Kuidas muuta oma Android võimsaks ostsilloskoobiks: ülim juhend

Kujutage ette, et teil on taskus täisfunktsionaalse ostsilloskoobi võimalused, mida toetab teie Android-telefon. Elektroonikahuvilistele, muusikutele, inseneridele ja uudishimulikele nokitsejatele on ajad, mil oli vaja mahukaid ja kalleid testseadmeid, suuresti möödunud. Teie telefonist koos õigete tööriistade ja oskusteabega võib saada üllatavalt tõhus signaalianalüüsi seade. See juhend tutvustab teile kõiki parimaid valikuid, alates kommertstoodetest kuni avatud lähtekoodiga projektide ja nutikate tarkvaralahendusteni, integreerides juhtivatest veebiallikatest kogutud kõige ajakohasema ja põhjalikuma teabe.

Olenemata sellest, kas silute vooluringe, analüüsite helisignaale või uurite uusi hobiprojekte, on oma Android-seadme ostsilloskoobiks muutmine kättesaadavam kui kunagi varem. Selles artiklis tutvustame parimaid saadaolevaid rakendusi, riistvara lisandmooduleid, isetegemise komplekte ja nippe, et maksimeerida oma Androidi potentsiaali ostsilloskoobina. Oodake praktilisi nõuandeid, põhjalikke võrdlusi ja palju lisakonteksti, mis aitavad teil teha kõige teadlikuma valiku.

Androidi ostsilloskoobi maastiku mõistmine

Traditsiooniline ostsilloskoop on iga elektroonikalabori põhivahend, kuid isiklikuks või hariduslikuks kasutamiseks võivad selle suurus ja hind olla eemaletõukav. Tutvustame Androidi ostsilloskoopi – tarkvara ja mõnikord ka välise riistvara kombinatsiooni, mis kasutab teie nutitelefoni töötlemisvõimsust ja ekraani elektriliste signaalide visualiseerimiseks. Ostsilloskoobilaadsete funktsioonide saavutamiseks oma Android-seadmega on mitu peamist viisi:

• Mikrofonipõhised audioostsilloskoobid (heli või madalsageduslike signaalide analüüsimine otse teie seadme mikrofoni sisendist)
• Välised riistvaramoodulid mis ühenduvad USB-OTG või Bluetoothi ​​kaudu kõrgemate või ohtlike pingete ohutuks mõõtmiseks
• Isetegemise ja avatud lähtekoodiga lahendused mis annab kasutajatele võimaluse luua kohandatud esiotsa ja liideseid

Heliostsilloskoobi rakendused Androidile

Kui soovite peamiselt visualiseerida või analüüsida helisageduslikke signaale (tavaliselt 20 Hz kuni 20 kHz), saab teie Android-telefoni mikrofoni ja õiget rakendust kasutada kiire ja lihtsa ostsilloskoobina. Need rakendused sobivad kõige paremini muusikutele, helirežissööridele või kõigile, kes peavad helisignaale analüüsima ilma täiendava riistvarata. Siin on mõned silmapaistvad valikud:

Ostsilloskoop – Rakendused Google Plays

Oscope'i rakendus ( Google Play link ) pakub lihtsat liidest helilainete kuvamiseks teie telefoni mikrofoni abil. Rakendus on loodud helisignaalide kuvamiseks, mõõtmiseks ja analüüsimiseks ning pakub ostsilloskoobi, mõõturi ja FFT (sagedusspektri) vaateid. Tänu sellistele funktsioonidele nagu FFT tippude jälgimine, näidud, lihtne ekraanipiltide tegemine ja suure kontrastsusega kuvarežiimid on see mugav liikvel olles helidiagnostikaks.

Oscope vajab heli salvestamiseks ja ekraanipiltide salvestamiseks luba – keerulist seadistamist pole vaja. Kuigi see töötleb ainult inimese kuulmisulatuses olevaid signaale, sobib see ideaalselt heliseadistuste tõrkeotsinguks, süntesaatori väljundite kontrollimiseks või üldiseks katsetamiseks. Seda tüüpi rakendust eelistavad muusikud, õpetajad ja need, kes vajavad kiiret lainekuju visualiseerijat.

Ostsilloskoop – F-Droidi hoidla

Kui eelistate avatud lähtekoodiga lahendusi, on F-Droidi Oscilloscope'i rakendus funktsiooniderikas audioostsilloskoop ja spektrianalüsaator. See toetab laia ajavahemikku (0.1 ms – 0.5 sekundit) ning sisaldab astme-, sünkroniseerimis-, üksikvõtte-, salvestus-, indeksi- ja spektritööriistu. Spektrivaade pakub isegi domineerivat sagedust ja signaali taset, mis teeb selle suurepäraseks nii reaalajas analüüsiks kui ka audiosignaalide põhjalikuks uurimiseks.

Intuitiivne tööriistariba võimaldab teil lukustada kuvasid, sirvida andmeid ja kiiresti juurde pääseda võimsatele mõõtmisfunktsioonidele. See rakendus on lemmik nende seas, kes hindavad privaatsust ja soovivad vältida patenteeritud tarkvara.

Loomingulised kasutusviisid: nutitelefoni muutmine lihtsaks ostsilloskoobiks

Foorumi kasutajad ja harrastajad mõtlevad sageli: kas nutitelefoni saab tõesti kasutada ostsilloskoobina – lisaks helisignaalidele? Redditi ja Arduino foorumites on nokitsejad oma kogemusi jaganud:

• Paljud Androidi ostsilloskoobi põhirakendused sõltuvad mikrofoni sisendist, seega on need oma olemuselt piiratud madalpinge ja madalsageduslike signaalidega (st helivahemik, mille maksimaalne sagedus on umbes 20 kHz ja mis tavaliselt ei tegele keeruka elektroonika silumisega).
• Kohandatud sondid või eelvalmistatud riistvara esiotsad saavad teie telefoni võimalusi laiendadaNäiteks kohandatud vooluahela kasutamine signaalide nõrgendamiseks või võimendamiseks enne nende mikrofonipesasse või USB kaudu edastamist.
• Bluetooth-põhised lahendused on olemas, kuid nõuavad sageli keerukamat isetehtud riistvara ja on tavakasutajate seas vähem levinud.
• Neile, kes soovivad enne päris seadmete ostmist õppida ostsilloskoopide põhitõdesid, on hea esimene samm proovida Androidi rakendust või lihtsat komplekti.

Heli ja väga lihtsate elektroonikaprojektide jaoks on telefonipõhised ostsilloskoobid lõbus ja hariv alguspunkt. Kui vajate enamat, on järgmiseks sammuks riistvaralised lisandmoodulid, mis on kas ostetud või ise ehitatud.

Spetsiaalne Androidi riistvara ostsilloskoopidele

Helipõhised lahendused on kiired, aga kui teil on vaja analüüsida elektroonilisi vooluringe või kõrgemaid/kiiremaid pingeid, tuleb mängu spetsiaalne Androidi ühenduvuse jaoks loodud riistvara. Need seadmed ühenduvad tavaliselt telefoni või tahvelarvutiga USB-OTG kaudu ja töötavad spetsiaalse rakendusega, et võimaldada tõsist signaali testimist. Vaatame mõningaid silmapaistvaid valikuid praegusest enim hinnatud sisust:

HS502 Androidi kaasaskantav ostsilloskoop

Üks silmapaistev toode on HS502 Androidi kaasaskantav ostsilloskoop , mis on loodud spetsiaalselt HScope'i rakendusega töötamiseks. See kompaktne seade pakub kahte kanalit, valitavat ADC eraldusvõimet (8, 12 või isegi 16 bitti) ja muljetavaldavat sisendkaitset kuni 50 V tippu.

• ARM Cortex-M4 mikrokontrolleri jõul töötav seade, mis suudab 8-bitise sagedusega võtta kuni 13 miljonit või 12-bitise sagedusega 6.5 ​​miljonit valimit sekundis. see on enam kui piisav paljude hobi-, auto- ja hariduslike rakenduste jaoks.
• See sisaldab kvaliteetset USB-OTG-kaablit (EMI-varjestusega), kuid ostjad peavad ise ostsilloskoobi sondid hankima (BNC-pistikud on standardvarustuses).
• Ostsilloskoop töötab ainult koos HScope'i rakendus, mis avab kõik funktsioonid seadme ühendamisel.
• Ühildub Android 7.0 ja uuemate versioonidega, Kuigi jõudlus on seadmeti erinev, on sujuva töö tagamiseks soovitatav kaasaegne protsessor (2.1 GHz või kiirem).

See lahendus paistab silma oma kompaktse suuruse, heade spetsifikatsioonide ja tarkvaraintegratsiooni poolest, mistõttu sobib see mobiilseks diagnostikaks või õppimiseks.

Scoppy: avatud lähtekoodiga ostsilloskoop Raspberry Pi Picoga

Kui sulle meeldib ise lahendusi luua ja sul on Raspberry Pi Pico, siis Scoppy on suurepärane avatud lähtekoodiga projekt, mis muudab sinu Pico võimsaks ostsilloskoobiks ja loogikaanalüsaatoriks sinu Androidile.

Siin on, kuidas see toimib:

• Paigaldage Scoppy Androidi rakendus ja vastav püsivara teie Picol.
• Ühenda Pico oma Android-seadmega USB-OTG kaudu või seadista WiFi, kasutades Pico W-d juhtmevaba andmeedastuseks.
• Ehita signaali töötlemiseks analoog-esiots (AFE), tagades, et signaalid jäävad Pico 0–3.3 V ADC vahemikku.

Kogukond pakub üksikasjalikke paigaldusjuhendeid, õpetusi ja tugifoorumeid . Samuti saate osta eelmonteeritud esimooduleid, kuid plaanid ja juhised on tasuta saadaval, kui eelistate seda ise teha.

Mitte ainult ostsilloskoop: Scoppy lisab loogikaanalüüsi, toetades kuni 8 kanalit ja loogikakiirust kuni 25 miljonit sämplit sekundis (sobiva esiotsa riistvaraga). Elav kogukond täiustab pidevalt ühilduvust ja funktsioone.

Oma esiotsa ja isetegemise projektide loomine

Harrastajate seas on populaarne strateegia luua oma analoog-esiots avatud lähtekoodiga Androidi ostsilloskoobilahendustega kasutamiseks – eriti kui kommertsvõimalused pole saadaval või on liiga kallid. Siin on tõeline näide Hackadayst:

Scoppy ja Pi Pico kohandatud esiotsa kujundus

Väljakutse: Raspberry Pi Pico ADC sisendid toetavad ainult 0–3.3 V, kuid paljud elektroonilised signaalid ületavad seda. Selliste signaalide otsene ühendamine võib kiipi kahjustada.

Lahendus: analoogne esiosa, mis:

• Pakub kolme valitavat vahemikku: -330 kuni +330 mV, -3.3 kuni +3.3 V ja -33 kuni +33 V
• Võimaldab sondide ühendamist standardsete BNC-pistikute kaudu
• Sisaldab sisemist kalibreerimissignaali generaatorit, mis tekitab kuni 1.25 MHz ristküliklaineid ja 1 kHz siinuslaineid (impulsilaiuse modulatsioon)
• Kasutab prototüüpimise lihtsustamiseks läbivate aukude komponente

Need isetegemise teel disainitud mudelid annavad kasutajatele paindlikkuse ostsilloskoobi kohandamiseks vastavalt oma vajadustele, olgu selleks siis haridus, katsetamine või poolprofessionaalne testimine. Üksikasjalikke kokkupanekujuhiseid ja kohandamisnõuandeid leiab aktiivsetest foorumitest ja projektilehtedelt.

Kogukonna nõuanded

Foorumid nagu Arduino ja Reddit on täis praktilisi nõuandeid kasutajatelt, kes on Androidi ostsilloskoope reaalsetes olukordades proovinud. Peamised soovitused on järgmised:

• Isetehtud või valmisobjektiivide kasutamine on suurepärane viis põhitõdede õppimiseks enne kallite laboriseadmetesse investeerimist.
• Suurema paindlikkuse tagamiseks kaaluge juba varakult kvaliteetsete sondikomplektide (1x/10x) hankimist – neid saab kasutada ostsilloskoobikomplektidega ja lõpuks ka professionaalsete seadmetega.
• Paljud soovitavad taskukohaste õppesihikute saamiseks proovida selliseid kaubamärke nagu JYEtech ja pärast kogemuste omandamist üle minna kasutatud professionaalsetele seadmetele.
• Kasutatud professionaalsete seadmete ostmisel testige neid võimaluse korral isiklikult ja lugege põhjalikke arvustusi.
• Isetehtud Arduino ostsilloskoobid on piiratud madala ribalaiusega ja neid tuleks kaaluda ainult põhiliste õppeharjutuste jaoks.

Kust osta ja oma teekonda alustada

Androidi ostsilloskoobi ökosüsteem on kasvanud ning olenevalt teie vajadustest on saadaval nii tasuta kui ka tasulisi valikuid:

• Kommertstooted ja riistvara koos komplektis oleva rakendusega (näiteks HS502) on saadaval spetsialiseeritud elektroonikapoodides ja suuremates jaemüügiplatvormides koos toe ja dokumentatsiooniga.
• Avatud lähtekoodiga ja isetegemise projektid (näiteks Scoppy) on saadaval ametlikel saitidel, GitHubis ja veebipõhistes tootjate poodides. Kogukond pakub tuge ja aktiivseid värskendusi, kuigi eelnev kokkupanek on vajalik.

Algajad peaksid esmalt proovima audio-ostsilloskoobi rakendust. Põhjalikuma signaalianalüüsi või päris elektroonikaga töötamise jaoks kaalu USB-ostsilloskoobi või isetehtud Raspberry Pi Pico-põhise lahenduse kasutamist. Enamik neist vajab Android 7+ ja moodsamad telefonid pakuvad paremat diskreetimisjõudlust.

Peamised tegurid ja piirangud

Kuigi nutitelefoni ostsilloskoobid võivad olla üllatavalt võimsad, pole need imelahendused. Pidage alati meeles järgmisi piiranguid:

• Mikrofoni sisendiga ostsilloskoobid on oma olemuselt piiratud helisageduste ja madalpingetega.
• Kõrgemate pingete, kiirete loogikasignaalide või keerukate vooluringide uurimiseks on vaja välist riistvara.
• Isetegemine nõuab elektroonikaalaseid oskusi, kuigi paljud kogukonna ressursid pakuvad algajatele põhjalikke juhendeid ja foorumeid.
• Kõik rakendused või riistvara ei ühildu kõigi Android-seadmetega. Enne ostmist või installimist kontrollige ühilduvust ja õigusi.

Vaatamata neile piirangutele demokratiseerivad Androidi ostsilloskoobid hobitöö, hariduse ja välidiagnostika jaoks juurdepääsu tehnoloogiale, mida varem said endale lubada vaid vähesed laboriruumid.

Tänu tasuta rakenduste, avatud lähtekoodiga projektide ja uuendusliku riistvara kasvavale valikule saab peaaegu igaüks oma Android-telefoni ostsilloskoobiks muuta – ideaalne õppimiseks, katsetamiseks või elektroonika ja heliga seotud probleemide lahendamiseks. Avastage mainitud lahendusi, osalege nende aktiivsetes kogukondades ja avastage, kui palju saate saavutada juba olemasoleva seadme ja vähese loovusega.