Android On-The-Go (OTG) LC-meter - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Enkele jaren geleden heb ik een LC-meter gebouwd op basis van een open-source ontwerp van een "Verrassend nauwkeurige LC-meter" van Phil Rice VK3BHR op

Hier wordt een aangepast ontwerp gepresenteerd op basis van een Microchip PIC18F14K50 USB Flash-microcontroller die is aangesloten op een Android-telefoon met behulp van de On-The-Go (OTG) -modus. De telefoon levert stroom aan het circuit en een Android-applicatie levert de grafische gebruikersinterface (GUI).

De volgende zijn de hoogtepunten van het ontwerp:

1. Enkele PIC18F14K50-microcontroller met USB-interface en interne analoge comparator
2. Eenvoudige c-code op de microcontroller die een basisfrequentieteller implementeert
3. GUI-testcode in Qt Creator en Android-applicatie met Android Studio
4. Alle berekeningen uitgevoerd in taal op een hoger niveau
5. Laag stroomverbruik ~ 18 mA bij +5V
6. Ontwerp geverifieerd door het bouwen van een breadboard en een technische eenheid

Ik wil het gebruik van de USB-seriële controller voor Android v4.5-voorbeeldcode erkennen bij het implementeren van de OTG-connectiviteit.

Stap 1: Werkingstheorie en schakelschema

Operatie principe

Het basisprincipe van de werking is gebaseerd op het bepalen van de resonantiefrequentie van een LC-parallel afgestemde kring.

Verwijzend naar het equivalente circuit: de interne comparator is ingesteld als een oscillator waarvan de frequentie wordt bepaald door het LC-parallel resonantiecircuit.

L1 / C7 vormen de kernresonantiekring die oscilleert met ~ 50 kHz. Laten we dit F1. noemen

Een condensator van nauwkeurige waarde, C6 wordt parallel toegevoegd tijdens de kalibratiecyclus. De frequentie verandert dan naar ~ 30 kHz. Laten we dit F2 noemen.

De resonantiefrequentie verandert wanneer ofwel een onbekende spoel LX in serie wordt geschakeld met L1 of een onbekende condensator CX parallel wordt geschakeld met C7. Laten we dit F3 noemen.

Met F1, F2 & F3 is het mogelijk om de onbekende LX of CX te berekenen met behulp van de getoonde vergelijkingen.

De berekende en weergegeven waarden voor twee condities 470 nF en 880 uH worden weergegeven.

Schakelschema

De PIC18F14K50 is een oplossing met één chip voor de OTG-LC-meter, omdat deze een interne comparator biedt die kan worden gebruikt voor de LC-oscillator en een ingebouwde USB-interface die verbinding mogelijk maakt met een pc-USB-poort of de Android Phone OTG-poort.

Stap 2: Android-applicatie

Operationele stappen:

1. Na het instellen van de Android-telefoon in de ontwikkelingsmodus, installeert u de app-debug.apk vanuit de softwarestap met behulp van een pc en een geschikte USB-kabel.
2. Verbind de LC-meter met de Android-telefoon met behulp van een OTG-adapter.
3. Open de LC-metertoepassing (Figuur 1)
4. Druk op de knop Verbinden, resulteert in een verzoek om verbinding (Figuur 2)
5. Met sondes geopend in C-modus of kortgesloten in L-modus, drukt u op Kalibreren, resulteert in Gereed (Figuur 3)
6. Sluit in C-modus een onbekende condensator (470 nF) aan en druk op Run (Figuur 4, 5)
7. Sluit in L-modus onbekende inductor (880 uH) aan en druk op Run (Figuur 6, 7)

Stap 3: Stroomverbruik

De PIC18F14K50 is een USB Flash-microcontroller met nanoWatt XLP-technologie.

De drie afbeeldingen tonen de stroom die wordt getrokken door de LC-Meter-hardware in OTG-modus tijdens verschillende bedrijfsfasen:

1. Wanneer de hardware is verbonden met de Android-telefoon maar de toepassing niet wordt gestart, 16,28 mA
2. Wanneer de toepassing is gestart en zich in de RUN-modus bevindt, 18,89 mA
3. Alleen gedurende 2 seconden wanneer de kalibratie wordt gestart, 76 mA (extra relaisstroom)

Over het algemeen trekt de applicatie tijdens het draaien minder dan 20 mA, wat in de volgorde zou zijn die wordt getrokken door de 'Torch' in een Android-telefoon.

Stap 4: Hardware

Het PCB-ontwerp is uitgevoerd in Eagle-7.4 en de CAD-bestanden zijn in. Zip-vorm bijgevoegd. Ze bevatten alle details, inclusief de Gerber-gegevens.

Voor dit project werd echter eerst een breadboard-model gefabriceerd. Na het finaliseren van de schakelingen werd het gedetailleerde ontwerp uitgevoerd in CADSOFT Eagle 7.4 en werd de PCB gefabriceerd met behulp van de toner-transfer methode.

Tests op kaartniveau werden uitgevoerd met behulp van de Qt-testsoftware voordat de kaart in de plastic behuizing werd verpakt.

Fabricage en test van twee eenheden helpt bij het valideren van de herhaalbaarheid van het ontwerp.

Stap 5: Software

Dit project omvatte de ontwikkeling van code op drie ontwikkelplatforms:

1. De ontwikkeling van de embedded code voor de PIC18F14K50 microcontroller
2. PC-gebaseerde test/onafhankelijke applicatie in Qt op Linux
3. Android-applicatie met Android Studio op Linux

Microcontrollercode

De C-code voor de PIC18F14K50 is ontwikkeld onder MPLAB 8.66 met behulp van CCS-C WHD Compiler. De code en het Fuze-bestand zijn bijgevoegd:

1. 037_Android_2_17 Sept 17.rar
2. PIC_Android_LC-Meter.hex (open in MPLAB met een controlesom 0x8a3b)

Qt-testtoepassing op Linux

Een Qt-testtoepassing is ontwikkeld onder Qt Creator 4.3.1 met Qt 5.9.1 onder "Debian GNU/Linux 8 (jessie)". De code is bijgevoegd:

Aj_LC-Meter_18 Sept 17. Zip

Dit kan worden gebruikt als een onafhankelijke pc-gebaseerde applicatie met behulp van de LC-meter hardware

Android-applicatie op Linux

Ontwikkeld onder Android Studio 2.3.3 met sdk 26.0.1.

Getest op Android-telefoon, Radmi MH NOTE 1LTE met Android-versie 4.4.4 KTU84P

LC-Meter_19 sept 17.zip

apk-bestand app-debug.apk