ArduinoFFTSpectrum -- Overview

OBJETIVOSDepois de realizar este exercício de laboratório, o aluno será capaz de:• Programar a placa Arduino para gerar sinais (como Senoidal, onda quadrada e PWM) e a use como DUT para seu experimento.• Capturar e exibir o sinal do DUT (Device Under Test, Dispositivo em teste) especificado.• Avaliar a FFT de um determinado sinal. • Analisar o efeito de outro método de janela no espectro.• Analisar os detalhes do espectro usando o zoom de frequência.

EQUIPAMENTOPara realizar este experimento, você precisará de:• TBS1KB - Osciloscópio digital da Tektronix• Placa Arduino Duemilanove ou Uno• Ponta de prova de tensão (fornecida com o osciloscópio)/Cabos BNC• Breadboard e fios de conexão• Componentes de circuito simples – Resistor/capacitores

TEORIA• Fast Fourier Transform (Transformação Fourier Rápida) ou FFT é um algoritmo para computar a transformação Fourier distinta de uma série de tempo/sinal de forma mais rápida. • FFT é usada para representar um sinal de variação de tempo em domínio de frequência. Qualquer sinal de domínio de tempo pode ser representado pela combinação de frequência fundamental e harmônicos em domínio de frequência. FFT nos ajuda a resolver e visualizar um sinal de domínio de tempo em seus componentes de frequência.• FFT em ponto N de um sinal, amostrado na taxa de amostras fS por segundo, gerará componentes de frequência de 0 Hz a fS/2 Hz com uma resolução de frequência de fS/N Hz.• Uma onda senoidal pura terá componente de frequência única em espectro FFT.

• Qualquer onda complexa, por exemplo, uma onda quadrada, terá vários componentes de frequência (chamados de harmônicos) além da frequência fundamental.

ArduinoFFTSpectrum -- Procedures

Etapa 1

CONFIGURAÇÃO DE DUT/FONTE• Certifique-se de que você tenha o Arduino IDE (software para programar as placas Arduino) instalado em seu computador. • Conecte a placa Arduino para PC usando o cabo USB.

• Programe-o com o código pertinente.

• Obtenha a saída dos pontos de prova mencionados.

Etapa 2

CONFIGURAÇÃO DE EXPERIMENTO• Ligue o osciloscópio.• Conecte a ponta de prova do canal 1 ao osciloscópio para V_out-1.• Conecte a ponta de prova do canal 2 ao para V_out-2.• Adquira os sinais do circuito no osciloscópio.

Etapa 3• Defina o Cnfg auto no osciloscópio para capturar e visualizar com eficiência o sinal.• Se o recurso AUTOSET (Cnfg auto) não estiver habilitado, então defina manualmente a escala horizontal e vertical e a condição de trigger para visualizar três a quatro ciclos de forma de onda, sem qualquer anexação.

Etapa 4• Pressione o botão FFT do painel frontal para ver o espectro do sinal.• Ative o "Source WFM" (WFM de orig) para ver o sinal de domínio de tempo junto com sua FFT.

Etapa 5• Certifique-se de que a origem de FFT seja CH2 - Onda quadrada. • Você verá a frequência fundamental e harmônicos ímpares.

Etapa 6• Altere a origem de FFT para CH1 - Onda senoidal.• Você verá o transiente único na frequência fundamental.

Etapa 7• Modifique a janela para ver o efeito no espectro.• Você pode usar zoom de FFT para verificar melhor as frequências.• Você pode realizar uma panorâmica do espectro FFT usando o botão giratório de 'horizontal position' (posição horizontal).