Arduinoдогу Portable Function Generator: 7 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Функция генератору - абдан пайдалуу курал, айрыкча, биз өзүбүздүн схемабыздын белгилүү бир сигналга болгон реакциясын текшерип жатканда. Бул көрсөтмөдө мен кичинекей, колдонууга оңой, портативдүү функция генераторунун курулуш ыраатын сүрөттөп берем.

Долбоордун өзгөчөлүктөрү:

• Толугу менен санариптик башкаруу: пассивдүү аналогдук компоненттердин кереги жок.
• Модулдук дизайн: Ар бир суб-схема модулду колдонууга оңой алдын ала аныкталган.
• Чыгуу жыштыгы: 0 Гцтен 10 МГцке чейин жеткиликтүү диапазон.
• Жөнөкөй башкаруу: Камтылган баскыч менен бир айлануучу кодер.
• Li-ion батарейкасы портативдүү колдонуу үчүн, тышкы кубаттоо жөндөмү менен.
• Чыгуу толкун формасы үчүн AC жана DC кошкучу.
• ЖК жарыктыгын көзөмөлдөө энергия керектөөнү азайтуу үчүн.
• Батарея заряддоо көрсөткүчү.
• Санариптик амплитуда көзөмөлү.
• Үч жеткиликтүү толкун формасы: синус, үч бурчтук жана чарчы.

1 -кадам: Идея

Белгилүү бир толкун формасына схеманын реакциясы жөнүндө маалымат алуу үчүн кээ бир тестирлөө жабдууларын талап кылган көптөгөн схемалар бар. Бул долбоор Arduinoго негизделген (бул учурда Arduino Nano), 3.7V литий-ион батарейкасы менен энергия булагы, ошону менен аппаратты портативдүү кылат. Белгилүү болгондой, Arduino Nano тактасы 5В кубаттуулукту талап кылат, андыктан электрондук дизайнда 3.7V батареянын чыңалуусун Arduino'ду иштетүү үчүн керектүү 5Vга айландырган DC-DC тездеткичи бар. Ошентип, бул проектти куруу оңой, толугу менен модулдук, салыштырмалуу жөнөкөй схемасы менен.

Тактага кубат берүү: Түзмөктө бир гана мини-USB туташтыргычы бар, ал тышкы электр булагынан 5В алат, бул компьютер же тышкы USB заряддагыч болушу мүмкүн. 5V DC булагы туташканда, Li-ion батарейкасы электр менен камсыздоо схемасына тиркелген TP4056 заряддоо модулу аркылуу заряддалат (тема кийинки кадамдарда дагы кеңейтилет).

AD9833: интегралдык функция генераторунун схемасы дизайндын борбордук бөлүгү, SPI интерфейси аркылуу башкарылат, жыштыгы модуляциялоо мүмкүнчүлүгү менен төрт бурчтуу/синус/үч бурчтуу толкунду жаратуу жөндөмү менен. AD9833 чыгаруучу сигналдын амплитудасын өзгөртүү мүмкүнчүлүгүнө ээ болбогондуктан, мен 8-разряддуу потенциометрди түзмөктүн чыгуу чекитинде чыңалуу бөлүүчү катары колдондум (Кийинки кадамдарда сүрөттөлөт).

Дисплей: негизги 16x2 ЖК, бул, балким, Arduino колдонуучуларынын арасында эң популярдуу суюк-кристалдуу дисплей. Энергияны керектөөнү азайтуу үчүн, Arduino алдын ала аныкталган "аналогдук" пинден PWM сигналы аркылуу ЖКнын жарыгын жөндөө мүмкүнчүлүгү бар.

Бул кыскача киришүүдөн кийин, биз курулуш процессине өтө алабыз.

2 -кадам: Бөлүктөр жана инструменттер

1: Электрондук тетиктер:

1.1: Интегралдык модулдар:

• Arduino Nano тактасы
• 1602A - Жалпы суюк кристаллдуу дисплей
• CJMCU - AD9833 Функция генератор модулу
• TP4056 - Li -ion батарейкасын кубаттоочу модуль
• DC-DC Step-Up жабуучу модулу: 1.5V-3V үчүн 5V конвертер

1.2: Интегралдык микросхемалар:

• SRD = 05VDC - 5V SPDT релеси
• X9C104P - 8 -бит 100KOhm санарип потенциометр
• EC11 - SPST которгуч менен Ротари Encoder
• 2 x 2N2222A - NPN жалпы максаты BJT

1.3: Пассивдүү жана классификацияланбаган бөлүктөр:

• 2 x 0.1uF -Ceramic конденсаторлор
• 2 x 100uF - Электролиттик конденсаторлор
• 2 x 10uF - Электролиттик конденсаторлор
• 3 x 10KOhm резисторлору
• 2 x 1.3KOhm резисторлору
• 1 x 1N4007 Түзөткүч диод
• 1 x SPDT которуштуруу

1.4: Туташтыргычтар:

• 3 х 4-пин JST 2.54mm чайыр бириктиргичтери
• 3 х 2-пин JST 2.54mm чайыр бириктиргичтери
• 1 x RCA приставкасынын туташтыргычы

2: Механикалык бөлүктөрү:

• 1 x 12.5cm x 8cm x 3.2cm Пластикалык корпус
• 6 х KA-2мм бурамалар
• 4 х KA-8мм бургулоочу бурамалар
• 1 x Encoder баскычы (капкак)
• 1 x 8cm x 5cm прототип тактасы

3. Приборлор жана программалык камсыздоо:

• Лампочка/темир
• Электр бурагычы
• Көптөгөн өлчөмдөгү файлдарды майдалоо
• Курч бычак
• Бургулоо биттери
• Бурагыч биттери
• Ысык желим мылтык
• Мини-USB кабели
• Arduino IDE
• Калипер/сызгыч

3 -кадам: Схемалардын түшүндүрмөсү

Схемалык диаграмманы түшүнүүнү жеңилдетүү үчүн, сүрөттөмө чакан схемаларга бөлүнөт, ал эми ар бир чакан схема ар бир дизайн блогу үчүн жооптуу:

1. Arduino Nano Circuit:

Arduino Nano модулу биздин түзмөк үчүн "Башкы мээ" катары иштейт. Бул санариптик жана аналогдук иштөө режиминде түзмөктөгү бардык перифериялык модулдарды көзөмөлдөйт. Бул модулдун өзүнүн мини-USB кирүү туташтыргычы болгондуктан, ал энергия менен камсыздоо жана программалоо интерфейси катары колдонулат. Ушундан улам, J1 - мини -USB туташтыргычы Arduino Nano (U4) схемалык белгисинен ажыратылган.

Аналогдук казыктарды (A0.. A5) жалпы максаттуу I/O катары колдонуу мүмкүнчүлүгү бар, андыктан кээ бир пиндер санариптик чыгаруу катары колдонулат, ЖК жана AC/DC кошкучу менен байланышып, түзмөктүн өндүрүшүн тандап алышат. A6 жана A7 аналогдук казыктары аналогдук кирүү казыктары болуп саналат жана бир гана ADC киргизүү катары колдонулушу мүмкүн, анткени Arduino Nano микроконтроллери ATMEGA328P TQFP, бул маалымат барагында аныкталгандай. Белгилей кетчү нерсе, VBAT батареянын чыңалуу линиясы A7 аналогдук кирүү пинине туташтырылган, анткени биз Li-ион батареясынын чыңалуусунун батареясынын төмөн абалын аныктоо үчүн анын маанисин алышыбыз керек.

2. Электр энергиясы менен камсыздоо:

Электр менен камсыздоо схемасы 3.7V Li-ion батарейкасы аркылуу 5Vга айландырылган бардык түзмөктү иштетүүгө негизделген. SW1 - бул бүт схеманын кубаттуулугун көзөмөлдөгөн SPST которгуч. Схемадан көрүнүп тургандай, тышкы электр энергиясы Arduino Nano модулунун микро-USB туташтыргычы аркылуу туташканда, батарея TP4056 модулу аркылуу заряддалат. Райондо бир нече баалуулуктардын айланып өтүүчү конденсаторлору бар экенине ынангыла, анткени жерде DC-DC күчөткүч алмаштыргычы бар жана бүтүндөй схеманын 5В потенциалы.

3. AD9833 жана чыгаруу:

Бул суб-схема AD9833 модулу (U1) тарабынан аныкталган тиешелүү чыгуу толкун формасын камсыз кылат. Түзмөктө (5V) бир гана электр энергиясы бар болгондуктан, чыгуучу каскадга кошкуч тандоо схемасын тиркөө керек. C1 конденсатору амплитудасынын тандоо стадиясына серия менен туташкан жана релени индукторунда токту айдап өчүрүлүшү мүмкүн, ошону менен чыгуу сигналын түз чыгуу стадиясына чейин жеткирет. C1 10uF мааниге ээ, ал тургай, DC четтетүүдөн жабыркабастан, конденсатор аркылуу өтө төмөн жыштыктардын толкун формасы үчүн жетиштүү. Q1 реленин индуктору аркылуу токту башкарууда колдонулган жөнөкөй BJT которгуч катары колдонулат. Түзмөктүн микросхемаларына зыян келтирүүчү чыңалуу өсүшүн болтурбоо үчүн диоддун реле индукторуна тескери бөлүштүрүлгөндүгүн текшериңиз.

Эң акыркы этап - бул амплитуда тандоо. U6-бул 8-разряддуу санарип потенциометр IC, ал берилген толкун формасы үчүн чыңалуу бөлүштүргүч катары иштейт. X9C104P-бул 100KOhm санарип потенциометри, тазалагычтын абалын жөнгө салуу абдан жөнөкөй: 3 пиндүү сандык кириштер, тазалагычтын позициясын тууралоо үчүн.

4. ЖК:

16x2 Суюк кристаллдык дисплей колдонуучу менен түзүлүштүн схемасынын ортосундагы графикалык интерфейс. Энергияны керектөөнү азайтуу үчүн, ЖК жарыктандыргыч катод пини Q2 BJT туташтыргычы катары туташтырылган, PWM сигналы Arduino analogWrite жөндөмү менен башкарылат (Arduino кодунун кадамында сүрөттөлөт).

5. Encoder:

Encoder схемасы - бул башкаруунун интерфейси, ал түзмөктүн бүт ишин аныктайт. U9 коддогучтан жана SPST которгучунан турат, андыктан долбоорго кошумча баскычтарды кошуунун кажети жок. Encoder жана switch казыктары тышкы 10KOhm резисторлору менен тартылышы керек, бирок аны код аркылуу да аныктоого болот. Бул киргизүү линияларында секирүүнү болтурбоо үчүн 0.1uF конденсаторлорду коддоочу А жана В казыктарына параллель кошуу сунушталат.

6. JST туташтыргычтары:

Түзмөктүн бардык тышкы бөлүктөрү JST туташтыргычтары аркылуу туташат, ошону менен аны куруу процесси учурунда каталардын ордун азайтуучу кошумча өзгөчөлүккө ээ. Коннекторлордун картасын түзүү төмөнкүчө жүргүзүлөт:

• J3, J4: ЖК
• J5: Encoder
• J6: Батарея
• J7: SPST которгуч которгуч
• J8: RCA чыгаруу туташтыргычы

4 -кадам: ширетүү

Бул долбоордун модулдук дизайнынан улам, ширетүү кадамы жөнөкөй болуп калат:

A. Негизги тактасы ширетүү:

1. Биринчиден, прототип тактасын каалаган корпустун өлчөмүнө чейин кесүү керек.

2. Arduino Nano модулун ширетүү жана анын алгачкы ишин текшерүү.

3. Soldering электр менен камсыз кылуу схемасы жана бардык чыңалуу баалуулуктарын текшерүү түзмөк талаптарына ылайык.

4. Бардык четки микросхемалар менен AD9833 модулун ширетүү.

5. Бардык JST коннекторлорун ширетүү.

B. Тышкы компоненттер:

1. JST эркек туташтыргычынын зымдарын негизги тактада пландаштырылгандай, так казыкта LCD казыктарына ширетүү.

2. JST Эркек туташтыргычынын зымдарын мурунку кадамга окшош коддогучка ширетүү

3. JST зымдарына Soldering которуштуруу которгуч.

4. JST зымдарын батарейкага туташтыруу (эгерде ал таптакыр керек болсо. EBayде жеткиликтүү болгон кээ бир Li-ion батареялары өздөрүнүн JST туташтыргычы менен алдын ала ширетилген).

5 -кадам: Корпус жана монтаж

Бардык ширетүү иштери бүткөндөн кийин, биз түзмөктү жыйноо ыраатына өтүшүбүз мүмкүн:

1. Түзмөктүн тышкы бөлүктөрүн жайгаштыруу жөнүндө ойлонуп көрүңүз: Менин учурда, мен которгучту жана RCA туташтыргычы корпустун өзүнчө капталдарына жайгаштырылганда, ЖКнын астына коддогучту коюуну туура көрдүм.

2. ЖКнын кадрын даярдоо: ЖК түзмөктө кайда жайгашаарын чечиңиз, анын туура багытта болооруна ынаныңыз, бул менде бир нече жолу болгон, мен бардык кесүү процессин бүтүргөндөн кийин, ЖК вертикалдуу түрдө тескери бурулган. өкүнүчтүү, анткени ЖК алкагын кайра иретке келтирүү керек.

Рамка тандалгандан кийин, бүт кадрдын периметри боюнча бир нече тешик бургула. Бардык керексиз пластикалык кесимдерди майдалоочу файл менен алып салыңыз.

ЖКны ичине салыңыз жана корпустун бурама жерлерин табыңыз. Тиешелүү диаметри бар бургулоочу тешиктер. Тартылган бурамаларды салыңыз жана гайкаларды алдыңкы панелдин ички жагына бекиңиз.

3. Encoder: пакетте бир гана айлануучу бөлүгү бар. Аймакты коддогучтун айлануучу тиркемесинин диаметри боюнча бургулаңыз. Аны ичинен салыңыз, ысык желим мылтык менен бекиңиз. Ротари тиркемесине капкакты коюңуз.

4. Которуштуруу: которгучтун которулушунун өлчөмдөрү жөнүндө чечим кабыл алыңыз, ошондуктан аны ылдый же өйдө ээрчитип алса болот. Эгерде сизде которгучтун бурама учтары болсо, корпустун тиешелүү жерлерин бургулаңыз, антпесе аны ысык желим пистолет менен беките аласыз.

5. RCA чыгаруу туташтыргычы: Корпустун каптал жагында RCA чыгаруу туташтыргычы үчүн тийиштүү диаметри теш. Аны ысык клей пистолети менен бекиңиз.

6. Негизги такта жана батарейка: Ли-ион батареясын корпустун ылдый жагына коюңуз. Батареяны ысык клей пистолети менен бекитсе болот. Негизги тактай ар бир негизги борттун бурчунда 4 бурама үчүн төрт жерде бургуланышы керек. Arduino мини-USB кирүүсү корпустун чегине мүмкүн болушунча жакыныраак экенин текшериңиз (Биз аны кубаттоо жана программалоо үчүн колдонууга туура келет).

7. Mini-USB: Arduino Nano микро-USB үчүн керектүү аймакты майдалоочу файл менен кесип салыңыз, ошону менен ал толугу менен чогултулганда тышкы электр менен камсыздоону/ЖКга туташтырууга мүмкүндүк берет.

8. Финал: Бардык JST коннекторлорун туташтырыңыз, корпустун эки бөлүгүн тең корпустун ар бир бурчуна 8 мм бурамалар менен тиркеңиз.

6 -кадам: Arduino коду

Тиркелген код - бул түзмөктүн толук иштеши үчүн керектүү болгон аппараттын толук коду. Бардык керектүү түшүндүрмөлөр коддун ичиндеги комментарий бөлүмдөрүндө тиркелет.

7 -кадам: Акыркы тестирлөө

Биздин аппарат колдонууга даяр. мини-USB туташтыргычы программисттин жана тышкы заряддагычтын кирүүсү катары иштейт, андыктан түзмөк толугу менен чогултулганда программалана алат.

Үмүт кылам, бул пайдалуу кеңешке ээ болосуз, Окуганыңыз үчүн рахмат!;)