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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Gerador de sinal de desenho. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição O sinal de saída deste gerador possui um formato que corresponde à curva “desenhada” pelo usuário em uma tela gráfica LCD com resolução de 128x64 pixels. Esse gerador é útil para testar vários dispositivos eletrônicos. Com sua ajuda, você pode, por exemplo, selecionar a forma de onda do timbre mais incomum para instrumentos musicais elétricos.
A frequência de repetição da curva “desenhada” na saída do gerador pode ser alterada de 0,2 a 7500 Hz e ainda maior se você desenhar não um, mas vários períodos na tela. Por exemplo, se você extrair 64 pulsos, sua frequência poderá ser alterada de aproximadamente 12,8 Hz para 470 kHz. A borda inferior da tela do indicador corresponde à tensão zero na primeira saída do gerador, e a borda superior corresponde à tensão positiva máxima, que pode ser alterada pelo regulador disponível no gerador de 0 a aproximadamente +3,5 V. o sinal na segunda saída difere porque não contém um componente constante. Além disso, nesta saída, com uma baixa taxa de repetição da curva, sua forma pode ficar distorcida. O gerador pode ser alimentado por qualquer fonte de tensão CC estabilizada de 5 V. Consome apenas 18 mA. Quando a energia é desligada, o formato da curva na tela é armazenado digitalmente na memória não volátil do microcontrolador e, quando ligado, é restaurado. O circuito gerador é mostrado na Fig. 1. Suas partes principais são o microcontrolador DD1 (PIC16F873A-I/P) e o LCD gráfico HG1 (MT-12864J-2FLA). Uma descrição do indicador pode ser encontrada em [1], e os detalhes de sua conexão a um microcontrolador podem ser encontrados em [2]. A frequência de clock do microcontrolador de 20 MHz é definida pelo ressonador de quartzo ZQ1. O circuito R1C1 é projetado para reiniciar o microcontrolador quando a energia é ligada, e o diodo VD1 garante a descarga rápida do capacitor C1 após a energia ser desligada. Os botões SB1-SB3 controlam o gerador. O microcontrolador emite os códigos binários das amostras “desenhadas” na tela LCD do sinal armazenado na memória em uma determinada frequência para as saídas RA0-RA5. O resistor R2 serve como carga para a saída RA4, que, diferentemente de outras saídas do microcontrolador, é projetada de acordo com um circuito de dreno aberto. Um conversor de código binário em tensão proporcional ao seu valor, montado a partir dos resistores R0-R5, é conectado às saídas RA3-RA8. Observe que cada um dos resistores aqui tem uma resistência que é metade da do anterior. Isto é necessário para uma conversão correta e deve ser rigorosamente seguido. Porém, a resistência do resistor R7 é um pouco menor que a calculada, igual a 6 kOhm, o que compensa parcialmente a influência do resistor R2 na característica de conversão. Os resistores R3-R8 da resistência indicada no diagrama devem ser selecionados com a maior precisão possível entre os valores padrão mais próximos. Sua resistência deve ser medida durante o processo de seleção com o mesmo dispositivo digital. Quanto menor a resistência necessária do resistor, mais precisamente ele deve ser selecionado. Para facilitar a seleção, cada resistor pode ser composto por dois resistores conectados em série. Um deles deve ter resistência próxima à exigida, mas menor que ela, e o segundo deve somar o restante. O seguidor de emissor no transistor VT1 elimina a influência da carga do gerador na operação do conversor código-tensão. O resistor R9 define o ponto de operação do transistor para que em níveis baixos de tensão simultaneamente em todas as saídas RA0-RA5, a tensão no emissor do transistor seja o mais próximo possível de zero, mas permaneça no modo ativo. Isto elimina a distorção da parte inferior (na tela LCD) do sinal “desenhado”. O capacitor C5 suaviza as etapas do sinal gerado digitalmente. Ao trabalhar com sinais de baixa frequência, sua capacidade pode precisar ser aumentada várias vezes e, com sinais de alta frequência, pode ser necessário reduzi-la. O resistor variável R10 regula a amplitude do sinal de saída. O resistor R12 protege o transistor contra danos se a saída 1 entrar acidentalmente em curto com o fio comum quando o controle deslizante do resistor variável estiver na posição superior do circuito. O capacitor C6 não permite que a componente DC do sinal gerado passe para a saída 2. O capacitor C4 é um capacitor de bloqueio no circuito de potência do gerador e, ao selecionar o resistor R11, é obtido o melhor contraste da imagem na tela do indicador.
O gerador é montado em um invólucro medindo 80x60x24 mm e tem design semelhante ao osciloscópio de bolso descrito em [3]. A aparência do gerador é mostrada na Fig. 2. Ao ligar o dispositivo pela primeira vez com um microcontrolador recém-programado, uma linha reta será exibida na parte inferior da tela LCD. No futuro, esta é a curva do formato especificado na sessão anterior. O trabalho começa pressionando um dos botões do gerador. Após pressionar o botão SB1, um sinal no formato mostrado na tela aparece nas saídas do gerador. Ao pressionar SB2 você entra no modo de alterar sua frequência, e ao pressionar o botão SB3 você entra no modo de inserir ou ajustar a forma da curva na tela. No modo de alteração de frequência, utilize o botão SB1 para diminuir seu valor e utilize o botão SB3 para aumentá-lo. A frequência inicial é 476 Hz. Há um total de 511 valores de frequência fixa, situados na faixa especificada anteriormente. Imediatamente após entrar no modo de entrada e ajustar a curva, o cursor condicional está sempre localizado no primeiro ponto à sua esquerda. Quando o botão SB3 é pressionado, o ponto sobe na tela e, quando atinge a borda superior da tela, aparece na parte inferior. Quando o botão é liberado, o ponto para. Tendo colocado o primeiro ponto na posição desejada, pressione o botão SB2 para passar para o segundo, depois de definido, passe para o terceiro, e assim por diante. O ponto 128 na borda direita da tela será seguido pelo ponto 1 na borda esquerda. Tendo desenhado a forma de sinal desejada da forma descrita, ligue o gerador pressionando o botão SB1. Neste caso, a curva inserida será gravada na memória não volátil (EEPROM) do microcontrolador. Portanto, após desligar o dispositivo e ligá-lo novamente, você não precisará digitá-lo novamente.
O sinal pode ser ouvido em fones de ouvido conectando-os à saída do gerador, ou visualizado na tela de um osciloscópio (Fig. 3). A velocidade de varredura do osciloscópio foi definida como 0,2 ms/div e a sensibilidade de seu canal de deflexão vertical foi definida como 0,5 V/div. O programa do microcontrolador pode ser baixado em ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/03/genf.zip. Literatura
Autor: A. Pichugov
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