Oscilloscope USB sur PC

[Yvan_Delaserge]

Bonjour tout le monde,

J'ai essayé ce petit oscilloscope USB sur PC:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387571252
que l'on trouve sur Ebay pour 20$. J'ai examiné le signal issu d'un générateur avec mon Tektronix et avec le Focus Oscillograph (c'est le nom de l'oscilloscope USB).

Voilà ce que ça donne avec le Tektronix.
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387571252
Et voilà ce que ça donne avec le Focus:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387571252

Le balayage est réglé à 2 ms/division. ça correspond pas trop mal, tant en temps qu'en amplitude. Mais le temps de propagation sur le PC est assez conséquent, d'une bonne demi-seconde. J'entends par là le temps que met l'écran à afficher une modification du signal à observer. On est loin du temps réel que permet l'oscilloscope.

Pour l'amplitude (verticale) sur le Tektro c'est 1 V par division.
Sur le Focus c'est 0,5 V par division. Et ce n'est pas réglable. Il y a bien des boutons que l'on peut cliquer, mais ils ne fonctionnent pas.
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387571252
Ce qui est fâcheux, car on ne peut examiner que des signaux d'amplitude quand même assez conséquente!
Je crains qu'il ne s'agisse d'un bug, car si l'on lance le programme sans brancher le module USB, les icônes fonctionnent et on peut augmenter la sensibilité jusqu'à 2 mV par division. mais dès que l'on branche le module, les boutons ne fonctionnent plus.

De plus, pour que la trace occupe le centre de l'écran, il faut lui superposer une composante continue de + 2,5 V. Autrement, les alternances positives occupent le bas de l'écran et les alternances négatives ne s'affichent pas! Le 0 V correspond à la ligne tout en bas de l'écran.

La synchronisation se règle au moyen de ces boutons:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387571252
qui font apparaître un curseur sur l'écran, que l'on peut déplacer à la souris et qui permet de régler sur les deux échelles, horizontale et verticale (temps et amplitude) quel va être le point fixe du signal observé. ça fonctionne bien. On peut aussi régler si la synchro se fera sur la pente ascendante ou descendante du signal.


Amicalement,

Yvan
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[Yvan_Delaserge]

Il y a une fonction spectrum, qui donne ceci à partir d'un signal sinusoïdal:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387571576
Le spectre d'un signal sinusoïdal devrait correspondre à une ligne verticale et non à ce que l'on voit sur l'écran, où l'on chercherait par ailleurs en vain une quelconque indication de fréquence. De plus, on continue à voir comme en transparence, le signal sinusoïdal en provenance du générateur. Un bel exemple d'une fonction totalement inutilisable...

Le Focus devrait être utile pour examiner des signaux de fréquence très basse et aussi pour les enregistrer, chose que je n'ai pas encore essayée.

En résumé, les deux principaux défauts: n'affiche pas les signaux négatifs et sensibilité 0,5 V par division. Il faudrait donc le faire précéder d'un ampli et d'un circuit introduisant une composante continue. Si on achemine la composante alternative à travers un condensateur... cela ferait perdre la possibilité d'utilisation à très basse fréquence.

Conclusion: Poubelle?

Oui, sauf si on arrive à imaginer un circuit à ampli op qui permettrait à la fois l'introduction d'une composante continue et une préamplification.

Poubelle, vraiment??

Mais non, bien sûr! Vous aurez tous fait le rapprochement avec le circuit à ampli de séparation HCPL 7840, dont parle le fil nommé: "Interface à optocoupleurs pour oscilloscope sur PC", qui date de quelques jours, et en particulier avec ce graphique:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387571576
qui représente l'excursion en tension à la sortie de l'ampli d'isolation.
Le hasard fait bien les choses: Où se trouve le point milieu des alternances? A 2,5 volts! Et le signal de sortie peut aller de 0 à 4 V. Exactement ce qu'il faut à l'entrée de l'oscilloscope Focus. http://www.ebay.com/itm/2-Channel-PC-Co ... 4d011e68e3

Tout ça semble très prometteur...

Commentaires?

Amicalement,

Yvan

[Murayama]

Bonjour!

En ce qui concerne la FFT, vu qu'elle semble inversée (gauche <-> droite), il s'agit peut-être
de la partie symétrique du spectre. Est-il possible de la déplacer sur la droite pour observer
la partie gauche plus conforme à l'habitude?

À part ça, ce spectre me semble tout à fait raisonnable, et c'est en tout cas ce que l'on peut
attendre d'un analyseur digital. Il est logarithmique, on dirait.

Pascal

[bobflux]

Vu les performances ultra ridicules de cet oscillo pour PC, tu peux refaire le même avec un arduino (en utilisant l'adc) ou mieux, une carte son USB pas chère sur laquelle tu enlèves les capas sur les entrées pour pouvoir mesurer du continu (attention, certains ADC ont un passe-haut software en plus, il faut vérifier).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Murayama]

Bonjour!

Quelques remarques
1. L'échantillonnage maximal sur Arduino est, sauf erreur, aux alentours de 100 µs.
Donc 10 kHz. Donc 5kHz par canal pour 2 canaux. Et en plus à ce rythme là, le pauvre
Arduino n'aura probablement pas le temps de faire beaucoup d'autres choses, comme
par exemple envoyer ses données au PC. Ou alors il faut faire alternativement une
session de capture puis une d'affichage.
Avec 5kHz par canal, on ne peut même pas échantillonner correctement de la téléphonie.
L'oscillo en question tourne apparemment à 150 kHz. Je ne sais pas si c'est par canal
ou pour les deux, mais c'est tout de même nettement plus élevé. Même si c'est limite
pour l'audio, c'est tout de même un beau petit jouet.

2. Si cet oscillo vaut vraiment 20 dollars comme dit plus haut, alors Arduino est plus
cher (30 sur Amazon).

3. L'oscillo en question est livré avec software. Si c'est vraiment 20 USD, c'est donné.

Pascal

[luc_1049]

Bonjour

Comme toujours cela dépend de ce que l'on abserve.
Pour le prix avec les sondes ? avec l'avantage de prendre peu de place cela permet une aide par exemple pour faire une mise au point de carte micro pas rapide ou sur des signaux quasi statique.
L'oscilloscope permet le début de l'observation des signaux . Tout le monde n'a pas eu en main un oscilloscope professionnel 4 traces ou rapide avec de nombreuses possibilités de déclenchement et découvre déja dans cet instrument ce qu'il était impossible de voir pour si peu d'euros il y a quelques années.

cdlt

[Yvan_Delaserge]

La documentation elle-même le donne comme permettant de voir jusqu'à 3 KHz.
Il y a 2 canaux, mais apparemment un seul ADC car les performances sont divisées par 2 lorsque l'on utilise les deux canaux.

Sur les oscilogrammes, on a un signal à 333 Hz et si vous regardez bien, les pointes du signal sinusoïdal sont déjà un peu pétées sur l'image fournie par l'oscillo USB. Les deux canaux étaient en route (voir la trace bleue tout en bas de l'écran).

Je vais ouvrir le boîtier et vous montrer ce qu'il contient.

Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

Bonjour!

En ce qui concerne la FFT, vu qu'elle semble inversée (gauche <-> droite), il s'agit peut-être
de la partie symétrique du spectre. Est-il possible de la déplacer sur la droite pour observer
la partie gauche plus conforme à l'habitude?

À part ça, ce spectre me semble tout à fait raisonnable, et c'est en tout cas ce que l'on peut
attendre d'un analyseur digital. Il est logarithmique, on dirait.

Pascal

Il s'agit (j'espère) d'un affichage à axe vertical logarithmique, parce que le signal vient d'un générateur Wavetek en bon état et tout le bazar à gauche du pic ne me dit rien qui vaille.

Mais surtout, l'affichage ne comporte aucune valeur de fréquence sur l'axe horizontal ni de dB, mV ou autre sur l'axe vertical.
C'est un peu le coup de l'expert en économie qui nous communique quelques chiffres: 40, 22, 87. Merci Monsieur le Professeur.

A part ça, je vais continuer à voir ce que ça donne en variant la fréquence et en utilisant un signal carré ou triangulaire.

Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

Hello,

J'ai encore regardé un peu de quoi était capable le petit oscilloscope USB Focus.
Tout d'abord, on peut faire de jolies copies d'écran.
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387733332
C'est quand même de meilleure qualité que des photos.

On a une indication de la distance entre le curseur utilisé pour la synchronisation (le >-< violet à gauche de l'écran) et le curseur de mesure du temps (ligne verticale bleue et jaune). On peut déplacer ces deux repères avec la souris.
L'affichage y relatif se fait en tout petits caractères en bas à gauche. Le temps séparant ces deux repères est de 34 ms. Un signal de période 34 ms possède une fréquence de 29, 41 Hz, comme affiché. Par contre, aucune idée sur le 3e chiffre affiché: 1764.6 RPM. Est-ce que quelqu'un aurait une idée?

Voici encore une copie d'écran:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387733332
On a cette fois un signal à 10 Hz, et d'amplitude plus faible. On dispose d'une fonction qui mesure automatiquement la tension moyenne du signal (2,56 V, visible en haut à droite), ainsi que la valeur pic-pic (1,07 V visible à gauche au milieu de l'écran). Il y a aussi un facteur de multiplication qui est modifiable à la souris, bien utile si l'on utilise un atténuateur entre le circuit à observer et l'oscilloscope.
Comme déjà précisé, le 0 Volts correspond à la ligne tout en bas de l'écran. Le CAN ne prend en compte que des tensions positives.

Pour observer des fréquences très basses, ce petit oscilloscope fournit des images bien meilleures qu'un oscillo, même à écran mémoire. Je parle d'un appareil surplus des années 70-80, comme le Tektronix que je possède, bien sûr, pas d'un appareil de dernière génération.

Retour sur la fonction spectrum:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387733332
Voici le spectre du signal 10 Hz qu'on vient de voir. On voit que le signal 10 Hz incident est toujours visible, en transparence. Tout en bas, on a un curseur violet qui correspond à la fréquence centrale du signal. La fréquence est affichée tout en haut à droite: 10,1 Hz. Par contre, aucune idée de ce que veut dire l'indication 99 ms.
Tout en bas à gauche, on a l'indication 33 ms/30,3 Hz/1818RPM
30,3 Hz correspond à la position de la ligne verticale jaune et bleue, que l'on peut déplacer à la souris. L'échelle horizontale n'est pas linéaire. Elle est dilatée près du centre, resserrée près des bords. Faudrait-il dire logarithmique? Disons en tout cas pas linéaire.
Pour l'axe vertical, par contre, aucune indication, même indirecte.

Voyons ce qui s'affiche si on envoie un signal carré de même fréquence (10,1 Hz) à l'oscillo Focus:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387733332
On voit apparaître comme prévu des harmoniques qui sont des multiples de la fréquence du signal de base. L'harmonique de plus forte amplitude est la 3, qui se trouve à 30,3 Hz, comme on peut le lire en bas à gauche.

Pour avoir une courbe spectrum qui ne sorte pas de l'écran, j'ai été obligé de réduire l'amplitude du signal à ce que l'on voit: 2 divisions pic-pic.
Si on affiche un signal sur toute la hauteur de l'écran, je me demande si on ne sature pas un petit peu le CAN. La preuve: sur la toute première image, la valeur moyenne du signal: 3,4 V est fausse. C'est 2,5 V, pas 3,4.

La fonction enregistrement en mémoire du signal incident est activée par défaut lors de chaque mise en route du soft. On peut l'enregistrer dans un fichier au moyen de l'icône en forme de disquette dans la barre d'outils en haut de l'écran.
Ou ouvrir un ancien fichier au moyen de l'icône qui se trouve à côté.

Voilà pour l'instant. Je vais voir maintenant ce qu'on peut faire avec la carte son.

Amicalement,

Yvan

[invite092cb13c]

H
L'affichage y relatif se fait en tout petits caractères en bas à gauche. Le temps séparant ces deux repères est de 34 ms. Un signal de période 34 ms possède une fréquence de 29, 41 Hz, comme affiché. Par contre, aucune idée sur le 3e chiffre affiché: 1764.6 RPM. Est-ce que quelqu'un aurait une idée?

Bonjour

RPM= Rotation Par Minute(tours/mn)
Dans ton exemple: 1764.6(RPM)/60=29.41(Hz)

Gilles

[Yvan_Delaserge]

Voilà, j'ai fait les premiers essais avec l'oscillo à vingt balles.

Je voulais voir ce qu'il se passe lorsque je branche sur le secteur 220 V mon variac, alimenté par mon transfo de séparation 220 V->220 V. Il s'agit de deux gros transfos et presque à chaque fois que je les branche sur le secteur, les plombs sautent. C'est pourquoi j'ai réalisé le splendide objet high-tech que voici:

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387837462
Il s'agit simplement d'une lampe 60 W shuntée par un interrupteur.
La lampe est tout d'abord branchée en série avec les transfos sur le secteur, puis elle est shuntée par l'interrupteur. La mise sous tension des transfos se fait en deux étapes. De cette manière, les plombs ne sautent plus.
Le courant qui circule, mesuré à l'ampèremètre, est de 160 mA avec la lampe en série. Et de 1,78 A avec la lampe shuntée. Un rapport de 1 à 10 environ.

Mais quelles sont les surintensités lors du branchement sur le secteur, puis de la fermeture de l'interrupteur?

Pour le savoir, un oscilloscope à mémoire est indispensable. Mesdames et Messieurs, voici l'oscillo à vingt balles.

Le montage utilisé pour les mesures est le suivant:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387837462

Le courant que tirent les deux gros transfos à vide est mesuré au moyen d'une résistance de 0,1 Ohms. Pour assurer la séparation galvanique avec le secteur, j'utilise un transfo miniature 220 V -> 15 V, récupéré dans une petite alim, que j'appelle transfo de mesure sur le schéma. Au moyen des deux piles et du potentiomètre, j'introduis la composante continue nécessaire à l'oscillo à 20 balles pour que la trace soit au milieu de l'écran et pouvoir ainsi visualiser les tensions négatives.

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387837462
Voici ce que ça donne dans le monde réel.

Il s'agit maintenant d'effectuer plusieurs branchements-débranchements successifs afin d'observer les surintensités qui se produisent ou pas, au hasard, selon le moment du cycle du 50 Hz auquel on effectue le branchement.

Tout d'abord, voici ce qui se passe si la lampe n'est pas shuntée:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387837462

On voit que la pointe de courant peut être 10 fois plus grande que le courant stabilisé après quelques périodes (oscillogramme en bas à gauche). Je rappelle que la valeur moyenne a été mesurée à l'ampèremètre: 160 mA. Donc la pointe de courant d'inrush est d'environ 1,6 A.
Par contre (oscillogramme en bas à droite) lorsque l'on coupe le courant, il n'apparaît pas de surintensité, comme on pouvait s'y attendre. En revanche, il apparaît certainement une surtension. Mais ce n'est pas ce qui nous cherchons à mesurer ici.
Et maintenant, voyons ce qui se passe si on laisse le secteur branché, et que l'on actionne l'interrupteur qui shunte la lampe.
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387837462
L'échelle n'est bien sûr pas la même. Il aurait fallu un atténuateur permettant d'avoir une échelle verticale un peu plus dilatée. Pour faire plus vite, ce que j'ai fait, c'est simplement d'inverser le petit transfo de mesures.
On mesure des pointes de courant, qui étonnamment, sont toujours négatives. La plus importante (en bas à droite) est 12,7 fois plus importante que le courant stabilisé, ce qui nous donne donc 22,6 A (1,78 A x 12,7) Mais cela ne dure que pendant la première alternance du secteur. La seconde est presque déjà au même niveau que les autres.

Je vous laisse imaginer ce qui se passe si l'on branche directement les transfos directement sur le réseau. La pointe doit être de plusieurs dizaines d'ampères. Pas étonnant que les plombs sautent.

En résumé, on voit que :

1) Les courants d'inrush des transfos sont dans les 10 fois plus importants que les courants en "steady state".
2) Les courants d'inrush sont très brefs (une seule alternance du secteur).
3) Il suffit d'un échelon de 10% du courant pour éviter que les plombs sautent. Je me serais attendu à plus.
4) l'oscillo à vingt balles, après un temps de prise en main, est bien adapté à la visualisation des phénomènes transitoires.
Une fois réalisée l'interface de séparation à 2 IC HCPL 7840 et 3 alims séparées à 2 balles pièce, on devrait avoir un instrument puissant et performant!

Il faudra voir si on observe la même chose avec un transfo de four, et surtout ce qui se passe si on lui envoie non pas du 50 Hz, mais du 100, 200 ... Hz. Est-ce que l'inrush ne dure qu'une seule période? ou davantage? Et est-ce qu'elle a le temps de monter aussi haut? En tout cas, maintenant, on est outillé pour l'observer.

Bonne soirée.

Amicalement,

Yvan

[Murayama]

Bonjour!

Par contre, aucune idée de ce que veut dire l'indication 99 ms.

Tout simplement la période correspondant à 10,1 Hz, non?

Pascal

[Yvan_Delaserge]

Salut à tous,

J'ai ouvert le boîtier du petit oscilloscope à vingt balles.
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387968111

D'un côté la connectique, composée de la prise USB et des deux BNC, ainsi que deux quartz, un pour chaque IC, que l'on trouvera de l'autre côté du circuit. On voit aussi deux ports inutilisés, l'un noté PC et l'autre JTAG.

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387968111
Il y a deux IC, de fonction (hypothèse) respectivement CAN et driver de bus USB.
Il y a aussi une place pour un 3e IC, non monté.
Une vue de plus près

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1387968111
nous permet de voir que l'IC rectangulaire est le driver USB et l'autre est le CAN.
Les circuits d'entrée sont constitués de quelques résistances et une diode, servant vraisemblablement à la protection contre les surtensions.

Comme on le voit, il s'agit d'une réalisation très propre. avec des possibilités (place pour un IC, deux ports) non exploitées. Le fabricant propose d'autres produits plus évolués sur son site. Le même circuit est peut-être utilisé pour d'autre produits.

Amicalement,

Yvan

[Tropique]

Il faudra voir si on observe la même chose avec un transfo de four, et surtout ce qui se passe si on lui envoie non pas du 50 Hz, mais du 100, 200 ... Hz. Est-ce que l'inrush ne dure qu'une seule période? ou davantage? Et est-ce qu'elle a le temps de monter aussi haut? En tout cas, maintenant, on est outillé pour l'observer.

L'inrush inductif d'un transfo se produit parce que le nombre de spires primaire est dimensionné en fonction des conditions établies: dans ces conditions, l'induction démarre de -B^ et plafonne à +B^, soit une excursion totale de 2B. A la mise sous tension, on part éventuellement de 0, si les conditions sont défavorables mais l'excursion d'induction reste de 2B, ce qui cause une saturation.

L'induction rémanente joue un certain role, de même que l'instant exact de la mise sous tension, le pire étant le synchronisme avec le passage par zéro.

En principe, à 2Fnominal (si le nombre de spires est conservé) il ne devrait jamais y avoir d'inrush (pour cette cause du moins). C'est probablement un point que les innombrables simulations précédentes ont fini par obscurcir: la solution est très simple, et elle est à portée de main.
Par contre, un condensateur de filtrage de forte valeur va également causer un inrush, et là les remèdes sont différents (n'existent pas en réalité): il faut charger le condensateur en douceur

[Yvan_Delaserge]

Bonsoir Tropique, bonsoir tout le monde,

Effectivement, lors de la mise en route de l'alim à haute tension, le condensateur de filtrage se charge d'un coup et ça crée une surintensité.
Oui, mais de combien d'ampères? Et de quelle durée? C'est ce que j'ai voulu examiner avec l'oscilloscope USB.

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1388089103
L'alim haute tension 300 V est constituée tout simplement d'un pont redresseur et d'un condensateur de filtrage de 500 uF. On mesure le courant qui circule du transformateur vers le pont redresseur, au moyen d'une résistance de 0,1 Ohm en série.
Pour réaliser l'oscillogramme ci-dessus, l'alimentation a été chargée par une ampoule de 60 W.
On voit qu'il n'y a du courant que pendant une partie des alternances du 50 Hz. En effet, les diodes du pont redresseur ne laissent passer du courant que si la tension instantanée du 50 Hz est supérieure à la tension du condensateur électrolytique. Et celui-ci conserve une charge d'un certain nombre de volts entre deux alternances du 50 Hz. Le courant ne circule donc que par impulsions.
L'inrush, quant à lui, ne dure qu'une partie de la première alternance.
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1388089103

Les impulsions de l'inrush peuvent parfois être bipolaires, tout dépend du hasard, suivant à quel moment du cycle on connecte le pont redresseur au transfo. Mais après avoir actionné l'interrupteur de nombreuses fois, je n'ai jamais observé de surintensité durant plus de deux alternances.

Pour la suite des mesures, jai utilisé une charge de 1 KW. Il s'agit d'un corps de chauffe récupéré dans une vieille bouilloire. Système D...
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1388089103

On voit que les pics de courant destinés à alimenter le corps de chauffe sont bien plus importants. Tant en hauteur qu'en largeur.

Mais, sans surprise, l'appel de courant du condensateur de filtrage reste du même ordre de grandeur. Et il ne dure qu'une ou deux périodes. Jamais davantage.
On peut dire aussi qu'avec un condensateur de filtrage de 500 uF et une tension alternative à l'entrée du pont redresseur de 180 V, on atteint au maximum environ 45 A de surintensité.

Si on installe un dispositif classique de charge en deux temps, avec une résistance court-circuitée par un relais, on peut régler la temporisation du relais à une fraction de seconde. Il suffirait de 10 ms. Peut-être même qu'un relais non temporisé ferait l'affaire. Le temps de réaction d'un relais électromécanique est-il inférieur à 10 ms?

Quant à la résistance, il faudrait choisir sa valeur de telle manière que l'intensité soit égale à 22 A environ. Le Wattage n'aurait pas besoin d'être très important, puisque elle ne va chauffer que pendant 10 ms.

Amicalement,

Yvan

[Tropique]

Mais, sans surprise, l'appel de courant du condensateur de filtrage reste du même ordre de grandeur. Et il ne dure qu'une ou deux périodes. Jamais davantage.
On peut dire aussi qu'avec un condensateur de filtrage de 500 uF et une tension alternative à l'entrée du pont redresseur de 180 V, on atteint au maximum environ 45 A de surintensité.

L'inrush capacitif doit charger le condensateur, càd y faire passer un certain nombre de coulombs, donc un certain nombre d'ampère*seconde.
On est libre de faire la répartition comme on veut, mais on n'y échappe pas: que ce soit un courant élevé pendant un bref instant, ou un surcourant plus modeste sur une plus longue durée.
En l'absence d'éléments supplémentaires, c'est essentiellement l'impédance du secteur qui va limiter la pointe