Arduino дээрх зөөврийн функц генератор: 7 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Функцийн генератор бол маш хэрэгтэй хэрэгсэл бөгөөд ялангуяа бид тодорхой дохионд хэлхээнийхээ хариу үйлдлийг туршиж үзэх болно. Энэхүү зааварчилгаанд би жижиг, ашиглахад хялбар, зөөврийн функц генераторын барилгын дарааллыг тайлбарлах болно.

Төслийн онцлог:

• Бүрэн тоон хяналт: Идэвхгүй аналог бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглах шаардлагагүй.
• Модульчлагдсан загвар: Дэд хэлхээ бүрийг урьдчилан тодорхойлсон ашиглахад хялбар модуль юм.
• Гаралтын давтамж: 0Hz -ээс 10MHz хүртэл боломжтой.
• Энгийн хяналт: Нэг товчлууртай товчлуур бүхий ганц эргэлддэг кодлогч.
• Ли-ион батерей нь зөөврийн хэрэглээнд зориулагдсан, гадна цэнэглэх чадвартай.
• Гаралтын долгионы хэлбэрийн AC ба DC холболт.
• Эрчим хүчний хэрэглээг бууруулах LCD гэрэлтүүлгийн хяналт.
• Батерейны цэнэгийн үзүүлэлт.
• Дижитал далайцын хяналт.
• Гурван долгионы хэлбэр: синус, гурвалжин, дөрвөлжин.

Алхам 1: Санаа

Тодорхой долгионы хэлбэрт хэлхээний хариу урвалын талаар мэдээлэл авахын тулд зарим туршилтын төхөөрөмж шаардлагатай олон хэлхээ байдаг. Энэхүү төсөл нь Arduino (энэ тохиолдолд Arduino Nano) дээр суурилсан бөгөөд 3.7V лити-ион батерейгаар тэжээгддэг тул төхөөрөмжийг зөөврийн болгодог. Мэдэгдэж байгаагаар Arduino Nano хавтан нь тэжээлийн хангамжийн хувьд 5V шаарддаг тул электрон дизайны хувьд 3.7V батерейны хүчдэлийг Arduino-ийг асаахад шаардлагатай 5V болгон хувиргадаг DC-DC өсгөгч хөрвүүлэгчийг агуулдаг. Тиймээс энэ төслийг бүтээхэд хялбар, бүрэн модульчлагдсан, харьцангуй энгийн бүдүүвч диаграмтай.

Самбарыг тэжээх: Төхөөрөмж нь гадаад тэжээлийн эх үүсвэрээс 5V хүлээн авдаг ганц мини-USB холбогчтой бөгөөд энэ нь компьютер эсвэл гадаад USB цэнэглэгч байж болно. 5V тогтмол гүйдлийн эх үүсвэрийг залгахад Li-ion батерейг цахилгаан хангамжийн хэлхээнд хавсаргасан TP4056 цэнэглэгч модулаар цэнэглэх байдлаар зохион бүтээсэн болно (Дараагийн алхамуудад сэдвийг цаашид өргөжүүлэх болно).

AD9833: нэгдсэн функц генераторын хэлхээ нь давтамжийн модуляцийн сонголттой дөрвөлжин/синус/гурвалжин долгион үүсгэх чадвартай SPI интерфейсээр хянагддаг дизайны гол хэсэг юм. AD9833 нь гаралтын дохионы далайцыг өөрчлөх чадваргүй тул би төхөөрөмжийн дижитал 8 битийн потенциометрийг төхөөрөмжийн гаралтын төгсгөлд хүчдэл хуваагч болгон ашигласан (Дараагийн алхамуудад тайлбарлах болно).

Дэлгэц: 16x2 үндсэн LCD дэлгэц бөгөөд энэ нь магадгүй Arduino хэрэглэгчдийн дунд хамгийн алдартай шингэн болор дэлгэц юм. Эрчим хүчний хэрэглээг багасгахын тулд LCD арын гэрэлтүүлгийг Arduino-ийн урьдчилан тодорхойлсон "аналог" зүүгээс PWM дохиогоор тохируулах боломжтой.

Энэхүү товч танилцуулгын дараа бид барилгын явцыг үргэлжлүүлж болно.

Алхам 2: Эд анги, багаж хэрэгсэл

1: Цахим эд анги:

1.1: Нэгдсэн модулиуд:

• Arduino Nano самбар
• 1602A - Ерөнхий шингэн болор дэлгэц
• CJMCU - AD9833 Функцийн генераторын модуль
• TP4056 - Ли -ион батерейны цэнэглэгч модуль
• DC-DC Step-Up хамгаалах модуль: 1.5V-3V-аас 5V хүртэл хөрвүүлэгч

1.2: Нэгдсэн хэлхээ:

• SRD = 05VDC - 5V SPDT реле
• X9C104P - 8 битийн 100KOhm дижитал потенциометр
• EC11 - SPST шилжүүлэгчтэй Ротари кодлогч
• 2 x 2N2222A - NPN ерөнхий зориулалттай BJT

1.3: Идэвхгүй ба ангилагдаагүй хэсгүүд:

• 2 x 0.1uF керамик конденсатор
• 2 x 100uF - Электролитийн конденсатор
• 2 x 10uF - Электролитик конденсатор
• 3 x 10KOhm эсэргүүцэл
• 2 x 1.3KOhm эсэргүүцэл
• 1 x 1N4007 Шулуутгагч диод
• 1 x SPDT унтраалга

1.4: Холбогч:

• 3 x 4 зүү JST 2.54mm давирхайтай холбогч
• 3 x 2 зүү JST 2.54mm давирхайтай холбогч
• 1 x RCA залгуур холбогч

2: Механик эд анги:

• 1 x 12.5cm x 8cm x 3.2cm Хуванцар хашлага
• 6 x KA-2mm шураг
• 4 x KA-8mm өрөмдлөгийн эрэг
• 1 x кодлогч бариул (таг)
• 1 x 8cm x 5cm прототип хавтан

3. Хэрэгсэл ба програм хангамж:

• Гагнуурын станц/төмөр
• Цахилгаан халив
• Олон тооны хэмжээтэй нунтаглах файлууд
• Хурц хутга
• Өрмийн битүүд
• Халивын бит
• Халуун цавуу буу
• Мини USB кабель
• Arduino IDE
• Калипер/захирагч

Алхам 3: Схемийн тайлбар

Схемийн диаграмыг ойлгоход хялбар болгох үүднээс тайлбарыг дэд хэлхээнүүдэд хувааж, дэд хэлхээ бүр нь дизайны блок бүрийн хариуцлагыг хүлээнэ.

1. Arduino Nano Circuit:

Arduino Nano модуль нь бидний төхөөрөмжийн "Үндсэн тархи" үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь дижитал болон аналог горимд төхөөрөмж дээрх бүх захын модулийг хянадаг. Энэ модуль нь өөрийн гэсэн мини-USB оролттой холбогчтой тул үүнийг тэжээлийн оролт болон програмчлалын интерфейсийн оролт болгон ашиглах болно. Үүний улмаас J1 - мини -USB холбогч нь Arduino Nano (U4) схемийн тэмдэгээс салгагдсан байна.

Зориулалтын аналог тээглүүрийг (A0.. A5) ерөнхий зориулалтын I/O болгон ашиглах боломжтой тул зарим зүүг дижитал гаралт болгон ашиглаж, төхөөрөмжийн гаралтыг сонгохдоо LCD ба AC/DC холбогчтой холбогддог. А6 ба А7 аналог тээглүүр нь тусгай зориулалтын аналог оролттой бөгөөд өгөгдлийн хүснэгтэд тодорхойлсон Arduino Nano ATMEGA328P TQFP микроконтроллерийн багцын ачаар зөвхөн ADC оролт болгон ашиглах боломжтой. Ли-ион батерейны хүчдэлийн батерейны төлөв байдлыг тодорхойлохын тулд бид түүний үнэ цэнийг олж авах шаардлагатай байдаг тул батерейны хүчдэлийн шугам VBAT нь аналог оролтын зүү A7-т залгагдсан болохыг анхаарна уу.

2. Цахилгаан хангамж:

Цахилгаан хангамжийн хэлхээ нь бүх төхөөрөмжийг 3.7В лити-ион батерейгаар 5В болгон хувиргадаг. SW1 бол бүх хэлхээний тэжээлийн урсгалыг хянадаг SPST шилжүүлэгч юм. Схемээс харж болно, гадаад тэжээлийг Arduino Nano модулийн микро USB холбогчоор холбох үед зайг TP4056 модулаар цэнэглэж байна. Газар дээр DC-DC өсгөгч хөрвүүлэгч дуу чимээ, бүх хэлхээний 5V потенциал байгаа тул хэд хэдэн утгатай тойрог конденсаторууд байгаа эсэхийг шалгаарай.

3. AD9833 ба гаралт:

Энэхүү дэд хэлхээ нь AD9833 модуль (U1) -ээр тодорхойлогдсон зохих гаралтын долгионы хэлбэрийг хангадаг. Төхөөрөмж (5V) дээр зөвхөн ганц цахилгаан тэжээл байдаг тул холболтын сонгосон хэлхээг гаралтын каскад холбох шаардлагатай болно. C1 конденсаторыг далайц сонгох үе шатанд цувралаар холбосон бөгөөд релений ороомог дээрх гүйдлийн гүйдлийн тусламжтайгаар дууг хааж болох бөгөөд ингэснээр гаралтын дохиог гаралтын шат руу шууд харах боломжтой болно. C1 нь 10uF утгатай бөгөөд бага давтамжийн долгионы хэлбэрийг конденсатороор дамжуулж гажуудуулахгүй өнгөрөхөд хангалттай бөгөөд зөвхөн DC -ийг зайлуулахад л нөлөөлдөг. Q1 нь релений ороомогоор гүйдэл дамжуулахад ашигладаг энгийн BJT унтраалга болгон ашигладаг. Төхөөрөмжийн хэлхээг гэмтээж болзошгүй хүчдэлийн өсөлтөөс зайлсхийхийн тулд диодыг релений ороомог руу урвуу хуваарилалттай холбосон эсэхийг шалгаарай.

Хамгийн сүүлчийн алхам бол далайцын сонголт юм. U6 нь өгөгдсөн долгионы хэлбэрийн хүчдэл хуваагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг 8 битийн дижитал потенциометр IC юм. X9C104P бол арчигчийн байрлалыг маш энгийн тохируулдаг 100KOhm дижитал потенциометр юм: арчигчийн байрлалыг нэмэгдүүлэх/бууруулах 3 зүү дижитал оролт.

4. LCD:

16x2 Шингэн болор дэлгэц нь хэрэглэгч ба төхөөрөмжийн хэлхээний хоорондох график интерфейс юм. Эрчим хүчний хэрэглээг багасгахын тулд LCD арын гэрлийн катодын зүү нь Q2 BJT -ийг Arduino analogWrite чадвараар удирдуулсан PWM дохиогоор удирддаг унтраалгаар холбогдсон (Arduino кодын алхамд тайлбарласан болно).

5. Кодлогч:

Кодлогч хэлхээ нь төхөөрөмжийн ажиллагааг бүхэлд нь тодорхойлдог хяналтын интерфейс юм. U9 нь кодлогч болон SPST шилжүүлэгчээс бүрддэг тул төсөлд нэмэлт товчлуур нэмэх шаардлагагүй болно. Кодлогч ба унтраалгын зүүг гадны 10 кОм эсэргүүцэлээр татах ёстой боловч үүнийг кодоор тодорхойлж болно. Эдгээр оролтын шугам дээр үсрэхээс зайлсхийхийн тулд кодлогч А ба В тээглүүртэй зэрэгцээ 0.1uF конденсатор нэмэхийг зөвлөж байна.

6. JST холбогч:

Төхөөрөмжийн бүх гаднах хэсгүүдийг JST холбогчоор холбодог бөгөөд ингэснээр уг төхөөрөмжийг угсрах нь илүү тохиромжтой бөгөөд барилгын явцад гарсан алдааг багасгах нэмэлт шинж чанартай болно. Холбогчдын зураглалыг дараах байдлаар хийдэг.

• J3, J4: LCD
• J5: Кодлогч
• J6: Батерей
• J7: SPST шилжүүлэгч
• J8: RCA гаралтын холбогч

Алхам 4: Гагнах

Энэхүү төслийн модульчлагдсан дизайны ачаар гагнуурын үе шат энгийн болно.

A. Үндсэн самбарыг гагнах:

1. Нэгдүгээрт, загвар хавтанг хүссэн хаалтын хэмжээ болгон хайчилж авах шаардлагатай байна.

2. Arduino Nano модулийг гагнах, түүний анхны ажиллагааг шалгах.

3. Цахилгаан тэжээлийн хэлхээг гагнах, хүчдэлийн бүх утгыг шалгах нь төхөөрөмжийн шаардлагад нийцэж байгаа болно.

4. AD9833 модулийг бүх захын хэлхээгээр гагнах.

5. Бүх JST холбогчийг гагнах.

B. Гадаад бүрэлдэхүүн хэсгүүд:

1. Үндсэн самбар дээр төлөвлөсний дагуу JST эрэгтэй холбогчийн утсыг LCD тээглүүрт яг дарааллаар гагнах.

2. JST эрэгтэй холбогчийн утсыг кодлогч руу өмнөх алхамтай адил гагнах

3. JST утаснуудад гагнах унтраалга.

4. Батерейнд JST утсыг гагнах (Хэрэв энэ нь огт шаардлагагүй бол. EBay дээр худалдаалагдаж буй зарим ли-ион батерейг өөрийн JST холбогчоор урьдчилан гагнах боломжтой).

Алхам 5: Хаалга ба угсралт

Бүх гагнуурыг хийсний дараа бид төхөөрөмжийн угсралтын дарааллыг үргэлжлүүлж болно.

1. Төхөөрөмжийн гаднах хэсгүүдийг байрлуулах талаар бодож үзээрэй: Миний хувьд, унтраалга, RCA холбогчийг хайрцагны тусдаа талд байрлуулах үед би кодлогчыг LCD -ийн доор байрлуулахыг илүүд үзсэн.

2. LCD хүрээ бэлтгэх: Төхөөрөмж дээр хаана LCD байрлуулахаа шийдэж, зөв чиглэлд байрлуулах эсэхийг шалгаарай. Намайг огтлох бүх процессыг дуусгасны дараа LCD босоо чиглэлд урвуу байрлуулсан нь надад тохиолдсон. Харамсалтай нь LCD хүрээг дахин тохируулах шаардлагатай байна.

Хүрээг сонгосны дараа бүх хүрээний периметр дээр хэд хэдэн нүх өрөмдөнө. Шаардлагагүй бүх хуванцар зүслэгийг нунтаглах файлаар арилгана.

LCD -ийг дотор талаас нь оруулаад хашлага дээрх шурагны цэгүүдийг олоорой. Тохирох диаметртэй өрөмдлөгийн тусламжтайгаар цооног өрөмдөх. Татсан боолтыг оруулаад урд талын урд талд самар бэхлээрэй.

3. Кодлогч: багц дээр зөвхөн ганц эргэдэг хэсэг байдаг. Кодлогч эргэдэг хавсралтын диаметрийн дагуу талбайг өрөмдөнө. Үүнийг дотор талаас нь оруулаад халуун цавуугаар бэхлээрэй. Эргэдэг хавсралт дээр таг хийнэ.

4. Шилжүүлэгч: сэлгэн залгах савны хэмжээсийг шийдээрэй, ингэснээр доошоо эсвэл дээшээ чөлөөтэй татах боломжтой. Хэрэв танд унтраалга дээр шурагны цэг байгаа бол хашлага дээрх зохих хэсгийг өрөмд, эс тэгвээс халуун цавуугаар бэхлэх боломжтой.

5. RCA гаралтын холбогч: Хашааны хажуугийн доод талд RCA гаралтын холбогчийг тохирох диаметртэй нүх өрөмдөнө. Үүнийг халуун цавуугаар бэхлээрэй.

6. Үндсэн самбар ба зай: Ли-ион батерейг хашлагын доод талд байрлуулна. Батерейг халуун цавуугаар бэхлэх боломжтой. Үндсэн самбарыг дөрвөн самбар дээр өрөмдөх ёстой. Arduino мини-USB оролт нь хашаа руу аль болох ойрхон байгаа эсэхийг шалгаарай (Бид үүнийг цэнэглэх, програмчлах зорилгоор ашиглах шаардлагатай болно).

7. Mini-USB: Arduino Nano micro-USB-ийн хүссэн хэсгийг нунтаглах файлаар хайчилж авснаар гадны цахилгаан хангамж/PC-ийг бүрэн угсрах үед төхөөрөмжид холбох боломжтой болно.

8. Эцсийн: Бүх JST холбогчийг холбож, хашлагын хоёр хэсгийг хашлагын булан бүрт 8мм -ийн дөрвөн боолтоор бэхлэнэ.

Алхам 6: Arduino код

Хавсаргасан код нь төхөөрөмжийг бүрэн ажиллуулахад шаардлагатай төхөөрөмжийн бүрэн код юм. Шаардлагатай бүх тайлбарыг кодын тайлбар хэсэгт хавсаргасан болно.

Алхам 7: Эцсийн шалгалт

Бид төхөөрөмжөө ашиглахад бэлэн боллоо. мини-USB холбогч нь програмистын оролт болон гадаад цэнэглэгчийн оролтын үүргийг гүйцэтгэдэг тул төхөөрөмжийг бүрэн угсарсны дараа програмчлах боломжтой болно.

Энэ заавар танд хэрэгтэй болно гэж найдаж байна, Уншсанд баярлалаа!;)