Arduino -da ko'chma funktsiyali generator: 7 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Funktsiya generatori - bu juda foydali vosita, ayniqsa, biz o'z signalimizning ma'lum bir signalga javobini sinab ko'rayotganimizda. Bu yo'riqnomada men kichik, ishlatish uchun qulay, ko'chma funktsiya generatorining qurilish tartibini tasvirlab beraman.

Loyihaning xususiyatlari:

• To'liq raqamli boshqaruv: passiv analog komponentlarga ehtiyoj yo'q.
• Modulli dizayn: Har bir kichik sxema oldindan belgilangan moduldir.
• Chiqish chastotasi: 0 Gts dan 10 MGts gacha.
• Oddiy boshqaruv: O'rnatilgan tugmachali bitta aylanadigan kodlovchi.
• Tashqi zaryadlash qobiliyatiga ega, portativ foydalanish uchun Li-ion batareyasi.
• Chiqish to'lqin shakli uchun AC va DC ulanish.
• Energiya sarfini kamaytirish uchun LCD nashrida nazorati.
• Batareya zaryadlash ko'rsatkichi.
• Raqamli amplitudani boshqarish.
• Uchta to'lqin shakli: sinus, uchburchak va kvadrat.

1 -qadam: Fikr

Tarmoqning ma'lum bir to'lqin shakliga javobi to'g'risida ma'lumot olish uchun ba'zi sinov uskunalarini talab qiladigan ko'plab sxemalar mavjud. Bu loyiha Arduino (bu holda Arduino Nano) ga asoslangan, quvvat manbai sifatida 3,7V lityum-ionli batareyaga ega bo'lib, bu qurilmani portativ qiladi. Ma'lumki, Arduino Nano platasi quvvat manbai sifatida 5V ni talab qiladi, shuning uchun elektron dizaynda Arduino-ni yoqish uchun zarur bo'lgan 3,7V batareya kuchlanishini 5V ga o'zgartiradigan DC-DC kuchaytirgichi mavjud. Shunday qilib, ushbu loyihani qurish oson, to'liq modulli, nisbatan oddiy sxematik diagramma bilan.

Kengashni quvvatlantirish: Qurilmaning tashqi quvvat manbaidan 5V qabul qiladigan bitta mini-USB ulagichi bor, bu kompyuter yoki tashqi USB zaryadlovchi bo'lishi mumkin. 5V shahar manbai ulanganda, Li-ion batareyasi quvvat manbai sxemasiga ulangan TP4056 zaryadlovchi moduli orqali zaryadlanadi (mavzu keyingi bosqichlarda yanada kengaytiriladi).

AD9833: integratsiyalashgan generator sxemasi - bu dizaynning markaziy qismi, SPI interfeysi orqali boshqariladi, chastota modulyatsiyasi opsiyali kvadrat/sinus/uchburchak to'lqinni hosil qiladi. AD9833 chiqish signalining amplitudasini o'zgartirish qobiliyatiga ega bo'lmaganligi sababli, men qurilmaning chiqish nuqtasida kuchlanish bo'luvchi sifatida 8-bitli raqamli potansiyometrni ishlatdim (keyingi bosqichlarda tasvirlanadi).

Displey: bu asosiy 16x2 LCD, bu Arduino foydalanuvchilari orasida eng mashhur suyuq kristalli displey. Energiya sarfini kamaytirish maqsadida, LCD displeyining orqa nuri PWM signali orqali Arduino oldindan belgilangan "analog" pinidan sozlash imkoniyati mavjud.

Qisqa tanishtirishdan so'ng, biz qurilish jarayoniga o'tamiz.

2 -qadam: qismlar va asboblar

1: elektron qismlar:

1.1: Birlashtirilgan modullar:

• Arduino Nano kartasi
• 1602A - Umumiy suyuq kristalli displey
• CJMCU - AD9833 Funktsiya generatori moduli
• TP4056 - Li -ion batareyali zaryadlovchi moduli
• DC-DC Step-Up qopqoq moduli: 1,5V-3V dan 5V gacha konvertor

1.2: Integral davrlar:

• SRD = 05VDC - 5V SPDT o'rni
• X9C104P - 8 bitli 100KOm raqamli potentsiometr
• EC11 - SPST kalitli aylanadigan kodlovchi
• 2 x 2N2222A - NPN umumiy maqsadli BJT

1.3: Passiv va tasniflanmagan qismlar:

• 2 x 0.1uF -Seramika kondansatkichlari
• 2 x 100uF - elektrolitik kondansatkichlar
• 2 x 10uF - elektrolitik kondansatörler
• 3 x 10 kOhm rezistorlar
• 2 x 1.3KOhm rezistorlar
• 1 x 1N4007 rektifikatorli diod
• 1 x SPDT o'tish tugmasi

1.4: ulagichlar:

• 3 x 4-pinli JST 2,54 mm balandlikdagi ulagichlar
• 3 x 2-pinli JST 2.54mm pitch ulagichlari
• 1 x RCA rozetkasi ulagichi

2: Mexanik qismlar:

• 1 x 12,5 sm x 8 sm x 3,2 sm Plastik korpus
• 6 x KA-2mm tortish vintlari
• 4 x KA-8 mm burg'ulash vintlari
• 1 x Enkoder tugmasi (qopqoq)
• 1 x 8 sm x 5 sm prototipli karta

3. Asboblar va dasturiy ta'minot:

• Lehimlash stantsiyasi/temir
• Elektr tornavida
• Ko'p o'lchamli fayllarni silliqlash
• O'tkir pichoq
• Matkap uchlari
• Tornavida bitlari
• Issiq yopishtiruvchi qurol
• Mini-USB kabeli
• Arduino IDE
• Kaliper/o'lchagich

3 -qadam: sxemalarga tushuntirish

Sxematik diagrammani tushunishni osonlashtirish uchun tavsif kichik sxemalarga bo'linadi, har bir kichik sxema har bir dizayn bloki uchun javobgardir:

1. Arduino Nano sxemasi:

Arduino Nano moduli bizning qurilmamiz uchun "asosiy miya" vazifasini bajaradi. U qurilmadagi barcha periferik modullarni ham raqamli, ham analog rejimda boshqaradi. Ushbu modul o'zining mini-USB kirish ulagichiga ega bo'lgani uchun u quvvat manbai sifatida ham, dasturlash interfeysi sifatida ham ishlatiladi. Shu sababli, J1 - mini -USB ulagichi Arduino Nano (U4) sxematik belgisidan ajratilgan.

Umumiy maqsadli kirish/chiqish sifatida maxsus analog pinlarni (A0.. A5) ishlatish imkoniyati mavjud, shuning uchun ba'zi pinlar raqamli chiqish sifatida ishlatiladi, ular qurilma chiqishining LCD va AC/DC ulanishlari bilan aloqa o'rnatadi. A6 va A7 analog pinlari analog kirish pimlari bo'lib, ular faqat ADC kirish sifatida ishlatilishi mumkin, chunki Arduino Nano ATMEGA328P TQFP mikrokontroller to'plami, ma'lumotlar jadvalida aniqlanganidek. E'tibor bering, batareya zo'riqishining VBAT liniyasi A7 analog kirish piniga ulangan, chunki biz batareyaning Li-ion kuchlanishining past holatini aniqlash uchun uning qiymatini olishimiz kerak.

2. Quvvat manbai:

Elektr ta'minoti sxemasi 5V ga aylantirilgan 3.7V Li-ion batareyasi orqali butun qurilmani quvvatlantirishga asoslangan. SW1 - bu butun kontaktlarning zanglashiga olib keladigan SPST tugmachasi. Sxemalardan ko'rinib turibdiki, tashqi quvvat manbai Arduino Nano modulining micro-USB ulagichi orqali ulanganda, batareya TP4056 moduli orqali zaryadlanadi. Zanjirda bir nechta qiymatli bypass kondansatkichlari mavjudligiga ishonch hosil qiling, chunki erdagi DC-DC kuchaytirgichli konvertorli shovqin va butun kontaktlarning 5V potentsiali mavjud.

3. AD9833 va chiqish:

Ushbu kichik sxema AD9833 moduli (U1) tomonidan belgilangan mos keladigan chiqish to'lqin shaklini beradi. Qurilmada (5V) faqat bitta quvvat manbai bo'lganligi sababli, chiqish kaskadiga birlashma tanlash sxemasini ulash zarur. C1 kondansatkichi amplitudani tanlash bosqichiga ketma -ket ulanadi va o'rni induktoridagi oqim oqimi orqali o'chirilishi mumkin, shu bilan chiqish signalini to'g'ridan -to'g'ri chiqish bosqichiga to'g'ri keladi. C1 10uF qiymatiga ega, past chastotali to'lqin shakli kondansatör orqali buzilmasdan o'tishi uchun etarli, faqat shaharni olib tashlash ta'sir qiladi. Q1 o'rni induktoridan tokni o'tkazish uchun ishlatiladigan oddiy BJT kaliti sifatida ishlatiladi. Qurilmaning kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkin bo'lgan kuchlanishning oldini olish uchun diod o'z o'rni induktoriga teskari ulanganligiga ishonch hosil qiling.

Oxirgi bosqich - bu amplitudani tanlash. U6-bu 8-bitli raqamli potentsiometr IC, u ma'lum bir chiqish to'lqin shakli uchun kuchlanish bo'luvchi vazifasini bajaradi. X9C104P-bu 100KOhm raqamli potentsiometr bo'lib, tozalagich o'rnini sozlash juda oson: artish/tushirish joyini sozlash uchun 3 pinli raqamli kirishlar.

4. LCD:

16x2 Suyuq kristalli displey - bu foydalanuvchi va qurilma sxemasi o'rtasidagi grafik interfeys. Energiya sarfini qisqartirish uchun, orqa yoritgichli katodli pin, Q2 BJT -ga ulangan, PWM signallari bilan boshqariladigan, Arduino analogWrite qobiliyati bilan boshqariladi (Arduino kod bosqichida tasvirlanadi).

5. Kodlovchi:

Enkoder sxemasi - bu butun qurilmaning ishlashini belgilaydigan boshqaruv interfeysi. U9 kodlovchi va SPST kalitidan iborat, shuning uchun loyihaga qo'shimcha tugmalar qo'shishning hojati yo'q. Enkoder va kalit pinlari tashqi 10KOhm rezistorlar tomonidan tortilishi kerak, lekin uni kod orqali ham aniqlash mumkin. Kirish liniyalarida sakrashni oldini olish uchun 0,1uF kondansatkichlarni A va B kodlovchi pinlariga parallel ravishda qo'shish tavsiya etiladi.

6. JST ulagichlari:

Qurilmaning barcha tashqi qismlari JST ulagichlari orqali ulanadi, bu esa qurilmani yig'ish jarayonini yanada qulaylashtiradi, bu esa qo'shimcha funktsiyani, qurilish jarayonida xatolar o'rnini kamaytiradi. Ulagichlarni xaritalash quyidagicha amalga oshiriladi:

• J3, J4: LCD
• J5: kodlovchi
• J6: Batareya
• J7: SPST o'tish tugmasi
• J8: RCA chiqish ulagichi

4 -qadam: Lehimlash

Ushbu loyihaning modulli dizayni tufayli lehimlash bosqichi sodda bo'ladi:

A. Asosiy taxtani lehimlash:

1. Birinchidan, prototip taxtasini kerakli korpus o'lchamlari o'lchamiga moslashtirish kerak.

2. Arduino Nano modulini lehimlash va uning dastlabki ishlashini tekshirish.

3. Quvvat manbai sxemasini lehimlash va barcha kuchlanish qiymatlarini tekshirish qurilma talablariga mos keladi.

4. AD9833 modulini barcha periferik sxemalar bilan lehimlash.

5. Barcha JST ulagichlarini lehimlash.

B. Tashqi komponentlar:

1. JST erkak konnektorining simlarini LCD pimlarga LAVHLANISHI, asosiy taxtada rejalashtirilganidek.

2. JST Erkak konnektorining simlarini oldingi bosqichga o'xshash enkoderga lehimlash

3. JST simlariga lehim bilan almashtirish tugmasi.

4. JST simlarini batareyaga lehimlash (agar kerak bo'lsa. EBay-da mavjud bo'lgan ba'zi Li-ion batareyalar o'z JST ulagichi bilan oldindan lehimlangan).

5 -qadam: Qoplama va yig'ish

Lehimlash tugagandan so'ng, biz qurilmani yig'ish tartibiga o'tamiz:

1. Qurilmaning tashqi qismlarini joylashtirish haqida o'ylab ko'ring: Menimcha, men kalitni va RCA ulagichi korpus qutisining alohida tomonlariga joylashtirilganda, men LCD kodlagich ostiga qo'yishni afzal ko'rardim.

2. LCD ramkani tayyorlash: LCD qurilmaning qaerda joylashganligini aniqlang, uning to'g'ri yo'nalishda joylashishiga ishonch hosil qiling, men bir necha marta sodir bo'ldim, hamma kesish jarayonini tugatgandan so'ng, LCD vertikal ravishda teskari o'girildi, bu haqda achinarli, chunki LCD ramkasini qayta tartibga solish kerak.

Ramka tanlagandan so'ng, butun ramkaning perimetri bo'ylab bir nechta teshiklarni burang. Barcha keraksiz plastmassa kesiklarni silliqlash fayli bilan olib tashlang.

LCDni ichkaridan joylashtiring va korpusdagi vint nuqtalarini toping. Tegishli diametrli matkaplar bilan teshiklarni burang. Old panelning ichki qismiga tortilgan vintlarni joylashtiring va yong'oqlarni mahkamlang.

3. Enkoder: paketda faqat bitta aylanadigan qism bor. Hududni enkoderning aylanadigan biriktiruvchi diametriga muvofiq burg'ulang. Uni ichkaridan joylashtiring, uni issiq yopishtiruvchi qurol bilan mahkamlang. Qopqoqni aylanadigan qo'shimchaga joylashtiring.

4. O'tish tugmasi: o'tish tugmachasining o'lchamlari to'g'risida qaror qabul qiling, shunda uni erkin yoki pastga tortish mumkin. Agar almashtirish tugmachasida vintlar bo'lsa, korpusdagi tegishli joylarni burg'ulang, aks holda uni issiq yopishtiruvchi qurol bilan mahkamlashingiz mumkin.

5. RCA chiqish ulagichi: RCA chiqish ulagichi uchun korpusning yon pastki qismidagi mos diametrli teshikni burang. Uni issiq yopishtiruvchi qurol bilan mahkamlang.

6. Asosiy karta va batareya: Li-ion batareyasini korpusning pastki qismiga joylashtiring. Batareyani issiq qurol bilan mahkamlash mumkin. Asosiy taxtaning har bir burchagida 4 ta vint uchun to'rtta joyda burg'ulash kerak. Arduino mini-USB kirishining korpus chegarasiga iloji boricha yaqinroq ekanligiga ishonch hosil qiling (biz uni zaryadlash va dasturlash uchun ishlatishimiz kerak bo'ladi).

7. Mini-USB: Arduino Nano micro-USB uchun kerakli maydonni silliqlash fayli bilan kesib oling, shu bilan qurilmaga tashqi quvvat manbai/kompyuter to'liq yig'ilganda ulanishi mumkin.

8. Yakuniy: barcha JST ulagichlarini ulang, korpusning har ikkala qismini korpusning har bir burchagiga 8 mmli to'rtta vint bilan mahkamlang.

6 -qadam: Arduino kodi

Qo'shilgan kod - bu qurilmaning to'liq ishlashi uchun zarur bo'lgan to'liq qurilma kodi. Barcha kerakli tushuntirishlar kod ichidagi sharhlar bo'limiga biriktirilgan.

7 -qadam: Yakuniy test

Qurilmamiz ishga tayyor. mini-USB ulagichi ham dasturchi, ham zaryadlovchining tashqi kirishi vazifasini bajaradi, shuning uchun qurilma to'liq yig'ilganda uni dasturlash mumkin.

Umid qilamanki, siz buni foydali deb topasiz, O'qiganingiz uchun tashakkur!;)