โปรเจกต์ Arduino VFO พร้อมจอ LCD ขนาดใหญ่

Variable Frequency Oscillator (VFO) คือวงจร Electronic Oscillator ที่สามารถปรับหรือเปลี่ยนแปลงความถี่ Output ได้ในช่วงที่กำหนด โดยมันจะสร้าง Periodic waveforms ที่สามารถควบคุมความถี่ได้แบบ Dynamic ซึ่ง VFO มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานที่หลากหลาย โดยเฉพาะในด้าน Communications, Testing และ Signal processing.

ใน videos ก่อนหน้านี้ของผม ผมได้นำเสนอวิธีการสร้างอุปกรณ์นี้ด้วย ESP32 Microcontroller บนหน้าจอ Color TFT สำหรับครั้งนี้ ผมจะมานำเสนอ VFO ที่มีคุณสมบัติเหมือนกับตัวที่เคยกล่าวไปก่อนหน้านี้ แต่มี Code ที่เรียบง่ายกว่ามาก และสร้างขึ้นด้วย Arduino Nano Microcontroller.

อุปกรณ์ต้นแบบที่ผมนำเสนอใน Video นี้เป็นผลงานของ Julio Cesar และขอยก Credit ทั้งหมดให้กับเขา ความจริงแล้ว ผมได้สร้างอุปกรณ์ต้นแบบนี้เมื่อกว่าปีที่แล้วบนหน้าจอ OLED SH1106 ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่า SSD 1306 แต่หน้าจอนี้ก็ยังถือว่าค่อนข้างเล็กและอ่านยาก ดังนั้น ด้วยประสบการณ์ด้าน Programming อันน้อยนิดของผม ผมจึงตัดสินใจเขียน Code ใหม่สำหรับหน้าจอ LCD ST7920 ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าอย่างเห็นได้ชัด โดยมีพื้นที่การแสดงผลถึง 70x40 มม.

Project นี้ได้รับการสนับสนุนโดย PCBWay พวกเขามีบริการครบทุกด้านที่คุณต้องการเพื่อสร้าง Project ในราคาที่ดีที่สุด ไม่ว่าจะเป็น Project ของโรงเรียน หรือ Project ระดับมืออาชีพที่ซับซ้อน บน PCBWay คุณสามารถแชร์ประสบการณ์ หรือรับแรงบันดาลใจสำหรับ Project ครั้งต่อไปของคุณได้ นอกจากนี้พวกเขายังมีบริการประกอบ Surface mount SMT PCB Assembly ที่สมบูรณ์แบบในราคาที่ดีที่สุด และมีการควบคุมคุณภาพมาตรฐาน ISO9001 สามารถเยี่ยมชม pcbway.com สำหรับบริการอื่นๆ เพิ่มเติม

เนื่องจากหน้าจอนี้ไม่รองรับโดย Adafruit GFX Library ผมจึงใช้ U8G2 Library ใน Project ของผม ซึ่งในปัจจุบันรองรับประเภทหน้าจอที่หลากหลายมาก ดังนั้นเพียงแค่เปลี่ยน Code แค่บรรทัดเดียว คุณก็สามารถใช้กับหน้าจออื่นๆ ที่เกี่ยวข้องได้

อุปกรณ์นี้สร้างได้ง่ายมากและประกอบด้วยอุปกรณ์เพียงไม่กี่อย่าง

- Arduino Nano Microcontroller

- Si5351 Signal Generator module

- หน้าจอ LCD พร้อม Driver chip ST7920

- Rotary Encoder พร้อม Push button

- ปุ่มเลือก Band

- และสวิตช์ RX-TX

ต่อไปผมจะขออธิบายการทำงานของอุปกรณ์คร่าวๆ ทันทีหลังจากเปิดเครื่อง หน้าจอจะทำการ Initialize จากนั้นหน้าจอหลักจะปรากฏขึ้น ความถี่เริ่มต้นถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าใน Code ซึ่งในที่นี้คือย่านความถี่สมัครเล่น 40m การเปลี่ยนความถี่จะใช้ Rotary Encoder โดยสามารถเลือก Tuning step ได้ด้วยปุ่ม Encoder ซึ่งมีให้เลือกตั้งแต่ 1Hz, 10Hz, 1kHz, 5kHz, 10kHz และ 1MHz ด้วยปุ่มนี้เราสามารถเลือกหนึ่งใน 20 Band Presets ได้ รวมถึงโหมดฟังก์ชัน Generator ช่วงการทำงานอยู่ที่ 10kHz ไปจนถึง 200 MHz ใน Code เราสามารถตั้งค่า Intermediate Frequency (IF) offset (+ หรือ -) สำหรับใช้งานใน Superheterodyne หรือเครื่องรับวิทยุประเภทอื่นๆ นอกจากนี้ยังมีตัวเลือกสำหรับโหมดการทำงาน RX หรือ TX ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานใน Homebrew QRP Transceivers นอกจากนี้ VFO ยังประกอบด้วย S-meter แบบ Bargraph โดยสัญญาณสำหรับ S-meter จะถูกส่งเข้าที่ Analog Input A3 ของ Arduino ซึ่ง Input นี้สามารถปรับ Sensitivity ได้ โดยต้องปรับ Gain ใน Sketch ให้รองรับสัญญาณตั้งแต่ 500mV ถึง 5V (สูงสุด)

สามารถดูรายละเอียดวิธีการทำงานเพิ่มเติมได้ที่หน้าเพจของผู้สร้าง และตอนนี้เรามาทำการทดสอบสั้นๆ เพื่อดูว่าสัญญาณ Output ตรงกับค่าที่แสดงบนหน้าจอหรือไม่ สำหรับขั้นตอนนี้ผมจะใช้ Oscilloscope ตามที่เห็น ในความถี่ต่ำสัญญาณจะเป็นแบบ Rectangular และเมื่อเพิ่มความถี่ที่สร้างขึ้น สัญญาณจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นแบบ Sinusoidal ซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนผ่านที่ช้าลงระหว่างระดับ Low และ High และในทางกลับกัน

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ปัญหาเลย อย่างน้อยก็ในงานด้าน Radio Engineering ที่ผมวางแผนจะใช้อุปกรณ์นี้บ่อยที่สุด ความจริงแล้ว ผมวางแผนว่าหนึ่งใน Project ต่อไปของผมจะเป็นเครื่องรับ Direct Conversion แบบง่ายๆ โดยใช้ VFO ที่นำเสนอใน Video นี้

และสุดท้ายสรุปสั้นๆ นี่คืออุปกรณ์ VFO ที่ราคาถูกและสร้างง่าย ซึ่งแทบจะขาดไม่ได้ในงาน Radio Engineering โดยเฉพาะในเครื่องรับวิทยุแบบ DIY ขอขอบคุณผู้สร้าง Project ต้นฉบับ CesarSound