Générateur de Formes d'Onde Arbitraires Arduino Due : Puissant, Multi-Fréquences, Compatible Linux/Windows

Composants et fournitures

Composant	Quantité
Arduino Due	1

À propos du projet

Description générale

Ce projet fonctionne désormais sur Linux aussi bien que sur Windows.

Fréquence max onde analogique : 100 kHz. Fréquence max onde carrée : 42 MHz.

Rapport cyclique ajustable devirtuellement 0% à 100%.

Très facile à construire - voir Installation ci-dessous.

Ce projet se compose de deux parties : la carte Arduino Due elle-même, et une interface graphique (GUI) de contrôle à utiliser sur votre PC, bien que la carte Due puisse aussi fonctionner seule avec des potentiomètres, interrupteurs et LED.

Aucun circuit externe n'est nécessaire, bien qu'un circuit de protection de sortie optionnel soit proposé pour protéger l'Arduino contre des connexions accidentelles à des tensions jusqu'à ±30 V (voire plus).

En utilisant la GUI sur votre PC, vous pouvez dessiner, éditer, sauvegarder, ouvrir et téléverser des formes d'onde arbitraires vers l'Arduino Due, automatiquement connecté via le port USB. Un fichier d'aide complet est inclus.

Une fonctionnalité onde "en escalier" permet de produire facilement un nombre quelconque de transitions nettes (un échantillon) dans la forme d'onde. La sortie peut aussi être basculée en onde sinusoïdale, triangulaire ou en dent de scie.

Une onde carrée est produite simultanément, soit synchronisée, soit totalement indépendante. Les ondes peuvent être contrôlées par la fréquence ou la période. Le rapport cyclique peut être réglé devirtuellement 0% à 100%, ou la largeur d'impulsion peut être maintenue constante (dans les limites de la période).

Les nouveaux réglages peuvent être saisis directement au clavier du PC ou via le clavier numérique du programme. En appuyant sur MODE, un réglage glissant devient possible.

Un Mode Exact est disponible pour l'onde analogique, qui évite les "pas de fréquence" normalement associés aux générateurs de formes d'onde par synthèse numérique directe (DDS). Cela permet d'accéder à des fréquences intermédiaires entre ces "pas" car la sortie n'est plus une division de la fréquence d'horloge de l'Arduino quand le Mode Exact est activé.

Une fonction de balayage de fréquence (logarithmique) pour l'une ou l'autre onde est incluse, ainsi qu'une minuterie avec sortie Arduino positive ou négative.

Spécifications

Onde analogique :

• Résolution : 12 bits avec jusqu'à 4096 points de passage (waypoints).
• Plage de fréquence : 0,05 mHz (20 000 s) à 100 kHz.
• Taux d'échantillonnage (au-dessus de 1 kHz avec DMA) : jusqu'à 1,6 MHz.
• Taux d'échantillonnage (jusqu'à 1 kHz) : 400 kHz.
• Taux d'échantillonnage en Mode Exact (toute fréquence) : 400 kHz.
• Largeur d'impulsion minimale (demi-cycle) :
• À 0% de rapport cyclique : ~350 ns à toute fréquence.
• À 0,01% de rapport cyclique : jusqu'à 2,5 - 25 µs (approx.) - si fréquence > 1 kHz ET Mode Exact ou Sync activé, sinon 350 ns.

Onde carrée :

• Plage de fréquence : 0,05 mHz (20 000 s) à 42 MHz.
• Largeur d'impulsion minimale :
• Synchronisée [Fréq. : 0,05 mHz à 100 kHz] : à 0% = 48 ns ; à 0,01% = 2,5 - 25 µs (approx.)
• Non synchronisée [0,093 mHz (10 737 s) à 42 MHz] :
• 12 ns de 1,3 kHz à 42 MHz (PWM)
• 24 ns de 650 Hz à 1,29999 kHz (PWM)
• 48 ns de 325 Hz à 649,99999 Hz (PWM)
• 96 ns de 163 Hz à 324,99999 Hz (PWM)
• En dessous de 163 Hz (interruption) : à 0% = 96 ns ; à 0,01% = 5 µs.

Installation

Le programme GUI pour votre PC

Il est portable : pas d'installation nécessaire.

• Windows : extrayez le fichier .zip dans un dossier de votre choix et créez un raccourci vers le fichier .exe. Note : le fichier DueAWGController-Win64.zip est pour systèmes 64 bits, mais le fichier 32.zip fonctionne souvent plus fiablement car il embarque Java.
• Linux : extrayez DueAWGController-LinuxXX.zip dans un dossier, puis double-cliquez sur DueAWGControllerLinux ou ajoutez-le au menu système.

Vous devrez peut-être installer OpenJDK 8 (Java 8) pour Debian, Ubuntu, etc. : en ligne de commande (Terminal), tapez : sudo apt-get install openjdk-8-jre (les versions plus récentes pourraient ne pas fonctionner).

Vous pourriez aussi avoir besoin d'autoriser l'accès à l'USB avant de pouvoir connecter l'Arduino. Tapez : sudo usermod -a -G dialout $USER

Deux fichiers "arm" pour Raspberry Pi sont aussi inclus, mais non testés. Merci de signaler s'ils fonctionnent.

Le croquis Arduino

Il ne nécessite aucune bibliothèque spéciale, seul l'IDE Arduino normal est requis pour téléverser le croquis sur la Due. Si votre PC a reconnu l'Arduino Due (ce qui est nécessaire pour le téléversement), le programme GUI devrait le trouver et s'y connecter automatiquement au démarrage via USB, sans configuration de port COM. La sélection manuelle du port COM est toutefois possible si la détection automatique échoue.

Quelques fichiers d'exemples de formes d'onde sont fournis dans le dossier Arbitrary Waves pour débuter. En plus de la GUI, le générateur peut aussi être contrôlé via le moniteur série de l'Arduino (115200 bauds) - tapez ? pour l'aide.

Si vous préférez utiliser des potentiomètres, interrupteurs et LED pour le contrôle, le début du croquis Arduino liste les connexions de broches.

Connexions des broches de sortie : reliez simplement les broches Arduino 3 et 7 ensemble avec un cavalier (ou une résistance de faible valeur, 47-100 ohms par précaution). Récupérez l'onde carrée sur la broche 7 et l'onde analogique sur DAC0.

Code

IMPORTANT : Ne cliquez PAS sur le bouton "Download as zip".

Pour télécharger les fichiers, cliquez sur "Read More" ci-dessous. NOTE : Cliquer sur "Download as zip" ne télécharge qu'un fichier readme.

GitHub - Bruce-Evans/ArduinoDueArbitraryWaveformGeneratorAndController

Schémas

Ce circuit peut être totalement omis, mais s'il est utilisé, il devrait protéger l'Arduino contre des connexions accidentelles aux sorties jusqu'à au moins ±25 V sans augmenter significativement les temps de montée et de descente. D2 et D3 doivent être des diodes de récupération rapide à fort courant - les diodes Schottky se sont révélées trop lentes. Les fusibles (F1 et F2) peuvent être des polyfusibles.