Płytka drukowana aplikacji C-Control

Płytka drukowana aplikacji
C-Control (Application board C-Control)
Nr art.12 41 09 / 95 06 29 / 12 40 95
Instrukcja obsługi
Ważne! Koniecznie przeczytać!
Przed rozpoczęciem eksploatacji płytki drukowanej aplikacji lub przyłączonych urządzeń
należy się dokładnie zapoznać z niniejszą instrukcją obsługi. Zawarte są w niej najważniejsze
uwagi dotyczące zastosowania płytki drukowanej aplikacji oraz możliwych niebezpieczeństw.
Producent nie ponosi odpowiedzialności za szkody powstałe w wyniku nieprzestrzegania
wskazówek zawartych w niniejszej instrukcji obsługi. W tym przypadku wygasa również prawo
do roszczeń z tytułu gwarancji!
Przeznaczenie urządzenia
Płytka drukowana aplikacji C-Control pełni funkcję podstawy sprzętowej dla aplikacji jednostki
sterującej (układu sterowania – control unit) C-Control plus.
Wszystkie urządzenia przyłączone do płytki drukowanej aplikacji powinny być maksymalnie zasilane
niskim napięciem ochronnym. Płytka drukowana aplikacji może być integrowana do dowolnych
systemów technicznych, które jednak nie są wykorzystywane w celach medycznych, chroniących
zdrowie i życie albo w systemach, których eksploatacja może doprowadzić do powstania szkód
materialnych lub innych uszkodzeń i skaleczeń.
Wstęp
Płytka drukowana aplikacji stanowi uzupełnienie Systemu C-Control. Płytka wyposażona została w
całą paletę zamontowanych w niej wielozadaniowych komponentów sprzętowych, odpowiadających
na zapotrzebowanie licznych aplikacji. W połączeniu z dostarczonymi przykładami oprogramowania
dla układu sterującego C-Control (w wersji BASIC lub plus) umożliwiono − w krótkim czasie oraz bez
skomplikowanych układów połączeń i prac lutowniczych − programowanie zaawansowanych aplikacji
stosowanych do mierzenia, sterowania i regulowania.
(str. 3)
Na płytce drukowanej aplikacji znajdują się elektroniczne podzespoły oraz odpowiednie połączenia
wtykowe służące do bezpośredniego podłączenia następujących elementów:
- klawiatury z 12 klawiszami (klawisze od 0 ... 9 oraz klawisz „*” i „#”),
- 2 x 16-znakowego wyświetlacza ciekłokrystalicznego (LCD)
- do 8 modułów sensorycznych (7 w przypadku podłączenia klawiatury),
- nadajnika telemetrycznego oraz
- odbiornika telemetrycznego.
Przetwornik piezoelektroakustyczny umożliwia generowanie dźwięków. Ponadto na płytce drukowanej
aplikacji znajdują się podzespoły konieczne do stabilizacji napięcia roboczego rzędu 5 V, jak również
służące do wytwarzania napięcia zasilającego czujniki oraz napięcia referencyjnego rzędu 2,5 V.
Wskazówki dotyczące obsługi urządzenia oraz wskazówki bezpieczeństwa
Uwagi ogólne
Płytka drukowana aplikacji poddana została kontroli bezpieczeństwa obsługi zgodnie z
obowiązującymi przepisami oraz zaopatrzona została w odpowiednie certyfikaty. W przypadku
właściwej eksploatacji, w normalnych warunkach użytkowania, płytka drukowana aplikacji nie emituje
szkodliwego dla zdrowia promieniowania.
Płytkę drukowaną aplikacji należy traktować z odpowiednią ostrożnością oraz starannością jako
urządzenie elektryczne / elektroniczne.
Postępowanie niezgodne z wyżej przytoczonymi wskazówkami, jak również eksploatacja urządzenia
niezgodna z jego przeznaczeniem może prowadzić do uszkodzenia lub zniszczenia płytki drukowanej
aplikacji lub innych przyłączonych urządzeń.
Warunki otoczenia podczas eksploatacji
Płytka drukowana aplikacji nie jest chroniona przed działaniem łuków elektrycznych i nie może być
stosowana w urządzeniach przemysłowych o wysokim natężeniu prądu. W żadnym wypadku nie
należy przekraczać maksymalnych wielkości wejściowych zgodnie ze specyfikacją podaną w rozdz.
„Dane techniczne”. Eksploatacja płytki drukowanej aplikacji nie powinna się odbywać w
pomieszczeniach lub w otoczeniu, w których występują lub mogą występować żrące gazy, opary lub
kurz.
(str. 4)
Nie należy rozpoczynać eksploatacji płytki drukowanej aplikacji bezpośrednio po przeniesieniu jej do
pomieszczenia, w którym panuje inna temperatura niż temperatura w pomieszczeniu, w którym płytka
znajdowała się wcześniej. Powstająca niekiedy w takich przypadkach woda kondensacyjna może
doprowadzić do zniszczenia urządzenia.
Podczas eksploatacji urządzenia należy unikać silnych pól magnetycznych, występujących w pobliżu
m.in. maszyn oraz głośników.
Napięcie zasilające
Wszystkie połączenia elektryczne wychodzące z płytki drukowanej aplikacji lub w niej umiejscowione
powinny zostać wykonane przed podłączeniem napięcia zasilającego. Podłączenie lub rozłączenie
kabli połączeniowych, jak również zlikwidowanie połączeń z komponentami aplikacji docelowej lub
podczas eksploatacji urządzenia prowadzić może do zniszczenia płytki drukowanej aplikacji lub
przyłączonych do niej urządzeń.
Płytka drukowana aplikacji powinna być zasilana napięciem prądu stałego o wartości 8 V do 12 V,
nominalnie 9 V. W tym celu należy używać wyłącznie laboratoryjnych zasilaczy sieciowych, baterii lub
zwykłych zasilaczy sieciowych.
W żadnym wypadku urządzenie nie może być zasilane napięciem sieciowym o wartości 230 V!
Płytka drukowana aplikacji zasila podłączony układ sterujący (control unit) wymaganym napięciem
roboczym rzędu 5 V. Osobne zasilanie napięciem układu sterującego za pomocą zewnętrznego
napięcia rzędu 5 V nie jest konieczne i nie jest dopuszczalne!
Źródło napięcia może być podłączone tylko wówczas, gdy urządzenie nie znajduje się pod napięciem.
W tym celu należy wyciągnąć wtyczkę zasilacza z gniazdka sieciowego lub kabel przyłączeniowy
baterii zaopatrzyć w odpowiedni przełącznik.
(str. 5)
Niebezpieczeństwo wybuchu pożaru
doprowadzającym napięcie zasilające!
w
przypadku
wystąpienia
zwarć
w
kablu
Ochrona odgromowa
W przypadku instalowania aplikacji C-Control na wolnym powietrzu należy liczyć się z możliwością
uderzenia pioruna. Urządzenia nie należy zatem montować w miejscach szczególnie zagrożonych
uderzeniem pioruna, np. na szczytach wzniesień, na dachach budynków, wolno stojących masztach
lub drzewach. Bezpośrednie uderzenia, jak również uderzenia w pobliżu urządzeń elektrycznych,
względnie elektronicznych, mogą prowadzić do zniszczenia tych urządzeń lub do zakłóceń w ich
funkcjonowaniu. Producent nie ponosi odpowiedzailności za szkody powstałe w wyniku uderzeń
pioruna.
Wyładowania elektryczne
W warunkach suchego powietrza ciało człowieka może się naładować elektrycznie. W przypadku
kontaktu z przedmiotami przewodzącymi prąd zachodzi wyładowanie tego potencjału elektrycznego w
postaci niewielkiej iskry. W kontakcie z podzespołami elektronicznymi tego typu wyładowania mogą
doprowadzić do zniszczenia urządzenia. Z tego względu należy unikać każdego zbędnego kontaktu z
płytką drukowaną aplikacji lub z przyłączonymi do niej urządzeniami. W celu rozładowania
ewentualnych potencjałów przed każdym zastosowaniem należy dotknąć jeden z większych,
uziemionych przedmiotów (np. metalową obudowę komputera osobistego, urządzenie do prowadzenia
wody lub rurę ogrzewania itp.).
Obsługa urządzenia
W niniejszym rozdziale zawarte zostały wszystkie informacje przydatne w obsłudze płytki drukowanej
aplikacji. Poniższe uwagi przedstawione zostały w zwięzłej formie wypunktowanych zagadnień i
zawierają tylko najważniejsze informacje. Więcej informacji na temat obsługi płytki drukowanej
aplikacji można znaleźć w rozdziale pt.: „Montaż i sposób działania urządzenia”.
W górę, w dół, w lewo czy w prawo?
!"
W prezentowaniu wszystkich kolejnych uwag zakłada się, że płytka drukowana aplikacji zwrócona
jest do użytkownika prawym górnym rogiem w prawą stronę i skierowana jest do góry.
(str. 6)
!"
!"
Prawy górny róg to miejsce, w którym znajduje się potencjometr.
Czym jest potencjometr? To pojedynczy, prawie okrągły element średnicy ok. 1 cm.
Podłączanie do gniazdka układu sterującego (control unit):
Układ sterujący należy podłączyć do zaopatrzonego w 20 bolców gniazdka umieszczonego na
listwie wtykowej w lewej części płytki drukowanej.
!" Należy przy tym zwrócić uwagę na listwę prowadzącą, tak by żaden element typu PIN listwy
wtykowej nie został zagięty.
!"
Podłączanie napięcia zasilającego:
Napięcie prądu stałego rzędu 9 V podłączyć do zacisku śrubowego umieszczonego na płytce
drukowanej aplikacji (na dolnej krawędzi).
!" Biegunowość: z lewej „minus”, z prawej „plus”.
!" Montaż elementów niezgodnie z kierunkiem biegunów nie prowadzi do defektu żadnego z
podzespołów, ale urządzenie nie działa.
!"
Ustanawianie połączenia z komputerem
programowanie współdziałania:
osobistym
(pecetem)
oraz
Po podłączeniu układu sterującego do gniazdka płytki drukowanej aplikacji można rozpocząć
proces programowania.
!" W tym celu podłączony do gniazdka układ sterujący należy połączyć z pecetem poprzez zerowy
kabel modemowy oraz kabel zasilacza sieciowego (por. instrukcja obsługi układu sterującego), a
następnie włączyć napięcie zasilające przy płytce drukowanej aplikacji.
!" Przykłady programowania w celu rozpoczęcia eksploatacji sprzętowej płytki drukowanej aplikacji
znajdują się na dyskietce dołączonej do płytki drukowanej aplikacji (w przypadku zastosowania
BIN 95 06 29), względnie dołączonej do układu C-Control Plus (w przypadku zastosowania BIN 12
40 95).
!"
Podłączanie wyświetlacza:
!"
Połączenie kablowe wyświetlacza należy w ten sposób podłączyć do 14-bolcowego kontaktu
wtykowego przy górnej krawędzi płytki, by przy nieskręconym kablu z taśmą płaską przednia
ścianka wyświetlacza skierowana była w stronę użytkownika.
(str. 7)
Podłączanie klawiatury:
Połączenie kablowe klawiatury należy w ten sposób podłączyć do 13-bolcowej listwy wtykowej w
środkowej części płytki, by przy nieskręconym kablu z taśmą płaską klawisze cyfrowe skierowane
były w stronę użytkownika.
!" W przypadku stosowania klawiatury z lewej strony obok 13 oporników należy podłączyć do
gniazdka wtykowego dżemper typu Key-AD za pomocą 13-bolcowej listwy wtykowej na dwóch
umieszczonych wyżej elementach typu PIN.
!"
Podłączanie modułów sensorycznych:
Moduły sensoryczne przyłączane są do 3 x 8-bolcowego połączenia wtykowego umieszczonego w
prawym dolnym rogu płytki.
!" Wtyczkę modułów sensorycznych o trzech bolcach należy podłączyć w taki sposób, by biała żyła
kabla (nosek wtyczki) skierowana była w stronę wnętrza płytki, a czarna wtyczka skierowana była
w stronę prawej krawędzi płytki.
!" W przypadku stosowania zalecanych przez Producenta (Conrad Electronics) − jako akcesoria −
modułów sensorycznych należy ustawić dżemper napięcia referencyjnego (Uref, u dołu środkowej
części płytki) w pozycji 2,5 V.
!" W przypadku używania kanału A/D 8 należy podłączyć dżemper Key-AD (por. fragment
„Podłączanie klawiatury”) do obu dolnych elementów typu PIN. Nie można wówczas używać
klawiatury!
!"
Podłączanie nadajnika telemetrycznego:
W celu podłączenia nadajnika konieczne jest posiadanie czterobolcowego kabla połączeniowego
(maks. długości 2 m) z czterobolcowym gniazdkiem na obu końcach. Kabel ten znajduje się
obecnie w poprzedzającej produkcję fazie przygotowawczej, można go jednak łatwo złożyć
samodzielnie (w tym celu należy się posłużyć kolbą lutowniczą) z przewodu plecionego o długości
1-2 m (np. produkcji Conrad Electronics, nr art. 10 83 70) oraz dzielonej jednorzędowej listwy z
gniazdkami sieciowymi (np. produkcji Conrad Electronics, nr art. 73 63 50).
!" Element PIN 1 nadajnika telemetrycznego to podzespół PIN skierowany w stronę rogu obudowy
modułu sensorycznego
!" Za pomocą czterobolcowego kabla należy połączyć nadajnik telemetryczny z wtyczką typu
TELEM_TX umieszczoną na płytce drukowanej aplikacji (w środku płytki). Należy przy tym
zwrócić uwagę, by element PIN 1 nadajnika skierowany był w stronę podzespołu PIN GND przy
wtyczce typu TELEM_TX.
!"
(str. 8)
!"
Po zakończeniu programowania połączyć elementy PIN RX / TX na płytce drukowanej aplikacji z
podzespołami PIN RX’ / TX’ na gniazdku złącza układu sterującego (control unit) za pomocą
niewielkiego kabla dwubolcowego (dołączonego do płytki drukowanej aplikacji).
Podłączanie odbiornika telemetrycznego:
Do przegrody na baterie odbiornika założyć nową baterię blokową 9 V lub blok ogniw
akumulatorowych 9 V.
!" Podłączyć czterobolcowy kabel przyłączeniowy modułu odbiornika do gniazdka TELEM_RX przy
płytce drukowanej aplikacji. Należy przy tym zwrócić uwagę, by biała żyła kabla przyłączeniowego
(PIN 1) wychodziła na podzespół GDN-PIN przy gniazdku TELEM_RX.
!" Po zakończeniu programowania połączyć elementy PIN RX / TX na płytce drukowanej aplikacji z
podzespołami PIN RX’ / TX’ na gniazdku złącza układu sterującego (control unit) za pomocą
niewielkiego kabla dwubolcowego (dołączonego do płytki drukowanej aplikacji).
!"
Podłączanie odbiornika telemetrycznego do komputera osobistego (peceta):
!"
W przypadku gdy dane wysyłane przez system C-Control za pomocą modułu telemetrycznego
mają być odbierane bezpośrednio przez komputer (pecet), do niezajętego 25-bolcowego złącza
seryjnego peceta należy podłączyć odbiornik telemetryczny za pośrednictwem modułu adaptera
(np. produkcji Conrad Electronics, nr art. 10 86 69).
Montaż oraz sposób działania płytki drukowanej aplikacji
Płytka drukowana aplikacji składa się z płytki wielkości połowy formatu „Euro” (ok. 100 mm x 80 mm).
W lewej części urządzenia umieszczono dwie 20-bolcowe listwy wtykowe, jak również trzy boczne
kołki prowadzące służące do łączenia układu sterującego w wersji C-Control BASIC lub w wersji CControl plus. W prawej części urządzenia umieszczono kilka elektronicznych podzespołów oraz
gniazd wtykowych, których funkcje opisano poniżej.
(str. 9)
Stabilizacja napięcia
Pośrodku dolnej części krawędzi znajduje się zacisk śrubowy służący do transmisji napięcia
zasilającego.
Regulator napięcia typu 78L05 z przechwyconego napięcia zasilającego rzędu 9 V generuje
ustabilizowane napięcie robocze 5 V zasilające układ sterujący (control unit) oraz wyświetlacz
ciekłokrystaliczny (LCD). Dodatkowy układ stabilizacyjny wyposażony w regulator napięcia 317
generuje napięcie rzędu ok. 6,5 V, służące do zasilania modułów sensorycznych. Konieczne w
przypadku podłączenia modułów sensorycznych napięcie referencyjne rzędu 2,5 V dostarcza źródło
napięcia referencyjnego TL431.
Porty A/D do podłączania sensorów
Po prawej stronie podzespołów służących do stabilizacji napięcia umieszczono 3 x 8-bolcowe
połączenie wtykowe służące do podłączania modułów sensorycznych. Odpowiednie moduły
sensoryczne zasilane są napięciem roboczym rzędu 6,5 V (środkowy rząd kołków, masa przy
zewnętrznym rzędzie kołków). Generują one przy swych gniazdkach wyjściowych zależne od
wielkości pomiarowych napięcie o wartości 0-2,5 V. Z tego względu dżemper napięcia referencyjnego
na płytce drukowanej aplikacji powinien być ustawiony w pozycji 2,5 V.
Sygnały wyjściowe sensorów (wewnętrzny rząd kołków) połączone są na płytce drukowanej aplikacji z
gniazdkami wejściowymi podłączonego układu sterującego (control unit). Ósmy sygnał sensoryczny
przebiega na płytce drukowanej aplikacji również poprzez dżemper. Ten zaś łączy albo sygnał
sensoryczny, albo też alternatywnie sygnał wyjściowy 12-klawiszowej klawiatury z ósmym portem typu
A/D układu sterującego (control unit).
Podłączanie 12-klawiszowej klawiatury
Na ósmym porcie typu A/D alternatywnie do sygnału sensorycznego przechwytywany jest sygnał
wyjściowy 12-klawiszowej klawiatury. Klawiatura tego typu połączona jest w tym celu z 13-bolcowym
gniazdkiem wtykowym płytki drukowanej aplikacji. Należy przy tym zwrócić uwagę na położenie
elementu PIN 1 umieszczonego na skraju po lewej stronie urządzenia.
Jak działa wczytywanie klawiszy? Na płytce drukowanej aplikacji umieszczono przełącznik szeregowy
12 oporników (1 k) tej samej wielkości, między napięciem referencyjnym a masą. 11 kontaktów
klawiatury łączonych jest po kolei z węzłami między opornikami, natomiast 12. kontakt połączony
zostaje z masą. Po naciśnięciu jednego z klawiszy, na wyjściu klawiatury (PIN 1) generowane jest
charakterystyczne napięcie. Tego rodzaju napięcie przemieniane jest przy odpowiednio ustawionym
dżemperze za pomocą ósmego portu A/D układu sterującego w określoną liczbę. Liczby dla
poszczególnych klawiszy oddalone są od siebie każdorazowo o wartość ok. 23. W ten sposób każdy z
klawiszy może być jednoznacznie oznaczany.
(str. 10)
Opornik wyciągany (typu pull-up) o wartości 100 k sprawia, że na wyjściu klawiatury – nawet jeśli
żaden z klawiszy nie zostanie naciśnięty − ustawia się zdefiniowany poziom sygnału. Zalety
analogowego zapytania klawiaturowego polegają na tym, że potrzebny jest zawsze tylko jeden port
analogowy, a nakład pracy związany z programowaniem w celu identyfikacji klawiszy jest bardzo
niewielki. Wadą tego systemu jest konieczność instalowania dodatkowego sprzętu w postaci kolejnych
oporników oraz fakt, że w przypadku jednoczesnego naciśnięcia kilku klawiszy nie są one
identyfikowane w sposób równoczesny. Na wyjściu pojawia się zatem wartość dominującego klawisza.
Podłączanie wyświetlacza ciekłokrystalicznego (LCD) oraz procesy sterowania
Na górnej krawędzi płytki drukowanej aplikacji za pomocą 14-bolcowej wtyczki podłączyć można 2 x
16-znakowy wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD). Złącze wyświetlacza ciekłokrystalicznego (LCD)
wyposażone jest w napięcie zasilające o wartości 5 V, masę, regulator kontrastu wyświetlacza
(potencjometr w prawym górnym rogu płytki drukowanej aplikacji), osiem pasm transmisji danych oraz
trzy przewody sterujące. W celu zaoszczędzenia liczby portów wyświetlacz pracuje w trybie 4bitowym. W ten sposób cztery z ośmiu pasm transmisji danych do wyświetlacza ciekłokrystalicznego
pozostają niepołączone. Pozostałe cztery pasma transmisji danych kierowane są do portów od 9 do
15 układu sterującego (control unit).
Konieczne do sterowania wyświetlaczem ciekłokrystalicznym sygnały, jak również transmisja
wyświetlanych na ekranie danych przejmują moduły oprogramowania, zapisane na dyskietce
dostarczonej wraz z płytką drukowaną aplikacji. Sposób, w jaki zachodzi proces włączania modułów
do realizowanych projektów pod systemy sterujące w wersji C-Control / BASIC lub w wersji C-Control
plus, wyjaśniony został w danych informacyjnych zapisanych na dyskietce.
Nadajnik i odbiornik telemetryczny na płytce drukowanej aplikacji
Za pomocą osobno nabywanych modułów nadajnika i odbiornika telemetrycznego w sposób
bezprzewodowy mogą być przesyłane dane seryjnych złączy. W zależności od kombinacji pojawiają
się wówczas następujące możliwości:
(str. 11)
Komunikacja dwóch aplikacji C-Control między sobą – jednokierunkowo z nadajnikiem przy płytce
drukowanej aplikacji 1 oraz z odbiornikiem przy płytce drukowanej aplikacji 2 lub dwukierunkowo
(opóźnione czasowo pół-dupleksowo) za pomocą dwóch par nadajników i odbiorników przy każdej
z płytek drukowanych aplikacji.
!" Bezprzewodowa komunikacja więcej niż dwóch aplikacji C-Control między sobą – każda
wyposażona w nadajnik i odbiornik – w tym przypadku zachodzi konieczność zastosowania
odpowiedniego protokołu sieciowego (wymagana jest jego implementacja do oprogramowania
aplikacji, nie jest dostarczany wraz z niniejszym produktem!).
!" Zdalne dokonywanie pomiarów (= telemetria) z funkcją transmisji danych do komputera
osobistego (peceta). W tym celu do płytki drukowanej aplikacji podłączany jest nadajnik, natomiast
odbiornik podłączany jest do peceta poprzez adapter seryjnego złącza; koniecznym elementem
wyposażenia jest odpowiednie oprogramowanie służące do odbioru i wizualizacji danych na
ekranie peceta (nie jest dostarczany wraz z niniejszym produktem!).
!"
Pośrodku głównej płytki na płytce drukowanej aplikacji umieszczono dwa rzędy czterobolcowych
kołków służących do podłączania na wtyk nadajnika i odbiornika telemetrycznego. Ponieważ kabli
nadajnika i odbiornika nie można umieścić na dwóch 20-bolcowych listwach kołkowych, połączenie z
płytką drukowaną aplikacji zachodzi poprzez krótki, dwubolcowy kabel.
Dwa inwertory tranzystorowe na płytce drukowanej aplikacji dopasowują w wymagany sposób poziom
sygnałów wysyłanych z nadajnika lub odbieranych za pomocą odbiornika do seryjnego złącza przy
układzie sterującym (control unit).
Osiem niezajętych portów cyfrowych
Na prawej krawędzi, ponad gniazdkiem połączeniowym sensorów, umieszczono 10-bolcowe
połączenie wtykowe. Przyłączono do niego osiem portów cyfrowych (port 1 do port 8). Ponadto
przeprowadzono tu również napięcie robocze o wartości 5 V (maks. natężenie prądu 50 mA!) oraz
poziom GND (masa). Tu właśnie mogą być podłączane kolejne dowolne komponenty sprzętowe.
Więcej informacji na ten temat znaleźć można w rozdziale „Możliwości podłączenia do portów
cyfrowych” w instrukcji obsługi układu sterującego (control unit).
(str. 12)
Schemat połączeń
Płytka drukowana aplikacji typu C-Control
Opis:
- LCD-Anschluß – gniazdko do podłączania wyświetlacza ciekłokrystalicznego (LCD)
- LCD-Kontrast-Poti – potencjometr (regulator) kontrastu wyświetlacza ciekłokrystalicznego (LCD)
- Testatur-Anschuß – gniazdko do podłączania klawiatury
- Digital Ports – porty cyfrowe
- (aufgesteckte Control Unit) – (podłączony układ sterujący – control unit)
(str. 13)
Dane techniczne
Napięcie robocze Ub ......................... : 8 ... 12 V napięcie prądu stałego, 150 mA
Wymiary ............................................. : ok. 100 mm x 80 mm