Android On-The-Go (OTG) LC-метр: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Несколько лет назад я построил LC-метр на основе проекта с открытым исходным кодом «Удивительно точного LC-метра» Фила Райса VK3BHR на

Здесь представлен модифицированный дизайн, основанный на микроконтроллере Microchip PIC18F14K50 USB Flash, который подключается к телефону Android в режиме On-The-Go (OTG). Телефон обеспечивает питание схем, а приложение Android предоставляет графический интерфейс пользователя (GUI).

Ниже приведены основные моменты дизайна:

1. Один микроконтроллер PIC18F14K50 с интерфейсом USB и внутренним аналоговым компаратором
2. Простой c-код на микроконтроллере, реализующий базовый частотомер
3. Код тестирования графического интерфейса пользователя в Qt Creator и приложении Android с использованием Android Studio
4. Все расчеты выполняются на языке более высокого уровня
5. Низкое энергопотребление ~ 18 мА при + 5В
6. Дизайн проверен путем сборки макета и спроектированного блока.

Я хочу поблагодарить за использование последовательного контроллера Usb для кода примера Android v4.5 при реализации подключения OTG.

Шаг 1: Теория работы и принципиальная схема

Принцип работы

Основной принцип работы основан на определении резонансной частоты параллельно настроенного LC-контура.

Обращаясь к эквивалентной схеме: внутренний компаратор настроен как генератор, частота которого определяется параллельным резонансным контуром LC.

L1 / C7 образуют основной резонансный контур, колеблющийся с частотой ~ 50 кГц. Назовем это F1

Конденсатор точной емкости C6 добавляется параллельно во время цикла калибровки. Затем частота меняется на ~ 30 кГц. Назовем это F2.

Резонансная частота изменяется, когда либо неизвестная катушка индуктивности LX подключается последовательно с L1, либо неизвестный конденсатор CX подключается параллельно с C7. Назовем это F3.

Измеряя F1, F2 и F3, можно вычислить неизвестные LX или CX, используя показанные уравнения.

Показаны рассчитанные и отображаемые значения для двух условий 470 нФ и 880 мкГн.

Электрическая схема

PIC18F14K50 - это однокристальное решение для измерителя OTG-LC, поскольку оно обеспечивает внутренний компаратор, который можно использовать для LC-Oscillator, и встроенный интерфейс USB, позволяющий подключаться к порту ПК-USB или к порту OTG для телефона Android.

Шаг 2. Приложение для Android

Рабочие шаги:

1. После настройки телефона Android в режим разработки установите app-debug.apk из шага программного обеспечения, используя ПК и подходящий USB-кабель.
2. Подключите LC-метр к телефону Android с помощью адаптера OTG.
3. Откройте приложение LC-meter (Рисунок 1).
4. Нажать кнопку Connect, появится запрос на подключение (рисунок 2).
5. Когда датчики разомкнуты в C-режиме или закорочены в L-режиме, нажмите Calibrate, появится сообщение Ready (Рисунок 3).
6. В режиме C подключите неизвестный конденсатор (470 нФ) и нажмите Run (Рисунок 4, 5).
7. В L-режиме подключите неизвестный индуктор (880 мкГн) и нажмите Run (Рисунок 6, 7).

Шаг 3: Потребляемая мощность

PIC18F14K50 - это USB-флеш-микроконтроллер с технологией nanoWatt XLP.

На трех рисунках показан ток, потребляемый оборудованием LC-Meter в режиме OTG на разных этапах работы:

1. Когда оборудование подключено к телефону Android, но приложение не запускается, 16,28 мА
2. Когда приложение запущено и находится в режиме RUN, 18,89 мА
3. Только в течение 2 секунд при запуске калибровки, 76 мА (дополнительный ток реле)

В целом приложение при работе потребляет менее 20 мА, что соответствует порядку, потребляемому «фонариком» в телефоне Android.

Шаг 4: Оборудование

Дизайн печатной платы был выполнен в Eagle-7.4, файлы САПР прилагаются в виде ZIP-архива. Они содержат все детали, включая данные Гербера.

Однако для этого проекта сначала был изготовлен макет. После доработки схемы детальное проектирование было выполнено в CADSOFT Eagle 7.4, а печатная плата изготовлена методом переноса тонера.

Тесты уровня карты проводились с использованием программного обеспечения Qt test перед упаковкой карты в пластиковый корпус.

Изготовление и испытание двух блоков помогает проверить повторяемость конструкции.

Шаг 5: Программное обеспечение

Этот проект включал разработку кода на трех платформах разработки:

1. Разработка встроенного кода для микроконтроллера PIC18F14K50.
2. Тестовое / независимое приложение на базе ПК в Qt в Linux
3. Приложение Android с использованием Android Studio в Linux

Код микроконтроллера

C-код для PIC18F14K50 был разработан в MPLAB 8.66 с использованием CCS-C WHD Compiler. Код и файл взрывателя прилагаются:

1. 037_Android_2_17 17 сен.
2. PIC_Android_LC-Meter.hex (открыть в MPLAB с контрольной суммой 0x8a3b)

Тестовое приложение Qt в Linux

Тестовое приложение Qt было разработано под Qt Creator 4.3.1 с Qt 5.9.1 под «Debian GNU / Linux 8 (jessie)». Код прилагается:

Aj_LC-Meter_18 17 сентября. ZIP

Его можно использовать как независимое приложение на базе ПК с помощью аппаратного обеспечения LC-метра.

Приложение Android в Linux

Разработан под Android Studio 2.3.3 с SDK 26.0.1.

Проверено на телефоне Android Radmi MH NOTE 1LTE с версией Android 4.4.4 KTU84P

LC-Meter_19 17 сентября. Zip

apk файл app-debug.apk