Oscilloscope PC

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Ordinateur personnel compatible IBM avec carte son, exécutant Windows 3.1 ou supérieur
• Logiciel Winscope, téléchargeable gratuitement sur Internet
• « clavier » électronique (musical)
• Prise de type casque « mono » (pas stéréo) pour clavier
• Prise de type casque « mono » (pas stéréo) pour l'entrée microphone de la carte son de l'ordinateur
• potentiomètre 10 kΩ

Le programme Winscope que j'ai utilisé a été écrit par le Dr Constantin Zeldovich, pour un usage personnel et académique gratuit. Il trace des formes d'onde sur l'écran de l'ordinateur en réponse aux signaux de tension alternative interprétés par l'entrée microphone de la carte son. Un programme similaire, appelé Oscope , est conçu pour le système d'exploitation Linux. Si vous n'avez accès à aucun des logiciels, vous pouvez utiliser l'utilitaire « enregistreur de sons » fourni avec la plupart des versions de Microsoft Windows pour afficher des formes d'onde brutes.

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Volume 2, chapitre 7 : « Signaux alternatifs à fréquences mixtes »

Leçons En Circuits Électriques , Volume 2, chapitre 12 : « Circuits de mesure CA »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Pour utiliser un programme informatique pour fonctionner comme un oscilloscope
• Pour montrer la fonction de base d'un oscilloscope

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

L'oscilloscope est un instrument de test indispensable pour l'étudiant et le professionnel en électronique. Aucun laboratoire d'électronique sérieux ne devrait en manquer un (ou deux !). Malheureusement, les oscilloscopes commerciaux ont tendance à être chers, et il est presque impossible de concevoir et de construire le vôtre sans un autre oscilloscope pour le dépanner ! Cependant, la carte son d'un ordinateur personnel est capable de « numériser » des signaux alternatifs basse tension dans une plage de quelques centaines de Hertz à plusieurs milliers de Hertz avec une résolution respectable, et un logiciel gratuit est disponible pour afficher ces signaux sous forme d'oscilloscope sur le écran d'ordinateur. Étant donné que la plupart des gens ont un ordinateur personnel ou peuvent en obtenir un pour moins cher qu'un oscilloscope, cela devient une alternative viable pour l'expérimentateur avec un budget limité.

Un mot d'avertissement :vous pouvez causer des dommages matériels importants à votre ordinateur si des signaux de tension excessive sont connectés à l'entrée microphone de la carte son ! Les tensions CA produites par un clavier musical sont trop faibles pour endommager votre ordinateur via la carte son, mais d'autres sources de tension peuvent être dangereuses pour la santé de votre ordinateur. Utilisez cet « oscilloscope » à vos risques et périls !

À l'aide de la disposition du clavier et de la prise décrite dans l'expérience précédente, connectez la sortie du clavier aux bornes extérieures d'un potentiomètre de 10 kΩ. Soudez deux fils aux points de connexion sur la prise d'entrée du microphone de la carte son, de sorte que vous ayez un jeu de « fils de test » pour « l'oscilloscope ». Connectez ces cordons de test au potentiomètre :entre la borne centrale (l'essuie-glace) et l'une des bornes extérieures.

Démarrez le programme Winscope et cliquez sur l'icône « flèche » dans le coin supérieur gauche (elle ressemble à la flèche « lecture » ​​visible sur les boutons de commande du lecteur de cassettes et du lecteur de CD). Si vous appuyez sur une touche du clavier musical, vous devriez voir une sorte de forme d'onde s'afficher à l'écran. Choisissez la « flûte de pan » ou une autre voix semblable à une flûte sur le clavier musical pour la meilleure forme d'onde sinusoïdale. Si l'ordinateur affiche une forme d'onde qui ressemble à une onde carrée, vous devez régler le potentiomètre pour un signal de plus faible amplitude. Presque toutes les formes d'onde seront "écrêtées" pour ressembler à une onde carrée si elles dépassent la limite d'amplitude de la carte son.

Testez différentes « voix » d'instruments sur le clavier musical et notez les différentes formes d'ondes. Notez la complexité de certaines formes d'onde par rapport à la voix de flûte de pan. Expérimentez avec les différentes commandes de la fenêtre Winscope, en notant comment elles modifient l'apparence de la forme d'onde.

En tant qu'instrument de test, cet « oscilloscope » est assez pauvre. Il n'a pratiquement aucune capacité à effectuer des mesures de précision de tension, bien que sa précision de fréquence soit étonnamment bonne. C'est très limité dans la plage de tension et de fréquence qu'il peut afficher, le reléguant à l'analyse des tonalités audio basses et moyennes. J'ai eu très peu de succès pour que l'« oscilloscope » affiche de bonnes ondes carrées, probablement à cause de sa réponse en fréquence limitée.

De plus, le condensateur de couplage présent dans les circuits d'entrée du microphone de la carte son l'empêche de mesurer la tension continue :c'est comme si la fonction de « couplage CA » d'un oscilloscope normal était bloquée « activée ». Malgré ces défauts, il est utile comme outil de démonstration et pour les explorations initiales de l'analyse des formes d'onde pour les étudiants débutants en électronique.

Pour ceux qui sont intéressés, il existe plusieurs adaptateurs d'oscilloscope de qualité professionnelle fabriqués pour les ordinateurs personnels dont les performances sont bien au-delà de celles d'une carte son, et ils sont généralement vendus à un prix inférieur à celui d'un oscilloscope autonome complet (environ 400 $, le prix année 2002).

Radio Shack en vend un fabriqué par Velleman, catalogue # 910-3914. Avoir un ordinateur comme support d'affichage apporte de nombreux avantages, dont le moindre n'est pas la possibilité de stocker facilement des images de formes d'onde sous forme de fichiers numériques.