Где применяется генератор частоты на Ардуино
Роль частотного генератора в мире электроники – настройка и определение технической характеристики тактов сигнальных волн. Другое применение – для регулировки узлов и элементов приемников, передающих радио-колебания.
Кроме того, генератор импульсов, построенный на Ардуино, используют как модулятор или источник питания для устройств, которые обладают измерительными свойствами.
Частотные измерители могут изменять выходные сигналы с определенным скачком.
Поэтому устройства с такими свойствами играют немаловажную роль в конструировании электронных приборов. Перечислим другие значительные функции Ардуино-генератора:
- Поиск расположения мест, где можно проложить кабели и трубопроводы. Причем поисковая работа проводится на дальних расстояниях.
- Поисковые работы для находки мультичастотной технологии с помощью процесса излучения сразу нескольких частотных волн.
- Создание аналоговых синтезаторов. Синтезирующие устройства применяются для сборки электронных устройств без использования множества блоков. Все сигнальные волны мелькают между разными блоками строго по стандартам.
Принцип работы виброакустического канала
Виброакустический канал состоит из тех же элементов, что и акустический: объект сигнала, среда распространения, агент, принимающий данные. Различие состоит в характеристиках среды. Это не воздух, а строительные и иные конструкции, при прохождении по которым акустический канал создает вибрацию, снимаемую при помощи лазерного луча и преобразуемую в информацию.
Особенностью канала утечки информации становится его отношение к беззаходовому типу. Устройство нелегального съема виброакустической информации может быть установлено вне охраняемого помещения, что порождает трудность его нахождения и сравнительную легкость монтажа. Принцип работы канала основан на способности звуковой волны вызывать механические колебания в препятствиях, через которые она проходит при распространении. Эти колебания при помощи оборудования и соответствующего ПО преобразуются в связный текст.
Основные конструкции, используемые для перехвата виброакустических сигналов:
- несущие стены и перегородки;
- перекрытия;
- оконные рамы;
- коробы дверных проемов;
- стекла;
- трубы тепло- и водоснабжения;
- каналы вентиляции.
Съемные устройства для получения и преобразования информации называются стетоскопы, контактные микрофоны, способные преобразовать получаемую в виде механических колебаний информацию в акустический сигнал. Преобразования происходят в два этапа: сначала данные переводятся в формат электромагнитных колебаний, затем в акустическую информацию. Преобразования не всегда дают полностью разборчивый текст, но ряд сведений можно получить путем программного восстановления смысла по контексту. Для съема данных иногда используются лазерные лучи. Наиболее часто они применяются для отражающих свет элементов коммуникаций, стекол окон и переговорных комнат.
Съемное устройство может быть установлено на перегородку со стороны соседнего офиса или на трубу в помещении котельной. Поиск затрудняется из-за невозможности свободно проводить обследования помещений, принадлежащих другим собственникам. Для установки устройства иногда не нужен и физический контакт с проводником виброакустической информации, он может быть направлен в место установки выстрелом из специального пистолета. Сложность поиска, непредсказуемость места установки порождает необходимость предотвратить неконтролируемое распространение сигнала по виброакустическим каналам утечки информации.
Практические схемы генераторов свободной энергии
Получение минимальных мощностей происходит несколькими способами:
- через магниты;
- с помощью тепла воды;
- из ферримагнитных сплавов;
- из атмосферного конденсата.
Однако чтобы получить электричество в огромном количестве, необходимо научиться управлять этой энергией. Благодаря практической схеме генераторов свободной энергии, свет должен доходить до каждого человека, вне зависимости от локального расположения. Это подтверждают исторические факты. Для такого эксперимента требуется огромная мощность излучения, которой в те времена быть не могло.
Да и сегодня существующие станции не способны дать такой заряд. Для создания схемы генератора свободной энергии требуется наличие определенных средств и элементов. Итак, чтобы получить необходимое количество заряженной мощности, потребуется катушка, которую в то время использовал Тесла. Электроэнергию получают в том количестве, которое понадобится.
Двухтактный генератор для ленивых
Самая простая схема генератора, какую только мне приходилось когда-либо видеть:
В этой схеме легко улавливается схожесть с мультивибратором. Я вам скажу больше – это и есть мультивибратор. Только вместо цепочек задержки на конденсаторе и резисторе (RC-цепи), здесь используются катушки индуктивности. Резистор R1 устанавливает ток через транзисторы. Кроме того, без него генерация просто-напросто, не пойдет.
Механизм генерации:
Допустим, VT1 открывается, через L1 течет коллекторный ток VT1. Соответственно, VT2 закрыт, через L2 течет открывающий базовый ток VT1. Но поскольку сопротивление катушек раз в 100…1000 меньше сопротивления резистора R1, то к моменту полного открытия транзистора, напряжение на них падает до очень маленького значения, и транзистор закрывается. Но! Поскольку до закрытия транзистора, через L1 тек большой коллекторный ток, то в момент закрытия происходит выброс напряжения (ЭДС самоиндукции), который подается на базу VT2 открывает его. Все начинается по новой, только с другим плечом генератора. И так далее…
Этот генератор имеет только один плюс – простота изготовления. Остальные – минусы.
Поскольку в нем отсутствует четкое времязадающее звено (колебательный контур или RC-цепь), то частоту такого генератора рассчитать весьма сложно. Она будет зависеть от свойств применяемых транзисторов, от напряжения питания, от температуры и т.д. Во-общем, в серьезных вещах этот генератор лучше не использовать. Однако, в диапазоне СВЧ его применяют довольно часто.
Низкое энергопотребление в КГ
Мобильная электроника и область Интернета вещей (IoT) создают большой спрос на низкочастотные кварцевые генераторы, необходимые для схем с чрезвычайно низким энергопотреблением. Для таких целей подходит микросхема ECS-327MVATX в SMD-версии (корпуса с 2016 по 7050) с фиксированной частотой 32,768 кГц. Она потребляет всего 200 мкА и имеет выход CMOS. Она идеально подходит для использования с часами реального времени (RTC) и Интернетом вещей, обеспечивая стабильность частоты в диапазоне от ± 20 ppm до ± 100 ppm в диапазоне температур от -40 до + 85 C.
Чтобы свести к минимуму энергопотребление, многие генераторы допускают отключение. Например, ECS-5032MV с выходом CMOS в керамическом корпусе 5032. Дополнительный блокирующий контакт позволяет снизить ток питания с 35 мА в активном состоянии до 10 мкА в состоянии ожидания. Время запуска 5 мс.
В общем решение о выборе правильного кварцевого генератора – это больше, чем очевидное рассмотрение частоты, питания, стабильности и фазового шума. Разработчик также должен убедиться, что драйвер КГ совместим с нагрузкой. Вот несколько общих рекомендаций:
- Для выхода LVDS требуется только один согласующий резистор в приемнике сигнала, в то время как LVPECL требует его как в передатчике, так и в приемнике.
- LVDS, LVPECL и HCSL обеспечивают более крутые наклоны, чем CMOS, но потребляют больше энергии и лучше всего подходят для высокочастотных проектов.
- CMOS или LVDS – лучший выбор для самого низкого энергопотребления на частотах выше 150 МГц.
- LVPECL, LVDS, затем CMOS обеспечивают самый небольшой джиттер на низких частотах.
Генераторы СЕ (блокинги) и Моррея
Работа генераторов се также основана на радиантном принципе преобразования энергии, получаемой в режиме автоколебаний и не требующей постоянной подкачки. После его запуска подпитка осуществляется за счёт выходного напряжения самого генератора и естественного магнитного поля.
Если запуск изготовленного своими руками изделия осуществлялся от АКБ, то при его функционировании избыток энергии может быть использован для подзарядки этого аккумулятора (рисунок ниже).
Одной из разновидностей блокинг генераторов с самозапиткой является трансгенератор, также использующий в своей работе магнитное поле Земли. Последнее воздействует на обмотки его трансформатора, а само это устройство достаточно просто для того, чтобы можно было собрать его своими руками.
За счёт совмещения физических процессов, наблюдаемых в системах се и устройствах на постоянных магнитах, удается получить блокинг-генераторы (фото ниже).
Ещё одна разновидность рассматриваемых здесь устройств относится к старейшим вариантам схемы генерации свободной энергии. Это генератор Моррея, который удается собрать посредством специальной схемы с включенными определённым образом диодами и конденсаторами.
Дополнительная информация. Во времена его изобретения конденсаторы по своей конструкции напоминали модные тогда электролампы, однако, в отличие от них, не нуждались в подогреве электродов.
Двухтактный генератор для трудолюбивых
Другой генератор, который мы рассмотрим – тоже двухтактный. Однако, он содержит колебательный контур, что делает его параметры более стабильными и прогнозируемыми. Хотя, по сути, он тоже довольно прост.
Вот он
Что мы здесь видим?
Видим колебательный контур L1 C1,
А дальше видим каждой твари по паре:
Два транзистора: VT1, VT2
Два конденсатора обратной связи: С2, С3
Два резистора смещения: R1, R2
Опытный глаз (да и не сильно опытный), обнаружит и в этой схеме схожесть с мультивибратором. Ну что же – оно так и есть!
Чем примечательна данная схема? Да тем, что ввиду использования двухтактного включения, она позволяет развивать двойную мощность, по сравнению со схемами 1-тактных генераторов, при том же напряжении питания и при условии применения тех же транзисторов. Во как! Ну, в общем, у нее почти нет недостатков
Механизм генерации
При перезаряде конденсатора в одну или другую сторону, через один из конденсаторов обратной связи поступает ток на соответствующий транзистор. Транзистор открывается, и добавляет энергию в «нужном» направлении. Вот и вся премудрость.
Особо изощренных вариантов исполнения этой схемы я не встречал…
Теперь немного креатива.
Бестопливное устройство для получения бесплатного электричества
Известно, что возникновению магнитного поля в любом двигателе способствуют обычные катушки индуктивности, изготовленные из медного или алюминиевого провода. Чтобы компенсировать неизбежные потери вследствие сопротивления этих материалов, двигатель должен работать непрерывно, используя часть вырабатываемой энергии на поддержание собственного поля. Это значительно снижает КПД устройства.
В трансформаторе, работающем от неодимовых магнитов, нет катушек самоиндукции, соответственно и потери, связанные с сопротивлением, отсутствуют. При использовании постоянного магнитного поля токи вырабатываются ротором, вращающимся в этом поле.
Откуда и в каком виде получить энергоресурсы
Использование солнечных панелей
Традиционными энергоисточниками являются тепловые, атомные и гидроэлектрические станции. Альтернативное энергоснабжение может самовосстанавливаться, является эффективным, дешевым и экологически безопасным. По факту энергия есть в природных ресурсах, нужно только попытаться ее извлечь. Без специальных навыков можно выполнить следующие работы:
- устанавливать солнечные коллекторы и батареи, чтобы запитывать освещение или греть воду;
- монтировать ветрогенераторы;
- использовать тепловые насосы для отопления дома за счет тепла воды, земли или воздуха;
- применять биогазовые установки для переработки отходов животных, птиц, человека.
Не работает
Несмотря на пошаговую видеоподсказку, собрать и запустить генератор свободной энергии своими руками не получается практически ни у кого из пытавшихся это сделать. Причина не в руках, а в том, что учёный, дав людям схему с подробным указанием параметров, забыл упомянуть о нескольких мелких деталях. Скорее всего, сделано это было сознательно, чтобы защитить своё изобретение.
Не лишена смысла и теория о ложности изобретённого генератора. Многие энергетические компании таким образом ведут работу по дискредитации научных изысканий альтернативных источников энергии. Людей, идущих по ложному пути, в конечном счёте ждёт разочарование. Много пытливых умов после неудачных попыток отвергло саму идею свободной энергии.
Схема устройства
В мире существует огромное количество схем генераторов, способных генерировать колебания различной частоты и мощности. Обычно, это достаточно сложные устройства на диодах, лампах, транзисторах или других активных элементах. Их сборка и настройка требует некоторого опыта и наличия дорогих приборов. И чем выше частота и мощность генератора, тем сложнее и дороже нужны приборы, тем опытнее должен быть радиолюбитель в данной теме.
Но сегодня, мне бы хотелось рассказать о достаточно мощном генераторе ВЧ, построенном всего на одном транзисторе. Причем работать этот генератор может на частотах до 2ГГц и выше и генерировать достаточно большую мощность — от единиц до десятков ватт, в зависимости от типа применяемого транзистора. Отличительной особенностью данного генератора, является использование симметричного дипольного резонатора, своеобразного открытого колебательного контура с индуктивной и емкостной связью. Не стоит пугаться такого названия — резонатор представляет собой две параллельные металлические полоски, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга.
Свои первые опыты с генераторами подобного вида я проводил ещё в начале 2000-х годов, когда для меня стали доступны мощные ВЧ-транзисторы. С тех пор я периодически возвращался к этой теме, пока в середине лета на сайте VRTP.ru не возникла тема по использованию мощного однотранзисторного генератора в качестве источника ВЧ-излучения для глушения бытовой техники (музыкальных центров, магнитол, телевизоров) за счет наведения модулированных ВЧ-токов в электронных схемах этих устройств. Накопленный материал и лег в основу данной статьи.
Схема мощного генератора ВЧ, достаточно проста и состоит из двух основных блоков:
- Непосредственно сам автогенератор ВЧ на транзисторе;
- Модулятор — устройство для периодической манипуляции (запуска) генератора ВЧ сигналом звуковой (любой другой) частоты.
Генератор на логических элементах
Если использование транзисторов в генераторе кажется вам несовременным или громоздким или недопустимым по религиозным соображениям – выход есть! Можно использовать вместо транзисторов микросхемы. Обычно используется логика: элементы НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, реже – Исключающее ИЛИ. Вообще говоря, нужны только элементы НЕ, остальное – излишества, только лишь ухудшающие скоростные параметры генератора.
Смотрим:
Видим страшную схему.
Квадратики с дырочкой в правом боку – это инвертеры. Ну или – «элементы НЕ». Дырочка как раз указывает на то, что сигнал инвертируется.
Что такое элемент НЕ с точки зрения банальной эрудиции? Ну, то есть, с точки зрения аналоговой техники? Правильно, это усилитель с обратным выходом. То есть, при увеличении напряжения на входе усилителя, напряжение на выходе пропорционально уменьшается . Схему инвертера можно изобразить примерно так (упрощенно):
Это конечно, слишком просто
Но доля правды в этом есть.
Впрочем, нам пока что это не столь важно
Итак, смотрим схему генератора. Имеем:
Два инвертера ( DD1.1, DD1.2)
Резистор R1
Колебательный контур L1 C1
Заметьте, что колебательный контур в этой схеме – последовательный. То есть, конденсатор и катушка стоят друг за другом. Но это – все равно колебательный контур, он рассчитывается по тем же формулам, и ничуть ни хуже (и не лучше) своего параллельного собрата.
Начнем сначала. Зачем нам нужен резистор?
Резистор создает отрицательную обратную связь (ООС) между выходом и входом элемента DD1.1. Это надо для того, чтобы держать под контролем коэффициент усиления – это раз, а также – чтоб создать на входе элемента начальное смещение – это два. Как это работает, подробно мы рассмотрим где-нибудь в обучалке по аналоговой технике. Пока что уясним, что благодаря этому резистору, на выходе и входе элемента, в отсутствие входного сигнала, устаканивается напряжение, равное половине напряжения питания. Точнее – среднему арифметическому напряжений логических «нуля» и «единицы». Не будем пока на этом заморачиваться, у нас еще много дел…
Итак, на одном элементе мы получили инвертирующий усилитель. То есть, усилитель, который «переворачивает» сигнал вверх ногами: если на входе много – на выходе мало, и наоборот. Второй элемент служит для того, чтобы сделать этот усилитель неинвертирующим. То есть, он переворачивает сигнал еще раз. И в таком виде, усиленный сигнал подается на выход, на колебательный контур.
А ну-ка, смотрим внимательно на колебательный контур? Как он включен? Правильно! Он включен между выходом и входом усилителя. То есть, он создает положительную обратную связь (ПОС). Как мы уже знаем из рассмотрения предыдущих генераторов, ПОС нужна для генератора, как валерьянка для кота. Без ПОС ни один генератор не сможет что? Правильно – возбудиться. И начать генерацию…
Все наверно знают такую вещь: если к входу усилителя подключить микрофон, к выходу – динамик, то при поднесении микрофона к динамику, начинается противный «свист». Это – ни что иное как генерация. Мы же подаем сигнал с выхода усилителя на вход. Возникает ПОС. Как следствие, усилитель начинает генерить.
Ну, короче, посредством LC -цепочки в нашем генераторе создается ПОС, приводящая к возбуждению генератора на резонансной частоте колебательного контура.
Ну что, сложно?Если (сложно)
{
чешем (репу) ;
читаем еще раз;
}
Теперь поговорим о разновидностях подобных генераторов.
Во-первых, вместо колебательного контура, можно включить кварц. Получится стабилизированный генератор, работающий на частоте кварца:
Если в цепь ОС элемента DD1.1 включить вместо резистора колебательный контур – можно завести генератор на гармониках кварца. Для получения какой-либо гармоники, нужно, чтобы резонансная частота контура была близка к частоте этой гармоники:
Если генератор делается из элементов И-НЕ или ИЛИ-НЕ, то входы этих элементов нужно запараллелить, и включать как обычный инвертор. Если используем Исключающее ИЛИ, то один из входов каждого элемента сажается на + питания.
Пара слов о микросхемах.
Предпочтительнее использовать логику ТТЛШ или быстродействующий КМОП.
Серии ТТЛШ: К555, К531, КР1533
Например, микросхема К1533ЛН1 – 6 инверторов.
Серии КМОП: КР1554, КР1564 (74 AC , 74 HC ), например – КР1554ЛН1
На крайний случай – старая добрая серия К155 (ТТЛ). Но ее частотные параметры оставляют желать лучшего, так что – я бы не стал использовать эту логику.
Рассмотренные здесь генераторы – далеко не все, что могут повстречаться вам в этой нелегкой жизни. Но зная основные принципы работы этих генераторов, будет уже намного проще понять работу других, укротить их и заставить работать на себя
Генераторы
Как сделать генератор сигнала низкой частоты, схема и описание Важной частью радиолюбительской лаборатории является низкочастотный генератор. С его помощью можно проверять, ремонтировать и налаживать самодельную или промышленную аудио-технику
Желательно использовать генератор НЧ совместно с частотомером (для точного определения частоты) и осциллографом …
1 3406 2
Простой генератор для настройки радиоприемной аппаратуры (100 кГц- 150 МГц)
Обычно при налаживании радиоприемной аппаратуры используют генератор ВЧ, а для модуляции генератор НЧ. И то и другое — синусоидальные генераторы, сделанные по достаточно сложным схемам. Однако, во многих случаях может быть вполне достаточно простого генератора -пробника, генерирующего …
1 4836 2
Генератор синусоидального сигнала со стабильной амплитудой
В статье рассмотрен разработанный автором генератор сину-соидальных колебаний фиксированной низкой частоты, имеющих высокую стабильность амплитуды. Он содержит всего один операционный усилитель, три параллельных стабилизатора напряжения и один полевой транзистор. собенность генераторов с мостом …
0 4036 0
Генератор ВЧ на 10-50МГц с индикацией частоты на мультиметре
Схема генератора высокой частоты, который вырабатывает сигналы в диапазоне от 10 до 50 МГц. Сигнал можно промодулировать по частоте подав НЧ напряжение от ГНЧ или микрофона. Девиация частоты зависит от величины этого напряжения ЗЧ. Если нужна девиация 50-100 кГц, то, при крайне верхнем …
0 3525 0
Схема генератора импульсов 1Hz — 10KHz (4011)
Принципиальная схема самодельного генератора логических импульсов с частотой от 1 Гц до 10КГц, собран на микросхеме 4011 (К561ЛА7). При ремонте и налаживании схем на цифровых микросхемах может быть очень полезен генератор логических импульсов. В общем, это генератор прямоугольных импульсов …
1 9021 11
Схема лабораторного генератора сигнала низкой частоты (10Гц-100КГц)
Низкочастотный генератор синусоидального сигнала — очень важный прибор в лаборатории любого радиолюбителя.Возможно, такой уже есть у всех. Но все же хочу познакомить читателей журнала со своим генератором. Генератор выполнен в виде самостоятельного прибора, питающегося от электросети. Но шкала …
2 9399 4
Схема очень простого генератора-пробника (100-10000 Гц)
Простой самодельный генератор-пробник, с регулировкой выходной частоты от 100 Гц до 10000 Гц, выполнен на микросхеме К561ЛА7. Если нужно экспромтом проверить прохождение сигнала по аудиотракту многие корифеи пользуются собственным пальцем как генератором НЧ (50 Гц сетевых наводок), регулируя …
1 5324 0
Генератор синусоидальных сигналов с широким диапазоном частот (MAX038)
Принципиальная схема самодельного широкодиапазонного генератора синусоидального сигнала для лабораторных целей, выполнен на микросхеме MAX038. Синусоидальный генератор является одним из важнейших приборов лаборатории радиолюбителя. Обычно делают два генератора, низкочастотный и высокочастотный …
5 9395 4
Схема генератора плавного диапазона до 50 MHz (HC4046)
Принципиальная схема простого генератора плавного диапазона на микросхеме HC4046, Частота до 50 MHz. Микросхема НС4046 (а так же аналогиMM74HC4046N, MJM74HC4046 и другие) представляет собой RC-генератор с ФАПЧ, способный генерировать стабильную частоту до 50 MHz, что позволяет сделать ГПД …
1 7074 0
Схема низкочастотного генератора на микросхеме КР140УД708 (20-20000Гц)
Приведена принципиальная схема низкочастотного генератора сигналов, который выполнен на ОУ КР140УД708. Низкочастотный генератор является одним из необходимейших приборов врадиолюбительской лаборатории. С его помощью можно налаживать различные усилители, снимать АЧХ, проводить эксперименты …
0 7804 0
1
Что услышит проводящий слежку?
Речь, при наличии шума, будет восприниматься с потерями частей сообщений. Так, прослушивая фонограмму, где использовался генератор шума, можно будет констатировать, что разговор был. А вот тему его раскрыть не удастся. Проведенные опыты показали, что разборчивость падала примерно на шестьдесят-семьдесят процентов, а при коротком содержании — до сорока-пятидесяти. Понятно, что имея лишь до тридцати процентов понимания речи, установить предмет дискуссии крайне затруднительно.
Опыты показали, что эффективнее всего показывает себя розовый шум, а также речеподобная помеха. Для скрытия разговора необходим генератор шума, осуществляемый помехи на девять децибел. Для белого шума и шума со спадом понадобится десять и тринадцать децибел. Для эффективного действия устройства нужно знать фоновый шум. К примеру, вне салона автомобиля он равен от тридцати до тридцати пяти децибел. Тогда среднее звукоизоляционное значение должно равняться тридцати децибелам.
