Arduino Web-Oszilloskop mit erweiterter Triggerung – 6 Kanäle, anpassbare Einstellungen

Komponenten und Zubehör

Komponente	Menge	Hinweise
Arduino UNO	1
PHPoC Shield für Arduino	1	mit eingebautem Webserver/WebSocket
Jumper-Kabel	1

Über dieses Projekt

Für Einsteiger: Mehr über Arduino & WLAN erfahren.

Demonstration

(Im Original: eingebettetes Demo-Video)

Funktionen

• Unterstützt 6 Kanäle (A0–A5)
• Single-Trigger & Multi-Trigger
• Wählbare Triggermodus: fallend, steigend, beide Flanken
• Einstellbarer Triggerwert
• Zeitbasis (Time/Div) per Web-Drehregler einstellbar
• Spannungsbasis (Volt/Div) pro Kanal per Web-Drehregler
• Vertikaler Offset pro Kanal per Web-Drehregler
• Tippen/Klicken zum Ein-/Ausblenden des Einstellbereichs
• Plattformübergreifend: Windows, Linux, iOS, Android… (läuft in jedem Browser)

Benutzeroberfläche

Funktionsweise

Das Web-Oszilloskop basiert auf dem Web Serial Monitor des PHPoC Shields. Zuerst dessen Funktionsweise:

• Serial Monitor (Arduino IDE): Liest Daten vom Arduino TX-Pin per USB-Kabel.
• Web Serial Monitor (PHPoC Shield): Liest Daten vom Arduino TX-Pin über das Internet.

Im Detail: PHPoC Shield kommuniziert per SPI mit dem Arduino. Ruft der Nutzer den Web Serial Monitor im Browser auf, wird nach Laden der Seite eine WebSocket-Verbindung zum PHPoC Shield aufgebaut. Da das Shield auf dem Arduino sitzt, erfasst es Daten vom Arduino TX-Pin und sendet sie via WebSocket an den Browser. So lassen sich Daten nicht nur am PC, sondern auch auf Mobilgeräten anzeigen.

Web-Oszilloskop: Funktioniert gleich, außer der letzten Stufe: Statt Rohdaten anzuzeigen, visualisiert es die Daten als Graph. Zusätzliche Funktionen erlauben UI-Anpassung und Triggerung.

Datenformat vom Arduino:

• Arduino liest ADC-Pins (A0–A5) und Zeitstempel (Mikrosekunden).
• ADC-Werte werden in Spannung umgerechnet und mit Zeitstempel seriell ausgegeben.
• Format: timestampvoltage_ch0voltage_ch1…voltage_ch5\n
• Trennzeichen: Leerzeichen oder \t. Zeilenende: \n.
• Maximal 6 Kanäle, aber auch weniger möglich.

Quellcode

Zwei Teile:

• Arduino-Code (WebOscilloscope.ino)
• Web-App-Code (oscilloscope.php) – UI-Code, muss auf PHPoC Shield hochgeladen werden (Anleitung beachten).

Anwendung

Zugriff im Browser (PC oder Smartphone): https://IP_ADRESSE/oscilloscope.php

Signal messen: Zwei Drähte – einer an GND, einer an einen analogen Pin (A0–A5). An Messpunkt anschließen.

Für 6 Kanäle bräuchte man 6 GND-Leitungen. Da Arduino nur zwei GND-Pins hat, habe ich sie wie folgt erweitert:

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Funktionsreferenz

• Serial.begin()
• Serial.println()
• delay()
• millis()
• for-Schleife
• while-Schleife
• if-else
• loop() / setup()
• String.toInt() / substring() / indexOf() / remove() / equals()

Code

WebOscilloscope.ino Arduino

#include <SPI.h>
#include <Phpoc.h>

#define AREF 5.0
#define ADC_MAX 1023.0
float ratio = AREF / ADC_MAX;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Phpoc.begin();
}

void loop() {
  unsigned long time_a = micros();

  float voltageChannel0 = analogRead(A0) * ratio;
  float voltageChannel1 = analogRead(A1) * ratio;
  float voltageChannel2 = analogRead(A2) * ratio;
  float voltageChannel3 = analogRead(A3) * ratio;
  float voltageChannel4 = analogRead(A4) * ratio;
  float voltageChannel5 = analogRead(A5) * ratio;

  Serial.print(time_a); Serial.print(" ");
  Serial.print(voltageChannel0); Serial.print(" ");
  Serial.print(voltageChannel1); Serial.print(" ");
  Serial.print(voltageChannel2); Serial.print(" ");
  // Serial.print(voltageChannel3); Serial.print(" ");  // Kanal 3 optional
  Serial.print(voltageChannel4); Serial.print(" ");
  Serial.println(voltageChannel5);  // letzter Kanal mit Newline
}

oscilloscope.php PHP (Web-App)

Der vollständige Web-App-Code ist umfangreich (HTML/CSS/JS für Canvas-Graph, WebSocket-Handling, Trigger-Logik, Drehregel-UI). Siehe Originalprojekt für die komplette Datei.

Schaltpläne