Осциллограф из планшета на андроид своими руками. Как сделать осциллограф из планшета или смартфона своими руками

Как собрать простой осциллограф из планшета или смартфона. Какие схемы и компоненты использовать для самодельного осциллографа на Android. Как подключить осциллограф к планшету по Bluetooth или Wi-Fi. Какое программное обеспечение нужно для работы осциллографа на Android.

Что такое осциллограф и для чего он нужен

Осциллограф — это электронный измерительный прибор, который позволяет визуально наблюдать и анализировать форму электрических сигналов. Основные функции осциллографа:

• Отображение формы сигнала на экране
• Измерение амплитуды сигнала
• Измерение частоты и периода сигнала
• Анализ спектра сигнала
• Сравнение нескольких сигналов между собой

Осциллограф является одним из самых важных приборов для разработки, настройки и ремонта электронной аппаратуры. Он позволяет «увидеть» электрический сигнал и проанализировать его характеристики.

Простейшая схема осциллографа на основе смартфона

Самый простой способ сделать осциллограф из смартфона или планшета — это использовать аудиовход устройства. Для этого понадобится:

• Смартфон или планшет на Android
• Аудиоразъем с микрофонным входом
• Два щупа
• Резисторы и диоды для защиты входа
• Приложение-осциллограф из Google Play

Схема подключения выглядит следующим образом:

Плюсы такой схемы — простота и дешевизна. Минусы — ограниченный частотный диапазон (до 20 кГц) и отсутствие защиты входа смартфона от перегрузки.

Расширение возможностей с помощью внешнего АЦП

Для увеличения частотного диапазона и защиты смартфона можно использовать внешний аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Популярные варианты:

• Микроконтроллер STM32 с встроенным АЦП
• Специализированные микросхемы АЦП, например AD9280
• Готовые модули АЦП для Arduino

АЦП оцифровывает входной сигнал и передает данные на смартфон по USB, Bluetooth или Wi-Fi. Это позволяет достичь частоты дискретизации до нескольких МГц.

Беспроводное подключение осциллографа к планшету

Для удобства использования осциллограф можно подключить к планшету или смартфону по беспроводному интерфейсу. Популярные варианты:

Bluetooth-осциллограф

Плюсы Bluetooth-подключения:

• Простота настройки
• Низкое энергопотребление
• Совместимость с большинством устройств

Минусы:

• Ограниченная дальность действия (до 10 м)
• Невысокая скорость передачи данных

Wi-Fi осциллограф

Преимущества Wi-Fi подключения:

• Высокая скорость передачи данных
• Большая дальность действия
• Возможность подключения нескольких устройств

Недостатки:

• Более высокое энергопотребление
• Сложнее в настройке

Программное обеспечение для осциллографа на Android

Для работы самодельного осциллографа на смартфоне или планшете понадобится специальное приложение. Популярные варианты:

• Osciprime — простой осциллограф с базовым функционалом
• Scoppy — продвинутый осциллограф с широкими возможностями анализа
• Digilent WaveForms — профессиональное ПО для осциллографов

При выборе приложения обратите внимание на следующие характеристики:

• Поддерживаемая частота дискретизации
• Количество каналов
• Возможности измерений и анализа
• Поддержка вашего конкретного оборудования

Сборка осциллографа с использованием Raspberry Pi Pico

Одним из удобных вариантов для сборки осциллографа является использование платы Raspberry Pi Pico. Эта недорогая платформа имеет встроенный АЦП и позволяет легко реализовать двухканальный осциллограф. Схема подключения выглядит следующим образом:

Основные компоненты:

• Raspberry Pi Pico
• Делители напряжения на входе для защиты АЦП
• USB-кабель для подключения к смартфону
• Приложение Scoppy на Android

Такая конфигурация позволяет получить осциллограф с полосой пропускания до 500 кГц при частоте дискретизации 2 МГц. Этого достаточно для большинства любительских применений.

Калибровка самодельного осциллографа

После сборки осциллографа необходимо выполнить его калибровку для получения точных результатов измерений. Основные этапы калибровки:

1. Калибровка постоянного смещения
2. Калибровка коэффициента усиления
3. Калибровка временной развертки
4. Проверка частотной характеристики

Для калибровки потребуется источник эталонных сигналов — генератор сигналов или калибратор. Также можно использовать сигналы известной формы и амплитуды, например, от аудиовыхода компьютера.

Ограничения самодельного осциллографа

Хотя самодельный осциллограф на основе смартфона или планшета может быть полезным инструментом, у него есть ряд ограничений по сравнению с профессиональными приборами:

• Ограниченная полоса пропускания (обычно до 1-2 МГц)
• Невысокая точность измерений
• Отсутствие специализированных функций анализа
• Ограниченное количество каналов
• Зависимость от батареи смартфона

Поэтому самодельный осциллограф лучше всего подходит для образовательных целей и простой диагностики, но не для серьезных инженерных задач.

Осциллограф из планшета на андроид 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.

Узнаем как прозвонить провода мультиметром

Мультиметры способны замерять ток, сопротивление и напряжение, а также контролировать непрерывность…

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.

Узнаем как пользоваться осциллографом? Узнаем как…

В статье будет подробно рассказано о том, как пользоваться осциллографом, что это такое, и для…

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.

Узнаем как стать каскадером без риска для жизни?

Профессия каскадера окружена множеством мифов и легенд. Люди привыкли считать эту сферу…

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.

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.

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.

Изготовление осциллографа в домашних условиях из планшета или ноутбука

Содержание

• 1 Осциллограф и его функции
• 2 Схема простого осциллографа
• 3 Одноканальная модель
• 4 Двухканальные устройства
• 5 Многоканальные модификации
• 6 Сборка устройства на 5 В
• 7 Осциллографы на 10 В
• 8 Как сделать модель на 15 В
• 9 Использование резисторов серии ППР1
• 10 Модели с резисторами ППР3
• 11 Устройства с подавлением колебаний
• 12 Сборка карманного осциллографа на основе «андроида»
  • 12.1 Плюсы и минусы «андроидной» сборки
• 13 Сборка осциллографа из планшета
  • 13.1 Программное обеспечение для осциллографа на планшете и андроиде
  • 13.2 Широкодиапазонная частота с помощью отдельного гаджета
• 14 Осциллограф из планшета на «Андроид»
  • 14.1 Bluetooth-канал
  • 14. 2 Передача данных с помощью Wi-Fi
• 15 USB осциллограф своими руками схема

Устройство с дисплеем на базе электронно-лучевой трубки, предназначенное для изучения параметров времени и амплитуды электрического сигнала, называется осциллографом. Подача сигнала осуществляется на вход устройства, результат записывается на фотоленту или выводится на экран. Оно возглавляет топ самых необходимых приборов, используемых для настройки и регулировки электронных схем.

Как выглядит осциллограф

Осциллограф и его функции

Это электронный прибор, на экране которого наблюдают за формой сигнала. В процессе работы доступен ряд опций:

• фиксирование мгновенных характеристик;
• аналогия фазовых смещений и форм сигналов с иными импульсами;
• контроль и мониторинг синусоидальных, треугольных и прямоугольных колебаний;
• развёртка импульса для измерения времени нарастания.

Проще говоря, это телевизионный приёмник, где отслеживается электросигнал визуально. Зная принципы работы и схему устройства, собирают осциллограф своими руками.

Классифицировать приборы возможно по следующим показателям:

• особенности работы и предназначение;
• количество сигналов, просматриваемых разом;
• способ обработки информации;
• вид воспроизводящего устройства.

По особенности работы подразделяются на модели: скоростные, стробоскопические, универсальные, запоминающие и специальные. Количество одновременно подающихся сигналов – один, два и более.

Важно! Многоканальные n-осциллографы высвечивают на экран n-графиков, считывая показания с n-го количества сигнальных входов.

Аналоговые и цифровые устройства делят между собой методы обрабатывания полученной информации. Узлы отображения сигналов представлены электронно-лучевыми трубками «ЭЛТ» или матричными панелями.

Схема простого осциллографа

Индекс цветопередачи CRI

Чтобы понять, как устроен прибор, изучают стандартную блок-схему.

Блок-схема осциллографа

В формировании сигнала на экране участвуют два вида отклонения луча: по вертикали и горизонтали. Пользуясь системой координат, эти развёртки обозначили как: Y и Х.

В блоке развёртки по вертикали выполняется обработка сигнала, подающегося в канал через аттенюатор. Он ступенчато регулирует амплитуду исследуемых величин, не допуская превышения должного уровня. Это удерживает изображение в границах дисплея.

Для синхронизации работы узла задающего генератора Х – отклонения с канала вертикальной развёртки на него подаётся сигнал. По умолчанию канал Y работает в открытом режиме. Отклонение луча по вертикали в этом случае в точности совпадает с уровнем сигнала. Помеха постоянной составляющей, при её наличии, будет смещать картинку или же загонять за границы дисплея. Это сильно мешает работе и требует постоянной подстройки ступенчатого регулятора.

Использование режима закрытого входа помогает этого избежать. Закрытый видеовход подразумевает включение конденсатора между ним и схемой. Конденсатор играет роль ёмкостного фильтра для постоянной составляющей входного сигнала.

Канал горизонтальной развёртки (X) подсоединяется к генератору. Тот выдаёт команды для отклонения луча ЭЛТ по горизонтали и действует в четырёх позициях:

1. Режим внутренней синхронизации. Применяется для обработки сигнала, имеющего постоянную частоту. Возможна работа в режиме автоколебаний, где частота выставляется вручную. Выполняются захват частоты сразу после входа и повышение стабильности картинки.
2. Режим внешней синхронизации, когда выполняется пуск генератора от входящего импульса. Актуален, когда синхронизация осуществляется от входа Y, по которому подаётся испытуемый сигнал. Команда запуска выполняется по фронту или спаду всплеска, а также по команде источника внешних пульсаций. Такой регламент работы удобен для рассмотрения нестабильных колебаний.
3. Обеспечение синхронизации от сети питания 220 В, 50 Гц. Используется при определении искажений и помех от источников питания. Запуск блока происходит одновременно с импульсами напряжения сети.
4. Однократный ручной пуск применим для слежения за сигналами логических схем непериодической природы. Чтобы снова включить генератор, его опять «взводят».

К сведению. Окончательное формирование уровней сигналов двух развёрток выполняют оконечные усилители.

Одноканальная модель

Инфракрасная паяльная станция

Такой прибор имеет один вход – один луч. Структурное строение показано на рис. выше. В состав схемы входят:

• экран – ЭЛТ;
• блок Y-развёртки: аттенюатор, предварительный усилитель, цепь задержки, начальное усиление синхронизации и оконечный усилитель выхода;
• блок Х-развёртки: устройство синхронизации, узел развёртки, выходной усилитель;
• схема усиления подсветки;
• калибратор;
• сетевой блок питания.

В таком приборе сигнал мониторинга подаётся на один вход и отображается движением луча на экране. Этого хватает для проведения измерений ряда параметров.

Двухканальные устройства

Переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы 18650

Когда требуется сравнить два вида сигнала, применяют такие приборы. Выделяют две разновидности:

1. Двухканальные – для наблюдения импульсов с идентичных Y-каналов. Переключая тумблером, поочерёдно подают выходные сигналы на пластины ЭЛТ. Наблюдают отдельно каждый сигнал входов Y1-Y2 или совместно. Второй – при каждом обратном ходе развёртки.
2. Двухлучевые – у них в наличии два отдельных Y-канала и двухлучевое исполнение ЭЛТ. У такого прибора совместный запуск генератора горизонтальной развёртки, включение вертикальной развёртки происходит для каждого канала отдельно. Это разрешает видеть 2 осциллограммы одновременно.

Многоканальные модификации

Современные аппараты выполняют мониторинг импульсов по нескольким каналам. Различают входы: аналоговые, цифровые или смешанные. Модели со смешанными каналами обрабатывают оба вида сигнала с выводом картинки на монитор.

Цифровой многоканальный осциллограф

Сборка устройства на 5 В

Полноценный цифровой прибор этой линейки без собственного дисплея называется USB oscilloscope. Продаются наборы комплектующих материалов для изучения работы с подобными устройствами. В комплект входят:

• прибор;
• кабель питания юсб;
• 2 щупа с «крокодилами»;
• программный продукт на диске.

Подключается к ПК через шнур USB. Собранный из набора измеритель подойдёт для приобретения начальных навыков. В самодельных схемах такая приставка собирается на микросхеме ММР20.

Осциллографы на 10 В

В схемах с подобным напряжением применяются резисторы закрытого типа и стабилитрон. Их параметры чувствительности по вертикали подбираются до 2 мВ. При расчёте полосы пропускания максимальное сопротивление устройства согласовывается с ёмкостью проводных конденсаторов. Диоды подбирают с напряжением 2 В, резисторы желательно выбирать полевые. Выбор диодов на такое напряжение позволит снизить частоту дискретизации до минимума и увеличить скорость передачи. Из-за быстрой развёртки данных предельная частота резко падает. Использование стабилитрона или делителя, выполненного из модулятора, поможет решить эту проблему.

Схема на 10 В

Как сделать модель на 15 В

При сборке используют линейные резисторы, сопротивление которых на уровне предела – 5 Мом. Это разрешает стабилитрону работать в щадящем режиме. При выборе конденсаторов предварительно тестером измеряется пороговое напряжение.

Внимание! Полученные результаты тестирования, при использовании для прибора настроечных резисторов, бывают неточными. Использовать подобает линейные резисторы.

При сборке не забывают смонтировать порт, присоединяемый через щуп к микросхеме, при этом через шину подключают делитель. Использование вакуумных диодов в сборке позволит контролировать уровень амплитуды колебаний.

Осциллограф на 15 В

Использование резисторов серии ППР1

Приборы, в состав которых входят элементы этой линейки, весьма популярны. Благодаря высокой чувствительности, применяются для мониторинга электроаппаратуры. Для создания этого измерителя потребуются ЭЛТ, импульсный модулятор, выпрямитель и контакторы с обкладками. Установка кенотрона оправдана точностью полученных показаний. Устройство оперативного типа требует установки контроллера.

Величина сопротивления не выше 34 Ома, а проводимость сигнала с коэффициентом 4,2-4,5 Ом. Через модулятор низкой проводимости выполняют подключение USB-порта. Спектральные расширители для схемы берутся импульсного типа.

Важно! Необходимо организовать стабилизацию напряжения, расширитель закрепить рядом с компаратором, который уменьшит тепловые потери.

Модели с резисторами ППР3

Выполнить сборку схемы с этими резисторами допустимо с применением сеточных конденсаторов. Сопротивление ёмкостной цепи Rц возможно до 4 Ом. В сборку на микросхеме ММР20 устанавливают не менее 3 шт. Важно делать проверку проводимости ППР3 до включения схемы.

Устройства с подавлением колебаний

Определение зашумленности сигнала и подавление выполняет отдельный узел. Схемы, включающие в себе такой блок, имеют значения предельной частоты не выше 4 Гц. В этом случае используются аналоговые диоды и микросборки сеточного типа.

Сборка карманного осциллографа на основе «андроида»

Если частота, подлежащая измерениям, лежит в диапазоне 20 кГц (звук слышимости ухом), то используют наушники с микрофоном. Чтобы собрать новый прибор на основе ОС «Андроид», можно обойтись без дополнительных узлов. Из гарнитуры берётся разъём 3,5 мм. К микрофонным контактам припаиваются щупы. Между ними и штекером вставляется коммутатор пределов измерения. Скачивают на телефон приложение «Осциллограф». Сигнал, поступающий на вход микрофона, будет отображаться на экране.

Схема коммутатора пределов измерения

Плюсы и минусы «андроидной» сборки

Недостатков в таком методе больше, чем плюсов. Минусы:

• не даёт точности измерений;
• разрешает мерить только высокочастотные сигналы;
• нельзя померить переходные процессы при постоянном напряжении;
• подвергается опасности вход гаджета.

Плюсов мало:

• 20 минут времени на монтаж;
• сборка несложная.

Трудно назвать эту приставку хорошим измерительным прибором.

Сборка осциллографа из планшета

Смонтировать осциллограф из ноутбука или планшета возможно с помощью приставки Hantek-6022BE-2-20-USB-PC. Планшет используется как монитор. Управление измерениями командой – с экрана или «мышкой».

Приставка Hantek

Программное обеспечение для осциллографа на планшете и андроиде

Если usb осциллограф из звуковой карты изготовлен своими руками, скачивается ПО. Программу качают на «Плей Маркете» или других аналогичных сайтах для скачивания приложений. Подобные программы позволяют не только добиться точности измерений для планшета, но и выполнять нужную калибровку сигнала.

Широкодиапазонная частота с помощью отдельного гаджета

Расширить частотный диапазон позволит применение отдельного устройства. Оно включает в себя преобразователь аналога в цифру. Дальнейшая подача импульсов происходит в цифровом формате. Точность измерений повышается. Выпускается в виде портативного прибора с дисплеем.

Осциллограф из планшета на «Андроид»

При приобретении приставки-осциллографа выбирается ОС не «виндовс», а «андроид». Приставка должна поддерживать опции:

• вluetooth-канал;
• передача данных с помощью Wi-Fi.

Это позволит обойтись без контактной привязки гаджета с приставкой.

Bluetooth-канал

У подключения через Bluetooth присутствуют ограничения:

• у тестируемой частоты граница – 1 МГц;
• U щупа = 10 В;
• зона покрытия – 10 м.

Это ограничивает ресурс при применении подключений такого типа.

Передача данных с помощью Wi-Fi

Подключить осциллограф из планшета фирмы Linux или иного производителя допустимо посредством беспроводной сети – wi fi канала. Пакет измерений выдаётся на планшет без промедления и для неограниченного количества участников проекта. Наличие опции записи позволяет работать с информацией в версиях офлайн и онлайн. Дальность соединения выше, чем у Bluetooth.

USB осциллограф своими руками схема

Используя источник 5 В и подключение через шнур usb, можно самостоятельно собрать такую схему.

Схем USB осциллографа

Создание подобных приборов самостоятельно оправдано при измерениях, не требующих точных результатов. Подход к решению вопроса – это использование уже готовой полноценной приставки.

Самодельный осциллограф для смартфона с использованием Raspberry Pi Pico

---

Содержание

Обзор

0007 и Scoppy . Иногда, когда вы ремонтируете какое-то электронное оборудование и выполняете некоторые исследования и разработки, вам нужен осциллограф. Вы также можете использовать мультиметры , но проблема с мультиметрами заключается в том, что они недостаточно быстры, чтобы обнаружить сигнализирует . Существует стандартный осциллограф для лабораторных и промышленных приложений.

Когда вы ознакомитесь с ценами на коммерческий осциллограф , вы поймете, что он недоступен для начинающих. Если вы любитель электроники или какой-то технический специалист, и если вы не можете их купить, то вот решение для вас. Мы можем спроектировать простой осциллограф для смартфона своими руками с использованием микроконтроллера по очень низкой цене, всего 5 долларов.

В этом проекте я покажу вам, как вы можете сделать свой собственный осциллограф, используя Raspberry Pi Pico и ваш смартфон. Да, вы не ослышались. Можно сделать простой осциллограф с использованием Raspberry Pi Pico и некоторой пассивной электроники. А для обнаружения прямоугольных волн или синусоидальных волн вы можете подать сигнал на свой мобильный телефон. Существует приложение под названием Scoppy , которое специально разработано для этого приложения. Вы можете обнаружить сигнал до частота из 250 кГц .

---

Спецификация

Чтобы сделать собственный осциллограф Pi Pico для смартфона с Scoppy, вам потребуются следующие компоненты. Вы можете приобрести все компоненты по ссылке Amazon.

С.Н.	Компоненты	Количество	Ссылка для покупки
1	Плата Raspberry Pi Pico RP2040	1	Amazon | AliExpress
2	Резистор 100K	1	Amazon | AliExpress
3	Резистор 1K	2	Amazon | AliExpress
4	Макет	1	Amazon | AliExpress
5	Кабель Micro-USB	1	Амазонка | AliExpress
6	Соединительные провода	10	Amazon | AliExpress

---

О Raspberry Pi Pico

Это Raspberry Pi Pico , разработанный фондом Raspberry Pi. Он оснащен микроконтроллером RP2040 с двухъядерным процессором Arm Cortex-M0+ с 264 КБ 9.0007 внутренняя ОЗУ и поддержка до 16 МБ внечиповой флэш-памяти. Он имеет широкий спектр гибких вариантов ввода-вывода, включая I2C, SPI и уникальные программируемые порты ввода-вывода.

На задней стороне этой платы контакты пронумерованы как GP26 и GP27 , которые являются аналоговыми контактами. Мы будем использовать этот контакт для обнаружения сигнала, так как любой сигнал, подаваемый извне, должен быть в форме синуса, квадрата или любого аналогового сигнала.

---

Scoppy

Scoppy — это осциллограф и логический анализатор на базе смартфона Android и Raspberry Pi Pico . Сигналы измеряются Pico, и сигналов отображаются на устройстве Android. Программирование не требуется. И приложение, и прошивка можно загрузить бесплатно, поскольку это проект с открытым исходным кодом. Вы можете скачать его с Playstore . Установка очень проста и займет всего несколько минут.

Целью проекта Scoppy является предоставление новичкам и любителям электроники доступа к сверхдешевому осциллографу, который полезен для просмотра низковольтных низкочастотных сигналов . Scoppy также является логическим анализатором с частотой дискретизации 25 MS/s.

---

Требования для использования Scoppy

• Устройство Android под управлением Android версии 6.0 (Marshmallow) или выше.
• Адаптер/кабель USB OTG, совместимый с вашим телефоном/планшетом
• Плата Raspberry Pi Pico

---

Как использовать Scoppy с Raspberry Pi Pico

1. Установите приложение Scoppy для Android

Установите приложение Scoppy для Android из Play Store.

---

2. Установите прошивку на свой Pico

Загрузите прошивку на свой компьютер. Он находится здесь: pico-scoppy-v8.uf2.

Нажмите кнопку загрузки на Pico и подключите его к компьютеру. Скопируйте файл uf2 на свой Pico. Встроенный светодиод должен начать мигать.

---

3. Подключите Pico к телефону/планшету

Подключите адаптер/кабель OTG к USB-входу устройства Android. Другой конец подключается к USB-кабелю, который вы подключили к Pico.

---

4. Запустите Scoppy

Подключите выход +ve вашего источника сигнала к GPIO26 Pico, а землю к заземлению. Это позволит вам измерять сигналы между 0 В и 3,3 В. Разумеется, напряжение сигнала должно находиться в пределах допустимого диапазона выводов АЦП RP2040. Для канала 2 подключите сигнал к GPIO27.

Если у вас нет подходящего источника сигнала, вы можете просмотреть тестовый сигнал на GPIO 22, подключив его напрямую к контактам ADC (GPIO 26 и 27). GPIO 22 представляет собой прямоугольную волну частотой 1 кГц с рабочим циклом 50%.

---

Экран и интерфейсы осциллографа

Вот интерфейс осциллографа Scoppy. Экран похож на экран осциллографа. Справа внизу есть возможность выбрать входной сигнал . Входной сигнал может подаваться через USB-порт . Но для демонстрации разработчик приложения выдал демо-сигнал . Демонстрационный сигнал представлен в виде синусоидальной волны с частотой 50 Гц.

Вы можете скользить влево и вправо и увидеть производительность сигнала . С правой стороны доступны варианты регулировки по горизонтали и по вертикали . Опция триггера также предназначена для поиска сигнала. Вы можете выбрать выключенный, автоматический и нормальный режим в функции триггера. Отсюда время на деление можно настроить вручную. Точно так же вы также можете настроить функциональность вольт на деление . Чтобы узнать больше о других функциях, вы можете вручную проверить все остальные функции.

Осциллограф представляет собой двухканальный осциллограф , в котором можно считывать несколько сигналов. Каждый из каналов можно включить или выключить, а также настроить параметры измерений. Для демонстрационного сигнала можно использовать как канал 1 , так и канал 2 сигналы. Но если вы переключите режим на USB, вы получите только 1 канал. Чтобы использовать 2-й канал, вам необходимо перейти на премиум-версию. Приложение настолько хорошо, что вы можете заплатить дополнительную сумму, чтобы получить еще один канал. В любом случае, мы будем использовать только один канал для тестирования нашего сигнала.

---

Аппаратная сборка

Теперь вопрос: как подать внешний сигнал на самодельный осциллограф для смартфона? Для этого мы будем использовать резистор очень высокого номинала под названием 9. 0006 100K резистор и подключите его к контакту GP26 . Это защитит Pi Pico от по текущему . Аналогично нам понадобится пара резисторов 1К . Один резистор должен быть подключен к контакту GND, а другой к контакту 3,3 В. Затем соедините другой конец резистора вместе. Мы делаем это, потому что нам нужно измерить как отрицательных , так и положительных сигналов .

Вот схема приложения. Мы будем подавать сигнал от функционального генератора на этот вывод GP26 через резистор 100K. И другой пин — виртуальная земля пин. При подаче входного сигнала используются оба этих вывода.

Нам нужно это устройство OTG для подключения Pi Pico к смартфону. Этот OTG легко доступен на рынке. Подключите USB OTG к смартфону, а другой конец — к плате Raspberry Pi Pico. На вашем смартфоне вы увидите всплывающее окно. Он попросит разрешить scoppy доступ к Pico. Нажмите «ОК».

---

Проверка внешних сигналов

Нам нужен генератор функций , чтобы протестировать самодельный осциллограф для смартфона. Но у меня нет генератора функций. Поэтому я разработал генератор сигналов, используя Arduino и поворотный энкодер. Используя этот генератор функций, я могу генерировать прямоугольных сигналов с переменной частотой. Вы также можете купить сборочный комплект XR2206 Function Generator за 8$ .

Вы можете следовать нашему старому сообщению, чтобы спроектировать генератор прямоугольных волн или генератор треугольных волн .

Подключите выход функционального генератора к входу Пи-Пико. Используйте виртуальную землю , а также пин-код Vin.

Теперь частота 20Hz установлена ​​и подается на Pico. Таким образом, здесь генерируется четкая прямоугольная волна. А если сравнивать частоты, то почти одинаковые.

Это сигнал 800 Гц и пульс можно наблюдать на экране. Волны все еще такие четкие.

Вы также можете подавать различные сигналы в кГц. Даже Частота 1,2 кГц в порядке.

Нет искажений сигнала даже до частоты 8 кГц .

Сейчас Частота увеличена очень высоко до 46KHz . Тем не менее, мы получаем прямоугольную волну, но есть небольшое переключение сигнала.

Вы можете измерить частоту до 250 кГц , так как это стандартная частота дискретизации Pi Pico. Так что создайте свой собственный осциллограф и наблюдайте за сигналом.

---

Измерение сигналов высокого напряжения

Пико может считывать только до 3,3 В . Поскольку здесь мы используем сеть делителя напряжения , минимальный диапазон составляет -1,65 В , а максимальный диапазон составляет +1,65 В . Таким образом, он может измерять только напряжение до 3,3 В на входе . Что делать, если мы хотим измерить что-нибудь выше 3,3 В. Например, если вы хотите измерить размах сигнала 100 В , то как мы можем это использовать?

Поскольку мы подключили резистор 100 кОм к сигнальному выводу, устройство не будет повреждено высоким напряжением, но не будет его измерять, так как некоторые сигналы будут прерываться.

Для этого вы можете использовать стандартную схему , если вы хотите прочитать сигнал высокого напряжения, что я не рекомендую. Вот схема делителя напряжения, которая разбивает сигнал на 3 выборки. Если вам подается сигнал 100 В, вы получите сигналы 100 В , 10 В и 1 В соответственно. Вы можете использовать поворотный переключатель, который легко доступен на рынке. И выберите диапазон согласно вашему требованию.

---

Гербер-файл проекта печатной платы и заказ печатных плат в Интернете

Если вы не хотите собирать схему на макетной плате и хотите печатную плату для проекта, то вот печатная плата для вас. Печатная плата для осциллографа Raspberry Pi Pico разработана с использованием онлайн-инструмента для проектирования схем и печатных плат EasyEDA . Печатная плата выглядит примерно так, как показано ниже.

Файл Gerber для печатной платы приведен ниже. Вы можете просто скачать файл Gerber и заказать плату по адресу https://www.nextpcb.com/

Скачать файл Gerber: Плата осциллографа Pi Pico

Теперь вы можете посетить официальный сайт NextPCB, нажав здесь: https://www.nextpcb.com/ . Таким образом, вы будете перенаправлены на веб-сайт NextPCB .

Теперь вы можете загрузить файл Gerber на веб-сайт и разместить заказ. Качество печатной платы превосходное и высокое. Вот почему большинство людей доверяют NextPCB за PCB и PCBA Services .

Компоненты можно собирать на печатной плате.

Вот как вы можете создать свой собственный DIY осциллограф для смартфона, используя Raspberry Pi Pico и Scoppy дома для многих ваших проектов.

---

Видео: Самодельный осциллограф для смартфона с Raspberry Pi Pico

Самодельный осциллограф для смартфона с использованием Raspberry Pi Pico

Посмотрите это видео на YouTube.

Самодельный осциллограф для смартфона с использованием Raspberry Pi Pico за 5 $ — Circuit Schools

Содержание

Обзор:

В этом проекте вы узнаете, как собрать осциллограф для смартфона с помощью платы Raspberry Pi Pico и Scoppy. Да, вы не ослышались, это самый дешевый из всех осциллографов на рынке, и его легко собрать без программирования. Обычно осциллографы используются для измерения сигналов и проверки их формы.

 

Существует два типа осциллографов Аналоговый и Цифровой. Благодаря новейшим технологическим изобретениям аналоговые устройства уступают место цифровым, которые дешевле аналоговых, а визуализация точно отображается на ЖК-дисплеях. Но все же любители и 9Производители 0006 не могут себе позволить осциллографы , цены на которые начинаются от 400$, что очень дорого. Принимая это во внимание, разработчик из GitHub по имени fhdm-dev разработал цифровой осциллограф, который можно сделать своими руками, компоненты которого в 100 раз дешевле, чем осциллографы, доступные на рынке.

Если вам нужен осциллограф по очень-очень дешевой цене, то этот проект просто сокровище. Итак, давайте узнаем, как собрать самостоятельно с помощью Raspberry Pi Pico и некоторых электронных компонентов. Он визуализирует формы волны на вашем смартфоне, используя 9Приложение Android 0006 под названием Scoppy показывает прямоугольную или синусоидальную волну и обнаруживает сигналы частотой до 250 кГц для каждого канала.

Список материалов (необходимые компоненты):

Первый шаг в нашем проекте — узнать, какие компоненты необходимы для сборки осциллографа для смартфона , чтобы вы могли проверить наличие и купить их в Интернете или в магазинах. .

Наименование продукта	Количество
Raspberry Pi Pico Board (seedstudio)	1	https://amzn. to/36gKUlu	https://amzn.to/3sTnD1Z
Резистор 100 кОм	1	https://amzn.to/3hBlqlq	https://amzn.to/3sXBKmI
Резисторы 1 кОм	2	https://amzn.to/3hBlqlq	https://amzn.to/3sXBKmI
Адаптер OTG для подключения к смартфону	1	https://amzn.to/3II60Yg	https://amzn.to/3vRhWU5
Несколько соединительных проводов		https://amzn.to/3h3BV4e	https://amzn.to/3J0WVu2
Кабель Micro USB	1	https://amzn.to/3s1a8g3	https://amzn.to/364yInH
Макет (дополнительно)	1	https://amzn.to/3CcBR16	https://amzn.to/3th4k6X

Вы можете купить необходимые компоненты по приведенным ссылкам на лучшую покупку. Мы выбираем компоненты в соответствии с соотношением цены и качества.

Raspberry Pi Pico Обзор:

Raspberry Pi Pico поставляется с новым микроконтроллерным чипом RP2040 с двухъядерным процессором ARM Cortex M01 с частотой до 133 МГц. Он имеет 30 контактов GPIO, из которых 3 являются аналоговыми, а другие контакты могут поддерживать широкий спектр протоколов связи, таких как SPI, I2C и другие. Он имеет технические характеристики, перечисленные ниже

• 264 КБ встроенной SRAM
• до 16 МБ внешней флэш-памяти

Для получения более подробной информации о Raspberry Pi Pico обратитесь к техническому описанию компании. На плате есть чипсет SoC, порт micro USB и несколько компонентов сверху, а названия контактов напечатаны на задней стороне платы. В соответствии со схемой распиновки Raspberry Pi Pico мы соединим наблюдаемый сигнал с GPIO26 (pin31) и GPIO27 (pin32) и визуализируем его в виде волн.

Scoppy Oscilloscope Project Обзор:

Scoppy Project объединяет плату Raspberry Pi Pico и ваш телефон или планшет Android для создания очень дешевого цифрового осциллографа вместе с логическим анализатором. Сигналы и осциллограммы отображаются на экране смартфона . Чтобы собрать это, вам не нужно никакого программирования или кода . Вам просто нужно загрузить последнюю версию прошивки по ссылкам ниже и загрузить ее на плату Pico. Как прошивку, доступную на GitHub, так и приложение для Android, доступное в Google PlayStore, можно загрузить и использовать бесплатно. Прошивка Scoppy имеет открытый исходный код, вы можете создать файл uf2 с настройками, если хотите.

Загрузить прошивку Scoppy : ссылка (pico-scoppy-v8.uf2)(104kb)

Загрузить приложение Scoppy для Android : ссылка

Проект Scoppy помогает разработчикам и любителям измерять низких напряжений и низкая частота сигналов и визуализировать их на смартфоне Android по очень дешевой цене. Scoppy — это не только осциллограф, но и логический анализатор с частотой дискретизации 25 Мвыб/с (миллионов выборок в секунду).

Каковы требования для использования Scoppy?

• Требуется смартфон Android с версией Android 6.0 (Marshmallow) или выше.
• Плата Raspberry Pi Pico
• Адаптер OTG для подключения USB-кабеля к устройству Android.
• И, в основном, человек (что!! ха-ха, шучу)

Как установить и использовать Scoppy с Raspberry Pi Pico

Процесс установки очень прост. Просто выполните следующие шаги, чтобы установить прошивку на Raspberry pi Pico и установить приложение Android на смартфон.

Шаг 1: Загрузите прошивку на Raspberry Pi Pico

• Загрузите последнюю версию прошивки Scoppy .uf2 по этой ссылке на ПК.
• Удерживая кнопку BOOTSEL на плате Raspberry Pi Pico, подключите ее к ПК через USB и отпустите BOOTSEL, как только на вашем компьютере появится диск RPI-RP2.
• Скопируйте файл .uf2 и вставьте его на диск Pico RPI-RP2.
• Встроенный светодиод будет мигать, указывая на загрузку. и перезапустите после завершения.

Шаг 2: Загрузите приложение Scoppy для Android на смартфон

• На смартфоне откройте Playstore и выполните поиск Scoppy, после чего вы найдете « Scoppy — осциллограф и анализатор логики » из приложений FHDM. Прямая ссылка на Playstore указана выше.

Шаг 3: Подключите Raspberry Pi Pico к смартфону

• Подключите разъем micro USB к плате Pico, а другой конец к адаптеру OTG.
• Подключите адаптер OTG к смартфону

Шаг 4: Запустите приложение Scoppy

Теперь откройте приложение и изучите несколько вещей с демонстрационным содержимым. Twerk с несколькими настройками и функциями, чтобы вы могли понять, как работает приложение, до реального тестирования. Вы можете изменить демо на USB в настройках.

Пользовательский интерфейс Scoppy отображается под вместе с их кратким обзором.

На скриншоте пользовательского интерфейса выше видно, что очень похож на цифровые осциллографы . На изображении мы просто выбираем источник изображения в качестве демо, которое вы можете увидеть в правом нижнем углу. В демоверсии мы включили двухканальные входные сигналы, которые имеют форму синусоиды.

Мы можем контролировать горизонтальное и вертикальное положение с правой стороны. Как мы знаем, координата по горизонтальной оси X используется для представления эволюции сигнала по оси времени, а по вертикальной оси Y используется для представления амплитуды сигнала в значении вольт. Так время/деление и вольт/деление можно контролировать через правую боковую панель.

Вы можете использовать опцию триггера для проверки сигнала, который имеет три режима выкл., автоматический, нормальный . Вы также можете изменить форму волны на Rising Edge или Falling edge на боковой панели. Через меню вы можете изменить несколько настроек, таких как генерация прямоугольных волн и многое другое. Вы можете изучить все в демоверсии.

Здесь мы включили двухканальный режим только для демонстрации демо-версии, но когда вы выбираете USB, вы не можете использовать канал 2 в бесплатной версии. Чтобы использовать двухканальный режим, вам необходимо получить премиум-версию, которая стоит 1 доллар в год или 2 доллара за всю жизнь 9.0006, который является доступным и соотношением цены и качества, если вам нужна двухканальная поддержка . Премиум-версия без рекламы.

Как подключить источник сигнала к Raspberry Pi Pico

До сих пор вы могли недоумевать куда подключать источник входного сигнала . Как мы уже говорили, плата Pico имеет 3 аналоговых входа. Итак, мы должны подключить входной сигнал GPIO26 для одноканального и 2 GPIO (GPIO26, GPIO27) для двухканального.

Напряжение входного сигнала должно находится в диапазоне от 0 до 3,3 В , и анализируемый сигнал должен находиться в пределах этого допустимого диапазона. Для измерения напряжения вне диапазона вам понадобится аналоговая схема, такая как делитель напряжения или что-то более сложное, в зависимости от ваших требований.

Пример подачи внешнего сигнала на самодельный смартфон Осциллограф

Для подключения внешнего сигнала мы используем высокоомный резистор 100 кОм , который защищает плату Pico от больших токов. Нам тоже нужно два резистора по 1 кОм , которые подключены к контактам 3,3 В и GND и соединяют другие концы обоих резисторов вместе, как вы можете видеть на приведенной ниже принципиальной схеме. Мы объединили оба, потому что нам нужно измерить как положительные , так и отрицательные сигналы .

Принципиальная схема:

Вы можете использовать зажимы типа «крокодил» для конца 100 кОм и конца резистора 1 кОм, что облегчает удержание входных проводов.

Теперь подключите другой конец кабеля USB через адаптер OTG к смартфону Android. Как только вы подключитесь, вы увидите всплывающее окно «Разрешить scoppy для доступа к Пико?». Нажмите «ОК».

Проверка внешних сигналов:

С помощью этого соединения вы можете измерять сигналы в диапазоне от -1,65 до +1,65 , что составляет максимум 3,3 вольта. Вы можете измерять частоты до 250 кГц , что является стандартной частотой дискретизации Raspberry Pi Pico.

Для тестирования этого осциллографа для смартфона с помощью Pico нам нужен генератор функций . Таким образом, вы можете разработать генератор функций, используя Arduino и энкодер. Через него мы можем сгенерировать Прямоугольная волна с переменной частотой. Подключите выход генератора сигналов к входу Pi Pico. Вы можете настроить поворотный энкодер, чтобы увидеть формы сигналов и частоты.

Теперь ваш выбор — продолжать открывать. Чтобы протестировать этот самодельный осциллограф, обратитесь к нашим схемам генератора прямоугольных и треугольных волн, подключите их к этому устройству и наблюдайте за формами сигналов.