte son peut endommager votre ordinateur. Les claviers musicaux sortent généralement des signaux sûrs à basse tension, mais d'autres sources (générateurs de fonctions, alimentations) peuvent présenter un risque. Utilisez cette configuration de manière responsable.

1. Connectez la sortie mono du clavier aux bornes extérieures du potentiomètre 10 kΩ. Soudez deux fils aux extrémités de la fiche microphone pour obtenir des « sondes de test ».
2. Connectez les sondes au potentiomètre : reliez le curseur à une borne extérieure.
3. Lancez Winscope et cliquez sur l'icône « lecture » (flèche) en haut à gauche.
4. Appuyez sur une touche du clavier ; une forme d'onde devrait apparaître à l'écran. Pour une onde sinusoïdale propre, choisissez une voix type flûte (ex. « panflute »).
5. Si l'affichage montre une forme carrée écrêtée, réduisez l'amplitude du signal en tournant le potentiomètre dans le sens antihoraire.
6. Expérimentez avec différentes voix du clavier et observez les formes d'onde résultantes. Remarquez comment les timbres complexes génèrent des harmoniques plus riches.
7. Explorez les contrôles de Winscope (zoom, mise à l'échelle d'amplitude, déclenchement) pour affiner la vue.

Limites : L'oscilloscope basé sur PC ne peut pas effectuer de mesures de tension précises et est limité aux gammes de fréquences audio. L'entrée microphone couplée AC bloque les signaux DC, donc l'affichage est analogue à un oscilloscope réglé sur « couplage AC ». Néanmoins, c'est un excellent outil pédagogique pour visualiser les formes d'onde et les caractéristiques de base des signaux.

Pour ceux qui nécessitent des performances plus élevées, des adaptateurs d'oscilloscope PC professionnels sont disponibles pour environ 400 $ (prix 2002) et offrent une bande passante, une résolution et des capacités de mesure bien supérieures. Le modèle Velleman de Radio Shack (catalogue #910-3914) est l'une de ces options. L'utilisation d'un PC comme affichage offre l'avantage de capturer et stocker facilement des images de formes d'onde numériquement.