Pagina web: http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en
Folosirea placii de sunet permite transformarea acesteia intr-un osciloscop digital cu un generator de semnale integrat, cu analiza a frecventei (FFT) si cu recorder
de fisiere de unda
1 Cerinte de sistem
Windows 2000, XP, Vista sau Windows 7 (x64) •
Un PC cu o placa de sunet instalata.
50MB de spațiu pe disc.
2 Instalare
Despachetati fișierul ZIP din orice director si executati setup.exe. Programul poate fi pornit ulterior din
meniul programului din cadrul sistemul de operare Windows.
3 Descriere
Acest software poate fi folosit pentru afisarea si analiza undelor sonore. Datele pot fi inregistrate atat
direct de pe placa de sunet (prin intermediul intrarilor de microfon sau LINE-IN), fie de la o sursa cum ar fi
un CD sau Mediaplayer. Intrarea la osciloscop este definita de mixerul de sunet Windows (vezi detaliile
de mai jos). Software-ul obtine datele de intrare pentru placa de sunet prin interfata Windows fara a
comunica direct cu placa de sunet. Prin urmare, problemele ce pot aparea la placa de sunet sunt de
regula probleme la nivelul sistemului de operare si nu depind de software-ul in sine.
Interfata cu utilizatorul este aranjata asemenea unui osciloscop conventional. Cu toate acestea, in
fereastra programului sunt furnizate afisajele XY suplimentare, analiza de frecventa si setari.
3.1 Osciloscop
Software-ul afisează canalul din stanga si din dreapta al placii de sunet (strereo) in fereastra
osciloscopului. Canalul din stanga este reprezentat printr-o linie verde, iar canalul drept printr-o linie rosie.
In fereastra de interfata cu utilizatorul exista butoane si ferestre de intrare pentru urmatoarele trei functii:
Amplitudine, Timp si Trigger.
Figura 1: Osciloscop de baza de placa de sunet
3.1.1 Setări amplitudine
Scala de amplitudine a celor doua canale poate fi setata independent si sincronizata. Sincronizarea este
pornita odata cu pornirea programului si poate fi dezactivata prin de-bifarea optiunii "Sync CH 1 & 2" de
pe panoul frontal. In cazul unui control independent al canalului, canalul activ trebuie să fie selectat prin
butonul "Select CH" (vezi Figura 2).
Figura 2: Setarile amplitudinii si compensarile canalului
Valorile de amplitudine sunt date in unitati per diviziune (unit/diziviune) a ecranului osciloscopului si sunt
afisate pentru ambele canale deasupra acestuia. Valoarea amplitudinii corespunde nivelului de zgomot
digitizat impartit la 32768. Aceasta reprezinta rezolutia de 16 biti a datelor, inregistrate prin intermediul
placii de sunet. Datorită diferitelor setări ale volumului placii de sunet din Windows, nivelul absolut de
sunet nu poate fi determinat in mod direct! Prin urmare, valorile prezentate trebuie intelese in unitati
arbitrare. Accesand campurile de compensare va duce la afisarea a doua cursoare orizontale pe ecranul
osciloscoapelor. Decalajul poate fi modificat prin deplasarea acestor cursoare sau prin introducerea unei
valori intr-unul dintre campuri. Dacă semnalul canalului se afla in afara ferestrei vizibile a ecranului,
cursorul este afisat la marginea superioara sau inferioara a ecranului (in functie de locul unde este
localizat semnalul real). Cursoarele vor disparea in mod automat de pe ecran dupa cateva secunde fara
modificarea unui decalaj.
Figura 3: Cursoare offset vizibile pe ecran
3.1.2 Baza de timp
Setarea Timp se refera la intreaga gama reprezentata si NU la valoarea per unitate ca la un osciloscop
normal! Intervalul variază intre 1ms si 10.000ms. Cu cat este mai mare intervalul, cu atat este mai mica
rata de scanare utilizata. Acest lucru este inevitabil din cauza gradului de utilizare a procesorului
calculatorului. In setarea de declansare "single", rata de scanare este din nou marita, deoarece utilizarea
calculatorului este mai putin importanta aici.
3.1.3 Trigger
Modurile de setare ale trigger-lui sunt "off", "auto", "normal" si "single". Acestea corespund modurilor
standard pentru o gama larga de osciloscoape. Pragul de declanșare poate fi ajustat fie in fereastra de
intrare a selectiei declansatorului, fie prin deplasarea crucii galbene in fereastra osciloscopului cu
ajutorul mouse-ului. Timpul de declansare poate fi reglat numai prin deplasarea cursorilor cu ajutorul
mouse-lui.
In singurul mod SHOT al declansatorului, comutatorul RUN/stop este dezactivat automat si trebuie sa fie
apasat din nou pentru o noua preluare de date.
Butonul "Setare automată" declansează programul pentru a estima valoarea optima a bazei de timp
precum si a nivelului de declansare. Frecventa principala gasita in canalul de declansare este utilizata
pentru a obtine baza de timp. Pragul (threshold) este luat din amplitudinea semnalului. Daca
amplitudinea este prea mica, butonul nu are efect. Sub cca. 20Hz rezultatul nu este fiabil din cauza
ferestrei de timp limitate utilizata pentru analiza.
3.1.4 Mod canal
In mod prestabilit, in fereastra osciloscopului sunt afisate doua canale. Cu comutatorul de selectie a
modului din partea de jos a ferestrei programului, se poate alege suma, diferenta sau produsul canalelor.
3.1.5 Analiza datelor
In interfata cu utilizatorul exista, de asemenea, un comutator de pornire / oprire, care poate fi utilizat
pentru a intrerupe achizitia de date pentru a permite analiza continutului curentului . Selectorul "timp real
–real time" permite comutarea in timp real a masuratorilor frecventei principale, amplitudinii varf la varf si
RMS a semnalului. Rezultatul este afisat in marginea superioara a ecranului. Aceasta masuratoare
solicita procesorul si pot aparea probleme de functionare.
Figura 4: Masurarea automata a frecventei si a amplitudinii semnalelor
3.1.6 Stocarea datelor
Valorile masurate, afisate pe ecran, pot fi scrise simultan intr-un fisier (in format CSV). Aceasta
caracteristica este activata prin bifarea casutei "log to file" si definirea numelui fisierului respectiv. Rata
de actualizare a fisierului este legata de rata de pe ecran, care poate fi definita in campul "Setări" din
domeniul de aplicare. Inregistrarea se va termina atunci cand caseta "log to file" nu este bifata sau cand
nu sunt afisate valori pe ecran.
Rețineți: Valorile măsurate sunt inscrise numai in fisier, cand valorile corespund cu cele vizibile pentru
utilizator. Trecerea la analiza modului XY sau a frecventei va întrerupe logarea datelor!
3.1.7 Masurati proprietățile semnalului
Amplitudinea sau timpul/frecventa poate fi masurata cu ajutorul cursorului din fereastra osciloscopului.
Acesta/acestea pot fi activate prin campul de selectie de sub fereastra. In modul amplitudine valorile celor
doua cursoare, precum si diferenta de amplitudine sunt afisate.
Figura 5: Analiza amplitudinii cu cursorii. Valorile afisate corespund canalului 1.
Pentru modul timp, diferenta de timp si frecventa corespunzatoare sunt afisate corect. Datele pot fi, de
asemenea, examinate in detaliu prin utilizarea zoomului (numai cand achizitia datelor este oprita). Prin
deplasarea cursorului, intervalul de masura poate fi schimbat. Cand cursorul se apropie de marginea
ferestrei, fereastra este deplasata automat in directia corespunzătoare. Viteza schimbarii depinde de
distanta pana la margine. Cursoarele pentru amplitudine si tensiune pot fi activate simultan.
Figura 6: Marirea undelor in jurul cursorului portocaliu cu valorile de timp si amplitudine afisate
Pozitia functie de timp a cursorului portocaliu si valorile amplitudinii corespunzatoare (verde si rosu) sunt
afisate și pe ecran.
3.2 Setarea culorilor Culorile graficelor și ale caroiajului (osciloscop și xy- grafic) pot fi stabilite cu ajutorul legendelor colorate. Meniul de culori (a se vedea Figura 7: Schimbarea culorii graficelor și caroiaj Figura 7) permite modificarea culorii.
Figura 7: Schimbarea culorii graficelor si a caroiajului
3.3 Grafic XY Aici cele doua canale sunt afisate unul versus celalalt. Prin urmare, pot fi produse figuri Lissajous. Pentru
aceasta, frecventele pot fi reglate din generatorul de semnal.
Figura 8: Figura Lissajous pentru f1 = 440Hz, f2 = 880Hz si o fază de 0 °
Cursorul de deasupra graficului permite modificarea duratei de persistenta a datelor afisate. Daca se
doreste o setare de timp mai mare atunci fereastra de timp afisata pe ecran va creste. Semnalele in
schimbare rapida ar trebui să fie mai bine afisate cu o persistenta scurta.
Controlerele de-a lungul axelor x si y permit o scalare a canalului corespunzator (marire sau micsorare).
Intervalul reprezentat este ales prin ajustarea butonului de amplitudine din fereastra programului.
3.4 Analiza frecvenței In fereastra "frequency analysis", se afiseaza rezultatul analizei Fourier a canalului selectat. Canalul
poate fi ales cu ajutorul butonului de selectare de deasupra grilei. In mod prestabilit, graficul arata
amplitudinea de la 0 la 10000 Hz. Amplitudinea, precum si frecventa pot fi dispuse pe o scala logaritmica
sau in unitati dB.
Scara verticala poate fi reglata automat selectand campul de selectare automata de deasupra graficului.
O ajustare manuala este posibila prin dublu clic pe valoarea maxima sau minima a axei si introducerea
unei valori noi. Acest lucru trebuie facut numai daca scala automata este dezactivata!.
Sub grafic gasiti o bara de rulare si un control al culisarii cu zoom; acestea permit schimbarea intervalului
indicat. Ele ar trebui să fie utilizate doar daca preluarea datelor a fost oprita prin butonul de pornire /
oprire. Dispozitivul de zoom-ului arata detaliile analizei frecventei: utilizati mouse-ul pentru a seta linia
galbena perpendiculara pe frecventa de interes si actionati cursorul zoom-ului pana la detaliul dorit.
Figura 9: Analiza de frecventa a unui semnal de 440 Hz
Cele doua valori aflate sub „slider” arata frecventa la pozitia cursorului si valoarea celei mai puternice
frecvente gasita in urma unei analize armonice a datelor. Retineti ca analiza Fourier se bazeaza intotdeauna pe date cu rata de „sampling” totala de 44,1 kHz. Selectarea optiunii "hold peak" permite
stocarea valorilor amplitudinii maxime ale analizei Fourier. Aceasta optiune permite afisarea functiei de
transfer, atunci cand se utilizeaza un generator de zgomot alb „white noise generator”.
Figura 10: Functia de transfer utilizand functia de mentinere a varfului cu generatorul de zgomot alb
In cadrul analizei de frecventa este prevazut si un filtru reglabil cu frecventa selectiva „Besselfilter 10th
order”. Pot fi selectate trei tipuri de filtre: Filtru Low-pass, high-pass si band-pass filter. Frecventele critice
pot fi ajustate în mod corespunzator cu ajutorul comenzilor glisante.
Deasupra filtrului pentru frecvente este un buton pentru a deschide controlul filtrului intr-o fereastra
separata. Aceasta functie va permite sa observati efectul filtrului direct in fereastra osciloscopului. Printr-
un dublu-clic pe buton sau inchiderea ferestrei se restabilesc setarile originale.
3.5 Functia de transfer Pe langa analiza frecventei pe un canal individual, este posibila masurarea functiei de transfer. Aceasta
masuratoare utilizeaza raportul Canal 1 si Canal 2 pentru a determina dependenta de frecventa a
caracteristicii de transfer. Pentru a obtine functia de transfer, trebuie selectat un semnal de zgomot sau
patratul unei unde (u2) in generatorul de semnale pentru a acoperi spectrul de frecventa complet intr-o
singura masuratoare. Alternativ, se poate utiliza o matrice de frecventa. Canalul 1 ar trebui sa contina
semnalul original si Canalul 2 filtrat.
3.6 Waterfallgraph Un grafic de cascada afiseaza analiza de frecventa functie de timp. Pentru aceasta, analiza Fourier se
face in mod implicit la fiecare 120msec. Amplitudinea fiecarei frecvente este afisata sub forma unui cod al
culorilor (negru: cea mai mica amplitudine, rosu: cea mai mare amplitudine). Figura 11 prezinta graficul
de cascada pe canalului 1. Perioada analizelor de frecventa ulterioare poate fi ajustata prin parametrul „FourierPeriod” in fisierul scope.ini. Sensibilitatea afisajului poate fi marita cu ajutorul cursorului de
deasupra ecranului.
Figura 11: Graficul de cascada al canalului 1
3.7 Stocarea datelor afisate Graficele vizibile pe ecran (osciloscop , analiza de frecventa, xy- diagrama) pot fi stocate atunci cand
achizitia de date a fost oprita prin butonul "RUN / STOP". Butonul "salvati" este afisat in zona graficelor.
Dupa apasarea acestuia este afisat un camp de selectare a fisierului si numele de fisier in format (BMP,
JPG sau PNG). In mod automat graficul este salvat colorat precum si alb-negru. In plus, un fisier text ( cu
extensie CSV) ce contine datele reale este stocat cu acelasi nume. Aceasta contine datele sub forma de
lista separata de comenzi, care poate fi importata in Excel.
3.8 Generatorul de semnale Un generator de semnal cu 2 canale este integrat in program. Generatorul poate fi activat in fereastra
programului prin apasarea butonului de deasupra panoului. Un dublu-clic pe buton va incorpora din nou
generatorul.
Figura 12: Generator de semnale
Generatorul emite semnale sinusoidale, de tip: dreptunghi, triunghi si dinte de fierastrau cu amplitudine si
frecventa variabile. Un generator de zgomot alb (white noise) este de asemenea inclus. Faza semnalului
poate fi ajustata.
Modul "Sweep" permite să baleati frecventa de la frecventa principală pana la frecventa finala in mod
continuu in fereastra de timp specificata.
Figura 13: Masurarea frecventei automate
La deschiderea generatorului de semnal, ambele canale sunt dezactivate si trebuiesc rotite cu ajutorul
butonului din partea inferioară a ferestrei. Frecventa poate fi modificata in pasi de 0,5 Hz. Semnalul
generatorului poate fi trimis direct spre placa de sunet. Acest lucru trebuie activat in mixerul de sunet al
sistemului de operare Windows (denumit: " Wave Out"). In plus, daca este activata inregistrarea sursei
"Wave", semnalele sunt vizibile in osciloscop si pot fi afisate (pentru a produce figuri Lissajous ).
Butoanele de selectie "Trimiterea la domeniul de aplicare-„Send to scope" vor adauga semnalele
generatorului in canalul corespunzator. Acest lucru este independent de sursa de inregistrare selectata a
domeniului de aplicare.
3.9 Extras In aceasta fereastra, exista cateva setari pentru dispozitivele audio din Windows . In partea dreapta sunt
dispozitivele audio pentru intrarea si iesirea sunetului. Verificarea optiunii "auto activare" va declansa
automat dispozitivul selectat, precum si setarea volumului la valoarea data in procente.
Figura 14: Fila Extra contine setarile de sunet ale ferestrelor si inregistratorul de sunet
In partea stanga sunt butoanele pentru a porni mixerele audio Windows care functioneaza. Retineti ca
fiecare apasare a unui buton deschide o mica fereastra de mixer! In mixere, intrarile si iesirile pot fi
configurate individual. In partea de jos a ferestrei de setari este un buton pentru a reseta setarile
programului. Aceasta include toate setarile, respectiv toate modificarile efectuate de utilizator pana in
prezent vor fi pierdute!
Figura 15 : Fereastra de selectare a limbii
3.10 Pentru experti: schimbarea configuratiei Comportamentul domeniului poate fi modificat prin modificarea sau adaugarea parametrilor in fisierul
file.ini. Acest fișier este localizat in: %appdata%\scope, care de obicei este in
C:\Users\<username>\Appdata\Roaming\scope. Daca acest lucru nu exista, dupa prima pornire a
5. Concluzii Sper ca veti avea multa distractie cu acest program. Daca ceva nu merge bine si ati descoperit un bug, o
slaba functionare, va rugam sa trimiteti e-mail la: [email protected].
Daca folositi programul pentru un proiect la universitate sau la scoala, doresc sa stiu despre asta.
Acest program poate fi utilizat si transferat gratuit in cadrul scolii si al sectorului privat. Pentru
utilizarea comerciala planificata, va rugam sa contactati: [email protected].
6 Rezolvarea problemelor Desigur, acest program ar putea avea in continuare unele erori, insa unele probleme standard sunt
cauzate de placa de sunet si / sau de modul de operare Windows.
La pornirea programului este afisat un mesaj de eroare Mesajul de eroare, conform caruia motorul instalat LabView Run-Time (versiunea 7. 1) este incompatibil
cu cel cerut (versiunea 7.1.1), este cauzat de un motor LabView Run-Time instalat anterior. Pentru a
lansa programul, dezinstalati motorul Run-Time (panoul de control Add / Remove Program National
Instruments) inainte de a reinstala acest software.
Nu este gasita nicio placă de sunet Verificati managerul de hardware, ca Windows are de fapt o placa de sunet instalata corect. Unele placi
de sunet recunosc daca sunt instalate difuzoare sau un microfon. Acesta este comportamentul implicit in
Windows Vista / Win7. In acest caz, trebuie să verificati daca cel putin un dispozitiv de intrare / iesire este
activat in setarile de sunet (marcaj verde). Daca niciun dispozitiv de iesire nu este activat, programul se
va termina imediat.
Osciloscopul indica un semnal si afisajul este inghetat Din nefericire, se intampla uneori ca comunicarea cu Windows sa nu functioneze. Aici numai terminarea
si relansarea programului va ajuta!
Nu există semnal pe osciloscop Daca se foloseste generatorul de semnal si un canal este alcatuit astfel incat sa fie pornit, utilizatorul
trebuie sa selecteze "Wave Out" pentru echipamentul de mixare audio .
Nu se aude niciun sunet Pentru ca un semnal de pe difuzor sa fie audibil, echipamentul corespunzator nu trebuie dezactivat. In
acest caz, verificati mixerul audio si activati dispozitivul de oprire. Cand utilizati generatorul de semnal,
trebuie sa selectati "Wave".
Stari ciudate in semnal Un semnal mare poate suprasolicita intrarea. Valoarea maxima posibila trebuie efectiv trimisa la iesire.
Cu unele carduri de sunet, totusi, acest lucru duce la o depasire si in loc de o valoare pozitiva mare, este
trimisa o valoare negativa mare, ceea ce duce la o distorsionare completa a semnalului. Daca se observa
astfel de salturi, semnalul de intrare trebuie să fie atenuat.
Programul reactioneaza foarte incet Incarcarea procesorului pe un calculator lent (mai putin de 1GHz) poate ajunge pana la 100%, in special
in modul de analiza a frecventei. Programul va reactiona doar incet. O solutie este de a reduce cantitatea
de date care urmeaza sa fie procesate prin modificarea ratei de esantionare in fisierul scope.ini. Pentru
aceasta se dezinstaleaza cu cuvantul cheie „SamplingRate” si se pune o valoare de 22050. Aceasta
corespunde unei reduceri a cantitatii de date cu un factor 4.
In vizualizarea XY, setarea de persistenta are un impact puternic asupra incarcarii sistemului. S-ar putea
sa trebuiasca sa reduceti timpul de persistenta pentru a obtine din nou un sistem mai receptiv.
Schimbarile in scope.ini nu au niciun efect Odata cu versiunea 1.40, configuratia este stocata in directorul C: \ Users \ <username> \
Appdata \ Roaming \ scope . Numai modificarile din acest director sunt de fapt recunoscute de
program. Stergeti dosarul pentru a reveni la fisierele din directorul de instalare al domeniului.
