Arduino पर पोर्टेबल फ़ंक्शन जेनरेटर: 7 चरण (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

फ़ंक्शन जनरेटर एक बहुत ही उपयोगी उपकरण है, खासकर जब हम एक निश्चित सिग्नल के लिए हमारे सर्किट की प्रतिक्रिया का परीक्षण करने पर विचार कर रहे हैं। इस निर्देश में मैं छोटे, उपयोग में आसान, पोर्टेबल फ़ंक्शन जनरेटर के निर्माण अनुक्रम का वर्णन करूँगा।

परियोजना की विशेषताएं:

• पूरी तरह से डिजिटल नियंत्रण: निष्क्रिय एनालॉग घटकों की कोई आवश्यकता नहीं है।
• मॉड्यूलर डिजाइन: प्रत्येक उप-सर्किट एक पूर्व-परिभाषित उपयोग में आसान मॉड्यूल है।
• आउटपुट फ्रीक्वेंसी: उपलब्ध रेंज 0Hz से 10MHz तक।
• सरल नियंत्रण: बिल्ट-इन पुश बटन के साथ सिंगल रोटरी एनकोडर।
• पोर्टेबल उपयोग के लिए ली-आयन बैटरी, बाहरी चार्जिंग क्षमता के साथ।
• आउटपुट तरंग के लिए एसी और डीसी युग्मन।
• ऊर्जा खपत में कमी के लिए एलसीडी चमक नियंत्रण।
• बैटरी चार्ज संकेतक।
• डिजिटल आयाम नियंत्रण।
• तीन उपलब्ध तरंगें: साइन, त्रिकोण और वर्ग।

चरण 1: विचार

एक निश्चित तरंग पर सर्किट की प्रतिक्रिया के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए बहुत सारे सर्किट होते हैं जिन्हें कुछ परीक्षण उपकरणों की आवश्यकता होती है। यह परियोजना Arduino (इस मामले में Arduino नैनो) पर आधारित है, जिसमें 3.7V लिथियम-आयन बैटरी एक शक्ति स्रोत के रूप में इस प्रकार डिवाइस को पोर्टेबल बनाती है। यह ज्ञात है कि Arduino नैनो बोर्ड को बिजली की आपूर्ति के रूप में 5V की आवश्यकता होती है, इसलिए इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन में DC-DC बूस्ट कनवर्टर होता है जो Arduino को पावर देने के लिए आवश्यक 3.7V बैटरी वोल्टेज को 5V में परिवर्तित करता है। इस प्रकार, अपेक्षाकृत सरल योजनाबद्ध आरेख के साथ, इस परियोजना का निर्माण करना आसान है, पूरी तरह से मॉड्यूलर।

बोर्ड को पावर देना: डिवाइस में एक सिंगल मिनी-यूएसबी कनेक्टर होता है जो बाहरी बिजली की आपूर्ति से 5V प्राप्त करता है, जो कि पीसी या बाहरी यूएसबी चार्जर हो सकता है। सर्किट को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि जब 5V डीसी स्रोत जुड़ा होता है, तो ली-आयन बैटरी को TP4056 चार्जर मॉड्यूल द्वारा चार्ज किया जा रहा है जो कि बिजली आपूर्ति सर्किटरी से जुड़ा हुआ है (विषय को निम्नलिखित चरणों में आगे बढ़ाया जाएगा)।

AD9833: एकीकृत फ़ंक्शन जनरेटर सर्किट, SPI इंटरफ़ेस के माध्यम से नियंत्रित आवृत्ति मॉड्यूलेशन विकल्प के साथ वर्ग / साइन / त्रिकोण तरंग उत्पन्न करने की क्षमता के साथ डिजाइन का एक केंद्रीय हिस्सा है। चूंकि AD9833 में आउटपुट सिग्नल आयाम को बदलने की कोई क्षमता नहीं है, इसलिए मैंने डिवाइस आउटपुट एंडपॉइंट पर वोल्टेज डिवाइडर के रूप में एक डिजिटल 8-बिट पोटेंशियोमीटर का उपयोग किया है (आगे के चरणों में वर्णित किया जाएगा)।

डिस्प्ले: मूल 16x2 एलसीडी है, जो शायद Arduino उपयोगकर्ताओं के बीच सबसे लोकप्रिय लिक्विड-क्रिस्टल डिस्प्ले है। ऊर्जा की खपत को कम करने के लिए, Arduino पूर्व-परिभाषित "एनालॉग" पिन से PWM सिग्नल के माध्यम से LCD बैकलाइट को समायोजित करने का एक विकल्प है।

इस संक्षिप्त परिचय के बाद, हम निर्माण प्रक्रिया के लिए आगे बढ़ सकते हैं।

चरण 2: पुर्जे और उपकरण

1: इलेक्ट्रॉनिक पार्ट्स:

1.1: एकीकृत मॉड्यूल:

• अरुडिनो नैनो बोर्ड
• १६०२ए - सामान्य लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले
• CJMCU - AD9833 फंक्शन जनरेटर मॉड्यूल
• TP4056 - ली-आयन बैटरी चार्जर मॉड्यूल
• डीसी-डीसी स्टेप-अप कवर्टर मॉड्यूल: 1.5V-3V से 5V कनवर्टर

1.2: एकीकृत सर्किट:

• एसआरडी = 05 वीडीसी - 5 वी एसपीडीटी रिले
• X9C104P - 8-बिट 100KOhm डिजिटल पोटेंशियोमीटर
• EC11 - SPST स्विच के साथ रोटरी एनकोडर
• 2 x 2N2222A - NPN सामान्य प्रयोजन BJT

1.3: निष्क्रिय और अवर्गीकृत भाग:

• 2 x 0.1uF -सिरेमिक कैपेसिटर
• 2 x 100uF - इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर
• 2 x 10uF - इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर
• 3 x 10KOhm रेसिस्टर्स
• 2 x 1.3KOhm प्रतिरोधी
• 1 x 1N4007 दिष्टकारी डायोड
• 1 एक्स एसपीडीटी टॉगल स्विच

1.4: कनेक्टर:

• 3 एक्स 4-पिन जेएसटी 2.54 मिमी पिच कनेक्टर
• 3 एक्स 2-पिन जेएसटी 2.54 मिमी पिच कनेक्टर
• 1 एक्स आरसीए ग्रहण कनेक्टर

2: यांत्रिक भाग:

• 1 x 12.5cm x 8cm x 3.2cm प्लास्टिक संलग्नक
• 6 x KA-2mm पुलिंग स्क्रू
• 4 x KA-8mm ड्रिलिंग स्क्रू
• 1 एक्स एनकोडर नॉब (कैप)
• 1 x 8cm x 5cm प्रोटोटाइप बोर्ड

3. उपकरण और सॉफ्टवेयर:

• सोल्डरिंग स्टेशन/लोहा
• विद्युत पेचकश
• कई आकारों की ग्राइंडिंग फ़ाइलें
• तेज चाकू
• ड्रिल बिट्स
• स्क्रूड्राइवर बिट्स
• गर्म गोंद वाली बंदूक
• मिनी-यूएसबी केबल
• अरुडिनो आईडीई
• कैलिपर/शासक

चरण 3: योजनाबद्ध स्पष्टीकरण

योजनाबद्ध आरेख को समझना आसान बनाने के लिए, विवरण को उप-सर्किट में विभाजित किया गया है, जबकि प्रत्येक उप-सर्किट में प्रत्येक डिज़ाइन ब्लॉक की ज़िम्मेदारी है:

1. अरुडिनो नैनो सर्किट:

Arduino नैनो मॉड्यूल हमारे डिवाइस के लिए "मेन ब्रेन" के रूप में कार्य करता है। यह डिजिटल और एनालॉग ऑपरेटिंग मोड दोनों में डिवाइस पर सभी परिधीय मॉड्यूल को नियंत्रित करता है। चूंकि इस मॉड्यूल का अपना मिनी-यूएसबी इनपुट कनेक्टर है, इसलिए इसे बिजली आपूर्ति इनपुट और प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस इनपुट दोनों के रूप में उपयोग किया जाएगा। उसके कारण, J1 - मिनी-USB कनेक्टर Arduino Nano (U4) के योजनाबद्ध प्रतीक से अलग है।

सामान्य प्रयोजन I/O के रूप में समर्पित एनालॉग पिन (A0.. A5) का उपयोग करने के लिए एक विकल्प है, इसलिए कुछ पिनों को डिजिटल आउटपुट के रूप में उपयोग किया जाता है, जो डिवाइस के आउटपुट के LCD और AC/DC युग्मन चयन के साथ संचार करता है। एनालॉग पिन A6 और A7 समर्पित एनालॉग इनपुट पिन हैं और केवल Arduino नैनो माइक्रोकंट्रोलर ATMEGA328P TQFP पैकेज के कारण ADC इनपुट के रूप में उपयोग किए जा सकते हैं, क्योंकि इसे डेटाशीट में परिभाषित किया गया था। ध्यान दें कि बैटरी वोल्टेज लाइन वीबीएटी एनालॉग इनपुट पिन ए 7 से जुड़ी हुई है, क्योंकि ली-आयन बैटरी वोल्टेज की कम बैटरी स्थिति निर्धारित करने के लिए हमें इसका मूल्य प्राप्त करने की आवश्यकता है।

2. बिजली की आपूर्ति:

बिजली आपूर्ति सर्किट ली-आयन बैटरी 3.7V के माध्यम से पूरे डिवाइस को 5V में परिवर्तित करने पर आधारित है। SW1 एक SPST टॉगल स्विच है जो पूरे सर्किट पर बिजली के प्रवाह को नियंत्रित करता है। जैसा कि योजनाबद्ध से देखा जा सकता है, जब बाहरी बिजली की आपूर्ति Arduino नैनो मॉड्यूल के माइक्रो-यूएसबी कनेक्टर के माध्यम से जुड़ी होती है, तो बैटरी को TP4056 मॉड्यूल के माध्यम से चार्ज किया जा रहा है। सुनिश्चित करें कि सर्किट पर कई मूल्यों के बाईपास कैपेसिटर मौजूद हैं, क्योंकि जमीन पर एक डीसी-डीसी बूस्ट कनवर्टर स्विचिंग शोर है और पूरे सर्किट की 5V क्षमता है।

3. AD9833 और आउटपुट:

यह उप-सर्किट AD9833 मॉड्यूल (U1) द्वारा परिभाषित उपयुक्त आउटपुट तरंग प्रदान करता है। चूंकि डिवाइस (5V) पर केवल एक ही बिजली की आपूर्ति होती है, इसलिए आउटपुट कैस्केड में युग्मन चयन सर्किट संलग्न करने की आवश्यकता होती है। C1 संधारित्र श्रृंखला में आयाम चयन चरण से जुड़ा हुआ है, और रिले प्रारंभ करनेवाला पर वर्तमान ड्राइविंग के माध्यम से खामोश किया जा सकता है, इस प्रकार आउटपुट सिग्नल को सीधे आउटपुट चरण में खोजा जा सकता है। C1 का मान 10uF है, यह कम आवृत्तियों की तरंग के लिए भी पर्याप्त है कि वह बिना विकृत हुए संधारित्र से होकर गुजरे, केवल DC हटाने से प्रभावित होता है। Q1 का उपयोग साधारण BJT स्विच के रूप में किया जाता है जिसका उपयोग रिले के प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से करंट को चलाने के लिए किया जाता है। सुनिश्चित करें कि डिवाइस सर्किट को नुकसान पहुंचाने वाले वोल्टेज स्पाइक्स से बचने के लिए डायोड को रिले इंडक्टर के लिए रिवर्स आवंटन में जोड़ा गया है।

अंतिम लेकिन कम से कम चरण एक आयाम चयन नहीं है। U6 8-बिट डिजिटल पोटेंशियोमीटर IC है, जो किसी दिए गए आउटपुट वेवफॉर्म के लिए वोल्टेज डिवाइडर के रूप में कार्य करता है। X9C104P एक 100KOhm डिजिटल पोटेंशियोमीटर है जिसमें बहुत ही सरल वाइपर स्थिति समायोजन है: वृद्धि / कमी वाइपर स्थिति को समायोजित करने के लिए 3-पिन डिजिटल इनपुट।

4. एलसीडी:

16x2 लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले यूजर और डिवाइस के सर्किट्री के बीच ग्राफिकल इंटरफेस है। ऊर्जा की खपत को कम करने के लिए, LCD बैकलाइट कैथोड पिन Q2 BJT से स्विच के रूप में जुड़ा हुआ है, जिसे Arduino analogWrite क्षमता (Arduino code step में वर्णित किया जाएगा) द्वारा संचालित PWM सिग्नल द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

5. एनकोडर:

एनकोडर सर्किट एक कंट्रोल इंटरफेस है, जो पूरे डिवाइस ऑपरेशन को परिभाषित करता है। U9 में एनकोडर और एक SPST स्विच होता है, इसलिए प्रोजेक्ट में अतिरिक्त बटन जोड़ने की कोई आवश्यकता नहीं है। एन्कोडर और स्विच पिन को बाहरी 10KOhm प्रतिरोधों द्वारा खींचा जाना चाहिए, लेकिन इसे कोड के माध्यम से भी परिभाषित किया जा सकता है। इन इनपुट लाइनों पर बाउंसिंग से बचने के लिए एन्कोडर ए और बी पिन के समानांतर में 0.1uF कैपेसिटर जोड़ने की सिफारिश की जाती है।

6. जेएसटी कनेक्टर्स:

डिवाइस के सभी बाहरी हिस्से जेएसटी कनेक्टर्स के माध्यम से जुड़े हुए हैं, इस प्रकार बिल्डिंग प्रक्रिया के दौरान गलतियों के लिए जगह को कम करने की एक अतिरिक्त सुविधा के साथ, डिवाइस को इकट्ठा करना अधिक सुविधाजनक बनाता है। कनेक्टर्स का मानचित्रण इस प्रकार किया जाता है:

• J3, J4: LCD
• J5: एनकोडर
• J6: बैटरी
• J7: SPST टॉगल स्विच
• J8: आरसीए आउटपुट कनेक्टर

चरण 4: सोल्डरिंग

इस परियोजना के मॉड्यूलर डिजाइन के कारण, सोल्डरिंग चरण सरल हो जाता है:

ए मुख्य बोर्ड सोल्डरिंग:

1. सबसे पहले, प्रोटोटाइप बोर्ड को वांछित बाड़े के आयामों के आकार में क्रॉप करने की आवश्यकता है।

2. Arduino नैनो मॉड्यूल को टांका लगाना और इसके प्रारंभिक संचालन का परीक्षण करना।

3. सोल्डरिंग पावर सप्लाई सर्किट और सभी वोल्टेज मानों की जांच करना डिवाइस की आवश्यकताओं के अनुरूप है।

4. सभी परिधीय सर्किटों के साथ AD9833 मॉड्यूल को टांका लगाना।

5. सभी JST कनेक्टर्स को मिलाप करना।

बी बाहरी घटक:

1. मुख्य बोर्ड पर योजना के अनुसार JST पुरुष कनेक्टर के तारों को LCD पिन से सटीक क्रम में मिलाना।

2. पिछले चरण के समान ही एनकोडर को जेएसटी पुरुष कनेक्टर के तारों को मिलाना

3. JST तारों पर टांका लगाने का टॉगल स्विच।

4. बैटरी को JST तारों को मिलाना (यदि इसकी बिल्कुल भी आवश्यकता हो। eBay पर उपलब्ध कुछ ली-आयन बैटरी अपने स्वयं के JST कनेक्टर के साथ पूर्व-सोल्डर की जाती हैं)।

चरण 5: संलग्नक और विधानसभा

सभी सोल्डरिंग हो जाने के बाद, हम डिवाइस असेंबली सीक्वेंस पर आगे बढ़ सकते हैं:

1. डिवाइस के बाहरी हिस्सों के प्लेसमेंट पर विचार करें: मेरे मामले में, मैंने एनकोडर को एलसीडी के नीचे रखना पसंद किया, जब टॉगल स्विच और आरसीए कनेक्टर को संलग्नक बॉक्स के अलग-अलग किनारों पर रखा जाता है।

2. एलसीडी फ्रेम तैयार करना: तय करें कि एलसीडी डिवाइस पर कहां स्थित होगा, सुनिश्चित करें कि इसे सही दिशा में रखा जाएगा, मेरे साथ कई बार ऐसा हुआ है कि सभी काटने की प्रक्रिया समाप्त करने के बाद, एलसीडी लंबवत रूप से उलटा हुआ था, जिसके बारे में बोलते हुए दुख की बात है, क्योंकि एलसीडी फ्रेम को फिर से व्यवस्थित करने की जरूरत है।

फ्रेम के चयन के बाद, पूरे फ्रेम की परिधि पर कई छेद ड्रिल करें। ग्राइंडिंग फाइल के साथ सभी अवांछित प्लास्टिक कट्स को हटा दें।

एलसीडी को अंदर से डालें और बाड़े पर पेंच बिंदुओं का पता लगाएं। उपयुक्त व्यास के ड्रिल बिट के साथ ड्रिल छेद। सामने के पैनल के अंदर की तरफ खींचे हुए स्क्रू डालें और नट्स को फास्ट करें।

3. एनकोडर: पैकेज पर केवल एक रोटरी भाग होता है। एनकोडर रोटरी अटैचमेंट व्यास के अनुसार क्षेत्र को ड्रिल करें। इसे अंदर से डालें, इसे गर्म गोंद बंदूक से जकड़ें। रोटरी अटैचमेंट पर कैप लगाएं।

4. टॉगल स्विच: टॉगल स्विच स्विंग के आयामों पर निर्णय लें, ताकि इसे स्वतंत्र रूप से नीचे या ऊपर खींचा जा सके। यदि आपके पास टॉगल स्विच पर पेंच बिंदु हैं, तो बाड़े पर उपयुक्त क्षेत्रों को ड्रिल करें, अन्यथा आप इसे गर्म गोंद बंदूक से जकड़ सकते हैं।

5. आरसीए आउटपुट कनेक्टर: बाड़े के नीचे की तरफ आरसीए आउटपुट कनेक्टर के लिए उपयुक्त व्यास छेद ड्रिल करें। इसे गर्म गोंद बंदूक से जकड़ें।

6. मुख्य बोर्ड और बैटरी: ली-आयन बैटरी को बाड़े के नीचे की तरफ रखें। बैटरी को गर्म गोंद बंदूक से बांधा जा सकता है। प्रत्येक मुख्य बोर्ड कोने पर 4 स्क्रू के लिए मुख्य बोर्ड को चार स्थानों पर ड्रिल किया जाना चाहिए। सुनिश्चित करें कि Arduino मिनी-यूएसबी इनपुट बाड़े की सीमा के जितना संभव हो उतना करीब है (हमें इसे चार्जिंग और प्रोग्रामिंग उद्देश्यों के लिए उपयोग करना होगा)।

7. मिनी-यूएसबी: ग्राइंडिंग फाइल के साथ Arduino नैनो माइक्रो-यूएसबी के लिए वांछित क्षेत्र को काट दें, इस प्रकार बाहरी बिजली की आपूर्ति / पीसी को पूरी तरह से इकट्ठा होने पर डिवाइस से कनेक्ट करना संभव हो जाता है।

8. अंतिम: सभी जेएसटी कनेक्टर्स को कनेक्ट करें, बाड़े के दोनों हिस्सों को संलग्नक के प्रत्येक कोने पर चार 8 मिमी स्क्रू के साथ संलग्न करें।

चरण 6: Arduino कोड

संलग्न कोड संपूर्ण डिवाइस कोड है जो संपूर्ण डिवाइस संचालन के लिए आवश्यक है। सभी आवश्यक स्पष्टीकरण कोड के अंदर टिप्पणी अनुभागों में संलग्न हैं।

चरण 7: अंतिम परीक्षण

हमारे पास हमारा उपकरण उपयोग के लिए तैयार है। मिनी-यूएसबी कनेक्टर प्रोग्रामर इनपुट और बाहरी चार्जर इनपुट दोनों के रूप में कार्य करता है, इसलिए डिवाइस पूरी तरह से असेंबल होने पर प्रोग्राम किए जाने में सक्षम है।

आशा है, आपको यह निर्देश योग्य उपयोगी लगेगा, पढ़ने के लिए धन्यवाद!;)