Android On-The-Go (OTG) LC-Meter: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

เมื่อหลายปีก่อน ฉันสร้าง LC-Meter โดยใช้การออกแบบโอเพนซอร์สของ "LC meter ที่แม่นยำอย่างน่าประหลาดใจ" โดย Phil Rice VK3BHR ที่

การนำเสนอที่นี่คือการออกแบบที่ได้รับการดัดแปลงโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Microchip PIC18F14K50 USB Flash ซึ่งเชื่อมต่อกับโทรศัพท์ Android โดยใช้โหมด On-The-Go (OTG) โทรศัพท์ให้พลังงานแก่วงจรและแอปพลิเคชัน Android ให้ Graphical-User-Interface (GUI)

ต่อไปนี้เป็นไฮไลท์ของการออกแบบ:

1. ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC18F14K50 เดี่ยวพร้อมอินเทอร์เฟซ USB และตัวเปรียบเทียบแอนะล็อกภายใน
2. c-code อย่างง่ายบนไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ตัวนับความถี่พื้นฐาน
3. รหัสทดสอบ GUI ใน Qt Creator และแอปพลิเคชัน Android โดยใช้ Android Studio
4. การคำนวณทั้งหมดดำเนินการในภาษาระดับสูงกว่า
5. ใช้พลังงานต่ำ ~ 18 mA ที่ +5V
6. การออกแบบได้รับการยืนยันโดยการสร้างเขียงหั่นขนมและหน่วยวิศวกรรม

ฉันต้องการรับทราบการใช้ตัวควบคุมซีเรียล USB สำหรับโค้ดตัวอย่าง Android v4.5 ในการใช้การเชื่อมต่อ OTG

ขั้นตอนที่ 1: ทฤษฎีการดำเนินงานและแผนผังวงจร

หลักการทำงาน

หลักการทำงานพื้นฐานขึ้นอยู่กับการกำหนดความถี่เรโซแนนซ์ของวงจรปรับค่าแบบขนาน LC

การอ้างอิงวงจรสมมูล: ตัวเปรียบเทียบภายในถูกตั้งค่าเป็นออสซิลเลเตอร์ซึ่งกำหนดความถี่โดยวงจรเรโซแนนซ์เรโซแนนซ์คู่ขนาน LC

L1/C7 สร้างวงจรเรโซแนนซ์แกนที่สั่นที่ ~50 kHz ให้เราเรียกสิ่งนี้ว่า F1

ตัวเก็บประจุที่มีค่าความแม่นยำ C6 ถูกเพิ่มขนานกันในระหว่างรอบการสอบเทียบ ความถี่จะเปลี่ยนเป็น ~ 30 kHz ให้เราเรียกสิ่งนี้ว่า F2

ความถี่เรโซแนนซ์จะเปลี่ยนเมื่อตัวเหนี่ยวนำ LX ที่ไม่รู้จักเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับ L1 หรือตัวเก็บประจุ CX ที่ไม่รู้จักเชื่อมต่อแบบขนานกับ C7 ให้เราเรียกสิ่งนี้ว่า F3

การวัด F1, F2 & F3 เป็นไปได้ที่จะคำนวณ LX หรือ CX ที่ไม่รู้จักโดยใช้สมการที่แสดง

แสดงค่าที่คำนวณและแสดงผลสำหรับสองเงื่อนไข 470 nF และ 880 uH

แผนผังวงจร

PIC18F14K50 เป็นโซลูชันชิปตัวเดียวสำหรับ OTG-LC Meter เนื่องจากมีตัวเปรียบเทียบภายในซึ่งสามารถใช้สำหรับ LC-Oscillator และอินเทอร์เฟซ USB ในตัวที่อนุญาตให้เชื่อมต่อกับพอร์ต PC-USB หรือพอร์ต OTG ของโทรศัพท์ Android

ขั้นตอนที่ 2: แอปพลิเคชัน Android

ขั้นตอนการดำเนินงาน:

1. หลังจากตั้งค่าโทรศัพท์ Android เป็นโหมดการพัฒนาแล้ว ให้ติดตั้ง app-debug.apk จากขั้นตอนซอฟต์แวร์โดยใช้พีซีและสาย USB ที่เหมาะสม
2. เชื่อมต่อ LC-meter กับโทรศัพท์ Android โดยใช้อะแดปเตอร์ OTG
3. เปิดแอปพลิเคชัน LC meter (ภาพที่ 1)
4. กดปุ่ม Connect ส่งผลให้มีการขอเชื่อมต่อ (ภาพที่ 2)
5. เมื่อโพรบเปิดในโหมด C หรือย่อในโหมด L ให้กด Calibrate ผลลัพธ์เป็น Ready (รูปที่ 3)
6. ในโหมด C ให้เชื่อมต่อตัวเก็บประจุที่ไม่รู้จัก (470 nF) แล้วกด Run (รูปที่ 4, 5)
7. ในโหมด L ให้เชื่อมต่อตัวเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จัก (880 uH) แล้วกด Run (รูปที่ 6, 7)

ขั้นตอนที่ 3: การใช้พลังงาน

PIC18F14K50 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ USB Flash ที่มีเทคโนโลยี nanoWatt XLP

ภาพทั้งสามแสดงกระแสที่วาดโดยฮาร์ดแวร์ LC-Meter ในโหมด OTG ระหว่างขั้นตอนการทำงานต่างๆ:

1. เมื่อฮาร์ดแวร์เชื่อมต่อกับโทรศัพท์ Android แต่ไม่ได้เริ่มต้นแอปพลิเคชัน 16.28 mA
2. เมื่อแอปพลิเคชันเริ่มต้นและอยู่ในโหมด RUN, 18.89 mA
3. เป็นเวลา 2 วินาทีเท่านั้นเมื่อเริ่มต้นการปรับเทียบ 76 mA (กระแสรีเลย์เพิ่มเติม)

โดยรวมแล้วแอปพลิเคชันเมื่อใช้งานดึงน้อยกว่า 20 mA ซึ่งจะเป็นคำสั่งที่วาดโดย 'Torch' ในโทรศัพท์ Android

ขั้นตอนที่ 4: ฮาร์ดแวร์

การออกแบบ PCB ดำเนินการใน Eagle-7.4 และแนบไฟล์ CAD ในรูปแบบ. Zip มีรายละเอียดทั้งหมดรวมทั้งข้อมูล Gerber

อย่างไรก็ตาม สำหรับโครงการนี้ ได้มีการสร้างแบบจำลองเขียงหั่นขนมขึ้นเป็นครั้งแรก หลังจากสรุปวงจรแล้ว การออกแบบโดยละเอียดได้ดำเนินการใน CADSOFT Eagle 7.4 และ PCB ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้วิธีการถ่ายโอนผงหมึก

การทดสอบระดับการ์ดดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ทดสอบ Qt ก่อนบรรจุการ์ดลงในกล่องพลาสติก

การประดิษฐ์และการทดสอบสองหน่วยช่วยในการตรวจสอบความสามารถในการทำซ้ำของการออกแบบ

ขั้นตอนที่ 5: ซอฟต์แวร์

โครงการนี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาโค้ดบนสามแพลตฟอร์มการพัฒนา:

1. การพัฒนาโค้ดฝังตัวสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC18F14K50
2. การทดสอบบนพีซี/แอปพลิเคชันอิสระใน Qt บน Linux
3. แอปพลิเคชัน Android โดยใช้ Android Studio บน Linux

รหัสไมโครคอนโทรลเลอร์

C-Code สำหรับ PIC18F14K50 ได้รับการพัฒนาภายใต้ MPLAB 8.66 โดยใช้ CCS-C WHD Compiler แนบไฟล์โค้ดและฟิวซ์:

1. 037_Android_2_17 17 กันยายน.rar
2. PIC_Android_LC-Meter.hex (เปิดใน MPLAB พร้อมเช็คซัม 0x8a3b)

แอปพลิเคชันทดสอบ Qt บน Linux

แอปพลิเคชันทดสอบ Qt ได้รับการพัฒนาภายใต้ Qt Creator 4.3.1 พร้อม Qt 5.9.1 ภายใต้ "Debian GNU/Linux 8 (jessie)" แนบรหัส:

Aj_LC-Meter_18 17 กันยายน. Zip

สามารถใช้เป็นแอพพลิเคชั่นอิสระบนพีซีได้โดยใช้ฮาร์ดแวร์ LC-meter

แอปพลิเคชัน Android บน Linux

พัฒนาภายใต้ Android Studio 2.3.3 พร้อม sdk 26.0.1

ทดสอบบนโทรศัพท์ Android Radmi MH NOTE 1LTE พร้อม Android เวอร์ชัน 4.4.4 KTU84P

LC-Meter_19 กันยายน 17.zip

ไฟล์ apk app-debug.apk