Генератор на Ардуино
 

Всех приветствую!
во времена первого локдауна делать особо было нечего - два раза в неделю появлялся на работе, решил я сделать эту игрушку :)) идея взята отсюда.
Запустил "на проводах" на столе, поигрался и забыл на время.
Прошедшим летом вспомнил, решил доработать.
Доработал схему, русифицировал прошивку, поигрался, надоело и опять забыл :)))
И вот на конец то решил все это безобразие запихать в какой ни будь корпус.
нашлась какая то коробка, от какого то проводного пульта, не известно от чего и получился довольно симпатичный приборчик.
оригинальная схема из первоисточника и внешний вид

Характеристики прибора:
- частота сигнал прямоугольника "ШИМ" от 1 Гц до 4 мГц
- заполнение ШИМ(скважность) от 0 до 100% с шагом 1%
- частота DDS генератора от 1 Гц до 200 кГц(в родной прошивке до 100) с шагом 1 Гц
- формы сигналов DDS генератора
синус
треугольник
меандр(при желании возможна замена на трапецию)
пила прямая
пила обратная
- напряжение от 0 до напряжения питания с точностью 1 мв
- частота до 8 мГц

Доработка схемы и прошивки заключается в следующем :
1. Удалены резисторы "подтяжки" кнопок и энкодера, подтяжка входов к "1"
выполнена программно встроенными в ардуино резистрами
2. Для увеличения нагрузочной способности выхода генератора в режиме DDS изменены
резисторы ЦАПа - уменьшены в 10 раз
3. После сборки схемы при перепрошивках приходилось освобождать вход D1
от резистора ЦАПа, т.к. он не позволял нормально прошивать контроллер
и было замечено, что наличие или отсутствие резисторов на D0 и D1 визуально
ни как не влияет на вид сигнала на экране осциллографа, поэтому было
принято решение убрать их совсем.
4. Были выполнены схемные решения повысившие удобство в работе с прибором
- оформлен единый вход для вольтметра и частотомера
- добавлена возможность плавной регулировки DDS сигналов
- для повышения чувствительности частотомера выхода DDS сигналов и
прямоугольника были развязаны по постоянному току и установлен переключатель
5. При экспериментах с вольтметром при умышленной подаче на один из входов
отрицательного напряжения ардуина была благополучно спалена :sv:
но потом успешно реанимирована, путем выжигания пробитого входа большим током.
Поэтому на оставшемся входе установлен резистор 1 мегом, который
не позволит вывести этот вход из строя.
Но нет худа без добра :) . Целесообразность в наличии 2 входов по напряжению
в этой игрушке на мой взгляд сомнительна. Вход был программно удален,
что позволило увеличить шрифт для индикации величины напряжения и позволило
обойтись одним входным гнездом и для вольтметра и для частотомера.
6. Путем соответствующих изменений в прошивке все надписи на экране русифицированы.
7. Для удобства смены режимов работы на панель прибора установлена кнопка сброс,
т.к. программная смена режимов не предусмотрена и выбор режима осуществляется
при включении или при сбросе прибора.
8. Частота сигналов DDS генератора программно увеличена со 100 до 200 кГц
9. В коде прошивки предусмотрена возможность в DDS генераторе на выбор при
прошивке установить желаемую форму сигнала меандр или трапеция
10.Питание прибора внешнее 5 вольт через ЮСБ гнездо, или 9 - 12 вольт
через дополнительное гнездо.

Возможно при отключении входа D5 в режиме частотомера от резисторов ЦАПа чувствительность частотомера еще увеличиться, но я не пробовал(лень :) ).
Сейчас его чувствительность 0 дб - 1 вольт амплитудное, без примененной доработки 2.5 вольта амплитудное.
конденсатор "не обязательно" я установил для удобства наблюдения сигналов осциллографом, можно не устанавливать
конденсатор ЦАПа 3n3 увеличен по емкости(это стало возможно благодаря развязке от D9) для лучшей формы сигналов DDS, его можно отключать для визуального сравнения сигнала на осциллографе, отключать его не обязательно, но он нужен.
Я не вижу возможности вставить в сообщение СПОЙЛЕР или скрытый текст, если есть такая возможность подскажите.
чтобы не вставлять "портянку" с кодом выложу прошивкув файлах, кому интересно скачает и посмотрит
Доработанная схема генератора

Как я понял, на резисторах 100 и 200 Ом собран управляемый аттенюатор. Правильнее было бы нижнюю точку делителя не оставлять "висящей в воздухе", а через резистор 100 Ом посадить на корпус (как это и было сделано в исходной схеме). "Необязательный" конденсатор, всё же необходим, т.к. он отсекает постоянную составляющую из выходного сигнала. Если её там оставить, то ползунок потенциометра начнёт "шуршать", что приведёт к грязи в выходном сигнале.
С питанием тоже не всё до конца проработано. Вся прелесть подобных приборчиков в их автономности и отсутствии гальванической связи с питающей электросетью. Если делать питание внешним, то высока вероятность прохождения через прибор сквозных токов и, как следствие, выходу дорогостоящей аппаратуры из строя.

это не аттенюатор, это ЦАП на резисторной матрице R-2R.
почему я его "упростил" я написал выше согласен, что идеальным вариантом было бы автономное питание, но для этого нужен корпус больших габаритов, куда помимо аккумулятора надо будет впихнуть и контроллер заряда и DC-DC преобразователь чего не хотелось бы(а точнее лень этим заниматься, что попалось, туда и впихнул :)) ), если будет серьезная необходимость, то естественно этим следует заняться и сделать приборчик полностью автономным.

далее буду показывать осциллограммы некоторых режимов работы
1. "ШИМ" и "Заполнение Ширина" 50% осциллограммы идентичны
2. "Заполнение Ширина" 0%
3. "Заполнение Ширина" 1%
4. "Заполнение Ширина" 23%
5. "Заполнение Ширина" 82%
6. "Заполнение Ширина" 99%
7. "Заполнение Ширина" 100%
фото почему то все повернуло :(

Нашел наконец то малогабаритный переменный резистор с выключателем, подходящего номинала и привел схему в более вразумительный вид
В режиме частотомера S1 отключает D5 от резисторной матрицы ЦАПа, тем самым повышая чувствительность

Если ЦАП, то можно и в упрощенном варианте использовать.
Если уж так критично использование порта D5 для измерения частоты, то вместо него в ЦАП можно было задействовать D1. Использование выключателей питания в сигнальных цепях нежелательно.

D1 и так задействован в ЦАП, просто я упростил схему ЦАП.

осциллограммы генератора в режиме ШИМ, ниже 100кгц нет смысла показывать, там все нормально.
У осциллографа полоса 5мгц, поэтому выше 1мгц прямоугольник не осиливает