โครงการนี้นำเสนอเครื่องวัดความถี่ไร้สายที่สามารถวัดความถี่การส่งสัญญาณ AC แบบไซน์ในช่วง 50Hz ถึง 3kHz รูปที่ 1 และรูปที่ 2 แสดงต้นแบบของเครื่องส่งและเครื่องรับตามลำดับ

รูปที่ 1: ต้นแบบด้านเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

รูปที่ 2: ต้นแบบเครื่องวัดความถี่ไร้สาย (ด้านตัวรับ)

แผนผังบล็อกของด้านเครื่องส่งและเครื่องรับแสดงในรูปที่ 3 และรูปที่ 4 ตามลำดับ

รูปที่ 3: แผนผังบล็อกของด้านเครื่องส่งสัญญาณ

รูปที่ 4: แผนผังบล็อกของด้านตัว รับ

เครื่องวัดความถี่ไร้สาย – วงจรและการทำงาน

ส่วนประกอบหลักที่ใช้ในโครงการ Wireless Frequency Meter และบทบาทของส่วนประกอบต่างๆ มีรายละเอียดดังนี้

อาร์ดูโน่ ยูโน่

Arduino Uno เป็นบอร์ดพัฒนาที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) AVR ATmega328P ที่มีพินอินพุตแอนะล็อก 6 พินและพินดิจิทัล I/O 14 พิน MCU มีแฟลช ISP 32kB, RAM 2kB และ EEPROM 1kB บอร์ดนี้ให้การสื่อสารแบบอนุกรมผ่าน UART, SPI และ I2C

MCU สามารถทำงานที่ความถี่สัญญาณนาฬิกา 16MHz ในโครงการของเรา ใช้ Arduino Uno ที่ด้านตัวรับ พิน 5 ของ Digital I/O ใช้เป็นพินอินพุตและเชื่อมต่อกับพิน DATA ของโมดูล RX 434MHz พิน I/O ดิจิทัล Arduino 7, 8, 9, 10, 11 และ 12 ใช้เพื่อเชื่อมต่อกับจอแสดงผล LCD 16×2 อักขระ เพื่อแสดงค่าความถี่ที่วัดได้

ไดโอดเรกติไฟเออร์

ไดโอดเรียงกระแส (1N4007) ใช้ในการแก้ไขสัญญาณอินพุต AC ให้เป็น DC แบบพัลส์ที่ด้านเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เอ็มซีที2อี

IC ออปโตคัปเปลอร์ MCT2E ใช้เพื่อแยกด้านอินพุตจากขั้นตอนถัดไป และยังสร้างสัญญาณจากรูปคลื่น DC ที่เต้นเป็นจังหวะที่ด้านเครื่องส่งสัญญาณอีกด้วย

จอแสดงผลคริสตัลเหลว

จอแสดงผล LCD ขนาด 16×2 ที่ปรากฏที่ตัวรับใช้เพื่อแสดงค่าความถี่ เชื่อมต่อกับบอร์ด Arduino Uno ในโหมดสี่บิต พิน LCD RS, EN, D4, D5, D6 และ D7 เชื่อมต่อกับพินดิจิทัล I/O ของ Arduino 12, 11, 7, 8, 9 และ 10

โมดูล TX-RX 434 MHz

โมดูลเครื่องส่ง (TX) และเครื่องรับ (RX) 434MHz ใช้ในการส่งและรับสัญญาณความถี่วิทยุ (RF) ระหว่างอุปกรณ์สองเครื่อง ความถี่พาหะของโมดูลที่ใช้ที่นี่คือ 434MHz

แผนผังวงจรของด้านเครื่องส่งและเครื่องรับแสดงในรูปที่ 5 และรูปที่ 6 ตามลำดับ

รูปที่ 5: แผนผังวงจรด้านเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

รูปที่ 6: แผนผังวงจรด้านตัวรับ

ดาวน์โหลดโฟลเดอร์ต้นฉบับ: คลิกที่นี่

สัญญาณที่มีความถี่ที่ต้องการวัดจะถูกนำไปใช้กับอินพุตสัญญาณทดสอบ ดังที่แสดงในแผนผังวงจรด้านเครื่องส่งสัญญาณ (รูปที่ 5) ในเครื่องวัดความถี่นี้ สัญญาณทดสอบจะต้องเป็นสัญญาณสลับ และแอมพลิจูดจะต้องไม่เกิน 10V พีคทูพีค

ขั้นตอนถัดไปคือเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบสะพาน ซึ่งจะแปลงสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรงแบบพัลส์ที่แปลงกระแสไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ จากนั้นสัญญาณจะถูกป้อนเข้าที่พิน 1 ของออปโตคัปเปลอร์ MCT2E พิน 1 เชื่อมต่อกับขั้วบวกของ LED ภายในของออปโตคัปเปลอร์

ด้วยความช่วยเหลือของออปโตคัปเปลอร์ จึงทำให้เกิดการชนกัน ความถี่ของสัญญาณเป็นสองเท่าของความถี่สัญญาณทดสอบอินพุต สัญญาณจะถูกใช้กับพิน DATA ของ TX 434 MHz

ที่ด้านตัวรับ โมดูล RX 434MHz จะทำการดีมอดูเลตสัญญาณที่รับได้ พิน DATA ของ RX 434MHz เชื่อมต่อกับพิน I/O ดิจิทัล 5 ของ Arduino Uno ซึ่งคำนวณความถี่ของสัญญาณทดสอบและแสดงบน LCD และจอภาพอนุกรมของ Arduino IDE ความถี่สัญญาณทดสอบ 1576Hz และ 2399Hz ที่แสดงบนจอภาพแบบอนุกรมแสดงในรูปที่ 7+

รูปที่ 7: ความถี่สัญญาณทดสอบ (1576Hz และ 2399Hz) ที่แสดงบนจอภาพแบบอนุกรม

โครงการนี้สามารถใช้สำหรับการทดลอง การเรียนรู้ การทดสอบ และการแก้ไขปัญหาอุปกรณ์เสียงในช่วงความถี่ 50Hz ถึง 3kHz

รหัส Arduino สำหรับเครื่องวัดความถี่ไร้สาย

Arduino IDE 1.6.5 ใช้สำหรับการเขียนโปรแกรม Arduino Uno เลือกพอร์ต COM และบอร์ดที่เหมาะสมจากเมนูเครื่องมือใน IDE อัปโหลดโค้ดต้นฉบับ freq_meter_wl_1.ino ลงบนบอร์ด

จากเมนูเครื่องมือของ Arduino IDE เปิดมอนิเตอร์แบบอนุกรมและเลือกอัตราบอดเรตที่เหมาะสม (ใช้ 9600 ในกรณีนี้) เพื่อแสดงความถี่บนมอนิเตอร์แบบอนุกรม

ในการแก้ไขปัญหา ให้ตรวจสอบสัญญาณที่จุดทดสอบต่างๆ ตามที่ทำเครื่องหมายไว้ในแผนผังวงจร แรงดันไฟฟ้าที่คาดหวังที่จุดทดสอบต่างๆ แสดงอยู่ในตารางที่ 2

การปรับปรุงและการใช้งานเพิ่มเติม

1. การใช้งาน: เครื่องวัดความถี่ไร้สายนี้วัดความถี่ทั่วทั้งสเปกตรัมเสียง เหมาะสำหรับการซ่อมแซมอุปกรณ์เสียงและการตั้งค่าการศึกษาที่ต้องการการส่งสัญญาณความถี่ไร้สาย
2. ความสามารถในการปรับขนาด: อุปกรณ์นี้สามารถวัดความถี่ที่สูงขึ้นได้โดยการปรับช่วงอินพุตความถี่หรือโมดูลไร้สาย นอกจากนี้ การเพิ่มส่วนประกอบการแสดงผลเพิ่มเติมหรือการรวมหน่วยความจำการ์ด SD สำหรับการบันทึกความถี่สามารถเพิ่มความยืดหยุ่นของโครงการได้

‍

‍