Осцилограф з планшета своїми руками

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

Однак для роботи з усім перерахованим вище спектром цікавих новинок, так само як і для ремонту цифрової техніки, потрібно дорогий високоточний інструмент. Серед такого обладнання - і осцилограф, що дозволяє зчитувати частотні свідчення 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 радіоаматорських форумах майже відразу після появи планшетів на системі Андроїд. Його суть полягає в тому, щоб з мінімальними витратами виготовити осцилограф з планшета, не вносячи при цьому в свій гаджет ніяких доробок яких модифікацій, а також виключаючи ризики його пошкодження.

Що таке осцилограф

Осцилограф - як прилад для вимірювання і відстеження частотних коливань в електричної мережі - відомий з середини минулого століття. Даними приладами комплектуються всі навчальні та професійні лабораторії, оскільки виявити деякі несправності або зробити точну настройку 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 і інтенсивність, а в результаті визначити джерело його появи. Сучасні осцилографи дозволяють малювати тривимірні кольорові частотні графіки. Ми ж сьогодні зупинимося на простому варіанті стандартного двоканального осцилографа і реалізуємо його за допомогою приставки до смартфону або планшету і відповідного програмного забезпечення.

Найпростіший варіант створення кишенькового осцилографа

Якщо вимірюеться частота знаходиться в діапазоні чутних людським вухом частот, а рівень сигналу не перевищує стандартний мікрофонний, то зібрати осцилограф з планшета на "андроїд" своїми руками можна без яких би то не було додаткових модулів. Для цього досить розібрати будь-яку гарнітуру, на якій повинен обов`язково бути присутнім мікрофон. Якщо підходящої гарнітури немає, то потрібно купити звуковий штекер 3,5 мм обов`язково з чотирма контактами. Перед припаюванням щупів уточніть терморегулятори роз`єму вашого гаджета, адже їх буває два види. Щупи необхідно підключити до пінам, відповідним підключенню мікрофона на вашому пристрої.

Далі слід завантажити з "Маркета" програмне забезпечення, здатне заміряти частоту на мікрофонний вхід 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. Осцилограф буде готовий відразу ж після калібрування додатки.

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 (в залежності 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 разі 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 є неприпустимою.

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 напруг, може використовуватися схема простого осцилографа для планшета, яка вже довгий час успішно застосовується для складання приладів для комп`ютера. У ній застосовуються дешеві компоненти, серед яких стабілітрони КС119А і два резистора 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 напруг. В результаті пропадає велика кількість перешкод, а напруга підвищується до 12 В.

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

Програмне забезпечення

Для роботи з подібною схемою потрібно програма, здатна малювати графіки на підставі вхідного звукового сигналу. Знайти її в "Маркеті" нескладно, варіантів багато. Майже всі вони припускають додаткову калібрування, тому можна домогтися максимально можливої точності, і зробити професійний осцилограф з планшета. В іншому дані програми виконують по суті одну і ту ж задачу, тому остаточний вибір залежить від необхідного функціоналу і зручності використання.

Саморобна приставка з Bluetooth-модулем

Якщо ж потрібно більш широкий діапазон частот, то наведеним вище варіантом обмежитися не вийде. Тут на допомогу приходить новий варіант - окремий гаджет, який представляє 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 осцилограф з планшета на "андроїд" з бездротовим модулем можна самому. У мережі є приклад, коли схожий пристрій ще в 2010 році реалізовувалося 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 в збірці, тому для новачків його зробити буде непосильним завданням. Але, при бажанні, знайти подібний проект на тих же радіоаматорських 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 осцилографа і передають сигнал через Bluetooth-канал на смартфон або планшет. Осцилограф-приставка до планшету, що підключається за допомогою Bluetooth, найчастіше має такі основні характеристики:

• Межа вимірюваної частоти: 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?

Осцилографи-приставки з передачею даних по Wi-Fi

Даний варіант передачі даних істотно розширює можливості вимірювального пристрою. Зараз ринок осцилографів з таким видом обміну інформацією між приставкою і планшетом набирає обертів завдяки своїй популярності. Такі осцилографи практично не поступаються професійним, оскільки без затримки передають вимірювану інформацію на планшет, який тут же виводить її у вигляді графіка на екран.

Відео: Осцилограф андроїд планшет

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

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

Саморобні варіанти сучасних приставок-осцилографів

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

В іншому випадку - ласкаво просимо в одне з спільнот радіоаматорів, в якому вам зможуть дати слушну пораду. Можливо, згодом саме по вашій схемі новачки будуть збирати свій перший в житті осцилограф.

Відео: Осцилограф для діагностики автомобіля своїми руками

Програмне забезпечення для приставок

Найчастіше разом з покупними осцилографами-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 знаходяться в магазині додатків.

Також деякі з подібних приладів можуть працювати не тільки з пристроями під керуванням операційної системи "андроїд", Але також і з більш дорогими «яблучними» девайсів. В такому випадку програма буде однозначно перебувати в AppStore, оскільки інший варіант установки не передбачений. Зробивши осцилограф з планшета, не забудьте перевірити точність показань і, при необхідності, відкалібрувати прилад.

USB-осцилографи

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

Однак, з огляду на його обмеження, цей варіант підійде далеко не всім. У такому випадку може використовуватися USB-осцилограф, 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-осцилограф також намагаються зробити самостійно, причому досить успішно. Принаймні, саме цієї поделке присвячена велика кількість тем на форумах.