Генератор сигналов из набора: плюсы и минусы
Генератор сигналов был в лаборатории нашего института — это такой большой ящик с десятком ручек регулировки. Он был ламповый и грелся минуты три до выхода на нормальный режим работы. Может ли маленькая платка за 7 долларов выполнять основные его функции? Посмотрим.
Технические характеристики генератора из описания магазина:
Питание: 9-12 вольт
Форма сигналов: прямоугольная, треугольная, синус
Импеданс: 600 Ом ± 10%
Частота: 1 Гц — 1 Мгц
Настройка частоты и амплитуды
Разрешение сигнала: 5 бит
Возможность грубой и тонкой настройки.
Синус:
Амплитуда: 0-3 вольта при питании 9 вольт
Дисторшн: менее 1% при частоте 1 КГц.
Равномерность: +0.05dB в диапазоне 1Гц — 100КГц.
Прямоугольный сигнал:
Амплитуда без нагрузки: 8 Вольт при питании 9 Вольт.
Возрастание сигнала — менее 50нс (на частоте 1КГц)
Спад синала — менее 30нс (на частоте 1КГц)
Симметричность: менее 5% (на частоте 1КГц)
Треугольный сигнал:
Амплитуда: 0 — 3 вольта при питании 9 вольт.
Линейность: менее 1% в диапазоне до 100 КГц при токе 10 мА.
Там же красным по белому написано, что эта версия поставки не включает в комплект корпус. Но мне прислали с корпусом. Приятная неожиданность.
Итак, генератор сигнала поставляется в разобранном виде. Но собирается настолько быстро и приятно, что это пожалуй даже плюс.
В комплекте присутствует плата, набор комплектующих, микросхема XR-2206 (основа всего проекта), инструкция, детали корпуса из оргстекла и необходимые для сборки винтики и гаечки.
Инструкция достаточно подробная, ошибиться в сборке по ней невозможно. Кроме схемы размещения деталей, там указан из список с упоминанием полярности там, где это надо, общие рекомендации по сборке и принципиальная схема обвязки микросхемы. Все на английском.
Деталей мало, установка очевидна, справится даже чайник. Белая полоска на электролитиках должна совпадать с заштрихованной стороной круга, нарисованного на плате. Резисторы лучше проверять мультиметром, прежде чем устанавливать. Пожалуй, и вся премудрость.
Детели установлены на свои места, можно приступать к пайке.
Но прежде чем паять, я заглянул в датшит и полистал в интернете. Там советуют заменить резистор R4, отвечающий за подстройку синуса, на реостат. Это даст возможности минимизировать ненужные гармоники и приблизить сигнал к идеальной синусоиде. Так что я решил сразу впаять реостат в 500 Ом.
Вот так получилось. Паяется все легко, только перед впаиванием разъема питания нужно примерить боковину корпуса, чтобы потом все нормально собралось. Снизу платы желательно длинные «хвосты» не оставлять, так как плата должна быть прижата к дну корпуса, иначе не хватит длины болтов, фиксирующих плату.
В конце собираем корпус. Детали хорошо подогнаны друг к другу. Винты вкручиваются в фигурные отверстия в форме звездочек. Они легко и с первого раза нарезают там резьбу, сидят потом плотно, не выпадают и не выкручиваются.
Длины штатных винтов, крепящих плату, мне не хватило, так что я подобрал свои, даже с дистанционными шайбочками.
Вот итог всех трудов:
Подсоединяем осциллограф, включаем.
Все работает. Попробуем повысить напряжение питания. По датшиту микросхемы, она питается напряжением от 10 до 26 вольт.
Синхронизация сбивается, при обследованиии синусодиы видно, что начинет сбиваться фаза.
В режиме прямоугольного сигнала та же история:
При снижении напряжения питания ниже 12 вольт сигнал восстанавливается, но амплитуда выходного сигнала ограничивается входным минус 2 — 3 вольта:
Ну нам и не обещали работу от 26 вольт. В описании генератора заявлена работа как раз от 12 вольт. Так что все по-честному.
Посмотрим на диапазон частот:
Минимально получилось порядка 0,6 Гц.
Не подумайте, что это такой затейливый сигнал, это просто осциллограф дуреет и считает, что мы имеем дело с постоянным напряжением. При переключении в режим постоянного напряжение получаем такую картину:
Вот так вот! Полка 1 вольт, размах сигнала от 1 до 9,8 вольт. Амплитуда, таким образом, 8,8 вольта. Такая же история и с другими сигналами — синусом и треугольником. Для некоторых применений это не критично, а вот для тестирования аппаратуры, где нет входного фильтра, полка ни к чему. Такой сигнал надо пропускать через конденсатор, чтобы лишить его постоянной составляющей.
Устанавливаем конденсатор 2,2мкФ:
Ну вот. Теперь красивая синусоида вокруг нуля и в режиме измерения постоянки!
Крупнее, в режиме переменного напряжения:
И тот же сигнал, в режиме постоянного напряжения, с фильтрующим конденсатором 2,2мкФ:
С треугольником что-то не задалось, форма получилась такая:
При замене конденсатора на 3,3 мкФ все пришло более-менее в норму:
Но, прямо скажем, 0,6 Гц — не самый актуальный режим работы. Вот как выглядит треугольник на частоте в 1 КГц. Без конденсатора, в режиме AC:
С конденсатором, в режиме DC:
Как видим, все совершенно одинаково.
Теперь выкручиваем ручки частоты на максимум:
Синус красивый, частота получилась даже больше заявленной: 1,339 МГц.
Ну а что вы хотели — на таких-то частотах! От синуса отличается чуть большей амплитудой. На самом деле, такая разница в амплитудных значениях характерна для всего диапазона частот: в микросхеме синус делается из треугольника, у которого сглаживаются вершины.
Прямоугольный сигнал идет с другого выхода микросхемы. Он не регулируется по амплитуде, хотя она у него зависит от входного напряжения. На самом деле, это еще большой вопрос, выдает ли генератор кривой сигнал, или это осциллограф не может его отобразить. Или вообще щупы виноваты.
Амплитуда синуса и треугольника, как я уже говорил, может тоже регулироваться в известных пределах: если перестараться, то треугольник может получиться таким:
Соответственно, заваливаются и вершины синуса, но это не так заметно. Поэтому в режиме синуса полезно иногда переключаться на треугольник и проверять, хорошо ли отображаются вершины. Уменьшаем амплитуду:
Ну вот, теперь и синус будет красивый:
Для того, чтобы понять, насколько хорош этот синус, есть проверенный способ: глянуть на преобразование Фурье от него. Вот что получилось:
У нас есть хороший пик на частоте 100 КГц, есть пики второй и третьей гармоники, но они вполне допустимых размеров, для такой техники. Установленным подстроечником можно их минимизировать. Удобно использовать прецизионный реостат, там от упора до упора много оборотов винта, так что удобно настроить буквально доли ома. Эта картинка — как раз результат моей подстройки. У меня получилось оптимальное значение резистора R4 — 243 Ома. К слову, в набор положили резистор 330 Ом.
Для сравнения, вот спектр треугольного сигнала:
Видим красивые пики на боковых гармониках, ну так это же треугольник, а не синусоида. Для комплекта, вот прямоугольный сигнал:
Тут и так все понятно. Как видим, прямоугольник на 100 КГц остается более-менее прямоугольным. Проверим, что делается на 1 МГц:
Меандр похож на клюв тукана.
Картинки у меня кончились, теперь пару слов общих впечатлений.
Регулировка амплитуды грубовата в области низких значений, кроме того, ее почему-то сделали обратной: по часовой стрелке — уменьшаем, против часовой — увеличиваем. Регулировка частоты, что грубая, что тонкая — почти одинаково влияют на результат. Тонкую я сделал бы реостатиком меньшего номинала. Но это придирки, конечно, можно привыкнуть за пару раз использования.
Резистор, который влияет на дисторшн синуса, можно было бы сделать подстроечником, как и предусмотрено в датшите микросхемы. Но если уж делать резистор, то 330 Ом — явно перебор, там нужно 200-250 Ом.
В остальном прибор порадовал: собирается легко, можно даже с ребенком собрать, как конструктор. Довольно хорошо генерирует сигналы до полумегагерца, дальше хорошо получается в основном синус. Но меандр таких частот обычно и не нужен. Вообще, прибор за 7 долларов, который помещается в карман и способный перекрыть 98% потребностей радиолюбителя в генерировании сигналов — вполне хороший выбор.
Порадовал и корпус — собирается хорошо, выглядит превосходно!
Подстроечный реостатик на Али — набор 15 штук разных номиналов, на все случаи жизни. Цена около ста рублей. Пятьсот Ом там тоже есть.
Генератор сигналов для авто своими руками
ТЕСТЕР ФОРСУНОК НА КР 1006 ВИ 1
© UKR-VLAD
Тестер выполнен по минимуму. но все необходимое выполняет и достаточно стабилен.
Прибор для имитации сигналов ДПКВ
© Михаил Уханов. Ростов
Частоту искрообразования переведенную в обороты двигателя ориентировочно можно оценить по тахометру. Если отпустить педаль газа, то формирование управляющих сигналов на МЗ прекратится, а лампочка СЕ начнет мигать. Данная программа позволяет оценить работоспособность модуля зажигания не снимая его с автомобиля, так же тестирование
прямо на автомобиле позволяет проверить высоковольтные провода, проводку до МЗ и выходы ЭБУ формирующие управляющие сигналы.
Тестер для проверки цепи датчика скорости (ДС)
© Олег Братков
Один из способов проверить исправность датчика скорости и его электрических цепей – использовать эмулятор датчика скорости. Можно конечно подключить другой, контрольный ДС, и крутя его вал, попросить помощника или водителя последить за стрелкой на панели приборов – дёргается ли? Ну ещё есть варианты…
Ну и сама проверка: Жалобы на неработающий спидометр, ошибка в ЭБУ «неисправен датчик скорости». Снимаем разъём с ДС, включаем в него эмулятор. Светодиод на эмуляторе загорелся – питание есть. Стрелка спидометра отклонилась, ЭБУ (через линию диагностики) показывает известную скорость. Не обязательно именно 100 км/час, а сколько получится при изготовлении устройства. Вывод – неисправен или сам ДС, или его привод.
Проверка РХХ
У РХХ две электромагнитные обмотки, которые не связаны между собой. Одна обмотка – движение иглы вперёд, другая – соответственно назад. Перемещение иглы на один шаг происходит в момент подачи на обмотку питания, следующий шаг перемещения – подача питания в обратной полярности на ту же обмотку.
Нажатие и отпускание кнопки S 2 приводит к перемещению иглы, положение переключателя S 1 задает направление перемещения. Подозреваю, что в механизме РХХ использован анкерный принцип. © Олег Кравчук aka Ol- 102 iL
И, наконец, тестер РХХ от ALMI
Тестер предназначен для проверки исправности регулятора холостого хода с шаговым двигателем (далее – РХХ), устанавливаемого на автомобилях ВАЗ.
Прошивка и описание внутри архива. СКАЧАТЬ
Акустический тестер ДПДЗ
Для проверки ДПДЗ простейшее приспособление от Уварова Сергея (aka ZERG) для экспресс – проверки датчика «на слух». Несложное, но очень эффективное устройство, работающее по принципу «старый шуршучий радиоприемник». Схема и описание.
ШТУЦЕР для манометра, для проверки давления топлива в рампе.
По многочисленным просьбам помещаем чертеж штуцера для подключения манометра к рампе. Чертеж выполнен и любезно предоставлен Hass & Dodgev. Для уплотнения используется любая подходящая резиновая трубка наружным диаметром 8 и длиной 6 мм. Чертеж, который Вам необходимо распечатать и отнести токарю, находится здесь. Если токарь начнет вдруг Вам втирать, что такой резьбы не бывает, смело разворачивайтесь и идите к другому токарю. В конце – концов найдется спец, который сделает Вам штуцер.
Разъем для подключения диагностического оборудования к автомобилям ВАЗ.
Чтобы облегчить разборку и добычу клемм с проводами разъем надо разобрать, т.е. не только снять защитный кожух, но и отделить верхнюю половины от нижней. При этом могут отломиться боковые держатели, на которых написаны номера клемм. Ничего страшного в этом нет. По окончании процедуры обе половинки разъема и боковые держатели прочно склеиваются обыкновенным японско-китайским супер-клеем (за 2 – 3 руб.). Затем рассмотрите фото готовых щипцов, видно, что конструкция их примитивная. Задача этих щипцов сжать в гнезде обе пружины вместе. Поэтому размеры их подгоняются под посадочное гнездо разъема.
Простой генератор прямоугольных импульсов (меандра) на UC3845
В повседневной деятельности периодически возникает необходимость в простом и компактном генераторе прямоугольных импульсов с регулировкой частоты в небольших пределах. Вариантов и решений этой задачи множество — от хорошо известной всем 155ЛА3, 561ЛА7, легенды «микросхемостроения» — таймера NE555 до микроконтроллеров…
В этом материале я хотел бы поделиться опытом построения простейшего генератора, с минимальным количеством компонентов.
Так сложилось, что почти параллельно возникли 2 задачи, требующие для реализации полноценный меандр с фиксированной скважностью, равной 2 (DutyCycle=50±2%), да еще и с довольно низкой частотой порядка 0.1-10 Гц и возможностью ее регулировки.
Таймер NE555 был отвергнут сразу, ввиду невозможности получения скважности 2 и ее стабильности с изменением частоты! Он все же таймер, красивый и продуманный, одна из самых легендарных и наиболее длительно выпускаемых микросхем и реализовывать на нем не специфические задачи, типа «ШИМ» считаю полным извращением и обсуждать здесь это не стану 🙂
Связка 561ЛА7 + 561ТМ2 как вариант решения задачи в лоб — не впечатлила габаритами — 2 х 14 ногих DIP на сегодняшний день — это много! NE555+561ТМ2 — то же самое по сути.
После недолгих раздумий решил протестировать достаточно классическую, надежную и широко используемую в преобразовательной технике микросхему UC3845
Это представитель линейки UC3842-3845 с весьма полезными различиями.
Сразу скажу, что для серьезных и ответственных приложений выходить за рамки нормируемых параметров и рекомендаций производителя микросхемы — не приветствуется у практикующих инженеров и разработчиков.
Если посмотреть внимательно на блок-схему, заявленную производителем, эта м/с как раз имеет все необходимое для поставленной задачи:
— задающий генератор с внешними времязадающими компонентами;
— делитель частоты на 2;
— достаточно мощный выходной каскад — фактически полноценный драйвер MosFET;
— источник опорного напряжения 5,0В;
Производитель рекомендует использовать в качестве времязадающих компонентов Ct от 100nF до 1nF и
Rt от 100 до 5 кОм. Получаемый при этом рабочий диапазон задающего генератора от 170 Гц до 500 кГц.
Следует учитывать, что частота на выходе (pin 6) микросхемы UC3845, будет в 2 раза ниже частоты задающего генератора, ввиду наличия встроенного делителя
А теперь практическая реализация с минимумом дискретных компонентов.
Для получения максимальной длительности импульса на выходе, входы Vfb, Is — соединены с минусом питания.
Заявленный производителем Maximum DutyCycle 47-50%. На практике он близок к 50%
Как показали опыты, UC3845 вполне стабильно и четко работает с задающими емкостями более 100nF
Протестирована устойчивая работа с Ct (С1)= 1, 10, 22, 47, 100 мкФ.
Для C1=10 мкФ и R1=100 кОм (R2=0) получаем следующее
Низкочастотный генератор прямоугольных импульсов с памятью
Приветствую. Может кому интересно будет. А то чета в сообществе скукотища.
Может применяться для промывки топливных форсунок бензинового ДВС, соленоидных клапанов АКПП, для проверки работоспособности индивидуальных катушек зажигания и т.п. Выполнен на микроконтроллере и LCD-дисплее. Имеет возможность запоминать несколько режимов работы.
Генератор сигналов вещь бесспорно полезная в арсенале автолюбителя. Особенно, когда он там (в арсенале) действительно имеется, а не в теории. Я столкнулся с необходимостью в генераторе для прочистки топливных форсунок бензиновых авто, открытия форсунок дизеля CommonRail и промывки соленоидных клапанов АКПП. Нужен был генератор прямоугольных импульсов с регулируемой частотой и скважностью и с индикацией всего этого на дисплее. Кроме того, нужен «усиленный» выход для подключения нагрузки, мощнее частотометра. Как ни странно, но поиски готовых решений ни к чему толковому не привели — либо дорого, либо чрезмерно навороченный функционал. Пришлось как обычно, заново изобретать велосипед.
Тут конечно, кое-то может вякнуть типа: «Такой генератор можно сделать и на 555-ке». Конечно можно — бери и делай! А я хочу такой прибор, что-бы точные значения частоты и скважности можно было видеть глазами на дисплее, а не представлять в уме. А еще хочу, что-бы скважность регулировалась от 0 до 100% и при этом не зависела от регулировки частоты. Вообще это «косяк» всех «аналоговых» генераторов — значение скважности напрямую зависит от частоты. А еще хочу, что-бы была память на несколько заранее сохраненных предустановок. А еще я могу перечислить еще пару десятков преимуществ микроконтроллерного прибора. А так да, можно и на 555-ке. Чуть не забыл, ведь еще похожий прибор можно за «копейки» купить на АлиЭкспресс — удачи тебе «потребитель».
Основа схемы микроконтроллер ATmega8A в корпусе TQFP32, выбран с запасом, чтобы под конец разработки не споткнуться об недостаточное кол-во памяти или портов ввода/вывода. Подключение стандартное, АЦП не используется — к порту C подключен LCD-дисплей 16х2. Тактируется от внутреннего генератора — для «низкочастотника» вполне достаточно. Оба внешних прерывания заняты: INT0 – энкодер, INT1 – кнопки управления. Все кнопки управления «висят» на одном прерывании. Подтягивающие резисторы относительно низкого сопротивления для того, что-бы повысить помехоустойчивость прибора во время проверки высоковольтных катушек зажигания. Антидребезг контактов кнопок и энкодера реализован программно — как показала практика, толку от параллельных конденсаторов нет абсолютно никакого.
Выход генератора «умощнен» N-канальным MOSFET-ом и может напрямую подключаться к нагрузке — без реле по принципу «открытый коллектор». Да, именно «открытый коллектор», а не «открытый сток» как думают многие недоучки — это условное обозначение типа подключения дающее понимание о способе работы выхода на нагрузку. MOSFET следует использовать именно с логическим уровнем управления затвором (типа IRLZ44) — в схеме не предусмотрен драйвер для управления MOSFET-ом потому, что для такого «оченьнизкочастотного» генератора он просто не нужен.
На плате имеется индикация подачи питания и выходных импульсов. В схему встроен диод для защиты от переполюсовки и 5-вольтовый стабилизатор напряжения, благодаря которому устройство можно питать напряжением до 30V.
На схеме указаны типы и номиналы деталей которые применял я, если считаете, что есть вариант лучше, не стоит придираться — используйте свои. Это не аналоговый генератор, тут можно паять вообще все, что есть в наличии.
Генерация частоты реализована программно в обработчике прерывания аппаратного таймера. Исходник в Bascom подробно прокомментирован и вместе с остальными файлами бесплатно доступен всем желающим здесь: p90590qa.bget.ru/lowfreq-generator.
Верхняя частота генератора, чисто символически, ограничена 9999Гц потому, что больше не было нужно. Нижняя граница частоты пока ограничена 1Гц-ем, но в планах «опустить» ее до 0.1Гц — недавно возникла такая потребность (чтобы форсунки, ну прям, очень неторопливо попшикивали).
На LCD-дисплее одновременно отображаются две строки (дисплей-то 2-строчный):
FREQ (частота, Гц)
DURATION (насыщение, скважность, %)
Выбор строки осуществляется кнопкой энкодера и указывается символом «>». Значение выбранного параметра изменяется вращением энкодера. Для параметра FREQ значение изменяется с шагом 1Гц, для DURATION с шагом 10% (мне так удобно).
Красная кнопка (на схеме SB1) запускает или останавливает генерацию импульсов. При подаче питания на прибор, из памяти достаются последние сохраненные параметры частоты и скважности импульсов, но генерация не запускается. Так сделано для того, что-бы случайно не повредить подключенное устройство, не рассчитанное на предварительно сохраненные настройки.
Всего, в ПЗУ микроконтроллера организован массив на 5 предустановок. Ограничение чисто символическое и может быть практически бесконечным. Выбор нужной осуществляется «белыми» кнопками SB2 и SB3 «по кругу», т.е. после пятой предустановки будет первая. Значения параметров частоты и скважности в каждой выбранной предустановке сразу отображаются на дисплее. Их можно корректировать и «пересохранить» в ту же предустановку одновременным нажатием кнопок SB2 и SB3.
Я не один из поощряемых здесь говноблогеров, но кино снять сумел. Так сказать для «представления сути понимания» грязными пальцами в кнопки потыкал:
Генератор сигналов для авто своими руками
напряжение питание………………………….220 В, 50 Гц.
За основу разработанной схемы функционального генератора, приведенной ниже, была взята схема из [1]:
Генератор выполнен по классической схеме: интегратор + компаратор, только собран на высокочастотных компонентах.
Для питания генератора использован классический трансформаторный источник с линейными стабилизаторами, формирующими напряжения +5В, ±6В и ±3 В.
Для индикации частоты генератора была использована часть схемы от уже готового частотомера, взятая из [2]:
На транзисторе VT3 выполнен усилитель-формирователь прямоугольных импульсов, с выхода которого сигнал поступает на вход микроконтроллера DD2 PIC16F84A. МК тактируется от кварцевого резонатора ZQ1 на 4 МГц. Кнопкой SB1 выбирается по кольцу цена младшего разряда 10, 1 или 0.1 Гц и соответствующее время измерения 0.1, 1 и 10 сек. В качестве индикатора использован WH1602D-TMI-CT с белыми символами на синем фоне. Правда угол обзора у этого индикатора оказался 6:00, что не соответствовало его установке в корпус с углом обзора 12:00. Но эта неприятность была устранена, как будет описано ниже. Резистор R31 задаёт ток подсветки, а резистором R28 регулируется оптимальная контрастность. Следует отметить, что программа для МК была написана автором [2] для индикаторов типа DV-16210, DV-16230, DV-16236, DV-16244, DV-16252 фирмы DataVision, у которых процедура начальной инициализации по-видимому не подходит к индикаторам WH1602 фирмы WinStar. В результате после сборки частотомера на индикатор ничего не выводилось. Других малогабаритных индикаторов в продаже на тот момент не было, поэтому пришлось вносить изменения в исходник программы частотомера. Попутно в ходе экспериментов была выявлена такая комбинация в процедуре инициализации, при которой двухстрочный дисплей с углом обзора 6:00 становился однострочным, причём достаточно комфортно читаемым при угле обзора 12:00. Выводимые в нижней строке надписи-подсказки о режиме работы частотомера стали не видны, но они особо и не нужны, т.к. дополнительные функции этого частотомера не использованы.
Конструктивно функциональный генератор выполнен на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 110х133 мм, разработанной под стандартный пластиковый корпус Z4. Индикатор установлен на палате вертикально на двух уголках. С основной платой он соединён при помощи шлейфа с разъёмом под IDC-16. Для соединения высокочастотных цепей в схеме использован тонкий экранированный кабель. Вот фото генератора со снятой верхней крышкой корпуса:
Перечень элементов и чертёж платы в Layout5 прилагаются.
Вот что получилось в итоге:
Следует отметить, что на частотах свыше 4 Мгц на треугольном и прямоугольном сигналах начинают наблюдаться искажения, связанные с недостаточной полосой пропускания выходного усилителя. При желании этот недостаток можно легко устранить, если перенести усилитель выходного каскада DA5 в цепь от истока VT2 к SA2, т.е. использовать его как усилитель синусоидального сигнала, а вместо выходного усилителя применить повторитель на ещё одном ОУ AD8038AR, пересчитав соответственно сопротивления делителей треугольного (R18, R36) и прямоугольного (R21, R35) сигналов на меньший коэффициент деления.
1) Широкодиапазонный функциональный генератор. А.Ишутинов. Радио №1/1987г.
2) Экономичный многофункциональный частотомер. А.Шарыпов. Радио №10-2002.