Դյուրակիր գործառույթի գեներատոր Arduino- ում. 7 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:49

Ֆունկցիայի գեներատորը շատ օգտակար գործիք է, հատկապես, երբ մենք դիտարկում ենք որոշակի ազդանշանի նկատմամբ մեր շղթայի արձագանքը փորձարկելու հնարավորությունը: Այս ուսանելիում ես նկարագրելու եմ փոքր, հեշտ օգտագործման, շարժական գործառույթների գեներատորի կառուցման հաջորդականությունը:

Նախագծի առանձնահատկությունները

• Լիովին թվային հսկողություն. Պասիվ անալոգային բաղադրիչների կարիք չկա:
• Մոդուլային ձևավորում. Յուրաքանչյուր ենթաշղթա նախապես սահմանված հեշտ օգտագործման մոդուլ է:
• Ելքային հաճախականություն. Մատչելի տիրույթ ՝ 0 Հց -ից մինչև 10 ՄՀց:
• Պարզ վերահսկում. Մեկ պտտվող կոդավորիչ `ներկառուցված կոճակով:
• Li-ion մարտկոց շարժական օգտագործման համար, արտաքին լիցքավորման ունակությամբ:
• AC և DC միացում ելքային ալիքի ձևի համար:
• LCD Պայծառության հսկողություն էներգիայի սպառման նվազեցման համար:
• Մարտկոցի լիցքավորման ցուցիչ:
• Թվային ամպլիտուդիայի կառավարում:
• Երեք մատչելի ալիքի ձև ՝ սինուս, եռանկյուն և քառակուսի:

Քայլ 1: Գաղափարը

Կան բազմաթիվ սխեմաներ, որոնք պահանջում են որոշ փորձարկման սարքավորումներ `որոշակի ալիքի ձևին միացման արձագանքի մասին տեղեկատվություն ստանալու համար: Այս նախագիծը հիմնված է Arduino- ի վրա (այս դեպքում ՝ Arduino Nano), 3.7 Վ լիթիում-իոն մարտկոցով ՝ որպես էներգիայի աղբյուր, ինչը սարքը դյուրակիր է դարձնում: Հայտնի է, որ Arduino Nano տախտակը պահանջում է 5 Վ որպես էլեկտրամատակարարում, ուստի էլեկտրոնային դիզայնը պարունակում է DC-DC խթանիչ փոխարկիչ, որը 3.7 Վ մարտկոցի լարումը փոխակերպում է 5 Վ-ի, որն անհրաժեշտ է Arduino- ն սնուցելու համար: Այսպիսով, այս նախագիծը հեշտ է կառուցել, ամբողջովին մոդուլային, համեմատաբար պարզ սխեմատիկ դիագրամով:

Սարքի սնուցում. Սարքն ունի մեկ մինի USB միակցիչ, որը 5 վ լարում է արտաքին սնուցման աղբյուրից, դա կարող է լինել համակարգչի կամ արտաքին USB լիցքավորիչ: շրջանագիծը նախագծված է այնպես, որ երբ 5V DC աղբյուրը միացված է, Li-ion մարտկոցը լիցքավորվում է TP4056 լիցքավորիչ մոդուլով, որը կցված է էլեկտրամատակարարման սխեմաներին (թեման ավելի կընդլայնվի հետևյալ քայլերում):

AD9833. Ինտեգրված գործառույթի գեներատորային սխեման նախագծման կենտրոնական մասն է, որը վերահսկվում է SPI ինտերֆեյսի միջոցով `հաճախականությունների մոդուլյացիայի տարբերակով քառակուսի/սինուս/եռանկյուն ալիք առաջացնելու ունակությամբ: Քանի որ AD9833- ը չունի ելքային ազդանշանի ամպլիտուդը փոխելու ունակություն, ես օգտագործել եմ թվային 8-բիթանոց պոտենցիոմետրը որպես լարման բաժանարար սարքի ելքային վերջնակետում (նկարագրված կլինի հետագա քայլերում):

Էկրան. Սա հիմնական 16x2 LCD- ն է, որը թերևս ամենահայտնի հեղուկ բյուրեղային էկրանն է Arduino- ի օգտագործողների շրջանում: Էներգիայի սպառումը նվազեցնելու համար առկա է LCD լուսարձակի կարգավորումը PWM ազդանշանի միջոցով Arduino- ի նախապես սահմանված «անալոգային» քորոցից:

Այս կարճ ներածությունից հետո մենք կարող ենք անցնել շինարարության գործընթացին:

Քայլ 2: Մասեր և գործիքներ

1: Էլեկտրոնային մասեր

1.1. Ինտեգրված մոդուլներ

• Arduino Nano տախտակ
• 1602A - Ընդհանուր հեղուկ բյուրեղների էկրան
• CJMCU - AD9833 Ֆունկցիայի գեներատոր մոդուլ
• TP4056 - Li -ion մարտկոցի լիցքավորման մոդուլ
• DC-DC Step-Up գաղտնի մոդուլ `1.5V-3V- ից 5V փոխարկիչ

1.2: Ինտեգրալ սխեմաներ

• SRD = 05VDC - 5V SPDT ռելե
• X9C104P - 8 -բիթանոց 100KOhm թվային պոտենցիոմետր
• EC11 - Պտտվող կոդավորիչ ՝ SPST անջատիչով
• 2 x 2N2222A - NPN ընդհանուր նշանակության BJT

1.3. Պասիվ և չդասակարգված մասեր

• 2 x 0.1uF -Կերամիկական կոնդենսատորներ
• 2 x 100uF - Էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորներ
• 2 x 10uF - Էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորներ
• 3 x 10KOhm դիմադրիչներ
• 2 x 1.3KOhm ռեզիստորներ
• 1 x 1N4007 Ուղղիչ դիոդ
• 1 x SPDT Toggle անջատիչ

1.4: Միակցիչներ

• 3 x 4-կապ JST 2.54 մմ սկիպիդար միակցիչներ
• 3 x 2-կապ JST 2.54 մմ սկիպիդար միակցիչներ
• 1 x RCA ընդունիչի միակցիչ

2: Մեխանիկական մասեր

• 1 x 12.5 սմ x 8 սմ x 3.2 սմ Պլաստիկ պատյան
• 6 x KA-2 մմ քաշող պտուտակներ
• 4 x KA-8 մմ հորատման պտուտակներ
• 1 x կոդավորման կոճակ (գլխարկ)
• 1 x 8 սմ x 5 սմ նախատիպ տախտակ

3. Գործիքներ և ծրագրակազմ

• Oldոդման կայան/երկաթ
• Էլեկտրական պտուտակահան
• Բազմաթիվ չափերի ֆայլերի հղկում
• Սուր դանակ
• Հորատման բիթեր
• Պտուտակահան բիթեր
• Տաք սոսինձ ատրճանակ
• Mini-USB մալուխ
• Arduino IDE
• Կալիպեր/քանոն

Քայլ 3. Սխեմաների բացատրություն

Սխեմատիկ դիագրամը հասկանալն ավելի դյուրին դարձնելու համար նկարագրությունը բաժանվում է ենթաշղթաների, մինչդեռ յուրաքանչյուր ենթաշրջան պատասխանատվություն է կրում յուրաքանչյուր նախագծային բլոկի համար.

1. Arduino Nano Circuit:

Arduino Nano մոդուլը գործում է որպես «Գլխավոր ուղեղ» մեր սարքի համար: Այն վերահսկում է սարքի բոլոր ծայրամասային մոդուլները ՝ ինչպես թվային, այնպես էլ անալոգային ռեժիմներում: Քանի որ այս մոդուլն ունի իր սեփական mini-USB մուտքային միակցիչ, այն կօգտագործվի և՛ որպես էներգիայի մատակարարման մուտք, և՛ ծրագրավորման ինտերֆեյսի մուտք: Դրա պատճառով J1 - մինի USB միակցիչը անջատված է Arduino Nano- ի (U4) սխեմատիկ խորհրդանիշից:

Գոյություն ունի հատուկ անալոգային կապում (A0.. A5) որպես ընդհանուր նշանակության մուտքի/ելք օգտագործելու հնարավորություն, ուստի որոշ կապանքներ օգտագործվում են որպես թվային ելք ՝ հաղորդակցվելով սարքի ելքի ընտրված LCD և AC/DC միացումներով: A6 և A7 անալոգային կապերը նվիրված են անալոգային մուտքային կապում և կարող են օգտագործվել միայն որպես ADC մուտքագրում ՝ Arduino Nano միկրոկոնտրոլեր ATMEGA328P TQFP փաթեթի պատճառով, ինչպես դա սահմանված էր տվյալների թերթում: Ուշադրություն դարձրեք, որ մարտկոցի լարման գիծը VBAT- ը կցված է անալոգային մուտքի պին A7- ին, քանի որ մենք պետք է ստանանք դրա արժեքը `Li-ion մարտկոցի լարման ցածր մարտկոցի վիճակը որոշելու համար:

2. Էներգամատակարարում

Էլեկտրաէներգիայի մատակարարման սխեման հիմնված է ամբողջ սարքը սնուցելու Li-ion մարտկոցի միջոցով 3.7V փոխարկված 5V- ի վրա: SW1- ը SPST միացման անջատիչ է, որը վերահսկում է հոսանքի հոսքը ամբողջ շրջագծով: Ինչպես երևում է սխեմատիկայից, երբ արտաքին էներգիայի մատակարարումը միացված է Arduino Nano մոդուլի միկրո USB միակցիչի միջոցով, մարտկոցը լիցքավորվում է TP4056 մոդուլի միջոցով: Համոզվեք, որ շղթայի վրա կան մի քանի արժեքների շրջանցման կոնդենսատորներ, քանի որ կա DC-DC խթանման փոխարկիչ, որը աղմուկը միացնում է գետնին և ամբողջ շրջանի 5V պոտենցիալները:

3. AD9833 և արտադրանք

Այս ենթաշղթան ապահովում է համապատասխան ելքային ալիքի ձև ՝ սահմանված AD9833 մոդուլով (U1): Քանի որ սարքում կա միայն մեկ սնուցման աղբյուր (5 Վ), անհրաժեշտ է միացման միացման սխեմա կցել ելքային կասկադին: C1 կոնդենսատորը շարքով միացված է ամպլիտուդայի ընտրության փուլին և կարող է լռել ռելեի ինդուկտորի շարժիչ հոսանքի միջոցով, դրանով իսկ ելքային ազդանշանը հետագծելով ուղիղ ելքային փուլին: C1- ն ունի 10uF արժեք, բավական է, որ նույնիսկ ցածր հաճախականությունների ալիքի ձևը անցնի կոնդենսատորով առանց խեղաթյուրման, որը ազդում է միայն DC հեռացումից: Q1- ն օգտագործվում է որպես պարզ BJT անջատիչ, որն օգտագործվում է ռելեի ինդուկտորի միջոցով ընթացիկ հոսք վարելու համար: Համոզվեք, որ դիոդը միացված է ռելեի ինդուկտորին հակառակ բաշխմամբ, որպեսզի խուսափեն լարման թռիչքներից, որոնք կարող են վնասել սարքի սխեմաները:

Վերջին, բայց ոչ պակաս կարևոր փուլը ամպլիտուդայի ընտրությունն է: U6- ը 8-բիթանոց թվային պոտենցիոմետր IC է, որը գործում է որպես ելքային տրված ալիքի ձևի լարման բաժանարար: X9C104P- ը 100KOhm թվային պոտենցիոմետր է `մաքրիչի մաքրման դիրքի շատ պարզ կարգավորմամբ. 3-պին թվային մուտքագրումներ` մաքրիչ/մաքրիչի ավելացման/նվազման դիրքը կարգավորելու համար:

4. LCD:

16x2 Հեղուկ բյուրեղյա էկրանը գրաֆիկական ինտերֆեյս է օգտագործողի և սարքի սխեմաների միջև: Էներգիայի սպառումը նվազեցնելու համար LCD լուսադիոդի կաթոդը միացված է Q2 BJT- ին ՝ միացված որպես անջատիչ, որը կառավարվում է PWM ազդանշանով ՝ պայմանավորված Arduino analogWrite ունակությամբ (նկարագրված կլինի Arduino կոդի փուլում):

5. Կոդավորիչ `

Կոդավորիչի սխեման կառավարման միջերես է, որը սահմանում է ամբողջ սարքի աշխատանքը: U9- ը բաղկացած է կոդավորողից և SPST անջատիչից, ուստի նախագծին լրացուցիչ կոճակներ ավելացնելու կարիք չկա: Կոդավորող և անջատիչ կապերը պետք է քաշվեն արտաքին 10KOhm ռեզիստորներով, սակայն այն կարող է սահմանվել նաև կոդի միջոցով: A և B կոդավորիչներին զուգահեռ խորհուրդ է տրվում ավելացնել 0.1uF կոնդենսատորներ `այս մուտքային գծերի վրա ցատկելուց խուսափելու համար:

6. JST միակցիչներ

Սարքի բոլոր արտաքին մասերը միացված են JST միակցիչների միջոցով, դրանով իսկ ավելի հարմար դարձնելով սարքի հավաքումը ՝ լրացուցիչ գործառույթով նվազեցնելով շինարարության ընթացքում սխալների տեղը: Միակցիչների քարտեզագրումը կատարվում է հետևյալ կերպ.

• J3, J4: LCD
• J5: Կոդավորիչ
• J6: Մարտկոց
• J7: SPST միացման անջատիչ
• J8: RCA ելքային միակցիչ

Քայլ 4: Sոդում

Այս նախագծի մոդուլային դիզայնի պատճառով զոդման քայլը դառնում է պարզ.

A. Հիմնական տախտակի զոդում

1. Նախևառաջ անհրաժեշտ է նախատիպի տախտակը կտրել ցանկապատի ցանկալի չափերի չափով:

2. duոդում Arduino Nano մոդուլը և փորձարկում դրա սկզբնական աշխատանքը:

3. powerոդման էլեկտրամատակարարման սխեման և լարման բոլոր արժեքների ստուգումը համապատասխանում են սարքի պահանջներին:

4. 9ոդման AD9833 մոդուլը բոլոր ծայրամասային սխեմաներով:

5. STոդման բոլոր JST միակցիչները:

B. Արտաքին բաղադրիչներ

1. JST արական միակցիչի լարերը զոդել LCD կապում EXԻՇՏ կարգով, ինչպես նախատեսված էր հիմնական տախտակի վրա:

2. STոդում JST արական միակցիչի լարերը կոդավորողին `նախորդ քայլի նմանությամբ

3. oldոդման անջատիչ անջատիչը դեպի JST լարերը:

4. JST լարերը կպցրեք մարտկոցին (եթե դա ընդհանրապես անհրաժեշտ է: eBay- ում առկա Li-ion մարտկոցներից մի քանիսը նախապես զոդված են իրենց սեփական JST միակցիչով):

Քայլ 5: Շրջափակում և հավաքում

Allոդման ամբողջ ավարտից հետո մենք կարող ենք անցնել սարքի հավաքման հաջորդականությանը.

1. Մտածեք սարքի արտաքին մասերի տեղադրման մասին. Իմ դեպքում ես նախընտրեցի տեղադրել կոդավորիչը LCD- ից ներքև, երբ անջատիչ անջատիչը և RCA միակցիչը տեղադրված են պատյանների տուփի առանձին կողմերում:

2. LCD շրջանակի պատրաստում. Որոշեք, թե որտեղ է տեղադրվելու LCD սարքը, համոզվեք, որ այն կտեղադրվի ճիշտ ուղղությամբ, ինձ մի քանի անգամ պատահեց, որ կտրման ամբողջ գործընթացը ավարտելուց հետո LCD- ը ուղղահայաց շրջվեց, որի մասին տխուր է, քանի որ կարիք կա LCD- ի շրջանակը վերադասավորելու:

Շրջանակն ընտրելուց հետո մի քանի անցք կատարեք ամբողջ շրջանակի պարագծի վրա: Հեռացրեք բոլոր անցանկալի պլաստիկ կտրվածքները հղկող ֆայլով:

Տեղադրեք LCD- ը ներսից և տեղադրեք պտուտակի կետերը պարիսպի վրա: Հորատեք անցքեր համապատասխան տրամագծով հորատիչներով: Տեղադրեք ձգված պտուտակներ և ամրացրեք ընկույզները առջևի վահանակի ներքին կողմում:

3. Կոդավորիչ. Փաթեթի վրա կա միայն մեկ պտտվող մաս: Հորատեք տարածքը ըստ կոդավորիչի պտտվող կցորդի տրամագծի: Ներդրեք այն ներսից, ամրացրեք այն տաք սոսինձ ատրճանակով: Գլխարկ դրեք պտտվող կցորդի վրա:

4. Անջատիչ անջատիչ. Որոշեք միացման անջատիչի ճոճանակի չափերը, այնպես որ այն կարող է ազատորեն ներքև կամ ներքև քաշվել: Եթե միացման անջատիչի վրա պտուտակային կետեր ունեք, պարուրեք համապատասխան հատվածները պարիսպի վրա, հակառակ դեպքում կարող եք ամրացնել այն տաք սոսինձ ատրճանակով:

5. RCA ելքային միակցիչ. Հորատեք համապատասխան տրամագծի անցք RCA ելքային միակցիչի համար `պարիսպի կողային-ներքևի կողմում: Ամրացրեք այն տաք սոսինձ ատրճանակով:

6. Հիմնական տախտակ և մարտկոց. Տեղադրեք Li-ion մարտկոցը պարիսպի ներքևի մասում: Մարտկոցը կարող է ամրացվել տաք սոսինձ ատրճանակով: Գլխավոր տախտակը պետք է փորված լինի չորս վայրում `յուրաքանչյուր տախտակի յուրաքանչյուր անկյունում 4 պտուտակով: Համոզվեք, որ Arduino մինի-USB մուտքը հնարավորինս մոտ է պարիսպի սահմանին (մենք ստիպված կլինենք այն օգտագործել լիցքավորման և ծրագրավորման նպատակների համար):

7. Mini-USB. Կտրեք Arduino Nano միկրո USB- ի համար ցանկալի տարածքը հղկող ֆայլով, դրանով իսկ հնարավոր դարձնելով արտաքին էներգիայի/համակարգչի միացումը սարքին, երբ այն ամբողջությամբ հավաքվի:

8. Վերջնական. Միացրեք բոլոր JST միակցիչները, ամրացրեք պատյանների երկու մասերը `չորս 8 մմ պտուտակներով, պարիսպի յուրաքանչյուր անկյունում:

Քայլ 6: Arduino ծածկագիրը

Կցված ծածկագիրը սարքի ամբողջական կոդն է, որն անհրաժեշտ է սարքի ամբողջական աշխատանքի համար: Բոլոր անհրաժեշտ բացատրությունները կցվում են ծածկագրի ներսում գտնվող մեկնաբանությունների բաժիններին:

Քայլ 7: Վերջնական փորձարկում

Մենք ունենք մեր սարքը պատրաստ օգտագործման համար: mini-USB միակցիչը գործում է ինչպես ծրագրավորողի մուտքի, այնպես էլ արտաքին լիցքավորիչի մուտքագրման համար, ուստի սարքը կարող է ծրագրավորվել ամբողջությամբ հավաքվելուց հետո:

Հուսով եմ, որ այս ուսանելիը օգտակար կգտնեք, Շնորհակալություն կարդալու համար:;)