「電子DIY」電腦改造成數(shù)據(jù)記錄器

下面是一些簡單的方法，可以將數(shù)據(jù)輸入到計算機中，只需很少的自付費用，將電腦改造成實用的數(shù)據(jù)記錄器（或其他程序），這真的很容易搞定。你不需要成為一個懂CPU的人。

PicAXE測量模擬輸入管腳上的電壓，并將10位數(shù)據(jù)發(fā)送到Amaseis進行繪圖。我決定用一個6美元的USB串行適配器來完成這項工作，當我打開箱子時，我發(fā)現(xiàn)有足夠的空間來放置PicAXE和所需的幾個電阻。里面也有5伏的電壓。最初我打算把木板拿出來，放到我自己的大箱子里。紅色和黑色測試引線從DB-9串行連接器以前使用的孔中伸出。

我使用了“死蟲”結(jié)構(gòu)，確保所有的東西都保持在低水平，這樣案件會重新結(jié)合起來。在從適配器上卸下9針串行接口之前，我插入了一根PicAXE編程電纜，一端是立體聲聲頻插頭，然后用歐姆表找出適配器內(nèi)需要哪兩條串行線，并記下哪種顏色做了什么（串行輸入和輸出）。我還找到了一個地方，從另一端的USB電纜連接到5伏直流電。電路板上有一個方便的通孔，用來裝黃色的0.1uf電容器。示意圖非常簡單：

我在輸入端使用了一個分壓器，它的滿標度范圍約為10伏（我的最高電壓為9.5伏）。這些電阻器也在一定程度上保護皮卡色卡免受損壞。請隨意在這里添加一個運算放大器緩沖區(qū)；我只是為了簡單起見。以下是PicAXE的簡單程序：

主要：
setfreq m8
senddata:
for b0 = 1 to 64 ; the sum of 64 10-bit readings fits into a 16 bit word variable
readadc10 2，w1
w2=w2+w1
下一個b0
w2 = w2/64
sertxd(#w2,13,10)
w2 = 0
暫停200；由于8 MHz時鐘設置較高，這實際上是100毫秒的暫停
goto senddata

“pause 200”可以大大增加，甚至可以用一個小循環(huán)來代替，以減慢其他應用程序的數(shù)據(jù)獲取速度。100毫秒的暫停加上for循環(huán)，每秒給出大約6個讀數(shù)，這顯然是地震儀相當常見的速率。您可能需要使用該暫停值來獲得所需的速率，尤其是在切換PicAXE類型時。我用的是老式的PicAXE08M，它工作得很好，下面是一個30毫赫茲的正弦波，電壓高達5伏，p-p擺動約9伏：

一旦設備構(gòu)建完成，只需將其插入并啟動PicAXE編輯器程序。找到正確的com端口并選擇正確的PicAXE，然后將上面的程序粘貼到編輯空間中。然后只需單擊程序按鈕。完成后，關閉編輯器并等待幾秒鐘以釋放端口?，F(xiàn)在啟動Amaseis并選擇正確的com端口。同時將“設備”設置為“SEPUK1”。將偏移設置為零，將增益設置為20。你應該能夠在輸入端加上直流電壓，并在圖上看到結(jié)果，每一個“除法”的靈敏度約為1伏，其中除法是一條小時線。調(diào)整增益和偏移以適合您的目的。如果數(shù)據(jù)移動很多，但只需將光標拖過感興趣的時間，然后單擊“提取地震”，則Amaseis圖將重疊。記住在適當?shù)男猩贤怀鲲@示所需的時間，而不是可能在屏幕上移動的數(shù)據(jù)本身。一旦你玩了一點，你會發(fā)現(xiàn)它是一個相當多功能的數(shù)據(jù)記錄器。

這個小東西可以用于其他接受串行數(shù)據(jù)的程序。程序很容易改變，因為它有一個內(nèi)置的USB接口-只要記住關閉任何其他程序使用串行端口，這樣編輯器就可以接管。也可以更改程序以使用Autohotkey script如下所述。該腳本允許您向電子表格發(fā)送“導航”命令。

請記住，您可以停止Amaseis（或其他應用程序）、啟動PicAXE編輯器、更改PicAXE程序、關閉編輯器并重新啟動Amaseis—所有這些都不需要接觸硬件。

注：Amaseis非常適合交流耦合數(shù)據(jù)，但不適合直流耦合測量。當您選擇一段時間來“提取”時，零點是所有選定數(shù)據(jù)的平均值。這對集中波形很好，但它會丟失直流信息。我仍然在尋找一個免費的直流耦合條形圖記錄器。但是這個程序?qū)τ诘卣饍x、次聲麥克風、SID監(jiān)視器或任何偏離“正?！彼降牧康拈L時間大量數(shù)據(jù)來說是完美的。我還沒有使用JAmaseis，但它似乎有一個“offset”值，所以可能它保留了DC值。

1） 購買便宜的dataqdi-145并使用他們的免費軟件進行繪圖。這很簡單！另請參見儀表/數(shù)據(jù)采集放大器 .

2） 在易趣上購買dataqdi-148U并使用帶宏的電子表格用于讀取數(shù)據(jù)。為設備安裝Active-X軟件。

3） 與#2相同，但使用DI-145?？赡苄枰薷暮辍Ｓ覔艉瓴⑦x擇“查看代碼”進行修改。找到“視圖代碼”有點像復活節(jié)彩蛋搜尋。

4） 使用微處理器測量所需電壓（我使用各種PicAXE處理器）。讓micro向計算機發(fā)送串行數(shù)據(jù)，通常通過micro編程時使用的相同連接。使用下面的自動熱鍵腳本接收數(shù)據(jù)并發(fā)送到電子表格或其他程序

5） 建造鍵盤楔子并讓它直接在電子表格中輸入二進制數(shù)據(jù)。

6） 建造V/F轉(zhuǎn)換器，將其輸出連接到聲卡，并使用Spectrum Lab、Argo或其他FFT程序繪制頻率。這樣你可以得到非常棒的表演。

7） 另一個帶PicAXE頻率計數(shù)器的V/F. 非常適合向Amaseis這樣的Helicorder程序發(fā)送數(shù)據(jù)

帶新宏的新Dataq到Excel電子表格每10秒采集一次數(shù)據(jù)，持續(xù)24小時（8640分）。使用點在圖形上繪制圖，以避免回溯線。大量的點將給出相對平滑的曲線。當新宏發(fā)出請求時，將“速率”設置為0.1?？梢栽O置其他速率，填寫電子表格的總時間為8640/速率（秒）。（8640/0.1=86400秒或24小時）這些宏非常簡單，用戶可能需要修改它們。右鍵單擊宏編輯器中的對象并選擇“查看代碼”。在那里您可以將端口#更改為分配給Dataq設備的端口（默認值為5），并進行其他更改，如.1而不是.01，如上所述。這些數(shù)量很容易發(fā)現(xiàn)，你只需編輯它們，點擊“保存”，然后關閉窗口。

帶宏的Dataq到Excel電子表格使用直線根據(jù)每50秒24小時（1728點）采集的數(shù)據(jù)繪制繪圖。以30秒的時間啟動宏，直到0:00 UTC，以避免回溯線。要求時，將頻率設置為.02 Hz?？梢栽O置其他速率，填寫電子表格的總時間為1728/速率（秒）。（1728/.02=86400秒或24小時）

確保先下載并安裝Dataq的USB驅(qū)動程序！

1倍放大鏡它使用shift箭頭鍵來定位窗口（用于圖像捕獲程序）。只需調(diào)整窗口大小并移動視圖以滿足您的目的。這個新版本在工具欄氣球中顯示窗口的位置和大小。準備運行的.exe和可編輯的AHK文件都在壓縮文件夾中。

Fanir36.4保存一個新的矩形視圖。您可以手動確定矩形的大小和位置，但使用上面新的1X放大鏡來獲得所需視圖并將窗口信息從工具欄氣球傳輸?shù)絀rfanview要容易得多。在Irfanview中，轉(zhuǎn)到選項/捕獲/屏幕截圖。。。然后選擇選項7。將捕獲設置為自動，只需幾秒鐘的延遲，然后選擇在主窗口中顯示捕獲的圖像。輸入位置、寬度和高度，然后單擊“開始”查看您的操作。在Irfanview中獲得想要的圖像后，可以降低采樣速度（我使用300秒來繪制SID圖）。

前兩個文件是帶有宏的Excel電子表格，可以從Dataq讀取DI-148U并將數(shù)據(jù)輸入列中。（從“工具”菜單中運行宏。）前8列包含來自8個輸入的數(shù)據(jù)，電子表格中有8個散在其中的繪圖-只需刪除不需要的，或?qū)⑺鼈兎旁谄渌ぷ鞅砩稀?/p>

第九列是測量的時間。有單元用于輸入每個通道的增益和偏移，以縮放圖形的數(shù)據(jù)以獲得所需的單位。宏以24小時循環(huán)的方式記錄數(shù)據(jù)，由采樣率和采樣數(shù)決定。第一個電子表格記錄了1728個數(shù)據(jù)點，第二個記錄了8640個數(shù)據(jù)點。圖上的時間軸有點難以設置，因為要獲得每行正確的分鐘數(shù)的索引量是一個奇怪的數(shù)字（基本上是1/分區(qū)數(shù)）。對于每2小時打印一次的24小時繪圖，長軸為1/12或.08333333，短軸為1/24或.04166666）。設置采樣率以在所需時間內(nèi)使用點數(shù)。例如，采樣率為0.02赫茲（50秒）將在24小時內(nèi)使用1728個點，采樣率為0.2將在2.4小時內(nèi)填充相同數(shù)量的點-圖形的時間軸可能會相應地改變，以最佳格式顯示數(shù)據(jù)。

DI-148U在我買它的幾周內(nèi)就過時了——這對我來說總是這樣！總之，宏是相當容易理解的，它應該是直接修改它，以配合他們的新產(chǎn)品，如DI-145。它有四個通道，而不是八個通道，所以稍微修改一下宏就可以了。希望，我做了什么很清楚，但我對問題持開放態(tài)度。我使用了一個來自Dataq網(wǎng)站的示例宏作為指南來制作這個宏，所以如果你需要幫助的話，我將是盲人引導盲人。

我用這個宏來生成在線圖表. Microsoft Excel制作圖表并伊凡維尤每五分鐘在放大鏡中捕獲圖像（您可以選擇），并將其保存到本地一個驅(qū)動器文件夾和一個驅(qū)動器使圖像可用于我的網(wǎng)站。轉(zhuǎn)到“單驅(qū)動器”頁面并突出顯示圖像。然后選擇頂部工具欄上的“嵌入”為圖像生成一個URL。只需將其添加到網(wǎng)頁的html中，并在其周圍嵌入適當?shù)膱D片html；如下所示：

<img src=https://reallylongurlfromOneDrive>

您可能希望構(gòu)建一個儀表/數(shù)據(jù)采集放大器對于您的Dataq設備。我會用74HC14代替CD40106來增加一點電流，并使用低功耗四路運算放大器為DI-145制作四通道版本。

串行到PC數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詣訜徭I腳本

這是一個壓縮文件夾有幾個自動熱鍵腳本。.exe版本將在不使用任何其他軟件的情況下運行，.ahk版本需要自動熱鍵（但可以對其進行編輯）。這些程序從PicAXE微處理器接收串行數(shù)據(jù)，如果是“any”版本，則將數(shù)據(jù)發(fā)送到任何程序，如果是“calc”版本，則發(fā)送到Openoffice.org電子表格。然后等待打開一個OpenC.org的電子表格并嘗試保存。（別忘了“另存為”，否則它會坐在那里！）“any”腳本會用一個彈出窗口提示您，給您幾秒鐘的時間單擊您想要的數(shù)據(jù)，并讓外部設備向任何程序發(fā)送數(shù)據(jù)-它只是開始輸入！

您需要知道您的設備正在使用哪個串行端口。若要開始，請將串行設備連接到計算機，通常是USB設備或USB適配器，然后轉(zhuǎn)到“設備”查看分配的COM端口并記住該端口。（如果您使用的是PicAXE，您還可以通過運行PicAXE編輯器并選擇“選項”然后選擇“串行”來發(fā)現(xiàn)COM端口。）運行腳本并回答問題。如果您使用的是PicAXE的編程串行端口，請將波特率設置為4800，并保持其他設置不變。

PicAXE和其他串行設備在腳本中有一個簡短的“命令”列表，用于導航電子表格，通過使用自動熱鍵打開.ahk文件，可以輕松地修改或刪除這些命令：

我的腳本“劫持”了三個方向的符號，將它們替換為電子表格所需的導航命令。將“向上”箭頭替換為“ctrl home”以轉(zhuǎn)到第一個單元格，將左箭頭替換為“home”以轉(zhuǎn)到行中的第一個單元格，使用“tab”的右箭頭可向右跳轉(zhuǎn)一個單元格。我這樣做是為了讓PicAXE編程更簡單。如果其他應用程序需要這些符號，則可以很容易地從.ahk版本的腳本中剝離或注釋掉那些“if”語句。PicAXE編輯器可以識別“CR”，它不受腳本的修改。它用于下拉到電子表格中的下一行。當這些字符的openorg.org腳本運行時，這些字符的描述會出現(xiàn)在open電子表格中。

這可能是一個廉價的設置！如果你買了一個簡單的PicAXE，自己做個程序員（基本上是兩個電阻），然后買一個便宜的串行到USB轉(zhuǎn)換器，這可能是將實驗數(shù)據(jù)直接輸入電子表格或其他程序的最便宜的方法。我想我可以白手起家，以不到15美元的價格完成整個任務。

這是a little PicAXE program它發(fā)送3列20行的數(shù)字，然后重新開始-只是為了測試系統(tǒng)。在您的項目中，這些變量將包含數(shù)據(jù)而不是數(shù)字序列。列表中有一些注釋解釋了它的工作原理。使用方法如下：

如果您還沒有電子表格程序，請在您的計算機上安裝Openoffice.org。

將PicAXE串行電纜插入計算機，然后進入“設備和打印機”了解分配給串行接口的COM端口（或在PicAXE編輯器中選擇“選項”和“串行”）。

將PicAXE程序加載到合適的PicAXE芯片中。

關閉PicAXE編輯器程序以釋放COM端口。

在計算機上運行AutoHotkey.exe腳本，使用4800作為波特率，并使用您發(fā)現(xiàn)的COM端口作為串行接口。

在電子表格中選擇“另存為”，數(shù)據(jù)將開始顯示。如果現(xiàn)有文件已經(jīng)存在，您可能需要說明是否重寫該文件。

“any”腳本在功能上類似，只是您單擊“start”，然后快速單擊想要數(shù)據(jù)的位置，可能是電子表格中的單元格或文本編輯器中的頁面。（如果串行設備尚未發(fā)送數(shù)據(jù)，則不必太快。）

請注意，您通過串行電纜編程PicAXE，然后它立即開始通過相同的連接發(fā)送數(shù)據(jù)！這意味著您必須關閉編輯器或電子表格，這樣它們就不會爭奪同一端口。別擔心，電腦會提醒你的。

我買了一些不同的串行轉(zhuǎn)USB適配器，在亞馬遜上通常要花6美元，但有一個在PicAXE處理器上運行良好。我喜歡米黃色的長方形芯片，因為它們太便宜了，但PicAXE警告說，那些特殊的芯片不工作，因為沒有真正的多產(chǎn)芯片組。我想那臺不適合我的車抱怨說沒有足夠的動力來駕駛皮卡車，它是一個廉價制造的藍色水滴狀裝置。另一個類似的藍色也很不錯。即使是一個非常舊的，也被Windows7識別出來，而且效果很好。你的結(jié)果可能會有所不同，所以盡可能考慮購買一個“名牌”單位。picaxe.com上的這個單位只有16美元，而且這個可以用。這6美元的公寓足夠便宜，可以直接建在這個項目中。

鍵盤楔子獲取10位測量值并將其直接輸入到電子表格中。“豪華版”的特點是一些“有趣”的想法。

這個設備模擬鍵盤，可以與任何操作系統(tǒng)或計算設備一起使用。缺點是該設備需要計算機的完全關注；它將開始在任何應用程序中輸入數(shù)據(jù)。對于那些不可能安裝軟件的專用設置來說，這是非常好的。我一直用我的，因為我可以簡單地把它插到任何一臺電腦上，然后就走了。你需要“掏”一個鍵盤才能得到PCB。

（另請參見水錘地震儀對于輸出30 kHz的5伏版本。）

這是一個相當奇怪的數(shù)據(jù)記錄器，但性能非常出色。它使用我的電壓頻率比電路為個人電腦制作一個無線數(shù)據(jù)記錄器。V/F的輸出驅(qū)動紅外發(fā)光二極管和計算機上的光電晶體管接收信號，并使用諸如spectrum Lab或Argo這樣的FFT頻譜分析程序?qū)ζ溥M行分析。這些程序具有自動保存曲線圖的功能，而光譜實驗室是其他功能的寶庫，使這種數(shù)據(jù)采集方案相當通用。FFT程序可以容納很多信號，所以增加通道就簡單到建造更多的轉(zhuǎn)換器，并將新的紅外發(fā)光二極管對準光電晶體管接收器。該電路相當便宜，采用廉價的四元比較器和一對晶體管：

(如果可能的話，不要為MPSA18和2N4403選擇潛艇?！癆18有非常高的增益，即使在非常低的電流，'4403有一個零溫度共飽和電壓時，如圖所示。）

V/F的前端接受0到1 VDC，并將其轉(zhuǎn)換為1到2 kHz。轉(zhuǎn)換器的輸出驅(qū)動一個紅外發(fā)光二極管將信號傳輸?shù)秸麄€房間。也可以使用光耦或音頻轉(zhuǎn)換器。直接連接可以工作，但計算機往往有電噪聲的接地。這個電路的精度和線性度令人驚訝。對于560k線性電阻，整體精度大概是滿量程的0.2%（假設校準良好）。選擇最佳性能的線性電阻可獲得0.05%的線性度或者更好取決于某人的耐心和裝備。原型中的所有電阻都是5%的類型，通過調(diào)整****極電阻以獲得適當?shù)脑鲆妫⒄{(diào)整“位置”控件，將軌跡放置在顯示器上所需的位置，通常是Spectrum Lab這樣的程序的屏幕。以下是Spectrum Lab的小屏幕：

我用一個10轉(zhuǎn)的鍋手工做了這些步驟，因此邊緣有點扭曲。通過指示頻譜實驗室從頻譜顯示中減去1khz，頻率單位為Hz，相當于毫伏。轉(zhuǎn)換器的精度超出了屏幕上的解析能力，即使它是全尺寸的。V/F坐在房間對面的長凳上，被一個沉重的電池壓著（只是為了質(zhì)量）：

V/F是帶有藍色增益罐的小板。零位或零位控制是“大”的。我沒有電阻在每一端的位置鍋，所以它有點敏感。紅外發(fā)光二極管指向我的辦公桌，那里有光電晶體管。

在這一點上，接收器只不過是一個紅外光電晶體管，集電極連接在尖端和環(huán)上，****連接在麥克風輸入的地面上。麥克風輸入為晶體管供電。即使在光晶體管上沒有任何紅外濾光片，信號也是巨大的。我建議使用黑色塑料紅外光電晶體管，因為它們有內(nèi)置的可見光過濾。我嘗試了一個名為Argo的程序，使用qrss20模式，偏移量為-1khz：

接收光電晶體管和一個特寫從阿戈

右邊的小圖顯示輸入上1 mV階躍的結(jié)果。它在轉(zhuǎn)換時跳來跳去，因為我試著用一個十轉(zhuǎn)的壺來手動設置它。我想你能看到地上罐子里的電線！我的電壓表讀數(shù)是610毫伏，然后我把它調(diào)低到609毫伏。這是個不錯的解決辦法！當畫面充滿畫面時，畫面給人留下了深刻的印象，V/F的精確性和穩(wěn)定性讓人眼前一亮。

它是一個速度較慢的數(shù)據(jù)采集器，可用于氣象儀器、輻射測量、傳播圖和其他緩慢移動的數(shù)據(jù)。這種音頻格式使得數(shù)據(jù)記錄變得簡單到只需使用語音記錄器或帶有應用程序的智能手機。如果紅外鏈路不實用，來自多個V/F的信號可以沿著一條公共線路傳輸。單通道連接可以使用一個很小的調(diào)幅或調(diào)頻****機到一個合適的接收機；它只是音頻。

這是我的原始電路，顯示了一些可選的前端。這個版本產(chǎn)生0到10千赫，在非常低的頻率下表現(xiàn)出奇的好。當使用FFT程序時，最好將頻率范圍限制為一個倍頻程，以避免諧波出現(xiàn)在繪圖上。因此，我將偏移輸入，使其具有1/2滿標度的最小頻率，正如左側(cè)可選輸入電路示意圖中的開路開關所做的那樣。

對上面的電平變換器使用軌對軌運算放大器。

下面列出了這種比率V/F的優(yōu)點：

這種開環(huán)設計依賴于關鍵部件的精度穩(wěn)定性，但由于缺乏反饋，因此它具有非常低的抖動，尤其是在低輸入電平下。輸入信號與電源的細分版本進行比較，因此頻率輸出與輸入電壓與電源電壓的比率成正比。這種比率響應在測量分壓器或電橋時提供了額外的穩(wěn)定性，即使在放大之后。

由于沒有反饋，可以預期的是，復位脈沖的有限寬度將導致隨著輸入電壓的增加，頻率讀數(shù)變低。這個小誤差可以通過使參考電壓稍微跟蹤輸入電壓來修正。從數(shù)學上來說，校正是完美的，線性度可以調(diào)整到優(yōu)于量程的0.01%，滿量程頻率約為10 kHz。

1000 pF電容器是關鍵的，應該是COG（NPO）或類似的穩(wěn)定電容器，以獲得最佳效果。薄膜類型適合在實驗室環(huán)境中進行低頻工作，但更穩(wěn)定的電容器最適合高頻操作，尤其是在變溫環(huán)境下。選擇適當?shù)慕M件將提供極好的溫度穩(wěn)定性。連接到引腳1的MPSA18也很關鍵，只有非常高的增益類型才能正常工作。精密的金屬薄膜電阻被推薦為最好的穩(wěn)定性，但是碳膜類型對于實驗者的實驗室來說是很好的。

如果沒有精密的電壓開關箱，很難調(diào)整增益和線性度，也許從0到5伏的電壓步進可能是1伏。由于比率響應，電壓可以（可能應該）從電源中簡單地分開，但是使用高精度或匹配的電阻器以獲得最大的精度。只要一串匹配的電阻穿過電源線連接到輸入端就足夠了。通過良好的設置和保養(yǎng)，可以獲得四位數(shù)的精度。

幾個V/F的輸出可以通過相當大的不同值的電阻組合起來，在一個圖表上繪制幾個變量。不同的電阻值會給光譜實驗室呈現(xiàn)不同的振幅，因此每個軌跡都可以有不同的顏色。（試試彩虹色系，比如“太多顏色”。）

下面簡單介紹一下它的工作原理：第一個運算放大器和MPSA18陷波電流與輸入電壓成比例。電容器電壓以輸入電壓決定的速率下降。當電容器電壓下降到引腳9上的參考電壓以下時，比較器改變狀態(tài)，PNP對電容器放電非常迅速。放電速度很快，在比較器有時間復位之前就完成了。2N4403有一個非常低的飽和溫度系數(shù)時，如圖所示，因此它使一個穩(wěn)定的復位開關，盡管有一個小的偏移電壓，這是校準在初始調(diào)整。這個小奇跡有一個飽和電壓溫度co，它通過零作為偏置電流的函數(shù)。復位脈沖很短，所以添加最后一個比較器來產(chǎn)生方波輸出，但是短脈沖對于驅(qū)動頻率計數(shù)器來說是很好的。

在這之后就過時了！

串口A/D-12位，沒電，便宜！

這里有一個可愛但過時的方法，使用一個舊的串行端口的握手線將數(shù)據(jù)輸入到Windows98和更早版本的計算機中。當a/12位驅(qū)動電路通過時，a/12位的a/a轉(zhuǎn)換輸出電壓。它工作得很好，但祝你運行Qbasic好運！

PC機24線并行接口（或者只是示意圖 )

這是一個非常古老的PC并行端口，在Windows3風靡一時的時候。