¿Cómo puedo ver si mi oscilador funciona sin usar un osciloscopio?

Algunas opciones (sin ningún orden en particular):

1. Utilice algún tipo de salida de audio como auriculares o altavoces. Tenga en cuenta que esos equipos generalmente están clasificados para 1 Vpp, por lo que debe usar una abrazadera si no sabe realmente cómo es la salida. Además, especialmente para auriculares y parlantes sin amplificadores, es posible que deba usar algún tipo de búfer (generalmente un OpAmp en configuración de seguidor de voltaje) para evitar que la baja impedancia de la salida destruya el comportamiento de sus circuitos. Advertencia: solo funciona hasta el rango de su equipo de audición +, y pierde el contenido de DC. Puede funcionar muy rápido saber si el oscilador funciona, pero la mayoría de las personas no pueden distinguir una frecuencia con solo escucharla.

2. Puede usar un multímetro de costo medio. Algunos (quizás la mayoría) intermediarios (e incluso algunos baratos) tienen un medidor de frecuencia. A veces están desviados por unos pocos Hz, pero la mayoría son utilizables, no obstante. Puede encontrar algunos que lleguen a 20 kHz y algunos que lleguen a 50 kHz y más. Tenga en cuenta que si su oscilador está cerca de los 60 Hz, o no oscila realmente, algunos medidores "engañan" a que la salida es de 60 Hz, o en su mayoría solo recogen las emisiones de su red eléctrica. Advertencia: si su salida no es una forma de onda con buen comportamiento, es posible que obtenga resultados incorrectos y es posible que no pueda saberlo.

3. Puede utilizar una tarjeta de sonido USB. Una USB evitaría dañar la tarjeta de sonido de su computadora (incorporada o costosa) y es económica. Puedes buscar en Ebay o en tiendas chinas por unos muy baratos. Existe un montón de software para usar una entrada de sonido como alcance, pero también puede usar un software de procesamiento de sonido como Audacitypara ver sus ondas o calcular la FFT. Si es lo suficientemente barato y tiene el coraje, es posible que pueda eliminar el filtro de paso alto de la tarjeta y obtener un visor que llegue a CC. También es posible que desee sujetar y almacenar en búfer la entrada, aunque si la tarjeta permite cambiar a entrada de línea (en lugar de entrada de micrófono), la impedancia será mayor y el búfer será menos necesario. Si la tarjeta tiene entrada estéreo, ¡también puede obtener dos canales! Advertencia: la mayoría de las tarjetas solo muestrearán hasta 48 kHz, lo que puede o no ser suficiente para usted. Las tarjetas de gama alta lo llevarán más alto, pero algunas le costarán más que un osciloscopio y aún así obtendrán solo hasta 192 kHz. Tenga en cuenta que algunas tarjetas más baratas tienen una tasa de muestra fija y remuestrean (muy mal) a otras tasas. Intente encontrar la frecuencia de muestreo nativa de la tarjeta, que suele ser de 48000 Hz para algunas más económicas.

4. Haga un híbrido de 1 y 3: use un altavoz y luego use el micrófono de su computadora para mostrar la forma de onda gráficamente. Ventaja: hay otra capa de protección para la tarjeta de sonido. Advertencias: tiene las desventajas de ambos métodos y generalmente introduce distorsión y ruido.

5. Usa un Arduino, si tienes uno a mano. El mayor problema, aunque su frecuencia de muestreo es muy baja y tienes que construir el filtro antialiasing, si lo tienes a mano y tus frecuencias son bajas, puede ser suficiente. Las placas basadas en el Atmega328PB , como el Uno , pueden obtener hasta 76,9 kSPS (hasta 15 kSPS en resolución máxima, según la hoja de datos ). Los que se basan en el Atmega32U4 como el Leonardo parecen admitir solo 15 kSPS (al menos la hoja de datos no menciona la configuración de 76,9 kSPS). Las placas como Due pueden admitir 1 MSPS ( hoja de datos). No sé si existe una solución completa en la red, pero es posible que deba crear un firmware + software para muestrear, transferir y mostrar la forma de onda en una computadora. La ventaja es que tendrás contenido DC. Advertencia: es posible que deba construir un circuito de polarización + paso de CA (o agregar un voltaje de compensación constante) si la salida de su oscilador es inferior a cero voltios. También es posible que necesite una abrazadera "solo para estar seguro" de no freír su ADC. Tenga en cuenta que su filtro antialiasing debe respetar la frecuencia de Nyquist (si construye el filtro) y dado que no será perfecto, obtendrá un poco menos de la mitad de la frecuencia de muestreo. Si no hace el filtro, obtendrá más ruido, pero aún podría ser suficiente para sus necesidades.

A menudo, si no puede ver la salida de un oscilador, puede escucharla . Hace años, un auricular era un detector de elección para muchos comportamientos interesantes. Por supuesto, depende del nivel y la frecuencia, pero usar la ruta de audio es extremadamente económico.

Consulte las limitaciones que se indican a continuación, pero...

Puede conectar un pequeño altavoz o auriculares a la salida de su oscilador.

Luego puede instalar una aplicación de medición de frecuencia gratuita en su teléfono/tableta.

Esa aplicación usará el micrófono del teléfono/tableta para escuchar el tono del altavoz y medir su frecuencia.

Hay inexactitudes en todo eso, pero no es un mal latigazo casi gratis, si no tienes forma en este momento. Hay algunas buenas aplicaciones gratuitas de Android para medir la frecuencia del micrófono.

Esto solo funciona (a) si su frecuencia de oscilador no declarada actualmente está por debajo del máximo. frecuencia de respuesta del altavoz, (b) el micrófono del teléfono máx. la frecuencia y la capacidad de la aplicación están a la altura, (c) su oscilador puede controlar la carga de los altavoces/auriculares de manera adecuada.

No se puede ver fácilmente si funciona correctamente sin un osciloscopio.

De lo contrario, alguna solución para aficionados podría ser usar uno o varios circuitos integrados de contadores binarios y conectar el oscilador tanto al reloj como a la entrada. Verifique las características analógicas para asegurarse de que el IC pueda mantenerse al día. Luego, si lo cronometra durante, digamos, 10 segundos, luego se detiene, puede leer el valor binario para ver cuántos pulsos obtuvo.

Solo por diversión, un enfoque completamente sin electrónica es construir un estroboscopio. Tomaría prestado el Lego Technic de mi hija y lo usaría para hacer girar un disco de cartón negro con una línea blanca, iluminado por el LED en una habitación oscura. Cuando gira el disco a la misma velocidad que parpadea el LED (o un múltiplo entero), la marca parecerá estar quieta. Engranado hacia abajo, tendría un puntero; contar el número de revoluciones que hace la aguja en 10 segundos, multiplicar por la relación de transmisión y dividir por 10 te dará la frecuencia.

Manivela y usa un cronómetro mecánico para tus 10 si quieres estar completamente fuera de tema. En realidad, usaría un motor Lego y una fuente de alimentación variable para un giro más uniforme y una lectura más fácil de los punteros.

No tienes equipo de medición. Por lo tanto, tienes que confiar en tus sentidos. Es decir, que podrías transformar la señal eléctrica en una visual o acústica. Un oído humano es capaz de detectar sonidos desde unas pocas decenas de Hz hasta más de 10 kHz. Las frecuencias más bajas se pueden "medir" visualmente, simplemente encendiendo/apagando un LED después de un comparador (encender/apagar es más fácil de detectar que una onda sinusoidal). Si la frecuencia es más alta, puede usar divisores de frecuencia. El más simple es un flip-flop D retroalimentado inversamente. Por supuesto, estos métodos pueden requerir algunos circuitos de acondicionamiento de señales, pero probablemente esa sea su mejor opción.

Si es un aficionado y realmente ama la electrónica, debería invertir en un osciloscopio, incluso en uno de nivel de entrada, tan pronto como pueda pagarlo.

• Compre un multímetro barato (debe tener un amperímetro) y conéctelo de tal manera que mida la corriente extraída por su oscilador de la fuente (la batería).

• Reemplace una de las resistencias en el bucle de reacción de su oscilador con un potenciómetro y ajuste el valor del potenciómetro de tal manera que su oscilador no satisfaga la condición de oscilación de Barkhausen.

• Luego, mirando el amperímetro, ajuste el potenciómetro a un valor que permita oscilaciones.

• Si la corriente extraída de la fuente aumenta, significa que su oscilador funciona.

Considere usar la entrada de audio de su computadora y Audacity como un osciloscopio económico.

Esto supone que el voltaje no es demasiado alto (es posible que necesite un divisor de voltaje; la mayoría de las tarjetas esperan alrededor de 1 V pp) y en el rango de audio.

Simplemente colocaría dos LED con resistencias lo suficientemente altas en la salida, uno a tierra y otro a la alimentación.

Las resistencias deben ser lo suficientemente altas como para que ninguno de los LED brille (al menos no mucho visiblemente), cuando la salida no está conectada, pero si la salida está conectada a tierra o es alta, el LED respectivo brillará visiblemente.

Si conecta el oscilador ahora, si está oscilando, AMBOS LED brillarán (bueno, cambiarán visiblemente con el oscilador lento pero con el rápido su ojo no podrá seguir y verá brillar AMBOS).

Si desea una mejor detección, use transistores para cambiar esos LED.

Escribí algo al respecto en checo (en http://robodoupe.cz/2018/drobnicky-003-dvojity-emitorovy-sledovac/ ) usando el siguiente esquema: casi cualquier transistor común funciona, el esquema superior funciona sin conexión, o ~ 2V ambos LED brillan solo un poco (en 0V o 5V solo brilla un LED), en PWM/oscilador AMBOS brillan intensamente. Y casi no afecta la salida del oscilador (punto en el medio) Resistencia de entrada alrededor de 100 KOhm.

El esquema inferior hace brillar ambos LED para el oscilador, o desconectados, pero si intercambia las segundas partes (bloquear con Q5 y ​​bloquear con Q9), AMBOS LED brillarán solo en el oscilador, mientras que se apagarán para una potencia constante de alrededor de 1.6V. 2,8 V

Se supone que funciona a aproximadamente 50 MHz+ con casi cualquier transistor pequeño barato normal. Resistencia de entrada superior a 1 MOhm.

Otra respuesta sugirió usar la configuración de voltios de CA de un multímetro, aprovechando el filtro de bloqueo de CC que usará en el modo de voltios de CA.

También puede construir su propio filtro de bloqueo de CC frente a un LED, por ejemplo, un condensador no electrolítico y una resistencia en serie con un par de LED en polaridad opuesta. Esta es básicamente una sonda que detecta si hay algún voltaje de CA presente.

                             +--->|------+
 [oscillator]---||----^v^----|   D1, D2  |---|
   |            C1     R1    +---|<------+   |
   |                                         |
   +-----------------------------------------|

Un rectificador de un diodo simplemente cargaría la tapa y se atascaría sin flujo de corriente; es por eso que usa 2 diodos en polaridades opuestas, para que la corriente pueda fluir en cualquier dirección, a través de uno u otro. (Solo uno de los diodos debe ser un LED).

Elija un capacitor bastante grande (pero tiene que pasar corriente en ambos sentidos para que no sea electrolítico, y una resistencia apropiada para no quemar su LED si se aplicó el voltaje de CC completo, y para no cargar su oscilador tanto que deja de oscilar (cada diodo en realidad solo conducirá aproximadamente la mitad del tiempo).

En caso de muy alta frecuencia, el capacitor será básicamente un cortocircuito, pero a baja frecuencia tendrá una impedancia significativa. Aún así, con una tapa lo suficientemente grande, aún debería obtener suficiente corriente para que el LED sea visible. Si su frecuencia es demasiado alta para que los LED realmente rectifiquen, creo que está bien: ambos se encenderán.

Podría construir un puente rectificador a partir de diodos de señal rápida como fuente de alimentación para un solo LED (todavía con una tapa en serie antes del rectificador como filtro de bloqueo de CC y una tapa de filtro estándar + resistencia en serie después del rectificador).

Con el diagrama del circuito en la pregunta actualizada, la conexión del LED me parece extraña.

Tiene el LED conectado entre las salidas de dos amplificadores operacionales sin resistencia en serie . Probablemente se encenderá con el brillo máximo cada vez que la diferencia de voltaje esté por encima de su voltaje directo. (Sorprendido de que no lo quemaste).

Dices que mediste algunos voltios de CC y más voltios de CA con un voltímetro. Eso significa que tiene oscilación, pero también un sesgo de CC. Ese sesgo de CC podría ser suficiente para mantener el LED encendido permanentemente, por lo que no verá mucha variación de los cambios de voltaje de CA.

Otros comentarios y respuestas han señalado que debe tener cuidado de que su intento de medición no rompa el oscilador en sí: eso generalmente significa colocar una resistencia de tamaño decente en serie con el LED si desea conectarlo entre puntos en su circuito que no son como tierra o una salida de amplificador operacional.

O enciéndalo desde un amplificador de alta impedancia de entrada , por ejemplo, usando otro amplificador operacional como seguidor de voltaje, si desea una constante de tiempo RC alta en su oscilador pero aún necesita suficiente corriente para su LED.

Pero probablemente pueda conectarlo desde una salida de amplificador operacional a tierra, con una resistencia en serie, para que no afecte el voltaje en ninguna de las resistencias de mayor resistencia.

Completando lo que alguien más dijo anteriormente: debería ver algo usando un voltímetro de CC (y la misma lectura después de invertir los cables) en la salida de su circuito, y nada cuando usa un voltímetro de CA.

Editar

Lo siento, cometí un error confuso. Hice malabarismos en mi cabeza con voltímetros analógicos, voltímetros digitales y el proyecto de microprocesador ADC en el que estoy trabajando; cada uno puede informar de manera diferente. Ignore mi respuesta errada: aprender electrónica es lo suficientemente confuso como es.

Un comentario aparte: también es una buena idea tomar prestado un 'scope o usar uno en un laboratorio (como en un Hacker Space ).

En primer lugar, simplificaría toda la configuración eliminando el 741 y sus componentes asociados y haciendo funcionar el oscilador directamente desde la fuente de alimentación.

Retire el LED: carga el oscilador.

Cambie la resistencia de 210k a 100K con un potenciómetro con cable de reóstato en serie (cualquier valor de 500K a 1M) para darle cierto control sobre la ganancia del amplificador del oscilador para que pueda garantizar la oscilación. Es común que los osciladores Wein-Bridge tengan algún tipo de control automático de ganancia en este punto para adaptarse a las variaciones operativas.

Configure sus componentes determinantes de frecuencia a una frecuencia de aproximadamente 1 KHz.

Consigue algún tipo de amplificador de audio. Una vieja radio de transistores con un control de volumen de potenciómetro servirá. Ábralo y conecte su oscilador a la tierra y al extremo "caliente" del potenciómetro de la radio a través de un capacitor (100nF servirá). Avanzar el volumen de la radio a la mitad. Ajuste el potenciómetro de ganancia del oscilador hasta que escuche el tono.

Si está buscando hacer una carrera en electrónica, sería una buena idea coleccionar un conjunto de instrumentos. No tienen que ser de "especificaciones superiores"; puede actualizar a medida que avanzan sus ganancias y su conjunto de habilidades. Mi osciloscopio es de 10 MHz y de una sola traza. Hace todo lo que necesito. Si estoy trabajando con frecuencias por encima de eso, hay otros instrumentos y técnicas. Los osciloscopios baratos están disponibles en las tiendas en línea desde $ 27 australianos (alrededor de $ 24 estadounidenses). Multímetros baratos desde alrededor de $6. Muchos de mis instrumentos de prueba son de bricolaje (o kits) y construir instrumentos es una excelente manera de aprender y ahorrar dinero al mismo tiempo.

La mejor de las suertes con tu carrera de electrónica. He sido un nerd de la electrónica durante 66 años y es lo único a lo que sigo regresando.

¿Es suficiente verificar con un pulso de baja frecuencia? Ponga un temporizador de reloj de 1 Hz en él, vea cómo se ven las imágenes y si eso es como se esperaba.

Si tiene una configuración de disparo en su alcance, los flancos de cualquier pulso digital le dirán algo sobre la resolución y el tiempo. Si el alcance está lo suficientemente roto, esta simple prueba te lo dirá. Si no, al menos tienes una línea de base que funciona y avanzas desde allí. La clave está en trabajar con fuentes estables que sepas que funcionan correctamente.

En el pasado lejano, cuando el equipo de prueba no se obtenía como a mediados de los años setenta, usé una bomba de diodo de media onda simple y medí el voltaje de salida de CC. Si no hay CA, no habrá lectura porque la tapa de acoplamiento de entrada bloquea la CC. Usé diodos Ge porque eran abundantes y de baja caída y buena respuesta de frecuencia. Para su trabajo, podría salirse con la suya con 1N4148 o similar, que es barato.