Faça um medidor de frequência sem fio baseado em Arduino

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Este projeto descreve um medidor de frequência sem fio baseado em Arduino, projetado para medir a frequência de sinais CA sinusoidais na faixa de 50Hz a 3kHz. Os protótipos dos autores do lado do transmissor e do receptor são mostrados nas Figs 1 e 2, respectivamente.

 Fig. 1: Protótipo dos autores do lado do transmissor
Fig. 1: Protótipo dos autores do lado do transmissor
Fig. 2: Protótipo dos autores do medidor de frequência sem fio (lado do receptor)
Fig. 2: Protótipo dos autores do medidor de frequência sem fio (lado do receptor)

Os diagramas de blocos dos lados do transmissor e do receptor são mostrados nas Fig. 3 e 4, respectivamente.

Fig. 3: Diagrama em bloco do lado do transmissor
Fig. 3: Diagrama em bloco do lado do transmissor
Fig. 4: Diagrama em bloco do lado do receptor
Fig. 4: Diagrama em bloco do lado do receptor

Circuito e trabalho

Os principais componentes usados ​​no projeto Medidor de frequência sem fio e sua função são descritos abaixo.

Arduino Uno

O Arduino Uno é uma placa de desenvolvimento baseada em microcontrolador (MCU) do AVR ATmega328P com seis pinos de entrada analógica e quatorze pinos de E / S digitais. O MCU possui memória flash ISP de 32kB, RAM de 2kB e EEPROM de 1kB. A placa oferece a capacidade de comunicação serial via UART, SPI e I2C.

O MCU pode operar com uma frequência de clock de 16MHz. Em nosso projeto, o Arduino Uno é usado no lado do receptor. O pino de E / S digital 5 é usado como pino de entrada e é conectado ao pino DATA do módulo RX 434MHz. Os pinos de E / S digitais 7, 8, 9, 10, 11 e 12 do Arduino são usados ​​para interagir com o LCD de 16 × 2 caracteres para exibir o valor da frequência medida.

Diodos retificadores

Os diodos retificadores (1N4007) são usados ​​para retificar o sinal de entrada alternado para DC pulsante no lado do transmissor.

MCT2E

O IC do optoacoplador MCT2E é usado para isolar o lado da entrada do estágio seguinte e também produzir sinais da forma de onda DC pulsante no lado do transmissor.

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LCD

O LCD 16 × 2, presente na extremidade do receptor, é usado para exibir o valor da frequência. É conectado à placa Arduino Uno no modo de quatro bits. Os pinos do LCD RS, EN, D4, D5, D6 e D7 são conectados aos pinos de E / S digitais 12, 11, 7, 8, 9 e 10 do Arduino, respectivamente.

Módulos TX-RX de 434 MHz

Os módulos transmissor (TX) e receptor (RX) de 434MHz são usados ​​para transmitir e receber sinais de radiofrequência (RF) entre dois dispositivos. A frequência da portadora do módulo usado aqui é 434MHz.

Os diagramas de circuito dos lados do transmissor e do receptor são mostrados nas Figs. 5 e 6, respectivamente.

Fig. 5: Diagrama do circuito do lado do transmissor
Fig. 5: Diagrama do circuito do lado do transmissor
Fig. 6: Diagrama do circuito do lado do receptor
Fig. 6: Diagrama do circuito do lado do receptor

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O sinal cuja frequência deve ser medida é aplicado aos terminais de entrada do sinal de teste, conforme mostrado no diagrama do circuito do lado do transmissor (Fig. 5). Neste medidor de frequência, o sinal de teste deve ser alternado e sua amplitude não deve ser maior que 10V pico a pico.

O próximo estágio é um retificador de ponte, que converte o sinal alternado em um sinal DC pulsante totalmente retificado. O sinal é então aplicado ao pino 1 do optoacoplador MCT2E. O pino 1 está conectado ao ânodo do LED interno do opto-acoplador. Com a ajuda do opto-acoplador, são produzidos picos. A frequência do sinal é o dobro da entrada do sinal de teste. O sinal é aplicado ao pino DATA de 434 MHz TX.

No lado do receptor, o módulo RX de 434 MHz desmodula o sinal recebido. O pino DATA do 434MHz RX está conectado ao pino de E / S digital 5 do Arduino Uno, que calcula a frequência do sinal de teste e o exibe no LCD e no monitor serial do Arduino IDE. As frequências de sinal de teste 1576Hz e 2399Hz exibidas no monitor serial são mostradas na Fig. 7.

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Fig. 7: Frequências do sinal de teste (1576Hz e 2399Hz) exibidas no monitor serial
Fig. 7: Frequências do sinal de teste (1576Hz e 2399Hz) exibidas no monitor serial

Este projeto pode ser usado para experimentar, aprender, testar e solucionar problemas de equipamentos de áudio na faixa audível entre 50Hz e 3kHz.

Os componentes usados ​​no projeto estão listados na Tabela 1.

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Programas

O Arduino IDE 1.6.5 é usado para programar o Arduino Uno. Selecione a porta e placa COM adequadas no menu Ferramentas no IDE. Faça o upload do código-fonte freq_meter_wl_1.ino no quadro. No menu Ferramentas do Arduino IDE, abra o monitor serial e selecione a taxa de transmissão adequada (9600 é usada aqui) para exibir a frequência no monitor serial.

Para solução de problemas, teste os sinais em diferentes pontos de teste marcados nos diagramas de circuitos. As tensões esperadas em diferentes pontos de teste estão listadas na Tabela 2.


Saikat Patra é apaixonado por aplicativos de sistemas embarcados baseados em eletrônicos e microcontroladores.

Shibendu Mahata é M.Tech (medalhista de ouro) em instrumentação e engenharia eletrônica da Universidade de Jadavpur. Ele está interessado em projetar sistemas embarcados de processamento de sinais e controle de processos em tempo real baseados em microcontroladores

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