Осциллограф з планшета на андроїд своїми руками

Технології 03 липня 2022 Перегляди: 105

Технології не стоять на місці, і наздогнати їх не завжди просто. З’являються новинки, в яких хотілося б розібратися більш детально. Особливо це стосується різноманітних електронних конструкторів, що дозволяють збирати практично будь-який простий пристрій покроково. Зараз серед них і плати Ардуїно зі своїми клонами, і китайські мікропроцесорні комп’ютери, і готові рішення, що йдуть вже з програмним забезпеченням на борту.

Однак для роботи з усім перерахованим вище спектром цікавих новинок, так само як і для ремонту цифрової техніки, потрібен дорогий високоточний інструмент. Серед такого обладнання — і осциллограф, що дозволяє зчитувати частотні показання і проводити діагностику. Найчастіше його вартість досить висока, і початківці експериментатори не можуть дозволити собі таку дорогу покупку. Тут на допомогу приходить рішення, яке з’явилося на багатьох радіолюбительських форумах майже відразу після появи планшетів на системі Андроїд. Його суть полягає в тому, щоб з мінімальними витратами виготовити осциллограф з планшета, не вносячи при цьому в свій гаджет ніяких доробок або модифікацій, а також виключаючи ризики його пошкодження.

Що таке осциллограф

Осциллограф — як прилад для вимірювання і відстеження частотних коливань в електричній мережі — відомий з середини минулого століття. Цими приладами комплектуються всі навчальні та професійні лабораторії, оскільки виявити деякі несправності або провести точне налаштування обладнання можна тільки лише з його допомогою. Він може виводити інформацію як на екран, так і на паперову стрічку. Показання дозволяють побачити форму сигналу, розрахувати його частоту та інтенсивність, а в результаті визначити джерело його появи. Сучасні осциллографи дозволяють малювати тривимірні кольорові частотні графіки. Ми ж сьогодні зупинимося на простому варіанті стандартного двоканального осциллографу і реалізуємо його за допомогою приставки до смартфона або планшета і відповідного програмного забезпечення.

Найпростіший варіант створення кишенькового осциллографу

Якщо замірювана частота знаходиться в діапазоні чутних людським вухом частот, а рівень сигналу не перевищує стандартний мікрофонний, то зібрати осциллограф з планшета на «» Андроїд «» своїми руками можна без будь-яких додаткових модулів. Для цього достатньо розібрати будь-яку гарнітуру, на якій повинен обов’язково бути присутній мікрофон. Якщо підходящої гарнітури немає, то потрібно купити звуковий штекер 3,5 мм обов’язково з чотирма контактами. Перед припаюванням щупів уточніть розпинування роз’єму вашого гаджета, адже їх буває два види. Щупи необхідно підключити до пін, що відповідає з’єднанню мікрофона на вашому пристрої.

Далі слід завантажити з «Маркета» програмне забезпечення, здатне заміряти частоту на мікрофонному вході і малювати графік на основі отриманого сигналу. Таких варіантів досить багато. Тому при бажанні буде з чого вибрати. Як і говорилося раніше, не знадобилася переробка планшета. Осциллограф буде готовий відразу ж після калібрування програми.

Плюси і мінуси вищенаведеної схеми

До плюсів такого рішення однозначно можна віднести простоту і дешевизну збірки. Стара гарнітура або один новий роз’єм практично нічого не варті, а часу буде потрібно всього кілька хвилин.

Але у цієї схеми є ряд істотних недоліків, а саме:

• Малий діапазон вимірюваних частот (залежно від якості звукового тракту гаджета коливається в межах від 30 Гц до 15 кГц).
• Відсутність захисту планшета або смартфона (при випадковому підключенні щупів до ділянок схеми з підвищеною напругою можна в кращому випадку спалити мікросхему, що відповідає за обробку аудіосигналу на вашому гаджеті, а в гіршому — повністю вивести з ладу ваш смартфон або планшет).
• На дуже дешевих пристроях присутня значна похибка у вимірі сигналу, що досягає 10-15 відсотків. Для точного налаштування обладнання така цифра неприпустима.

Реалізація захисту, екранування сигналу і зниження похибки

Для того щоб частково захистити свій пристрій від можливого виходу з ладу, а також стабілізувати сигнал і розширити діапазон вхідних напружень, може використовуватися схема простого осциллографу для планшета, яка вже довгий час успішно застосовується для складання приладів для комп’ютера. У ній застосовуються дешеві компоненти, серед яких стабілітрони KS119A і два резистори на 10 і 100 кОм. Стабілітрони і перший резистор підключаються паралельно, а другий, більш потужний, резистор використовується на вході схеми, щоб розширити максимально можливий діапазон напружень. В результаті зникає велика кількість перешкод, а напруга підвищується до 12 В.

Само собою, слід враховувати, що осциллограф з планшета працює в першу чергу зі звуковими імпульсами. Тому варто подбати про якісне екранування як самої схеми, так і щупів. При бажанні детальну інструкцію зі складання даної схеми можна знайти на одному з тематичних форумів.

Програмне забезпечення

Для роботи з подібною схемою потрібна програма, здатна малювати графіки на підставі вхідного звукового сигналу. Знайти її в «» Маркеті «» нескладно, варіантів багато. Майже всі вони передбачають додаткове калібрування, тому можна домогтися максимально можливої точності, і зробити професійний осциллограф з планшета. В іншому дані програми виконують по суті одне і те ж завдання, тому остаточний вибір залежить від необхідного функціоналу і зручності використання.

Саморобна приставка з Bluetooth-модулем

Якщо ж потрібен більш широкий діапазон частот, наведеним вище варіантом обмежитися не вийде. Тут на допомогу приходить новий варіант — окремий гаджет, що являє собою приставку з аналогово-цифровим перетворювачем, що забезпечує передачу сигналу в цифровому вигляді. Аудіотракт смартфона або планшета в даному випадку вже не задіюється, а значить, можна досягти більш високої точності вимірювань. По суті, на цьому етапі вони являють собою тільки портативний дисплей, а вся інформація збирається вже окремим пристроєм.

Зібрати осциллограф з планшета на «» Андроїд «» з бездротовим модулем можна самому. У мережі є приклад, коли схожий пристрій ще в 2010 році реалізовувався за допомогою двоканального аналогово-цифрового перетворювача, створеного на базі мікроконтролера PIC33FJ16GS504, а в якості передавача сигналу служив Bluetooth-модуль LMX9838. Пристрій вийшов досить функціональним, але складним у збірці, тому для новачків його зробити буде непосильним завданням. Але, при бажанні, знайти подібний проект на тих же радіолюбительських форумах не проблема.

Готові варіанти приставок з Bluetooth

Інженери не дрімають, і, крім кустарних виробів, в магазинах з’являється все більше приставок, що виконують функцію осциллографу і передають сигнал через Bluetooth-канал на смартфон або планшет. Осциллограф-приставка до планшета, що підключається за допомогою Bluetooth, часто має такі основні характеристики:

• Межа частоти вимірювання: 1МГц.
• Напруга на щупі: до 10 В.
• Радіус дії: близько 10 м.

Цих характеристик цілком достатньо для побутового застосування, і все ж у професійній діяльності іноді виникають випадки, коли і цього діапазону катастрофічно не вистачає, а реалізувати більший з повільним протоколом Bluetooth просто нереально. Який же вихід може бути в цій ситуації?

Осциллографи-приставки з передачею даних по Wi-Fi

Цей варіант передачі даних суттєво розширює можливості вимірювального пристрою. Зараз ринок осциллографів з таким видом обміну інформацією між приставкою і планшетом набирає обертів через свою затребуваність. Такі осциллографи практично не поступаються професійним, оскільки без затримки передають вимірювану інформацію на планшет, який тут же виводить її у вигляді графіка на екран.

Керування здійснюється через прості, інтуїтивно зрозумілі меню, які копіюють налаштовані елементи звичайних лабораторних пристроїв. Крім того, подібне обладнання дозволяє записувати або транслювати в режимі реального часу все, що відбувається на екрані, що може стати незамінною підмогою, якщо потрібно попросити поради у більш досвідченого майстра, що знаходиться в іншому місці.

Характеристики осциллографу для ремонту планшетів у вигляді приставки з Wi-Fi підключенням виростають в кілька разів, порівняно з попередніми варіантами. Подібні осциллографи мають діапазон вимірювання до 50 МГц, при цьому їх можна модифікувати за допомогою різноманітних перехідників. Найчастіше в них встановлені акумулятори для автономного харчування, з метою максимально розвантажити робоче місце від непотрібних проводів.

Саморобні варіанти сучасних приставок-осциллографів

Само собою, на форумах спостерігається сплеск різноманітних ідей, за допомогою яких ентузіасти намагаються здійснити свою давню мрію — самостійно зібрати осциллограф з планшета на «» Андроїд «» з Wi-Fi-каналом. Одні моделі виходять вдалими, інші ні. Тут вже залишається вам вирішувати, чи спробувати теж щастя і заощадити кілька доларів, зібравши прилад самостійно, або ж придбати готовий варіант. Якщо не впевнені у своїх силах, то краще не ризикувати, щоб потім не шкодувати про витрачені даремно кошти.

В іншому випадку — ласкаво просимо в одну зі спільнот радіолюбителів, в якій вам зможуть дати слушну пораду. Можливо, згодом саме за вашою схемою новачки збиратимуть свій перший у житті осциллограф.

Програмне забезпечення для приставок

Найчастіше разом з покупними осциллографами-приставками поставляється диск з програмою, яку можна встановити на свій планшет або смартфон. Якщо такого диска в комплекті немає, то уважно вивчіть інструкцію до пристрою — швидше за все, в ній є назви програм, сумісних з приставкою і розташованих у магазині додатків.

Також деякі з подібних приладів можуть працювати не тільки з пристроями під управлінням операційної системи «» Андроїд «», але також і з більш дорогими «яблучними» девайсам. У такому випадку програма буде однозначно перебувати в AppStore, оскільки інший варіант установки не передбачений. Зробивши осциллограф з планшета, не забудьте перевірити точність показань і, при необхідності, відкалібрувати прилад.

USB-осциллографи

Якщо у вас немає портативного пристрою на кшталт планшета, але є ноутбук або комп’ютер, не варто засмучуватися. З них також можна зробити прекрасний вимірювальний прилад. Найпростішим варіантом буде підключення щупів до мікрофонного входу комп’ютера за таким же принципом, як описувалося на початку статті.

Однак, враховуючи його обмеження, цей варіант підійде далеко не всім. У такому випадку може використовуватися USB-осциллограф, який забезпечить такі ж характеристики, як і приставка з передачею сигналу по Wi-Fi. Варто зазначити, що такі прилади іноді працюють з деякими планшетами, які підтримують технологію підключення зовнішніх пристроїв OTG. Само собою, ЮСБ-осциллограф також намагаються зробити самостійно, причому досить успішно. Принаймні, саме цьому виробленню присвячено велику кількість тем на форумах.