Осциллограф на смартфоне андроид. Осциллограф на смартфоне Android: простое самодельное устройство для измерений — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как сделать осциллограф из смартфона на Android. Какие материалы нужны для сборки самодельного осциллографа. Как подключить и настроить осциллограф на смартфоне. Какие есть плюсы и минусы у самодельного осциллографа.

Содержание

Что такое осциллограф и для чего он нужен

Осциллограф — это прибор для измерения и визуального наблюдения электрических сигналов. Он позволяет увидеть форму сигнала, измерить его параметры и проанализировать изменение во времени. Осциллографы широко применяются для:

Отладки и ремонта электронных устройств
Настройки радиоаппаратуры
Исследования электрических цепей
Контроля качества электропитания
Диагностики автомобильной электроники

Профессиональные осциллографы — дорогостоящие приборы. Но для многих любительских задач можно обойтись простым самодельным осциллографом на базе смартфона.

Преимущества осциллографа на смартфоне

Самодельный осциллограф, подключаемый к смартфону, имеет ряд преимуществ:

Низкая стоимость — требуются только недорогие компоненты
Компактность — весь прибор умещается в кармане
Мобильность — можно использовать где угодно
Удобный сенсорный интерфейс на экране смартфона
Возможность сохранения и передачи результатов измерений

Конечно, такое устройство уступает профессиональным осциллографам по характеристикам. Но для многих любительских измерений его возможностей вполне достаточно.

Необходимые компоненты для сборки

Для изготовления простого осциллографа на смартфоне потребуются следующие компоненты:

Штекер 3,5 мм (от старых наушников)
Стабилитрон на 2,2 В
Резистор 2,2 кОм
Резистор 1 кОм
Тестовая клипса
Корпус от маркера
Мебельный гвоздик
Провода, термоусадка

Все эти компоненты можно найти в любом радиомагазине. Их общая стоимость не превысит 200-300 рублей.

Схема осциллографа для смартфона

Схема самодельного осциллографа для подключения к смартфону очень проста:

Сигнал подается на вход через резистор 2,2 кОм
Параллельно входу подключены стабилитрон и резистор 1 кОм
Выход идет на микрофонный вход смартфона

Такая схема обеспечивает защиту входа смартфона от перегрузки и позволяет измерять сигналы амплитудой до 5-10 В.

Пошаговая инструкция по сборке

Процесс изготовления осциллографа состоит из следующих этапов:

Подготовить штекер 3,5 мм, припаять к нему провода
Собрать схему на резисторах и стабилитроне
Припаять к мебельному гвоздику провод — это будет щуп
Разместить компоненты в корпусе от маркера

Припаять клипсу-массу и вывести ее через боковое отверстие
Закрепить все соединения термоусадкой

На сборку потребуется 1-2 часа. В результате получится компактный щуп-осциллограф для подключения к смартфону.

Настройка программного обеспечения

Для работы осциллографа на смартфоне потребуется специальное приложение. Одним из лучших является Oscilloscope Pro.

Настройка приложения включает следующие шаги:

Установить приложение Oscilloscope Pro из Google Play
Запустить приложение и перейти в настройки
Выбрать источник сигнала — микрофонный вход
Настроить диапазон измерения и развертку
Откалибровать усиление для правильного отображения амплитуды

После настройки осциллограф готов к работе. Можно приступать к измерениям.

Возможности и ограничения самодельного осциллографа

Самодельный осциллограф на смартфоне позволяет:

Наблюдать форму сигнала в реальном времени
Измерять амплитуду сигнала в диапазоне до 5-10 В
Анализировать частоту в диапазоне до 20 кГц
Сохранять осциллограммы в памяти смартфона

При этом у него есть ряд ограничений:

Невысокая точность измерений
Ограниченный частотный диапазон
Чувствительность к помехам
Отсутствие гальванической развязки

Несмотря на ограничения, такой осциллограф вполне подходит для многих любительских измерений.

Области применения осциллографа на смартфоне

Самодельный осциллограф на базе смартфона может применяться для следующих задач:

Проверка работы генераторов сигналов
Отладка простых электронных схем
Диагностика автомобильных датчиков
Измерение параметров звуковых сигналов
Анализ сигналов с различных сенсоров
Исследование импульсных источников питания

Это удобный инструмент для радиолюбителей, студентов технических специальностей и начинающих электронщиков.

Советы по использованию самодельного осциллографа

Чтобы эффективно использовать осциллограф на смартфоне, следуйте этим рекомендациям:

Используйте качественный экранированный кабель для подключения
Обеспечьте надежный контакт щупа с исследуемой точкой схемы
Правильно выбирайте масштаб отображения сигнала
При измерении слабых сигналов используйте режим усреднения
Для точных измерений проводите периодическую калибровку
Соблюдайте меры безопасности при работе с высоким напряжением

Следуя этим советам, вы сможете получить максимум пользы от самодельного осциллографа на смартфоне.

Простой самодельный осциллограф из смартфона

Хороший осциллограф относится к слишком дорогому оборудованию для обычного радиолюбителя, для которого пайка микросхем и ремонт электроники является только хобби. При необходимости наблюдения за электрическими сигналами без получения сверх точных результатов вполне возможно обойтись самодельным устройством. Такой осциллограф подключается к экрану смартфона и работать под управлением специального бесплатного приложения. Его изготовление обойдется недорого и займет всего пару часов, с учетом сбора материалов.

Материалы:

штекер 3,5 мм от наушников;
провода;
термоусадка;
стабилитрон 2,2В;
резистор 2,2К;
резистор 1К;
тестовая клипса;
корпус от маркера;
мебельный гвоздик.

Сборка осциллографа

На рисунке представлена схема простейшего осциллографа — щупа для смартфона, которую необходимо повторить. Очень важно использовать резисторы с такой же цветовой маркировкой, как в примере, поскольку это позволит получить от устройства максимум чувствительности и точности.

Сборку следует начать с подготовки штекера мини-джек 3,5 мм от наушников. С него срезается пластиковая часть, после чего припаиваются 2 проводка как показано в схеме осциллографа.

Припаянные провода необходимо дополнительно закрепить и изолировать. Для этого будет достаточно применить 2 слоя термоусадочной трубки.

Далее к шляпке маленького мебельного гвоздика необходимо припаять одножильный провод.

Место пайки сверху изолируется термоусадкой. Гвоздик будет выполнять функцию плюсового электрода.

Провод с гвоздиком заводится в корпус маркера с удаленным стержнем. В результате электрод должен заменить пишущий наконечник фломастера. Также нужно завести проводок от разъема 3,5 мм в пробитое отверстие в заднем колпачке маркера.

Далее необходимо соединить параллельно и спаять стабилитрон с резистором 1К. К ним согласно схеме прибора припаивается резистор 2,2К.

В корпусе маркера ближе к пишущей части делается боковое отверстие. В него продевается отдельный провод, второй конец которого выходит из задней части фломастера.

К выведенному проводку припаивается стабилитрон с резистором 1К. Также к ним нужно присоединить жилу питания от разъема 3,5 мм. Важно соблюсти полярность, как на схеме. Вторая жила от мини-джека паяется к резистору 2,2К.

Провод с гвоздиком нужно подсоединить к оставшемуся концу резистора 2,2 К. Все соединения защищаются термоусадкой. После этого резисторы и стабилитрон необходимо спрятать в корпусе маркера, закрыв его задним колпачком.

На выходящий сбоку маркера провод, присоединенный к резистору 1К и стабилитрону нужно припаять тестовую клипсу.

После этого аппаратная часть устройства полностью готова.

Далее нужно установить на смартфон приложение Oscilloscope Pro 2. Осциллограф подключается к телефону и может использоваться по предназначению под управлением данной программы. Его тестовая клипса используется как масса, а электрод из гвоздика на маркере является плюсом. Приложение в связке с самодельным устройством позволяет настраивать пороги срабатывания, просматривать форму сигнала на дисплее и многое другое.

Смотрите видео

Осциллограф из смартфона. На базе Explay Vega.

Стоимость осциллографов знают все, но зачастую он нам нужен для элементарных нужд. В интернете полно вариантов использования смартфона на базе андроид, как мини-осциллографа.

В чём суть? Мы используем разъем для гарнитуры на смартфоне, а именно микрофонный вход с гарнитуры. Распиновка разъема ниже на фото

По сути нам нужны только два контакта, микрофон и общий. Не забываем использовать экранированный кабель, коаксиальный.

Ниже схема делителя, ведь микрофонный вход очень чувствителен и его легко можно спалить.

На пути проверки уже всего готового возникла одна проблема, которая не описывается на других сайтах, по крайней мере я не нашел.

Когда уже готов делитель, установлена программа (в моем случае это Oscilloscope из плеймаркета, допускаю что сменю её), обнаруживается совсем неожиданная беда, не смотря на уже подключенный делитель в разъем смартфона, его штатный микрофон продолжает работать и слышать всё в округе. Использовал телефон Explay Vega. Решил поставить программу на HTC 626G, проблема та же. Разобрал Explay, отпаял контакты микрофона, заклеил контакты заднего динамика, собрал, не помогла, чем он слушал, я так и не понял, но слушал хорошо. Ниже привожу разобранного телефона

На среднем фото две платы, нижняя плата, как раз отвечает за все эти дела и соединена шлейфом с верхней платой. Отключил шлейф, собрал телефон, Сигнал я брал с активной компьютерной АС, и о чудо, заработало без лишней пыли, только оговорюсь, я сделал отвод на делителе без резистора 100 кОм, с ним вообще ничего не видит.

Не пугайтесь, после отключения нижней платы телефон покажет 1% заряда АКБ, при этом он продолжает работать.

Поэтому, если у кого есть ненужный телефон на андроид, можно найти ему применение. Такого осциллографа вполне достаточно для автомобильной диагностики, или для мелочей в радиотехнике, ведь частотный диапазон и остальное, на таком осциллографе, осталось на элементарном уровне. Частота от 40 Гц и до 16 кГц, не более.

Осциллограф из планшета своими руками

Технологии не стоят на месте, и угнаться за ними не всегда просто. Появляются новинки, в которых хотелось бы разобраться более детально. Особенно это касается разнообразных электронных конструкторов, позволяющих собирать практически любое простое устройство пошагово. Сейчас в их числе и платы Ардуино со своими клонами, и китайские микропроцессорные компьютеры, и готовые решения, идущие уже с программным обеспечением на борту.

Однако для работы со всем вышеперечисленным спектром интересных новинок, равно как и для ремонта цифровой техники, требуется дорогостоящий высокоточный инструмент. Среди такого оборудования — и осциллограф, позволяющий считывать частотные показания и проводить диагностику. Зачастую его стоимость довольно высока, и начинающие экспериментаторы не могут позволить себе такую дорогостоящую покупку. Тут на помощь приходит решение, которое появилось на многих радиолюбительских форумах почти сразу после появления планшетов на системе Андроид. Его суть заключается в том, чтобы с минимальными затратами изготовить осциллограф из планшета, не внося при этом в свой гаджет никаких доработок либо модификаций, а также исключая риски его повреждения.

Что такое осциллограф

Осциллограф — как прибор для измерения и отслеживания частотных колебаний в электрической сети — известен с середины прошлого века. Данными приборами комплектуются все учебные и профессиональные лаборатории, поскольку обнаружить некоторые неисправности или произвести точную настройку оборудования можно только лишь с его помощью. Он может выводить информацию как на экран, так и на бумажную ленту. Показания позволяют увидеть форму сигнала, рассчитать его частоту и интенсивность, а в результате определить источник его появления. Современные осциллографы позволяют рисовать трехмерные цветные частотные графики. Мы же сегодня остановимся на простом варианте стандартного двухканального осциллографа и реализуем его с помощью приставки к смартфону или планшету и соответствующего программного обеспечения.

Самый простой вариант создания карманного осциллографа

Если замеряемая частота находится в диапазоне слышимых человеческим ухом частот, а уровень сигнала не превышает стандартный микрофонный, то собрать осциллограф из планшета на «Андроид» своими руками можно без каких бы то ни было дополнительных модулей. Для этого достаточно разобрать любую гарнитуру, на которой должен обязательно присутствовать микрофон. Если подходящей гарнитуры нет, то потребуется купить звуковой штекер 3,5 мм обязательно с четырьмя контактами. Перед припаиванием щупов уточните распиновку разъема вашего гаджета, ведь их бывает два вида. Щупы необходимо подключить к пинам, соответствующим подключению микрофона на вашем устройстве.

Далее следует загрузить из «Маркета» программное обеспечение, способное замерять частоту на микрофонном входе и рисовать график на основе полученного сигнала. Таких вариантов довольно много. Поэтому при желании будет из чего выбрать. Как и говорилось ранее, не потребовалась переделка планшета. Осциллограф будет готов сразу же после калибровки приложения.

Плюсы и минусы вышеприведенной схемы

К плюсам такого решения однозначно можно отнести простоту и дешевизну сборки. Старая гарнитура или один новый разъем практически ничего не стоят, а времени потребуется всего несколько минут.

Но у этой схемы есть ряд существенных недостатков, а именно:

Малый диапазон измеряемых частот (в зависимости от качества звукового тракта гаджета колеблется в пределах от 30 Гц до 15 кГц).
Отсутствие защиты планшета или смартфона (при случайном подключении щупов к участкам схемы с повышенным напряжением можно в лучшем случае сжечь микросхему, отвечающую за обработку аудиосигнала на вашем гаджете, а в худшем – полностью вывести из строя ваш смартфон или планшет).
На очень дешевых устройствах присутствует значительная погрешность в измерении сигнала, достигающая 10-15 процентов. Для точной настройки оборудования такая цифра недопустима.

Реализация защиты, экранирования сигнала и снижения погрешности

Для того чтобы частично защитить свое устройство от возможного выхода из строя, а также стабилизировать сигнал и расширить диапазон входных напряжений, может использоваться схема простого осциллографа для планшета, которая уже долгое время успешно применяется для сборки приборов для компьютера. В ней применяются дешевые компоненты, среди которых стабилитроны КС119А и два резистора на 10 и 100 кОм. Стабилитроны и первый резистор подключаются параллельно, а второй, более мощный, резистор используется на входе схемы, чтобы расширить максимально возможный диапазон напряжений. В результате пропадает большое количество помех, а напряжение повышается до 12 В.

Само собой, следует учитывать, что осциллограф из планшета работает в первую очередь со звуковыми импульсами. Поэтому стоит позаботиться о качественном экранировании как самой схемы, так и щупов. При желании подробную инструкцию по сборке данной схемы можно найти на одном из тематических форумов.

осциллограф из планшета на андроид своими руками

Программное обеспечение

Для работы с подобной схемой требуется программа, способная рисовать графики на основании входящего звукового сигнала. Найти ее в «Маркете» несложно, вариантов много. Почти все они предполагают дополнительную калибровку, поэтому можно добиться максимально возможной точности, и сделать профессиональный осциллограф из планшета. В остальном данные программы выполняют по сути одну и ту же задачу, поэтому окончательный выбор зависит от требуемого функционала и удобства использования.

Самодельная приставка с Bluetooth-модулем

Если же требуется более широкий диапазон частот, то приведенным выше вариантом ограничиться не получится. Тут на помощь приходит новый вариант – отдельный гаджет, представляющий собой приставку с аналогово-цифровым преобразователем, обеспечивающий передачу сигнала в цифровом виде. Аудиотракт смартфона или планшета в данном случае уже не задействуется, а значит, можно достигнуть более высокой точности измерений. По сути, на этом этапе они представляют собой только портативный дисплей, а вся информация собирается уже отдельным устройством.

Собрать осциллограф из планшета на «Андроид» с беспроводным модулем можно самому. В сети есть пример, когда похожее устройство еще в 2010 году реализовывалось с помощью двухканального аналогово-цифрового преобразователя, созданного на базе микроконтроллера PIC33FJ16GS504, а в качестве передатчика сигнала служил Bluetooth-модуль LMX9838. Устройство получилось довольно функциональным, но сложным в сборке, поэтому для новичков его сделать будет непосильной задачей. Но, при желании, найти подобный проект на тех же радиолюбительских форумах не проблема.

схема простого осциллографа для планшета

Готовые варианты приставок с Bluetooth

Инженеры не дремлют, и, кроме кустарных поделок, в магазинах появляется все больше приставок, выполняющих функцию осциллографа и передающих сигнал через Bluetooth-канал на смартфон или планшет. Осциллограф-приставка к планшету, подключаемая посредством Bluetooth, зачастую имеет следующие основные характеристики:

Предел измеряемой частоты: 1МГц.
Напряжение на щупе: до 10 В.
Радиус действия: около 10 м.

Этих характеристик вполне достаточно для бытового применения, и все же в профессиональной деятельности иногда возникают случаи, когда и этого диапазона катастрофически не хватает, а реализовать больший с медлительным протоколом Bluetooth попросту нереально. Какой же выход может быть в этой ситуации?

Осциллографы-приставки с передачей данных по Wi-Fi

Данный вариант передачи данных существенно расширяет возможности измерительного устройства. Сейчас рынок осциллографов с таким видом обмена информацией между приставкой и планшетом набирает обороты ввиду своей востребованности. Такие осциллографы практически не уступают профессиональным, поскольку без задержки передают измеряемую информацию на планшет, который тут же выводит ее в виде графика на экран.

Управление осуществляется через простые, интуитивно понятные меню, которые копируют настроечные элементы обычных лабораторных устройств. Кроме того, подобное оборудование позволяет записывать или транслировать в режиме реального времени все происходящее на экране, что может стать незаменимым подспорьем, если нужно попросить совета у более опытного мастера, находящегося в другом месте.

Характеристики осциллографа для ремонта планшетов в виде приставки с Wi-Fi подключением вырастают в несколько раз, по сравнению с предыдущими вариантами. Подобные осциллографы имеют диапазон измерения до 50 МГц, при этом их можно модифицировать посредством разнообразных переходников. Зачастую в них установлены аккумуляторы для автономного питания, с целью максимально разгрузить рабочее место от ненужных проводов.

Самодельные варианты современных приставок-осциллографов

Само собой, на форумах наблюдается всплеск разнообразных идей, с помощью которых энтузиасты пытаются осуществить свою давнюю мечту – самостоятельно собрать осциллограф из планшета на «Андроид» с Wi-Fi-каналом. Одни модели получаются удачными, другие нет. Тут уже остается вам решать, попытать ли тоже счастья и сэкономить несколько долларов, собрав прибор самостоятельно, или же приобрести готовый вариант. Если не уверены в своих силах, то лучше не рисковать, чтобы потом не сожалеть о потраченных впустую средствах.

В противном случае – добро пожаловать в одно из сообществ радиолюбителей, в котором вам смогут дать дельный совет. Возможно, впоследствии именно по вашей схеме новички будут собирать свой первый в жизни осциллограф.

Программное обеспечение для приставок

Зачастую вместе с покупными осциллографами-приставками поставляется диск с программой, которую можно установить на свой планшет или смартфон. Если такого диска в комплекте нет, то внимательно изучите инструкцию к устройству – скорее всего, в ней есть названия программ, совместимых с приставкой и находящихся в магазине приложений.

Также некоторые из подобных приборов могут работать не только с устройствами под управлением операционной системы «Андроид», но также и с более дорогими «яблочными» девайсам. В таком случае программа будет однозначно находиться в AppStore, поскольку другой вариант установки не предусмотрен. Сделав осциллограф из планшета, не забудьте проверить точность показаний и, при необходимости, откалибровать прибор.

USB-осциллографы

Если у вас нет портативного устройства вроде планшета, но имеется ноутбук или компьютер, не стоит расстраиваться. Из них также можно сделать прекрасный измерительный прибор. Самым простым вариантом будет подключение щупов к микрофонному входу компьютера по такому же принципу, как описывалось в начале статьи.

Однако, учитывая его ограничения, этот вариант подойдет далеко не всем. В таком случае может использоваться USB-осциллограф, который обеспечит такие же характеристики, как и приставка с передачей сигнала по Wi-Fi. Стоит отметить, что такие приборы иногда работают с некоторыми планшетами, которые поддерживают технологию подключения внешних устройств OTG. Само собой, ЮСБ-осциллограф также пытаются сделать самостоятельно, причем довольно успешно. По крайней мере, именно этой поделке посвящено большое количество тем на форумах.

Беспроводной осциллограф из смартфона — РАДИОСХЕМЫ

Осциллографы за последние 20 лет изменились не меньше, чем телевизоры. От больших, тяжёлых ящиков — до компактных, карманных девайсов с цветными LCD дисплеями. Правда стоимость как была — так и осталась труднодоступной для начинающего радиолюбителя. Но ситуация скоро изменится, ведь теперь основную часть функций возьмёт на себя обычный смартфон. IkaScope — это новый беспроводной осциллограффический зонд, который способен передавать измерения непосредственно на ваш мобильный телефон или ноутбук. IkaScope коннектится через высокоскоростное соединение WiFi и работает с iOS, Android и устройствами на базе Windows, в том числе OSX.

Беспроводной щуп для осциллографа IkaScope выглядит как небольшой маркер. Он использует WiFi соединение для передачи сигналов, которые будут отображаться на любом подключенном экране (ноутбук, смартфон, планшетный или настольный компьютер). Он оснащен аккумулятором, который можно заряжать через любой порт USB. IkaScope обеспечивает 4 кВ гальванической изоляции от сети питания.

Технические характеристики

Цена деления 10 mV/div. → 10 V/div
Максимальное напряжение на входе 80 Vpp
Полоса пропускания 25 MHz
Период 100 ns/div → 10 s/div
Входное сопротивление 1MΩ
Запуск от триггера
Частота дискретизации 200 MSPS
Разрешение 8-bits
Буфферизация 4K pts (4 х 1K Pts)

Таким образом можно утверждать наступление новой эры измерительных приборов — представляющих из себя небольшие беспроводные датчики с автономным питанием, внутри которых производится вся обработка измеряемого сигнала, с дальнейшей передачей данных на любой смартфон или планшет. Причём контроль напряжения, ёмкости, тока и других простых параметров скоро также перейдёт от цифровых мультиметров к выносным измерительным пробникам, работающим в комплекте с телефонами.