Главная страница     Концепция лаборатории   Обмен мнениями 

     Появление Sound Card в качестве штатного элемента персонального компьютера открыло новые возможности создания дешевых приборов. Двухканальные АЦП и ЦАП современной звуковой карты обладают достаточной точностью и быстродействием, способны функционировать в фоновом режиме одновременно в обоих направлениях. Недостатки звуковой карты как инструментального средства - закрытые конденсаторами входы, а также ограниченный частотный диапазон обрабатываемых сигналов.
     Представленные ниже многофункциональный осциллограф работает исключительно с переменными напряжениями в звуковом диапазоне, и практически не требует внешней аппаратуры. Однако если добавить в систему минимум "железа" можно существенно расширить функциональные возможности лаборатории, создать необходимый в практике ряд традиционных приборов, строить многие нетрадиционные средства, в том числе специального назначения.
     Это могут быть
     - самопишущие регистраторы величин, например электрокардиограф,
     - различные характериографы, например для съема ВАХ двухполюсников - терморезисторов, диодов и стабилитронов, а также биполярных и полевых транзисторов,
     - измерители различных неэлектрических величин с соответствующими датчиками, а также характериографы на их основе,
     - и т.д., и т.п. - все зависит от стоящих перед Вами задач и нашей с Вами фантазии.
     Компьютер придает виртуальным приборам интеллектуальные свойства, позволяет реализовать дополнительные функции обработки у традиционных приборов, записывать и хранить результаты, возвращаться к ним и обрабатывать вне реального времени, связать приборы с другими приложениями Windows.
     Разработана внешняя аппаратная часть лаборатории, она представляет собой небольшой общий блок, с сетевым адаптером для питания. Цена такого устройства должна быть в пределах 5..7 тыс.рублей. Невысокая стоимость комплекта позволит превратить любое рабочее место с ПК в компактную, но достаточно оснащенную виртуальную лабораторию.
     Общая концепция постоения виртуальной лаборатории, а также перечень программных реализаций приборов - элементов такой лаборатории - представлены на отдельной странице.
     Приглашаем к обсуждению задач и перспектив виртуальной лаборатории:
     - специалистов - исследователей и разработчиков,
     - радиолюбителей,
     - мастеров - ремонтников НЧ аппаратуры,
     - преподавателей и студентов.
     Нас интересует потребность в приборах, круг задач.
     Представляется, что виртуальные приборы на Sound Card должны особенно заинтересовать преподавателей специальных учебных заведений, где они могут пригодиться для лекционных демонстраций, в лабораторных практикумах по естественным и техническим дисциплинам, в научной работе.
     Термин "виртуальная лаборатория" часто используют в сфере образования применительно к чисто программным продуктам, основанным на математических моделях и прочих имитациях реальности. Однако качественное обучение невозможно без соприкосновений студента с натурными явлениями и объектами. Без этого не получится исследователя, новатора.
     Наша лаборатория пополняется все новыми приборами. Познакомиться с ними можно, скачав программы с этой страницы или отсюда. 
     Они пока не безупречны, и будут дорабатываться, но с ними уже сейчас можно практически работать: налаживать низкочастотные схемы, подбирать компоненты.
     Прошу прощения у тех, кто использует Win Vista и Win 7: программы пока не адаптированы к ним. Наилучшая среда - Win XP.

Для загрузки программы Осциллограф щелкните по картинке.      Осциллограф вер. 1.55 - комбинация из осциллографа, НЧ генератора, измерителя емкости и амплитудно - частотного характериографа. Позволяет исследовать и формировать сигналы в звуковом диапазоне частот по двум каналам, измерять электрическую емкость от десятков пикофарад до 50 микрофарад, анализировать ВАХ двухполюсников, АЧХ фильтров и т. д.. Осциллограф имеет дополнительные функции анализатора спектра и динамического характериографа. Определяет амплитудное и эффективное значение напряжения, период, частоту и фазу сигналов. Запоминает изображения в графических файлах, переносит данные в Excel. С -метр показывает измеренное значение емкости, ближайшее значение из стандартного ряда для конденсаторов. Самонастраивается, выбирая оптимальную частоту измерения. Удобен для сортировки и подбора конденсаторов. Интерфейс программы и подробный Helper - двуязычные. Распространение условно бесплатно. На рисунке условно совмещены экраны режимов осциллографирования, анализа спектра и характериографов ВАХ и АЧХ. Показан спектр прямоугольного сигнала ок. 1кГц, характеристика стабилитрона и АЧХ пассивного заградительного фильтра на 4кГц.

   Готовы некоторые другие приборы:

  Комбинированный генератор НЧ
  Последняя версия 3.3.

   Двухфазный генератор НЧ

   Осциллограф-регистратор - двухканальный НЧ осциллограф с записью осциллограмм в числовые файлы и возможностью их последующего анализа. Последняя версия 2.1.
    Распространение условно бесплатно.

На рисунке - три основных окна нового осциллографа. В данном случае сигналы поступают от двухфазного НЧ генератора (см. выше). Вход и выход звуковой карты соединены напрямую.

Синус 300 и 1000 Гц от комбинированного генератора. Вход и выход звуковой карты соединены напрямую. Сделано съемкой с экрана осциллографа - регистратора. Слева обычный режим, справа - координатный (фигура Лиссажу).

     Имеется индикация постоянной составляющей сигнала, которая действует, если открыты входы звуковой карты. Соответствующая доработка звуковых карт описана здесь.

     Внимание! Все, кто легально приобрел Виртуальный осциллограф версий 1.54 и 1.55 могут получить бесплатно новый осциллограф-регистратор в том числе последующих версий. Пишите, указывая имя, СН и предполагаемую дату установки.

   Осциллограф наиболее удачной из старых версий 1.22.

   Частотомер. Простой, но весьма точный и устойчивый в работе двухканальный цифровой частотомер. Новая версия 1.2 программы может работать с предварительными делителями, и обеспечить измерение частот до сотен МГц.

   АЧ характериограф для съема амплитудно-частотных характеристик УНЧ, фильтров и т.д. Подобен тому, что содержится в Осциллографе вер. 1.55, но более устойчивый и простой в использовании.

   МультиМетр простой прибор для измерения произвольных физических величин - температуры, давления, постоянного напряжения и т.д. Приводится схема внешнего устройства для самостоятельного изготовления. Доработка звуковой карты не требуется. Подробнее здесь.

   ТехноГраф - 16- канальный регистратор различных физических величин, рассчитанный на непрерывную работу. Может найти применение при исследовании медленно текщих процессов. Подробнее здесь.
   Электросчетчик простой прибор для измерения емкости химических источников тока. Приводится схема внешнего устройства для самостоятельного изготовления. Доработка звуковой карты не требуется. Подробнее здесь.

   Измеритель R, C, L Прост в применении, оснащен автоматикой. Измерение индуктивности с учетом активного сопротивления катушки.

   ТермоМетр на терморезисторе по простейшей схеме. Точность и стабильность в пределах 0,1 °C. В последней версии 1.1 программы существенно усовершенствованы средства градуировки прибора. В комментариях даются подробные инструкции.

   Микрорегистратор - нечто среднее между осциллографом и регистратором постоянных напряжений. Предназначен для приема и записи медленных сигналов (по постоянному напряжению) на отрезках времени от 2 до 160 секунд с частотой выборки 400¹/с. Возможен запуск приема по логическому сигналу с отдельного входа. Сохраненные записи можно просматривать на экране, попарно накладывать для сравнения. Предусмотрено произвольное масштабирование изображений, измерение сигнала по точкам. Для работы необходима внешняя приставка.
   Домашний электрокардиограф, построенный по аналогичным принципам, и с учетом соответствующих требований безопасности. Для работы необходима специальная внешняя приставка и комплект электродов.
   Прибор для оценки емкости и ESR (эквивалентного последовательного сопротивления) электролитических конденсаторов. В новой версии 1.2 прибор свободен от типичного недостатка таких измерителей: он корректно определяет емкость не зависимо от величины ESR

   Кабель-тестер, позволяющий определить место обрыва кабелей (коаксиальных, витых пар, проводов типа "лапша") по электрической емкости.
   Двухканальный  самопишущий вольтметр постоянного напряжения (регистратор) с дополнительным дифференциальным каналом. Запись результатов в числовые файлы с сопроводительными данными (текстовым комментарием и др.). Предусмотрен предпросмотр записей в реальном времени. В окне предпросмотра возможны операции масштабирования изображения, измерения по точкам.    Для работы необходима внешняя приставка. Имеется отдельная программа просмотра и обработки записей.
   Хроматографические системы ХромПроцессор-7-7М-8. Прием хроматографических сигналов по двум каналам с записью. Имеются отдельные программы просмотра, обработки и документирования результатов анализа. ХромПроцессор-8 имеет высокие метрологические характеристики благодаря использованию 24- битной звуковой карты. Для работы необходима специальная внешняя приставка.
   Простой прибор для поверки и диагностики неисправностей кварцевых часов. Построен по принципу запоминающего осциллографа на отрезки времени до 80с. Для работы необходим магниточувствительный датчик.
   Характериограф биполярных транзисторов. Для работы необходима внешняя приставка.
   Характериограф для подбора пар бусинковых терморезисторов к дифференциальным датчикам. Для работы необходима внешняя приставка.

   Есть еще немало собственных идей и стоящих предложений со стороны, которые могут быть реализованы на этих принципах.

     Поработайте с выставленными здесь приборами. Что на Ваш взгляд следовало бы улучшить ? Как отображать результаты простых измерителей - в цифровом виде или "стрелочном" ? Какие стандартные приборы следовало бы иметь в ассортименте ? Нужно ли в Вашей практике хранение результатов, и в каком виде ?
     Поскольку данный сайт мало подходит для открытой дискуссии, быть может, Вы предложите для нее площадку (площадки по направлениям), мы готовы говорить со всеми сочувствующими и оппонентами.
     Если у Вас уже имеется задача для нового виртуального прибора, заказывайте, сделаем.
     Пишите. Буду публиковать Ваши соображения, идеи, предложения, критические замечания.

Главная страница     Концепция лаборатории   Обмен мнениями 

(495) 670-71-30   Записных Олег Леонидович. E-mail zapisnyh@yandex.ru