Gjenerator i funksioneve portativ në Arduino: 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:24

Gjeneratori i funksioneve është një mjet shumë i dobishëm, veçanërisht kur po shqyrtojmë testimin e përgjigjes së qarkut tonë ndaj një sinjali të caktuar. Në këtë udhëzues do të përshkruaj sekuencën e ndërtimit të gjeneratorit të vogël, të lehtë për t'u përdorur, të funksioneve portative.

Karakteristikat e projektit:

• Kontroll plotësisht dixhital: Nuk ka nevojë për përbërës analoge pasivë.
• Dizajni modular: Çdo nën-qark është një modul i paracaktuar i lehtë për t’u përdorur.
• Frekuenca e daljes: Gama e disponueshme nga 0Hz në 10MHz.
• Kontroll i thjeshtë: Kodues i vetëm rrotullues me butonin e integruar.
• Bateri Li-jon për përdorim portativ, me aftësi të ngarkimit të jashtëm.
• Bashkimi AC dhe DC për formën e valës së daljes.
• Kontrolli i shkëlqimit LCD për reduktimin e konsumit të energjisë.
• Treguesi i ngarkimit të baterisë.
• Kontrolli dixhital i amplitudës.
• Tre forma valësh të disponueshme: Sinus, trekëndësh dhe katror.

Hapi 1: Ideja

Ka shumë qarqe që kërkojnë disa pajisje testimi në mënyrë që të marrin informacion në lidhje me përgjigjen e qarkut në një formë valore të caktuar. Ky projekt bazohet në Arduino (Arduino Nano në këtë rast), me 3.7V një bateri litium-jon si një burim energjie duke e bërë kështu pajisjen portativ. Dihet që bordi Arduino Nano kërkon 5V si furnizim me energji elektrike, kështu që dizajni elektronik përmban konvertuesin e rritjes DC-DC që konverton tensionin e baterisë 3.7V në 5V të nevojshme për fuqizimin e Arduino. Kështu, ky projekt është i lehtë për tu ndërtuar, plotësisht modular, me një diagram relativisht të thjeshtë skematik.

Fuqizimi i bordit: Pajisja ka një lidhës të vetëm mini-USB që merr 5V nga furnizimi me energji të jashtme, që mund të jetë PC ose ngarkues i jashtëm USB. qarku i projektuar në atë mënyrë që kur lidhet burimi 5V DC, bateria Li-jon është duke u ngarkuar nga moduli i ngarkuesit TP4056 që është bashkangjitur në qarkun e furnizimit me energji elektrike (Tema do të zgjerohet më tej në hapat e mëposhtëm).

AD9833: qarku i funksionit të integruar të gjeneratorit është një pjesë qendrore e dizajnit, e kontrolluar përmes ndërfaqes SPI me aftësinë për të gjeneruar valë katrore/sinus/trekëndësh me opsionin e modulimit të frekuencës. Meqenëse AD9833 nuk ka aftësi për të ndryshuar amplitudën e sinjalit të daljes, unë kam përdorur një potenciometër dixhital 8-bit si një ndarës të tensionit në pikën përfundimtare të daljes së pajisjes (Do të përshkruhet në hapat e mëtejshëm).

Ekrani: është LCD-ja bazë 16x2, e cila është ndoshta ekrani më i popullarizuar i kristaleve të lëngëta në mesin e përdoruesve të Arduino. Për të zvogëluar konsumin e energjisë, ekziston një mundësi për të rregulluar dritën e pasme të LCD përmes sinjalit PWM nga kunja "analoge" e paracaktuar e Arduino.

Pas këtij prezantimi të shkurtër, ne mund të vazhdojmë me procesin e ndërtimit.

Hapi 2: Pjesët dhe Instrumentet

1: Pjesë elektronike:

1.1: Modulet e integruara:

• Arduino Nano bordi
• 1602A - Ekran i përgjithshëm kristal i lëngshëm
• CJMCU - AD9833 Moduli i funksionit të gjeneratorit
• TP4056 - Moduli i ngarkuesit të baterisë Li -jon
• Moduli i fshehtë DC-DC Step-Up: Konvertues 1.5V-3V në 5V

1.2: Qarqet e Integruara:

• SRD = 05VDC - stafetë 5V SPDT
• X9C104P - potenciometër dixhital 8 -bit 100KOhm
• EC11 - Kodifikues rrotullues me ndërprerës SPST
• 2 x 2N2222A - NPN me qëllim të përgjithshëm BJT

1.3: Pjesë pasive dhe të paklasifikuara:

• 2 x 0.1uF -Kondensatorë qeramikë
• 2 x 100uF - Kondensatorë elektrolitikë
• 2 x 10uF - Kondensatorë elektrolitikë
• 3 rezistente 10KOhm
• 2 rezistente 1.3KOhm
• 1 x 1N4007 diodë ndreqëse
• 1 x Çelësi i ndërrimit SPDT

1.4: Lidhëset:

• Lidhës 3 x 4-pin JST 2.54mm katran
• Lidhës 3 x 2-pin JST 2.54mm katran
• 1 x konektor RCA Receptacle

2: Pjesët mekanike:

• 1 x 12.5cm x 8cm x 3.2cm Rrethim plastik
• 6 vida tërheqëse KA-2mm
• 4 vida shpimi KA-8mm
• 1 x çelës kodimi (Kapak)
• 1 x 8cm x 5cm Prototip bordi

3. Instrumentet dhe Softueri:

• Stacion saldimi/hekur
• Kaçavidë elektrike
• Bluarje skedarësh me madhësi të shumta
• Thikë e mprehtë
• Stërvitje copa
• Bite kaçavidash
• Armë me zam të nxehtë
• Mini-USB kabllo
• Arduino IDE
• Kalibër/sundimtar

Hapi 3: Shpjegimi i skemave

Për ta bërë më të lehtë kuptimin e diagramit skematik, përshkrimi ndahet në nën-qarqe ndërsa çdo nën-qark ka përgjegjësinë për secilin bllok të projektimit:

1. Qarku Arduino Nano:

Moduli Arduino Nano vepron si një "Truri kryesor" për pajisjen tonë. Ai kontrollon të gjitha modulet periferike në pajisje, si në mënyrat dixhitale ashtu edhe në ato analoge. Meqenëse ky modul ka lidhësin e tij të hyrjes mini-USB, ai do të përdoret si si hyrje e furnizimit me energji ashtu edhe si hyrje e ndërfaqes së programimit. Për shkak të kësaj, J1 - lidhësi mini -USB është shkëputur nga simboli skematik i Arduino Nano (U4).

Ekziston një opsion për përdorimin e kunjave analoge të dedikuar (A0.. A5) si hyrje/dalje të përgjithshme, kështu që disa kunja përdoren si dalje dixhitale, duke komunikuar me LCD dhe bashkues AC/DC të zgjedhur të daljes së pajisjes. Kunjat analoge A6 dhe A7 janë kunja hyrëse analoge të dedikuara dhe mund të përdoren vetëm si hyrje ADC, për shkak të paketës Arduino Nano të mikrokontrolluesit ATMEGA328P TQFP, siç ishte përcaktuar në fletën e të dhënave. Vini re se linja e tensionit të baterisë VBAT është e bashkangjitur në pinin hyrës analog A7, sepse duhet të marrim vlerën e tij në mënyrë që të përcaktojmë gjendjen e ulët të baterisë të tensionit të baterisë Li-jon.

2. Furnizimi me energji elektrike:

Qarku i furnizimit me energji elektrike bazohet në fuqizimin e të gjithë pajisjes përmes baterisë Li-ion 3.7V të konvertuar në 5V. SW1 është një çelës ndërprerës SPST që kontrollon rrjedhën e energjisë në të gjithë qarkun. Siç mund të shihet nga skemat, kur furnizimi me energji të jashtme lidhet përmes lidhësit mikro-USB të modulit Arduino Nano, bateria po ngarkohet përmes modulit TP4056. Sigurohuni që kondensatorët e anashkalimit të disa vlerave të jenë të pranishëm në qark, pasi ekziston një konvertues i përforcimit DC-DC që ndërron zhurmën në tokë dhe potencialet 5V të të gjithë qarkut.

3. AD9833 dhe Output:

Ky nën-qark siguron formën e duhur të valës dalëse, të përcaktuar nga moduli AD9833 (U1). Meqenëse ka vetëm furnizim me energji të vetme në pajisje (5V), ka nevojë të lidhni qarkun e zgjedhur të bashkimit në kaskadën e daljes. Kondensatori C1 është i lidhur në seri me fazën e përzgjedhjes së amplitudës dhe mund të heshtet përmes rrymës lëvizëse në induktorin e stafetës, duke bërë kështu që sinjali i daljes të gjurmohet drejtpërdrejt në fazën e daljes. C1 ka vlerën 10uF, është e mjaftueshme që forma e valës edhe e frekuencave të ulëta të kalojë nëpër kondensator pa u shtrembëruar, e prekur vetëm nga heqja e DC. Q1 përdoret si ndërprerës i thjeshtë BJT i përdorur për të drejtuar rrymën përmes induktorit të stafetës. Sigurohuni që dioda të jetë e lidhur në një shpërndarje të kundërt me induktorin e stafetës, në mënyrë që të shmangni ngritjet e tensionit që mund të dëmtojnë qarqet e pajisjes.

Faza e fundit por jo më pak e rëndësishme është një amplitudë e zgjedhur. U6 është potenciometër dixhital 8-bit IC, që vepron si ndarës i tensionit për një formë valore të dhënë dalëse. X9C104P është një potenciometër dixhital 100KOhm me rregullim shumë të thjeshtë të pozicionit të fshirësit: hyrje dixhitale me 3 kunja për rregullimin e pozicionit të fshirësit në rritje/ulje.

4. LCD:

Ekrani me kristale të lëngët 16x2 është ndërfaqe grafike midis qarkut të përdoruesit dhe pajisjes. Për të zvogëluar konsumin e energjisë, kunja katodë e dritës së pasme LCD është e lidhur me Q2 BJT e lidhur si ndërprerës, e kontrolluar nga sinjali PWM i nxitur nga aftësia Arduino analogWrite (Do të përshkruhet në hapin e kodit Arduino).

5. Kodifikuesi:

Qarku i kodimit është një ndërfaqe kontrolli, që përcakton funksionimin e të gjithë pajisjes. U9 përbëhet nga kodues dhe një çelës SPST, kështu që nuk ka nevojë të shtoni butona shtesë në projekt. Kodet e koduesit dhe ndërprerës duhet të tërhiqen nga një rezistencë e jashtme 10KOhm, por gjithashtu mund të përcaktohet përmes kodit. Rekomandohet të shtoni kondensatorë 0.1uF paralelisht me kunjat e koduesit A dhe B në mënyrë që të shmangni kërcimin në këto linja hyrëse.

6. Lidhëset JST:

Të gjitha pjesët e jashtme të pajisjes janë të lidhura nëpërmjet lidhësve JST, duke e bërë kështu shumë më të përshtatshëm montimin e pajisjes, me një veçori shtesë të zvogëlimit të vendit për gabimet gjatë procesit të ndërtimit. Hartimi i lidhësve bëhet në këtë mënyrë:

• J3, J4: LCD
• J5: Kodifikues
• J6: Bateria
• J7: Çelësi i ndërrimit të SPST
• J8: Lidhësi i daljes RCA

Hapi 4: Saldimi

Për shkak të modelit modular të këtij projekti, hapi i bashkimit bëhet i thjeshtë:

A. Saldimi i bordit kryesor:

1. Para së gjithash, është e nevojshme të pritet bordi prototip në madhësinë e dimensioneve të dëshiruara të rrethimit.

2. Saldimi i modulit Arduino Nano dhe testimi i funksionimit të tij fillestar.

3. Saldimi i qarkut të furnizimit me energji elektrike dhe kontrollimi i të gjitha vlerave të tensionit përputhen me kërkesat e pajisjes.

4. Bashkimi i modulit AD9833 me të gjitha qarqet periferike.

5. Bashkimi i të gjithë lidhësve JST.

B. Përbërësit e jashtëm:

1. Saldimi i telave të lidhësit meshkuj JST në kunjat LCD në rendin e SAKT siç ishte planifikuar në tabelën kryesore.

2. Saldimi i telave të lidhësit JST Male në kodues në mënyrë të ngjashme me hapin e mëparshëm

3. Çelësi i ndërrimit të saldimit në telat JST.

4. Saldimi i telave JST në bateri (Nëse është e nevojshme fare. Disa nga bateritë Li-ion të disponueshme në eBay janë para-ngjitur me lidhësin e tyre JST).

Hapi 5: Mbyllja dhe montimi

Pasi të ketë përfunduar bashkimi, ne mund të vazhdojmë me sekuencën e montimit të pajisjes:

1. Mendoni për vendosjen e pjesëve të jashtme të pajisjes: Në rastin tim, unë preferova të vendosja koduesin nën LCD, kur çelësi i ndërrimit dhe lidhësi RCA vendosen në anët e veçanta të kutisë së rrethimit.

2. Përgatitja e kornizës LCD: Vendosni se ku do të vendoset LCD në pajisje, sigurohuni që do të vendoset në drejtimin e duhur, më ndodhi disa herë që pasi mbarova të gjithë procesin e prerjes, LCD u përmbys vertikalisht, duke folur për të është e trishtueshme, sepse ka nevojë të ri-rregulloni kornizën LCD.

Pasi të zgjidhet korniza, shponi disa vrima në perimetrin e të gjithë kornizës. Hiqni të gjitha prerjet e padëshiruara plastike me skedar bluarës.

Futni LCD -në nga brenda dhe gjeni pikat e vidhave në rrethim. Stërvitni vrima me një stërvitje me diametër të përshtatshëm. Vendosni vida të tërhequra dhe fiksoni arrat në anën e brendshme të panelit të përparmë.

3. Kodifikuesi: ka vetëm një pjesë të vetme rrotulluese në paketë. Stërviteni zonën sipas diametrit të bashkëngjitësit rrotullues të koduesit. Futeni atë nga brenda, fiksojeni atë me një armë zam të nxehtë. Vendosni një kapak në shtojcën rrotulluese.

4. Ndërroni çelësin: vendosni për dimensionet e lëvizjes së ndërprerësit, në mënyrë që të mund të tërhiqet poshtë ose lart lirisht. Nëse keni pika vidash në çelësin e ndërrimit, stërvitni zonat e duhura në rrethim, përndryshe mund ta lidhni me një armë zam të nxehtë.

5. Lidhësi i daljes RCA: Stërvitni vrimën me diametër të përshtatshëm për lidhësin e daljes RCA në anën-pjesën e poshtme të rrethimit. Mbërthejeni atë me armë zam të nxehtë.

6. Pllaka kryesore dhe bateria: Vendoseni baterinë Li-jon në anën e poshtme të rrethimit. Bateria mund të fiksohet me një armë zam të nxehtë. Bordi kryesor duhet të shpohet në katër vende për 4 vida në secilin cep të tabelës kryesore. Sigurohuni që hyrja Arduino mini-USB të jetë sa më afër kufirit të rrethimit (Ne do të duhet ta përdorim atë për qëllime karikimi dhe programimi).

7. Mini-USB: ndërpriteni zonën e dëshiruar për Arduino Nano mikro-USB me një skedar bluarës, duke bërë kështu të mundur lidhjen e furnizimit me energji të jashtme/PC me pajisjen kur të jetë montuar plotësisht.

8. Përfundimtare: Lidhni të gjithë lidhësit JST, bashkoni të dy pjesët e rrethimit me katër vida 8mm në secilin cep të rrethimit.

Hapi 6: Kodi Arduino

Kodi i bashkangjitur është kodi i plotë i pajisjes që nevojitet për funksionimin e plotë të pajisjes. I gjithë shpjegimi i nevojshëm i bashkëngjitet pjesëve të komenteve brenda kodit.

Hapi 7: Testimi përfundimtar

Ne kemi pajisjen tonë gati për t'u përdorur. lidhësi mini-USB vepron si si hyrje e programuesit ashtu edhe si hyrje e ngarkuesit të jashtëm, kështu që pajisja është e aftë të programohet kur është montuar plotësisht.

Shpresoj, do ta gjeni të dobishme këtë udhëzues, Faleminderit per leximin!;)