Super Fast Analog Voltages Los Ntawm Arduino: 10 Cov Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:28

Cov Lus Qhia no qhia yuav ua li cas tsim kom muaj qhov hloov pauv zoo sib xws nrawm los ntawm Arduino thiab ib qho yooj yim tiv thaiv thiab cov khoom siv hluav taws xob. Ib daim ntawv thov uas qhov no muaj txiaj ntsig yog tsim cov duab ntawm oscilloscope. Muaj ob peb lwm txoj haujlwm uas tau ua qhov no. Johngineer qhia txog tsob ntoo Christmas yooj yim siv pulse width modulation (PWM). Lwm tus tau txhim kho raws txoj haujlwm ntawd los ntawm kev siv tus tiv thaiv ntaiv lossis siv cov khoom siv digital-rau-analog hloov pauv.

Kev siv PWM ua rau muaj ntau qhov flicker, thaum siv tus tiv thaiv tus ntaiv lossis cov hloov pauv digital-rau-analog xav tau ntau tus pin thiab cov khoom uas yuav tsis yooj yim. Lub Circuit Court kuv siv yog tib yam tuag yooj yim resistor thiab capacitor khub raws li siv nyob rau hauv Christmas tsob ntoo demo, tab sis ua haujlwm nrog qhov tsis tshua pom tseeb.

Ua ntej tshaj, kuv yuav coj koj mus dhau cov txheej txheem ntawm kev tsim lub Circuit Court. Tom qab ntawd kuv yuav qhia koj li cas ntxiv koj tus kheej duab. Thaum kawg, Kuv yuav qhia txoj kev xav txog dab tsi ua rau nws nrawm dua.

Yog tias koj nyiam qhov Qhia Ntawv no, thov txiav txim siab pov npav rau nws!:)

Kauj Ruam 1: Tsim Circuit Court

Txhawm rau tsim lub Circuit Court, koj yuav xav tau cov hauv qab no:

a) Ib qho Arduino raws li Atmel 16MHz ATmega328P, xws li Arduino Uno lossis Arduino Nano.

b) Ob tus tiv thaiv tus nqi R uas tsawg kawg 150Ω.

c) Ob lub capacitors ntawm tus nqi C xws li C = 0.0015 / R, piv txwv:

• R = 150Ω thiab C = 10µ
• R = 1.5kΩ thiab C = 1µ
• R = 15kΩ thiab C = 100nF
• R = 150kΩ thiab C = 10nF

Qhov laj thawj rau xaiv cov txiaj ntsig no yog ob npaug. Qhov tseem ceeb, peb xav khaws tam sim no ntawm tus pin ntawm Arduino hauv qab qhov siab tshaj tam sim no ntawm 40mA. Siv tus nqi 150Ω txwv qhov tam sim no rau 30mA thaum siv nrog Arduino muab hluav taws xob ntawm 5V. Qhov loj dua qhov tseem ceeb ntawm R yuav txo qhov tam sim no thiab yog li ntawd tuaj yeem siv tau.

Qhov kev txwv thib ob yog qhov peb xav khaws lub sijhawm tas mus li, uas yog cov khoom R thiab C, sib npaug li ntawm 1.5ms. Lub software tau raug tshwj xeeb rau lub sijhawm no tas li. Thaum nws tuaj yeem hloov kho qhov tseem ceeb ntawm R thiab C hauv software, muaj qhov nqaim nyob ib puag ncig uas nws yuav ua haujlwm, yog li xaiv cov khoom kom ze rau qhov sib piv uas tau hais tseg.

Kev piav qhia ntxaws ntxaws txog vim li cas RC qhov tseem ceeb yog qhov tseem ceeb yuav muab rau hauv ntu kev xav, tom qab kuv tau qhia koj yuav ua li cas los sib dhos ua qauv qhia kev sib tw.

Kauj Ruam 2: Teeb Lub Oscilloscope

Kev ua qauv qhia yuav tsum muaj oscilloscope teeb tsa rau X/Y hom. Cov ntawv xeem yuav tsum tau txuas nrog raws li qhia hauv kab lus. Koj oscilloscope yuav txawv ntawm kuv, tab sis kuv yuav taug kev los ntawm cov kauj ruam tsim nyog los teeb tsa X/Y hom ntawm kuv chav:

a) Teeb tsa kab rov tav kom tswj tau los ntawm Channel B (X axis).

b) Teem lub oscilloscope rau ob hom channel.

c) Teeb tsa volts/div ntawm ob txoj hauv kev kom nws tuaj yeem tso tawm qhov hluav taws xob los ntawm 0V txog 5V. Kuv teeb kuv li 0.5V/div.

d) Teem hom kev sib txuas rau DC ntawm ob txoj hauv kev.

e) Kho qhov chaw ntawm X thiab Y kom lub teev nyob rau hauv kaum sab laug ntawm lub vijtsam thaum Arduino raug tua.

Kauj ruam 3: Rub tawm thiab Khiav Software

Rub tawm software los ntawm Fast Vector Display Rau Arduino chaw cia khoom. Lub software tau ntawv tso cai raws li GNU Affero Public License v3 thiab tuaj yeem siv dawb thiab hloov kho raws li cov lus cog tseg ntawd.

Qhib cov ntawv "nrawm-vector-display-arduino.ino" hauv Arduino IDE thiab xa mus rau koj Arduino. Ib ntus, koj yuav pom qhov "Nyob Zoo Xyoo Tshiab" cov duab ntawm koj lub vijtsam oscilloscope.

Kuv tsim txoj haujlwm no ua tus kheej hackaton nyob rau lub asthiv ua ntej Christmas, yog li muaj Christmas thiab Xyoo Tshiab themed cov lus koj tuaj yeem pom los ntawm kev hloov PATTERN qhov sib txawv hauv cov cai.

Kauj Ruam 4: Tsim Koj Tus Kheej Kev Nyiam

Yog tias koj xav tsim koj tus kheej kev kos duab, koj tuaj yeem muab cov ntawv taw tes tso rau hauv Arduino kos duab ntawm kab uas txhais tau tias USER_PATTERN.

Kuv pom tias Inkscape yog qhov cuab yeej zoo nkauj rau kev kos duab kev cai:

1. Tsim cov ntawv siv tus loj, ua tus ntawv loj xws li Impact.
2. Xaiv cov khoom ntawv thiab xaiv "Lub Hom Phiaj rau Txoj Kev" los ntawm "Path" menu.
3. Xaiv cov tsiaj ntawv ib leeg thiab sib tshooj lawv ua qhov sib txuas ua ke
4. Xaiv "Union" los ntawm "Path" cov ntawv qhia ua ke los ua ke rau hauv ib txoj kab nkhaus.
5. Yog tias muaj qhov nyob hauv cov tsiaj ntawv, txiav ib qho me me los ntawm kev kos duab plaub fab nrog lub cuab yeej duab plaub thiab rho tawm nws los ntawm kev sib tw siv cov cuab yeej "Sib txawv".
6. Ob npaug nias rau txoj hauv kev los qhia cov ntshav.
7. Plaub fab xaiv tag nrho cov nodes thiab nyem qhov "Ua xaiv cov pob kaum" tool.
8. Txuag SVG cov ntaub ntawv.

Qhov tseem ceeb yog tias koj daim duab yuav tsum muaj ib txoj hauv kev kaw thiab tsis muaj qhov. Nco ntsoov tias koj tus qauv tsim muaj tsawg dua li 130 ntsiab lus.

Kauj Ruam 5: Muab tshuaj txhuam ua ke los ntawm SVG Cov Ntaub Ntawv rau hauv Arduino IDE

1. Qhib cov ntaub ntawv SVG thiab luam tawm qhov chaw ua haujlwm. Cov no yuav raug teeb tsa hauv ntu "txoj hauv kev". Thawj khub ntawm kev tswj hwm tuaj yeem tsis quav ntsej; hloov lawv nrog 0, 0.
2. Muab tshuaj txhuam cov ntawv tso rau hauv Arduino kos duab sab hauv kab zauv tom qab "#define USER_PATTERN".
3. Hloov txhua qhov chaw nrog tus lej, txwv tsis pub koj yuav tau txais qhov yuam kev suav sau. Qhov "Hloov & Nrhiav" cov cuab yeej tuaj yeem pab tau.
4. Sau thiab khiav!
5. Yog tias koj muaj teeb meem, saib serial console rau ib qho yuam kev. Tshwj xeeb, koj yuav pom cov lus yog tias koj tus qauv muaj ntau cov ntsiab lus rau sab hauv tsis. Hauv qhov xwm txheej zoo li no, daim duab yuav ua rau pom ntau dhau.

Kauj Ruam 6: Nkag Siab Vim Li Cas PWM qeeb qeeb

Txhawm rau pib, cia peb tshuaj xyuas tus cwj pwm ntawm lub capacitor raws li nws tau them.

Lub tshuab hluav taws xob uas txuas nrog lub zog qhov hluav taws xob Vcc yuav nce nws qhov hluav taws xob raws li qhov nkhaus nthuav tawm. Qhov nkhaus no yog asymptotic, lub ntsiab lus nws yuav qeeb qeeb thaum nws mus txog lub hom phiaj hluav taws xob. Rau txhua lub hom phiaj ua haujlwm, qhov hluav taws xob "ze txaus" tom qab 5 RC vib nas this. RC tau hu ua "lub sijhawm tsis tu ncua". Raws li peb tau pom ua ntej, nws yog cov khoom lag luam ntawm qhov muaj txiaj ntsig ntawm tus tiv thaiv thiab lub peev xwm hauv koj lub Circuit Court. Qhov teeb meem yog tias 5 RC yog lub sijhawm ntev dua rau kev hloov kho txhua lub ntsiab lus hauv cov duab duab. Qhov no ua rau ntau qhov flicker!

Thaum peb siv mem tes dav tes taws los piav (PWM) kom them lub capacitor, peb tsis zoo dua. Nrog PWM qhov hluav taws xob hloov pauv sai ntawm 0V thiab 5V. Hauv kev coj ua, qhov no txhais tau tias peb hloov pauv sai ntawm kev thawb tus nqi mus rau lub capacitor thiab rub me ntsis ntawm nws kom rov zoo dua - qhov kev thawb thiab rub no zoo li sim khiav marathon los ntawm kev ua cov kauj ruam loj rau tom ntej thiab tom qab ntawd me ntsis nqis rov qab ntau thiab ntau dua.

Thaum koj nruab nrab nws txhua qhov tawm, tus cwj pwm ntawm them tus nqi hluav taws xob siv PWM zoo ib yam nkaus li yog tias koj tau siv qhov hluav taws xob ruaj khov ntawm Vpwm kom them tus nqi hluav taws xob. Nws tseem siv sijhawm txog 5 RC vib nas this rau peb kom tau "ze txaus" rau qhov xav tau qhov hluav taws xob.

Kauj Ruam 7: Tau Los ntawm a mus rau B, Tad Bit Faster

Piv txwv tias peb muaj lub capacitor uas twb tau them txog Va lawm. Piv txwv tias peb siv analogWrite () los sau tawm tus nqi tshiab ntawm b. Yam tsawg kawg ntawm lub sijhawm koj yuav tsum tau tos kom qhov hluav taws xob Vb ua tiav?

Yog tias koj kwv yees 5 RC vib nas this, qhov ntawd zoo heev! Los ntawm tos 5 RC vib nas this, lub tshuab hluav taws xob yuav raug them mus txog ze li Vb. Tab sis yog tias peb xav tau, peb tuaj yeem tos me ntsis me ntsis.

Saib ntawm qhov nkhaus. Koj pom, lub capacitor twb nyob ntawm Va thaum peb pib. Qhov no txhais tau tias peb tsis tas yuav tos lub sijhawm t_a. Peb tsuas yog yuav tsum tau yog tias peb tau them lub capacitor los ntawm xoom.

Yog li los ntawm tsis tos lub sijhawm ntawd, peb pom kev txhim kho. Lub sijhawm t_ab yog qhov luv dua me dua 5 RC.

Tab sis tuav, peb tuaj yeem ua tau zoo dua! Saib txhua qhov chaw saum toj no v_b. Qhov ntawd yog qhov sib txawv ntawm Vcc, qhov siab tshaj plaws muaj rau peb, thiab Vb peb npaj siab yuav mus txog. Koj puas tuaj yeem pom tias qhov hluav taws xob ntxiv ntawd tuaj yeem pab peb mus txog qhov twg peb xav mus nrawm dua?

Kauj Ruam 8: Tau Los ntawm a rau B, Nrog Turbo Charger

Yog lawm. Hloov chaw ntawm kev siv PWM ntawm lub hom phiaj voltage V_b, peb tuav nws ntawm Vcc ruaj khov rau ntau, luv dua lub sijhawm. Kuv hu qhov no Turbo Charger txoj hauv kev thiab nws tau txais peb qhov peb xav mus tiag tiag, nrawm heev! Tom qab lub sijhawm ncua (uas peb yuav tsum suav), peb tsoo lub nres los ntawm kev hloov mus rau PWM ntawm V_b. Qhov no ua rau qhov ntsuas hluav taws xob dhau ntawm lub hom phiaj.

Nrog rau txoj hauv kev no, nws muaj peev xwm hloov pauv qhov hluav taws xob hauv lub capacitor los ntawm V_a rau V_b hauv ib feem ntawm lub sijhawm dua li siv PWM nkaus xwb. Nov yog qhov koj tau txais qhov chaw, menyuam!

Kauj Ruam 9: Nkag Siab Txoj Cai

Ib daim duab muaj nqis ib txhiab lo lus, yog li daim duab qhia pom cov ntaub ntawv thiab kev ua haujlwm uas tau ua hauv txoj cai. Los ntawm sab laug mus rau sab xis:

• Cov duab cov duab khaws tseg hauv PROGMEM (uas yog lub cim xeeb nyem) ua cov npe ntawm cov ntsiab lus.
• Ib qho kev sib xyaw ntawm kev txhais lus, ntsuas thiab kev sib hloov ua haujlwm tau ua ke rau hauv qhov kev hloov pauv ntawm qhov sib piv. Qhov no yog ua tiav ib zaug thaum pib ntawm txhua cov duab thav duab.
• Cov ntsiab lus tau nyeem ib-rau-ib los ntawm cov ntaub ntawv duab thiab txhua qhov sib npaug los ntawm cov lej hloov pauv khaws cia.
• Cov ntsiab lus hloov pauv tau pub los ntawm cov txheej txheem txua ntoo uas cog cov ntsiab lus sab nraud ntawm thaj chaw pom.
• Siv lub rooj tshawb nrhiav RC ncua sijhawm, cov ntsiab lus tau hloov pauv mus rau kev tsav tsheb nrawm thiab ncua sijhawm. RC ncua sijhawm saib lub rooj tau khaws cia hauv EEPROM thiab tuaj yeem rov siv tau rau ntau qhov kev ua haujlwm ntawm txoj cai. Thaum pib, RC saib lub rooj tau tshuaj xyuas kom raug thiab txhua qhov tsis raug raug muab kho dua tshiab. Kev siv EEPROM txuag lub cim xeeb muaj txiaj ntsig RAM.
• Kev tsav tsheb nrawm thiab qeeb tau sau rau lub thav duab tsis ua haujlwm hauv tus ncej tsis. Cov thav duab tsis muaj qhov chaw rau tus thav duab nquag thiab thav duab tsis ua haujlwm. Thaum sau cov kab lus tiav, cov kab tsis ua haujlwm tau ua kom nquag plias.
• Ib qho kev pabcuam cuam tshuam tsis tu ncua rov thim daim duab los ntawm kev nyeem cov nqi hluav taws xob thiab qeeb los ntawm cov thav duab tsis ua haujlwm. Raws li cov txiaj ntsig no, nws kho lub luag haujlwm-ncig ntawm cov pins tso tawm. Timer 1 yog siv los ntsuas lub sijhawm ncua sijhawm mus rau ob peb nanoseconds ntawm qhov raug, thaum timer 2 yog siv rau kev tswj hwm lub luag haujlwm ntawm cov koob.
• Tus pin nrog qhov hloov pauv loj tshaj plaws nyob rau ib txwm yog "them nqi turbo" nrog lub luag haujlwm-xoom lossis 100%, muab kev them nqi nrawm tshaj lossis sijhawm tso tawm. Tus pin nrog qhov hloov pauv tsawg dua ntawm qhov hluav taws xob tau tsav nrog lub luag haujlwm hloov pauv kom haum rau lub sijhawm hloov pauv ntawm thawj tus pin-lub sijhawm sib piv no yog qhov tseem ceeb kom ntseeg tau tias cov kab tau kos ncaj ntawm lub oscilloscope.

Kauj Ruam 10: Nrog Kev Ua Haujlwm Zoo, Los Ua Haujlwm Zoo

Txij li cov txheej txheem no nrawm dua PWM, vim li cas ho tsis siv analogWrite () siv nws? Zoo, vim tias siv PWM nkaus xwb yog qhov zoo txaus rau feem ntau cov haujlwm thiab tau zam txim ntau dua. Txoj kev "Turbo Charger", txawm li cas los xij, yuav tsum tau ua tib zoo ntsuas thiab tsuas yog haum rau qee kis tshwj xeeb:

1. Nws yog qhov rhiab heev rau lub sijhawm. Thaum peb mus txog qib hom phiaj hluav taws xob, tus lej tsav tsheb yuav tsum tau hloov tam sim ntawd mus rau PWM hom kom tsis txhob muaj lub hom phiaj hluav taws xob ntau dhau.
2. Nws xav tau kev paub txog RC tas li, yog li cov txiaj ntsig no yuav tsum tau nkag ua ntej. Nrog qhov tsis raug, lub sijhawm yuav tsis raug thiab qhov hluav taws xob yuav tsis raug. Nrog PWM li niaj zaus, muaj kev lees paub tias koj yuav tsaws mus rau qhov raug hluav taws xob tom qab qee lub sijhawm, txawm tias RC tsis tu ncua tsis paub.
3. Kev suav lub sijhawm luv luv rau them lub capacitor xav tau cov lej sib npaug uas qeeb dhau rau kev suav lub sijhawm tiag ntawm Arduino. Cov no yuav tsum tau suav ua ntej ua ntej txhua tus duab thav duab thiab cached hauv nco qhov chaw.
4. Cov kev pabcuam cuam tshuam nrog cov txheej txheem no yuav tsum sib cav nrog qhov tseeb tias qhov kev ncua qeeb tsis yog-kab (lawv yog, qhov tseeb, nthuav tawm). Lub hom phiaj qhov hluav taws xob nyob ze Vcc lossis GND yuav siv ntau qhov kev txiav txim siab ntau dua kom mus txog qhov hluav taws xob nyob ze ntawm qhov nruab nrab.

Txhawm rau kov yeej cov kev txwv no, kuv cov duab kos duab vector ua cov hauv qab no:

1. Nws siv Timer 1 ntawm 16kHz thiab cuam tshuam kev pabcuam niaj hnub rau kev tso tawm kom raug thiab sijhawm.
2. Nws xav tau tus nqi tshwj xeeb ntawm RC lub sijhawm tas li kom siv, txwv kev xaiv ntawm lub peev xwm thiab tus tiv thaiv tus nqi.
3. Nws khaws lub sijhawm qeeb rau txhua lub ntsiab lus hauv cov duab ua haujlwm hauv lub cim xeeb tsis. Qhov no txhais tau tias cov txheej txheem niaj hnub suav nrog lub sijhawm qeeb qeeb ntawm qhov qeeb qeeb ntau dua li cuam tshuam cov kev pabcuam niaj hnub uas hloov kho cov pins tso tawm. Ib daim duab twg uas tau muab yuav pleev xim ob peb zaug ua ntej txheej tshiab ncua rau cov kab tom ntej no tau npaj los siv.
4. Kev siv lub cim xeeb tsis tso qhov txwv rau tus lej ntawm cov ntsiab lus uas tuaj yeem kos rau ib tus ncej. Kuv ntiav ib qhov chaw muaj txiaj ntsig zoo kom tau txais txiaj ntsig zoo tshaj plaws ntawm RAM, tab sis nws tseem raug txwv txog li 150 ntsiab lus. Tshaj li ib puas lossis ntau cov ntsiab lus lossis yog li ntawd, cov zaub yuav pib flicker lawm, yog li nws yog lub ntsiab lus moot!