Herramienta de entrenamiento ADC y DAC

La mayoría de los kits de entrenamiento del mercado muestran resultados incorrectos después de algunos años de uso debido al envejecimiento de los componentes. Esta herramienta de entrenamiento ADC DAC funcionaría con precisión durante muchos años.

Los convertidores de analógico a digital (ADC) y los convertidores de digital a analógico (DAC) son partes integrales del procesamiento de datos y son dispositivos electrónicos ampliamente utilizados en la industria y los hogares. Varios métodos de conversión incluyen escaleras de resistencia, ponderación binaria y amplificadores operacionales en cascada.

El proyecto utiliza Arduino IDE como plataforma de desarrollo de software, lo que permite a los alumnos realizar experimentos de ADC y DAC y tener una idea de las configuraciones de ADC y DAC en Arduino. Las principales ventajas del software Arduino son la facilidad de edición y depuración.

Esquema del entrenador ADC DAC

La figura 1 muestra el diagrama de circuito del entrenador DAC ADC. El circuito consta de un microcontrolador ATmega328P cargado con un módulo LCD de 20 × 4 y un módulo I2C, una pantalla/generador de palabras digital LED de 8 bits, un regulador de voltaje, un circuito divisor de voltaje para la entrada ADC y nueve diodos de conmutación conectados. junto con algunos componentes discretos como resistencias y condensadores.

El microcontrolador ATmega328P utilizado en Arduino Uno tiene seis ADC de resolución de 10 bits incorporados y seis DAC de resolución de 8 bits que usan modulación de ancho de pulso (PWM) para la conversión de DAC. El IDE de Arduino es conocido como la plataforma de desarrollo de software más popular y asequible.

Este circuito con el microcontrolador ATmega328P se puede ver en www.arduino.cc. La entrada del ADC puede provenir de cualquiera de los seis ADC integrados en el chip.

En el circuito, la salida de CA de 9V 0-9V del transformador reductor de CA de 230V X1 es rectificada por los diodos D11 y D12 y suavizada por los capacitores C1 y C2. Estos 9 VDC se conectan a la entrada del regulador IC 7805, que los convierte a 5,6 V a través del diodo D9. El diodo D10 lo convierte a 5V, que se utiliza como suministro positivo del circuito. Los condensadores de filtro C3, C4 y C5 suavizan la tensión de alimentación.

Durante el funcionamiento, la fuente de alimentación puede caer ligeramente por debajo de 5V. La entrada ADC está conectada a un riel de suministro de 5,6 V para calibrar la entrada máxima de ADC a exactamente 5 V usando el potenciómetro VR2. El diodo zener ZD1 se conecta como protección para el pin ADC.

El circuito funciona principalmente en dos modos, ADC y DAC. Cuando el interruptor S10 está encendido, el dispositivo funciona en modo DAC. Cuando el interruptor está apagado, ingresa al modo ADC.

Los diodos D1-D8 se utilizan para mostrar datos precisos generados por el microcontrolador en modo ADC. La selección incorrecta de los interruptores S1-S8 en este modo puede hacer que se enciendan LED incorrectos. Los diodos de protección D1-D8 evitan que el microcontrolador se alimente con el riel de suministro común de la entrada DAC y aseguran que los LED se enciendan correctamente.

PCB del entrenador ADC DAC

El módulo I2C y la pantalla LCD 20×4 se utilizan para simplificar el hardware. Los pines SCL y SDA del controlador (A4 y A5 de I2C) están conectados a los pines PC5 y PC4 de IC2. El ATmega328P funciona con una frecuencia de oscilador de 16 MHz, ya que el cristal XT1 y los condensadores C6 y C7 actúan como condensadores de desacoplamiento.

Las resistencias R1-R9 son resistencias limitadoras de corriente para los respectivos LED. LED9 es para indicación de encendido y el interruptor S9 es el interruptor de encendido/apagado. La resistencia R11 y el condensador C8 convierten la salida PWM DAC a un voltaje de CC normal. De acuerdo con la hoja de datos del ATmega328P, los capacitores C9 y C10 deben conectarse lo más cerca posible de los pines de alimentación del chip del controlador durante el ensamblaje.

El software está escrito en Arduino C Sketch y bien explicado en el código. El software usa una técnica especial de usar un solo puerto para entrada y salida, lo que se puede llamar manipulación de puertos. Las bibliotecas especiales utilizadas en el software son Liquid CristalI2C.h Y cable.h. Su proceso de instalación está disponible en sitios en línea.

construcción y prueba

Descarga el IDE de Arduino desde www.arduino.cc y complete el proceso de instalación. Abra el IDE de Arduino e instale las bibliotecas. Descargue el archivo de código fuente y compile Sketch con Arduino IDE. Conecte Arduino Uno a su computadora, seleccionando el conector y la placa correctos. Subir boceto (ADCDAC_Sketch.ino). Para más información, ver www.arduino.cc

Monte todos los componentes en una placa universal con un soldador adecuado. En la Fig. 2 se muestra un diseño de PCB de un solo lado de tamaño completo para el circuito de entrenamiento y en la Fig. 3 se muestra el diseño de los componentes. Realice todo el cableado de acuerdo con el diagrama de cableado (ver fig. 1). Compruebe si hay conexiones incorrectas. Retire el ATmega 328P IC programado de Arduino y conéctelo a su zócalo (prestando atención a la orientación correcta).

(Nota. El módulo I2C y la pantalla LCD de 20 × 4 deben conectarse externamente con cables de puente, ya que sus huellas no se especifican en el diseño de PCB).

Cuando enciende la fuente de alimentación de 230 V a través del interruptor S9, la pantalla LCD muestra los mensajes de bienvenida escritos en el software. A continuación, la pantalla LCD muestra todos los demás procesos.

Para calibrar, encienda el dispositivo y asegúrese de que el interruptor S9 esté en modo ADC, es decir, conectado a la fuente de alimentación de 5V. Conecte un multímetro a los puntos de prueba TP3 y TP4 y seleccione el rango de 20 V CC.

Gire el potenciómetro VR1 completamente en sentido contrario a las agujas del reloj; Todos los LED ahora deberían estar apagados. Si no están apagados, ajuste el potenciómetro VR2 hasta que estén apagados. La lectura del multímetro debe ser 0 V en esta posición.
Luego, gire el potenciómetro VR1 completamente en el sentido de las agujas del reloj y asegúrese de que los ocho LED (LED1-LED8) estén encendidos. El multímetro debe mostrar 5V.

Cambie el interruptor S10 al modo DAC abriéndolo. Conecte el multímetro a través de los puntos de prueba TP1 y TP2. Deje todos los interruptores S1 a S8 en la posición de apagado (bajo). Los ocho LED (LED1 a LED8) deben estar apagados y el multímetro debe indicar 0V.

Cambie los siete interruptores S1 a S7 a la posición de apagado (alta). Los siete LED (LED1 a LED7) se encienden y el multímetro indica 2,5 V. Encienda los ocho interruptores S1 a S8 y los ocho LED (LED1 a LED8) ahora están encendidos y el multímetro indica 5V.

Descargar código fuente

Descargar PDF de diseño de PCB y componentes: haga clic aquí

A. Asokan Ambali (izquierda) es un encargado (instrumento) en la facultad ECE de la Academia Naval de la India, Ezhimala, Kannur. Y Chinchu Grace Lukase (derecha), M.Tech es Asistente. Profesor (ECE) en la Facultad de ECE, Academia Naval India, Ezhimala, Kannur