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, що дозволяють збирати практично будь-яке просте пристрій покроково. Зараз в їх числі і плати Ардуїнов 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, потрібний дорогий високоточний інструмент. Серед такого обладнання - й осцилограф, що дозволяє зчитувати частотні показання та проводити діагностику. Часто 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 - прилад для вимірювання і відстеження частотних коливань в електричній мережі - відомий з середини минулого століття. Даними приладами комплектуються всі навчальні та професійні лабораторії, оскільки виявити деякі несправності або зробити точну настройку устаткування можна лише з його допомогою. Він може виводити інформацію на екран, так і на паперову стрічку. Свідчення дозволяють побачити форму сигналу, розрахувати його частоту та 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 з допомогою приставки до смартфону або планшету і відповідного програмного забезпечення.

Найпростіший варіант створення кишенькового осцилографа

Якщо замеряемая частота знаходиться в діапазоні чутних людським вухом частот, а рівень сигналу не перевищує стандартний мікрофонний, то зібрати осцилограф з планшета на Android 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 немає гарнітури, то потрібно купити звуковий штекер 35 мм обов'язково з чотирма контактами. Перед припаиванием щупів уточніть її роз'єму вашого гаджета, адже їх буває два види. Щупи необхідно підключити до пинам, відповідним підключення мікрофона на вашому пристрої. Далі слід завантажити з "Маркету" 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 потрібна переробка планшета. Осцилограф буде готовий відразу ж після калібрування програми.

Плюси і мінуси вищенаведеної схеми

До плюсів такого рішення можна віднести простоту і дешевизну складання. Стара гарнітура або один новий роз'єм практично нічого не коштують, а часу потрібно всього кілька хвилин. Але у цієї схеми є ряд суттєвих 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 звуку на вашому гаджеті, а в гіршому – повністю вивести з ладу ваш смартфон або планшет). На дуже дешевих пристроях присутня значна похибка у вимірюванні сигналу, що досягає 10-15 відсотків. Для точного налаштування обладнання така цифра неприпустима.

Реалізація захисту, екранування сигналу та 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 зникає велика кількість перешкод, а напруга підвищується до 12 Ст. 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 потрібна програма, здатна малювати графіки на підставі вхідного звукового сигналу. Знайти її в "Маркеті" нескладно, варіантів багато. Майже всі вони передбачають додаткову калібрування, тому можна добитися максимально можливої точності, і зробити професійний осцилограф з планшета. В іншому ці 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 Android з безпровідним модулем можна самому. В мережі є приклад, коли схоже 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 складні 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, які виконують функцію осцилографа і передають сигнал через Bluetooth-канал на смартфон або планшет. Осцилограф-приставка до планшета, що підключається через Bluetooth, найчастіше має такі основні характеристики: Межа вимірюваної частоти: 1МГц. Напруга на щупі: до 10 Ст. 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 виглядом обміну інформацією між префіксом і планшетом набирає обертів зважаючи своєї затребуваності. Такі осцилографи практично не поступаються професійним, оскільки без затримки передають вимірювану інформацію на планшет, який відразу ж виводить її у вигляді графіка на екран. Управління здійснюється через прості, інтуїтивно зрозумілі меню, які копіюють настроювальні 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, знаходиться в іншому місці. Характеристики осцилографа для ремонту планшетів у вигляді приставки з Wi-Fi підключенням зростають у кілька разів, порівняно 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 зайвих 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 Android 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 засобах. В іншому випадку – ласкаво просимо в один з спільнот радіоаматорів, в якому вам зможуть дати слушну пораду. Можливо, згодом саме за вашою схемою новачки будуть збирати свій перший в житті осцилограф.

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 у неї є назви програм, сумісних з приставкою і знаходяться в магазині додатків. Також деякі з таких приладів можуть працювати не тільки з пристроями під керуванням операційної системи Android, але також і з більш дорогими «яблучними» девайсів. В такому випадку програма буде однозначно перебувати в AppStore, оскільки інший варіант установки не передбачено. 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 прилад. Найпростішим варіантом буде підключення щупів до мікрофонного входу комп'ютера за таким же принципом, як зазначено на початку статті. Однак, враховуючи його обмеження, цей варіант підійде далеко не всім. В такому випадку може використовуватися USB-осцилограф, який забезпечить такі ж характеристики, як і приставка з передачею сигналу 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 витівки присвячено велику кількість тем на форумах.