ArduinoFFTSpectrum -- Overview OBIETTIVI Dopo l'esecuzione di questo esercizio di laboratorio, l'allievo sarà in grado di: • Programmare la scheda Arduino per generare segnali (come onda sinusoidale, quadra e PWM) e utilizzarli come DUT per l'esperimento • Catturare e visualizzare il segnale da un dato dispositivo sotto test (Device Under Test - DUT) • Valutare la FFT di un segnale • Analizzare l'effetto di diversi metodi di visualizzazione a finestra sullo spettro • Analizzare i dettagli dello spettro tramite lo zoom della frequenza ATTREZZATURA Per svolgere questo esperimento servono: • TBS1KB - Oscilloscopio digitale Tektronix • Scheda Arduino Duemilanove o Uno • Sonda di tensione (in dotazione con l'oscilloscopio) / cavi BNC • Scheda per cablaggi (breadboard) e cavi di collegamento • Semplici componenti per circuito – Resistore / condensatori TEORIA • La trasformata rapida di Fourier, o FFT, è un algoritmo utilizzato per calcolare la trasformata di Fourier discreta di una serie di tempi / segnale in modo più rapido. • La FFT è utilizzata per rappresentare un segnale variante nel tempo nel dominio della frequenza. Qualsiasi segnale nel dominio del tempo può essere rappresentato tramite una combinazione di una frequenza fondamentale e delle sue armoniche nel dominio della frequenza. La FFT ci aiuta a risolvere e visualizzare un segnale nel dominio del tempo nei suoi componenti in frequenza. • La FFT a punto N di un segnale, campionato alla velocità di fS campioni al secondo, determinerà dei componenti di frequenza da 0 Hz a fS/2 Hz con una risoluzione in frequenza di fS/N Hz. • Una sinusoide pura avrà un unico componente in frequenza nello spettro FFT. • Qualsiasi onda complessa, ad esempio un'onda quadra, avrà diversi componenti di frequenza (detti armoniche) diversi dalla frequenza fondamentale. ArduinoFFTSpectrum -- Procedures Passaggio 1 DUT / PREDISPOSIZIONE DELLA SORGENTE • Assicurarsi di avere Arduino IDE (software per la programmazione delle schede Arduino) installato sul computer. • Collegare la scheda Arduino al PC con il cavo USB • Programmarla con il codice necessario • Prendere l'uscita dai suddetti punti di indagine Passaggio 2 PREDISPOSIZIONE DELL'ESPERIMENTO • Accendere l'oscilloscopio • Collegare la sonda 1 del Canale 1 dell'oscilloscopio a Vout-1 • Collegare la sonda del Canale 2 a Vout-2 • Acquisire i segnali dal circuito sull'oscilloscopio Passaggio 3 • Impostare Autoset sull'oscilloscopio per catturare e visualizzare il segnale in modo efficace • Se la funzione AUTOSET non è attivata, impostare manualmente la scala orizzontale e verticale, e la condizione di trigger per visualizzare 3-4 cicli di forma d'onda senza tagli. Passaggio 4 • Premere il pulsante FFT sul pannello anteriore e osservare lo spettro del segnale • Attivare la "Sorgente WFM" per vedere il segnale nel dominio del tempo assieme alla sua FFT Passaggio 5 • Assicurarsi che la sorgente FFT sia CH2 - Onda quadra • Vedrete la frequenza fondamentale e le armoniche dispari Passaggio 6 • Modificare la sorgente FFT a CH1 - Onda sinusoidale • Vedrete il singolo picco alla frequenza fondamentale Passaggio 7 • Modificare la finestra per vedere l'effetto sullo spettro • È possibile utilizzare lo zoom FFT per avere una visione ravvicinata delle frequenze • È possibile spostare lo spettro FFT tramite la manopola 'posizione orizzontale'
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