JX Wave Generator – Arduino-compatibele DDS-oscillator met OLED-display

Onderdelen en benodigdheden

Benodigde tools en machines

• Soldeerbout (optioneel, alleen voor permanente montage)

Apps en online diensten

• image2cpp – om aangepaste iconen om te zetten naar hexadecimaal formaat voor PROGMEM

Over dit project

Lang heb ik het kopen van een oscilloscoop uitgesteld. Nu ik er een heb, is het tijd voor een betaalbare signaalgenerator voor hobbygebruik – essentieel voor het diagnosticeren van audiocircuits en meer. Door mijn passies voor elektronica en programmeren te combineren, is zelf bouwen met Arduino de ideale oplossing.

Kenmerken

• Uitgangsfrequentie tussen 1 Hz en 999.999 Hz
• Twee frequentie-aanpassingsmodi: logaritmisch en per cijfer
• Drie golfvormen: sinus, driehoek en blokgolf
• AC- of DC-uitgangskoppeling
• Continue sweep tussen twee vooraf gedefinieerde frequentiewaarden
• Volledig bedienbaar met één enkele draaiknop
• Geïntegreerde schermbeveiliging om de levensduur van het OLED-display te verlengen

Let op

WEES EXTREEM VOORZICHTIG bij het werken met netspanning! Risico op elektrische schok en/of schade aan huid en ogen. Wees voorzichtig – je hebt maar één leven!

Snelreferentie

Prototype

Ik gebruikte een voorgeassembleerde relaismodule met 10A contacten, omdat ik geen micro reed-relais had. Dat zou de beste keuze zijn om transistoren, diodes en weerstanden te vermijden wanneer power-relais niet nodig zijn. Een Arduino digitale pin kan maximaal 40 mA leveren, dus je kunt geen elektromechanisch relais met een 120/150 ohm spoel direct aansluiten.

Code

Het project bestaat uit drie bestanden:

• JX_Wave_Generator_8.7.7.ino – Hoofdprogramma (versie 8.7.7, kleine revisie 16-01-2021)
• JXWG_Defs.h – Definities, variabelen en configuratie
• JXWG_Graphics.h – Icoondata en grafische elementen

Belangrijkste codefragmenten

Hoofdprogramma (JX_Wave_Generator_8.7.7.ino)

/* Copyright (c) 2020 Janux - MIT-licentie */
#include "JXWG_Defs.h"
#include "JXWG_Graphics.h"

void setup() {
  // Encoder pinmodi instellen
  pinMode(PinA, INPUT);
  pinMode(PinB, INPUT);
  pinMode(PinS, INPUT);
  digitalWrite(PinA, HIGH);
  digitalWrite(PinB, HIGH);
  digitalWrite(PinS, HIGH);
  
  pinMode(PinCoupling, OUTPUT);
  Encoder.setDebounceDelay(5);
  display.begin(SH1106_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  display.clearDisplay();
  Wire.begin();
  TWBR = 5; // I2C snelheid 615 kHz
  
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PinS), encoderSwitch, FALLING);
  DDS_Init();
  setConfig(); // Laad opgeslagen configuratie
}

void loop() {
  JX_WaveGenerator_MAIN();
}

// Hoofdfunctie met staatmachine voor verschillende bedienmodi
void JX_WaveGenerator_MAIN() {
  // ... state machine implementatie voor LOGARITHMIC, SINGLEDIGIT, SWEEP, OPTIONS, etc.
}

// Interrupt handler voor encoder drukknop
void encoderSwitch(void) {
  encoderPush = true;
}

// Utility functies voor display, frequentieberekening, sweep, configuratieopslag, etc.

Definities (JXWG_Defs.h)

#ifndef JXWG_Defs
#define JXWG_Defs

#include 
#include 
#include 
#include 

#define PinA 5
#define PinB 4
#define PinS 3
SimpleRotary Encoder(PinA, PinB, PinS);

// Werkmodi
#define LOGARITHMIC 0
#define SINGLEDIGIT 1
#define SWEEP 2
#define OPTIONS 3
#define OPTMODE 4
#define OPTWAVE 5
#define OPTCOUP 6
#define OPTSWEEP 7
#define SWEEPEDIT 8
#define DIGITCHANGE 9

#define PinCoupling 7

// AD9833 pins
#define DDS_FSY 9
#define DDS_CLK 10
#define DDS_DAT 11

// Golfvormen
#define wSquare 0x28
#define wSine 0x00
#define wTriangle 0x02

// Configuratiestructuur voor EEPROM
typedef struct {
  char version[6];
  byte workmode;
  byte wavetype;
  byte couplingmode;
  byte reservedbyte;
  long sweepmax;
  long sweepmin;
  long sweepstep;
} config_type;

#endif

Grafische data (JXWG_Graphics.h)

Bevat alle bitmap-data voor iconen (werkmodi, golfvormen, koppelingsmodi, sweep-parameters) opgeslagen in PROGMEM. Totaal 1148 bytes programma-geheugen.

Schema's