В настоящее время тяжело угнаться за новейшими технологиями радиоэлектроники. Разнообразные электронные устройства можно теперь модифицировать по своему вкусу из одного в другое. Было бы желание и умение. Даже из старых электронных часов можно сделать простой тестер для многих деталей электросхемы, не говоря уже о планшетах и компьютерах. Многим радиолюбителям и профессионалам часто приходиться пользоваться точными электронными приборами, среди которых очень популярен осциллограф . Такой хороший прибор стоит недёшево. Хотя сделать его своими руками на основе планшета и андроида не составит особого труда даже радиолюбителю.
Для тех кто не особо знаком с работой осциллографа и его визуальными видами поясню. Это прибор (в старом варианте типа мини-телевизора, в новом - дизайн планшета и т. п.), который измеряет и отслеживает частотные колебания
в электрической сети. На практике он широко используется многими специализирующимися лабораториями и профессиональными радиотелемастерами. Поскольку точные настройки многих электроприборов производятся только с его помощью.
Его показания в электронной или бумажной форме позволяют видеть синусоидальные формы сигнала. Частота и интенсивность этого сигнала, в свою очередь, позволяет определить неисправность или неправильную сборку электросхемы. Сегодня мы рассмотрим двухканальный осциллограф, который можно собрать своими руками на основе действующих схем смартфона, планшета и соответственного программного обеспечения.
Замеряемая частота должна быть слышимой человеческим ухом, а уровень сигнала не должен превышать стандартного микрофонного звука. В этом случае, собрать осциллограф на основе «Андроида» своими руками можно и без дополнительных модулей. Разбираем гарнитуру , на которой присутствует микрофон. При отсутствии этой гарнитуры необходимо приобрести звуковой штекер на 3,5 мм с четырьмя контактами. Щупы припаять согласно разъёмам вашего гаджета.
Загрузить программное обеспечение из «Маркета», которое будет замерять частоту микрофонного входа и вырисовывать график на основе этого сигнала. Представленных вариантов будет достаточно, чтобы выбрать оптимальный. После калибровки приложения - осциллограф будет готов к использованию.
Для стабилизации сигнала и расширения диапазона входного напряжения можно использовать схему осциллографа для планшета. Она долго и успешно используется для сборки устройств для компьютера.
Для этого применяются стабилитроны КС 119 А с резисторами на 10 и 100 кОм. Первый резистор и стабилитроны подключают параллельно. Второй и более мощный резистор подключается на вход электросхемы. Это расширяет максимальный диапазон напряжений. В конечном счёте пропадают дополнительные помехи и повышается напряжение до 12 вольт.
Особенностью осциллографа из планшета является то, что он работает напрямую со звуковыми импульсами и лишние помехи (экранирование) схемы и щупов в этом случае будут нежелательны.
Чтобы работать с подобной схемой потребуется программа, которая способна нарисовать графики на основе входящего звукового сигнала. Множество таких вариантов легко найти в «Маркете». С помощью них можно выбрать дополнительную калибровку и добиться максимальной точности для профессионального осциллографа из планшета или другого функционального устройства.
Широкий диапазон частот с помощью отдельного гаджета достигается его приставкой с аналогово-цифровым преобразователем, который обеспечивает передачу сигнала
в цифровом варианте. За счёт этого достигается более высокая точность измерений. На практике - это портативный дисплей, который аккумулирует информацию с отдельных устройств.
В настоящее время электронного прогресса в магазинах появляются приставки, которые выполняют функции осциллографа. Они передают сигнал с помощь Bluetooth-канала на планшет или смартфон. Такой осциллограф - приставка, подключаемая, к планшету через Bluetooth имеет свои особенности. Предел измеряемой частоты, составляющий 1 МГц, напряжение щупа 10 В и радиус действия порядка 10 метров не всегда хватают для профессионального диапазона рабочей деятельности. В таких случаях можно использовать осциллограф - приставку с передачей данных с помощью Wi-Fi.
Wi-Fi значительно расширяет возможности измерительных устройств. Такой вид обмена информацией между планшетом и приставкой особо популярен. Это не дань моде , а чистая практичность. Поскольку измеряемая информация передаётся без задержек на планшет, который моментально выводит любой график на свой монитор.
Понятное пользовательское меню позволяет быстро и легко ориентироваться в управлении и настройках электронного устройства. А записывающее устройство
позволяет воспроизводить и передавать информацию в реальном времени и во все точки для всех участников этого процесса.
Обычно вместе с покупной осциллограф - приставкой поставляется и диск с программным обеспечением. Эти драйвера и программу можно быстро скачать на планшет или смартфон. Если такого диска нет - найдите эти данные в магазине приложений или поищите в интернете на форумах и специализированных сайтах.
Сборка USB осциллографа обойдётся вам всего в 250–300 рублей и сделать вы его можете своими руками.
Плюсами этого устройства являются его низкая себестоимость, мобильность и малогабаритность. А вот существенных минусов, к сожалению, побольше. Это малая частота дискретизации, наличие ПК, малая полоса пропускания и глубина памяти.
Для профессионалов такая электронная «игрушка» явно не подойдёт. А для начинающих радиолюбителей - это очень даже неплохой симулятор осциллографа для приобретения определённых практических навыков.
Это приложение тестировалось только с Samsung Galaxy GT-i5700 Spica (Android 2.1)
Как АЦП для двух входов в схеме используется PIC33FJ16GS504 Microchip (). Обработанные данные передаются в телефон через Bluetooth модуль LMX9838 (даташит).
Характеристики осциллографа:
- Время на деление: 5мкс, 10мкс, 20мкс, 50мкс, 100мкс, 200мкс, 500мкс, 1мс, 2мс, 5мс, 10мс, 20мс, 50мс.
- Вольт на деление: 10мВ, 20мВ, 50мВ, 100мВ, 200мВ, 500мВ, 1В, 2В, GND
- Аналоговый вход (зависит от предусилителя): от -8V до +8 V
Исходные коды для Bluetooth были взяты из http://developer.android.com. Этот пример состоит из трех файлов исходного кода Java. И я полностью скопировал "DeviceListActivity.java", который используется для поиска удаленных устройств Bluetooth. Я изменил "BluetoothChatService.java", удалив оттуда всё лишнее.
Остальная часть работы в основном заключалась в переносе моих предыдущих наработок для S60 на язык Java. Это было сложно, но тем не менее, это был хороший пример для изучения JAVA программирования.
Исходные коды и прошивки для Android и PIC можно скачать .
Вот схема. В ней нет ничего особенного, всё основано на существующих схемах.
Возможно, я выбрал не самый хороший микроконтроллер для этой цели, т.к. остались незадействованные выводы. Но я смог купить только такой и тут самый хороший АЦП.
Если вы хотите изменить диапазон входного напряжения с помощью изменения предусилителя на операционном усилителе, вычисления находится в файле "adc.xmcd". Также, кроме LMX, вы можете использовать другие модули Bluetooth.
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| МК PIC 16-бит | dsPIC33FJ16GS504 | 1 | В блокнот | |||
| Bluetooth модуль | LMX9838 | 1 | В блокнот | |||
| U1 | Операционный усилитель | TLV2372 | 1 | В блокнот | ||
| U2 | Линейный регулятор | LM1117-N | 1 | В блокнот | ||
| D1 | Выпрямительный диод | BAS16 | 1 | В блокнот | ||
| D2 | Светодиод | 1 | В блокнот | |||
| C1, C6, C8-C10 | 10 мкФ | 5 | В блокнот | |||
| C2 | Электролитический конденсатор | 47 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| C3-C5, C7 | Конденсатор | 1 мкФ | 4 | В блокнот | ||
| R1, R5 | Резистор | 47 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R2, R6 | Резистор | 10 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R3, R4, R7, R8 | Резистор | 2.2 кОм | 4 | В блокнот | ||
| R9-R12 | Резистор | 1 кОм | 4 | В блокнот | ||
| # | Резистор |
Длииинное вступление.
Никогда не был страстным почитателем смартфонов. Наверное, главной причиной безразличия к этим устройствам является их размер и отсутствие возможности работать в 3G сети (мое предприятие имеет свою корпоративную связь с очень выгодными тарифами на разговоры, но не на интернет). Кроме того, по характеру моей работы, мне нужно иметь телефон постоянно при себе и в условиях довольно грязных, с большой вероятностью его где-то выронить или коцнуть. Совать телефон в разные целофанки, силиконы, чехлы мне неудобно, так как привык таскать телефон по карманам. По этой причине мой старенький Sony Ericsson K750 уже несколько лет со мной и заменять его не было никаких причин.
Но вот направляют меня в командировку, а после нее, сразу еду отдыхать в санаторий. И там и там наблюдались довольно сомнительные варианты доступа к компьютеру, а вот свободный WiFi обещали в обеих гостиницах. Так как свои интернет ресурсы я не могу бросить на такое длительное время, а таскать ноутбук за собой не хотелось совсем, решил взять с собой гуглофон. И поэтому, у жены, под недовольные возгласы:), был отобран Galaxy Gio, а взамен вручен мой старый Sony Ericsson.
Честно говоря, Galaxy Gio мне приглянулся еще раньше по причине адекватных габаритов и небольшой цене. И инициатором замены старой погибшей раскладушки жены на Galaxy Gio был именно я.
До командировки знакомство с Galaxy Gio было довольно поверхностное – настроить WiFi, учетную запись, еще что-то по мелочи… после санатория, по некоторому опыту работы с телефоном для себя сделал такие выводы:
— по габаритам телефон удобен (за счет того что он тоньше моего сониериксона) и даже меньше мешает в кармане;
— хорошая штука синхронизация контактов с аккаунтом гугла (со старого телефона в новый я замучался передавать по блютузу контакты), потеря телефона уже не будет такой катастрофической, так как контакты (самое ценное в телефоне) хранятся в аккаунте гугла;
— работа в сети (в Опере), в принципе, терпима, но довольно урезан функционал, что создает проблемы, например, если нужно сделать что-то больше, чем ответить на письмо или запостить в форуме;
— ввод текста на сенсорной панели неоспоримо удобней, чем на обычном телефоне, но ничто не заменит обычную клаву с мышкой;
— очень напрягает прожорливость телефона! Ежедневная зарядка обязательная. А так как мне приходилось таскаться по поездам и совершать длительные переезды, вырабатывается устойчивый инстинкт экономии батарейки (хорошо, что плеер есть отдельно, а то ни поиграть в игры, ни музыку послушать в дороге, потому что под конец пути можешь запросто остаться без связи). Еще постоянно таскаешь с собой зарядку и ищешь на каждом вокзале розетку, куда бы воткнутся (до смартфона я воспринимал макдональдсы только как место где можно перекусить в незнакомом городе – теперь у них появилась еще одна функция:)).
В общем, по итогу, не смотря на определенные недостатки, решил все-таки оставить себе Galaxy Gio в постоянное пользование (жена купила себе такой же, только беленький:))
Ближе к сути.
К чему такое длинное вступление? А ни к чему! Это я, наконец, дорвался до своего компьютера и меня понесло строчить текст:). А рассказать в статье я хотел о приложениях под Андроид, которые могли бы быть полезны при разработке электронных устройств.
Сразу нужно сказать, что, в силу специфики гуглофона (это все-таки телефон), рассчитывать на что то серьезное не приходится, но что есть, тому и рады.
Поскитавшись по по гугловскому Play Маркету я сделал небольшую подборку, которая, по моему мнению, может пригодится и Вам. Подборка не претендует на полноту и если Вы знаете какие либо интересные приложения — пишите, я добавлю.
1 НАЧНЕМ ИЗ MUST-HAVE-ПРИЛОЖЕНИЯ.
В Маркете есть как платная, так и бесплатная версии приложения. Большое уважение автору за то, что бесплатная версия почти полностью функциональна (за исключением отсутствия единичных разделов и наличия рекламы).
2 ГРУППА СИМУЛЯТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ.
Аскетичный, без каких либо настроек, и по заявлениям создателей быстрый (High performance native code using OpenGL ES 2.0) анализатор спектра. Заявлен диапазон 20 – 22 000 Гц, но мы понимаем что он будет значительно уже. Шкала логарифмическая. По моим проверкам довольно точен.
Еще один спектроанализатор, но по сравнению с предыдущим, не просто отображает спектр, а прорисовывает его во времени. Довольно наглядно получается. В бесплатной версии частотный диапазон ограничен 8 кГц и шкала линейна. Платная версия снимает ограничения на частоту, добавляет цветовые схемы, и дает возможность выбора типа шкалы
4 ГРУППА ГЕНЕРАТОРОВ.
Близкая по смыслу, к предыдущей группе, но, мне кажется, более востребована. Снова мы можем рассчитывать только на диапазон выходного сигнала 20 – 22 000 Гц. Сигнал можно запустить на динамик или через аудио разъем (и усилитель, если нужно). В этой группе пока только одно приложение, но очень функциональное.
Довольно функциональный бесплатный генератор. Может выдавать синусоиду, меандр, пилу, «белый» и «розовый» шум. Для меандра и пилы может менять скважность. Кроме того, может создавать сигнал с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией (причем модулирующий сигнал также может быть синусоидой, меандром или пилой). Еще программа умеет автоматически увеличивать / уменьшать частоту во времени линейно или логарифмически. Все удобно, просто и главное не всунута понтовая ручка-аттенюатор, которую так любят сувать разработчики в подобные программы.
5 ГРУППА ДЛЯ РАЗРАБОТЧИКА AVR.
