Osciloskop a spektr. analyzátor zdarma

Před nedávnem jsem narazil u společnosti Elenco na „stavebnici“ využívající kontaktní pole a sloužící k základním pokusům v elektronice. Co mne ale v popisu zaujalo, byla možnost díky přiloženému software využít PC jako 2-kanálový paměťový osciloskop a spektrální analyzátor např. při měření na zesilovači sestrojeném ze stavebnice.

Po přečtení návodu ke stavebnici jsem se dozvěděl, že princip spočívá ve využití zvukové karty v PC a programu Winscope. Vzhledem k tomu, že zvukovou kartu v počítači má asi každý a program je nabízen volně ke stažení, nemá příliš smysl se dále zabývat nabízenou stavebnicí (kontaktní pole a pár součástek), ale pořešit si vše sami a zadarmo. Zvukové karty jsou stereofonní, také program umí zpracovávat dva signály zároveň a proto máme dvoukanálový osciloskop.

Autorem programu Winscope je Konstantin Zeldovič z Moskevské Státní Univerzity a napsal jej v letech 1996-97 pro Windows 95. Program již není dále v této volně šiřitelné podobě vyvíjen, ale dobře funguje i na novějších systémech (98, 2k, Me, XP, osobně vyzkoušeno na Vista). Stáhnout jej můžete například odtud.

Už z principu použití zvukové karty PC plyne základní omezení osciloskopu a spektr. analyzátoru. Tím je frekvenční rozsah karty. Obvykle lze zobrazit signály v rozsahu cca 20 Hz až 20 kHz. U profesionálního (a tedy drahého) zařízení by takový rozsah naprosto nevyhovoval, ale tady získáváme jednoduše a zadarmo možnost vyzkoušet si funkce moderního paměťového osciloskopu a spektrálního analyzátoru, přestože s omezením. Na nízkofrekvenční měření a pokusy doma či ve škole je vyhovující. Navíc k programu vypracoval Leoš Dvořák z MFF UK Praha kvalitní český návod.

Program se neinstaluje, pouze rozbalíte zip soubor a spustíte winscope.exe soubor. Jako nejjednodušší se mi jeví „instalace“ na notebook, neboť v tom případě můžete využít vestavěný mikrofon a hned zjistíte, zda program správně funguje. Nemáte-li vestavěný mikrofon, musíte mikrofon připojit do mikrofonního vstupu nebo můžete přes linkový vstup připojit jiný zdroj zvuku. Nezapomeňte, že je třeba v programu zapnout tlačítko běhu (symbol „play“ jako např. na magnetofonu). To se ale vše dočtete ve výše zmíněném českém návodu, kde najdete i řešení problémů a několik příkladů experimentů.

V případě, že chcete zobrazovat signály nejen z mikrofonu, ale i z nějakého nízkofrekvenčního zařízení (zesilovač, multivibrátor, apod.), opět využijete pro připojení k PC mikrofonní nebo linkový vstup. Mějte na zřeteli, že vysoká úroveň měřeného signálu může vstupy zvukové karty zničit. Na mikrofonní vstup by nemělo být určitě přivedeno napětí vyšší než cca 1 V (ideálně do 100 mV). Linkový vstup je konstruován na vstupní napětí v rozsahu cca 100 mV až 25 V. Abychom omezili riziko poškození zvukové karty, můžeme si sestavit jednoduchý přípravek (sondu) pro mikrofonní vstup.

Jde o dvě identické větve. Vstupní napětí sondy by mělo být maximálně cca 10 V. Hodnoty součástek nejsou nijak kritické. Rezistor R1 (3k3) omezuje maximální proud diodami, aby nedošlo k jejich průrazu. Rezistor R1 a potenciometr P1 (470K, lineární) tvoří napěťový dělič, kterým nastavíme vhodnou úroveň signálu na vstup PC. Křemíkové diody (1N4148) omezují maximální napětí (vstup do PC) na cca 0,6 V. Piny 1 až 3 připojíme ke stereo jacku 3,5 mm. Pin1 na špičku („centre“), Pin2 na střed („middle“) a Pin3, což je stínění, na poslední část („outer“).