ทำความรู้จัก "ชุดอุปกรณ์สร้างฟังก์ชัน ILC8038 ระดับมืออาชีพ": 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

ฉันกำลังแคสต์เกี่ยวกับโปรเจ็กต์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่ๆ เมื่อฉันเจอชุดเครื่องมือสร้างฟังก์ชันเล็กๆ น้อยๆ ที่น่ารัก มันถูกเรียกเก็บเงินเป็น "ชุดเครื่องมือสร้างฟังก์ชัน ILC8038 แบบมืออาชีพ Sine Triangle Square Wave DIY" และมีจำหน่ายจากผู้ขายหลายรายบน eBay ในราคา 8 ถึง 9 ดอลลาร์ (รูปที่ 1)

รูปที่ 1 เครื่องกำเนิดฟังก์ชันเล็ก ๆ

มันถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ ชิปกำเนิดสัญญาณ Intersil ILC8038 ตามชื่อที่สื่อถึง เป็นการทำซ้ำชุดเครื่องมือสร้างฟังก์ชันที่พร้อมใช้งานจาก eBay หรือ Amazon มาระยะหนึ่งแล้ว มันดูน่าสนใจพอที่ฉันสั่ง ฉบับแรก – ชุดอุปกรณ์นี้ส่งมาจากจีน ดังนั้นจึงมีความล่าช้าตามปกติหลายสัปดาห์ก่อนที่ฉันจะได้มันมา แต่มันมาถึงตามกรอบเวลาที่ระบุไว้

ชุดมาถึงเหมือนเดิมและสมบูรณ์ ส่วนประกอบทั้งหมดดูเหมือนของแท้และ PCB และเคสอะคริลิคทำมาอย่างดี จากนั้นฉันก็ทำตามคำแนะนำ – BIG FAIL คำแนะนำเช่นที่พวกเขาเป็นดูเหมือนว่าพวกเขาถูกคัดลอกและย่อให้พอดีกับแผ่นกระดาษ 5.75 x 8” ซึ่งทำให้หลายบรรทัดไม่สามารถเข้าใจได้ (รวมถึงความจริงที่ว่าพวกเขาเขียนด้วยนกพิราบภาษาอังกฤษ) สามส่วนเดียวกัน (ส่วนที่ 3, 4 และ 5) ถูกพิมพ์ทั้งด้านหน้าและด้านหลังของแผ่น "คำแนะนำ" ไม่มีส่วนที่ 1 หรือ 2 นี่เป็นสิ่งที่น่าเสียดายเพราะไม่มีอะไรที่จะแสดงว่าค่าส่วนประกอบใดพอดีกับรูที่ พีบี.

ฉันได้เขียนคำแนะนำนี้สำหรับทุกคนที่มีปัญหาคล้ายกันหรือปัญหาอื่น ๆ หรือผู้ที่กำลังพิจารณาที่จะสร้างชุดเล็ก ๆ ที่ดีนี้ คำแนะนำทีละขั้นตอนไม่ได้รวมอยู่ในการประกอบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการใช้เครื่องกำเนิดฟังก์ชัน ILC8038 ด้วย

เสบียง

"ชุดเครื่องมือสร้างฟังก์ชัน ILC8038 ระดับมืออาชีพ" หนึ่งชุดขึ้นไป

ออสซิลโลสโคป

หัวแร้งและเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กหลากหลายประเภท (แหนบ ไขควงปากแบน ฯลฯ)

ขั้นตอนที่ 1: จะรวมเข้าด้วยกันได้อย่างไร

ส่วนประกอบจำนวนมากสามารถวางได้อย่างสังหรณ์ใจโดยดูจากไดอะแกรมบน PCB (รูปที่ 2)

รูปที่ 2 แผงวงจรพิมพ์

แม่แรงแบบบาร์เรล (JK1), แถบขั้วต่อ 3 ตำแหน่ง (JP3), ช่องเสียบ IC, แถบจัมเปอร์ (JP1 และ JP2), ไอซี U1 และ U2, ทริมพอต (R2 และ R3) และตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าสามารถวางได้อย่างแม่นยำ แต่ ตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุเซรามิก, ไอซี U3 และ U4 และโพเทนชิโอมิเตอร์ (ตัวหนึ่งมีค่าต่างจากตัวอื่น 3) จะสร้างปัญหาได้ หากคุณมีสายตาที่เฉียบแหลม คุณอาจอ่านการกำหนดของไอซีและรหัสสีของตัวต้านทานได้ในรูปที่ 1 สิ่งที่เราต้องการจริงๆ คือคำแนะนำที่ดีกว่าหรือแผนผังที่ดี ฉันไม่พบคำแนะนำที่ดีใดๆ บนอินเทอร์เน็ต แต่ฉันพบรูปภาพของแผนผังภาษาจีน โชคดีที่สัญลักษณ์อิเล็กทรอนิกส์ค่อนข้างเป็นสากลและค่าส่วนประกอบเป็นภาษาอังกฤษ (รูปที่ 3) ไอซี U2 และ U4 หายไป แต่ฉันสามารถเติมช่องว่างได้มาก ฉันจัดทำรายการวัสดุ (BOM) จับคู่ส่วนประกอบ PCB กับค่าที่เหมาะสม ซึ่งเป็นทั้งหมดที่คุณต้องการจริงๆ เพื่อประกอบชุด BOM จะรวมอยู่ในส่วนท้ายของคำแนะนำนี้

นอกจากแผนผังและรายการวัสดุแล้ว ฉันยังให้คำแนะนำทีละขั้นตอนเกี่ยวกับการประกอบและการทำงานของเครื่องกำเนิดฟังก์ชันสุดเจ๋งนี้ด้วย ดังนั้นมาเริ่มกันเลยดีกว่า

รูปที่ 3 แผนผัง

ขั้นตอนที่ 2: ชุดประกอบ

1. ประสานในส่วนประกอบเฉื่อยทั้งหมด (ซ็อกเก็ต IC, แจ็ค, จัมเปอร์และเทอร์มินัล) ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารอยบากที่ปลายแต่ละซ็อกเก็ต IC นั้นอยู่ในแนวเดียวกับรอยบากในแผนภาพ PCB

2. ประสานตัวต้านทาน ทริมพอต และโพเทนชิโอมิเตอร์ ระวังให้โพเทนชิออมิเตอร์50kΩอยู่ในตำแหน่ง R5 (AMP) โพเทนชิโอมิเตอร์อื่นๆ ทั้งหมด 5kΩ

3. ประสานตัวเก็บประจุ ตะกั่วเชิงลบของอิเล็กโทรไลต์แต่ละตัวจะทะลุผ่านรูในด้านแรเงาหรือด้านที่ฟักออกมาของแผนภาพ PCB

4. บัดกรีใน IC U2 (WS78L09) และเสียบไอซีอีก 3 ตัวเข้ากับซ็อกเก็ตที่เหมาะสม โดยจัดแนวรอยบากให้ถูกต้อง

5. (ขั้นตอนเพิ่มเติม) ขจัดฟลักซ์ขัดสนส่วนเกินออกจากจุดบัดกรีด้วยเอธานอล 95% (เอเวอร์เคลียร์) หรือไอโซโพรพานอล 99% แล้วตามด้วยการล้างด้วยน้ำกลั่นทันที ให้แน่ใจว่าได้เช็ดกระดานให้แห้งสนิทก่อนใช้งาน

6. แค่นั้นแหละ การประกอบเสร็จสิ้น

ตอนนี้สำหรับเคสอะครีลิค

กระดาษป้องกันลอกออกได้ง่ายหากแต่ละชิ้นแช่ในน้ำร้อนเป็นเวลาหนึ่งหรือสองนาที ชิ้นส่วนไม่จำเป็นต้องติดกาวเข้าด้วยกัน (ฉันติดชิ้นส่วนด้านยาวสองชิ้นที่ด้านล่างด้วยปูนซีเมนต์อะครีลิคเล็กน้อย) เมื่อแท็บทั้งหมดบนชิ้นส่วนด้านข้างเข้าที่ในช่องของแผ่นด้านบนและด้านล่าง สกรูยาวสี่ตัวที่ให้มาจะยึดทุกอย่างไว้ด้วยกัน

มีสกรูและน็อตแบบสั้นขนาด 3Mx5 มม. เพื่อยึด PCB เข้ากับแผ่นด้านล่างของเคส สกรูยาวไม่พอ ตอนแรกฉันใช้สกรู 8 มม. แต่ตัดสินใจไม่ติด PCB เลย มันพอดีอย่างอบอุ่นในกรณี

ฉันเลือกที่จะไม่นำกระดาษป้องกันออกจากแผ่นด้านบนของเคส เนื่องจากมันถูกพิมพ์ด้วยฉลากสำหรับโพเทนชิโอมิเตอร์ จัมเปอร์ และแถบขั้วต่อ (รูปที่ 4)

รูปที่ 4 ชุดประกอบ

ขั้นตอนที่ 3: การดำเนินการ

ฉันใช้อะแดปเตอร์ AC/DC ขนาดเล็กที่ให้ไฟ 12 VDC/500mA เพื่อจ่ายไฟให้กับเครื่องกำเนิดฟังก์ชัน อย่าใช้อะไรที่สูงกว่าสิบห้าโวลต์ ชุดอุปกรณ์ของฉันมาพร้อมกับจัมเปอร์ช่วงความถี่ที่ตั้งไว้ที่ 50 - 500Hz และจัมเปอร์รูปคลื่นตั้งไว้ที่ SIN ตำแหน่งอื่นถูกทำเครื่องหมาย TAI แต่ฉันสงสัยว่านี่เป็นการพิมพ์ผิดและควรเป็น TRI สำหรับรูปสามเหลี่ยม

ไซน์เวฟ

เสียบสายออสซิลโลสโคปเข้าไปในตำแหน่ง SIN/TAI ของแถบขั้วต่อ และตั้งค่าจัมเปอร์รูปคลื่นเป็น SIN ฉันใช้ช่วง 50-500Hz สำหรับการสาธิตส่วนใหญ่ด้านล่าง ฉันส่งสัญญาณคลื่นไซน์ที่มีแอมพลิจูด PP ที่ ~5V และความถี่ 100Hz โดยใช้ AMP (R5) และ FREQ (R4) คุณอาจต้องลองใช้การตั้งค่าเล็กน้อยจนกว่าจะได้ร่องรอยบนออสซิลโลสโคป ปรับ trimpots สองอัน (R2 และ R3) ตามด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ DUTY เพื่อปรับรูปร่างของคลื่นไซน์ให้เหมาะสม R2 แก้ไขจุดสูงสุดบนและ R3 แก้ไขจุดสูงสุดด้านล่างของคลื่นไซน์ DUTY (R1) ปรับอคติด้านซ้ายและขวาของรูปคลื่น คลื่นไซน์แรกที่ฉันสร้างขึ้นจะแสดงในรูปที่ 5 ไม่เลวเกินไป คุณยังสามารถคำนวณแรงดันกำลังสองของค่าเฉลี่ยรากได้หากคุณมีความโน้มเอียงมาก

(Vrms = Vp-p * 0.35355) มันคือ 1.77 โวลต์สำหรับคลื่นไซน์ในรูปที่ 5

รูปที่ 5. รูปคลื่นไซน์

ตรวจสอบความถี่ (ตัวเลือก)

สิ่งต่อไปที่ฉันทำคือการวัดค่าสูงสุดและต่ำสุดที่ฉันจะได้รับในแต่ละช่วงความถี่

ผลลัพธ์คือ:

ช่วง 5 Hz ถึง 50Hz: ต่ำสุด 1Hz, สูงสุด 71Hz

ช่วง 50Hz ถึง 500Hz: ต่ำสุด 42Hz, สูงสุด 588Hz

ช่วง 500Hz ถึง 20kHz: ต่ำสุด 227Hz, สูงสุด 22.7kHz

ช่วง 20kHz ถึง 400kHz: ต่ำสุด 31kHz สูงสุด 250kHz

ค่าต่ำสุดสำหรับช่วง 500Hz ถึง 20kHz และสูงสุดสำหรับช่วง 20 ถึง 400kHz ถูกปิดจากค่าที่พิมพ์ แต่อย่างอื่นส่วนใหญ่อยู่ในสนามเบสบอล

คลื่นสามเหลี่ยม

ตั้งค่าจัมเปอร์รูปคลื่นเป็น TAI (TRI) และเชื่อมต่อออสซิลโลสโคปกับตำแหน่ง TAI/SIN ของแถบขั้วต่อ เครื่องกำเนิดฟังก์ชันสร้างรูปคลื่นสามเหลี่ยมที่ดูดีมียอดแหลม (รูปที่ 6)

รูปที่ 6 รูปคลื่นสามเหลี่ยม

RAMP (ฟันเลื่อย) Wave

สามารถรับคลื่นทางลาดย้อนกลับได้จากคลื่นสามเหลี่ยมโดยการหมุนโพเทนชิออมิเตอร์ DUTY ทวนเข็มนาฬิกา ฉันไม่สามารถรับคลื่นลาดปกติได้โดยการหมุนโพเทนชิออมิเตอร์ไปทางอื่น สัญญาณหายไปจากการหมุนแป้นหมุนไกลเกินไป ดังนั้นขอบนำของคลื่นจึงไม่ตั้งฉากกันมากนัก และส่วนลงของทางลาดมีความเว้าเล็กน้อย ไม่ใช่ฟันเลื่อยที่สมบูรณ์แบบ แต่มันคือสิ่งที่เป็นอยู่ (รูปที่ 7)

รูปที่ 7 รูปคลื่นทางลาด (ฟันเลื่อย)

สแควร์เวฟ

เชื่อมต่อสายนำออสซิลโลสโคปไปยังตำแหน่งตรงกลางของแผงขั้วต่อที่มีเครื่องหมาย SQU เพื่อส่งสัญญาณออกเป็นคลื่นสี่เหลี่ยม (รูปที่ 8) โพเทนชิโอมิเตอร์ AMP (R5) และ OFFSET (R6) ดูเหมือนจะไม่มีผลกระทบต่อคลื่นสี่เหลี่ยม แรงดันไฟฟ้าของรูปคลื่นที่ผลิตได้นั้นเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า (12 โวลต์) ฉันควรจะถอดจัมเปอร์รูปคลื่นออกทั้งหมดเพื่อดูว่าสิ่งนั้นดีขึ้นหรือไม่ แต่ตอนนี้ ความคิดนั้นมาถึงฉันแล้ว

รูปที่ 8 รูปคลื่นสี่เหลี่ยม

รอบการทำงาน

รอบการทำงานของคลื่นสี่เหลี่ยมสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ DUTY (R1) หมุนแป้นหมุนทวนเข็มนาฬิกาให้สั้นลงและตามเข็มนาฬิกาเพื่อยืดรอบการทำงาน มีปัญหาเล็กน้อยเกี่ยวกับ DUTY การเปลี่ยนรอบการทำงานยังเปลี่ยนความถี่เล็กน้อยด้วย ดังนั้นอาจต้องปรับใหม่หลังจากเปลี่ยนรอบการทำงาน

รอบการทำงาน = เปอร์เซ็นต์ของเวลาในสถานะสูงหารด้วยระยะเวลาของคลื่นสี่เหลี่ยม

ตัวอย่างเช่น คลื่นสี่เหลี่ยมในรูปที่ 9 มีคาบ 10 มิลลิวินาที และอยู่ในสถานะสูงเป็นเวลา 5 มิลลิวินาที (เช่น อยู่ในสถานะต่ำเป็นเวลา 5 มิลลิวินาที)

ดังนั้น รอบการทำงาน = (5msec /10msec) *100 = 50% รูปที่ 10 และ 11 แสดงรอบการทำงานที่ปรับเป็น 60% และ 40% ตามลำดับ

รูปที่ 9 รอบการทำงาน = 50%

รูปที่ 10. รอบการทำงาน = 60%

รูปที่ 11 รอบการทำงาน = 40%

ขั้นตอนที่ 4: นั่นคือทั้งหมด Folks

เกี่ยวกับเรื่องนี้สำหรับคำแนะนำนี้ หากคุณพบว่ามีประโยชน์ ให้ออกไปสร้างฟังก์ชันพ็อกเก็ตของคุณเอง คุณสามารถสนุกไปกับมันได้ในราคา 8 หรือ 9 USD การลงนามในวงจรอย่างง่าย

ขั้นตอนที่ 5: ILC8038 ตัวสร้างฟังก์ชัน Bill of Material (BOM)

ตัวต้านทาน

R1 โพเทนชิออมิเตอร์ 5kΩ DUTY

R2 ทริมพอท 100kΩ

R3 ทริมพอท 100kΩ

R4 โพเทนชิออมิเตอร์ 5kΩ FREQ

R5 โพเทนชิออมิเตอร์ 50kΩ AMP

R6 โพเทนชิออมิเตอร์ 5kΩ OFFSET

ตัวต้านทาน R7 1kΩ

ตัวต้านทาน R8 1kΩ

ตัวต้านทาน R9 10kΩ

ตัวต้านทาน R10 10kΩ

ตัวต้านทาน R11 4.7kΩ

ตัวต้านทาน R12 30kΩ

ตัวต้านทาน R13 10kΩ

ตัวต้านทาน R14 4.7kΩ

ตัวต้านทาน R15 10kΩ

ตัวต้านทาน R16 10kΩ

วงจรรวม

U1 ICL8038 เครื่องกำเนิดสัญญาณแม่นยำของ CCPD

U2 WS 78L09 ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าบวก

U3 18MDSHY TL082CP JFET-อินพุตเครื่องขยายเสียง

ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า U4 7660S CPAZ

ตัวเก็บประจุ

C1 เซรามิก 100nF

C2 เซรามิก 100nF

C3 เซรามิค 100pF

C4 เซรามิก 2.2nF

C5 เซรามิก 100nF

C6 เซรามิก 1µF

C7 เซรามิก 100nF

C8 เซรามิก 100nF

C9 เซรามิก 100nF

C10 อิเล็กโทรไลต์ 100µF

C11 อิเล็กโทรไลต์ 10µF

C12 อิเล็กโทรไลต์ 10µF

แม่แรง จัมเปอร์ และเทอร์มินัล

แจ็ค JK1 Barrel

JP1 2 ตำแหน่งจัมเปอร์บล็อก TAI (TRI), SIN

JP2 บล็อกจัมเปอร์ 4 ตำแหน่ง 5-50Hz, 50-500Hz, 500Hz-20kHz, 20kHz-400kHz

JP3 แผงขั้วต่อ 3 ตำแหน่ง GND, SQU, SIN/TAI (TRI)