اسیلوسکوپ بیدرنگ مبتنی بر آردوینو
اسیلوسکوپ یکی از مهمترین ابزارهایی است که روی میز کار هر مهندس الکترونیک یا سازنده ای پیدا خواهید کرد. این در درجه اول برای مشاهده شکل موج و تعیین سطوح ولتاژ، فرکانس، نویز و سایر پارامترهای سیگنال اعمال شده در ورودی آن استفاده می شود که ممکن است در طول زمان تغییر کند. همچنین توسط توسعه دهندگان نرم افزار تعبیه شده برای اشکال زدایی کد و تکنسین ها برای عیب یابی دستگاه های الکترونیکی در حین تعمیر استفاده می شود. این دلایل باعث می شود که اسیلوسکوپ ابزاری ضروری برای هر مهندس باشد. تنها مسئله این است که میتوانند بسیار گران باشند، اسیلوسکوپهایی که ابتداییترین عملکردها را با کمترین دقت انجام میدهند، میتوانند 45 تا 100 دلار گران باشند، در حالی که پیشرفتهتر و کارآمدتر قیمتشان بیش از 150 دلار است. امروز نحوه استفاده از آردوینو را نشان خواهم داد و نرم افزاری که با زبان برنامه نویسی مورد علاقه من پایتون توسعه داده خواهد شد تا یک اسیلوسکوپ 4 کاناله آردوینو کم هزینه بسازد که قادر به انجام کارهایی است که برخی از اسیلوسکوپ های ارزان قیمت مانند نمایش شکل موج ها و تعیین سطوح ولتاژ برای آنها به کار گرفته شده است. برای سیگنال ها
چگونه کار می کند
این پروژه دو بخش دارد.
- مبدل داده ها
- پلاتر
اسیلوسکوپ ها عموماً شامل نمایش بصری یک سیگنال آنالوگ اعمال شده به کانال ورودی آن هستند. برای رسیدن به این هدف، ابتدا باید سیگنال را از آنالوگ به دیجیتال تبدیل کنیم و سپس داده ها را رسم کنیم. برای تبدیل، ما از ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال) در میکروکنترلر atmega328p استفاده می کنیم که توسط آردوینو برای تبدیل داده های آنالوگ در ورودی سیگنال به سیگنال دیجیتال استفاده می شود. پس از تبدیل، مقدار در هر زمان از طریق UART از آردوینو به رایانه شخصی ارسال میشود، جایی که نرمافزار پلاتر که با استفاده از پایتون توسعه مییابد، جریان دادههای ورودی را با ترسیم هر داده در برابر زمان به شکل موج تبدیل میکند.
قطعات مورد نیاز
اجزای زیر برای ساخت این پروژه مورد نیاز است.
- Arduino Uno (هر یک از بردهای دیگر قابل استفاده است)
- تخته نان
- مقاومت 10k (1)
- LDR (1)
- سیم های جامپر
نرم افزارهای مورد نیاز
- آردوینو IDE
- پایتون
- کتابخانه های پایتون: Pyserial، Matplotlib، Drawnow
شماتیک ها
شماتیک اسیلوسکوپ آردوینو ساده است. تنها کاری که باید انجام دهیم این است که سیگنال مورد بررسی را به پین آنالوگ مشخص شده آردوینو متصل کنیم. با این حال، ما از LDR در یک تنظیم تقسیم کننده ولتاژ ساده برای تولید سیگنال مورد بررسی استفاده خواهیم کرد، به طوری که شکل موج تولید شده، سطح ولتاژ را بر اساس شدت نور اطراف LDR توصیف می کند.
قطعات را همانطور که در شماتیک زیر نشان داده شده است وصل کنید.
پس از اتصال، تنظیمات باید مانند تصویر زیر باشد.
با انجام تمام اتصالات، می توانیم به نوشتن کد ادامه دهیم.