پروژه فانکشن ژنراتور کنترل شونده با میکرو کنترولر

مقدمه

سیگنال ژنراتور( مولد پالس) وسیله ای  است برای تولید انواع موجهای سینوسی، مربّعی و مثلثی که معمولا در در آزمایشگاههای الکترونیکی به عنوان منبع سیگنال برای مدارهای الکترونیکی ازآن استفاده می کنند. با توجه به عنوان پروژه ،کنترل این مدار به وسیله یک میکروکنترولر که واسط بین کاربر و سیستم می باشد صورت میگیرد.

چکیده مطالب:

 در این پروژه از آی سی های مولد این سه پالس استفاده نشده است و میبایست مدار داخلی این آی سی ها شبیه سازی می شد. بدین منظوراز آمپ امپها برای تولید امواج مربعی و مثلثی و از یک مدارشامل مقاومت و دیودها برای تولید موج مثلثی استفاده شده است که کنترل دامنه و فرکانس و نوع موج بوسیله یک میکرو صورت میگیرد. در فصل اول مشخصات و خلاصه ای از مدار و قطعات استفاده شده و  نحوه و مدار مولد پالس مربعی ومثلثی و  پالس سینوسی و محاسبات مدار و نحوه کنترل مدار بوسیله میکرو مورد نظر آورده شده است و در فصل دوم فلوچارت برنامه و برنامه میکرو که به زبان C نوشته شده و نتیجه پروژه تهیه شده  ورده شده است و در و در آخر پروژه ،DATA SHEET  قطعات استفاده شده آورده شده است.

فصل اول:

میکرو استفاده شده وسیله ای برای کنترل و  تنظیم نوع خروجی ،فرکانس وآفست و ...می باشد.

مشخصات و محدوه این  مدار:

انواع موج خروجی : مثلثی ، مربعی، سینوسی

محدوده دامنه : 15 الی 15-

محدوده فرکانس: 50HZ-30KHZ

خلاصه ای از مدار

در این سیستم از قطعات زیر  استفاده شده.

میکرو کنترولر سری AVR  (ATMega16L)  برای کنترل سیستم

یک عدد LCD  دو در شانزده  متنی برای نمایش خروجی با کاربر

چهار عدد میکرو سویچ برای کنترل سیستم

op amp  برای ایجاد موج مثلّثی و مربعی

چند عدد دیود زنر و 1N4148 و مقاومت برای ایجاد موج سینوسی

آی سی 4051 و 4052 و AD7523 برای کنترل فرکانس ،گین و نوع خروجی

LCDوچند عدد کلید برای نمایش اطلاعات و نیز تغییر امکانات

برای تغذیه از رگولاتور مثبت ومنفی 15و5 ولت استفاده شده است

ایجاد موج مثلثی و مربعی

در اینجا  برای ایجاد موج مثلثی  از یک انتگرال گیر با آپ امپ استفاده کرده ایم با توجه به شکل فوق .... آپ امپ  سمت راست این انتگرال گیر می باشد  در طرف چپ مدار از یک مدار اشمیت تریگر استفاده شده است   با بالا رفتن ولتاژ انتگرالگیر  این اشمیت تریگر سویچ میکند  سپس با فعال کردن ترانزیستور مقاومت R/2 فعال شده وباعث میشود که مدار انتگرال گیر به صورت معکوس عمل کرده و ایجاد یک رمپ منفی میکند. به این ترتیب از خروجی آپ امب اول موج مثلثی و از خروجی آپ امپ دوم   مربعی گرفته میشود.

محاسبات مدار

در صورتی که ترانزیستور غیر فعال باشد ولتاژ سر پایه منفی برابر Vc/2 میباشد و پس جریان عبوری از R برابر

(Vc - Vc/2) /R = Vc/(2R)

 و با شارژ شدن خازن و فرمول آن ولتاژ خروجی برابر

Vo =  1/C( Vc/2R)t+V0 = (Vc/2RC)t

از آن طرف ولتاژ اشمیت ترگر برابر  با توجه به مقادیر داخل نقشه و نیز زمین بودن + V  برابر 1/3 ولتاژ تغذیه می باشد .

زمانی که این ولتاز نیاز دارد تا به ولتاژ ماکزیمم وسپس به حالت اول برسد  چهار برابر میباشد    در این صورت فرکانس ( 1/t )  به صورت زیر در می آید

f = 1/t =4 * (Vc / Vpp) * (1/2RC) = ( Vc/Vpp ) * (2/RC)

Vpp= 1\3 Vc       

برای تغییرات  در این فرکانس میتوان  باکمک  تغییر در مقدار Vc ویا خازن مدار پرداخت

در اینجا برای کنترل فرکانس در مقادیر کم از  Vc  استفاده شده است. برای این منظور از کنترل دیجیتال یکی از دو کانال مبدل آنالوگ به دیجیتال    آسی AD7528 استفاده میکنیم .

این ای سی دارای دو مبدل آنالوگ به دیجیتال  میباشد که یکی از آن برای این منظور ودیگری در جای دیگر بدان پرداخته میشود.   

  و برای تغییرات بالا خازن را می بایست تغییر داد که در اینجا از آنالوگ  سویچ 4051  که یک دیکدر یک به هشت میباشد استفاده میکنیم .

مقادیر خازنهای استفاده شده به صورت زیر میباشد.

2.2p , 22p, 220p, 2.2n, 22n ,220n

موج سینوسی

برای ایجاد موج سینوسی از چند منبع ولتاژ  که به وسیله  دیود زنر   ایجاد شده است وچند مقاومت خاص  از موج مثلثی تولید میگردد. 

(تصاویر در فایل اصلی موجود است)
 

این مدار موج مثلثی به شکل موج تقریبا سینوسی تبدیل میکند .منابع تغذیه انتخاب شده برابر 2.2 ولت 3.3، 4.7،5.1 میباشد  در پیک مثبت  در بین ولتاژ سفر تا  2.2+0.7  دیود هیچ کدام از دیودها فعال نمیباشند در این صورت ولتاژ ورودی با ولتاژ خروجی برابر می باشد  اما بعد از آن  تا ولتاژ 4 ولت فقط دیود اول فعال میباشد در این صورت مقاومت 62k و مقاومت 10k باعث کاهش نسبی ولتاژ میگردد برای بقیه دیودها این وضع ادامه میابد تا به ولتاژ سینوسی برسیم.

چگونگی محاسبه

چون شیب رمپ برابر شیب در نقطه صفر در موج سینوسی می باشد داریم

Vsin = A Sin(Pi/2 t);

Vramp = B t

Vsin’ (0) = Vramp’(0);

A Pi/2 Cos(Pi/2 t)  =  B

A = 2B / pi

A دامنه موج سینوسی و B  دامنه موج رمپ می باشد که با توجه به مقدار گرفته شده 10 ولت برای موج مثلثی مقدار موج سینوس در حدود 6.36 به دست می آید.

فرض کنید n  عدد دیود فعال شده باشند در این صورت  ولتاژ موج سینوسی برابر با Vsin1 باشد در این صورت  ولتاژ موج مثلثی برابر

(Vramp – Vsin)/R = (Vsin – V1)/R1 +(Vsin – V2)/R2+…+(Vsin – Vn)/R

برای محاسبه مقاومت اول فرض را بر این گذاشه که مقاومت 10K را انتخاب کرده چون دیود اول در ولتاژ 2.9 وصل میشود .میتوان  به راحتی مقدار 6.2 را برای مقاومت اول بدست آورد.وهمچنین با داشتن این مقاومت میتوان مقاومت بعدی را بدست آور تا به مقاومت نهایی رسید.