Создайте этот светодиодный генератор сигналов развертки от 5 Гц до 400 кГц из комплектов: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Создайте этот простой генератор сигналов развертки из легко доступных комплектов.

Если бы вы взглянули на мою последнюю инструкцию (Сделайте передние панели профессионально выглядящей), я, возможно, ускользнул бы от того, над чем работал в то время, а именно от генератора сигналов. Мне нужен был генератор сигналов, в котором я мог бы относительно легко переключать частоты (а не просто установить и забыть). Так как ничего дешевого найти не удалось, я решил собрать его сам, взяв за основу комплекты.

Сердце проекта - комплект генератора сигналов, который легко достать с Ebay, Amazon и т. Д. Его легко собрать и настроить. Есть четыре частотных диапазона (5-50 Гц, 50-500 Гц, 500 Гц-20 кГц и 20 кГц-400 кГц), три типа вывода (квадрат, треугольник и синус).

Счетчик представляет собой другой комплект и ведет отсчет от 1 Гц до 75 МГц с автоматическим выбором диапазона и разрешением 4 или 5 разрядов.

Пара примечаний:

1. Я не проектировал эти комплекты, а только построил их как часть проекта. Они легко доступны в большинстве онлайн-магазинов (Ebay и т. Д.). При этом, если у вас есть проблемы с деталями, сборкой и т. Д., Нет смысла связываться со мной по этому поводу. Свяжитесь с продавцом, у которого вы его купили. Однако я счастлив попытаться ответить на вопросы о том, как я использовал их в этой конкретной сборке.

2. Комплект частотомера, хотя он говорит, что он будет считать от 1 Гц до 75 МГц, я не нашел этого случая. Чем ниже частота, тем она медленнее и больше допустимая погрешность. Если кто-то знает лучший комплект счетчика, я рад слышать об этом. Как бы то ни было, это было лучшее, что я мог придумать, который будет считывать значения более низких частот (Sub KHz).

Запасы

Комплект генератора частоты ICL8038 5 Гц - 400 кГц (Off ebay) около $ 12-13

Комплект частотомера 1 Гц-75 кГц (Off ebay) около 12-13 долларов

Переключатель включения / выключения светодиода (вы можете использовать все, что захотите)

4 переключателя Gang Push (обычно поставляются как DPDT - это может быть сложно отследить). Вы можете использовать поворотный переключатель, если не можете его найти.

1 кнопочный переключатель DPDT (у меня были синглы соответствующего переключателя группы)

4 потенциометра (2 по 5 КБ, 1 по 50 КБ) (я использовал многооборотный прецизионный горшок на 50 КБ для регулировки частоты)

3 разъема BNC для монтажа на панели

Разъем для монтажа на панель постоянного тока

1x большая ручка (подходит для кастрюли 50 мм)

Штекерные / гнездовые разъемы и заглушки для печатных плат (различных размеров)

Прямоугольный штекерный разъем для печатной платы

Латунные стойки (различных размеров)

Приборный шкаф (самая дорогая часть проекта)! около 25 долларов

Бело-прозрачная бумага для струйной печати

По желанию:

1 разъем постоянного тока 5,5 мм (плата генератора сигналов)

1 x 4-миллиметровый разъем постоянного тока (измерительная плата)

Поскольку у меня уже есть много этого, стоимость составила около 50 долларов (2 комплекта плюс футляр), но может быть выше, если у вас нет разъемов, стоек, ручек, переключателей и т. Д.

Шаг 1. Как все это складывается воедино

По сути, это просто комплект генератора сигналов с частотомером, подключенным к выходу. Однако я добавил несколько удобных комбинаций переключения.

Есть 3 разъема BNC:

Один для основного выхода (он всегда в цепи, если вы не переключаете переключатель измерения на внешний), один BNC для внутреннего / внешнего измерения с использованием либо внутреннего измерителя для внешнего источника, и один BNC на задней панели, который подключен к вышеуказанному (Таким образом, вы можете подключиться как через переднюю, так и через заднюю панель).

Переключатель int / ext используется для переключения сигнала на внутренний счетчик. Если он находится во внутреннем положении (in), сигнал от генератора поступает на счетчик и все разъемы BNC. С помощью этой конфигурации вы можете подключить любое внешнее измерительное оборудование (частотомер, осциллограф параллельно с выходом основного сигнала). Если переключатель находится в крайнем (внешнем) положении, он отключает основной выход, и оба разъема BNC на внутренней / внешней стороне и на задней панели подключаются к внутреннему счетчику. Таким образом, вы можете подать внешний сигнал и использовать внутренний измеритель для его измерения.

Переключатель типа сигнала - это поворотный переключатель, который в основном переключает три / синусоидальный сигнал в первых двух положениях. Противоположный переключатель подключает три / синусоидальный сигнал к выходу. В позиции 3 S1a не используется, а только переключается между выходами squ и tri / sine на основной выход.

Шаг 2. Не все комплекты счетчиков одинаковы

Прежде чем вы пойдете и потратите деньги на один из этих комплектов частотомеров, они не все одинаковы. Главное, что вам нужно, - это комплект для измерения низких частот. Многие из готовых модулей имеют частоту только 1 МГц и выше. Есть также некоторые комплекты, которые выглядят похожими, но код основного чипа не соответствует оригинальному дизайну. Вот почему я выбрал именно этот комплект, так как он единственный, который хоть как-то работает правильно.

С сайта продавцов спецификации следующие:

• 1 Гц-75 МГц
• Разрешение 4 или 5 разрядов в зависимости от измеряемой частоты (например, x. KHz, x.xxx MHz, xx.xx MHz)
• Разрешение 1 Гц (макс.)
• Входная чувствительность <20 мВ при 1 Гц - 100 кГц, 35 мВ при 20 МГц, 75 мВ при 50 МГц
• Входное напряжение 7-9 В (работает от 12 В)

Соберите комплект счетчика в соответствии с инструкциями продавца со следующими модификациями:

• Используйте стойки разъема для печатной платы для более удобного подключения и последующего подключения
• Переключатель включения / выключения является необязательным, и вы можете просто связать его, если хотите, или установить его (у вас есть переключатель, так почему бы и нет)!
• Установите красную переменную крышку на нижней стороне платы (на фото она установлена в соответствии с рекомендуемой сборкой, но я перевернул плату). Я изменил его положение, и вы увидите это на более поздних фотографиях.
• Для бокового монтажа светодиодного экрана используйте прямой угловой разъем вместо прямого, поставляемого в комплекте. Таким образом, он может торчать внутрь корпуса, а не через нижние элементы управления!
• C14, по-видимому, не используется (я думаю, это зависит от того, какой диапазон переменной крышки поставляется и от того, чтобы установить точность счетчиков). Лично я не думаю, что это имеет значение, поскольку переменная крышка не добавляет большого количества калибровки даже путем добавления небольшого количества дополнительной емкости на C14.
• Поставляемый колпачок переменной емкости (красный 5-20 пф) был мусором и нуждался в замене. В итоге я купил смесь разных крышек (около 50) разной стоимости, так как большинство из них, поставляемые с наборами, кажутся мусором.
• R14 поставляется как резистор на 56 кОм. Это может измениться в зависимости от партии C3355. По этой причине я установил пару выводов из гнезда IC, чтобы при необходимости можно было легко заменить резистор.

После того, как вы его построили, проверьте работоспособность на известном источнике генератора сигналов.

Примечания:

Хотя в документации говорится, что этот комплект будет измерять от 1 Гц до 75 МГц, на самом деле я обнаружил (как и большинство комплектов) он лучше измеряет более высокие частоты. По этой причине я добавил внешние разъемы BNC для подключения более точного оборудования. Он также имеет тенденцию отображать разные результаты в зависимости от того, является ли сигнал синусоидальным / треугольным или квадратным. Чем медленнее сигнал, тем медленнее время измерения. Он получает его в парке мячей большую часть времени примерно от 500 Гц и далее. Опять же, если кто-то знает лучший комплект, пожалуйста, дайте мне знать.

Шаг 3: Создайте генератор сигналов

Из информации продавцов, его спецификации следующие

• Рабочий диапазон 5 Гц - 400 кГц
• Рабочий цикл 2% - 95%
• Регулировка смещения постоянного тока от -7,5 В до 7,5 В
• Выходная амплитуда от 0,1 В до 11 В PP @ 12 В
• Искажение 1%
• Температурный дрейф 50 частей на миллион / градус Цельсия
• Напряжение + 12-15В

Опять же, соберите комплект в соответствии с инструкциями продавцов с изменениями следующих

• Используйте стойки для печатных плат для более легкого подключения позже. Это для всех потенциометров (R1, 4, 6, 5), JP1 (выбор Tri / Sine), JP2 (выбор диапазона частот) и JP3 (основной выход).
• После завершения вы можете временно подключить потенциометры и перемычки, чтобы проверить, работает ли плата должным образом, подключив ее к осциллографу.

Шаг 4: Дизайн передней панели

Я не буду вдаваться в подробности всего процесса, только то, что я сделал, отличаясь от других моих инструкций по «Создание профессионально выглядящих лицевых панелей». Я также включил файл дизайна Front Panel Express, так что вы можете распечатать его, если хотите.

В основном начните с обведения передней панели и создания макета того, как вы хотите, чтобы она выглядела. Я включил карандашную версию, с которой начал. Добавляйте размеры там, где это возможно, так как это значительно упростит ввод их в экспресс на передней панели. Ближе к концу этой инструкции я могу добавить несколько вариантов проекта, если у меня есть фотографии.

Размеры вашей передней панели будут определяться коробкой проекта, которую вы используете. Я получил именно этот от Jaycar (это большая коробка для инструментов). Я начал с меньшего размера, который обычно использую, но у меня возникли проблемы с размещением всего, что я хотел, на передней панели (с переключателями, светодиодным счетчиком, элементами управления и т. Д.). Так пошла с коробкой побольше.

Используйте программное обеспечение для проектирования передней панели. Затем распечатайте две версии: одну черно-белую версию на обычной бумаге для сверления (с центрами отверстий) и одну окончательную цветную версию на листе с белой этикеткой.

Получив шаблон для сверления, приклейте его на панель, отметьте отверстия и просверлите отверстия и вырезы. Когда все будет готово, снимите шаблон и тщательно очистите поверхность средством для удаления жира и воска или спиртом. Используйте липкую ткань, чтобы удалить все мелкие частицы пыли, прежде чем приступить к наклеиванию этикетки на панель.

Для этой конкретной сборки я использовал только бумагу для струйной печати. Если вы присмотритесь, вы увидите немного позади бумаги. В этом случае я бы посоветовал либо купить непрозрачный материал для этикеток, либо сначала наклеить половину неиспользованного листа, а затем наклеить на него распечатанный лист панели. В завершение положите лист прозрачной пленки для струйной печати, чтобы защитить все. Вы можете оставить немного нависать, обрезать углы на 45 градусов и также обернуть им заднюю часть панели.

Чтобы закончить, вырежьте все отверстия острым ножом для поделок.

Шаг 5: Начните установку и сборку оборудования

Прикрутите все потенциометры, разъемы BNC, поворотный переключатель и переключатель питания к передней панели.

Установите светодиодную плату счетчика. Я вырезал небольшой кусок прозрачного красного плексигласа между лицевой панелью и платой светодиодов. Его просто удерживают на месте, слегка ослабив зазоры между платой и передней панелью.

Установите переднюю панель, отметьте и просверлите монтажные отверстия для группового переключателя и одиночного переключателя. Я уже заранее определил высоту, которую я хотел с стойками для переключателей группы, когда я проектировал переднюю панель.

Также установите плату генератора сигналов. Я установил его сбоку, чтобы при необходимости иметь легкий доступ для калибровки.

Также просверлите и установите разъемы постоянного тока и BNC на задней панели.

Шаг 6: Подключите все

Соберите жгуты проводов для электролизеров, переключателей и т. Д. Из плат, используя соединительный провод или ленточный кабель. Соберите концы розеток для подключения к основным платам. Я обнаружил, что лучше всего загнуть язычок плоскогубцами и нанести на них немного припоя, чтобы провода не выпадали. Затем вдавите их в черные разъемы.

Начните с запайки горшков.

Несмотря на то, что они только короткие, для выходных разъемов по-прежнему рекомендуется использовать экранированный кабель. Подключите поворотный переключатель сигналов. Теперь подключите выходные разъемы BNC к проводам переключателя int / ext и платы.

Как только это будет завершено, подключите переключатель группы.

Подсоедините выключатель питания и кабель питания к основным платам. Для подключения к коммутатору используйте небольшие плоские разъемы. Я только что подключил провода к разъемам на основной плате, так как разъемы постоянного тока еще не прибыли на момент написания (поэтому на фотографиях еще не было привязано никаких кабелей). Я модернизирую их, когда они приедут

В завершение положите все ручки на переднюю панель.

Шаг 7: Включение

Поскольку вы должны были заранее проверить каждую доску в отдельности, все должно работать должным образом.

Убедитесь, что передний светодиодный индикатор что-то измеряет (это, по крайней мере, хороший знак). Выберите частотный диапазон и убедитесь, что измерение изменилось. Вы также можете проверить свой переключатель / входы int / ext, подключив внешний генератор сигналов и посмотрев, измеряет ли он внешние сигналы.

Наконец, подключите его к осциллографу и убедитесь, что вы получаете сигналы правильного типа и что все элементы управления работают должным образом. Самое замечательное в проводке с разъемами заключается в том, что если она работает в обратном направлении, просто переверните разъем кабеля!

Существует процедура калибровки платы генератора сигналов, которая должна быть включена в комплект при покупке. Для этого вам понадобится осциллограф, но это отрывок из инструкций (или около того):

Подключите осциллограф к квадратному выходу. Установите регулятор DUTY на 50%, затем переключитесь на синусоидальный сигнал. Настройте R2 и 3 на пик синусоиды, чтобы минимизировать искажения. После установки R2 и 3 их повторная регулировка не требуется. Для вывода пилообразной волны выберите Tri. Отрегулируйте регулятор DUTY и преобразуйте треугольник в пилообразный.

Надеюсь, у вас все работает.

В целом, я считаю, что проект получился очень удачным. Хотя вы, вероятно, могли бы купить что-то более точное за значительно большие деньги, это определенно была забавная сборка (хотя она уже давно лежит на скамейке)!

Шаг 8: Начальная сборка и когда дела идут не так, как вы это планируете (Blooper Reel)?

Иногда сборки идут не так, как надо, и в конечном итоге становятся лучше. Этот проект был одним из таких.

На первой фотографии все элементы управления пытаются вывести на переднюю часть коробки меньшего размера (у меня есть куча этих коробок, поскольку они дешевы и, как правило, достаточно хорошо подходят для большинства проектов типа тестового оборудования). Я перепробовал все способы и даже нашел время, чтобы изложить это. В конце концов, было слишком сложно и запутанно использовать тумблеры и хотеть иметь большую ручку для регулировки частоты на передней панели. К тому же надписи стареют и плохо держатся в наши дни. Именно тогда я наткнулся на программное обеспечение для передней панели, которое, вероятно, буду использовать для других проектов в будущем.

Также с первой попытки я обнаружил, что мои новые сверла большего размера слишком грубые. Я закончил тем, что сломал край, когда сверлил одно из отверстий BNC, когда оно схватилось. С тех пор я использовал только бит до 8 мм и развернул, чтобы получить окончательные большие размеры отверстий.

На втором фото у меня почти все получилось, пока я не начал сборку и не понял, что было бы лучше переключать все типы сигналов, а не иметь два отдельных выхода. Затем я мог бы установить один на задней панели для скрытого разъема. Думаю, он немного убрал переднюю часть. Поскольку сейчас мне не нужно было одно из отверстий на передней панели, было несложно удалить одно из отверстий с помощью программного обеспечения передней панели. Легко скрывает любую ошибку (изменение дизайна)!