Hordozható funkciógenerátor az Arduino -n: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

A funkciógenerátor nagyon hasznos eszköz, különösen akkor, ha mérlegeljük áramkörünk válaszát egy bizonyos jelre. Ebben az utasításban leírom a kicsi, könnyen használható, hordozható funkciógenerátor építési sorrendjét.

A projekt jellemzői:

• Teljesen digitális vezérlés: nincs szükség passzív analóg komponensekre.
• Moduláris felépítés: Minden alkör egy előre definiált, könnyen használható modul.
• Kimeneti frekvencia: A rendelkezésre álló tartomány 0 Hz és 10 MHz között van.
• Egyszerű vezérlés: Egy forgó jeladó beépített nyomógombbal.
• Li-ion akkumulátor hordozható használatra, külső töltési lehetőséggel.
• AC és DC csatolás kimeneti hullámformához.
• LCD fényerő -szabályozás az energiafogyasztás csökkentése érdekében.
• Akkumulátor töltöttség jelző.
• Digitális amplitúdó szabályozás.
• Három elérhető hullámforma: szinusz, háromszög és négyzet.

1. lépés: Az ötlet

Sok áramkör igényel bizonyos vizsgálóberendezéseket ahhoz, hogy információt kapjon az áramkör adott hullámformára adott válaszáról. Ez a projekt az Arduino-n alapul (ebben az esetben Arduino Nano), 3,7 V-os lítium-ion akkumulátorral, áramforrásként, így hordozhatóvá téve az eszközt. Ismeretes, hogy az Arduino Nano tábla 5 V-ot igényel tápellátásként, ezért az elektronikus kivitel DC-DC erősítő átalakítót tartalmaz, amely 3,7 V-os akkumulátorfeszültséget 5 V-ra alakítja át az Arduino bekapcsolásához. Így ez a projekt könnyen felépíthető, teljesen moduláris, viszonylag egyszerű sematikus diagrammal.

A tápellátás: Az eszköz egyetlen mini-USB-csatlakozóval rendelkezik, amely 5 V-ot kap a külső tápegységről, amely lehet PC vagy külső USB-töltő. az áramkört úgy tervezték, hogy az 5 V egyenáramú forrás csatlakoztatásakor a Li-ion akkumulátort a tápegység áramköréhez csatlakoztatott TP4056 töltőmodul tölti (a témát a következő lépésekben tovább bővítjük).

AD9833: az integrált funkciógenerátor áramkör a tervezés központi része, SPI interfészen keresztül vezérelve, négyzet/szinusz/háromszög hullám generálására alkalmas frekvencia modulációs lehetőséggel. Mivel az AD9833 nem képes megváltoztatni a kimeneti jel amplitúdóját, egy digitális 8 bites potenciométert használtam feszültségosztóként az eszköz kimeneti végpontján (a további lépésekben ismertetjük).

Kijelző: az alap 16x2 LCD, ami valószínűleg a legnépszerűbb folyadékkristályos kijelző az Arduino felhasználók körében. Az energiafogyasztás csökkentése érdekében lehetőség van az LCD háttérvilágításának beállítására az Arduino előre definiált "analóg" csap PWM jelén keresztül.

E rövid bevezető után folytathatjuk az építési folyamatot.

2. lépés: Alkatrészek és műszerek

1: Elektronikus alkatrészek:

1.1: Integrált modulok:

• Arduino Nano tábla
• 1602A - Általános folyadékkristályos kijelző
• CJMCU - AD9833 Funkciógenerátor modul
• TP4056 - Li -ion akkumulátor töltő modul
• DC-DC Step-Up fedőmodul: 1,5V-3V-5V átalakító

1.2: Integrált áramkörök:

• SRD = 05VDC - 5V SPDT relé
• X9C104P - 8 bites 100KOhm digitális potenciométer
• EC11 - Rotációs kódoló SPST kapcsolóval
• 2 x 2N2222A - NPN általános célú BJT

1.3: Passzív és osztályozatlan alkatrészek:

• 2 x 0,1uF -kerámia kondenzátor
• 2 x 100uF - elektrolit kondenzátorok
• 2 x 10uF - elektrolit kondenzátorok
• 3 x 10KOhm ellenállás
• 2 x 1,3Kohm ellenállás
• 1 x 1N4007 egyenirányító dióda
• 1 x SPDT kapcsoló

1.4: Csatlakozók:

• 3 db 4 tűs, 2,54 mm-es JST csatlakozó
• 3 db 2-tűs, 2,54 mm-es JST csatlakozó
• 1 x RCA aljzat csatlakozó

2: Mechanikai alkatrészek:

• 1 x 12,5 cm x 8 cm x 3,2 cm műanyag ház
• 6 x KA-2 mm-es húzócsavar
• 4 x KA-8 mm-es fúrócsavar
• 1 x kódoló gomb (kupak)
• 1 x 8 cm x 5 cm prototípus tábla

3. Műszerek és szoftverek:

• Forrasztóállomás/vasaló
• Elektromos csavarhúzó
• Számos méretű csiszoló reszelő
• Éles kés
• Fúrófejek
• Csavarhúzó bitek
• Ragasztópisztoly
• Mini-USB kábel
• Arduino IDE
• Féknyereg/vonalzó

3. lépés: Vázlatos magyarázat

A vázlatos diagram megértésének megkönnyítése érdekében a leírás alkörökre van felosztva, míg minden alkör felelős minden egyes tervezési blokkért:

1. Arduino Nano áramkör:

Az Arduino Nano modul eszközünk fő agyaként működik. Az eszköz összes perifériamodulját vezérli, mind digitális, mind analóg üzemmódban. Mivel ez a modul saját mini-USB bemeneti csatlakozóval rendelkezik, tápegység bemenetként és programozási interfész bemenetként is használható. Emiatt a J1 - a mini -USB csatlakozó levált az Arduino Nano sematikus szimbólumáról (U4).

Lehetőség van dedikált analóg érintkezők (A0.. A5) általános célú I/O használatára, így néhány érintkezőt digitális kimenetként használnak, kommunikálva az LCD és az AC/DC csatoló kiválasztásával. Az A6 és A7 analóg tűk dedikált analóg bemeneti tűk, és csak ADC bemenetként használhatók az Arduino Nano mikrovezérlő ATMEGA328P TQFP csomagja miatt, ahogy azt az adatlap meghatározta. Vegye figyelembe, hogy a VBAT akkumulátorfeszültség vezeték az A7 analóg bemeneti érintkezőhöz van csatlakoztatva, mert meg kell kapnunk annak értékét, hogy meghatározzuk a Li-ion akkumulátor feszültségének alacsony állapotát.

2. Tápegység:

A tápáramkör az egész készülék tápellátásán alapul, 3,7 V-os, 5 V-ra átalakított Li-ion akkumulátoron keresztül. Az SW1 egy SPST kapcsoló, amely a teljes áramkör áramellátását szabályozza. Amint az a rajzokból is látható, amikor az Arduino Nano modul mikro-USB-csatlakozóján keresztül külső tápegységet csatlakoztatnak, az akkumulátor töltése a TP4056 modulon keresztül történik. Győződjön meg arról, hogy az áramkörön több értékű bypass kondenzátor van jelen, mivel egyenáramú egyenáramú erősítő átalakító kapcsolási zaj van a földön, és az egész áramkör 5 V potenciálja.

3. AD9833 és kimenet:

Ez az alkör megfelelő kimeneti hullámformát biztosít, amelyet az AD9833 modul (U1) határoz meg. Mivel az eszközön csak egyetlen tápegység van (5V), a csatlakozóválasztó áramkört a kimeneti kaszkádhoz kell csatlakoztatni. A C1 kondenzátor sorba van kötve az amplitúdóválasztó fokozatgal, és a relé induktorán lévő árammal el lehet némítani, így a kimeneti jel közvetlenül a kimeneti fokozathoz vezethető. A C1 értéke 10uF, elegendő, ha az alacsony frekvenciájú hullámforma is áthalad a kondenzátoron anélkül, hogy torzulna, csak az egyenáramú eltávolítás befolyásolja. A Q1 egyszerű BJT kapcsolóként szolgál a relé induktivitásán keresztül történő áramláshoz. Győződjön meg arról, hogy a dióda fordított módon van csatlakoztatva a relé induktivitásához, hogy elkerülje a feszültségcsúcsokat, amelyek károsíthatják a készülék áramkörét.

Végül, de nem utolsó sorban az amplitúdó kiválasztása. Az U6 8 bites digitális potenciométer IC, amely feszültségosztóként működik egy adott kimeneti hullámforma esetén. Az X9C104P egy 100KOhm-os digitális potenciométer, nagyon egyszerű ablaktörlő pozíció beállítással: 3 tűs digitális bemenetek az ablaktörlő növekvő/csökkenő pozíciójának beállításához.

4. LCD:

A 16x2 folyadékkristályos kijelző grafikus interfész a felhasználó és a készülék áramköre között. Az energiafogyasztás csökkentése érdekében az LCD háttérvilágítású katódcsap csatlakozik a Q2 BJT -hez, mint kapcsoló, amelyet az Arduino analogWrite képessége által vezérelt PWM jel vezérel (Ezt az Arduino kódlépésben ismertetjük).

5. Kódoló:

A kódoló áramkör egy vezérlő interfész, amely meghatározza az eszköz teljes működését. Az U9 kódolóból és SPST kapcsolóból áll, így nincs szükség további gombok hozzáadására a projekthez. A kódoló- és kapcsolócsapokat külső 10KOhm -os ellenállásokkal kell felhúzni, de kóddal is meghatározható. Javasoljuk, hogy 0,1uF kondenzátorokat tegyen párhuzamosan az A és B kódoló csapjaihoz, hogy elkerülje az ugrálást ezen a bemeneti vonalon.

6. JST csatlakozók:

A készülék összes külső része a JST csatlakozókon keresztül csatlakozik, így sokkal kényelmesebbé teszi az eszköz összeszerelését, és további funkcióval csökkenti az építési folyamat során fellépő hibák helyét. A csatlakozók leképezése a következőképpen történik:

• J3, J4: LCD
• J5: Kódoló
• J6: Akkumulátor
• J7: SPST kapcsoló
• J8: RCA kimeneti csatlakozó

4. lépés: Forrasztás

Ennek a projektnek a moduláris felépítése miatt a forrasztási lépés egyszerűvé válik:

A. Az alaplap forrasztása:

1. Először is le kell vágni a prototípus táblát a kívánt méretre.

2. Forrasztás Az Arduino Nano modul és kezdeti működésének tesztelése.

3. A forrasztó áramkör és az összes feszültségérték ellenőrzése megfelel a készülék követelményeinek.

4. Forrasztó AD9833 modul az összes perifériás áramkörrel.

5. Az összes JST csatlakozó forrasztása.

B. Külső összetevők:

1. A JST dugó csatlakozó vezetékének forrasztása az LCD érintkezőkhöz PONTOS sorrendben, ahogy az alaplapon tervezték.

2. A JST férfi csatlakozó vezetékeinek forrasztása a kódolóhoz az előző lépéshez hasonlóan

3. Forrasztás kapcsoló a JST vezetékekhez.

4. JST vezetékek forrasztása az akkumulátorhoz (ha egyáltalán szükség van rá. Az eBay-en kapható Li-ion akkumulátorok egy része előre forrasztva van saját JST csatlakozóval).

5. lépés: Szekrény és összeszerelés

A forrasztás befejezése után folytathatjuk a készülék összeszerelési sorrendjét:

1. Gondolja át a készülék külső részeinek elhelyezését: Az én esetemben inkább a kódolót helyeztem az LCD alá, amikor a kapcsoló és az RCA csatlakozó a ház dobozának külön oldalán található.

2. Az LCD keret előkészítése: Döntse el, hogy az LCD hol helyezkedik el a készüléken, győződjön meg arról, hogy a megfelelő irányba kerül, többször is megtörtént velem, hogy az összes vágási folyamat befejezése után az LCD függőlegesen megfordult, szomorú, mert újra kell rendezni az LCD keretet.

A keret kiválasztása után fúrjon több lyukat a teljes keret kerületére. Távolítson el minden nem kívánt műanyag vágást csiszolóreszelővel.

Helyezze be az LCD -t belülről, és keresse meg a ház csavarpontjait. Fúrjon lyukakat megfelelő átmérőjű fúrószárakkal. Helyezze be a húzott csavarokat és rögzítse az anyákat az előlap belső oldalán.

3. Kódoló: csak egy forgó alkatrész van a csomagoláson. Fúrja a területet a jeladó forgó szerelvényének átmérője szerint. Helyezze be belülről, rögzítse forró ragasztópisztollyal. Helyezzen kupakot a forgó tartozékra.

4. Váltókapcsoló: döntse el a billenőkapcsoló lengésének méreteit, így szabadon lefelé vagy felfelé húzható. Ha csavaros pontjai vannak a váltókapcsolón, fúrja ki a szekrény megfelelő részeit, különben forró ragasztópisztollyal rögzítheti.

5. RCA kimeneti csatlakozó: Fúrjon megfelelő átmérőjű lyukat az RCA kimeneti csatlakozóhoz a ház alsó és alsó oldalán. Rögzítse a forró ragasztópisztollyal.

6. Alaplap és akkumulátor: Helyezze a Li-ion akkumulátort a ház alsó oldalára. Az akkumulátor forró ragasztópisztollyal rögzíthető. Az alaplapot négy helyen kell fúrni 4 csavarhoz az alaplap minden sarkában. Győződjön meg arról, hogy az Arduino mini-USB bemenet a lehető legközelebb van a ház határához (ezt töltésre és programozásra kell használnunk).

7. Mini-USB: vágja le a kívánt területet az Arduino Nano micro-USB számára egy csiszoló reszelővel, így lehetővé téve a külső tápegység/PC csatlakoztatását a készülékhez, ha teljesen összeszerelték.

8. Végső: Csatlakoztassa az összes JST csatlakozót, és rögzítse a ház mindkét részét négy 8 mm -es csavarral a ház mindkét sarkában.

6. lépés: Az Arduino kód

A mellékelt kód az eszköz teljes kódja, amelyre szükség van az eszköz teljes működéséhez. Minden szükséges magyarázat a kódon belüli megjegyzés rovatban található.

7. lépés: Végső tesztelés

Készülékünk készen áll a használatra. A mini-USB csatlakozó programozó bemenetként és külső töltőbemenetként is működik, így az eszköz teljesen összeszerelve is programozható.

Remélem, hasznosnak fogja találni ezt az oktathatót, Köszönöm, hogy elolvasta!;)