Một trong những điều thú vị nhất khi trở thành người sáng tạo là bạn không còn phải tốn thời gian vào các công cụ nữa. Khi có đủ các thành phần phù hợp, người sáng tạo thường có thể tạo ra các công cụ tạm thời ở mọi nơi, mọi lúc. Hôm nay chúng ta sẽ xem cách chế tạo một trong những công cụ quan trọng nhất dành cho kỹ sư điện tử, máy hiện sóng, với mức giá phải chăng.

Máy hiện sóng là một thiết bị kiểm tra được sử dụng để hình dung và quan sát những thay đổi điện áp của tín hiệu. Đây thường là biểu đồ hai chiều có một hoặc nhiều tín hiệu được hiển thị theo thời gian. Máy hiện sóng được sử dụng trong thiết kế và gỡ lỗi các thiết bị điện tử để xem và so sánh dạng sóng. Thiết lập mức điện áp, tần số, tiếng ồn và các thông số khác. của tín hiệu được áp dụng tại đầu vào khi nó thay đổi theo thời gian. Điều này làm cho máy hiện sóng trở thành một công cụ rất quan trọng trên bàn làm việc của bất kỳ kỹ sư hoặc nhà sản xuất điện tử nào. Tuy nhiên, máy hiện sóng khá đắt. Điều này vượt quá phạm vi của người dùng trung bình. Nhưng nếu chúng ta có thể chế tạo thứ gì đó rẻ hơn, nhỏ gọn hơn và tiện dụng hơn bằng các thành phần mà nhà sản xuất quen thuộc thì sao? Đó chính là câu hỏi dẫn tới bài hướng dẫn ngày hôm nay.

Trong bài hướng dẫn hôm nay, chúng ta sẽ chế tạo máy hiện sóng HS101. Máy hiện sóng HS101 bao gồm máy hiện sóng HS101 di động và nhỏ gọn, kết nối với điện thoại di động hoặc máy tính bảng Android của bạn và chạy Ứng dụng HScope. Máy hiện sóng này sử dụng vi điều khiển STM32F103 với hai bộ ADC 12 bit nhanh. và sẽ lấy mẫu tín hiệu cần kiểm tra (Sau khi đi qua các thành phần có điều kiện như mạng điện trở, tụ điện và điốt) trên bảng.

Một số tính năng của HS101 bao gồm:

• Máy hiện sóng một kênh
• Độ phân giải ADC 12 bit
• Phạm vi điện áp đầu vào 0-20v
• Tốc độ lấy mẫu từ 3KS/giây – 1800KS/giây
• Băng thông200kHz
• Tiếp nhận dữ liệu liên tục lên đến 100KSa/giây
• Tiếng ồn đầu vào phụ thuộc vào tốc độ lấy mẫu <15mV đối với tốc độ lấy mẫu <=100KSa/s

Máy hiện sóng có thể được sử dụng trong các tình huống tiêu chuẩn cho các nhiệm vụ như đo DC, nhưng cũng hữu ích cho việc ghi điện áp dài hạn và kiểm tra xe cơ bản, chẳng hạn như:

• Ghi lại mức pin
• Ghi dữ liệu vô hiệu hóa đánh lửa pin (IOD)
• Mức độ gợn sóng AC
• Kiểm tra nén xi lanh

Thành phần thiết yếu

Các thành phần sau đây là cần thiết để xây dựng dự án này:

1. STM32F103C8 Viên thuốc màu xanh
2. Cáp USB sang TTL
3. 1N4007 (2)
4. Điện trở 10K
5. Điện trở 2k
6. Tụ điện 470pF
7. Cáp USB OTG (Micro USB sang Micro USB / USB Type-C sang Micro USB)
8. Bo mạch PCB có lỗ (bất kỳ PCB nào có 6 đến 7 lỗ đều được)
9. Đầu cắm 6 chân đơn hàng cái 2,54mm (2)
10. Đầu dò và đầu nối BNC (có thể sử dụng cáp thông thường hoặc giắc cắm âm thanh 3,5 mm)

sơ đồ

Sơ đồ cho dự án này cực kỳ đơn giản. Mô-đun đầu vào bao gồm điện trở, tụ điện và điốt được chế tạo/hàn trên một bảng mạch đục lỗ (nguyên mẫu) và sau đó gắn vào bảng STM Blue Phil bằng các đầu nối cái cắm trực tiếp vào Blue Phil. Điều này tạo nên thiết kế dạng mô-đun và nhỏ gọn. Kết nối các thành phần trên bo mạch nguyên mẫu như trong sơ đồ bên dưới.

Sau khi hàn các bộ phận, hãy lắp mô-đun đầu vào vào máy tính bảng STM Blue như hình dưới đây.

Đang nhấp nháy Firmware

Một điều thú vị về dự án hôm nay là chúng ta sẽ tải mã lên bo mạch vi điều khiển bằng điện thoại thông minh. Điều này có nghĩa là bạn không cần phải sử dụng máy tính cho bất kỳ phần nào. Trong bài hướng dẫn hôm nay, chúng ta sẽ sử dụng ứng dụng STM32 Utils. Ứng dụng này đi kèm với phần mềm cho máy hiện sóng HS101, vì vậy tất cả những gì chúng ta cầnq làm là kết nối vi điều khiển Blue Pill với điện thoại của bạn thông qua bộ chuyển đổi USB sang Serial và cáp OTG, như minh họa trong hình bên dưới.

‍

Sơ đồ chân cắm để kết nối cáp nối tiếp với USB và máy tính bảng STM32 Blue được hiển thị bên dưới.

Viên thuốc xanh – USB-UART

• 5V - 5V (hoặc VBus)
• PA9 - Đơn thuốc
• PA10 - Texas
• GND-GND

Sau khi kết nối, nhấn nút “Init Chipset” trên APP, bạn sẽ thấy đèn trên STM sáng lên. Nhấp vào nút “DIY Library” trên APP, chọn chương trình cơ sở HS101 và nhấp vào “Flash Firmware”.

Khi quá trình tải lên chương trình cơ sở hoàn tất, bạn có thể ngắt kết nối cáp USB với cáp nối tiếp. và kết nối bo mạch với điện thoại thông qua cáp OTG.

Vậy là xong, máy hiện sóng của bạn đã sẵn sàng!

Biểu tình

STM32 được cấp nguồn bởi điện thoại thông minh thông qua cáp OTG. Ngay sau khi kết nối với điện thoại, đèn LED màu đỏ trên bảng Blue Pill sẽ sáng lên. Ngay sau khi STM32 được bật, hãy mở ứng dụng HScope . Ứng dụng sẽ tự động nhận dạng máy hiện sóng và bắt đầu hiển thị dữ liệu.

Kết nối bất kỳ tín hiệu nào Kết nối với đầu vào của HS101 và bạn sẽ thấy dữ liệu hiển thị trên ứng dụng như hình dưới đây.

‍

Phiên bản miễn phí của ứng dụng HScope cho phép sử dụng HS101 như một máy kiểm tra điện áp và một máy hiện sóng đơn giản, có thể đủ cho các nhiệm vụ đơn giản. Mặt khác, phiên bản đầy đủ của ứng dụng HScope cung cấp quyền truy cập vào số liệu thống kê thời gian thực, FFT và khả năng biến HS101 thành máy ghi dữ liệu.

Cải thiện hiệu suất của máy hiện sóng

Nhiễu là thách thức lớn nhất đối với máy hiện sóng HS101, phụ thuộc rất nhiều vào kiểu điện thoại. Và vấn đề này có thể được khắc phục bằng cách thêm một tụ điện giữa chân GND và chân 3,3V trên bo mạch Blue Pill. Tụ điện gần đầu nối USB nhất có thể có điện dung khoảng 470uF để cải thiện chất lượng dữ liệu.

Máy hiện sóng được mô tả trong hướng dẫn này có thể không thay thế được máy hiện sóng tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm, nhưng nó sẽ giúp bạn nhanh chóng hoàn thành một số nhiệm vụ nhỏ mà không tốn nhiều tiền. Nó cũng có thể di chuyển được. Do đó, nó rất hữu ích nếu bạn phải di chuyển thường xuyên.

‍