Осциллограф для смартфона андроид

Очень давно хотел купить осциллограф, но финансовая сторона всегда подводила.
Бюджетное решение нашёл недавно в инете.

Для этого предлагалось использовать домашний компьютер (его звуковую карту) и собрать простую схему состоящую из двух стабилитронов КС119А, сопротивления в 10 кОм, соединённого параллельно, микрофонного выхода звуковой карты и 100 кОм сопротивления на входе для сигналов до 12 В и программа Avangard.
Я же для своего осциллографа использовал планшет на андроиде.
Увеличил входное напряжение до 100 в путём увеличения номинала входного сопротивления до 500 кОм .
Вот и формула.

С платой не стал заморачиваться, так как элементов в этой схеме мало.

Как корпус использовал старый пас кросс.

На выходе использовал джек 3,5мм с 4 мя контактами.

Припаивать нужно к самому верхнему контакту, он служит для микрофона, и самый нижний, он служит общей массой для всей схемы.
На входе на массовом проводе припаял крокодил, а на проводе выходного сигнала — щуп.
Для проверки работоспособности использовал генератор сигналов с телефона и усилитель, на котором измерял искажения при повышении уровня геина.
Вот собственно видео этого процесса.

По тестам этого прибора могу сказать одно, что точным он не является. В программном обеспечении нельзя определить величину сигнала (напряжение), частоту можно определять по настройкам времени сигнала и клеткам на экране.
Еще данный прибор работает плохо с низкочастотными сигналами до 30 Гц и высокими выше 15000 Гц.
Так что данный прибор можно использовать только для определения искажений и примерной частоты сигнала.

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.

Что представляет собой осциллограф и его функции

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.

Сборка карманного осциллографа на основе «Андроида»

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.

Плюсы и минусы «Андроидной» сборки:

• Плюсы: простота и дешевизна; минимальная затрата времени на осуществление этого проекта.
• Минусы: низкое качество звукового тракта гаджета, существенно влияет на диапазон измеряемых частот; отсутствие защитных элементов, которые предохраняют смартфон и планшет от случайных подключений щупов к точкам повышенного напряжения электросхемы; большая погрешность при измерении сигнала, в случае дешёвого устройства.

Сборка осциллографа из планшета

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.

Нужное программное обеспечение для сборки осциллографа на основе планшета и андроида

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.

Широкодиапазонная частота с помощью отдельного гаджета

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.

Осциллограф из планшета на «Андроид»

Bluetooth-канал

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.

Передача 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.

USB осциллограф своими руками схема

Сборка USB осциллографа обойдётся вам всего в 250–300 рублей и сделать вы его можете своими руками.

• Устанавливаем на сигнальные линии USB порта согласующие резисторы на 68 Ом. Между землёй и сигнальными жилами устанавливаем керамические конденсаты для снижения помех. Их ёмкость должна быть 100 нФ. Такой же конденсатор и с такой же ёмкостью устанавливаем параллельно «электролиту» на 47 мкФ, который установлен по цепям питания +5 В и земля.
• Устанавливаем стабилитроны на 3,6 В между сигнальными линиями и землёй. Светодиод индикации включения ставится последовательно с сопротивлением на 220–470 Ом. Резистор на 1,5–2,2 кОм определяет устройство операционной системы. Провода USB кабеля подпаиваются к плате по соответствующей распиновке кабеля.
• После перезагрузки Windows нужно заново переткнуть осциллограф в USB порт. Необходимо также снять FUSE бит на 8 CKDIV 8. Каких-либо сторонних драйверов этот электронный прибор для своей работы не потребует. Аналогично клавиатуре и мышке он определяется тоже как H />На практике этот гаджет нашёл своё применение не только в радиоэлектронике, но и для настроек автомобильных систем зажигания, определения расхода топлива и прочих нужд. Чтобы подключить его к измеряемой схеме нужно спаять два щупа. Для снижения уровня помех желательно использовать экранированный провод, а также тюльпаны или RCA разъём, которые обеспечивают быстрое подключение и отключение щупов от осциллографа. Один из щупов осциллографа для измерения оканчивается контактом в мультиметре для сигнальной жилы, а с помощью «крокодила» подключается к земле. На втором его щупе «крокодилы» разных цветов — для сигнальной жилы и земли.

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 (даташит и данные). 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, 50​​мс.
– 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 Bluetooth чата 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.

Для графического отображения форм сигнала я использовал SurfaceView, мне очень помогла статья как использовать canvas в android.

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 здесь.

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.