Usb осциллограф переделываем для андроида. Осциллограф из планшета своими руками

Это приложение тестировалось только с Samsung Galaxy GT-i5700 Spica (Android 2.1)

Как АЦП для двух входов в схеме используется PIC33FJ16GS504 Microchip (даташит). 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 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.

Оригинал статьи на английском языке (перевод: Иван для сайта cxem.net)

Планшетные компьютеры и смартфоны при грамотном применении становятся незаменимыми помощниками в профессиональной деятельности электриков. Причем речь идет не только о хранении контактов или связи с коллегами, но и о помощи непосредственно при проведении измерений.

Современные измерительные приборы зачастую имеют встроенные компьютеры, осуществляющие обработку, хранение и систематизацию данных. При этом электрики носят с собой еще и весьма мощные вычислительные устройства, которыми являются смартфоны и планшетные компьютеры. Эти мобильные гаджеты используются в профессиональной деятельности для связи, хранения баз, данных и GPS-навигации. Но их возможности гораздо шире и было бы полезно задействовать смартфоны и планшетники для работы с результатами измерений.

Это дает следующие основные преимущества:

• снижение общей стоимости и общей массы оборудования, имеющегося у электрика;
• наличие разных данных в одном устройстве, например, географического местоположения объекта и результатов измерения на нем;
• отсутствие необходимости в дополнительном обучении, так как мобильное устройство имеет пользовательский интерфейс, уже хорошо знакомый сотруднику.

Использование Bluetooth-адаптера

Мобильные устройства имеют беспроводные интерфейсы. Подключив измерительный прибор к смартфону или планшетному компьютеру через такой интерфейс и установив на компьютер специальное программное обеспечение, можно получить мобильный измерительный комплекс.

Но здесь возникает проблема. Дело в том, что измерительные устройства до сих пор оснащаются ИК-интерфейсом, а не Bluetooth. И причина здесь не только в том, что разработчикам измерительного оборудования свойственен некоторый консерватизм. Для обмена данными между устройствами в измерительном комплексе обычно используется интерфейс RS-232C (известный пользователям персональных компьютеров как «COM-порт»), который легко реализуется в простейшей схеме ИК-адаптера. Для реализации RS-232C через Bluetooth требуется программная реализация виртуального COM-порта, что значительно усложняет и удорожает оборудование.

Тем не менее, уже почти 10 лет, как ИК-интерфейс вышел из употребления в мобильных компьютерах. Как тогда соединять их с измерительными приборами? Проблема настолько насущная, что, когда в 2013 г. компания Agilent Technologies выпустила решающий ее ИК-Bluetooth адаптер U1177A, то этот продукт сразу же был удостоен авторитетным американским журналом Electrical Constructions & Maintenance звания «Продукт года».

Адаптер U1177A предназначен для работы с цифровыми мультиметрами Agilent Technologies серий U1230, U1240, U1250 и U1270, а также токовыми клещами серии U1210.

Устройство размерами всего 39x71x37 мм и весом 60 г крепится сзади мультиметра (для мультиметров серии U1240 требуется специальный кронштейн, приобретаемый отдельно), его ИК-датчик прикладывается к окну ИК-порта измерительного устройства. Адаптер поддерживает протокол Bluetooth 2.1, дальность связи может достигать 10 м. Питается U1177A от двух элементов AAA, их хватает на 30 часов работы.

Для адаптера U1177A компания Agilent Technologies разработала два бесплатных приложения на платформе Android: Mobile Logger и Mobile Meter. Первое из них позволяет строить графики изменения параметров, а также отсылать SMS или e-mail при наступлении заданных событий. Кстати, Mobile Logger выпускается и в варианте для компьютеров, работающих под Windows, в качестве плагина для стандартного программного обеспечения Agilent Technologies. Второе приложение позволяет одновременно отслеживать данные измерений от трех устройств. Очень ценная функция, позволяющая не бегать от прибора к прибору и не ставить помощника рядом с одним из мультиметров, чтобы он сообщал данные измерений. Оба приложения способны работать как на смартфонах, так и на планшетных компьютерах, тем не менее, для Mobile Logger планшет предпочтительнее из-за больших размеров экрана.

Компания CEM выпускает промышленный профессиональный мультиметр DT-9979, оснащенный встроенным Bluetooth-модулем. На Android-устройство, которое используется совместно с CEM DT-9979, устанавливается приложение Meterbox. В том случае, если высокоскоростное соединение с Интернетом установить невозможно или эта опция отключена пользователем, программа осуществляет статистическую обработку на локальном мобильном устройстве. При наличии активного высокоскоростного соединения с Интернетом, автоматически подключаются облачные сервисы. Данные высылаются в «облако», где они обрабатываются по более сложным алгоритмам, чем на локальном устройстве. Облачные сервисы позволяют перевести на новый уровень взаимодействие нескольких специалистов, а также контроль в компании, где используются такие измерительные приборы. Данные измерений записываются и сохраняются в «облаке», при необходимости руководитель или же иной уполномоченный специалист может легко получить к ним доступ из любого места, где есть Интернет.

Осциллографы на базе Android-устройств

Давно известны так называемые USB-осциллографы, обработка сигнала в которых осуществляется главным образом компьютером, также задействован его дисплей для отображения информации. При скорости передачи данных для интерфейса USB 2.0 до 480 Мбит/с, а в более современной версии USB 3.0 - до 5 Гбит/с, никаких проблем с передачей информации из внешнего блока в компьютер не возникает.

Для того, чтобы к планшетному компьютеру или смартфону можно было подключить USB-осциллограф, мобильный компьютер должен иметь полноценный USB-порт (хост). Подавляющее большинство смартфонов и планшетников такого порта не имеют, осциллограф может подключаться к ним через интерфейсы Bluetooth и Wi-Fi.

Осциллографы с интерфейсом Wi-Fi выпускаются, но их программное обеспечение рассчитано только на работу под операционными системами, используемыми на настольных компьютерах и ноутбуках. Это связано с высокой стоимостью таких осциллографов, что ограничивает сферу их применения в основном авторемонтными мастерскими.

Менее дорогой вариант - осциллограф с Bluetooth. Но здесь встает проблема низкой скорости передачи данных через этот интерфейс. Теоретически она не превышает 24 Мбит/с, а практически в большинстве устройств составляет 1– 2 Мбит/с. Отсюда родилось мнение некоторых специалистов, что хороший осциллограф с Bluetooth интерфейсом создать невозможно.

Тем не менее, с 2009 года энтузиасты в разных уголках планеты создавали свои модели Bluetooth-осциллографов, благо, элементная база для этого существовала. И, вот, наконец, в 2013 году маленькая венгерская фирма E-Way+ начала серийный выпуск осциллографа BlueDSO с интерфейсами USB и Bluetooth.

Недостатком этого осциллографа, по-видимому, обусловленным малой пропускной способностью интерфейса Bluetooth, является невозможность полноценной работы с частотами выше 1 МГц. Для радиотехнических применений это серьезная проблема. Но применительно к практическому использованию в электротехнике полосы частот до 1 МГц, вполне достаточно.

BlueDSO умещается на ладони. К сожалению, автономного питания он не имеет, при работе с настольным компьютером или ноутбуком питание подается через USB. При работе с мобильным компьютером через Bluetooth к устройству необходимо подключить USB блок питания.

Bluetooth-интерфейс имеет портативный осциллограф-мультиметр CEM DT-9989. Этот осциллограф с автономным питанием представляет собой самодостаточное устройство, оснащенное встроенным дисплеем. Обработка сигнала происходит в основном внутри осциллографа, что позволяет при рабочей полосе частот до 10 МГц передавать данные по Bluetooth со скоростью всего 9,6 кбит/с. Для CEM DT-9989 также доступны облачные сервисы через приложение Meterbox.

Осциллограф на базе iOS-устройств

Американская компания Oscium выпускает две модели приставок-осциллографов - iMSO-104 и iMSO-204, которые подключаются к Apple iPhone и Apple iPad через разъем для док-станции. Рабочая полоса частот достигает 5 МГц. iMSO-104 имеет один, а iMSO-204 - два аналоговых канала. Наряду с этим приставки имеют по 4 цифровых канала.

Осциллографы, полученные соединением Apple iPad и приставки Oscium, могут делать «снимки» экрана и высылать их по e-mail, осуществлять математическую обработку результатов измерений.

«Снимки» экрана могут быть высланы руководству для отчета или же, например, для консультации с более опытным специалистом. К недостаткам продукции Oscium можно отнести малый диапазон входных напряжений (от –40 до +40 В) и отсутствие режима измерения тока. При этом нестандартные входные разъемы не позволяют подключать аксессуары, понижающие измеряемое напряжение.

Использование датчиков мобильных устройств

Описанные в статье комплекты из приставок и соответствующего программного обеспечения, объединяет то, что к компьютеру добавляются узлы, от которых зависит точность измерения. В данном случае это аналого-цифровой преобразователь, прецизионные делители напряжения, шунтирующие сопротивления и т.п.

Кроме этого, существует немалое количество программ, которые делают измерения с помощью датчиков, встроенных в мобильный компьютер.

Так, например, предлагается измерять с помощью мобильного устройства:

• магнитную индукцию (что позволяет осуществлять поиск предметов из магнитных металлов, расположенных на расстоянии до 3 см от смартфона, по увеличению магнитной индукции при приближении к ним);
• уровень шума;
• освещенность.

Для этих измерений используются, соответственно, встроенные компас, микрофон и камера мобильного устройства.

Следует отметить, что такого рода программы могут дать только очень приблизительную оценку. Поэтому их не следует использовать в профессиональной деятельности электрика. На бытовом уровне можно оценить, есть ли смысл жаловаться местным властям на шум от стройки или недостаточно освещенные улицы. Но даже при таком использовании программы дадут сколь-нибудь достоверную оценку только в том случае, если была произведена калибровка по профессиональному прибору. В противном случае полученные данные могут в несколько раз отличаться от реальных, так как разброс параметров компонентов, например, у смартфона, гораздо больше, чем у специализированного измерительного прибора. Например, опыт использования одной из программ-люксметров для iPhone без калибровки показал, что она может давать результаты измерений, отличающиеся до 4 раз от реальных значений.

Поэтому программы, осуществляющие измерения встроенными датчиками мобильного устройства, полезны в основном как иллюстрация законов физики, как средство приобщения широких масс к научной и инженерной деятельности. Но для осуществления измерений в профессиональных целях к компьютеру должны быть подключены дополнительные устройства.

Алексей ВАСИЛЬЕВ

Смартфон или планшетник, оснащенный камерой, может принести пользу электрику и без установки каких-либо приложений. Наведя камеру мобильного устройства на источник света, можно обнаружить пульсации, которые незаметны невооруженным глазом, но, тем не менее, оказывают на человека негативное действие. При коэффициенте пульсаций более 5% изображение будет мерцать на дисплее устройства. Это свойство цифровой камеры оказывается очень полезным, например, при выборе светодиодных ламп. Попросите продавца показать, как лампа светит, и проверьте с помощью смартфона ее на пульсации.

Обзор радиолюбительских программ для устройств на основе Андроид

Доброго дня уважаемые Радиолюбители!
Сегодня на сайте , мы с вами рассмотрим довольно интересный вопрос – радиолюбительские программы для устройств на ОС Андроид .
В последнее время рынок электронной аппаратуры хорошими темпами наполняется недорогими (в основном китайского, но довольно с приличным качеством исполнения) устройствами, использующими в своей работе операционную систему Андроид. Уже сейчас можно приобрести неплохой планшетник от 5000 рублей. Поэтому меня заинтересовал вопрос – а существуют ли радиолюбительские программы для таких устройств? Оказывается есть, и не мало. Ниже я представлю вам обзор нескольких таких программ, а одну из них мы рассмотрим более подробно.

Итак, первая программа – OscilPrime Oscilloscope Legacy
Это программа позволяет превращать ваш планшетный компьютер в двухканальный осциллограф низкой частоты:

Исследуемый сигнал можно подавать на аудио-разъем и через USB порт. Кроме того программа имеет встроенный генератор синусоидального сигнала. Запуск развертки можно осуществлять как по спаду исследуемого сигнала так и по его фронту. Программа проста в использовании и имеет ограниченные пределы настроек.

Следующая программа – EveryCircuit (платная – 300 рублей) или EveryCircuit Free (бесплатная).
Эта программа позволяет собирать на экране планшетника несложные радиосхемы и имитировать их работу:

Программа проста и в ней не сложно разобраться. Как недостаток можно отметить отсутствие “русского языка”, маленькая база элементов и дороговизна полной версии. Но не смотря на недостатки, программа позволит вам продумывать некоторые моменты схемотехники при построении простых устройств.

Как видите, уважаемые радиолюбители, прогресс не стоит на месте, программисты заботятся о нас и выпускают новые программы. Пускай они еще не так развиты как для “больших” компьютеров, но я думаю, что скоро “маленькие” компьютеры догонят своих “старших братьев” по радиолюбительскому программному обеспечению.

Все эти программы (и не только их) вы можете скачать через “Play Маркет” на вашем гаджете.

И напоследок я хочу вам представить еще одну радиолюбительскую программу, заслуживающую пристального внимания, и не только начинающими радиолюбителями.

Программа называется ElectroDroid .
Есть как платная, так и бесплатная версии этой программы. Отличие платной версии – введены дополнительные возможности и отсутствует надоедливая реклама.
ElectroDroid – это мощный набор инструментов и справочник для разработчика электроники:

Программа состоит из нескольких разделов:
– расчет
– цоколевка
– справочник
– плагины

Начнем с конца – плагины . Данная функция позволяет расширять возможности программы за счет добавления новых функций. Все новые плагины устанавливаются внутри программы.

Расчет – данный раздел предназначен для проведения различных радиолюбительских расчетов. На верхнем рисунке вы можете увидеть почти все возможности программы в этом режиме (часть скрыта внизу). Как видите, довольно большое разнообразие небольших подпрограмм для проведения несложных, но в тоже время полезных радиолюбительских расчетов.

Цоколевка . В этом разделе программы представлена цоколевка наиболее популярных и часто используемых в радиолюбительской практике разъемов, проводов и устройств:

Справочник . В этом разделе представлены различные справочные данные по радиоэлементам, а также нужные в радиолюбительской практике таблицы различных данных. Особенно данный раздел порадует любителей PIC-микроконтроллеров – здесь собраны справочные данные практически по всем PIC-микроконтроллерам (жалко конечно, что такого справочника нет по AVR-микроконтроллерам):

Эту программу вы также можете скачать на “Play Маркет”, или (воспользовавшись услугами наших хакеров) скачать полную версию этой программы ниже:

(1.9 MiB, 10,325 hits)

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, 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 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.

Список радиоэлементов

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:

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.

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.