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Arduino als Frequenzteiler

Der Arduino kann als Frequenzteiler verwendet werden. Mich hat dabei interessiert bis zu welcher Frequenz das möglich ist.

Der Eingang : Dazu muß an einem Eingang das Signal als TTL Pegel anliegen (0/5V beim UNO, NANO, MEGA oder 0/3V beim DUE…) Ich habe hier den Eingang Pin 7 verwendet.

Das Programm: Der Arduino erkennt mit pulsIn(inPin, HIGH) eine steigende Flanke des Eingangssignals.

Der Ausgang: Als schnellen Ausgang habe ich den PORT B genommen und mit dem Assembler Befehl PORTB^=B11111111 umgeschaltet. Weiterlesen

RX String mit serialEvent einlesen und als Integer oder Float ausgeben

Mit serialEvent() können Zeichen von RX oder der USB Schnittstelle in den Arduino eingelesen werden. serialEvent() wird außerhalb von loop() ausgeführt und liest hier den Seriellen Buffer mit standardmäßig bis zu 64 Zeichen aus.

Das Programm basiert auf der Erklärung hier.

Sollten 64 Zeichen nicht reichen kann man den Buffer vergrößern, siehe hier.

Die Zeichen werden in einem String abgelegt. Das Zeilenende wird mit \n erkannt und dann wird stringComplete auf true gesetzt.

Im Hauptprogramm wird bei stringComplete==true der String ausgegeben. Zusätzlich wird der String in Integer und Float umgewandelt und ausgegeben.

Hier das Programm

// Seriell auf RX ( oder USB ) reinkommende Daten per event auslesen und das Zeilenende erkennen
// serialEvent() ist nicht kompatible mit Arduino Esplora, Leonardo oder Micro
//
// Matthias Busse 17.12.2018 Version 1.0

String inputString="";            // Eingabe String Daten
bool stringComplete=false;        // String abgeschlossen

void setup() {
  Serial.begin(38400);            // Baud
  inputString.reserve(64);        // 64 Byte Platz für den Seriellen Text
  Serial.println("Bitte Text eingeben und mit Enter bestaetigen:");
}

void loop() {
  if(stringComplete) {
    stringComplete=false;
    Serial.print("String : ");      // String ausgeben
    Serial.println(inputString);  
    Serial.print("Integer: ");      // Integer ausgeben
    Serial.println(inputString.toInt());
    Serial.print("Float  : ");      // Float ausgeben
    Serial.println(inputString.toFloat());
    inputString="";
  }
}

void serialEvent() {
// Wird aufgerufen wenn an RX Daten angekommen sind, ausserhalb von loop().
// Ein delay() in loop() kann die Datenübernahme verzögern.
// Der Arduino RX Buffer ist standardmässig 64 Zeichen groß, kann aber ggf. vergrößert werden.
  while(Serial.available()) {        // bis alle Zeichen im RX Buffer ausgelesen sind
    char inChar=(char)Serial.read(); // ein Zeichen im RX Buffer auslesen
    if(inChar == '\n') {             // String Ende erkennen
      stringComplete=true; 
    }
    else {                            // Zeichen anhängen
      inputString+=inChar; 
    }
  }
}

Verwendet wurden :
Arduino Uno
Arduino Programm Version 1.8.0

von Matthias Busse

Arduino Funktionen zur Vektor Rechnung

Für die Vektorrechnung habe ich die Funktionen in einem Unterprogramm vektor.c zusammengefasst.

// Funktionen für die Vektor Rechnung 
//
// Matthias Busse 1.10.2018 Version 1.0

// Inhalt:
// vAdd(v1, v2, v3)           : v1+v2=v3
// vSub(v1, v2, v3)           : v1-v2=v3
// vMultF(v1, f, v2)          : v1*f=v2
// f=vBetrag(v1)              : |v1|=f
// f=vSkalarprodukt(v1, v2)   : v1 * v2=f
// f=vWinkelGrad(v1, v2)      : Winkel zwischen v1 und v2 in Grad
// vVektorprodukt(v1, v2, v3) : v1 x v2 = v3
// vEinheitsvektor(v1, v2)    : v1 / |v1| = v2, Länge=1
// vRichtungscosinusX(v1)     : v1 Winkel zur X-Achse in Grad
// vRichtungscosinusY(v1)     : v1 Winkel zur Y-Achse in Grad
// vRichtungscosinusZ(v1)     : v1 Winkel zur Z-Achse in Grad

//      z |
//        |
//        |
//        ---------- y
//       /
//    x /


void vAdd(float v1[3], float v2[3], float v3[3]) {
// Vektoren Addieren v1+v2=v3 
// Matthias Busse Version 1.0 vom 30.9.2018
  v3[0]=v1[0]+v2[0];
  v3[1]=v1[1]+v2[1];
  v3[2]=v1[2]+v2[2];
}

void vSub(float v1[3], float v2[3], float v3[3]) {
// Vektoren Subtrahieren v1-v2=v3 
// Matthias Busse Version 1.0 vom 30.9.2018
  v3[0]=v1[0]-v2[0];
  v3[1]=v1[1]-v2[1];
  v3[2]=v1[2]-v2[2];
}

void vMultF(float v1[3], float z, float v2[3]) {
// Vektor multiplizieren mit Zahl v1*z=v2 
// Matthias Busse Version 1.0 vom 30.9.2018
  v2[0]=v1[0]*z;
  v2[1]=v1[1]*z;
  v2[2]=v1[2]*z;
}

float vBetrag(float v1[3]) {
// Vektor Betrag (Länge) von v1 oder |v1|=z 
// Matthias Busse Version 1.0 vom 30.9.2018
  float z;
  z=sqrt(v1[0]*v1[0] + v1[1]*v1[1] + v1[2]*v1[2]);
  return z;
}

float vSkalarprodukt(float v1[], float v2[]) {
// Vektoren Skalar multiplizieren v1 * v2 = z 
// |V1| * |V2| * cos winkel_dawischen = z
// Wenn das Ergebis 0 ist, dann sind die Vektoren senkrecht zueinander
// Matthias Busse Version 1.0 vom 30.9.2018
  float z;
  z= (v1[0]*v2[0]) + (v1[1]*v2[1]) + (v1[2]*v2[2]);
  return z;
}

float vWinkelGrad(float v1[], float v2[]) {
// Den Winkel in Grad zwischen zwei Vektoren berechnen  
// Matthias Busse Version 1.0 vom 30.9.2018
  float z, w;
  z=vSkalarprodukt(v1, v2);
  w = z / vBetrag(v1) / vBetrag(v2);
  return acos(w)*57.296; // Rad zu Grad
}

void vVektorprodukt(float v1[3], float v2[3], float v3[3]) {
// Vektorprodukt v1 x v2 = v3
// v3 steht senkrecht auf v1 und v2
// v3 Betrag |v3| ist die Fläche vom v1 und v2 Parallelogramm
// Winkel zwischen v1 und v2 ist 
// |v1 x v2| = |v3| = |A| * |B| * sin winkel_dawischen
// Matthias Busse Version 1.0 vom 30.9.2018
  v3[0]= (v1[1]*v2[2]) - (v1[2]*v2[1]);
  v3[2]= (v1[0]*v2[1]) - (v1[1]*v2[0]);
  v3[1]= -1.0 * ((v1[0]*v2[2]) - (v1[2]*v2[0]));
}

void vEinheitsvektor(float v1[3], float v2[3]) {
// Einheitsvektor v1 / |v1| = v2
// Ergibt den Vektor mit der Länge 1
// Matthias Busse Version 0.1 vom 01.10.2018
  float betrag;
  betrag=vBetrag(v1);
  v2[0]=v1[0]/betrag;
  v2[1]=v1[1]/betrag;
  v2[2]=v1[2]/betrag;
}

float vRichtungscosinusX(float v1[3]) {
// Der RichtungskosinusX bildet den Winkel zwischen dem Vektor und der X Achse
// cos(w) = vx / |v|
// Matthias Busse Version 1.0 vom 01.10.2018
  float winkel;
  winkel=acos(v1[0]/vBetrag(v1));
  return winkel*57.296; // Rad zu Grad
}

float vRichtungscosinusY(float v1[3]) {
// Der RichtungskosinusY bildet den Winkel zwischen dem Vektor und der Y Achse
// cos(w) = vy / |v|
// Matthias Busse Version 1.0 vom 01.10.2018
  float winkel;
  winkel=acos(v1[1]/vBetrag(v1));
  return winkel*57.296; // Rad zu Grad
}

float vRichtungscosinusZ(float v1[3]) {
// Der RichtungskosinusZ bildet den Winkel zwischen dem Vektor und der Z Achse
// cos(w) = vz / |v|
// Matthias Busse Version 1.0 vom 01.10.2018
  float winkel;
  winkel=acos(v1[2]/vBetrag(v1));
  return winkel*57.296; // Rad zu Grad
}

Hier das Programm um die Vektor Funktionen zu testen.
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Der I2C Bus Scanner. Die Adressen von Geräten am I2C Bus ausgeben.

Der I2C Bus ist ein 2-Draht Bus mit den Leitungen SCL (clock) und SDA (data). Er wird auf Platinen zwischen zwei Geräten / ICs verwendet. Die Hersteller der ICs geben die I2C Bus Adresse vor, manchmal können die unteren Bits angepasst werden, da theoretisch nur 128 Adressen zu Verfügung stehen und zwei ICs auf der selben Adresse liegen könnten.
Der Bus hat einen Master (hier der Arduino) und bis zu 112 Slaves (verschiedene ICs mit unterschiedlichen Adressen).

Hier die I2C Beschreibung bei Wikipedia.
Beim Arduino wird die Library Wire.h für die I2C Befehle eingebunden.
Der TWI Bus ist identisch mit dem standard I2C Bus.

Ein einfaches Arduino Programm scannt alle Adressen im I2C Bus und gibt die verwendeten Adressen aus.

// I²C Scanner aus dem Arduino.cc forum
// Netzfund, unbekannter Autor.
// Sucht I2C Geräte an den Adressen 0...127 und gibt bei gefundenen Geräten die Adresse aus.
//
// Matthias Busse 22.9.2018 Version 1.0

#include <Wire.h>

void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(38400);
  while (!Serial);
  Serial.println("\nI2C Scanner");
}

void loop() {
  byte error, address;
  int nDevices;
     
  Serial.println("scannen...");
  nDevices = 0;
  for(address = 1; address < 127; address++ ) {
    // Der i2c Scanner nimmt den Rückgabewert von Write.endTransmisstion um zu schauen ob ein Gerät auf dieser Adresse antwortet.
    Wire.beginTransmission(address);
    error = Wire.endTransmission();
    if (error == 0) {
      Serial.print("I2C Geraet gefunden an Adresse 0x");
      if (address<16) Serial.print("0");
      Serial.println(address,HEX);
      nDevices++;
    }
    else if (error==4) {
      Serial.print("Unbekannter Fehler an Addresse 0x");
      if (address<16) Serial.print("0");
      Serial.println(address,HEX);
    }    
  }
  if (nDevices == 0) Serial.println("Kein I2C Geraet gefunden\n");
  else Serial.println("fertig\n");
  delay(5000);           // 5 Sekunden warten bis zum nächsten durchlauf
}

Und hier die Ausgabe

I2C Scanner
scannen...
I2C Geraet gefunden an Adresse 0x68
fertig

von Matthias Busse

AD9833 Frequenzgenerator mit dem Arduino programmiert und vermessen

Ich habe einen AD9833 Frequenzgenerator mit dem Arduino programmiert. Er kann Frequenzen von 0 bis zu 12,5MHz und die Kurvenformen Sinus, Dreieck und Rechteck ausgeben.

Hier das AD9833 Datenblatt und für die praktische Anwendung die Application Note AN-1070 von Analog Devices.

Er wurde mit dem Arduino Uno programmiert.
Die Anschlüsse sind:
Uno – AD9833
5V  > VCC
GND > GND
D6 > FNC
D7 > DAT
D8 > CLK

Und hier das Arduino Programm: Weiterlesen

Den ADS1115 16-Bit AD Wandler am Arduino mit Autorange betreiben

Ich habe den ADS1115 16-bit AD Wandler mit dem Arduino Uno eingestellt und ausgelesen. Wenn der Messwert kleiner wird, passt sich der Eingangsverstärker an und wird hochgefahren. Dadurch werden die 6 Messbereiche +-6.144V bis hinunter zu +-0.256V optimal ausgenutzt.

Zusätzlich wird beim Einschalten einmalig die USB Versorgungsspannung gemessen. Die AD-Wandler Eingangsspannung darf die Versorgungsspannung (VDD oder VCC) nicht um mehr als 0,3V Übersteigen, ansonsten kann der AD Wandler zerstört werden. Im Alltagsbetrieb ist hier noch eine Schutzschaltung vorzusehen, auf die ich aber hier verzichtet habe.

Praktisch am ADS1115 ist dass er eine Referenzspannung bereits eingebaut hat. Weiterlesen

Den ADF4351 Frequenzgenerator 35MHz bis 4,4GHz vom Arduino Uno ansteuern

Mit dem AFD4351 von Analog Devices lassen sich Frequenzen von 35 MHz bis 4,4 GHz erzeugen. Er ist digital vom Arduino ansteuerbar. Die Frequenz und Ausgangsleistung kann eingestellt werden. Damit ist er prima als Synthesizer zur Frequenzerzeugung geeignet.

Der interne VCO erzeugt 2,2 – 4,4 GHz und ist PLL gesteuert stabil. Diese Frequenzen können direkt als Sinus ausgegeben werden. Die Frequenzen darunter werden über digitale Frequenzteiler erzeugt, das heißt es werden Rechteck Signale ausgegeben mit den entsprechenden Oberwellen nach der Fourier Reihe.

Vom PC ist das Programm über die serielle Ausgabe steuerbar. Mit der Eingabe von h im Seriellen Monitor des Arduino Programms oder einem anderen Terminal Programm gibt es die Hilfe für die akzeptierten Steuerbefehle. Weiterlesen

Arduino serial buffer size ändern

Wenn längere Datenzeilen über die Serielle Schnittstelle in den Arduino eingelesen werden sollen ist es nötig den seriellen Buffer zu erhöhen.

Die Voreinstellung in der Arduino Umgebung ist 64 Byte pro Buffer. NMEA Datensätze können aber länger sein, z.B 74 Byte. Oder es können zwei Zeilen ankommen bis wieder Zeit ist den Seriellen Buffer zu lesen. Dann kann die Variable SERIAL_RX_BUFFER_SIZE von 64 auf 128 oder 256 Byte erhöht werden.

Dazu geht man unter Datei > Voreinstellungen

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500A Relais, die Schaltzeiten und das prellen der Kontakte

Ich habe heute ein 500A Relais aus China bekommen, ausgepackt und gleich getestet. Es ist ab ca. 15 Euro incl. Versand zu haben.

Es ist ein 12V Relais, ist schlank aufgebaut und hat 4 Schraubanschlüsse.
2 x M5 für die Schaltspannung von 12V
2 x M8 mit Kupferschrauben für die 500A Schaltkontakte

Es ist 8,6 cm hoch und 6×8 cm breit mit einem Metallfuß zum anschrauben mit 2 x 7mm Langlöchern. Weiterlesen

Arduino Uno mit LCD shield in einem 3D gedruckten Gehäuse

Der Arduino Uno wird mit dem 1602 LCD Shield mit 6 Tasten in ein Gehäuse aus dem 3D Drucker gesetzt und mit einer einfachen Software betrieben.

Das häufig verwendete 16×2 LCD Standard Shield wird auf den Arduino Uno gesetzt und dann dieses Gehäuse von Thingiverse eingebaut. Nach dem 3D Druck müssen die 3 Doppeltasten von dem Gehäuse getrennt werden. Dazu am besten mit einem scharfen Messer die Kanten entlang fahren und die Tasten mit Gefühl heraus drücken. Nach dem entgraten der Tasten funktionieren Sie dann auch gut als Wipptasten. Mit 2 Schrauben lässt sich das Gehäuse verschliessen. Die Anschlüsse für USB und Spannungsversorgung sind gut geschützt seitlich zu erreichen. Weiterlesen