Virtins Sound Card Oscilloscope

[taydin]

Belli bir bilgi ve tecrübe seviyesine ulaşan her elektronik hobici artık bir osiloskobun eksikliğini hissetmeye başlar. Ama dövizin de yükselmesiyle giriş seviyesi osiloskoplar bile artık birçok hobicinin bütçesini aşar duruma geldi. Neyseki eğer çoğunlukla 50 kHz veya altında frekanslarla işimiz oluyorsa, bir ses kartını, belli limitasyonlarla da olsa, bir osiloskop gibi kullanma şansımız var.

Virtins firmasının Multi Instrument yazılım paketi, ses kartı kullanarak ses frekanslarında birçok ölçüm ve testin yapılmasına izin veriyor. Biz burada bu yazılım paketinin sadece osiloskop bileşeni ile ilgileniyoruz, tüm komple yazılım paketi oldukça pahalı. Osiloskop bileşeni için lisans bedeli 24.95 dolar. Programı indirip kurulumu yaptıktan sonra ve lisansı aktifleştirdikten sonra şöyle bir ekran ile karşılaşıyoruz:

Burada ilk yapmamız gereken şey, kullanacağımız ses kartını seçmek.

Benim kullandığım ses kartı, Behringer'in UCA202 kartı.

 

[taydin]

Ses kartı seçtikten sonra Instument->Run menüsünü seçersek yazılım ses kartından örnekler alıp görüntülemeye başlar. Eğer girişte sinyal yoksa neredeyse düz bir çizgi görünür sadece. İkinci aşamada kalibrasyon yapmamız gerekiyor. Bunun için bir sinyal jeneratörüne ihtiyacımız var. Bu amaçla harici bir sinyal jeneratörü cihazı da kullanabiliriz, bizim kullandığımız ses kartının çıkışını da kullanabiliriz. Örneğin Audacity yazılımı ile sinüsoidal bir sinyal üretip ses kartından çalar, ses kartı çıkışını da girişine bağlayabiliriz.

Kalibrasyon ekranını açınca şöyle bir diyalog ile karşılaşıyoruz:

Sadece osiloskop yazılım paketini aldığımız için sadece ses kartı girişini kullanabiliyoruz. Ses kartı çıkışı işlevsiz olduğu için kalibrasyonu sadece girişe yapacağız. 5 ayrı giriş seviyesi için ayrı ayrı kalibrasyon yapacağız (100%, 80%, 60%, 40%, 20%).

 

[taydin]

Burada bizim ses kartı girişleri MIC ile işaretli olan girişler. Şu anda varsayılan kalibrasyon katsayıları hepsi için 1. Osiloskobu RUN moduna sokuyoruz böylece program ekranda sinyali görüntülemeye başlıyor.

Önce MIC 100% olan katsayıyı seçiyoruz. Bu durumda yazılım, ses kartının giriş kazancını maksimum yapıyor. Sinyal jeneratöründen 300 Hz veriyoruz ve tepeleri kesilmeden elde edebileceğimiz maksimum sinyali uyguluyoruz. Bunu yapınca kalibrasyon katsayısı doğru olmadığı için ve girişteki sinyal de fazla olduğu için taşma meydana geliyor ve dalga şekli ekrana sığmıyor

Sinyal bozulmadan görüntülenene kadar genliği azaltıyoruz. Ben giriş sinyalini 41.5 mVrms yaptığım zaman sinyal maksimum seviyeye geldi

Şimdi bu durumda diyalog penceresinde "Read Value" denen yere, osiloskop yazılımının kendi ölçtüğü değeri yazıyoruz. Sağ ve sol kanal için çok küçük bir fark var, hatayı paylaştırmak için ortalamasını alıyoruz. Sonra da "Actual Value" kutusuna multimetre ile ölçtüğümüz sinyalin gerçek genliğini yazıyoruz ve "Calculate" butonuna basıyoruz. Bu butona basınca da uygun kalibrasyon katsayısı MIC 100% kutusunda beliriyor.

 

[taydin]

Bu kalibrasyon işlemini diğer genlik seviyeleri için de yaptıktan sonra artık sinyal ölçümüne hazırız.

 

[taydin]

Öncelikle audio analizörden bir sinyal uygulayalım ve ne kadar doğru ölçüldüğüne bakalım.

300 Hz, 600 mVrms lik bir sinüs sinyal uyguluyorum ve yazılıma autoscale yaptırıp sinyali görüntülettiriyorum:

Yapılan ölçüm gayet sağlıklı. 600 mVrms olarak sinyali ölçüyoruz

 

[taydin]

Ses kartının sağ ve sol kanalları tam olarak denk olmadığı için birkaç milivoltluk farklar var, ama sorun değil, o seviyede ayırt edici olmamızı gerektiren bir durum yok. Aslında her kanal için ayrı ayrı kalibrasyon katsayıları kaydedilmesine izin verseydi program bu farklılık giderilebilirdi belki, ama bunun getirisi çok da üzerinde duracak kadar değil.

 

[taydin]

Frekans ölçümü yapmak için kürsör özelliğini kullanıyoruz. Sol fare ile tıklayarak 1 numaralı kürsörü yerleştiriyoruz, Shift-Sol fare ile tıklayarak 2 numaralı kürsörü yerleştiriyoruz. Kürsörü hassas yerleştirmek için mouse tekerleği ile yatay olara zoomlamamız da mümkün. Kürsörleri tam olarak maksimum noktalara yerleştirdikten sonra frekansın 299.9 Hz olarak ölçüldüğünü görüyoruz.

 

[taydin]

Hassas kürsör yerleşimi için ekranın zoomlanmış hali

 

[taydin]

Bu ses kartının bant genişliğini tespit etmek için girişe 1 Vrms sinüs verip frekansı git gide arttırdım. 22.5 kHz de kabaca -3 dB noktasını gördüm. Demekki 22.5 kHz'e kadar sinüs sinyalleri bu şekilde görüntüleyebiliriz.

Ama tabi burada dikkat etmek lazım. Sadece sinüs sinyaller için geçerli bu bant genişliği. Eğer dijital devreler ile çalışıyorsak, bu bant genişliğini kabaca 5'e bölmek lazım. Dijital devrelerdeki kare dalga sinyalinin keskin yükselen ve düşen kenarları, çok daha yüksek frekans bileşenleri barındırır ve bunların doğru bir şekilde görüntülenmesi için temel frekans bileşeninden en az 5 kat fazla bant genişliği gerekir.

 

[taydin]

Sonuçta bu yazılım ile ses frekansi bölgesindeki AC sinüs sinyallerin genlik ve frekans ölçümünü çok düşük bir hata oranı ile yapabiliyoruz. Şimdi gelelim limitasyonlara:

1) Bant genişliği çok düşük.

2) Sadece AC sinyalleri ölçebiliyoruz. DC bileşen barındıran sinyallerin DC bileşenini bu şekilde görüntülememiz mümkün değil.

3) Ses kartlarının giriş empendansları nispeten düşüktür (UCA202 kartının giriş empedansı 27 kΩ gibi). Bu değer birçok çıkış için yeterince yüksektir ama gene de bir sorun nedeniyle çıkış empedansı yükselmiş olan bir devreyi yükleyerek problem bulmayı zorlaştıracaktır.

 

[a.zorba]

usb ses kartı çift girişlimi.
dual (çift kanal ) ölçme denemesi yapabilirmisiniz.
hangi usb ses kartını kullanıyorsunuz.

 

[taydin]

Değişik seviyede USB ses kartları ile komple bir inceleme yapmak niyetindeyim.

Giriş seviyesi için Behringer UCA202. Bu incelemeye başlamıştım ama elimdeki kart arıza yaptı. Şimdi bu kartı kullanarak şemasını çıkarıyorum, ayrı bir UCA202 alacağım inceleme için. Ses elektroniği ile uğraşan ve full osiloskop için bütçesi olmayanlar için bu çok güzel bir çözüm olacak.

Orta seviye için Behringer UMC202HD. Bu ses kartı ile oldukça ileri seviyede audio analiz ve ölçümleri yapılabilir.

İleri seviye için RME ADI-2 Pro FS. Bu ses kartı ile en ileri seviyede audio analiz ve ölçümler yapılabilir. Ama bunun üzerinde fazla durmayacağım, sadece neyin mümkün olduğunu göstermek açısından önemli.

 

[taydin]

Ha birde şunu da belirteyim, full osiloskop varsa bile, birçok audio analizi için gereken çözünürlüğe ve gürültü performanına sahip değildir. Yani her halükarda uygun performansta bir ses kartı gerekli olacak audio analiz için.

 

[a.zorba]

cevablar için teşekkur ederim 2khz lik iki kanal ölçüm yapmam lazım. bunun için ses kartı arayışım var. aynı anda iki kanaldan ölçüm örnegide yaparsanız sevınırım .

 

[taydin]

Konu biraz yakın ama tam tersi mesele. hep merak ettiğim şeydir.

Şimdi PC'den ayarlayıp 13mhz ses ile çıkan sinyal ile

AD9833 modül ile üreteceğimiz sinyal birebir aynı mı oluyor aslında..

Amazon.com

Eğer aynı ise sinyal jenaratörü için neden pc çıkışını kullanmıyoruz.

Eğer 20 kHz'e kadar sinyal lazım ise ve genliği de 1 Vrms değerini geçmiyorsa PC'nin ses kartını kullanabilirsin. Yalnız PC'den gürültü kapma olayını minimize etmek için USB bazlı bir ses kartı kullanmak daha iyi sonuç veriyor.

 

[sasen]

Taydın hocam kullandığınız probların jakları nasıl?Normal osiloskopların prob jakları farklı.Ses kartının line girişinden girdiğinize göre dönüştürücü mü var arada.Örnek prob resmi var mı?

 

[taydin]

Herhangi bir prob kullanmadım. Ama eğer standart osiloskop probu kullanmak istiyorsan basit opamp'li bir devre koyabilirsin önüne. Bununla ilgili de bir konu açmayı düşünüyorum zaten. Şöyle bir devre olması gerekiyor. Girişte bir gerilim bölücü ile istediğin bölme oranını elde ediyorsun, opamp buffer da gerilim bölücüyü yüklemeden oradaki voltajı ses kartına aktarıyor.

 

[sasen]

Bu kalibrasyon işlemini diğer genlik seviyeleri için de yaptıktan sonra artık sinyal ölçümüne hazırız.

9470 eklentisine bak

@taydin hocam bu kalibrasyon işlemini Trial versiyonda yapmıyor herhalde bende MIC kutucukları açık değil.ADC Ses Kartını ASIO olarak seçtim Kalibrasyon bölümü çalışmıyor.

 

[taydin]

@taydin hocam bu kalibrasyon işlemini Trial versiyonda yapmıyor herhalde bende MIC kutucukları açık değil.ADC Ses Kartını ASIO olarak seçtim Kalibrasyon bölümü çalışmıyor.

ASIO seçince kalibrasyon farklı yapılıyordu. Onun prosedürünü ben yazmadım çünkü ASIO destekleyen Virtins Professional fiyatı en az 199 dolar. Eğer bu versiyonu almayacaksan ASIO kullanmaman lazım.