Zoznámenie sa s „profesionálnou súpravou DIY generátora funkcií ILC8038“: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Chystal som sa hľadať nové elektronické projekty, keď som narazil na roztomilú malú súpravu generátora funkcií. Účtuje sa ako „profesionálna súprava DIY súprav generátora funkcií ILC8038 sínusférového trojuholníka“a je k dispozícii od niekoľkých predajcov na eBay za 8 až 9 dolárov (obrázok 1).

Obrázok 1. Malý funkčný generátor

Ako naznačuje názov, je postavený na čipe generátora krivky Intersil ILC8038. Je to novšia iterácia súpravy generátora funkcií, ktorá je už nejaký čas k dispozícii na serveroch eBay alebo Amazon. Vyzeralo to dosť zaujímavo, že som si jeden objednal. Prvé vydanie - súprava je dodávaná z Číny, takže než som ju dostal, zvyčajne došlo k niekoľkotýždňovému oneskoreniu, ale dorazilo v uvedenom časovom rámci.

Súprava dorazila neporušená a kompletná. Všetky komponenty vyzerali originálne a PCB a akrylové puzdro boli dobre vyrobené. Potom som sa dostal k návodu - VEĽKÝ FAIL. Pokyny, ako boli, vyzerali, že boli skopírované a zmenšené tak, aby sa zmestili na papier s rozmermi 5,75 x 8 palcov, vďaka čomu boli mnohé riadky nezrozumiteľné (plus skutočnosť, že boli napísané holubičou angličtinou). Rovnaké tri sekcie (sekcie 3, 4 a 5) boli vytlačené na prednú aj zadnú stranu listu „inštrukcií“, bez oddielu 1 alebo 2. To bolo nešťastné, pretože nič neukazovalo, ktorá hodnota komponentu sa hodí do ktorých otvorov na PCB.

Napísal som tento návod pre kohokoľvek s podobnými problémami alebo inými problémami alebo pre tých, ktorí zvažujú stavbu tejto jemnej malej súpravy. Podrobný návod obsahuje nielen montáž, ale aj použitie generátora funkcií ILC8038.

Zásoby

Jedna alebo viac „profesionálnych súprav DIY generátora funkcií ILC8038“

Osciloskop.

Spájkovačka a obvyklý sortiment drobného elektronického náradia (pinzeta, skrutkovače atď.).

Krok 1: Ako to dať dohromady?

Mnoho komponentov je možné intuitívne umiestniť pomocou diagramov na doske plošných spojov (obrázok 2).

Obrázok 2. Doska s plošnými spojmi

Sudový konektor (JK1), 3 -pólový svorkovník (JP3), zásuvky IC, prepojovacie lišty (JP1 a JP2), integrované obvody U1 a U2, trimpoty (R2 a R3) a elektrolytické kondenzátory je možné umiestniť s istotou, ale rezistory, keramické kondenzátory, integrované obvody U3 a U4 a potenciometre (jeden má inú hodnotu ako ostatné 3) budú predstavovať problém. Ak máte ostré oko, možno si prečítate označenie integrovaných obvodov a farebné kódy rezistorov na obrázku 1. To, čo skutočne potrebujeme, sú lepšie pokyny alebo dobrá schéma. Na internete som nenašiel žiadny dobrý návod, ale našiel som obrázok čínskej schémy. Našťastie sú elektronické symboly takmer univerzálne a hodnoty komponentov boli v angličtine (obrázok 3). Integrované obvody U2 a U4 chýbali, ale medzery som mohol do značnej miery vyplniť. Vytvoril som kusovník (kusovník), zodpovedajúci komponentom DPS s ich príslušnými hodnotami, čo je všetko, čo skutočne potrebujete na zostavenie súpravy. Kusovník je zahrnutý na konci tohto návodu.

Okrem schémy a zoznamu materiálov som poskytol aj podrobné pokyny k montáži a prevádzke tohto chladného malého funkčného generátora, takže sa poďme na to.

Obrázok 3. Schéma

Krok 2: Zostava súpravy

1. Spájkujte všetky inertné súčiastky (zásuvky, konektory, prepojky a svorky IC). Uistite sa, že zárez na konci každej zásuvky IC je v zákryte so zárezom v diagrame PCB.

2. Spájkujte odpory, trimery a potenciometre. Dávajte pozor, aby bol potenciometer 50 kΩ v polohe R5 (AMP). Ostatné potenciometre majú 5 kΩ.

3. Spájkujte kondenzátory. Negatívny vodič každého elektrolytika prechádza dierou v tieňovanej alebo šrafovanej strane jeho diagramu plošných spojov.

4. Spájkujte v IC U2 (WS78L09) a zacvaknite ostatné 3 integrované obvody do príslušných zásuviek tak, aby boli zárezy správne zarovnané.

5. (Voliteľný krok) Odstráňte prebytočný tok kolofónie z spájkovacích miest 95% etanolom (Everclear) alebo 99% izopropanolom, potom ihneď opláchnite destilovanou vodou. Pred použitím dosku ÚPLNE vysušte.

6. To je všetko. Montáž je dokončená.

Teraz k akrylovému puzdru.

Ochranný papier sa ľahko odlupuje, ak je každý kus na minútu alebo dve namočený v horúcej vode. Kusy nie je potrebné lepiť dohromady. (Dva dlhšie bočné diely som na dno pripevnil trochou akrylového cementu). Akonáhle sú všetky úchytky na bočných častiach usadené v štrbinách hornej a spodnej dosky, štyri dodané dlhé skrutky budú držať všetko pohromade.

Na pripevnenie dosky plošných spojov k spodnej doske skrinky sú k dispozícii krátke skrutky a matice 3 mm x 5 mm. Skrutky nie sú dostatočne dlhé. Pôvodne som použil 8 mm skrutky, ale potom som sa rozhodol, že dosku plošných spojov vôbec nepripojím. Dobre padne do puzdra.

Rozhodol som sa neodstraňovať ochranný papier z vrchnej dosky puzdra, pretože bol potlačený štítkami pre potenciometre, prepojky a svorkovnicu (obrázok 4).

Obrázok 4. Zostavená súprava

Krok 3: Prevádzka

Na napájanie generátora funkcií som použil malý adaptér AC/DC, ktorý poskytoval napätie 12 V DC/500 mA. Nepoužívajte nič vyššie ako pätnásť voltov. Moja sada bola vybavená prepojkou frekvenčného rozsahu nastavenou na 50 - 500 Hz a prepojkou tvaru vlny nastavenou na SIN. Druhá pozícia bola označená TAI, ale mám podozrenie, že išlo o omyl a mala byť pre trojuholník TRI.

Sínusová vlna

Zapojte kábel osciloskopu do polohy SIN/TAI na svorkovnici a nastavte prepojku priebehu na SIN. Na väčšinu nižšie uvedených ukážok som použil rozsah 50-500 Hz. Výstupom je sínusová vlna s amplitúdou P-P ~ 5 V a frekvenciou 100 Hz pomocou AMP (R5) a FREQ (R4). Možno sa budete musieť trochu pohrať s nastaveniami, kým nezískate stopu na osciloskope. Upravte dva trimpoty (R2 a R3) a potom potenciometer DUTY na optimalizáciu tvaru sínusovej vlny. R2 modifikuje horný vrchol a R3 modifikuje dolný vrchol sínusovej vlny. DUTY (R1) upravuje ľavú a pravú odchýlku priebehu. Prvá sínusová vlna, ktorú som vygeneroval, je znázornená na obrázku 5. Nie je to také zlé. Môžete dokonca vypočítať stredné kvadratické napätie, ak ste tak naklonení.

(Vrms = Vp-p * 0,35355). Na sínusovej vlne na obrázku 5 je to 1,77 voltu.

Obrázok 5. Sínusový priebeh

Kontrola frekvencie (voliteľné)

Ďalšia vec, ktorú som urobil, bolo zmeranie maximálnych a minimálnych hodnôt, ktoré som mohol dosiahnuť v každom z frekvenčných rozsahov.

Výsledky boli tieto:

Rozsah 5 Hz až 50 Hz: minimálne 1 Hz, maximálne 71 Hz

Rozsah 50 Hz až 500 Hz: minimálne 42 Hz, maximálne 588 Hz

Rozsah 500 Hz až 20 kHz: minimálne 227 Hz, maximálne 22,7 kHz

Rozsah 20 kHz až 400 kHz: minimum, 31 kHz, maximum 250 kHz

Minimum pre rozsah 500 Hz až 20 kHz a maximum pre rozsah 20 až 400 kHz bolo mimo vytlačených hodnôt, ale väčšina všetkého ostatného bola v ballpark.

Trojuholníková vlna

Nastavte prepojku priebehu na TAI (TRI) a pripojte osciloskop do polohy TAI/SIN na svorkovnici. Funkčný generátor vytvára dobre vyzerajúce trojuholníkové priebehy s ostrými vrcholmi (obrázok 6).

Obrázok 6. Priebeh trojuholníka

RAMP (píla) vlna

Reverznú rampovú vlnu je možné získať z trojuholníkovej vlny otáčaním potenciometra DUTY proti smeru hodinových ručičiek. Otočením potenciometra na druhú stranu som nebol schopný získať normálnu vlnu rampy. Signál sa stratil prílišným otočením číselníka, takže predná hrana vlny nebola nikdy celkom kolmá a klesajúca časť rampy vykazovala malú konkávnosť. Nie je to dokonalý pílovitý zub, ale je to tak (obrázok 7).

Obrázok 7. Priebeh rampy (píla)

Štvorcová vlna

Pripojte kábel osciloskopu do strednej polohy svorkovnice označenej SQU, aby sa vytvorila štvorcová vlna (obrázok 8). Zdá sa, že potenciometre AMP (R5) a OFFSET (R6) nemajú žiadny vplyv na štvorcovú vlnu. Napätie vytvoreného tvaru vlny bolo asi vstupné napätie (12 voltov). Mal som úplne odstrániť prepojku priebehu, aby som zistil, či sa tým veci zlepšili, ale táto myšlienka ma práve teraz napadla.

Obrázok 8. Štvorcový priebeh

Pracovný cyklus

Pracovný cyklus štvorcovej vlny je možné zmeniť potenciometrom DUTY (R1). Otočením voliča proti smeru hodinových ručičiek skrátite a v smere hodinových ručičiek pracovný cyklus predĺžite. S DUTY je menší problém. Zmena pracovného cyklu tiež mierne zmení frekvenciu, takže ho možno bude potrebné po zmene pracovného cyklu znova nastaviť.

Pracovný cyklus = percento času vo vysokom stave delené periódou štvorcovej vlny.

Ako príklad, štvorcová vlna na obrázku 9 má periódu 10 ms a je vo vysokom stave 5 ms (tiež v nízkom stave po dobu 5 ms).

Pracovný cyklus = (5 ms /10 ms) *100 = 50%. Obrázky 10 a 11 ukazujú pracovný cyklus upravený na 60%, respektíve 40%.

Obrázok 9. Pracovný cyklus = 50%

Obrázok 10. Pracovný cyklus = 60%

Obrázok 11. Pracovný cyklus = 40%

Krok 4: To je všetko, ľudia

O tom je tento návod. Ak to považujete za užitočné, choďte ďalej a vytvorte si vlastný generátor vreckových funkcií. Za 8 alebo 9 USD si môžete užiť veľa zábavy. Odhlasovanie jednoduchého obvodu.

Krok 5: kusovník generátora funkcií ILC8038 (kusovník)

Rezistory

Potenciometer R1 5kΩ DUTY

Trimpot R2 100 kΩ

Trimpot R3 100 kΩ

Potenciometer R4 5kΩ FREQ

Potenciometer R5 50kΩ AMP

Potenciometer R6 OFFSET 5kΩ

Rezistor R7 1 kΩ

Rezistor R8 1 kΩ

Rezistor R9 10 kΩ

Rezistor R10 10 kΩ

Rezistor R11 4,7 kΩ

Rezistor R12 30 kΩ

Rezistor R13 10 kΩ

Rezistor R14 4,7 kΩ

Rezistor R15 10 kΩ

Rezistor R16 10 kΩ

Integrované obvody

U1 ICL8038 CCPD Precision Waveform Generator

Regulátor kladného napätia U2 WS 78L09

Operačný zosilňovač vstupov UF 18MDSHY TL082CP JFET

Menič napätia U4 7660S CPAZ

Kondenzátory

Keramika C1 100nF

C2 Keramika 100nF

C3 Keramika 100 pF

C4 Keramika 2,2 nF

C5 Keramika 100nF

C6 Keramika 1 µF

C7 Keramika 100nF

C8 Keramika 100nF

C9 Keramika 100nF

C10 elektrolytický 100 uF

C11 elektrolytický 10 uF

C12 elektrolytický 10 uF

Jack, prepojky a terminál

JK1 Barrel Jack

Blok jumperu JP1 2 polohy TAI (TRI), SIN

4-polohový prepojovací blok JP2 5-50Hz, 50-500Hz, 500Hz-20kHz, 20kHz-400kHz

3 -pólová svorkovnica JP3 GND, SQU, SIN/TAI (TRI)