VamsterL

VamsterL
Opis sterownika
wersja 1.0
Kraków, 2012
1. Wstęp
VamsterL jest jedną ze sprzętowych odmian Vamstera klasy N. Zaprojektowany został z myślą o
zabudowie na szynie DIN. Wyposażony w dużą ilość wejść / wyjść oraz możliwość sterowania
zewnętrznymi ekspanderami we/wy stanowi wygodne rozwiązanie dla bardziej zaawansowanych
aplikacji.
Terminologia:
VamsterL© - sterownik na szynę DIN, jedna z odmian Vamstera klasy N
VamgrafN©- aplikacja do graficznego tworzenia programów dla Vamsterów
VamLoaderN© – dodatkowa aplikacja pozwalająca ładować do Vamstera
wygenerowane przez VamgrafN i zapisane w wersji binarnej.
Vamond© - producent VamsteraL, VamgrafaN i VamLoaderaN
programy
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: VamgrafN, Vamster, VamLoaderN oraz poniższego znaku graficznego jest
firma Vamond.
Dodatkowe informacje dostępne są na stronie firmy Vamond www.vamond.pl
Tam również można pobrać dodatkową dokumentację i przykłady oraz nowe wersje VamgrafaN.
Wszelkie uwagi prosimy zgłaszać za pośrednictwem e-mali na adres:
[email protected]
Vamond
31-617 Kraków
os. Złotego Wieku 29/30
www.vamond.pl
[email protected]
Strona: 2
2. Opis VamsteraL
VamsterL jest jedną z odmian sprzętowych Vamsterów klasy N (z komunikacją po RS-232).
Zaprojektowano go z myślą o zabudowie na szynie DIN. Na etapie produkcji został wyposażony w
bootloader i system obsługujący programy tworzone w VamgrafieN.
Przeznaczeniem VamsteraL jest działanie jako samodzielny sterownik realizujący programu
zaprojektowany przez użytkownika w VamgrafieN. Wyposażony w dużą ilość wejść / wyjść oraz
możliwość sterowania zewnętrznymi ekspanderami we/wy stanowi wygodne rozwiązanie dla
bardziej skomplikowanych aplikacji.
Zasada działania VamsteraL jest identyczna jak pozostałych Vamsterów i została dokładnie
opisana w dokumentacji Vamgrafa.
2.1. Podstawowe cechy VamsteraL
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
duży, czytelny wyświetlacz LCD (4x20 znaków) z podświetlaniem
obsługa zewnętrznej klawiatury 4-przyciskowej
8 wejść cyfrowych TTL (0-5V)
8 wyjść cyfrowych (mogą pracować jako wyjścia cyfrowe lub PWM) z buforem ULN
2 wejścia czujników temperatury DS18B20
obsługa odbiornika podczerwieni (36kHz – standard RC5, Sony, Hitachi)
wbudowany sprzętowy zegar RTC z buforowanym zasilaniem
obsługa buzzera (generowanie komunikatów dźwiękowych)
obsługa RS232 (do programowania i komunikacji)
przy tworzeniu programu na PC szeroki wybór gotowych elementów VamgrafaN
do programowania nie wymaga osobnego programatora
ładownie programów odbywa się za pośrednictwem łącza RS232. Można również stosować
ogólnodostępne konwertery USB-RS232.
Strona: 3
2.2. Bootloader i ładowanie programu
VamsterL na etapie produkcji został wyposażony w bootloader, czyli specjalny program
umożliwiający przesłanie 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.).
Narzędziem do tworzenia programów dla VamsteraL jest VamgrafN (również produkcji Vamond).
Programy stworzone w Vamgrafie mają swój własny format i zawartość. Tworzą plik z
rozszerzeniem ".vgr"
Dodatkowo pliki programu mogą zostać zapisywane do plików o rozszerzeniu ".vmb" a takie pliki
(programy) można transmitować do Vamstera przy pomocy VamLoaderaN.
VamLoaderN jest niezależnym, dodatkowym narzędziem umożliwiającym wygodne przesłanie
programów zapisanych w plikach ".vmb" bez konieczności instalacji środowiska VamgrafN.
Uwaga! Ponieważ istnieje kilka typów Vamsterów, plik programu tworzonego w VamgrafieN
jest przeznaczony tylko dla jednego z nich. W przypadku jeżeli program ładowany do Vamstera nie
jest przeznaczony dla podłączonego typu Vamstera, aplikacje VamgrafN lub VamLoaderN zgłoszą
komunikat:
Program nie jest przeznaczony dla podłączonego Vamstera.
Program nie może być załadowany.
Ładowanie programu jest przerywane.
Strona: 4
3. Zagadnienia programowe
Działanie VamsteraL
VamsterL nie odbiega w swoim działaniu od innych Vamsterów klasy N (z komunikacją po
RS-232). Dokładnie zostało to opisane w dokumentacji VamgrafaN.
3.1. Start VamsteraL
Po włączeniu zasilania (lub resecie) wszystkie piny wejść Vamstera znajdują się w stanie wysokiej
impedancji, wyjścia ustawiane są w stan nieaktywny. VamsterL uruchamia bootloadera, który
próbuje porozumieć się z programem ładującym. Jeżeli program ładujący nie jest aktywny
VamsterL uruchomia program użytkownika (jeżeli nie załadowano takiego programu lub program
nie został załadowany poprawnie, wykonywany jest reset i cały cykl rozpoczyna się od nowa)
Następnie Vamster wykonuje kolejno (po zakończeniu działania bootloadera):
• odczytuje konfigurację programu (używane wejścia, wyjścia itp.)
• wyjścia ustawiane są w stan nieaktywny (dla wyjść cyfrowych niski (L) stan logiczny, dla PWM
wypełnienie = 0, dla wyjść RS: liczbowe = 0, binarne = L).
• zeruje swoje wewnętrzne zmienne w tym datę i czas systemową
• odczytuje wyliczone wcześniej w VamgrafieN 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 generuje zdarzenia (o ile są używane w
programie) dla daty i czasu systemowego o wartościach odczytanych z modułu RTC 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 VamsteraL
W trakcie normalnej pracy VamsterL 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. wyświetlaczach) dane wyjściowe
nie są buforowane, ale ustawiają wyjścia sprzętowe natychmiast, w trakcie obsługi zdarzenia.
Strona: 5
4. Zagadnienia sprzętowe
VamsterL wyposażony został w duży, czytelny wyświetlacz alfanumeryczny LCD 4x20 znaków
oraz złącze do podłączenia czterech zewnętrznych przycisków klawiatury.
Sygnały oraz zasilanie sterownika wyprowadzono na rozłączne gniazda stykowe które podzielono
funkcjonalnie na kilka grup.
Rozkład i przeznaczenie sygnałów omówiono dokładnie w dalszej części dokumentu.
Uwaga! Wyjścia które nie są używane w programie stworzonym w VamgrafieN po starcie systemu
ustawiane są w stan nieaktywny 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.
Strona: 6
Wyprowadzenia sterownika
Opis sygnałów
5V
12V
GND
DS1, DS2
IR
WEC1 - WEC8
napięcie do wykorzystania przez użytkownika (max 0,2A) z wewnętrznego
stabilizatora. Można wykorzystać np. do zasilania zewnętrznych czujników.
napięcie zasilania
masa zasilania
wejścia czujników temperatury DS18B20
wejście czujnika podczerwieni
wejścia cyfrowe
WYC1 -WYC8
wyjścia tranzystorowe – wyjście może pracować alternatywnie jako wyjście
(PWMP1-PWMP8) cyfrowe WYC lub jako wyjście programowego PWM.
WYC9 - WYC16 wyjścia cyfrowe - zwierne styki przekaźnika
RxD
TxD
Strona: 7
złącze transmisji szeregowej RS232
RxD – dane do sterownika
TxD – dane transmitowane z sterownika
4.1. Zasilanie
VamsterL musi być zasilany stabilizowanym napięciem 9-12V. Pobór prądu jest zależny od rodzaju
i ilości urządzeń jakie są podłączone do wejść i wyjść. Maksymalny prąd jakiego może
potrzebować samodzielnie VamsterL nie przekracza 300mA. Dodatkowo, należy zapewnić
wystarczającą wydajność zasilania dla peryferii (np. zewnętrznych przekaźników).
Zwykle wystarczający jest zasilacz o wydajności 1 A.
parametr
wartość
Stałe napięcie stabilizowane
9 - 12V
Maksymalny pobór prądu
0,3A
(włączone podświetlenie LCD)
0,1A
(wyłączone podświetlenie LCD)
Zaleca się stosowanie zewnętrznego bezpiecznika pomiędzy zasilaczem a sterownikiem.
Dobór bezpiecznika należy przeprowadzić z uwzględnieniem spodziewanego poboru prądu przez
sterownik oraz urządzenia podłączone do jego zacisków.
Strona: 8
4.2. Wejścia
4.2.1. Klawiatura 4 - przyciskowa
Sterownik posiada wejście do podłączenia opcjonalnych zewnętrznych przycisków klawiatury.
Jako przełączniki należy stosowac przyciski monostabilne (chwilowe).
4.2.2. Wejścia cyfrowe
Sterownik posiada 8 wejść cyfrowych z rezystorem podciągajacym. Wejścia te mogą służyć do
podłączenia dodatkowych, zewnętrznych przełączników lub przycisków.
Wejścia pracują zgodnie z logiką ujemną – zwarcie wejścia do masy interpretowane jest jako
wysoki (H) stan logiczny w Vamgrafie.
parametr
Liczba wejść
Nominalne napięcie pracy
Separacja galwaniczna
Strona: 9
wartość
8
0 - 5V
Nie
Logika
ujemna
Minimalne napięcie interpretowane
jako stan wysoki
< 0,5V
4.2.3. Wejścia czujnika temperatury DS18B20
Czujniki podłącza się bezpośrednio do sterownika zgodnie z rysunkiem poniżej.
VamsterL obsługuje maksymalnie dwa czujniki DS18B20 (wejście czujnika DS2 jest
współdzielone z odbiornikiem podczerwieni IR).
Maksymalna długość przewodów przy pomocy których można podłączyć czujnik DS18B20 jest
zgodna ze specyfikacją 1Wire i może wynosić nawet kilkaset metrów. W przypadku dużych
odległości połączenia należy wykonać nieekranowaną skrętką. Więcej informacji zawartych jest
w specyfikacji 1Wire.
Uwaga! W przypadku długich przewodów połączeniowych zaleca się zastosować zabezpieczenie
wejścia czujnika temperatury przed przepięciami.
parametr
wartość
Liczba wejść
2
Zakres pracy
-85 ... +125oC
(zgodny z dokumentacją DS18B20)
Separacja galwaniczna
Dokładność
Nie
ok 2%
4.2.4. Wejście odbiornika podczerwieni
Jako odbiornik podczerwieni można zastosować scalony odbiornik o częstotliwości 36kHz np.
TSOP4836.
Wejście podczerwieni jest używane alternatywnie z wejściem czujnika temperatury DS_2.
Strona: 10
4.3. Wyjścia
Bezpośrednio po starcie systemu wyjścia VamsteraL ustawiane są w stan nieaktywny. Następnie
odczytywana jest konfiguracja i Vamster ustawia wyjścia w stan wynikający z logiki programu.
Takie działanie ma przeciwdziałać pojawieniu się przypadkowych stanów wyjść przy starcie
programu.
Stan nieaktywny wyjść tranzystorowych WYC1-WYC to otwarty tranzystor czyli stan wysokiej
impedancji pomiędzy WYC a masą GND
Wyjścia PWM generują na pinie wyjściowym ciąg impulsów o zmiennej wartości wypełnienia.
Wartość 0 podana na element PWM w programie VamgrafaN przekładana jest na zerowe (0)
wypełnienie impulsu – co oznacza brak impulsów na wyjściu, a wartość 127 przekładana jest na
100% wypełnienie impulsu (wszystkie impulsy są wypełnione w 100%).
Z kolei podanie wartości np. 1 oznacza generowanie na wyjściu impulsów o czasie 1/127 pełnego
okresu.
Uwaga! Wyjścia które nie są używane w programie stworzonym w VamgrafieN po starcie systemu
ustawiane są w stan nieaktywny i pozostają w takim stanie przez cały czas działania programu.
Strona: 11
4.3.1. Wyjścia tranzystorowe – wyjścia cyfrowe lub PWM
Sterownik posiada 8 wyjść WYC1-WYC8 (PWMP1-PWMP8) wyposażonych w bufor ULN2003.
Wyjścia mogą pełnić alternatywną funkcje jako wyjścia cyfrowe lub wyjścia programowych
PWM, w zależności od tego które z elementów wyjściowych zostały wybrane w programie
tworzonym w Vamgrafie.
Np. użycie w programie wyjścia cyfrowego 1 (WYC1) automatycznie blokuje używanie wyjścia
PWM 1 (PWMP1) ponieważ występują one alternatywnie na tym samym pinie VamsteraC.
Na wyjściach PWMP1..PWMP8 programowo generowany jest przebieg prostokątny o zmiennym
wypełnieniu (sterowany w zakresie od 0 do 127). Częstotliwość sygnału wynosi ok. 100 Hz.
W większości przypadków (np. diod LED) filtrowanie sygnału wyjściowego jest zbędne.
Aby uzyskać napięcie stałe, wygładzone, o wartości zależnej od wypełnienia należy zastosować filtr
RC lub inny filtr aktywny.
Przykład wykorzystania wyjść z ULN2003.
parametr
Liczba wyjść
8
Polaryzacja
NPN
Separacja galwaniczna
Nie
Prąd wyjściowy
Strona: 12
wartość
max 0,5A
4.4. Łącze RS-232
Do programowania VamsteraL wykorzystywane jest łącze w standardzie RS-232.
W przypadku braku złącza RS232 w komputerze można używać popularnych konwerterów
USB/RS232.
złącze transmisji szeregowej RS232
12V - zasilanie
TxD - dane transmitowane z sterownika
RxD - dane do sterownika
GND - masa
Wymiana danych z drugim Vamsterem wymaga skrzyżowania lini TXD i RXD sterowników.
Zasilanie autonomiczne sterowników
Strona: 13
Zasilanie sterownika 2 za pośrednictwem sterownika 1
5. Sposób tworzenia urządzenia z wykorzystaniem VamsteraL
• utworzyć pogram w VamgrafieN wybierając jako typ Vamstera – VamsterL
• przetestować program na PC przy użyciu wbudowanego symulatora
• sprawdzić poprawność połączeń elektrycznych (w szczególności sprawdzając napięcie zasilania
12V) oraz czy nie ma zwarć lub przerw w połączeniach
• przetestować program z użyciem VamgrafaN w trybie testów w Vamsterze
• załadować program w wersji końcowej do VamsteraL
• urządzenie jest gotowe do samodzielnej pracy
6. Ustawienia VamsteraL w Vamgrafie
Grupa "Data i czas":
„Użycie czasu letniego/zimowego” - zaznaczenie tej opcji
powoduje automatyczną zmianę czasu z letniego na zimowy i
odwrotnie.
Grupa "Wspólne wejście IR i DS1820":
zaznaczenie „Pomiar temperatury” lub „Odbiornik IR” skutkuje
wyborem przeznaczenia wejścia IR / DS2.
"Typ kodu IR" - wybór rodzaju kodu jaki będzie odbierany przez
odbiornik podczerwieni.
Zaznaczenie opcji „Dźwięk po naciśnięciu klawisza” spowoduje
wygenerowanie krótkiego dźwięku po każdym naciśnięciu
przycisku.
Zaznaczenie opcji „Sygnał dźwiękowy po resecie” powoduje, że
Vamster po każdym resecie zgłosi swoją gotowość do działania
poprzez krótki sygnał dźwiękowy.
Strona: 14
7. Wymiary mechaniczne
Strona: 15
Spis treści
1. Wstęp.......................................................................................................2
2. Opis VamsteraL......................................................................................3
2.1. Podstawowe cechy VamsteraL..................................................................................................3
2.2. Bootloader i ładowanie programu.............................................................................................4
3. Zagadnienia programowe......................................................................5
Działanie VamsteraL........................................................................................................................5
3.1. Start VamsteraL.........................................................................................................................5
3.2. Normalny tryb pracy systemu VamsteraL.................................................................................5
4. Zagadnienia sprzętowe...........................................................................6
Wyprowadzenia sterownika.............................................................................................................7
4.1. Zasilanie ....................................................................................................................................8
4.2. Wejścia......................................................................................................................................9
4.2.1. Klawiatura 4 - przyciskowa................................................................................................9
4.2.2. Wejścia cyfrowe.................................................................................................................9
4.2.3. Wejścia czujnika temperatury DS18B20..........................................................................10
4.2.4. Wejście odbiornika podczerwieni....................................................................................10
4.3. Wyjścia....................................................................................................................................11
4.3.1. Wyjścia tranzystorowe – wyjścia cyfrowe lub PWM......................................................12
4.4. Łącze RS-232..........................................................................................................................13
5. Sposób tworzenia urządzenia z wykorzystaniem VamsteraL..........14
6. Ustawienia VamsteraL w Vamgrafie..................................................14
7. Wymiary mechaniczne.........................................................................15
os. Złotego Wieku 29/30
31-617 Kraków
www.vamond.pl
[email protected]
Strona: 16