Máy hiện sóng âm thanh của tôi có thể đo điện áp tĩnh / không đổi mà chỉ thay đổi

Tôi không có máy hiện sóng (chi phí rất nhiều) nên tôi quyết định làm "máy hiện sóng âm thanh"

Nó hoạt động tuyệt vời theo nhiều cách. Khi kết nối mô đun máy thu hồng ngoại với máy hiện sóng âm thanh, tôi có thể thấy rõ các tín hiệu (chính xác) khi nhấp vào điều khiển từ xa.

Tuy nhiên, có một vấn đề rất khó chịu. Tôi CHỈ quản lý để theo dõi THAY ĐỔI điện áp, nhưng KHÔNG liên tục điện áp tĩnh / không đổi. Nếu phạm vi nhận được điện áp không đổi (ví dụ: kết nối nó với pin) thì sau một thời gian ngắn, sẽ thiếu các thuật ngữ tốt hơn, "hiệu chỉnh lại" hoặc "làm quen với" điện áp và bắt đầu nghĩ về nó như điện áp bằng không.

Trong ví dụ đầu tiên tôi có máy hiện sóng không có điện áp. Nó chính xác cho thấy điện áp bằng không.

Sau đó, tôi kết nối máy hiện sóng với 5V (từ USB) và chính xác phạm vi hiển thị điện áp dương ... trong một thời gian rất ngắn, sau đó nó chuyển sang chuối và cuối cùng "hiệu chỉnh lại" / "được sử dụng cho" 5V và nghĩ rằng đó là 0V (mặc dù 5 volt vẫn được áp dụng !!)

Có ai biết làm thế nào để đo chính xác điện áp tĩnh / tĩnh bằng máy hiện sóng âm thanh, hoặc biết tại sao "vấn đề" này tồn tại? Tôi giả sử rằng một máy hiện sóng thực sự không hành xử theo cách này.

Hành vi hiển thị video trên Youtube

Xin lỗi vì đã trả lời sau khi một câu trả lời hay được đưa ra, nhưng tôi, loại, muốn thêm một số kiến ​​thức thú vị như một công cụ trì hoãn ...

Để mở rộng sự khác biệt cơ bản giữa khớp nối AC và DC:

Khớp nối AC trong card âm thanh rất quan trọng để bảo vệ nó khỏi tác hại của micro giá rẻ, thiết bị đầu vào / đầu ra giá rẻ và hộp PC giá rẻ, tất cả đều có thể thực hiện các thủ thuật bẩn thỉu để tạo tín hiệu với cái được gọi là Sai lệch DC. Vì thẻ âm thanh không thể dễ dàng xử lý đầu ra thành phân cực DC hoặc không thể luôn xử lý chính xác đầu vào sai lệch DC, nên chúng kết hợp nó với AC, loại bỏ tất cả sai lệch DC.

Điều xảy ra với USB của bạn là bạn áp dụng 5V và tạo ra xung AC giống như hướng lên trên 5V, nhưng sau đó khía cạnh AC sẽ biến mất khi 5V ở đó và đầu vào thực tế của card âm thanh trở về 0V.

Đối với một minh họa, đây là những gì khớp nối AC trông giống như:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Các tụ điện chặn bất kỳ điện áp DC. Bây giờ chỉ giả sử tôi đúng khi tôi nói rằng điện trở của tụ điện đối với dòng điện ngược với giá trị của nó, nhân với tần số, như vậy: "Resistance" = 1 / ("sort of Frequency" * Capacity)(Tôi không cảm thấy như đi vào toán học phức tạp hoặc radian hoặc pi vào thời điểm này ).

Vì vậy, nếu tần số trở nên lớn hơn, nó sẽ dẫn dòng điện dễ dàng hơn, nếu công suất càng lớn thì nó sẽ dẫn điện dễ dàng hơn. Nhưng bạn có thể thấy rằng đối với DC, trong đó tần số là 0, không gần bằng 0, nhưng thực tế là 0, điện trở của nó trở thành "vô hạn".

DC sẽ không vượt qua được.

Sửa lỗi khớp nối AC trong trường hợp này:

Nó không có dễ dàng đâu. Nhưng nó có thể được thực hiện mà không cần sửa đổi card âm thanh của bạn. Sửa đổi card âm thanh của bạn là không khôn ngoan, để nói rằng ít nhất.

EDIT: Bạn cũng có thể cắt tín hiệu để nhận được sóng AC mà bạn có thể sử dụng, chỉ xảy ra với tôi: -S - Xem bên dưới để biết điều đó

Phần này của câu trả lời được đưa ra nhiều hơn "cho vui" hơn là "đây là điều bạn nên làm". Giải pháp này rất cồng kềnh và đòi hỏi nhiều công sức hơn giá trị của nó, nhưng nó cho thấy rằng nó có thể được thực hiện với một số "lạm dụng" sáng tạo.

Bạn có thể biến một thiết bị âm thanh được ghép nối 2 kênh AC thành một kênh đơn được ghép nối AC + DC, nhưng nó đòi hỏi cả kiến ​​thức về phần cứng và phần mềm.

Về cơ bản, bạn biến điện áp DC thành tín hiệu AC thông qua một phương thức đã biết:

Bạn có thể sử dụng một uC giá rẻ có ADC 10 bit tích hợp để có ấn tượng tốt về điện áp DC hiện tại bằng cách lọc AC trước, sau đó bạn biến số 10 bit đó thành tín hiệu PWM với độ phân giải đủ hoặc là tần số đã biết công thức (khó hơn một chút trong hầu hết các trường hợp, nhưng loại bỏ nguy cơ giá trị PWM 0x00 hoặc 0xFF trở thành DC một lần nữa).

Sau đó, bạn có thể đặt kênh đó trên kênh âm thanh khác (tức là Trái nếu bạn sử dụng Phải cho tín hiệu gốc) và kết hợp thông tin đó với tín hiệu AC mà bạn nhận được để nhận tín hiệu AC + DC được ghép nối DC.

Minh họa trông như thế này:

^{mô phỏng mạch này}

Nhưng sau đó, nếu bạn đang sử dụng một Vi điều khiển và một số chương trình, thì đó là một bước nhỏ để nâng cấp lên loại công cụ Arduino-Scope. Tôi tưởng tượng một số hướng dẫn hoặc máy phát điện làm sẵn có ở ngoài mức 25 đô la với hiệu suất 20kHz trở lên.

Bạn cũng có thể sử dụng bộ đa năng loại LM / NE / LMC555 để nhận tín hiệu PWM hoặc bộ tạo dao động điều khiển điện áp và vẫn không có bộ điều khiển vi mô trong đó.

Để nhanh chóng giải thích:

Các op-amp đệm tín hiệu. Nó sẽ phải có khả năng đi sát với nguồn cung cấp đầu vào và đầu ra tiêu cực, nhưng nhiều op-amps loại LM3 ** có thể sẽ ổn cho tín hiệu phụ 20kHz.

Đầu ra sau đó được đưa về phía tụ điện C2, nơi lưu trữ các cực dương, nhưng vì có điện trở nên phải mất một thời gian để sạc, do đó, điều này làm cho nó chậm phản ứng với tần số trên một điểm nhất định. Nó cũng sẽ được thải ra một lần nữa bởi các thung lũng thấp, nhưng một lần nữa qua điện trở, bởi vì đầu vào ADC không mất nhiều dòng điện. Vì vậy, điện trở và tụ trung bình ra giá trị thành một loại giá trị DC. Nếu bạn đo trên 50Hz-ish, trung bình sẽ ngày càng ổn định hơn với các giá trị này. Tất nhiên, việc đo DC sẽ khiến bạn mất một thời gian, vì việc sạc C2.

UC / NE555 biến điện áp mà nó nhìn thấy trên đầu vào thành giá trị PWM, nếu bạn làm điều đó theo thuật toán cố định, PC có thể đo tín hiệu AC trên kênh bên trái và tính lại mức DC phải có. Với PWM, điều khá quan trọng là sử dụng tần số thấp, bởi vì PWM cần nhiều tần số cao hơn để được nhìn chính xác và card âm thanh chỉ có thể nhìn thấy tối đa 22kHz, do đó, thậm chí có thể thấp đến 100Hz cho tần số PWM. Không có vấn đề gì, vì C2 đã làm cho phản hồi DC hơi chậm. Đừng đi quá thấp, o Thẻ âm thanh có thể lọc ra.

Tất nhiên D1 và D2 ​​và R1 có mặt để cắt tín hiệu PWM từ MCU để bảo vệ kênh âm thanh bên trái giống như cách D3 và D4 bảo vệ quyền.

Với một số trò chơi xung quanh và đưa ra một ADC 10 bit trong sơ đồ trên (nơi bạn lãng phí khá nhiều phạm vi của nó), bạn vẫn có thể nhận được 5mV hoặc tốt hơn nhận dạng DC qua nhịp diode 0,7V trên tín hiệu sau chiết áp.

EDIT: Cắt tín hiệu:

Nếu bạn muốn đo DC và tín hiệu tần số thấp + DC bằng card âm thanh, bạn có thể cắt nó ra:

^{mô phỏng mạch này}

Bạn có thể cấp nguồn cho biến tần ở đây bằng điện áp USB. (Khi bạn bắt đầu kết nối các cổng khác nhau với cùng một đồ chơi DIY, hãy đảm bảo bạn sử dụng phần cứng cũ mà bạn có thể bỏ lỡ. Thật dễ dàng mắc lỗi trong vài thử nghiệm đầu tiên)

Một máy băm gọn gàng hơn sẽ (nhưng một lần nữa sẽ yêu cầu nguồn cung cân bằng mà bạn không thể có được từ cổng USB):

^{mô phỏng mạch này}

Điều này gọn gàng hơn, bởi vì bây giờ Op-Amp hoạt động như một bộ đệm giữa công tắc đầu vào và công tắc chopper, vì vậy đầu vào không thể thấy dòng điện dao động của việc cắt, điều này sẽ giúp ngăn bạn gây ra dao động nếu không có bạn. không đo ở đó.

Nhưng như đã nói, bạn cần một điện áp + và - không thể đến từ USB vì lý do an toàn. Bạn có thể cung cấp biến tần tương tự, mặc dù nó chỉ vượt xa nguồn cung cấp một chút, nhưng bạn cũng có thể cấp nguồn cho nó chỉ với 3V. Mặc dù vậy, bạn sẽ nhận được một bộ MOSFET với Vgt (điện áp ngưỡng cổng) từ 2,3V trở xuống.

Về cơ bản, khi đầu ra của biến tần tăng cao so với mặt đất, điều này sẽ khiến MOSFET tiến hành, sau đó điều này cũng sạc lên C1 đến R3. Khi đầu vào của biến tần Schmidt vượt qua một mức nhất định trở lên, nó sẽ chuyển đầu ra ở mức thấp, sau đó sẽ rút điện tích từ cổng MOSFET và khiến nó ngừng hoạt động. Điều này cũng sẽ xả C1 qua R3. Sau đó, khi C1 vượt qua mức khác, mức thấp hơn xuống dưới, đầu ra của cổng sẽ tăng trở lại, bắt đầu lại từ đầu.

Tín hiệu tương tự sẽ không đủ thấp để bạn cần hai MOSFET back-to-back, vì các điốt đã cắt tín hiệu, vì vậy, với một ví dụ cụ thể này, bạn cũng có thể chỉ sử dụng một MOSFET kênh N đơn thông thường với nguồn của nó xuống đất

Bạn cũng có thể sử dụng MOSFET khác nhau để không cần điốt bảo vệ, nhưng tôi cảm thấy điều này sẽ đi quá xa và sẽ cần một khóa học trong việc xem dữ liệu để tìm các đặc điểm của cơ thể và nhiều thứ khó hiểu hơn.

Sơ đồ cuối cùng cung cấp đầu ra Chặt và không băm, vì vậy bạn có thể chọn tín hiệu gốc được ghép nối AC hoặc tín hiệu AC + DC bị băm nhỏ.

Điều gì xảy ra là việc cắt MOSFET tự động bật và tắt sẽ biến tín hiệu thành một giá trị ban đầu bằng một nửa thời gian và 0V nửa còn lại. Vì vậy, nó sẽ trở thành một làn sóng vuông. Bất kỳ tín hiệu nào di chuyển chậm một cách hợp lý, như DC hoặc bất cứ thứ gì lên đến 50Hz, đều có thể được phục hồi đủ tốt bằng phần mềm và bạn thậm chí có thể giải thích việc tự cắt ra khỏi dấu vết của mình ở bên trong não, nếu bạn không thể thay đổi phần mềm. Tất nhiên, trong trường hợp đặc biệt khi tín hiệu là 0V, phần cắt sẽ không thay đổi bất cứ điều gì và màn hình của bạn sẽ hiển thị chính xác 0V.

Tất nhiên tần số gần với tần số Chặt của bạn, hoặc cao hơn, sẽ bị biến dạng do cắt và sẽ yêu cầu các toán học nâng cao hơn để tìm lại, tôi sẽ không đi sâu vào điều đó.

Với các giá trị đã cho cho C1 và R4 R3 (lỗi đánh máy), tôi hy vọng tần số sẽ nằm trong khoảng từ 1kHz đến 3kHz cho máy băm, nhưng thử nghiệm sẽ hiển thị nếu một số giá trị có thể cần điều chỉnh.

Đầu vào card âm thanh (như thông thường là bất kỳ đầu vào âm thanh nào) được ghép nối AC , tức là thông qua một tụ điện. Đó là lý do tại sao chúng chỉ nhạy cảm với những thay đổi của điện áp.

Đây không phải là lỗi của card âm thanh.

Máy hiện sóng thực có khả năng lựa chọn giữa các tín hiệu đầu vào ghép AC hoặc DC.

Bài báo makezine được liên kết nêu rõ "Băng thông của card âm thanh thấp hơn nhiều: khoảng 20 - 15kHz. Bất cứ nơi nào trong phạm vi này và các phép đo trở nên cẩu thả." Người hỏi sẽ được giúp đỡ bằng cách giải thích đầy đủ hơn rằng điện áp không thay đổi thực sự có tần số bằng 0 tức là dưới 20 Hz. Phạm vi DIY chỉ hiển thị bước điện áp khi nguồn được kết nối lần đầu tiên, theo sau là phân rã trở về không. Điều này phù hợp với bộ lọc thông cao như Hình 1 tại đây https://en.wikipedia.org/wiki/High-pass_filterđó cũng là mạch đầu vào của hầu hết các thiết bị âm thanh, bao gồm cả card âm thanh. Bộ lọc thông cao được sử dụng để ghép AC ở đầu vào của nhiều bộ khuếch đại công suất âm thanh, để ngăn chặn sự khuếch đại dòng điện một chiều có thể gây hại cho bộ khuếch đại, cướp bộ khuếch đại của đầu và tạo ra nhiệt thải tại cuộn dây của loa.

Không có gì ở đây "đi chuối" như cáo buộc.