Генератор нарисованного сигнала. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Сигнал на выходе этого генератора имеет форму, совпадающую с кривой, "нарисованной" пользователем на экране графического ЖКИ с разрешением 128x64 пкс. Такой генератор пригодится для проверки различных электронных приборов. С его помощью можно, например, подобрать форму сигналов самого необычного тембра для электромузыкальных инструментов.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Частоту повторения "нарисованной" кривой на выходе генератора можно менять от 0,2 до 7500 Гц и даже выше, если на экране нарисовать не один, а несколько периодов. Например, если нарисовать 64 импульса, то их частоту можно изменять примерно от 12,8 Гц до 470 кГц.

Нижний край экрана индикатора соответствует нулевому напряжению на первом выходе генератора, а верхний - максимальному положительному, которое имеющимся в генераторе регулятором можно изменять от 0 приблизительно до +3,5 В. Сигнал на втором выходе отличается тем, что в нем отсутствует постоянная составляющая. Кроме того, на этом выходе при низкой частоте повторения кривой возможно искажение ее формы.

Генератор можно питать от любого источника стабилизированного постоянного напряжения 5 В. Потребляет он всего 18 мА. В момент выключения питания форма имеющейся на экране кривой сохраняется в цифровом виде в энергонезависимой памяти микроконтроллера, а при его включении она восстанавливается.

Схема генератора показана на рис. 1. Основные его детали - микроконтроллер DD1 (PIC16F873A-I/P) и графический ЖКИ HG1 (МТ-12864J-2FLA). Описание индикатора можно найти в [1], а особенности его стыковки с микроконтроллером - в [2].

Тактовая частота микроконтроллера 20 МГц задана кварцевым резонатором ZQ1. Цепь R1C1 предназначена для установки микроконтроллера в исходное состояние при включении питания, а диод VD1 обеспечивает быструю разрядку конденсатора C1 после выключения питания. Кнопками SB1-SB3 управляют генератором.

Двоичные коды хранящихся в памяти отсчетов "нарисованного" на экране ЖКИ сигнала микроконтроллер с заданной частотой выводит на выходы RA0- RA5. Резистор R2 служит нагрузкой выхода RA4, который, в отличие от других выходов микроконтроллера, выполнен по схеме с открытым стоком.

К выходам RA0-RA5 подключен преобразователь двоичного кода в пропорциональное его значению напряжение, собранный из резисторов R3-R8. Обратите внимание, что каждый из резисторов здесь имеет сопротивление, вдвое меньшее, чем предыдущий. Это необходимо для правильного преобразования и должно строго соблюдаться. Однако сопротивление резистора R7 немного меньше расчетного, равного 6 кОм, что частично компенсирует влияние резистора R2 на характеристику преобразования.

Резисторы R3-R8 указанного на схеме сопротивления необходимо подобрать с максимально возможной точностью из числа ближайших стандартных номиналов. Измерять их сопротивление в процессе подборки следует одним и тем же цифровым прибором.

Чем меньше требуемое сопротивление резистора, тем с большей точностью его нужно подбирать. Для облегчения подборки можно составлять каждый резистор из двух, соединенных последовательно. Один из них должен иметь сопротивление, близкое к требуемому, но меньшее его, а второй - добавлять оставшееся.

Эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 устраняет влияние нагрузки генератора на работу преобразователя кода в напряжение. Резистор R9 устанавливает рабочую точку транзистора так, чтобы при низких уровнях напряжения одновременно на всех выходах RA0-RA5 напряжение на эмиттере транзистора было максимально близким к нулю, но он оставался в активном режиме. Этим устраняются искажения нижней (на экране ЖКИ) части "нарисованного" сигнала. Конденсатор C5 сглаживает ступеньки сформированного цифровым способом сигнала. При работе с низкочастотными сигналами его емкость может потребоваться увеличить в несколько раз, а с высокочастотными - уменьшить.

Переменным резистором R10 регулируют амплитуду выходного сигнала. Резистор R12 защищает транзистор от повреждения при случайном замыкании выхода 1 на общий провод, когда движок переменного резистора находится в верхнем по схеме положении. Конденсатор C6 не пропускает на выход 2 постоянную составляющую генерируемого сигнала.

Конденсатор C4 - блокировочный в цепи питания генератора, а подборкой резистора R11 добиваются наилучшей контрастности изображения на экране индикатора.

Рис. 2

Генератор собран в корпусе размерами 80x60x24 мм и по конструкции аналогичен карманному осциллографу, описанному в [3]. Внешний вид генератора показан на рис. 2. При первом включении прибора с только что запрограммированным микроконтроллером в нижней части экрана ЖКИ будет выведена прямая линия. В дальнейшем - это кривая заданной в предыдущем сеансе работы формы.

Работу начинают с нажатия на одну из кнопок генератора. После нажатия на кнопку SB1 на выходах генератора появляется сигнал изображенной на экране формы. Нажатием на SB2 переходят в режим изменения его частоты, а нажатием на кнопку SB3 - в режим ввода или корректировки формы кривой на экране.

В режиме изменения частоты кнопкой SB1 уменьшают ее значение, а кнопкой SB3 увеличивают его. Начальная частота равна 476 Гц. Всего имеются 511 фиксированных значений частоты, лежащих в указанном ранее диапазоне.

Сразу после входа в режим ввода и корректировки кривой условный курсор всегда находится на первой слева ее точке. При нажатой кнопке SB3 точка перемещается вверх по экрану, а достигнув верхней границы экрана, появляется снизу. С отпусканием кнопки точка останавливается. Установив в нужное положение первую точку, нажатием на кнопку SB2 переходят ко второй, установив и ее, переходят к третьей и так далее. За точкой 128 на правом краю экрана последует точка 1 на его левом краю.

Нарисовав описанным способом желаемую форму сигнала, включают генератор нажатием на кнопку SB1. При этом введенная кривая будет записана в энергонезависимую память (EEPROM) микроконтроллера. Поэтому после выключения питания прибора и его нового включения повторно вводить ее не придется.

Рис. 3

Сигнал можно услышать в головных телефонах, подключив их к выходу генератора, или увидеть на экране осциллографа (рис. 3). Скорость развертки осциллографа была установлена равной 0,2 мс/дел., а чувствительность его канала вертикального отклонения - 0,5 В/дел.

Программу микроконтроллера можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/03/genf.zip.

Литература

1. Жидкокристаллический модуль MT-12864J. - melt.com.ru/files/file2150172.5.pdf.
2. Милевский А. Использование графического ЖКИ МТ-12864А с микроконтроллером фирмы Microchip. - Радио, 2009, № 6, с. 28-31.
3. Пичугов. А. Карманный осциллограф. - Радио, 2013, № 10, с. 20, 21.

Автор: А. Пичугов

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Особенности почек помогают легче переносить высоту 18.01.2025

Высокогорные регионы всегда привлекали внимание исследователей, изучающих, как человек адаптируется к жизни в условиях разреженного воздуха. Недавнее исследование группы ученых из Университета Маунт-Ройал в Канаде, возглавляемое доктором Тревором Деем, проливает свет на важную роль почек в акклиматизации к большим высотам. Работы канадских ученых объясняют, почему представители народности шерпа, которые веками живут в высокогорных районах Тибета, значительно лучше переносят высокогорье. В своем исследовании ученые наблюдали за дыханием и составом крови участников во время их подъема на высоту 4300 метров в Гималаях, в Непале. Эксперимент проводился с участием двух групп: одна состояла из жителей низменностей, не привыкших к горной среде, а другая - из шерпов, чей организм приспособлен к жизни на большой высоте. Основное различие между этими группами было в том, как их организмы реагировали на дефицит кислорода в воздухе. У шерпов наблюдалась более быстрая и масштабная адаптация к ...>>

Производство электричества с помощью термоядерного синтеза 18.01.2025

Американская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) нацелена на создание первой в мире термоядерной электростанции, способной подключаться к электрической сети. Этот амбициозный проект, известный как ARC (Affordable, Robust, Compact), будет построен вблизи города Ричмонд, штат Вирджиния. В соответствии с планами, новая электростанция сможет производить до 400 мегаватт чистой энергии, что вполне хватит для обеспечения электричеством 150 тысяч домохозяйств. Прогнозируется, что станция начнет работу в 2030-х годах. Принцип работы термоядерной электростанции основан на процессе термоядерного синтеза, который происходит в ядре звезд. В отличие от традиционной атомной энергетики, где используется деление ядер атомов с образованием радиоактивных отходов, термоядерный синтез создает в качестве побочного продукта безопасный гелий. Для того чтобы удерживать плазму с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия, установка будет использовать мощные магнитные поля. Тем не менее, н ...>>

Экологическая защита для овощей и фруктов 17.01.2025

Исследователи из женского колледжа Шри Нараяна в Колламе, Керала, Индия, разработали инновационный способ продления свежести фруктов и овощей. Группа под руководством Пурнимы Виджаян предложила использовать съедобное покрытие, созданное на основе целлюлозных нановолокон (CNF), полученных из луковой шелухи. Этот подход не только продлевает срок хранения продуктов, но и способствует их безопасности благодаря включению нанокуркумина, известного своими антимикробными свойствами. Основным компонентом покрытия являются CNF, полученные из переработанных отходов лука. Эти нановолокна соединяются с синтетическим биополимером, который улучшает структуру покрытия, устраняя проблемы с водостойкостью и термической стабильностью, ранее свойственные материалам на основе CNF. Кроме того, добавление нанокуркумина усиливает антимикробные свойства покрытия, делая его особенно эффективным для предотвращения порчи. Для проверки эффективности этой разработки ученые провели эксперимент с апельсинами. П ...>>

Случайная новость из Архива Быстрая смена аккумуляторов электрокаров Tesla 26.06.2013 Производитель электромобилей компания Tesla представила технологию, которой давно ждали: автоматизированную систему быстрой замены аккумулятора электрокара. Теперь владельцам электромобиля не придется ждать на заправке по 5 часов, пока зарядится аккумулятор - робот заменит ее на заряженный всего за 90 секунд. Новую технологию лично презентовал известный инноватор и бизнесмен Элон Маск. Вообще, в Tesla давно "дразнили" этой новинкой, в частности электромобиль Tesla Model S изначально имеет быстросменяемую батарею. Оставалось разработать только соответствующее оборудование для заправки. Американцы выбрали для этого полностью автоматизированную систему, которая тратит на замену батареи даже меньше времени, чем требуется для заправки обычным бензином. Первоначально компания Tesla будет устанавливать новые автоматизированные системы на своих электрозаправках вдоль некоторых самых оживленных автострад США, в частности на дорогах между пятью штатами вдоль западного побережья и на дорогах между Вашингтоном и Бостоном. Если испытания в штатном рабочем режиме пройдут хорошо, сеть роботизированных электрозаправок расширится. Судя по всему, Tesla вполне могут захватить рынок электрических заправок, ведь тот, кто первым ее развернет, скорее всего, заставит производителей электроавто подстраиваться под свои стандарты. Стоимость каждой автоматизированной электрозаправки составит около 500 000 долл., а стоимость замены аккумулятора (то есть заправки электромобиля) Model S будет эквивалентна стоимости 57 л бензина - это 50-65 долл. в зависимости от региона. Получается, что заправка электромобиля Model S будет дороже, чем обычного бензинового авто, ведь за те же деньги на бензиновой машине можно проехать в 1,5-2 раза большее расстояние. Однако на самом деле ездить на Model S гораздо выгоднее, поскольку электромобиль можно заряжать дома, а полный заряд батареи емкостью 85 кВт*ч по обычным тарифам электросети обойдется в считанные доллары, и на этом дешевом заряде можно проехать до 420 км - более чем достаточно для большинства поездок. В случае же, если нужно ехать дальше - можно будет воспользоваться новой роботизированной электрозаправкой. Цена на замену аккумулятора вряд ли может быть ниже, ведь само оборудование электрозаправки стоит недешево, да к тому же приходится производить по несколько аккумуляторов на одну выпущенную машину, что само по себе требует инвестиций. Пока точно непонятно, каким образом будет происходить замена батарей, ведь владельцы нового аккумулятора не захотят, чтобы его меняли на старый и "заезженный". Судя по всему, пока это будет выглядеть как прокат - на обратном пути владелец сможет забрать свой заряженный аккумулятор обратно. Это на первый взгляд сложная система, но надо иметь ввиду, что электротранспорт только начал развиваться. В любом случае, в некоторых странах электротранспорт уже намного доступнее выгоднее бензиновых машин. Например тот же Tesla Model S в США можно взять в кредит с выплатой $580 в месяц (стоимость машины с батареей 85 кВт*ч составляет $72 400). Учитывая экономию на бензине и техобслуживании, для многих американских семей это даже более выгодно, чем новее бензиновые машины.

Другие интересные новости:

▪ Микрочип управляет мышцами

▪ Новое применение водородному двигателю

▪ Лазер ставит наноточки

▪ Аболютно легальный допинг

▪ Машина мостит улицы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки. Подборка статей

▪ статья Факторы риска наркотизации подростков. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Есть ли на Марсе каналы? Подробный ответ

▪ статья Архитектор. Должностная инструкция

▪ статья Силовые диоды. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Применение термокомпенсированной оптронной развязки в преобразователях напряжения. Часть 2. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025