Miernik LC Android On-The-Go (OTG): 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Kilka lat temu zbudowałem miernik LC oparty na projekcie "Zaskakująco dokładny miernik LC" autorstwa Phila Rice'a VK3BHR na

Prezentowana jest tutaj zmodyfikowana konstrukcja oparta na mikrokontrolerze Microchip PIC18F14K50 USB Flash, który jest podłączony do telefonu z systemem Android w trybie On-The-Go (OTG). Telefon zapewnia zasilanie obwodów, a aplikacja na Androida zapewnia graficzny interfejs użytkownika (GUI).

Oto najważniejsze cechy projektu:

1. Pojedynczy mikrokontroler PIC18F14K50 z interfejsem USB i wewnętrznym komparatorem analogowym
2. Prosty kod c na mikrokontrolerze realizującym podstawowy licznik częstotliwości
3. Kod testowy GUI w Qt Creator i aplikacji na Androida przy użyciu Android Studio
4. Wszystkie obliczenia wykonywane w języku wyższego poziomu
5. Niski pobór prądu ~ 18 mA przy +5V
6. Projekt zweryfikowany poprzez budowę deski do krojenia chleba i jednostki inżynierskiej

Chciałbym potwierdzić użycie przykładowego kodu kontrolera szeregowego USB dla Androida v4.5 w implementacji łączności OTG.

Krok 1: Teoria działania i schemat obwodu

Zasada działania

Podstawowa zasada działania opiera się na określeniu częstotliwości rezonansowej obwodu strojonego równolegle LC.

Odnosząc się do obwodu równoważnego: Wewnętrzny komparator jest skonfigurowany jako oscylator, którego częstotliwość jest określona przez równoległy obwód rezonansowy LC.

L1/C7 tworzą obwód rezonansowy rdzenia oscylujący z częstotliwością ~50 kHz. Nazwijmy to F1

Kondensator o dokładnej wartości, C6 jest dodawany równolegle podczas cyklu kalibracji. Następnie częstotliwość zmienia się na ~ 30 kHz. Nazwijmy to F2.

Częstotliwość rezonansowa zmienia się, gdy nieznana cewka indukcyjna LX jest połączona szeregowo z L1 lub nieznany kondensator CX jest połączony równolegle z C7. Nazwijmy to F3.

Mierząc F1, F2 i F3, można obliczyć nieznane LX lub CX przy użyciu przedstawionych równań.

Przedstawione są obliczone i wyświetlane wartości dla dwóch warunków 470 nF i 880 uH.

Schemat obwodu

PIC18F14K50 to rozwiązanie jednoukładowe dla miernika OTG-LC, ponieważ zapewnia wewnętrzny komparator, który może być używany do oscylatora LC oraz wbudowany interfejs USB umożliwiający połączenie z portem USB komputera lub portem OTG telefonu Android.

Krok 2: Aplikacja na Androida

Kroki operacyjne:

1. Po skonfigurowaniu telefonu z Androidem w trybie programistycznym zainstaluj app-debug.apk z kroku oprogramowania za pomocą komputera i odpowiedniego kabla USB.
2. Podłącz miernik LC do telefonu z systemem Android za pomocą adaptera OTG.
3. Otwórz aplikację miernika LC (rysunek 1)
4. Naciśnij przycisk Połącz, spowoduje to żądanie połączenia (Rysunek 2)
5. Gdy sondy są otwarte w trybie C lub zwarte w trybie L, naciśnij przycisk Kalibruj, co spowoduje wyświetlenie gotowości (rysunek 3)
6. W trybie C podłącz nieznany kondensator (470 nF) i naciśnij Uruchom (Rysunek 4, 5)
7. W trybie L podłącz nieznany induktor (880 uH) i naciśnij Uruchom (Rysunek 6, 7)

Krok 3: Zużycie energii

PIC18F14K50 to mikrokontroler USB Flash z technologią nanoWatt XLP.

Trzy zdjęcia pokazują prąd pobierany przez sprzęt LC-Meter w trybie OTG podczas różnych etapów pracy:

1. Gdy sprzęt jest podłączony do telefonu z systemem Android, ale aplikacja nie jest inicjowana, 16,28 mA
2. Gdy aplikacja jest inicjowana i jest w trybie RUN, 18,89 mA
3. Tylko przez 2 sekundy po zainicjowaniu kalibracji, 76 mA (dodatkowy prąd przekaźnika)

Ogólnie rzecz biorąc, aplikacja podczas pracy pobiera mniej niż 20 mA, co odpowiadałoby kolejności narysowanej przez „latarkę” w telefonie z systemem Android.

Krok 4: Sprzęt

Projekt PCB został wykonany w Eagle-7.4, a pliki CAD są załączone w formacie. Zip. Zawierają wszystkie szczegóły, w tym dane Gerber.

Jednak w przypadku tego projektu najpierw wyprodukowano model płytki stykowej. Po sfinalizowaniu obwodów szczegółowy projekt został wykonany w CADSOFT Eagle 7.4, a płytka drukowana wykonana metodą transferu tonera.

Testy poziomu karty przeprowadzono przy użyciu oprogramowania Qt test przed zapakowaniem karty do plastikowej obudowy.

Wykonanie i testowanie dwóch jednostek pomaga w walidacji powtarzalności projektu.

Krok 5: Oprogramowanie

Projekt ten obejmował opracowanie kodu na trzech platformach programistycznych:

1. Opracowanie kodu wbudowanego dla mikrokontrolera PIC18F14K50
2. Test/niezależna aplikacja na PC w Qt na Linuksie
3. Aplikacja na Androida korzystająca z Android Studio na Linuksie

Kod mikrokontrolera

Kod C dla PIC18F14K50 został opracowany w MPLAB 8.66 przy użyciu kompilatora CCS-C WHD. W załączeniu kod i plik zapalnika:

1. 037_Android_2_17 września 17.rar
2. PIC_Android_LC-Meter.hex (otwarty w MPLAB z sumą kontrolną 0x8a3b)

Aplikacja testowa Qt w systemie Linux

Aplikacja testowa Qt została opracowana pod Qt Creator 4.3.1 z Qt 5.9.1 pod "Debian GNU/Linux 8 (jessie)". Kod w załączeniu:

Aj_LC-Meter_18 września 17. Zip

Może być używany jako niezależna aplikacja oparta na komputerze PC przy użyciu sprzętu miernika LC

Aplikacja na Androida na Linuksie

Opracowany pod Android Studio 2.3.3 z sdk 26.0.1.

Testowany na telefonie z systemem Android, Radmi MH NOTE 1LTE z wersją Androida 4.4.4 KTU84P

LC-Meter_19 września 17.zip

plik apk app-debug.apk