VamsterT

VamsterT
Opis ministerownika
wersja 1.4
Kraków, 2010
1. Wstęp
VamsterT jest jedną ze sprzętowych odmian Vamstera. Występuje jako zmontowany moduł
ministerownika. Właścicielem wszelkich praw do VamsteraT jest firma Vamond.
Terminologia:
VamsterT© - sterownik oparty na ATMega32, jedna z odmian Vamstera
Vamgraf©- aplikacja do graficznego tworzenia programów dla Vamstera
VamLoader© – dodatkowa aplikacja pozwalająca ładować do Vamstera programy wygenerowane
przez Vamgraf i zapisane w wersji binarnej.
IntelHex - popularny format zapisu danych binarnych dla mikroprocesorów
Vamond© - producent Vamstera, Vamgrafa i VamLoadera
Wszelkie nazwy i symbole procesorów, programów, systemów i firm, nie będące własnością firmy
Vamond, zostały użyte wyłącznie w celach identyfikacyjnych i informacyjnych.
Bez pisemnej zgody firmy Vamond żadna część tego dokumentu nie może być publikowana,
cytowana i kopiowana w celach komercyjnych.
Właścicielem nazw: Vamgraf, Vamster, VamLoader oraz poniższego znaku graficznego jest firma
Vamond.
Dodatkowe informacje na temat Vamgrafa, VamLoadera, Vamstera i modułów sprzętowych
dostępne są na stronie firmy Vamond www.vamond.pl
Tam również można pobrać dodatkową dokumentację i przykłady oraz nowe wersje Vamgrafa.
Wszelkie uwagi dotyczące VamsteraT prosimy zgłaszać za pośrednictwem e-mali na adres:
[email protected]
Vamond
31-617 Kraków
os. Złotego Wieku 29
www.vamond.pl
[email protected]
Strona: 2
2. Opis VamsteraT
VamsterT jest jedną ze sprzętowych odmian Vamstera. Występuje jako zmontowany moduł
ministerownika (procesor na płytce z opcjonalną obudową zewnętrzną).
Na etapie produkcji został wyposażony w bootloader i system obsługujący programy tworzone
w Vamgrafie.
Przeznaczeniem VamsteraT jest działanie jako samodzielny prosty sterownik działający
wg programu zaprojektowanego przez użytkownika w Vamgrafie. Wyposażony został w dwa
wejścia cyfrowe lub analogowe, wejście czujnika temperatury DS18B20 (zamiennie z wejściem
cyfrowym) oraz wejście odbiornika podczerwieni (zamiennie z drugim wejściem czujnika
temperatury DS18B20 lub wejściem cyfrowym). Wyjście cyfrowe wyposażono w solidny przekaźnik
z stykami przełączanymi 250VAC/8A.
Zasada działania VamsteraT jest identyczna jak pozostałych Vamsterów i jest dokładnie opisana
w dokumentacji Vamgrafa. Od innych Vamsterów różni się ilością wejść i wyjść.
2.1. Zastosowanie VamsteraT
Przy pomocy VamsteraT można zbudować przykładowo:
- zegar z budzikiem, minutnik,
- zegar włączający i wyłączający o zadanych porach dnia / roku różne urządzenia
- sterowanie odbiornikiem za pośrednictwem pilota podczerwieni
- woltomierz dwukanałowy
- różnego rodzaju sterowniki temperatury
- alarm, termostat, zamek szyfrowy
i wiele, wiele innych.
Przykładowe programy i opisy zastosowań są dostępne na stronie www.vamond.pl
2.2. Podstawowe cechy VamsteraT
•
•
•
•
•
obsługa cyfrowego wyświetlacza LED (4 cyfry)
obsługa 4 klawiszy
obsługa sprzętowego zegara RTC (PCF 8583)
obsługa dwóch układów do pomiaru temperatury DS18B20
obsługa odbiornika podczerwieni (36kHz – standardy RC5, SONY, Hitachi)
Strona: 3
•
•
•
•
•
•
•
•
obsługa buzzera (generowanie komunikatów dźwiękowych)
obsługa 2 wejść analogowych
obsługa 4 wejść cyfrowych
obsługa 1 wyjścia cyfrowego
obsługa RS232 (do programowania)
przy tworzeniu programu na PC dostępne są różne elementy Vamgrafa
(zależnie od wybranych modułów). Dokładny opis tych elementów został umieszczony
w dokumentacji Vamgrafa.
do programowania nie wymaga osobnego programatora
ładownie programów do VamsteraT odbywa się za pośrednictwem łącza RS232
(potrzebny jest typowy kabel RS232 tzw. null modem zakończony złączem szpilkowym).
Można również stosować ogólnodostępne konwertery USB-RS232.
2.3. Bootloader
VamsterT na etapie produkcji wyposażany został w bootloader, czyli specjalny program
umożliwiający ładowanie plików (programów) do Vamstera bez korzystania z zewnętrznych
programatorów. W trakcie ładowania programów (plików) do Vamstera zapewniona jest kontrola
ewentualnych błędów transmisji (sumy CRC etc.).
Bootloader jest ładowany do sterownika w trakcie produkcji i NIE JEST udostępniany w innej
formie. Jego zamazanie (zewnętrznym programatorem) sprawi, że nie można będzie załadować
programów z Vamgrafa i programu VamLoader.
Aby przywrócić bootloader w Vamsterze należy skontaktować się z firmą Vamond.
Podstawowym narzędziem do tworzenia programów dla VamsteraT jest Vamgraf (również produkcji
Vamond). Programy stworzone w Vamgrafie mają swój własny format i zawartość.
Mogą być zapisywane do plików o rozszerzeniu ".vmb" i takie pliki (programy) można
transmitować do Vamstera przy pomocy VamLoadera.
Uwaga! Ponieważ istnieje kilka typów Vamstera, programy tworzone w Vamgrafie są przeznaczone
tylko dla jednego typu. W przypadku jeżeli program ładowany do Vamstera nie jest przeznaczony
dla podłączonego typu Vamstera, aplikacje Vamgraf i VamLoader zgłoszą komunikat:
„Program nie jest przeznaczony dla podłączonego Vamstera.
Program nie może być załadowany.”
Ładowanie programu jest przerywane.
Strona: 4
3. Zagadnienia programowe
Działanie VamsteraT
VamsterT nie odbiega w swoim działaniu od innych Vamsterów. Dokładnie zostało to opisane
w dokumentacji Vamgrafa.
3.1. Start VamsteraT
Po włączeniu zasilania (lub resecie) wszystkie piny wejść / wyjść VamsteraT znajdują się w stanie
wysokiej impedancji. VamsterT uruchamia bootloadera, który próbuje porozumieć się z programem
ładującym. Jeżeli program ładujący nie jest aktywny VamsterT próbuje uruchomić program
użytkownika. Jeżeli nie załadowano takiego programu wykonywany jest reset i cały cykl rozpoczyna
się od nowa.
Następnie VamsterT wykonuje kolejno (po zakończeniu działania bootloadera):
• odczytuje konfigurację programu (używane wejścia itp.)
• ustawiany jest kierunek sygnałów pinów (wejścia i wyjścia). Piny wyjść ustawiane
są w odpowiedni stan napięcia (0 lub 5 V) zależny od ustawień w oknie właściwości wyjść. Jest
to poziom napięcia odpowiadający nieaktywnemu stanowi (dla wyjść cyfrowych niski (L) stan
logiczny, dla PWM wypełnienie = 0).
• zeruje swoje wewnętrzne zmienne w tym datę i czas systemową
• odczytuje wyliczone wcześniej w Vamgrafie początkowe wartości wszystkich zmiennych
programu
• generuje zdarzenie "Start systemu" o wysokiej (H) wartości logicznej (o ile jest używane
w programie) a następnie je przetwarza
• uruchamia timery, zegary, generatory oraz wyświetlacz
• jeżeli używany jest moduł sprzętowego zegara RTC (PCF8583) generuje zdarzenia
(o ile są używane w programie) dla daty i czasu systemowego o wartościach odczytanych z PCF8583
a następnie przetwarza te zdarzenia.
• ustawiane są napięcia na wyjściach w stan wynikający z działania programu.
przechodzi do normalnego trybu pracy
3.2. Normalny tryb pracy systemu VamsteraT
W trakcie normalnej pracy VamsterT wykonuje cyklicznie:
1. odczyt stanu wejść sprzętowych i sprawdzenie ich wartości z buforami wejść. Jeżeli wartości
te są różne to system wprowadza nowe wartości do kolejki zdarzeń i uaktualnia bufory
wejściowe.
2. odczyt jednego zdarzenia z kolejki i wykonanie przypisanych do niego akcji programu.
Wynik tych działań wpisywany jest do buforów wyjściowych tzn. nie od razu są ustawiane
wyjścia sprzętowe. W trakcie obsługi jednego zdarzenia do kolejki zdarzeń mogą zostać
wprowadzone nowe zdarzenia (np. pochodzące z zegara RTC).
3. po zakończeniu obsługi zdarzenia wartości buforów są przepisywane do wyjść sprzętowych
i są one ustawiane są w stan wynikający z działania programu.
4. powrót do kroku 1
Uwaga! Przy pewnych elementach programu (np. wyświetlaczu) dane wyjściowe nie są buforowane,
ale ustawiają urządzenia sprzętowe natychmiast, w trakcie obsługi zdarzenia.
Strona: 5
4. Zagadnienia sprzętowe
4.1. Opis wejść i wyjść VamsteraT
Piny wejściowe VamsteraT pełnią różne funkcje, w zależności od tego jakie elementy wejścia
i wyjścia zostały wybrane w programie tworzonym w Vamgrafie.
Np. użycie w programie wejścia cyfrowego 1 (WEC1) automatycznie blokuje używanie wejścia
analogowego 1 (WEA1) ponieważ występują one alternatywnie na tym samym pinie VamsteraT.
Przełączanie pinu w odpowiedni tryb jest wykonywane przez system Vamstera przy starcie
(inicjacji) programu.
W przypadku, jeżeli w Vamgrafie (programie) został użyty jakiś pin (element wejścia lub wyjścia)
VamsterT użyje tego pinu zgodnie z programem, nawet jeżeli fizycznie nic nie zostało do tego pinu
podłączone. I odwrotnie - jeżeli w programie nie zostało użyte jakieś wejście (pin), to Vamster
ustawi je w stan wysokiej impedancji, mimo że coś (np. wejście analogowe) jest fizycznie
podłączone.
Należy zwrócić uwagę na alternatywną rolę pinów VamsteraT.
Uwaga! Piny które nie są używane w programie stworzonym w Vamgrafie po starcie systemu
ustawiane są w stan wysokiej impedancji i pozostają w takim stanie przez cały czas działania
programu.
UWAGA! Wszelkie manipulacje przy wejściach i wyjściach (podłączanie, rozłączanie) powinno
się odbywać przy wyłączonym zasilaniu Vamstera gdyż grozi to nieodwracalnym uszkodzeniem
sprzętu.
Podczas programowania / testowaniu należny bezwzględnie odłączyć zasilanie odbiornika sterowanego
przez przekaźnik wyjściowy.
Strona: 6
Wyprowadzenia VamsteraT i funkcje jakie pełnią
zasilanie
– wejście zasilania Vamstera (7.5-12V)
WEC1 / WEA1
alternatywnie: WEC1 – wejście cyfrowe 1, WEA1 – wejście analogowe 1
GND
– masa
WEC2 / WEA2
alternatywnie: WEC2 – wejście cyfrowe 1, WEA2 – wejście analogowe 2
WEC3 / IRWe
DS18B20_2
alternatywnie: WEC3 – wejście cyfrowe 3, IRWe – wejście odbiornika
podczerwieni, DS18B20_2 – wejście czujnika temperatury 2
WEC4
DS18B20_1
alternatywnie: WEC4 – wejście cyfrowe 4, DS18B20_1 – wejście czujnika
temperatury 1
5V
– stabilizowane napięcie 5V (do wykorzystania przez użytkownika)
Zasilanie
odbiornika
– zaciski do podłączenia źródła napięcia stałego / zmiennego, którym
sterowanie odbywa się przez przekaźnik wyjściowy podłączony do WYC1
(wyjścia cyfrowego 1)
NO
– styk przekaźnika normalnie otwarty
NZ
– styk przekaźnika normalnie zwarty
Strona: 7
4.2. Zasilanie VamsteraT
VamsterT musi być zasilany napięciem stałym o wartości od 7,5 do 12 V i prądzie min 300mA.
Uwaga! Zasilacze służące do ładowania telefonów komórkowych nie nadają się do zasilania
VamsteraT. Użycie niewłaściwego zasilacza/zasilania może spowodować nieprawidłowe działanie
programu, a także nieodwracalne uszkodzenie VamsteraT, jego pinów i urządzeń peryferyjnych.
UWAGA! VamsterT wymaga poprawnego podłączenia napięcia zasilania. W przypadku podania
odwrotnego napięcia zasilania może nastąpić trwałe uszkodzenie Vamstera.
4.3. Wejścia
VamsterT wyposażony jest w następujące wejścia sprzętowe:
•
•
2 wejścia cyfrowe (alternatywnie do wejść analogowych)
2 wejścia analogowe (alternatywnie do wejść cyfrowych)
•
2 wejścia czujników temperatury DS18B20 (jedno alternatywnie z wejściem odbiornika
podczerwieni)
1 wejście odbiornika podczerwieni (36kHz – standardy RC5, SONY, Hitachi)
•
4.3.1. Zabezpieczenie wejść
Należy pamiętać, że zakres napięć tolerowanych przez Vamstera wynosi -0,5V do 5,5V.
VamsterT jest wyposażony w zabezpieczenie przed podaniem na wejście napięcia spoza
dozwolonego zakresu. Należy jednak unikać takich sytuacji i jeżeli jest możliwe przekroczenie
bezpiecznego zakresu napięć należy zastosować dzielnik napięciowy lub optoizolację.
W przypadku zastosowania długich przewodów do podłączenia np. czujników wejściowych, w celu
dodatkowego zabezpieczenia przez przepięciami elektrostatycznymi, zaleca się stosowanie
dwukierunkowego transila na napięcie 5,8V dołączonego bezpośrednio pomiędzy wejście czujnika i
masę.
Strona: 8
4.3.2. Sposoby połączeń układów wejściowych
4.3.3. Wejścia analogowe
VamsterT wyposażony jest w sprzętowy przetwornik analogowo-cyfrowy o zakresie od 0 do 5V.
W przypadku pomiaru napięć większych niż 5V należy zastosować dzielnik napięciowy na wejściu
analogowym.
4.3.4. Wejścia cyfrowe
Zwarcie pinu wejścia cyfrowego do masy spowoduje wygenerowanie w programie wysokiego (H)
stanu logicznego.
Wejścia cyfrowe (w przypadku ich użycia w programie) są wewnątrz VamsteraS podciągnięte do
plusa zasilania (przez opornik ok. 47k). Można ich używać bezpośrednio, jeżeli nie ma obawy o
przepięcia generowane w przewodach połączeniowych i jeżeli wiadomo, że nie wystąpią napięcia
spoza zakresu (-0,5V do 5,5V). W innych przypadkach należy zastosować zabezpieczenie wejść
(opis powyżej) lub zastosować optoizolację wejść. Jeśli Vamster będzie pracował w środowisku
generującym sporo zakłóceń, zaleca się stosowanie dodatkowego zewnętrznego rezystora 4,7k-10k
podłączonego pomiędzy wejście a 5V.
Strona: 9
4.3.5. Wejście odbiornika podczerwieni IR
Jako odbiornik podczerwieni można zastosować scalony odbiornik o częstotliwości 36kHz
np. TSOP4836. Należy pamiętać o filtrowaniu napięcia zasilającego odbiornik (elementy 100R,
4,7uF). Wejście podczerwieni jest używane alternatywnie z wejściem czujnika temperatury
DS18B20_2.
Strona: 10
4.3.6. Wejścia scalonego czujnika temperatury DS18B20
Maksymalna długość przewodów przy pomocy których można podłączyć czujnik DS18B20
jest zgodna ze specyfikacją 1Wire i może wynosić nawet kilkaset metrów. W przypadku tak długich
przewodów należy zastosować skrętkę. Więcej informacji zawartych jest w specyfikacji 1Wire.
Uwaga! W przypadku długich przewodów połączeniowych należy zastosować zabezpieczenie
wejścia czujnika temperatury przed przepięciami.
Schemat układu wejścia czujnika temperatury DS18B20.
Strona: 11
4.4. Wyjście
VamsterT posiada jeden przekaźnik wyjściowy z dwoma rodzajami styków:
NO – normalnie otwarte (otwarte przy wyłączonym przekaźniku)
NZ – normalnie zamknięte (zamknięte przy wyłączonym przekaźniku)
Po załączeniu przekaźnika (ustawieniu wysokiego stanu logicznego na wyjściu WYC1 w programie,
przekaźnik zostaje załączony a styki:
NO – zostają zwarte
NZ – zostają otwarte
Bezpośrednio po starcie systemu przekaźnik wyjściowy VamsteraT jest wyłączony. Dopiero
po odczytaniu przez system konfiguracji i ustaleniu początkowych wartości wynikających
z programu ustawiany przekaźnik jest włączany lub pozostaje wyłączony. Następne zmiany stanu
przekaźnika wynikają z logiki działania programu.
4.4.1. Zabezpieczenie wyjścia
Wyjścia styków przekaźnika są zabezpieczone układami gasikowymi RC.
Maksymalna obciążalność styków przekaźnika: 250V AC, 5A
Strona: 12
4.5. Łącze RS232
Do programowania VamsteraT używane jest łącze w standardzie RS232. Do podłączenia VamsteraT
do PC potrzebny jest kabel połączeniowy. Schemat kabla umieszczono poniżej.
Z jednej strony kabel powinien być wyposażony w złącze DB9 (żeńskie), z drugiej w żeńskie złącze
do list stykowych 2.54mm (typu gold pin).
W przypadku braku złącza RS232 w komputerze można używać popularnych konwerterów
USB/RS232.
4.5.1. Schemat kabla połączeniowego RS 232
Kabel RS232 przystosowany do VamsteraT można nabyć w firmie Vamond.
5. Sposób tworzenia urządzenia z wykorzystaniem VamsteraT
• utworzyć pogram w Vamgrafie wybierając jako typ Vamstera – VamsteraT
• zaznaczyć używane moduły VamsteraT (np. zegar RTC)
• przetestować program na PC przy użyciu wbudowanego symulatora
• przetestować program z użyciem Vamgrafa w trybie testów w VamsterzeT
• załadować program w wersji końcowej do VamsteraT
• urządzenie jest gotowe do samodzielnej pracy
Strona: 13
6. Czujniki dostępne w firmie Vamond
Czujnik temperatury DS18B20 w obudowie
Doskonale znany czujnik temperatury
umieszczony w obudowie.
Wewnętrzne połączenia zabezpieczono
izolacją termokurczliwą a następnie całość
zalano wodoodpornym silikonem.
Długość przewodu 4,7m.
Przewód zakończony wtykiem Jack 3,5mm
stereo.
Odbiornik podczerwieni 36kHz w obudowie
Scalony odbiornik TSOP4836 w przezroczystej
obudowie.
Wbudowany filtr RC zasilania.
Długość przewodu 4,7m.
Przewód zakończony wtykiem Jack 3,5mm stereo.
Przedłużacz do czujników z końcówkami Jack 3,5mm stereo
Przewód zakończony z jednej strony wtykiem,
a z drugiej gniazdem Jack 3,5mm stereo.
Długość przewodu 5 m.
Więcej informacji można znaleźć na stronie www.vamond.pl
Strona: 14
7. Ustawienia VamsteraT w Vamgrafie
Grupa "Data i czas":
"Użycie daty i czasu" - zaznaczenie tej opcji oznacza, że w
programie będą używane elementy i zdarzenia związane z datą
i czasem i pojawiają się one w Panelu elementów.
„Użycie czasu letniego/zimowego” -zaznaczenie tej opcji
powoduje zmianę czasu z letniego na zimowy i odwrotnie.
"Sprzętowy zegar RTC" - jeżeli ta opcja nie jest zaznaczona
to system Vamstera będzie wykorzystywał zegar RTC
programowy. Programowy RTC po resecie Vamstera zawsze
przy starcie jest ustawiany na datę 2001-01-01 i czas 00:00:00.
Zaznaczenie tej opcji oznacza dołączenie do Vamstera
sprzętowego modułu RTC (PCF8583) posiadającego własne
zasilanie awaryjne.
Uwaga! Jeżeli ten moduł sprzętowy zostanie wybrany,
ale fizycznie nie zostanie podłączony do Vamstera - system
zgłosi błąd wykonania.
Grupa "Wspólne wejście IR i DS1820":
VamsterT posiada jedno wspólne wejście dla drugiego czujnika temperatury i wejścia odbiornika
podczerwieni. Można je wykorzystywać alternatywnie.
"Pomiar temperatury (DS1820)" - oznacza, że będzie używany czujnik temperatury.
"Odbiornik IR" - oznacza, że będzie używany odbiornik podczerwieni.
"Typ kodu IR" - tu wybiera się typ kodu jaki będzie odbierany przez odbiornik podczerwieni.
Zaznaczona opcja „Dźwięk po naciśnięciu klawisza” oznacza, że Vamster przy każdym naciśnięciu
klawisza będzie generował krótki dźwięk.
Uwaga! Zaznaczenie tej opcji powoduje również, że dźwięki generowane przez element „Buzzer”
będą przerywane po naciśnięciu dowolnego klawisza.
Zaznaczenie opcji „Sygnał dźwiękowy po resecie” powoduje, że Vamster po każdym resecie zgłosi
swoją gotowość do działania poprzez krótki sygnał dźwiękowy.
Strona: 15
8. Schemat funkcjonalny
Strona: 16
9. Opis zewnętrznych gniazd połączeniowych
10. Parametry techniczne VamsteraT
✔ napięcie zasilania: 7,5 do 12V napięcie stałe, min 300mA
✔ częstotliwość odczytu wejść analogowych: 5Hz (16 próbek na 1 odczyt)
✔ częstotliwość odczytu wejść cyfrowych: zależna od konstrukcji programu
✔ zakres pomiarowy wejścia analogowego: 0 – 5V
✔ rozdzielczość wejścia analogowego: 1024 poziomy
✔ dokładność wejścia analogowego: ok 5 %
✔ obciążalność przekaźnika: 250V AC, 5A
✔ częstotliwość pracy kwarcu: 16 MHz
✔ prędkość transmisji RS232: bezpieczna = 19200, normalna = 57600
✔ zakres temperatur pracy: -10°C … 80°C
Vamond
31-617 Kraków
os. Złotego Wieku 29/30
www.vamond.pl
[email protected]
Strona: 17