Израда једноканалног осцилоскопа помоћу Ардуина

У овом занимљивом посту направићемо једноставан једноканални осцилоскоп користећи Ардуино и лични рачунар, где ће таласни облици бити приказани на екрану рачунара, а фреквенција и временски период улазних таласа на екрану 16 к 2 .

Увод

Сваки љубитељ електронике једном је рекао „Имам сан, једног дана ћу купити осцилоскоп“, али многима је још увек сан да поседују пристојан осцилоскоп за своје пројекте и експерименте.

Осцилоскоп је скупа опрема чак и за модел почетног нивоа, сматрамо их луксузним електроничким алатом и можда бисмо зауставили наше експерименте и пројекте јер их не можемо приуштити.

Овај пројекат може многима променити игру, љубитељи електронике не требају трошити тоне новца за осцилоскоп за мерење основних параметара таласа.

Предложена идеја има врло ограничену функционалност, тако да не очекујте функције на врхунски осцилоскоп да буде присутан у овом пројекту. Овим пројектом добијамо три солидне функционалности:

1) визуелни приказ таласног облика на екрану рачунара

2) мерење фреквенције улазног таласа

3) Мерење временског периода улазног таласа у микросекундама.

Фреквенција и временски период сигнала биће приказани на 16 к 2 ЛЦД дисплеју. Постоје две методе за визуелно представљање таласног облика на екрану рачунара, које ће бити описане у даљем делу чланка.

Сада заронимо у технички део подешавања.

Предложена поставка састоји се од ардуина који је мозак нашег пројекта као и обично, ЛЦД екрана 16 к 2, ИЦ 7404, 10К потенциометра и рачунара, пожељно Виндовс машине.

Ардуино је мозак поставке и за овај пројекат морамо одабрати Ардуино УНО или Ардуино мега или Ардуино нано, јер други модели немају уграђени УСБ у серијски претварач који је неопходан за комуникацију између Ардуина и рачунара.

Ако одаберемо друге моделе ардуино плоче, потребан нам је спољни УСБ у серијски претварач који би могао закомпликовати пројекат.

Илустрација везе ЛЦД-а са Ардуино-ом:

Горње коло је само по себи разумљиво. Сличну везу између екрана и ардуина можемо наћи и на другим ЛЦД пројектима.

Потенциометар 10К користи се за подешавање контраста ЛЦД екрана 16 к 2 који корисник мора да подеси за оптималан приказ.

Функција ИЦ 7404 је да елиминише сваки сигнал буке са улаза и напаја се на пин за узорковање фреквенције А0. ИЦ 7404 емитује само правоугаоне таласе што је велика предност за ардуино, јер је ардуино способнији за обраду дигиталног сигнала од аналогних сигнала.

Програм:

//-----Program Developed by R.Girish-----//
#include
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2)
int X
int Y
float Time
float frequency
const int Freqinput = A0
const int oscInput = A1
int Switch = A2
const int test = 9
void setup()
{
Serial.begin(9600)
lcd.begin(16,2)
pinMode(Switch,INPUT)
pinMode(Freqinput,INPUT)
pinMode(oscInput,INPUT)
pinMode(test, OUTPUT)
analogWrite(test,127)
lcd.setCursor(0,0)
lcd.print('Press the button')
}
void loop()
{
if(digitalRead(Switch)==HIGH)
{
lcd.clear()
lcd.setCursor(0,0)
X = pulseIn(Freqinput,HIGH)
Y = pulseIn(Freqinput,LOW)
Time = X+Y
frequency = 1000000/Time
if(frequency<=0)
{
lcd.clear()
lcd.setCursor(0,0)
lcd.print('F=')
lcd.print('0.00 Hz')
lcd.setCursor(0,1)
lcd.print('T=')
lcd.print('0.00 us')
}
else
{
lcd.clear()
lcd.setCursor(0,0)
lcd.print('F=')
lcd.print(frequency)
lcd.print('Hz')
lcd.setCursor(0,1)
lcd.print('T=')
lcd.print(Time)
lcd.print(' us')
delay(500)
}
}
else
{
Serial.println(analogRead(oscInput))
}
}
//-----Program Developed by R.Girish-----//

Након што довршите хардверски део и отпремите горњи код. Време је да нацртате таласни облик на екрану рачунара. То се може учинити на два начина, најлакши и најлењи начин описан је у наставку.

Метод 1:

• Прикључите улазну жицу на иглицу 9 ардуино (тест режим).
• Отворите Ардуино ИДЕ (мора бити 1.6.6 или новија верзија)
• Идите на картицу „алати“ и одаберите серијски цртач

Чим се отвори серијски плотер, можете видети правоугаони талас који се генерише из ардуино-овог пина бр. 9, илустрован доле.

Притисните тастер да бисте приказали очитавања, а такође и за освежавање очитавања на ЛЦД екрану, он мора да прикаже око 490Хз у „тест моду“.

Шема режима теста:

Режим тестирања је да се провери правилно функционисање осцилоскопа. Пин # 9 је програмиран тако да даје 490Хз излаз.

Метод 2:

Овај метод је релативно једноставан, али морамо да преузмемо софтвер са дате везе: хттп://ввв.к-ио.цо.ук/довнлоадс/Сериал-Осциллосцопе-в1.5.зип

Овај софтвер ће нам пружити мало више контроле и карактеристика у поређењу са серијским плотером ардуина. Можемо зумирати и генерисати генерисани таласни облик, можемо подесити функционалност окидача, контролу померања вертикалне и хоризонталне осе итд.

• Преузмите софтвер и извадите.

• Сада двапут кликните на апликацију Сериал Осциллосцопе.

• Отвориће се прозор као што је приказано доле и одабрати брзину преноса на 9600.

• Сада одаберите картицу „Сериал порт“ и одаберите одговарајући ЦОМ порт који може да разликује рачунар од рачунара. Ако одаберете тачан ЦОМ порт, можете видети очитавања као што је приказано доле.

• Сада одаберите картицу „осцилоскоп“ и одаберите „канали 1, 2 и 3“ (прва опција).

• Можете видети генерисани тест сигнал из Ардуина као што је приказано доле.

Као што видите, на софтверу постоје нека контролна дугмад помоћу којих можете боље анализирати таласни облик.

БЕЛЕШКА:

Предложени постав има један главни недостатак:

Ардуино не може истовремено приказати улазни таласни облик на екрану рачунара и очитавање фреквенције / временског периода на ЛЦД екрану. Да бисте превазишли овај проблем, доступан је тастер за очитавање / освежавање фреквенције и временског периода на ЛЦД дисплеју.

Једном када притиснете дугме, на ЛЦД екрану ће се приказати фреквенција и временски период, док ће се таласни облик замрзнути на екрану рачунара све док притискате тастер.

Ово такође можете сматрати предношћу, јер у било ком тренутку можете зауставити фреквенцију на монитору рачунара, што вам може дати времена за анализу приказаног таласног облика.

Ауторски прототип:

Ако имате било каквих додатних питања у вези са овим једноставним једноканалним осцилоскопским кругом Ардуино, слободно употребите доњи оквир за коментаре да бисте изразили своје специфичне ставове