Osciloscopio digital portátil con comunicación bluetooth, basado en procesador de señales y dispositivo Android

Abstract

In this paper, the design and construction of a digital oscilloscope is presented, which allows us to observe and analyze low-speed and high-speed voltage signals, measure their characteristics, obtain and display their frequency spectrum. The hardware consists of basically five elements: • A dsPIC33FJ16GS502 digital signal controller, which is used to sample the signal. • Low power rail-to-rail operational amplifiers to condition the input signal. • Analog switches that allow gain selection of the signal conditioning phase and allow switching the input coupling between AC and DC. • Bluetooth communication module to transmit data and commands. • Android device that provides the user interface, in which the signal information is displayed and the device is configured. Basic operation: Samples are acquired in real time by the built-in analog-digital converter of the dsPIC and stored in SRAM. Using the UART communication module (also integrated into the dsPIC), these samples are sent to the Bluetooth module, which transfers them to the Android device where the signal processing and information display is done. By using an Android device, it is possible to control the measuring instrument with an intuitive graphical interface, the software automatically scales the graph to screen size. The digital oscilloscope has the following characteristics: • Input channels: 2. • Vertical resolution: 8 bits. • Sampling rate: 2 Msps. • Maximum input voltage: ±10 V. • Supply Voltage: 3.3 V.

En este trabajo se presenta el diseño y construcción de un osciloscopio digital, el cual permite observar y analizar señales de voltaje de alta y baja velocidad, así como medir sus características, obtener y visualizar su espectro en frecuencia. El hardware se compone básicamente de cinco elementos: • Controlador digital de señales dsPIC33FJ16GS502, el cual se utiliza para realizar el muestreo de la señal. • Amplificadores operacionales rail-to-rail de baja potencia para acondicionar la señal de entrada. • Interruptores analógicos que permiten seleccionar la ganancia de la etapa de acondicionamiento y el tipo de acoplo de entrada en AC y DC. • Módulo de comunicación Bluetooth, para transmitir datos y comandos. • Dispositivo Android® que proporciona la interfaz con el usuario, en la cual se visualiza la información de la señal y se configura el dispositivo. Operación básica: Las muestras se adquieren en tiempo real a través del convertidor analógico-digital integrado en el dsPIC y se almacenan en SRAM. Mediante el módulo de comunicación UART (también integrado en el dsPIC), se envían hacia el módulo Bluetooth, y posteriormente al dispositivo Android donde se realiza el procesamiento y visualización de la información. Éste permite tener una interfaz gráfica intuitiva para el control del instrumento de medición, el software escala de manera automática la gráfica al tamaño de la pantalla. El equipo desarrollado presenta las siguientes características: • Canales de entrada: 2. • Resolución vertical: 8 bits. • Velocidad de muestreo: 2 Msps. • Voltaje máximo de entrada: ±10 V. • Voltaje de alimentación: 3.3 V.