Arduino портативті функция генераторы: 7 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Функционалды генератор - бұл өте пайдалы құрал, әсіресе біз тізбектің белгілі бір сигналға реакциясын тексеруді қарастырғанда. Бұл нұсқаулықта мен шағын, қолдануға ыңғайлы портативті генератордың құрылыс реттілігін сипаттаймын.

Жобаның ерекшеліктері:

• Толық цифрлық басқару: пассивті аналогтық компоненттер қажет емес.
• Модульдік конструкция: Әрбір қосалқы схема алдын ала анықталған модуль.
• Шығу жиілігі: 0 Гц -тен 10 МГц -ке дейін қол жетімді диапазон.
• Қарапайым басқару: кірістірілген түймесі бар жалғыз айналмалы кодер.
• Сыртқы зарядтау мүмкіндігі бар портативті пайдалануға арналған литий-ионды батарея.
• Шығатын толқындық формаға арналған айнымалы және тұрақты муфталар.
• СКД жарықтығын басқару энергия тұтынуды төмендетуге арналған.
• Батарея зарядының индикаторы.
• Сандық амплитуда бақылауы.
• Толқынның үш түрі бар: синус, үшбұрыш және шаршы.

1 -қадам: Идея

Белгілі бір толқын түріне тізбектің реакциясы туралы ақпарат алу үшін кейбір сынақ құралдарын қажет ететін көптеген тізбектер бар. Бұл жоба Arduino-ға негізделген (бұл жағдайда Arduino Nano), 3,7 В литий-ионды аккумуляторы бар, осылайша құрылғыны портативті етеді. Белгілі болғандай, Arduino Nano тақтасы қуат көзі ретінде 5В қажет, сондықтан электронды дизайнда Arduino-ны қосу үшін қажетті 3,7В батарея кернеуін 5В-қа түрлендіретін DC-DC күшейткіш түрлендіргіші бар. Осылайша, бұл жобаны құрастыру оңай, толық модульді, салыстырмалы қарапайым схемамен.

Тақтаны қуаттандыру: Құрылғыда сыртқы қуат көзінен 5В қабылдайтын жалғыз шағын USB-қосқышы бар, ол ДК немесе сыртқы USB зарядтағыш болуы мүмкін. 5В тұрақты ток көзі қосылған кезде литий-ионды аккумуляторлық схемаға бекітілген TP4056 зарядтау модулімен зарядталатын етіп жасалған схема (тақырып келесі қадамдарда әрі қарай кеңейтіледі).

AD9833: интегралды функционалды генератор схемасы - бұл SPI интерфейсі арқылы басқарылатын конструкцияның орталық бөлігі, жиілікті модуляциялау мүмкіндігі бар шаршы/синус/үшбұрыш толқындарын құру мүмкіндігі. AD9833 шығыс сигналының амплитудасын өзгерту мүмкіндігіне ие болмағандықтан, мен 8 разрядты цифрлық потенциометрді құрылғының шығыс нүктесінде кернеу бөлгіш ретінде қолдандым (келесі қадамдарда сипатталатын болады).

Дисплей-бұл 16x2 негізгі СКД, бұл Arduino пайдаланушылары арасында ең танымал сұйық кристалды дисплей. Энергия шығынын азайту үшін Arduino алдын ала анықталған «аналогты» түйреуіштен PWM сигналы арқылы СКД артқы жарығын реттеу мүмкіндігі бар.

Осы қысқаша таныстырудан кейін біз құрылыс процесіне кірісе аламыз.

2 -қадам: Бөлшектер мен аспаптар

1: Электрондық бөлшектер:

1.1: кіріктірілген модульдер:

• Arduino Nano тақтасы
• 1602A - Жалпы сұйық кристалды дисплей
• CJMCU - AD9833 Функционалды генератор модулі
• TP4056 - Li -ion аккумуляторлық зарядтау модулі
• DC-DC Step-Up жабу модулі: 1,5В-3В-тан 5В-қа дейінгі түрлендіргіш

1.2: интегралды схемалар:

• SRD = 05VDC - 5V SPDT релесі
• X9C104P - 8 -разрядты 100KOhm цифрлық потенциометр
• EC11 - SPST қосқышы бар айналмалы кодер
• 2 x 2N2222A - жалпы мақсаттағы NPN BJT

1.3: Пассивті және жіктелмеген бөліктер:

• 2 x 0.1uF -керамикалық конденсаторлар
• 2 x 100uF - электролиттік конденсаторлар
• 2 x 10uF - электролиттік конденсаторлар
• 3 x 10 кОм резисторлар
• 2 x 1.3KOhm резисторлары
• 1 x 1N4007 түзеткіш диод
• 1 x SPDT қосқыш

1.4: қосқыштар:

• 3 x 4 істікшелі JST 2.54 мм қадамдық қосқыштар
• 3 x 2 істікшелі JST 2.54 мм қадамдық қосқыштар
• 1 x RCA ұясының қосқышы

2: Механикалық бөлшектер:

• 1 x 12,5 см х 8 см х 3,2 см Пластикалық қоршау
• 6 x KA-2мм бұрандалар
• 4 x КА-8мм бұрғылау бұрандасы
• 1 x Кодер тұтқасы (қақпақ)
• 1 x 8 см x 5 см прототиптік тақта

3. Құралдар мен бағдарламалық қамтамасыз ету:

• Дәнекерлеу станциясы/үтік
• Электр бұрағыш
• Көптеген өлшемді файлдарды тегістеу
• Өткір пышақ
• Бұрғылау биттері
• Бұрауыштар
• Ыстық желім қаруы
• Шағын USB кабелі
• Arduino IDE
• Калибр/сызғыш

3 -қадам: Схемаға түсініктеме

Схемалық диаграмманы түсінуді жеңілдету үшін сипаттама қосалқы схемаларға бөлінеді, ал әрбір қосалқы схема әрбір конструкторлық блок үшін жауап береді:

1. Arduino Nano схемасы:

Arduino Nano модулі біздің құрылғы үшін «Бас ми» қызметін атқарады. Ол құрылғыдағы барлық перифериялық модульдерді сандық және аналогтық жұмыс режимдерінде басқарады. Бұл модульде өзінің шағын USB кіріс коннекторы болғандықтан, ол қуат көзі ретінде де, бағдарламалау интерфейсі кірісі ретінде де қолданылады. Осыған байланысты, J1 - шағын USB қосқышы Arduino Nano (U4) схемалық белгісінен ажыратылған.

Арнайы енгізу -шығару ретінде арнайы аналогтық түйреуіштерді (A0.. A5) пайдалану мүмкіндігі бар, сондықтан кейбір түйреуіштер сандық шығыс ретінде пайдаланылады, олар құрылғы шығысын таңдау үшін СКД және айнымалы ток/DC қосылымымен байланысады. A6 және A7 аналогтық түйреуіштер арнайы аналогтық кіріс түйреуіштер болып табылады және оларды тек ADC кірістері ретінде пайдалануға болады, себебі Arduino Nano ATMEGA328P TQFP микроконтроллер пакеті, ол деректер кестесінде анықталғандай. Назар аударыңыз, VBAT аккумуляторлық кернеу сызығы A7 аналогтық кіріс түйреуішіне бекітілген, себебі біз батареяның литий-иондық кернеуінің төмен күйін анықтау үшін оның мәнін алуымыз керек.

2. Қуат көзі:

Қуат көзінің тізбегі 5 В-қа түрлендірілген 3.7В литий-иондық батарея арқылы бүкіл құрылғыны қуаттандыруға негізделген. SW1 - бүкіл тізбектегі қуат ағынын басқаратын SPST қосқыш. Схемадан көрініп тұрғандай, сыртқы қуат көзі Arduino Nano модулінің микро USB қосқышы арқылы қосылған кезде, батарея TP4056 модулі арқылы зарядталады. Тізбекте бірнеше мәндегі айналып өтетін конденсаторлар бар екеніне көз жеткізіңіз, өйткені жерге тұйықталудың тұрақты кернеуінің түрлендіргіші бар және 5В потенциалдары бар.

3. AD9833 және шығыс:

Бұл қосалқы схема AD9833 (U1) модулімен анықталатын сәйкес шығыс толқындық формасын қамтамасыз етеді. Құрылғыда жалғыз қуат көзі (5В) болғандықтан, шығыс каскадына муфталық таңдау тізбегін бекіту қажет. C1 конденсаторы амплитудалық таңдау кезеңіне тізбектей қосылады және оны реле индукторындағы қозғалатын ток арқылы өшіруге болады, осылайша шығыс сигналын тікелей шығу сатысына дейін жеткізуге болады. C1 мәні 10uF құрайды, тіпті төмен жиіліктегі толқын формасы конденсатордан бұрмаланбай өтуі үшін жеткілікті, тек тұрақты токты алып тастау әсер етеді. Q1 релелік индуктор арқылы ток жүргізу үшін қолданылатын қарапайым BJT қосқышы ретінде қолданылады. Құрылғының тізбектерін зақымдауы мүмкін кернеудің көтерілуін болдырмау үшін диодтың реле индукторына кері бөлінгеніне көз жеткізіңіз.

Соңғы, бірақ маңызды кезең - бұл амплитудалық таңдау. U6-бұл 8 разрядты цифрлық потенциометр, ол шығыс толқыны үшін кернеу бөлгіш қызметін атқарады. X9C104P-бұл тазартқыштың орнын өте қарапайым реттейтін 100KOhm цифрлық потенциометрі: тазалағыштың жоғарылауын/төмендеуін реттеу үшін 3 істікшелі сандық кірістер.

4. СКД:

16x2 Сұйық кристалды дисплей - бұл пайдаланушы мен құрылғы схемасы арасындағы графикалық интерфейс. Энергияны тұтынуды азайту үшін, артқы жарықтың СКД катодты түйрегіші Arduino analogWrite мүмкіндігімен басқарылатын PWM сигналымен басқарылатын қосқыш ретінде қосылған Q2 BJT қосылады (Arduino кодының қадамында сипатталады).

5. Кодер:

Кодер схемасы - бұл құрылғының бүкіл жұмысын анықтайтын басқару интерфейсі. U9 кодер мен SPST қосқышынан тұрады, сондықтан жобаға қосымша түймелерді қосудың қажеті жоқ. Кодтаушы мен қосқыш түйреуіштерді сыртқы 10 кОм резисторлармен көтеру керек, бірақ оны код арқылы да анықтауға болады. А және В кодтаушы түйреуіштерге параллель 0,1uF конденсаторларды қосу ұсынылады, бұл кіріс жолдарында секірмеу үшін.

6. JST қосқыштары:

Құрылғының барлық сыртқы бөліктері JST коннекторлары арқылы қосылады, осылайша құрылғыны жинауды әлдеқайда ыңғайлы етеді, сонымен қатар құрылыс кезінде қателіктердің орнын азайтудың қосымша мүмкіндігі бар. Қосқыштарды салыстыру келесі жолмен жүзеге асырылады:

• J3, J4: СКД
• J5: Кодер
• J6: Батарея
• J7: SPST қосқыш
• J8: RCA шығыс қосқышы

4 -қадам: дәнекерлеу

Бұл жобаның модульдік дизайны арқасында дәнекерлеу қадамы қарапайым болады:

A. Негізгі тақтаны дәнекерлеу:

1. Ең алдымен, прототип тақтасын қажетті қоршау өлшемдерінің өлшеміне дейін қиып алу қажет.

2. Arduino Nano модулін дәнекерлеу және оның бастапқы жұмысын тексеру.

3. Электрмен жабдықтау тізбегін дәнекерлеу және кернеудің барлық мәндерін тексеру құрылғы талаптарына сәйкес келеді.

4. AD9833 модулін барлық перифериялық схемалармен дәнекерлеу.

5. Барлық JST қосқыштарын дәнекерлеу.

B. Сыртқы компоненттер:

1. JST еркек коннекторының сымдарын СКД түйреуіштеріне негізгі тақтада жоспарланғандай дәл дәнекерлеу.

2. JST еркек коннекторының сымдарын алдыңғы қадамға ұқсас кодерге дәнекерлеу

3. JST сымдарына дәнекерлеу қосқышы.

4. JST сымдарын аккумуляторға дәнекерлеу (егер бұл қажет болса. EBay-де қол жетімді кейбір литий-ионды аккумуляторлар өздерінің JST қосқышымен алдын ала дәнекерленген).

5 -қадам: қоршау және құрастыру

Барлық дәнекерлеу жұмыстары аяқталғаннан кейін біз құрылғыны құрастыру ретін жалғастыра аламыз:

1. Құрылғының сыртқы бөлшектерінің орналасуы туралы ойланыңыз: Менің жағдайда, мен ажыратқыш пен RCA қосқышы қораптың бөлек жақтарына орналастырылған кезде, кодерді СКД астына қоюды жөн көрдім.

2. СКД жақтауын дайындау: құрылғыда СКД қайда орналасатынын шешіңіз, оның дұрыс бағытта болатынына көз жеткізіңіз, менде бірнеше рет болды, мен барлық кесу процесін аяқтағаннан кейін, СКД тігінен төңкерілген болатын. өкінішті, өйткені СКД жақтауын қайта реттеу қажет.

Рамка таңдалғаннан кейін бүкіл жақтаудың периметрі бойынша бірнеше тесік бұрғылаңыз. Барлық қажет емес пластикалық кесектерді тегістеуішпен алып тастаңыз.

СКД -ны ішінен салыңыз және корпустағы бұрандалы нүктелерді табыңыз. Тиісті диаметрлі бұрғылаумен бұрғылау тесіктері. Алдыңғы панельдің ішкі жағына бұрандаларды салыңыз және гайкаларды бекітіңіз.

3. Кодер: қаптамада тек бір айналмалы бөлігі бар. Айналуды кодердің айналмалы қондырмасының диаметріне сәйкес бұрғылаңыз. Оны ішінен кіргізіңіз, ыстық желім пистолетімен бекітіңіз. Айналмалы қондырмаға қақпақ салыңыз.

4. Ауыстыру қосқышы: ауыстырып қосқыштың бұрылу өлшемдері туралы шешім қабылдаңыз, осылайша оны төмен немесе жоғары еркін тартуға болады. Егер ауыстырып қосқышта бұрандалы нүктелер болса, корпустағы сәйкес жерлерді бұрғылаңыз, әйтпесе оны ыстық желім пистолетімен бекітуге болады.

5. RCA шығыс коннекторы: қоршаудың төменгі жағында RCA шығыс коннекторына сәйкес диаметрлі тесік бұрғылаңыз. Оны ыстық желім пистолетімен бекітіңіз.

6. Негізгі тақта мен батарея: Ли-иондық батареяны корпустың төменгі жағына қойыңыз. Батареяны ыстық желім пистолетімен бекітуге болады. Негізгі тақтаның әр бұрышында 4 бұранда үшін төрт жерде бұрғылау керек. Arduino мини-USB кірісінің корпус шекарасына мүмкіндігінше жақын екеніне көз жеткізіңіз (біз оны зарядтау мен бағдарламалау үшін пайдалануымыз керек).

7. Шағын USB: тегістеуіш файлмен Arduino Nano micro-USB үшін қажетті аймақты кесіп тастаңыз, осылайша құрылғыға сыртқы қуат көзін/ДК қосуға мүмкіндік береді.

8. Қорытынды: барлық JST қосқыштарын жалғаңыз, корпустың екі бөлігін корпустың әр бұрышына 8 мм төрт бұрандамен бекітіңіз.

6 -қадам: Arduino коды

Қосылған код - бұл құрылғының толық жұмыс істеуі үшін қажет толық құрылғы коды. Барлық қажетті түсініктеме код ішіндегі түсініктеме бөлімдерінде бекітілген.

7 -қадам: Қорытынды тестілеу

Бізде құрылғы пайдалануға дайын. шағын USB қосқышы бағдарламашының кірісі ретінде де, зарядтағыштың сыртқы кірісі ретінде де жұмыс істейді, сондықтан құрылғы толығымен жиналған кезде бағдарламалануы мүмкін.

Сізге бұл нұсқаулық пайдалы болады деп үміттенемін, Оқығаныңыз үшін рахмет!;)