Генератор сигналов полезная вещь в радиолюбительской практике. Для тех, кто занимается ремонтом и настройкой звуковой усилительной аппаратуры это устройство окажется незаменимым помощником в работе, поможет оно и при проверке трактов радиоприемников, магнитофонов и другой техники. Не лишним будет этот прибор-программа и в лабораториях школ и ВУЗов.
Частота сигнала может изменяться от 1 до 22050 Гц с дискретностью 1 Гц, форма — синусоида, прямоугольник, треугольный, пилообразный сигнал с плавным нарастанием и резким спадом, а также сигнал белого шума. Предусмотрена возможность регулировки амплитуды сигнала.
Назначение элементов управления понятно из надписей и, я думаю, не нуждается в дополнительном объяснении. Программа не требует какой либо установки или наличия дополнительных библиотек. Вывод звука начинается по факту нажатия на кнопку «Старт» и заканчивается по нажатию на кнопку «Стоп».
Используется мультимедийное устройство определенное Windows как основное, обычно это звуковая карта, она должна поддерживать режим 44100 Гц, 16 бит. Сигнал снимается с выхода LINE-OUT или Speakers, с помощью стандартного разъема, его амплитуда может достигать уровня 0,5 В.
О сайте.
Электронные устройства и модели,
обучение и консультация,
документация и средства разработки.
Принимаем на реализацию проекты,
услуги, идеи. Возмездная помощь.
Здесь может быть
ваша реклама
Понравилась конструкция,
но не можете собрать?
Обращайтесь, мы удовлетворим
ваши запросы и пожелания!
Напишите нам письмо.
В русском Интернете бестолку защищать свои права. Хотите использовать материалы — используйте,
но с письменного согласия авторов. В противном случае будут высланы соответствующие письма
в поисковые системы об ограничении индексации ваших сайтов. Не доводите до греха.
Компьютер как генератор звуковой частоты
Перспективным направлением в плане доступности и достижения высоких эксплутационных параметров является создание средств измерений на базе персональных компьютеров. В настоящее время широкое распространение получили виртуальные измерительные системы и виртуальные приборы (ВП). Под ними понимаются средства измерений, построенные на основе встраиваемых в компьютер многофункциональных, многоканальных аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, работой которых управляют специализированные программные оболочки [1, 4]. Область применения виртуальных приборов определяется характеристиками программного обеспечения. В отличие от традиционных средств, функции, интерфейс, алгоритмы сбора и обработки информации виртуальных приборов определяются пользователем. С помощью одного и того же аппаратного обеспечения программно реализуются многофункциональные приборы, имеющие различное назначение (генераторы сигналов, осциллографы, частотомеры, измерители нелинейных искажений).
Программные оболочки ВП создаются в средах программирования Visual Basic, C ++ , Delphi. Они поддерживают объектно-ориентированное программирование, компоненты и технологии с новыми библиотеками функций, что предельно упрощает процесс разработки продуктов. В первую очередь это относится к интерфейсу ВП.
Однако рассмотренные программные среды являются универсальными, они относятся к текстовым языкам программирования, каждая команда в них представляет собой набор служебных и зарезервированных слов в строго определенной последовательности и синтаксисом. Освоение подобного программирования – сложная задача. При этом работа с портами компьютера, внешними и встраиваемыми устройствами требует досконального знания программной и аппаратной части.
Предлагается создание виртуальных приборов осуществлять с использованием среды графического программирования LabView, разработанной National Instruments [2, 3]. LabView предлагает принципиально иной подход разработки пользовательских приложений. Прикладная программа, созданная в LabView, по возможностям аналогична программам, написанным на традиционных языках программирования, но, в отличие от них, использует графический язык. Разработка пользовательских приложений в LabView осуществляется в виде блок-схем, создание которых не требует запоминания многочисленных стандартных команд. Программирование отличается простотой и интуитивностью процесса разработки. LabView, являясь универсальной системой программирования, в наибольшей степени соответствует разработке оболочек ВП, имеет мощные библиотеки инструментов [5].
Читайте также: Технические условия ремонта генератора
С помощью LabView разработан виртуальный низкочастотный генератор (ВНЧГ). Генератор электрических сигналов является одним из основных приборов, используемых при калибровке, поверке и контроле средств измерений. Промышленно выпускаются различные типы этих приборов – генераторы синусоидальных, прямоугольных, пилообразных сигналов, генераторы сигналов специальной формы. Программная оболочка разработанного ВНЧГ представлена на рис 1.
Рис. 1. Программная оболочка панели ВНЧГ
Регуляторы и индикаторы, расположенные на передней панели ВП, позволяют:
– изменять параметры выходного сигнала – группа управляющих регуляторов («Тип сигнала», «Амплитуда», «Частота», «Смещение»);
– визуализировать и сохранять данные в файл;
– оценивать характеристики сигнала – блок цифровых полей характеристик сигнала по уровню и амплитуде.
Блок-схема генератора приведена на рис. 2.
Она состоит из следующих основных блоков:
– вывода сигнала на звуковую карту;
– сохранения результатов в файл.
Блок генерации сигнала является субвиртуальным прибором, отвечающим за генерацию сигнала, изменение частоты, формы, типа сигнала. Схема блока генерации, представленная на рис. 3, имеет соответствующие входы на структурной схеме генератора и регуляторы на передней панели.
Данные о работе ВНЧГ сохраняются в файл с расширением lvm, который в дальнейшем может быть открыт в текстовом редакторе или редакторе электронных таблиц. В файл записывается следующая информация:
– заголовок сегмента данных;
– дата и время начала записи;
Для указания файла, в который будут сохраняться данные, служит элемент «Директория» – диалоговое окно, в которое вводится полный путь к файлу.
Аппаратно ВНЧГ использует звуковую карту ПЭВМ, которой оснащены все современные персональные компьютеры. Разрядность звуковых карт составляет 16 или 24 разряда, а частота преобразования ‒ 86 или 192 кГц, что является достаточным для воспроизведения сигнала синусоидальной формы в диапазоне от 0 до 48 кГц (диапазоне низкочастотного генератора). Разработанный ВНЧГ позволяет синтезировать также сигналы треугольной, пилообразной, прямоугольной формы.
Рис. 3. Блок-схема блока генерации частоты и формы сигнала
Исследование метрологических характеристик ВНЧГ осуществлялось по методике, используемой для традиционных низкочастотных генераторов, определяемой в соответствии с требованиями ГОСТ 8.314–78 «Генераторы низкочастотные измерительные. Методы и средства поверки».
Экспериментально определены метрологические характеристики звуковой карты АС97, встроенной в материнскую плату GygaBite. Определение диапазона и погрешности установки частоты виртуального генератора осуществлялось частотомером ЧЗ-54. Для этого выход звуковой карты соединялся с входом частотомера. Диапазон выходного сигнала составил 1–17000 Гц. Определение погрешности генератора по шкале частот показало, что максимальное значение относительной погрешности равно 1,2 %. Форма сигнала визуально контролировалась на осциллографе С1-65А. Необходимо отметить, что ВНЧГ, в отличие от традиционных генераторов, позволяет воспроизводить диапазон малых частот 1–25 Гц. Фронты прямоугольных сигналов при этом имеют крайнюю высокую скорость нарастания (универсальным осциллографом оценить не удается).
Диапазон и погрешность установки выходного напряжения генератора определялись с помощью вольтметра В7-28. Диапазон напряжения составил 1 mВ–1,1 В. Относительная погрешность установки выходного напряжения при частоте 50 Гц и синусоидальной форме сигнала в начале диапазона напряжений максимальна и составила 2,3 %, к концу – уменьшается до 0,04 %.
Увеличение диапазона рабочего напряжения и величины выходного тока возможно путем использования интегральных усилителей звуковой частоты, нашедших широкое распространение в области автомобильной акустики. Примером таких микросхем является ТА 8215, TDA 1562. Они имеют диапазон усиливаемых частот до 20 000 Гц, возможность использования напряжения питания 12 В (стандартного значения блока питания компьютера) и значения выходного тока до 10 А.
Читайте также: Сервис по ремонту генераторов в уфе
Разработанный генератор звуковой частоты может быть широко использован при проведении практических и лабораторных занятий в учебных заведениях. Он также найдет применение при проведении экспериментов в заводских и лабораторных условиях из-за многофункциональности и гибкости в создании интерфейса.
Свешников В.К., д.т.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт им. М.Е. Евсевьева», г. Саранск;
Корочков Ю.А., д.т.н., заведующий лабораторией газоразрядных ламп высокого давления ГУП Республики Мордовия «НИИИС им. А.Н. Лодыгина», г. Саранск.
Как использовать компьютер в качестве генератора сигналов произвольной формы
Узнайте, как ваш компьютер может работать в качестве генератора сигналов произвольной формы. В данной статье мы будем использовать Scilab для генерирования цифровых сигналов, которые могут быть преобразованы в аналоговые сигналы с помощью звукового аппаратного обеспечения компьютера.
В последнее время я пишу статьи, которые демонстрируют использование Scilab для различных задач обработки сигналов. Эксперименты с DSP в такой вычислительной среде чрезвычайно удобны; алгоритмы, используемые в системах связи, датчиках и аудиосистемах, могут быть быстро разработаны и усовершенствованы, а сигналы могут быть тщательно проанализированы во временной и частотной областях.
Следующий шаг – расширить всю эту деятельность по обработке сигналов в область реальных сигналов напряжения, и Scilab делает выполнение этого очень простым (я предполагаю, что ваш компьютер может воспроизводить звук). В настоящее время у меня нет доступа к MATLAB, но я предполагаю, что он обеспечивает эквивалентные функциональные возможности, поэтому я надеюсь, что почти всё в этой статье будет актуально и для пользователей MATLAB. Существует еще одна бесплатная альтернатива MATLAB под названием GNU Octave. Я никогда не использовал его, поэтому я был бы признателен за любые отзывы пользователей Octave о том, как в нем реализовать операции преобразования цифры в аналог, обсуждаемые в этой и следующей статьях.
Вероятно, существует довольно много способов использовать эти возможности преобразования Scilab в аналог (или MATLAB в аналог). Один из вариантов использования, который приходит на ум, – это тестирование высокочастотной части беспроводного передатчика путем генерирования модулирующих сигналов основной полосы частот в Scilab и преобразования их в аналоговые сигналы, которые подаются на радиочастотную схему. В данной статье мы остановимся на более общем приложении: использование типового компьютера в качестве генератора сигналов произвольной формы.
Прежде чем перейти к основной части статьи, взгляните на предыдущие статьи по этой теме, чтобы ознакомиться с контекстом обсуждения.
Предыдущие статьи о цифровой обработке сигналов в Scilab
Базовая система
Единственное, что вам нужно из дополнительного аппаратного обеспечения, – это аудиокабель с разъемами на обоих концах. Один конец подключается к разъему наушников на компьютере, а второй конец подает сигнал на соответствующую схему (или на осциллограф). На следующей фотографии показано, как я подключил пробник осциллографа Tektronix к аудиоразъему.
Подключение аудиокабеля с выхода компьютера к осциллографу для тестирования генерируемых сигналов
Команда, которую мы будем использовать для генерирования аналоговых сигналов, называется sound() . Её единственный обязательный входной аргумент – это массив чисел, который вы хотите отправить на звуковой цифро-аналоговый преобразователь. Значения в этом массиве должны быть больше или равны –1 и меньше или равны +1. Это удобно, если вы работаете с синусоидальными сигналами, потому что функции sin() и cos() генерирую сигналы в этом диапазоне. Однако, в целом, вам необходимо знать амплитуды вашего сигнала и масштабировать их в диапазон [–1,1] по мере необходимости.
Читайте также: Ваз 2106 как подключить генератор от нивы
Функция sound() также принимает аргумент для необходимой частоты дискретизации. Если вы не указываете частоту дискретизации, то она использует значение по умолчанию, которое составляет 22,05 кГц.
Пока мы говорим о частоте дискретизации, я должен упомянуть о серьезном ограничении, которое затрагивает любые попытки использовать звуковое оборудование компьютера в качестве генератора сигналов. Это аппаратное обеспечение предназначено для аудиосигналов, и, следовательно, его максимальная частота дискретизации была выбрана в соответствии с качеством звука, которое должно обеспечиваться аппаратным обеспечением. У меня сложилось впечатление, что в настоящее время многие компьютеры поддерживают частоты дискретизации до 192 кГц, но четкую информацию по этому вопросу найти трудно.
Генерирование синусоиды
Давайте начнем с простого примера. Мы сгенерируем синусоиду 441 Гц и рассмотрим некоторые осциллограммы.
Массив n , и следовательно, и массив Signal_OneCycle , имеет длину 50. Период сэмплирования составляет 1/22050 ≈ 45 мкс. Таким образом, один период сигнала длится приблизительно 50 × 45 мкс = 2.25 мс. Я предпочитаю, чтобы общая продолжительность составляла примерно 10 секунд, чтобы у меня было достаточно времени, чтобы посмотреть на сигнал на осциллографе. Следующий цикл for используется для расширения массива Signal_OneCycle до массива, длина которого соответствует требуемой длительности сигнала.
Теперь мы готовы генерировать сигнал. Нам не нужно указывать частоту дискретизации, потому что частота дискретизации, которую я использовал (22,05 кГц) равна значению по умолчанию.
Следующая осциллограмма показывает сгенерированный сигнал. Внизу мы можете увидеть измерения размаха (пик-пик) сигнала и частоты. Амплитуда сигнала, взятого напрямую с разъема наушников, вероятно, будет достаточной для многих приложений; если вам нужно более высокое напряжение, то будет достаточно простой схемы на операционном усилителе.
Осциллограмма сгенерированной синусоиды
Одним особенно удобным аспектом генерирования аналоговых сигналов таким способом является то, что функция регулировки громкость на компьютере дает вам превосходный контроль над амплитудой сигнала. Следующие осциллограммы дают представление о взаимосвязи между амплитудой сигнала и выставленной на компьютере громкостью.
Влияние регулировки громкости на компьютере на амплитуду генерируемого сигнала. Вариант 1 
Влияние регулировки громкости на компьютере на амплитуду генерируемого сигнала. Вариант 2 
Влияние регулировки громкости на компьютере на амплитуду генерируемого сигнала. Вариант 3
Генерирование треугольного сигнала
Следующие команды могут использоваться для генерирования треугольного сигнала. Мы будем использовать ту же частоту (т.е. 441 Гц), то есть длину в 25 выборок.
Сгенерированный треугольный сигнал
Прежде чем мы закончим, я хочу отметить, что эта система обеспечивает не только удобное управление амплитудой, но и быструю настройку частоты: вы можете изменить частоту аналогового сигнала, не изменяя цифровые значения, а указав другую частоту дискретизации при вызове функции sound() . Например, если указанная частота дискретизации выше исходной частоты дискретизации в 2 раза, то новая частота сигнала будет выше, чем исходная частота, в 2 раза.
Сгенерированный сигнал с частотой вдвое больше исходной частоты 
Сгенерированный сигнал с частотой вдвое меньше исходной частоты
Заключение
Мы обсудили простой способ, который использует Scilab (или MATLAB), чтобы превратить обычный компьютер в генератор сигналов произвольной формы. В данной статье представлены команды Scilab для генерирования синусоидального и треугольного сигналов, а в следующей статье мы рассмотрим другие типы сигналов.
- Свежие записи
- Как я ремонтировала свой автомобиль
- Автомобильные зеркала
- Ностальгия по «бугатти»
- Тест драйв. OPEL MOKKA – лучший полноприводный кроссовер в своем классе
- McFarlan — от рассвета до заката
источники:https://dmsht.ru/kompyuter-kak-generator-zvukovoy-chastoty