Elektronika Praktyczna, czerwiec 2014

Transkrypt

cena: 16,00 zł (w tym 8% VAT)
PRICE: 8 EUR Nakład 27000 egz.
OD WYDAWCY
Czas na chłodzenie
Prenumerata
naprawdę warto
Pogoda w tym roku jest wyjątkowo kapryśna. Niemniej, gdy oddajemy do druku ten numer Elektroniki Praktycznej, to zaczyna się robić
gorąco. Nie tylko przez temperaturę emocji, ale również przez piękną,
słoneczną, niemal wakacyjną pogodę. Dobrze więc się składa, że tematem przewodnim bieżącego numeru jest chłodzenie komponentów elektronicznych.
Urządzeniom elektronicznym sprzyja umiarkowana, chłodna temperatura eksploatacji. Zbyt wysoka temperatura kojarzy się przede wszystkim ze stratami mocy marnowanymi na niepotrzebne podgrzewanie wnętrza urządzenia i niekiedy na zasilanie
urządzeń wspomagających chłodzenie, takich jak wentylatory, dmuchawy, ogniwa Peltiera, klimatyzatory i inne. Konstruktor-elektronik poświęca mnóstwo uwagi zachowaniu odpowiedniej temperatury podzespołów stosując w tym celu przemyślane, sprawne
energetycznie komponenty oraz – jeśli to potrzebne – odpowiednie techniki ich chłodzenia. Artykuł zamieszczony na stronie 48 pomoże w zorientowaniu się, co i u którego
dystrybutora lub producenta znajdziemy z zakresu komponentów przeznaczonych do
systemów chłodzenia. Z tematem numeru jest również pośrednio związany opis pirometru, za pomocą którego można wygodnie, bezkontaktowo zmierzyć temperaturę komponentu. Znajdziemy go w rubryce „Dla praktyków”.
Oprócz wskazówek i porad mamy też opisy rozwiązań praktycznych. Osoby zajmujące się serwisowaniem lub konstruowaniem urządzeń audio na pewno ucieszy projekt
generatora sygnału testowego z interfejsem cyfrowym S/PDIF. Wykonano go z użyciem
nowoczesnego procesora DSP firmy Analog Devices będącego przykładem tego, jak pomału technika cyfrowego przetwarzania sygnałów trafia pod strzechy i jest dostępna nie
tylko firmom mającym ogromne budżety na badania. Nowe procesory Analoga, o czym
pisaliśmy w poprzednich numerach EP, programuje się za pomocą makr, po prostu
układając i łącząc obrazki na ekranie komputera z użyciem wygodnego w użyciu GUI.
Z kolei majsterkowicze znajdą w EP projekt dwukanałowego włącznika radiowego oraz
automatyczny włącznik świateł do jazdy dziennej, obniżający jasność świecenia żarówek mijania i automatycznie dbający o ich załączenie oraz wyłączenie.
Na koniec chciałbym jeszcze wspomnieć o podzespołach dostępnych w ramach
Klubu Aplikantów Próbek. Sterowniki PLC z oprogramowaniem już znalazły swoich
właścicieli. Podobnie płytka ITAduino+ oraz kilka układów scalonych przeznaczonych
do oświetlenia LED. Nadal w ramach KAP są dostępne świetny zestaw TBP2L (z obudową i kilkoma Tibbitami, opis w EP4/2014 na stronie 76) od dystrybutora produktów
Tibbo – firmy Soyter oraz zestaw u-blox C027 przeznaczony do tworzenia urządzeń
związanych z technologią IoT od dystrybutora wyrobów u-blox – firmy Microdis (opis
w EP5/2014, str. 74).
Tibbo Project System (TPS) to kompletna platforma do łatwego tworzenia różnorodnych systemów sterowania, zarówno dla aplikacji automatyki, jak i dla niezależnych
urządzeń elektronicznych. Na platformę składają się trzy rodzaje elementów: TPP – Tibbo Project PCB, czyli płytka drukowana będąca podstawą komputera, Tibbity (Tibbo
Bits) – kolorowe moduły wejść i wyjść, montowane na TPP, TPB – Tibbo Project Box,
obudowa umożliwiająca estetyczne zamknięcie komputera.
Płytki C027 firmy u-blox umożliwiają wykonywanie prototypów różnorodnych
urządzeń sieciowych. Producent z założenia przygotował je pod kątem aplikacji związanych z technologią IoT, zapewniając im możliwość nieprzerwanej komunikacji z Internetem. Zestawy C027 są wielkości karty kredytowej, dzięki czemu łatwo za ich pomocą
tworzyć urządzenia przenośne. Ich sercem jest mikrokontroler z rdzeniem Cortex-M3
wyposażony w 64 kB pamięci RAM, pamięć Flash mieszczącą 512 MB, taktowany
przebiegiem o częstotliwości 96 MHz. Komunikacja z Internetem odbywa się przede
wszystkim z użyciem modułów UMTS/CDMA lub GSM (zależnie od wersji). Co ważne,
zestawy można programować w darmowym środowisku mbed.
Te niezwykle cenne zestawy są do wzięcia w ramach klubu KAP. Wystarczy jedynie
pochwalić się pomysłem na ich zastosowanie. Gorąco zachęcam!
4
Miesięcznik „Elektronika Praktyczna”
(12 numerów w roku) jest wydawany
przez AVT-Korporacja Sp. z o.o. we współpracy
z wieloma redakcjami zagranicznymi.
wydawnictwo
Wydawca:
AVT-Korporacja Sp. z o.o.
03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11
tel.: 22 257 84 99, faks: 22 257 84 00
Adres redakcji:
tel.: 22 257 84 49, 22 257 84 60
tel.: 22 257 84 65, 22 257 84 48
faks: 22 257 84 67
e-mail: [email protected]
www.ep.com.pl
Redaktor Naczelny:
Wiesław Marciniak
Redaktor Programowy,
Przewodniczący Rady Programowej:
Piotr Zbysiński
Zastępca Redaktora Naczelnego,
Redaktor Prowadzący:
Jacek Bogusz, tel. 22 257 84 49
Redaktor Działu Projektów:
Damian Sosnowski, tel. 22 257 84 58
Szef Pracowni Konstrukcyjnej:
Grzegorz Becker, tel. 22 257 84 58
Menadżer magazynu
Katarzyna Wiśniewska, tel. 22 257 84 65, 500 060 817
Marketing i Reklama:
Bożena Krzykawska, tel. 22 257 84 42
Katarzyna Gugała, tel. 22 257 84 64
Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60
Andrzej Tumański, tel. 22 257 84 63
Maja Gilewska, tel. 22 257 84 71
Sekretarz Redakcji:
Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60
DTP i okładka:
Dariusz Welik
Redaktor strony internetowej www.ep.com.pl
Mateusz Woźniak
Stali Współpracownicy:
Arkadiusz Antoniak, Rafał Baranowski, Lucjan Bryndza,
Marcin Chruściel, Jarosław Doliński, Andrzej Gawryluk,
Krzysztof Górski, Tomasz Gumny, Tomasz Jabłoński,
Michał Kurzela, Szymon Panecki, Krzysztof Paprocki,
Krzysztof Pławsiuk, Sławomir Skrzyński, Jerzy Szczesiul,
Ryszard Szymaniak, Adam Tatuś, Marcin Wiązania,
Tomasz Włostowski, Robert Wołgajew
Uwaga! Kontakt z wymienionymi osobami jest możliwy
via e-mail, według schematu: imię[email protected]
Prenumerata w Wydawnictwie AVT
www.avt.pl/prenumerata lub tel: 22257 84 22
www.sklep.avt.pl, tel: (22) 257 84 66
Prenumerata w RUCH S.A.
www.prenumerata.ruch.com.pl
lub tel: 801 800 803, 22 717 59 59
Wydawnictwo
AVT-Korporacja Sp. z o.o.
należy do Izby Wydawców Prasy
Copyright AVT-Korporacja Sp. z o.o.
Projekty publikowane w „Elektronice Praktycznej” mogą
być wykorzystywane wyłącznie do własnych potrzeb.
Korzystanie z tych projektów do innych celów, zwłaszcza
do działalności zarobkowej, wymaga zgody redakcji
„Elektroniki Praktycznej”. Przedruk oraz umieszczanie
na stronach internetowych całości lub fragmentów
publikacji zamieszczanych w „Elektronice Praktycznej”
jest dozwolone wyłącznie po uzyskaniu zgody redakcji.
Redakcja nie odpowiada za treść reklam i ogłoszeń
zamieszczanych w „Elektronice Praktycznej”.
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2014
Zdalny włącznik dwukanałowy
Nieskomplikowany włącznik radiowy
Nr 6 (258)
Czerwiec 2014
zbudowany z mikrokontrolera ATtiny24,
modułu radiowego TX433 i kilku elementów
biernych. Z pewnością przyda się w wielu
miejscach.
Automatyczny sterownik świateł
do jazdy dziennej
Coś dla miłośników ulepszania swoich aut
– sterownik świateł mijania, który obniża
ich moc do poziomu dopuszczalnego przez
normy dla świateł dziennych oraz umożliwia
automatyczne, łagodne zaświecanie i gaszenie świateł.
AVTDuinoLVC – konwerter
napięcia
Konwerter poziom napięcia dla płytek zgodnych formatem z Arduino, lecz wykorzystujących standard napięciowy 3,3 V np. płytki
STM Maple, Kinetis, Arduino Due itp. Konwerter umożliwia tym płytkom współpracę
z modułami rozszerzeń dla Arduino.
Generator/tester sygnału cyfrowego
audio z interfejsem S/PDIF
Od ostatniego opisu generatora sygnału cyfrowego audio mija prawie piętnaście lat
(T Giesberts „Generator testowy sygnału
S/PDIF”, EP 12/99). Czas nadrobić zaległości... Urządzenie powstało, aby ułatwić uruchamianie lub naprawy przetworników DAC,
zastępując wysłużony komplet odtwarzacza
CD i płytę testową.
Projekty
AVTDuinoLVC. Konwerter poziomu napięcia dla modułów Arduino ............................................... 20
Zdalny włącznik dwukanałowy ....................................................................................................... 22
Termometr analogowy z lampą Nixie ............................................................................................. 26
Automatyczny sterownik świateł do jazdy dziennej ....................................................................... 29
SPDIF_Gen – generator/tester sygnału cyfrowego S/PDIF................................................................ 32
Miniprojekty
ADCHR_Expander ........................................................................................................................... 38
LiPo_833. Miniaturowa ładowarka Li-Po zasilana z USB ................................................................. 40
Symulator czujników ABS ............................................................................................................... 41
Moduł rozszerzeń z płytką stykową kompatybilny z AVTduino....................................................... 44
Projekt Czytelnika
Bezpieczna Karta, czyli jak nie zgubić portfela lub kluczy ............................................................... 45
Wybór konstruktora
TEMAT NUMERU
Rozpraszanie ciepła ........................................................................................................................
48
Notatnik konstruktora
HSIC czy USB? ................................................................................................................................ 58
Nowinki z firmy Zuken. Projektowanie płytek drukowanych wspomagane tabletem ..................... 60
Obsługa rdzenia Cortex-M4F w systemie ISIXRTOS......................................................................... 62
ST MCU Finder: bezpłatna aplikacja dla fanów STM32 i STM8 ....................................................... 66
Podzespoły
Psoc4 – PSoC z ARM Cortex M0 za dolara ...................................................................................... 69
Niech stanie się światłość! Projektowanie zasilaczy dla oświetlenia LED......................................... 72
ISD9160 – system audio w pojedynczym chipie ............................................................................. 74
Wyświetlacz z systemem plików ..................................................................................................... 76
Termometr z lampą Nixie
Prezentacje
Opis projektu termometru ze wskaźnikiem
Pomiar zmiennych parametrów środowiska podwodnego z wykorzystaniem cRIO ........................ 56
Nixie. Polecamy go szczególnie tym miłośnikom elektroniki retro, którym znudziły się
wskaźniki cyfrowe.
Redakcyjny serwer FTP, a na
nim materiały dodatkowe
oraz poprzednie części do
artykułów.
Dane wymagane do
logowania na serwerze FTP
Elektroniki Praktycznej:
host: ftp://ep.com.pl
użytkownik: 31063
hasło: 8iyw2174
Uwaga: na serwerze FTP są dostępne
materiały począwszy od numeru
12/1998 do wydania bieżącego.
Dostęp do poszczególnych
materiałów dla Czytelników EP
po podaniu unikatowego hasła
opublikowanego w EP.
6
Sprzęt
Zdalny pomiar temperatury. Pirometr IR 260-8S............................................................................. 78
Uniwersalna platforma testowa wyświetlaczy TFT .......................................................................... 80
FREEDOM (FRDM) = Cortex-M0+ w opakowaniu Arduino.
Tanie platformy startowe dla mikrokontrolerów z rodziny KINETIS................................................. 82
Kursy
Analiza protokołów (4). Analizowanie interfejsu I2C ....................................................................... 85
32 bity jak najprościej – STM32F0 (6). Obsługa pól dotykowych .................................................... 90
Zestaw ewaluacyjny Tiva C Series TM4C123G LaunchPad ............................................................... 94
Automatyka i Mechatronika Praktyczna
Urządzenia i komponenty interfejsu człowiek-maszyna firmy Giovenzana ................................... 106
Sterowanie silnikiem skokowym za pomocą sterownika S7-1500 (1) ........................................... 107
Programowanie PLC zgodnie z normą IEC61131 – standardy i środowisko programistyczne ....... 113
Od wydawcy .................................................................................................................................... 4
Nie przeocz. Podzespoły ................................................................................................................... 8
Nie przeocz. Koktajl niusów ........................................................................................................... 14
Info .............................................................................................................................................. 101
Biblioteka ..................................................................................................................................... 116
Niezbędnik elektronika ................................................................................................................. 117
Kramik i rynek .............................................................................................................................. 118
Oferta........................................................................................................................................... 120
Prenumerata ................................................................................................................................ 121
Zapowiedzi następnego numeru .................................................................................................. 122
Komunikacja bezprzewodowa w Twojej aplikacji
Microchip wspiera wiele różnorodnych protokołów komunikacji
bezprzewodowej i przewodowej, oferując układy peryferyjne i mikrokontrolery
PIC® lub kontrolery sygnałów cyfrowych dsPIC® Digital Signal Controller (DSC).
Rozwiązania firmy Microchip zawierają:
USB
Wi-Fi®
8-, 16- i 32-bitowe mikrokontrolery z USB,
od prostych i tanich aplikacji do złożonych
systemów oraz bezpłatne biblioteki
oprogramowania obsługujące USB device, host
i On-The-Go.
Innowacyjne moduły układy komunikacyjne
pozwalają podłączyć do Internetu różne
urządzenia. Moduły embedded transceiverów
IEEE Std 802.11 Wi-Fi i darmowe stosy TCP/IP.
Ethernet
Mikrokontrolery PIC z zintegrowanym
interfejsem Ethernet 10/100, samodzielne
kontrolery Ethernetu i układy adresowe MAC
EUI - 48™/EUI - 64™.
CAN
8-, 16- i 32-bitowe mikrokontrolery i 16-bitowe
DSC ze zintegrowanym CAN, samodzielne
kontrolery CAN, ekspandery I/O i
transceivery CAN.
LIN
Układy LIN Bus Master Node a także LIN
Bus Slave Node dla 8-, 16- i 32-bitowych
mikrokontrolerów PIC oraz 16-bitowych
kontrolerów dsPIC. Warstwę fizyczną
połączenia wspierają transceivery CAN i LIN.
ZigBee®
Certyfikowana platforma ZigBee Compliant
Platform (ZCP) dla protokołów ZigBee PRO,
ZigBee RF4CE i ZigBee 2006. Rozwiązania
firmy Microchip zawierają transceivery,
mikrokontrolery PIC18, PIC24 i PIC32,
rodzinę kontrolerów sygnałowych dsPIC oraz
certyfikowane stosy dla tych protokołów.
ZANIM ROZPOCZNIESZ
KOLEJNY PROJEKT Z
KOMUNIKACJĄ PRZEWODOWĄ
LUB BEZPRZEWODOWĄ:
1. Ściągnij bezpłatne biblioteki
oprogramowania
2. Znajdź tanie narzędzia projektowe
3. Zamów próbki
www.microchip.com/usb
www.microchip.com/ethernet
www.microchip.com/can
www.microchip.com/lin
www.microchip.com/wireless
MiWiTM
MiWi i MiWi P2P to bezpłatne protokoły
opracowane przez firmę Microchip i
przeznaczone do aplikacji komunikacji
bezprzewodowej krótkiego zasięgu bazujących
na specyfikacji IEEE 802.15.4™ WPAN.
Płytka demonstracyjna Wi-Fi G (DV102412)
Nazwa Microchip i logo, logo Microchip, dsPIC, MPLAB i PIC są zastrzeżonymi znakami towarowymi firmy Microchip Technology Incorporated w USA i innych krajach. Wszystkie pozostałe znaki towarowe są własnością ich odpowiednich
właścicieli. ©2013 Microchip Technology Inc. Wszystkie prawa zastrzeżone. ME1023BPol/08.13
NIE PRZEOCZ
koktajl
niusów
riałów Półprzewodnikowych, wywodzącego się z Przemysłowego
Instytutu Elektroniki i Biura Badawczo-Rozwojowego Fabryki Lamp
Elektronowych w Warszawie. Przedmiotem działania Instytutu było
prowadzenie prac naukowo-badawczych i rozwojowych oraz wdrożeń w zakresie materiałów elektronicznych, a w szczególności dotyczących technologii otrzymywania i efektywnego wykorzystania tych
materiałów na potrzeby elektronizacji w kraju. Dziś ITME jest wiodącym polskim instytutem badawczym i centrum badawczo-technologicznym prowadzącym badania naukowe oraz prace badawczo-rozwojowe w zakresie inżynierii materiałowej (np. grafen), elektroniki,
fotoniki, optoelektroniki.
CSI się przeprowadziła
Firma CSI – krakowski dostawca komputerów, pamięci i systemów
automatyki przemysłowej przeprowadził się do nowej siedziby przy
ul. Sosnowieckiej 89 w Krakowie. Telefony i adresy internetowe pozostają bez zmiany.
35 lat ITME
ITME, czyli Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, obchodzi swoje 35-lecie istnienia. Instytut został utworzony zarządzeniem
Prezesa Rady Ministrów 5 lutego 1979 r. i powstał z przekształcenia
istniejącego od roku 1971 Ośrodka Naukowo-Produkcyjnego MateREKLAMA
Prototypy z drukarki 3D
W odpowiedzi na liczne pytania ze strony klientów, firma Kradex
poszerzyła ofertę produkcyjną w zakresie obudów dla elektroniki
o usługi prototypowania na drukarce 3D. Eliminuje to bardzo wiele
błędów w projekcie oraz skraca czas projektowania, przygotowania
oraz wprowadzenia całego produktu na rynek.
Kalendarium nadchodzących wydarzeń
W dniach 7-9 maja 2014 roku w Kudowie-Zdroju już po raz jedenasty
będzie miała miejsce Ogólnopolska Konferencja Techniczna organizowana przez firmę Sonel. Program konferencji obejmuje zagadnienia związane z pomiarami instalacji elektrycznych: impedancji pętli
zwarciowej w obwodach chronionych wyłącznikami różnicowoprądowymi, badanie rezystancji uziemienia oraz napięć uziomowych
i napięć dotykowych, a także zagadnienia związane z analizą jakości
zasilania. Wykładowcami będą specjaliści z Instytutu Energoelektryki
Politechniki Gdańskiej oraz Wrocławskiej – gwarantuje to wysoki poziom szkolenia i umożliwia poznanie najnowszych trendów w rozwoju aparatury pomiarowej.
Moxa Solution Day 2014 – Elmark Automatyka zaprasza na kolejne spotkaniem z firmą Moxa, na którym zostaną zaprezentowane najnowsze rozwiązania komunikacji przemysłowej do szeroko pojętej au-
14
PROJEKTY
AVTDuinoLVC
Konwerter poziomu napięcia dla modułów Arduino
Przedstawiona płytka jest
konwerterem poziomu napięcia
dla płytek zgodnych formatem
pod względem wyprowadzeń
z Arduino, ale zasilanych
napięciem 3,3 V, na przykład
STM Maple, Freescale Kinetis,
Arduino Due itp. Umożliwia
im współpracę z szeroką gamą
płytek rozszerzeń wymagających
do sterowania poziomów
zgodnych z CMOS zasilanym
5 V.
Rekomendacje: płytka umożliwia
zastosowanie standardowych
modułów opracowanych dla
Arduino z płytkami zasilanymi
niższym napięciem.
Schemat ideowy układu konwertera przedstawiony jest na rysunku 1. Złącza i zwory,
w których oznaczenia zakończone są cyfrą
„5” są dołączone do interfejsu o poziomach
napięć logicznych 5 V (płytka rozszerzeń),
elementy z oznaczeniami zakończonymi cyfrą „3” są dołączone do płytki bazowej, o poziomach napięć logicznych 3,3 V.
Układ składa się z czterech bloków:
• Dzielnika napięć zbudowanego z rezystorów R5…R16 służącego do dopasowania poziomów napięć doprowadzonych
Wykaz elementów
Rezystory: (SMD 0805)
R1...R4, R6, R7, R9, R11, R13, R15: 10 kV
R5, R8, R10, R12, R14, R16: 19,6 kV
R17: 200 kV
Kondensatory:
C1…C6: 100 nF (SMD 0805)
Półprzewodniki:
U1, U2: ST2378E (SSOP20)
U3: PCA9306D (SO8)
Inne:
A453, A455, AREF, I2C233, I2C235: złącze
męskie IDC6+zwory
AD3: złącze męskie, szpilkowe SIP6 (goldpin)
AD5: gniazdo żeńskie SIP6
I2C3, I2C5: złącze męskie IDC4+zwory
IOH3: złącze męskie, szpilkowe SIP10
(goldpin)
IOH5: złącze żeńskie SIP10
IOL3, PWR3: złącze męskie, szpilkowe SIP8
(goldpin)
IOL5, PWR5: złącze żeńskie SIP8
RS3, I2CV3: złącze kątowe EH4
RS5, I2CV5: złącze męskie, szpilkowe SIP4
(goldpin)
20
AVT
5453
do wejść analogowych (np. z klawiatury
analogowej, płytki sensorów zgodnych
z 5 V itp.).
• Selektora napięcia odniesienia AREF
dla płytki bazowej i płytki rozszerzeń.
Selektor umożliwia niezależne ustawienie napięcia odniesienia dla płytki bazowej (zwarte wyprowadzenia 2-4=5 V,
4-6=3,3 V), płytki rozszerzeń (zwarte
1-3=5 V, 3-5=3,3 V) lub połączenie
wyprowadzeń REF obu płytek (zwarte
4-5=AREF). Podczas konfigurowania należy zwrócić uwagę, aby nie przekroczyć
dopuszczalnej wartości AREF dla płytki
bazowej.
• Konwertera poziomów dla wyprowadzeń
cyfrowych D0…D13 oraz sygnału RESET
zbudowanego w oparciu o popularne,
ośmiokanałowe konwertery logiczne
ST2378.
• Konfigurowanego konwertera poziomów
dla interfejsu I2C opartego o specjalizowany układ PCA9306.
Układ konwertera poziomów I2C wyposażono w zwory (I2Cxxx) zapewniające elastyczną konfigurację ze względu na zmienne
przyporządkowanie wyprowadzeń I2C w zależności od standardu płytki bazowej. Zwory współpracują parami tj. zworze A455 po
stronie 5 V, odpowiada zwora A453 po stro-
W ofercie AVT*
AVT-5453 A
Podstawowe informacje:
• Dwustronna płytka drukowana o formacie
Arduino.
• Kompatybilna z Arduino pod względem
rozmieszczenia wyprowadzeń.
• Konfigurowalne wyprowadzenia interfejsów
dla różnych standardów płytek Arduino.
• Nie wymaga programowania.
Dodatkowe materiały na FTP:
ftp://ep.com.pl, user: 31063, pass: 8iyw2174
• wzory płytek PCB
Projekty pokrewne na FTP:
(wymienione artykuły są w całości dostępne na FTP)
AVT-1795 AVTduino Battery Shield
(EP 3/2014)
AVT-1739 ADC Expander. Moduł ekspandera
z przetwornikiem AD/DA nie tylko
dla Arduino (EP 5/2013)
* Uwaga:
Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:
AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów
dodatkowych.
AVT xxxx A
płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w opisie
wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych.
AVT xxxx A+ płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli połączenie
wersji A i wersji UK) bez elementów dodatkowych.
AVT xxxx B
płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w załączniku pdf
AVT xxxx C
to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w PCB. Należy mieć na uwadze, że o ile nie zaznaczono
wyraźnie w opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów
dodatkowych, które nie zostały wymienione w załączniku pdf
AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje,
to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w link
umieszczony w opisie kitu)
Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma
załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą
wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl
nie 3,3 V. Ich położenie musi być identyczne, gdyż odłączają konwerter poziomów I2C
zarówno po stronie 3,3 V, jak i 5 V.
Zwory A455/A453 umożliwiają dołączenie konwertera I2C do płytek mających najstarszy standard wyprowadzeń (zgodnych
PROJEKTY
Zdalny włącznik
dwukanałowy
AVT
5455
Nieskomplikowany system
radiowy, który umożliwia zdalne
załączanie dwóch odbiorników
energii elektrycznej, których
zapotrzebowanie na zasilanie
nie przekracza 250 V AC/5 A.
Zasięg działania bez dodatkowej
anteny wynosi około 30 m.
Przekaźniki mogą pracować
w trybie bistabilnym lub
impulsowym, co przyda się np.
do sterowania napędem bramy
wjazdowej lub drzwi garażowych.
Dopełnieniem całości jest
nadajnik zdalnego sterownia
umieszczony w niewielkiej,
estetycznej obudowie.
Rekomendacje: włącznik
przyda się w różnych układach
automatyki domowej.
Kompletne urządzenie tworzą nadajnik
i odbiornik. Zarówno jedno jak i drugie
urządzenie zamknięto w estetycznych, praktycznych, profesjonalnych obudowach. Sterowanie odbywa się w paśmie ISM na częstotliwości 433 MHz. Odbiornik ma swój unikatowy adres, co po drobnej zmianie oprogramowania, umożliwia współużytkowanie
kilku takich systemów na jednym obszarze.
Nadajnik
Schemat ideowy nadajnika pokazano na rysunku 1. Składa się on z mikrokontrolera
ATtiny24, modułu radiowego TX433 i kilku
elementów biernych. Najważniejszym elementem składowym nadajnika jest jednak
program zawarty w pamięci mikrokontrolera.
Jeśli nadajnik jest nieużywany (gdy nie
jest wciśnięty żaden przycisk), mikrokontroler zostaje wprowadzony w tryb najniższego
poboru energii – PowerDown. Dodatkowo są
wyłączane moduły Watchdog i BOD, a zastosowany stabilizator MCP1703 „na własne
potrzeby” pobiera prąd o natężeniu zaledwie
2 mA. W efekcie pobór prądu całego układu
w tym stanie jest znikomo mały i bateria
o pojemności 100 mAh powinna wystarczyć
na ponad 4 miesiące użytkowania.
Po naciśnięcia któregoś z przycisków jest
generowane przerwanie Pin Change Interrupt
i zostaje wznowione wykonywanie programu.
W pierwszej kolejności – za pomocą funkcji
22
SwitchScan() – jest sprawdzany stan przycisków. Następnie funkcja CodeInit() przygotowuje tablicę danych, która zawiera informację o tym, jak ma wyglądać każdy impuls
przebiegu wysłanego do modułu radiowego.
Kolejne impulsy odpowiadają kolejnym bitom
danych a czas trwania impulsu zawiera informację o wartości bitu. Po każdym impulsie
następuje przerwa o stałym czasie. Logicznej
„1” (H_BIT) odpowiada impuls o czasie 1,6
ms, natomiast logicznemu „0” (L_BIT) impuls
o czasie 0,8 ms. Czas trwania przerwy po każdym impulsie wynosi 1,6 ms.
Elementy tablicy zawierają cztery liczby:
0, 1, 2, 3. Wartość „0” to brak impulsu tzw.
NULL_BIT. Wartość „1” odpowiada logicznej
jedynce, wartość „2” odpowiada logicznemu
zeru, a wartość „3” to impuls o czasie trwania
3,2 ms nazwany w programie SPECIAL_BIT.
Dwa dodatkowe stany są niezbędne do synchronizacji odbioru przebiegów. Jeden przebieg to 26 impulsów. Taki pakiet to ramka,
która zawiera punkt startu, część synchronizującą, część stałą, czyli adres urządzenia i część
zależną od wciśniętego przycisku, a więc komendę. Budowę ramki pokazano na rysunku 2. Pierwszy impuls jest wyznacznikiem początku ramki i stanowi połączenie dwóch impulsów: SPECIAL_BIT i L_BIT, i trwa w sumie
4,8 ms. Następnie ramka zawiera 5 impulsów
logicznego zera – jest to część synchronizująca.
Ta część ramki ma pomóc w dostrojeniu mo-
W ofercie AVT*
AVT-5455 A
AVT-5455 B
AVT-5455 C
AVT-5455 UK
• Sterowanie drogą radiową w paśmie
433 MHz.
• Dwa wyjścia przekaźnikowe o obciążalności
maksymalnej 5 A/250 V AC.
• Zasięg ok. 30 m (ok. 100 m z dodatkową
anteną).
• Praca bistabilna (włącz/wyłącz) lub monostabilna (impulsowa).
• Wyjścia sterowane nadajnikiem lub przyciskami na odbiorniku.
• Pilot w małej, ergonomicznej obudowie (KM
P-15).
• Odbiornik dopasowany do obudowy Z106
(przeznaczonej do mocowania na szynie
DIN).
• Zasilanie pilota – bateria LR23 12 V, pobór
prądu 10 mA.
• Zasilanie odbiornika – 9...12 V AC lub
9...15 V DC, pobór prądu max 120 mA.
AVT-5407 Włącznik sterowany radiowo
(EP 8/2013)
AVT-5290 3-kanałowa aparatura do zdalnego
sterowania modeli (EP 5/2011)
AVT-5184 Tor transmisji bezprzewodowej
(EP 5/2009)
* Uwaga:
dodatkowych.
AVT xxxx A
AVT xxxx B
AVT xxxx C
PROJEKTY
Termometr analogowy
z lampą Nixie
Pierwsze lampy Nixie pojawiły się już w połowie dwudziestego
wieku. Przez wiele lat stosowano je w różnej aparaturze, ale
zostały wyparte przez nowsze wyświetlacze VFD oraz LED.
Przez kilkadziesiąt lat zapomniane powtórnie wróciły do łask
w projektach retro elektroników hobbystów, jak również szerszego
grona odbiorców, dzięki pojawiającym się coraz częściej projektom
komercyjnym.
Rekomendacje: termometr o niesamowitym
wyglądzie uatrakcyjni niejedno wnętrze.
Niniejszy projekt pełni rolę analogowego,
elektronicznego termometru retro. Dzięki
zastosowaniu czujnika DS18B20 mającego
maksymalną rozdzielczość pomiaru 12 bitów można mierzyć temperaturę z dużą dokładnością w szerokim zakresie, zależnie od
zastosowanej skali. Prezentowany termometr
jest szczególnie polecany miłośnikom elektroniki retro, którym znudziły się termometry cyfrowe.
Barografy Nixie
Barografy Nixie są lampami wskaźnikowymi,
w których długość poświaty przy katodzie
zależy od prądu anodowego przepływającego przez lampę. Od lamp Nixie różnią się budową, chociaż zasada ich działania opiera się
na tych samych zjawiska fizycznych. Zawierają anodę i katodę lub anodę i dwie katody
(katodę główną i katodę sterującą) zamknięte
w cienkiej szklanej rurce wypełnionej gazem szlachetnym pod ciśnieniem. Barografy
Nixie mają niższe napięcie zapłonu, gaśnięcia oraz pracy w porównaniu z wyświetlaczami (lampami) cyfrowymi Nixie. Napięcie
zapłonu dla lamp IN13 wynosi około 140 V,
a napięcie pracy 94…99 V. Długość poświaty
przy katodzie jest liniowo zależna od prądu
anodowego. Po zwiększeniu prądu lampa
wchodzi w nasycenie (zwiększa się prąd
anodowy, a długość zostaje na stałym poziomie maksymalnym). Po wejściu w nasycenie
zwiększa się jedynie intensywność poświaty
przy katodzie, a zmniejsza żywotność lampy.
Z tego powodu nigdy nie powinno się wprowadzać lampy w nasycenie.
Opis układu
Schemat ideowy termometry pokazano na
rysunku 1. Sercem układu jest mikrokontroler ATtiny2313 pracujący z użyciem wewnętrznego oscylatora RC o częstotliwości
1 MHz. Jako czujnik temperatury zastosowano popularny układ scalony DS18B20 umoż-
26
AVT
5452
liwiający pomiar w zakresie od -55 do 125°C
z rozdzielczością maksymalną 12 bitów.
Układ U1, wraz z zestawem elementów zewnętrznych, stabilizuje napięcie 5 V służące
do zasilania części cyfrowej termometru.
Ze względu na wysokie napięcie zapłonu lampy zastosowano przetwornice zaporową podwyższającą napięcie na kontrolerze MC34063. Tranzystor MOSFET T1 wraz
z rezystorem R3 rozładowującym bramkę
pełni rolę klucza. Podczas przewodzenia
tranzystora dławik L1 magazynuje energię
w postaci pola magnetycznego, a dioda D1
jest spolaryzowana zaporowo zabezpieczając
kondensator C7 przed rozładowaniem. Po
otwarciu tranzystora w cewce indukuje się
napięcie dodające się do napięcia zasilania
na skutek, czego dioda zaczyna przewodzić
doładowując kondensator do napięcia wyższego niż wyjściowe. Rezystorowy dzielnik
napięcia R4, R5 jest elementem pętli sprzężenia zwrotnego, dzięki której przetwornica
utrzymuje stabilne napięcie wyjściowe.
Do wyświetlania temperatury zastosowano – pokazany na fotografii 2 – radziecki barograf Nixie IN13 (ИН13) o napięciu
zapłonu 140 V. Do sterowania lampą służy
regulowane źródło prądowe składające się
W ofercie AVT*
AVT-5452 A
• Zasilanie +12 V DC/maks. 250 mA.
• Zakres mierzonej temperatury +10…+44˚C
(pomiar temperatury pokojowej).
• Wskaźnik Nixie – lampa IN13.
• Czujnik temperatury DS18B20.
• Układ scalony mikrokontrolera ATtiny2313.
• Jednostronna płytka drukowana.
Projekt 210 Termometr pokojowy z lampami
Nixie (EP 10/2013)
AVT-5390
Zegar w stylu retro z lampami
Nixie typu Z570M/Z573M
(EP 4/2013)
Projekt 208 Zegar Nixie z jedną lampą
(EP 3/2013)
AVT-5145
Zegar retro na lampach Nixie
(EP 9/2008)
AVT-521
Zegar Nixie dla oszczędnych
(EP 8/2003)
* Uwaga:
dodatkowych.
AVT xxxx A
AVT xxxx B
AVT xxxx C
Automatyczny sterownik świateł do jazdy
dziennej
PROJEKTY
Automatyczny sterownik
świateł do jazdy dziennej
Od wielu lat istnieje
obowiązek jazdy przez całą
dobę z włączonymi światłami
mijania. Było to jednak
sprzeczne z przepisami Unii
Europejskiej, więc 4 maja 2009
roku Minister Infrastruktury
wprowadził rozporządzenie,
które zezwala na zainstalowanie
w samochodzie dodatkowych
świateł do jazdy dziennej bez
obowiązku zaświecania tylnych
świateł pozycyjnych. Od tamtej
pory na rynku pojawiło się
wiele rodzajów diodowych
reflektorów do jazdy dziennej,
jednak czasami montaż takich
świateł jest niemożliwy z uwagi
na fakt, że nie da się zachować
odległości, o których mowa
w przepisach lub po prostu
takie lampy takie szpecą pojazd.
Rozwiązaniem tego problemu
jest użycie istniejących świateł
drogowych jako świateł do jazdy
dziennej.
Rekomendacje: urządzenie
przyda się wszystkim, którzy
chcą poprawić komfort
użytkowania swojego samochodu.
Aby były bezpieczne dla nas i dal innych użytkowników drogi, światła zainstalowane w samochodzie muszą spełniać kilka warunków:
• Ich wiązka powinna być skupiona eliptycznie, świecić na wprost, czyli tak
samo, jak światła drogowe.
• Światłość w osi świecenia minimalnie
400 cd, maksymalnie 800 cd.
• Kątowy
rozkład
natężenia
jest
symetryczny i jest opisany w przepisach
(aneks nr 3), ale na przykład wymaga się
minimalnie 70% światłości w pionie dla
kąta 5 stopni i minimalnie 20% jasności
dla kąta 10 stopni. W poziomie wymagania minimalne są następujące: 90% dla
5 stopni, 70% dla 10 stopni, 25% dla
20 stopni.
Jak z tego wynika, optymalna wiązka eliptyczna, skupiona, skierowana osią
AVT
5454
główną na wprost, czyli równolegle do osi
podłużnej pojazdu. Drugi wniosek jest taki,
że jako zamiennik świateł do jazdy dziennej
można użyć świateł drogowych, również
po obniżeniu ich mocy do około 20 W na
lampę, tak aby w osi nie emitowały więcej
niż 800 cd i mniej niż 400 cd. Dodatkowo,
te światła myszą wyłączać się po załączeniu
świateł mijania.
Aby obniżyć moc świateł do 20 W należy
obniżyć napięcie do około 6 V na przykład za
pomocą stabilizatora liniowego lub przebiegu PWM. W swoim sterowniku wykorzystałam modulację PWM, co znacząco obniżyło
moc wydzielaną w elemencie kluczującym
i pozwoliło zrealizować łagodne rozjaśnianie
żarówek świateł drogowych.
Opis układu
Schemat ideowy sterownika świateł do jazdy dziennej pokazano na rysunku 1. Podczas jego projektowania największą uwagę
poświęcono takiej konstrukcji, aby ułatwić
i uprościć jego montaż w samochodzie. Dlatego jest od dołączony bezpośrednio do akumulatora. Światła zostają zaświecone, gdy
alternator zacznie ładować akumulator, a napięcie w instalacji wzrośnie powyżej 13,2 V.
Spadek napięcia poniżej 13,2 V powoduje
wyłączenie świateł dziennych, ponieważ jest
on sygnałem wyłączenia silnika.
Głównym elementem sterownika jest
układ scalony U1 (SG3524). Jest to generator
przebiegu PWM przeznaczony do zastosowania w przetwornicach napięcia. Dzięki wbudowanemu w strukturę układu komparatorowi i sprzężeniu zwrotnemu jest możliwe
utrzymanie stałej mocy świateł, niezależnej
od napięcia w instalacji pojazdu. Zasilanie
z akumulatora zostaje podane na wyprowadzenie 1 złącza CON1 poprzez rezystor R1
W ofercie AVT*
AVT-5454 A
• Zasilanie 12…15 V (stan urządzenia zależny
od napięcia zasilającego).
• Współpracuje ze światłami mijania o oznaczeniu RL lub DRL.
• Pobór prądu w stanie nieaktywnym:
6…9 mA.
• Prototyp przetestowano w samochodzie
marki Ford Focus.
AVT-3095 Komputer samochodowy
(EdW 4/2014)
AVT-1743 Moduł sterownika komfortowych
kierunkowskazów (EP 6/2013)
AVT-5395 TIDex – komputer dla samochodów
z silnikiem Diesla (EP 5/2013)
AVT-1599 Softstart do żarówek
samochodowych H7 (EP 11/2010)
* Uwaga:
dodatkowych.
AVT xxxx A
AVT xxxx B
AVT xxxx C
REKLAMA
29
PROJEKTY
SPDIF_Gen – generator/
tester sygnału cyfrowego
AVT
S/PDIF
5451
Od ostatniego opisu generatora
sygnału cyfrowego audio
w Elektronice Praktycznej minęło
niemal piętnaście lat (EP 12/99
„Generator testowy sygnału
S/PDIF”, T. Giesberts). Czyżby
w tym czasie nie było potrzeby
uruchomienia przetwornika C/A,
przetestowania odbiornika S/PDIF
lub tematyka cyfrowego audio
nie znajdowała fanów lub co
gorsze – działali oni wyłącznie
w oparciu o tzw. złote ucho?
Najwyższy czas nadrobić
zaległości.
Rekomendacje: urządzenie
powstało w celu ułatwienia
uruchamiania bądź naprawy
przetworników C/A, zastępując
wysłużony komplet odtwarzacza
CD i płytę testową.
Konstrukcja nie ma ambicji doścignięcia
urządzeń profesjonalnych typu Digirator
DR2, ale przynajmniej zostawi w kieszeni
nieco gotówki na ciekawsze eksperymenty. Układ modelowy generuje przebiegi
W ofercie AVT*
AVT-5451 A
• Zasilanie z gniazda USB (5 V/250 mA).
• Dwustronna płytka drukowana.
• Sygnał wyjściowy S/PDIF w standardzie
coaxial.
• Generowanie sygnału audio lub szumu.
• Sygnał prostokątny, sinusoidalny, trójkątny.
• Częstotliwość sygnału wybierana skokowo:
100 Hz, 1 kHz, 10 kHz.
• Tłumienie zmieniane skokowo: 0 dB,
-20 dB, -40 dB lub płynnie, za pomocą
potencjometru.
AVT-5299
AVT-5298
AVT-566
AVT-514R
AVT-574
---
Rysunek 1. Schemat blokowy ADAU144x (na podstawie dokumentacji producenta)
32
Karta dźwiękowa
z przetwornikiem PCM2902
(EP 7/2011)
Konwerter USB na S/PDIF
(EP 7/2011)
Procesor audio z wejściem S/PDIF
(EP 3/2004)
Regenerator optyczny S/PDIF
(EP 6/2003)
Przełącznik optyczny SPDIF
(EP 5/2004)
Generator testowy sygnału S/PDIF
(EP 12/1999)
* Uwaga:
dodatkowych.
AVT xxxx A
AVT xxxx B
AVT xxxx C
MINIPROJEKTY
ADCHR_Expander
AVT
1802
Moduł uniwersalny zawierający
nowoczesny, 16-bitowy
przetwornik A/C typu MCP3428,
który w zasadzie jest
kompletnym układem akwizycji
danych pomiarowych. Moduł
przyda się do rozszerzenia
funkcjonalności komputerów
jednopłytkowych.
Schemat blokowy układu MCP3428 pokazano na rysunku 1. Ma on 4-kanałowy multiplekser analogowy, wzmacniacz o cyfrowo
programowanym wzmocnieniu (G=1, 2, 4,
8 V/V) i 16-bitowy przetwornik delta-sigma
o prędkości próbkowania 15 SPS. Możliwie
jest przetwarzanie sygnałów różnicowych lub
niesymetrycznych (rozdzielczość ograniczona
o jeden bit ze wzglądu na brak bitu znaku). Rozdzielczość pomiaru jest określana programowo
i może być ograniczona do 14 lub 12 bitów przy
jednoczesnym wzroście szybkości próbkowania, odpowiednio, do 60 lub 240 SPS. Układ
ma wbudowane, precyzyjne źródło napięcia
odniesienia 2.048 V.
Komunikacja odbywa się z użyciem interfejsu I2C. Układ charakteryzuje się niewielkim
W ofercie AVT*
AVT-1802 A
Wykaz elementów:
R1: 2,2 kV (SMD 0805)
R2…R13: 10 kV/1% (SMD 0805)
C1: 0,1 mF (SMD 0805)
C2, C7, C8, C13: 10 nF/5% (SMD 0805)
C3…C6, C9…C12: 1 nF/5% (SMD 0805)
CE1: 10 mF (SMD „B”)
U1: MCP3428 (SSOP14)
CH1…CH4: złącze SIP 2,54 mm/12-pin
I2C: złącze EH4 kątowe
I2C1: złącze SIP 2,54 mm/4-pin
L1: 1 mH (SMD 0805)
PWR: dioda LED, SMD
SW: przełącznik DIP4
poborem mocy i zasilaniem
z zakresu 2,7…5,5 V.
Schemat ideowy modułu zamieszczono na rysunku 2. Sygnały wejściowe
doprowadzone są do gniazd
CHx. Dalej, przez filtr dolnoprzepustowy, do wejść
różnicowych przetwornika
U1. Przy pracy z niesymetrycznym sygnałem wejściowym należy zewrzeć piny
2-3 odpowiedniego złącza
CHx, niesymetryczny sygnał
doprowadzić do wyprowadzenia 1, a masę do 2. Przy
Rysunek 1. Schemat blokowy MCP3428 (za notą
producenta)
* Uwaga:
dodatkowych.
AVT xxxx A
AVT xxxx B
AVT xxxx C
Tabela 1. Wybór adresów MCP3428
I 2C
38
MCP3428
A2
A1
A0
A0
0
0
0
0
A1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
Rysunek 2. Schemat ideowy modułu ekspandera przetwornika A/C
MINIPROJEKTY
Moduł rozszerzeń z płytką stykową kompatybilny
z AVTduino
AVT
AVT-5351
AVT-1677
AVT-5349
AVT-1675
AVT-1666
AVT-1668
AVT-1649
AVT-5320
* Uwaga:
dodatkowych.
AVT xxxx A
AVT xxxx B
AVT xxxx C
44
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
GND
GND
GND
GND
GND
GND
GND
GND
GND
GND
J11
GND
GND
GND
GND
GND
GND
GND
GND
EB
J10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
8
7
6
5
4
3
2
1
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
J12
8
7
6
5
4
3
2
1
śma mocująca umożliwiająca przytwierdzenie jej do płytki modułu.
LED2
LED1
S2
S1
D13
D12
D11
D10
D9
D8
J1
J13
1
2
3
4
5
6
7
8
J3
8
7
6
5
4
3
2
1
AREF
GND
D13
D12
D11
D10
D9
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
2
3
4
5
6
7
8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
A0
A1
A2
A3
A4
A5
1
2
3
4
5
6
RES
3,3V
+5V
GND
GND
VIN
1
2
3
4
5
6
J4
J2
RES
+5V
+5V
R5
10k
S1
R6
10k
S2
GND
LED1
LED1
3
4
AVT-1686
J9
Rysunek 2. Schemat montażowy modułu
rozszerzeń dla AVTduino
R3
S2
AVT-5362
AVT-1707
J8
GND
1
2
AVT-1720
3
4
AVT-1738
1
2
AVT-1739
AVTduino Battery Shield
(EP 3/2014)
ADC Expander. Moduł
ekspandera z przetwornikiem
AD/DA nie tylko dla Arduino
(EP 5/2013)
RTC Expander. Moduł z RTC oraz
EEPROM nie tylko dla Arduino
(EP 5/2013)
Cortexino Duo – płyta
ewaluacyjna z LPC1343
(EP 1/2013)
AVTDuinoMEGA (EP 9/2012)
DIO-Expander – moduł
ekspandera portów dla AVTDuino
(EP 9/2012)
AVTRelDuino Shield – moduł
wykonawczy dla Arduino
(EP 8/2012)
AVTduino RS – moduł
interfejsów szeregowych dla
Arduino (EP 7/2012)
AVTDuino PWM (EP 6/2012)
AVTduino Automation Board
(EP 6/2012)
STM32duino – kompatybilna
płytka z STM32F103C8T6
(EP 5/2012)
AVTduino Relay – moduł
przekaźników dla Arduino
(EP 3/2012)
AVTduino Ethernet – moduł
Ethernet dla Arduino (EP 3/2012)
AVTduino SD – moduł karty
pamięci kompatybilny z Arduino
(EP 11/2011)
AVT CPLDuino – kompatybilna
z Arduino płytka z CPLD
(EP 11/2011)
S1
AVT-1795
3
4
RESET
W ofercie AVT*
AVT-1805 A
AVT-1805 B
AVT-1805 C
Wykaz elementów:
R1...R4: 1 kV (SMD 0805)
R5, R6: 10 kV (SMD 0805)
LED1, LED2, PWR: dioda LED SMD
S1, S2, RESET: przycisk mikroswitch
SV1...SV13: listwa goldpin (100 szpilek)
Schemat ideowy modułu zamieszczono na
rysunku 1, natomiast montażowy na rysunku 2. Moduł okaże się niezwykle przydatny zawsze, gdy zajdzie potrzeba zbudowania niewielkiego sterownika lub prototypu
układu współpracującego z płytką Arduino.
Wszystkie sygnały z płytki bazowej ze złącz
J1...J4 zostały wyprowadzone na złącza
szpilkowe J5...J13. Na płytce modułu znalazło się również miejsce na uniwersalną
płytkę stykową ze 170 polami. Takie rozwiązanie umożliwia montaż i uruchamianie własnych układów prototypowych lub
zamontowanie dodatkowych elementów
wykonawczych i dowolne ich połączenie
z płytką bazową. Dodatkowo na potrzeby
wykonania interfejsu użytkownika, płytkę
wyposażono w 2 przyciski oznaczone jako
S1 i S2. Stanem aktywnym przycisków jest
poziom „0”, a ich sygnały doprowadzone
zostały na złącze szpilkowe J10. Na płytce
modułu zostały umieszczone 2 diody LED
(LED1, LED2) wraz z rezystorami ograniczającymi ich prąd (R3, R4). Anody diod dołączono do + 5 V, a katody wyprowadzono
również na złącze szpilkowe J10. Dioda LED
PWR informuje o obecności napięcia zasilania płytki modułu.
Montaż układu jest typowy i nie powinien przysporzyć problemów, na spodzie
płytki stykowej znajduje się dwustronna ta-
1
2
Kolejny z popularnej serii
modłów Arduino. Tym razem
jest to uniwersalny moduł
rozszerzeń – płytka uniwersalna
z złączami AVTduino, dodatkowo
wewnątrz modułu umieszczono
uniwersalną płytkę stykową.
Urządzenie szczególnie polecane
konstruktorom-elektronikom
pracującym z modułami
Arduino.
1805
LED2
LED2
R4 GND
GND
1k
GND
1k
J5
+5V
PWR
R1 GND
1k
D13
L
R2 GND
1k
A0
A1
A2
A3
A4
A5
1
2
3
4
5
6
J6
GND
GND
GND
GND
GND
GND
1
2
3
4
5
6
J7
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
+5V
1
2
3
4
5
6
Rysunek 1. Schemat ideowy modułu rozszerzeń dla AVTduino
Bezpieczna Karta, czyli jak niePROJEKT
zgubić portfela
lub kluczy
CZYTELNIKA
Dział „Projekty Czytelników” zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe
działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym
opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w tym dziale wynosi 250,– zł (brutto) za 1 stronę w EP.
Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.
Bezpieczna Karta,
czyli jak nie zgubić portfela
lub kluczy
216
Projekt
Projekt „Bezpieczna karta” powstał po tym jak zgubiłem portfel.
Pomyślałem, że w przyszłości warto byłoby uniknąć związanych
z tym kłopotów i że elektronik jakoś powinien sobie z tym
problemem poradzić. Przecież możemy użyć różnych technik
służących do lokalizowania przedmiotów – dziś nie jest problemem
zlokalizowanie np. zgubionego telefonu, ale co z kluczami lub
portfelem?
Rysunek 1. Schemat ideowy „Bezpiecznej Karty”
45
Z A R Z Ą D Z A N I E C I E P Ł E M T E M AT N U M E R U
WYBÓR KONSTRUKTORA
Rozpraszanie ciepła
Odprowadzanie ciepła z komponentów elektronicznych nierzadko
spędza sen z powiek projektantom urządzeń elektronicznych.
Często okazuje się, że nasz laptop, smartfon lub inne urządzenie
z mikroprocesorem mogłoby być mniejsze, lżejsze, gdyby nie
radiator i wentylator, w który muszą być wyposażone. Konieczność
odprowadzenia ciepła jest jednym z ważniejszych problemów
tworzonych przez układy półprzewodnikowe i czynników
ograniczających ich rozwój. Co ciekawe, mimo iż wymyślono wiele
różnych systemów chłodzenia np. za pomocą cieczy, to nadal
w większości zastosowań niezastąpione są radiatory i wentylatory.
W artykule zaprezentowano przegląd aktualnie stosowanych
i popularnych metod chłodzenia podzespołów elektronicznych
w skali mikro. Dzięki jego lekturze można szybko zorientować
się, co „w trawie piszczy” i wybrać najlepszą metodę dla
konstruowanego urządzenia.
Nie można powiedzieć, że problem utrzymywania stabilnych warunków temperaturowych narodził się wraz z komponentami półprzewodnikowymi: diodą, tranzystorem czy
układem scalonym, ponieważ ze wzrostem
temperatury szybko maleje np. niezawodność kondensatorów, które są wynalazkiem
wcześniejszym. Jednak jest faktem, że te nowoczesne podzespoły postawiły przed konstruktorami szczególne wymagania i zmusiły
do stosowania różnych metod, jak najlepiej
dopasowanych do danej aplikacji.
Radiatory
Zastosowanie radiatora jest jednym z najprostszych sposobów rozpraszania ciepła,
dlatego też radiatory są powszechnie i często stosowane w wielu urządzeniach elektronicznych. Są one wykonywane z róż-
48
nych materiałów, aczkolwiek najczęściej
z mającego niewielką rezystancję termiczną
i względnie niedrogiego aluminium, rzadziej
z mosiądzu lub miedzi. Radiatory mają różne
kształty, chociaż prawie zawsze dąży się do
tego, aby powierzchnia czynna radiatora, za
pomocą której może on oddawać ciepło do
otoczenia, była jak największa.
Przez elektronika radiator jest modelowany w postaci obwodu RC, w którym pojemności odpowiada ciężar radiatora, a rezystancji
elektrycznej – rezystancja termiczna. Zdając
się jedynie na intuicję można powiedzieć,
że radiatory mające duży ciężar będą miały
większą pojemność termiczną. Najważniejszym parametrem radiatora jest jego rezystancja termiczna. Jest to wielkość fizyczna
reprezentująca opór, jaki stawia dana materia
transportowaniu energii cieplnej pomiędzy
dwoma punktami. Jeśli kilka elementów przewodzących ciepło styka się ze sobą, to zachowują się analogicznie, jak zwykłe rezystory,
a więc ich rezystancje termiczne mogą sumować się, jak przy łączeniu szeregowym lub
odwrotności ich rezystancji termicznych, jak
przy łączeniu równoległym. Rezystancję termiczną ciała wyraża się za pomocą jednostki
[K/W], w postaci ilorazu różnicy temperatur
pomiędzy dwoma punktami i mocy, która tę
różnicę temperatur wywołała.
Stosując przekładki i pasty wykonane
z różnych materiałów termoprzewodzących
dąży się do tego, aby uzyskać jak najlepszy
kontakt obudowy elementu chłodzonego do
radiatora i aby rezystancja termiczna pomiędzy radiatorem, a elementem chłodzonym była jak najmniejsza. Zwykle po takich
czynnościach mieści się ona w przedziale
0,1…1˚K/W. Rezystancja termiczna pomiędzy radiatorem a powietrzem jest zwykle
`wielokrotnie niższa, niż rezystancja termiczna pomiędzy obudową elementu a powietrzem (typowe wartości to 2…20 K/W).
Na wartość rezystancji termicznej wpływa
wiele czynników, z których najbardziej istotne to kolor i powierzchnia radiatora, ruch
czynnika chłodzącego wokół niego (najczęściej powietrza) oraz temperatura samego
radiatora, ponieważ paradoksalnie radiator
mający wyższą temperaturę ma mniejszą rezystancję termiczną.
Ogromne znaczenie dla skuteczności
odprowadzania ciepła przez radiator ma
ruch czynnika chłodzącego wokół niego.
W niektórych zastosowaniach tym czynnikiem chłodzącym może być ciecz, jednak
zwykle jest nim powietrze. Ruch powietrza
PREZENTACJE
„Programowalny sterownik CompactRIO pozyskuje dane pomiarowe i przesyła je do stacji lądowej. Dzięki rozwiązaniu modułowemu, niskiemu zużyciu energii
i wytrzymałej konstrukcji sterownika możemy skonfigurować system zgodnie z bieżącymi potrzebami badawczymi.” – dr inż. Ignacy Gloza, Akademia Marynarki
Wojennej, Polska
Pomiar zmiennych
parametrów środowiska
podwodnego
z wykorzystaniem cRIO
Moduł do monitorowania zmiennych parametrów środowiska
wykonano tak, aby zmaksymalizować zakres pozyskiwanych informacji
przy jednoczesnej minimalizacji gabarytów systemu pomiarowego.
Moduł jest przeznaczony do pracy w trudnych warunkach, w których
nie są w stanie działać poprawnie inne systemy.
Dodatkowe informacje:
mgr inż. Bogdan Iwiński
tel.: +48 501 275 890
e-mail: [email protected], www.veritech.pl
National Instruments Poland Sp. z o.o.
Salzburg Center
ul. Grójecka 5, 02-025 Warszawa
tel.: +48 22 328 90 10, fax: +48 22 331 96 40
e-mail: [email protected], http://poland.ni.com
Infolinia: 800 889 897
Wyzwaniem było zaprojektowanie i wykonanie mobilnego modułu do pomiaru zmiennych
parametrów środowiska podwodnego na wodach płytkich. Wykorzystując specjalistyczną
obudowę, programowalny sterownik do akwizycji danych NI CompactRIO oraz wielowątkowe oprogramowanie NI LabVIEW, skonfiguro-
Konfiguracja systemu
Rysunek 1. Ogólny schemat budowy systemu badawczego
Poglądowy schemat systemu pokazano na
rysunku 1. Opracowane urządzenie posiada
wszystkie czujniki i niezbędną elektronikę zamontowaną na statywie podwodnym. Całość
połączona jest z częścią znajdującą się na lądzie
za pomocą rozwijanego kabla do dwustronnej
transmisji danych oraz sterowania zasilaniem
systemów na platformie. Platforma pomiarowa
posiada oprzyrządowanie niezbędne do rejestracji i analizy danych z czujników oraz zasilanie akumulatorowe dla kompletnego modułu.
Główną jednostką służącą do akwizycji
i transmisji danych pomiarowych na ląd jest
programowalny sterownik NI CompactRIO.
Modułowy charakter, wytrzymała konstrukcja oraz niskie zużycie energii pozwoliły na
optymalne dopasowanie jego konfiguracji do
realizowania wyznaczonych zadań. Rejestracja
i transmisja wielu szybkozmiennych sygnałów
wymaga wydajnego systemu, dlatego też rejestracji pomiarów dokonuje jednostka z procesorem 800 MHz i 512 MB pamięci RAM oraz
portem Gigabit Ethernet. Dzięki temu możliwe
stało się prowadzenie rejestracji z 4 kanałów
analogowych o maksymalnej częstotliwości
próbkowania 51,2 kHz i 24-bitowej rozdzielczości oraz jednego kanału z częstotliwością
1 MHz. Dane pomiarowe są transmitowane
na bieżąco do komputera, znajdującego się na
56
waliśmy w optymalny sposób system modułowy, znajdujący zastosowanie w pracy z wymagającymi parametrami środowiskowymi.
NOTATNIK KONSTRUKTORA
HSIC czy USB?
Interfejs HSIC zyskuje w ostatnim czasie na popularności. Od USB
różni się przede wszystkim warstwą fizyczną zachowując cały stos
programowy i przesyłając dane z prędkością 480 Mbit/s. Służy do
łączenia ze sobą układów scalonych lub podzespołów w obrębie
obudowy urządzenia. Ze względu na liczne zalety interfejsu HSIC
liczba jego zastosowań stale rośnie i można się spodziewać, że
w najbliższym czasie ten trend będzie się nasilał.
Skrót HSIC oznacza High-Speed
Inter-Chip i odnosi się do coraz
bardziej popularnego, dwusygnałowego, synchronicznego interfejsu komunikacyjnego. Pod względem logicznym jest on zgodny
z USB, dzięki czemu może łatwo
zastępować ten popularny standard. Różni się natomiast w warstwie fizycznej – nie obsługuje
protokołu chirp do rozpraszania
widma, źródło przesyła dane
synchronicznie oraz nie obsługuje
mechanizmów dołączania i odłączania urządzeń w trakcie pracy.
Nie jest to bynajmniej wadą, gdyż
z założenia służy do połączeń wewnątrz urządzeń, a więc takich,
które są na stałe. Pracuje z napięciem 1,2 V, dzięki czemu dobrze
sprawdza się w aplikacjach zasilanych bateryjnie oraz wymagających niskiego zużycia mocy.
Maksymalna odległość długość
połączenia pomiędzy elementami
sprzęgniętymi za pomocą interfejsu HSIC wynosi 10 cm.
To co odróżnia HSIC od USB
w warstwie fizycznej, to przede
wszystkim fakt, że wszelkie dane
przesyłane są za pomocą jednej
linii. Druga linia służy tylko do
przesyłania sygnału zegarowego, który informuje o tym, kiedy należy próbkować sygnał na
pierwszej linii. Ponieważ HSIC
korzysta z techniki DDR (Double
Data Rate), dane są próbkowane zarówno na opadającym, jak
i rosnącym zboczu sygnału zegarowego. Biorąc pod uwagę fakt,
że sygnał zegarowy ma częstotliwość 240 MHz, sumaryczna
przepustowość interfejsu wynosi
480 Mb/s.
cza, że nie ma potrzeby projektowania obwodów analogowych i w konsekwencji nie
zajmują one cennej powierzchni układu scalonego. Pozwala to nie tylko na zmniejszenie
jego wielkości, ale również obniżenie ceny.
Maleją też wymagania odnośnie do rdzenia
dzięki uproszczeniu logiki potrzebnej do obsługi protokołu.
Rysunek 1. Sygnały HSIC na ścieżkach o identycznej długości
Zalety względem USB
W porównaniu z USB interfejs
HSIC ma szereg zalet. Po pierwsze, jest w pełni cyfrowy, co ozna-
58
Rysunek 2. Sygnały HSIC na ścieżkach różniących się długością o 10 cm
Nowinki z firmy Zuken
Projektowanie płytek drukowanych wspomagane
tabletem
Cadstar jest jednym z najstarszych programów EDA, przeznaczonych
do komputerowego wspomagania projektowania płytek drukowanych.
Pierwsza wersja tego programu została wprowadzona na rynek
w 1988 r. i pracowała pod kontrolą DOS. Krokiem milowym był
Cadstar for Windows 1.0 wprowadzony do sprzedaży nieco ponad
20 lat temu, bo w marcu 1994 r. W przeszłości, na łamach EP
publikowaliśmy cykl artykułów poświęcony temu interesującemu
programowi, ale docierające do nas informacje o jego nowych,
interesujących opcjach spowodowały, że postanowiliśmy przyjrzeć się,
„co w trawie piszczy”.
Cadstar jest kompletnym systemem projektowym dla elektroników, umożliwiającym narysowanie schematu, a następnie przeniesienie go do środowiska służącego do projektowania płytek. W szkielecie programu można
wyróżnić następujące moduły:
• Design Editor zawierający aplikacje SCM
Design (edytor schematów), PCB Design
(edytor płytek z autorouterem) oraz Library Edytor (edycja i tworzenie symboli
używanych na schematach, podstawek
komponentów i symboli przeznaczonych do dokumentacji).
• P.R.Editor XR lub jego „szybka” wersja
P.R.Editor XR HS będący menadżerem biblioteki symulacji.
Opcjonalne aplikacje dodatkowe, takie
jak: Constraint Browser, SI Verify oraz Power
Integrity Analysis.
Edytor schematów, edytor płytek drukowanych i autorouter są integralnymi elementami składowymi środowiska projektowego
Design Editor. Oprócz podstawowej funkcjonalności umożliwiającej po prostu narysowanie schematu, edytor schematów ma również możliwość przekazywania informacji na
temat specyficznych wymagań stawianych
projektowanej płytce drukowanej, takich
jak np. minimalizacja zakłóceń elektromagnetycznych, wyrównanie długości ścieżek
wiodących szybkie sygnały cyfrowe i inne.
Interesującym i rzadko spotykanym w konkurencyjnych programach mechanizmem wbudowanym w Cadstara jest możliwość automatycznego wariantowania projektów. Dzięki
temu narzędziu, projektant może wykonać
jeden wzór płytki drukowanej dla kilku urządzeń o zbliżonej budowie elektrycznej i dla
każdej z nich wygenerować oddzielną dokumentację, zawierającą opis wybranej wersji.
Menedżer projektów wyposażono w system
60
zarządzania wersjami projektu, dzięki czemu
tworzenie kolejnych wariantów zapewnia
również zapamiętanie wyraźnie oznakowa-
nych wersji poprzednich, do których dostęp
jest możliwy bezpośrednio z okna menedżera.
Standardowym modułem Cadstara jest
generator plików produkcyjnych, umożliwiający wygenerowanie zbiorów przeznaczonych dla producenta płytek drukowanych.
Program obsługuje najbardziej popularne
formaty: Gerber RS–274D i RS–274X, DXF,
IDF, CADIF. Przygotowuje też pliki do wierceń
numerycznych: Excellon, Chinonburg oraz
Seib & Meier. Jako urządzenie wyjściowe, sterowane bezpośrednio z programu, może być
również użyty ploter lub fotoplotter, a także
dowolna drukarka zainstalowana w systemie
Windows. Oczywiście, ma to na celu wydrukowanie płytki, a nie wykonanie odwiertów.
Rysunek 1. Edytor schematów Cadstar Express 15
Rysunek 2. Edytor płytek drukowanych Cadstar Express 15
Obsługa rdzenia Cortex-M4F
w systemie ISIXRTOS
Jeśli zestaw instrukcji i moc obliczeniowa mikrokontrolera
z rdzeniem Cortex-M3 jest niewystarczająca, pomocny może okazać
się bliźniaczy mikrokontroler z rdzeniem Cortex-M4F, który może
wykonywać dodatkowe instrukcje, pomocnych w obliczeniach DSP
oraz ma jednostkę FPU pomocną przy wykonywaniu obliczeń
na liczbach IEEE754 o pojedynczej precyzji. Celem niniejszego
artykułu jest omówienie różnic pomiędzy rdzeniami, pokazanie
doboru optymalnych nastaw kompilatora GCC oraz pokazanie różnic
w implementacji przełączania zadań wynikające z obecności FPU.
Mikrokontrolery z rdzeniem ARM na dobre
zadomowiły się w naszych konstrukcjach
i stopniowo wypierają układy 8-bitowe. Do
najbardziej popularnej rodziny zaliczają się
obecnie układy z rdzeniem Cortex-M3. Charakteryzuje się on dobrym stosunkiem możliwości do ceny i pozwala na wykonywanie
podstawowych instrukcji wspomagających
algorytmy z pogranicza DSP. Możemy do
nich zaliczyć takie operacje, jak: REV (odwracanie kolejności bitów przydatne przy
FFT), SMLAL ( mnożenie 32-bitowe połączone z dodawaniem 64-bitowym, przydatne
przy realizacji filtrów FIR), SSAT (lub USAT
– instrukcja obcięcia z nasyceniem, przydatna przy wszelkiego rodzaju obliczeniach
multimedialnych) itd. Jeśli zestaw instrukcji i moc obliczeniowa mikrokontrolerów
z rdzeniem Cortex-M3 są niewystarczające,
to może okazać się pomocny bliźniaczy mikrokontroler z rdzeniem Cortex-M4F, który
pozwala na wykonywanie dodatkowych in-
strukcji, pomocnych w obliczeniach DSP
oraz ma jednostkę zmiennoprzecinkową
(FPU) umożliwiającą wykonywanie obliczeń
na liczbach IEEE754 o pojedynczej precyzji.
Pomimo iż oba rdzenie mają wspólny zestaw
instrukcji, istnieją różnice wymagające odrębnego traktowania obu rdzeni, zarówno
przez kompilator, jak i system RTOS.
Dodatkowy zestaw instrukcji oraz
koprocesor zmiennoprzecinkowy
Rdzeń Cortex-M4 potrafi wykonywać wszystkie instrukcje rdzenia Cortex-M3, a dodatkowo ma zestaw instrukcji wspomagających
przetwarzanie sygnałów i równoległe operacje na danych sygnałowych (rysunek 1).
Do najważniejszych instrukcji umożliwiających zwiększenie wydajności podczas
realizacji zadań związanych z przetwarzaniem sygnałów jest możliwość powiązania
operacji arytmetycznych z nasyceniem. Wykonując typowe obliczenia arytmetyczne,
gdy wynik operacji przekroczy maksymalną
Rysunek 1. Zestaw instrukcji rdzenia Cortex-M4F
62
ST MCU Finder: bezpłatna
aplikacja dla fanów STM32
i STM8
Firma STMicroelectronics podąża za rynkowymi
trendami, czego jednym z przejawów są
różnorodne aplikacje dla tabletów i smartfonów,
pośród których uwagę zwróciliśmy na narzędzie
wspomagające dobór mikrokontrolerów z rodzin
STM32 i STM8 do wymogów aplikacji. Program
ST MCU Finder przedstawiamy w artykule.
Liczba dostępnych obecnie (połowa maja 2014) mikrokontrolerów w rodzinie STM32 wynosi
326 typów, nieco mniej – 110
typów – składa się na rodzinę
STM8. Pomimo niedawnego
uporządkowania nazw w rodzinie STM32 i przejrzystego systemu oznaczeń STM8, nawet
bardzo wprawnym konstruktorom nie jest łatwo zapamiętać
szczegóły wyposażenia mikrokontrolerów w połączeniu z dostępnymi pojemnościami pamięci, obudowami itp.
Innym problemem, w znacznym stopniu „palącym” dla konstruktorów lubiących mikrokontrolerowe nowości z oferty STMicroelectronics jest duże tempo
ich pojawiania się, co wymaga
niemalże ciągłego śledzenia ma-
Rysunek 1. Ikona aplikacji po
zainstalowaniu
66
teriałów publikowanych na stronie producenta.
Obydwa te problemy rozwiązuje niewielka, łatwa w obsłudze aplikacja o nazwie ST MCU
Finder, dostępna obecnie w wersjach dla Androida oraz iOS,
w maju 2014 ma być także udostępniona wersja dla Windows.
W artykule przedstawimy wersję
dla najpopularniejszego obecnie
systemu mobilnego – Androida,
który jest powszechnie stosowany w smartfonach i tabletach,
a także netbookach.
ST MCU Finder – krok po
kroku
Prezentowana w artykule aplikacja jest dostępna bezpłatnie
w sklepie Google Play, jej pobranie i instalacja przebiega w spo-
Rysunek 2. Uruchomienie
aplikacji
sób standardowy dla programów
dystrybuowanych tą drogą (patrz
ramka).
Po zainstalowaniu można
umieścić na jednym z pulpitów
ikonę aplikacji, która – jak widać
na rysunku 1 – jest logiem firmy
bez żadnych dodatków.
Uruchomienie aplikacji (rysunek 2) jest możliwe w trybie
z włączonym transferem danych
lub bez niego, przy czym chcąc
być na bieżąco, warto uaktywnić transfer – aplikacja po włączeniu samodzielnie aktualizuje
dane katalogowe. Dzięki temu po
każdym uruchomieniu aplikacji
Rysunek 3. Ekran początkowy
aplikacji pełniący rolę menu
użytkownik ma dostęp do aktualnej wersji katalogu.
Na rysunku 3 pokazano
ekran początkowy aplikacji, który
spełnia rolę menu prowadzącego
po jej „zakamarkach”. Wyszukiwanie parametryczne wymaga
wybrania rodziny mikrokontrolerów (rysunek 4), następnie
wskazania wymaganych bloków
peryferyjnych (rysunek 5) lub
rdzenia CPU (rysunek 6).
Twórcy
oprogramowania
przewidzieli także możliwość
wyszukiwania informacji o po-
Rysunek 4. Wyszukiwanie
parametryczne wymaga
wybrania rodziny
mikrokontrolerów
Psoc4 – PSoC z ARM Cortex
M0 za dolara
PODZESPOŁY
Psoc4 – PSoC z ARM
Cortex M0 za dolara
Nieco ponad rok temu Cypress wprowadził do oferty zestaw
PSoC 4 Pioneer Kit (CY8CKIT-042) zawierający pierwszy PSoC
z rdzeniem ARM Cortex-M0. Sercem zestawu był mikrokontroler
typu CY8C4245AXI z rodziny PSoC4. Zestaw miał wyprowadzenia
zgodne z Arduino i wbudowany programator/debugger. Jako
środowisko programistyczne użyto – podobnie jak w pozostałych
rodzinach – programu PSoC Creator umożliwiającego konfigurowanie
i programowanie układów. Była to pełna, funkcjonalna wersja
oprogramowania bez żadnych ograniczeń na wielkość kodu
wynikowego, zawartość bibliotek itp. Kolejny krok mający na
celu upowszechnienie się tych bardzo interesujących układów ma
stanowić zestaw CY8CKIT-049 4xxx.
lera. Patrząc po sposobie oznaczenia zestawu
można spodziewać się kolejnych z PSoC4, wyposażonych w dostępne już na rynku procesory z rodziny 4000. Takie podejście producenta,
zapewnie zaskarbi przychylność nowych użytkowników. Wygląd zestawu pokazano na fotografii 2.
Niestety, w rzeczywistości niczego nie ma
za darmo, więc pewnie gdzieś czai się jakiś kruczek umożliwiający uzyskanie tak niskiej ceny.
Pierwszą cechą rzucającą się w oczy jest „niskobudżetowe” opakowanie, będące jednocześnie
skróconą instrukcją obsługi. Płytka – w przeciwieństwie do wcześniej opisywanych zestawów
– jest umieszczona w kartonowej kopercie i nie
są do niej dołączone żadne akcesoria typu: kabel
USB, zworki, złącza. Sama konstrukcja mechaniczna zestawu opiera się na dzielonej płytce
drukowanej. Część z programatorem ma wtyk
USB wykonany w formie złącza krawędziowego. W niektórych komputerach PC może więc
być konieczne zaopatrzenie się w kabel przedłużający USB, gdyż dosyć szeroka płytka może
zablokować dostęp do pozostałych gniazd USB
lub jej dołączenie może być wręcz niemożliwe.
Wszystkie wyprowadzenia GPIO mikrokontrolera PSoC4 są dostępne w dwóch rzędach o rozstawie zgodnym z uniwersalną płytką drukowaną lub stykową, co ułatwia samodzielną egzystencję drugiej części zestawu w docelowym
układzie prototypowym.
Bardzo istotną zmianą wprowadzoną
w „049” jest sposób zapisu programu do pamięci Flash wbudowanego mikrokontrolera.
W zestawie Pioneer Kit wlutowany w płytkę
mikrokontroler PSoC5 pełnił funkcję programatora-debuggera zastępując funkcjonalnie
programator MiniProg3. W płytkach „049”, podobnie jak w Arduino, wbudowano tylko most
komunikacyjny dla bootloadera mikrokontrolera testowego. Most jest oparty o procesor
CY7C65211 będący uniwersalnym układem
interfejsowym USB/Serial, domyślnie pracującym w trybie USB/UART. Zestaw można wykorzystać do eksperymentowania z CY7. Niewykorzystane wyprowadzenia wyprowadzone
są na złącza GPIO w części USB. Taki sposób
Rysunek 1. Schemat blokowy mikrokontrolera z rodziny PSoC4 (za nota producenta)
Aktualnie w ofercie producenta są zestawy
zawierające mikrokontrolery CY8C4245AXI
i CY8C4125AXI. Dla przypomnienia, budowę
wewnętrzną układów rodziny PSoC4 pokazano
na rysunku 1, a porównanie podstawowych parametrów tych mikrokontrolerów zamieszczono w tabeli 1.
W dalszym ciągu zestawy można programować za pomocą darmowego środowiska
PSoC Creator. Najlepiej, aby było ono w wersji
3.0 lub nowszej, ponieważ do tej wersji udo-
stępniono możliwość wykorzystania wszystkich możliwości zestawu.
Firma Cypress ma ambicję wyróżniania się
na rynku procesorów z rdzeniem Cortex-M0.
Poprzednio był to pierwszy PSoC z rdzeniem
M0, dodatkowo o najniższym poborze mocy
w porównaniu z wyrobami konkurencyjnymi.
Teraz zestawami „049” Cypress ustanowił rekord cenowy dla zestawu uruchomieniowego
Cortex-M0 oferując go w cenie 4 dolarów, niezależnie od zastosowanego w nim mikrokontro-
Tabela 1. PSoC4 „049” porównanie wyposażenia mikrokontrolerów z zestawów „049”
VCC
[V]
Typ
CY8C4125AXI-483
CY8CKIT-049-41xx 1.71-5.5V
CY8C4245AXI-483
CY8CKIT-049-42xx 1.71-5.5V
GPIO
PWM
Timer
CLK
USART
UDB
LCD
CAP
SENSE
24
36
4
2
0
Y
Y
48
36
4
2
4
Y
Y
Flash
[KB]
SRAM
[kB]
Fclk
[MHz]
32
4
32
4
A/C
12-bit
806 ksps
12-bit
1 msps
OPA
2
2
69
PODZESPOŁY
Niech stanie się światłość!
Projektowanie zasilaczy dla oświetlenia LED
Żywotność, sprawność energetyczna, wielkość, łatwość zastosowania,
liczba kolorów – może się wydawać, że wszystko świadczy na
korzyść oświetlenia LED. Jednak dla inżynierów – projektantów
systemów oświetlenia LED, wykonanie odpowiedniej aplikacji diod
LED nie jest to takie łatwe.
Zasilanie wielu diod LED o dużej mocy z zasilacza impulsowego w żadnym wypadku
nie jest zadaniem łatwym, ponieważ ogromne znaczenie mają jednolity poziom jasności
wszystkich diod, możliwości przyciemniania i korekcja współczynnika mocy. Dla wytrawnego projektanta zasilaczy te wymagania to codzienność. „Zasilanie diod LED” to
w zasadzie inne sformułowanie zadania typu
„projektowanie odpowiedniego zasilacza”.
Jeśli jednak nie jest się doświadczonym inżynierem – projektantem zasilaczy, perspektywa opracowania takiego urządzenia może
wydawać się nieco niepokojąca.
Dzięki stale rosnącemu popytowi na
oświetlenie LED jest dostępnych wiele rozwiązań pozwalających rozpocząć projekto-
72
wanie własnego źródła zasilania, bez względu na poziom wiedzy znajomości tematu.
Jeśli celem jest zaprojektowanie całej oprawy świetlnej, trzeba wziąć pod uwagę jeszcze inne czynniki, na przykład zarządzanie
ciepłem i aspekty związane z optyką. Jednak
na potrzeby tego artykułu skupiamy się wyłącznie na zasilaniu.
Zanim rozpoczniemy projektowanie zasilacza, musimy wziąć pod uwagę obciążenie. W tym celu należy rozważyć kilka zagadnień:
1.Zapotrzebowanienamoc. Ile diod LED
będzie zasilane? Jaka będzie moc diod
LED? Czy liczba diod LED w każdym
zestawie (np. na taśmie) będzie stała,
czy może zasilacz ma oferować wiele
różnych napięć wyjściowych? Jak jasne
musi być światło? Firma Cree oferuje
doskonałe narzędzie online (dostępne
pod adresem http://goo.gl/Y7yOln – rysunek 1) pomagające w ustaleniu, ile diod
LED będzie potrzebne w projektowanym
systemie oświetlenia.
2.SposóbpodłączeniadiodLED. Czy zasilane diody LED są połączone szeregowo,
równolegle czy też w sposób mieszany? Połączenie szeregowe jest zalecane
w przypadkach, kiedy jasność diod LED
ma być taka sama na całej długości taśmy. Jeśli jednak napięcie wyjściowe
może stanowić problem, warto rozważyć
połączenie równoległe.
3.Napięcie przewodzenia. Napięcie przewodzenia VF jest różne dla różnych typów diod LED. Dodatkowo, napięcie
przewodzenia diod jest różne dla diod
o różnych kolorach świecenia lub różnych materiałach półprzewodnikowych.
Na przykład firma Avago podaje dla swoich diod ASMT-Ax00 o mocy 1 W następujące parametry:
PODZESPOŁY
ISD9160 – system audio
w pojedynczym chipie
Układy scalone do bezpośredniego zapisu i odtwarzania dźwięku
są znane od dawna. Do dzisiaj są one z powodzeniem stosowane
w urządzeniach przemysłowych i konsumenckich wykorzystujących
dźwiękowy interfejs użytkownika. Przykładem może być znana seria
ISD o handlowej nazwie ChipCorder, produkowana przez firmę
Nuvoton, a wcześniej przez jej firmę matkę – Winbond.
Układy ISD ewoluowały na przestrzeni
lat od układów wykonywanych wyłącznie
w technologii MLS (Multilevel Storage Technology – technologia pamięci wielopoziomowej), poprzez układy cyfrowe z pamięcią
Flash aż do bardzo rozbudowanych układów
SoC łączących funkcje standardowego mikrokontrolera ARM i procesora dźwiękowego.
Przykładem tego ostatniego rozwiązania firmy Nuvoton jest układ dźwiękowy ISD9160,
który jest pierwszym ChipCorder’em wyposażonym w 32-bitowy rdzeń ARM Cortex-M0. Na rysunku 1 przedstawiono jego budowę blokową, z której wynika, że właściwie
jest to specjalizowany mikrokontroler ARM
wyposażony w cyfrowy tor audio i liczne peryferie.
Ten zoptymalizowany pod kątem niskiego poboru mocy i małej liczby niezbędnych
elementów zewnętrznych, układ jest przeznaczony do szerokiego zakresu aplikacji
dźwiękowych realizujących nagrywanie
Rys. 1. Schemat blokowy układu ISD9160
74
i odtwarzanie dźwięku. Z powodzeniem
znajduje zastosowanie w takich obszarach,
jak urządzenia przemysłowe i konsumenckie, gdzie pełni funkcję interfejsu dźwiękowego człowiek-maszyna, bezprzewodowe
systemy monitorowania ze sprzężeniem
dźwiękowym, przenośne urządzenia medyczne wykorzystujące powiadomienia
dźwiękowe w formie informacji dla pacjentów lub instruktażu dla operatora oraz systemy zabezpieczeń z alarmami dźwiękowymi.
Ze względu na niski pobór mocy jest szczególnie przydatny w urządzeniach zasilanych
bateryjnie. Przykładowe zastosowania układu ISD9160 pokazano na rysunku 2.
32-bitowa architektura procesora umożliwia projektantom tworzenie skomplikowanych algorytmów, takich jak np. rozpoznawanie mowy, konwersja tekstu na mowę czy
obsługa pojemnościowych paneli dotykowych. Dzięki temu jest możliwa prosta realizacja powyższych funkcji jako urządzenia
PDW Marthel
ul. Sosnowa 24-5, Bielany Wrocławskie
55-040 Kobierzyce
tel. 71 311 07 11, faks 71 311 07 13
[email protected], www.marthel.pl
high-end, które w innych przypadkach wymagałyby zastosowania niezależnego procesora ARM, oddzielnego toru audio czy sterownika czujników pojemnościowych.
Układ ISD9160 jest procesorem bazującym na rdzeniu ARM Cortex-M0, taktowanym do 50 MHz, pracującym w szerokim
zakresie napięcia zasilania 2,4–5,5 V. W ramach podstawowego wyposażenia zawiera:
• 145 KB wewnętrznej pamięci Flash programowanej w trybach ISP i ICP oraz
12 KB pamięci SRAM,
• 24 wielofunkcyjne końcówki I/O, z których 8 może pracować w trybie analogowym,
• dwa 24-bitowe układy czasowe z 8-bitowym preskalerem, watchdog, zegar czasu rzeczywistego (RTC),
• dwa 16-bitowe generatory PWM, interfej2
2
sy: UART, SPI, I C i I S,
• opcjonalne interfejsy pamięci zewnętrznej
(SPI Flash, karty SD).
System zegarowy składa się z 3 oscylatorów:
• wewnętrznego strojonego oscylatora RC
o częstotliwości w zakresie 16–50 MHz,
• energooszczędnego (<1 mA) wewnętrznego oscylatora 16 kHz dla funkcji watchdog oraz budzenia z trybów wyłączenia i uśpienia,
• oscylatora 32,768 kHz z zewnętrznym
rezonatorem kwarcowym dla zegara RTC
i pracy w trybie energooszczędnym.
Układ zawiera rozbudowany system
zarządzania zasilaniem z czterema trybami
obniżonego poboru mocy (wartości prądu
podane dla napięcia zasilania 3,3 V):
• tryb głębokiego wyłączenia (Deep Power
Down) polegający na odłączeniu zasilania rdzenia i praktycznie całej logiki
– pobór prądu <1 mA,
• tryb wyłączenia (Standby Power Down)
przy zasilaniu tylko części logiki, w tym
portów I/O, RTC, oscylatora 32,768 kHz
i części pamięci RAM – pobór prądu ok.
3 mA,
• tryb głębokiego uśpienia (Deep Sleep
Mode), w którym rdzeń i cała logika są
zasilane, wyłączony jest główny oscylaELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2014
PODZESPOŁY
Wyświetlacz z systemem
plików
Producenci podzespołów elektronicznych stale dążą do uproszczenia
prac inżynierów-elektroników. Jednym z dobrych przykładów
ciekawego rozwiązania, które powstało właśnie m.in. w tym celu
jest rodzina nowych wyświetlaczy LCD, które wprowadzono do
oferty firmy Artronic. Te dalekowschodnie moduły, oprócz samego
wyświetlacza, mają wbudowany buzzer i czytnik kart micro SD,
z których w bardzo łatwy sposób można wyświetlać pliki graficzne.
Uzupełnieniem tych możliwości jest panel dotykowy z kontrolerem
udostępniający użytkownikowi współrzędne miejsca dotyku. Obsługa
wyświetlacza i panelu odbywa się za pomocą interfejsu szeregowego.
Producent określa nową rodzinę kolorowych
wyświetlaczy graficznych mianem Easy TFT,
a oznaczenie ich modelu to: M7-AXXXA-RT,
gdzie X zastępowane są liczbą zależną od przekątnej wyświetlacza. Te przyjmują 6 wielkości:
3,5”, 4,3”, 5,0”, 5,6”, 7,0” i 8,0”. Wszystkie są
zasilane napięciem 5 V i mają 16-bitową paletę
barw oraz wbudowany panel dotykowy. Poszczególne wersje różnią się między sobą także
rozdzielczością, jasnością, zakresem temperatur pracy i oczywiście pobieranym prądem. Ich
parametry zostały zebrane w tabeli 1.
76
Pliki z karty
Podstawową cechą, wyróżniającą te wyświetlacze spośród innych dostępnych na
rynku jest wspomniane wcześniej, wbudowane złącze kart micro SD. Producent zdecydował się by je zastosować z kilku powodów.
Po pierwsze, stosowanie kolorowych wyświetlaczy graficznych wiąże się ze zwiększonym obciążeniem sterujących nimi mikrokontrolerów. Niemałe rozdzielczości wyświetlaczy stosowanych w nowoczesnych
aplikacjach wymagają ciągłego przesyłu du-
żych ilości danych pomiędzy mikrokontrolerem a wyświetlaczem, aby zapewnić płynne
działanie graficznego interfejsu użytkownika
i prezentowanych animacji. W efekcie, nierzadko inżynier musi zastosować w swojej
aplikacji znacznie droższy i bardziej wydajny mikrokontroler niż byłby potrzebny, gdyby użyć wyświetlacza o mniejszej rozdzielczości.
Problemem jest także pamięć danych,
którymi dysponuje wiele mikrokontrolerów,
a która może być niewystarczająca by zmieścić jeden obraz zajmujący całą powierzchnię
wyświetlacza. Sprawia to, że twórca aplikacji
musi rozwiązać ten problem ładując obraz
po kawałku, co jest bardziej pracochłonne.
Czas zaoszczędzić można także przy zmianie
podzespołów na nowsze. Szybko zmieniająca się technologia wyświetlaczy i mikrokontrolerów sprawia, że opracowując nowe wersje starszych urządzeń elektronicznych stosuje się najczęściej zupełnie nowy sprzęt, co
niestety pociąga za sobą konieczność zmiany
niektórych fragmentów kodu. W przypadku
zastosowania modułów wyświetlaczy takich,
DL A PR AKTYK A
SPRZĘT
Redakcja Elektroniki Praktycznej dziękuje firmie Conrad za udostępnienie pirometru Voltracraft IR 260-8S do testów
Zdalny pomiar temperatury
Pirometr IR 260-8S
Pirometr to przyrząd pomiarowy służący do bezdotykowego pomiaru
temperatury. Działa on na zasadzie analizy promieniowania
podczerwonego emitowanego przez powierzchnię obiektu mierzonego.
Jeszcze jakiś czas temu pirometry elektroniczne były bardzo drogie
i przez to rzadko stosowane, jednak rozwój technologii spowodował,
że są one powszechnie używane nie tylko w technice, ale trafiły
również do… aptek i umożliwiają pomiar temperatury maleńkich
wiercipięt.
Przyrząd, który otrzymaliśmy do przetestowania, świetnie wpisuje się w tematykę numeru, którą jest zarządzanie ciepłem wytwarzanym przez komponenty elektroniczne.
Jest niewielki, lekki i poręczny, wyposażono
go w laser, który pełni rolę „celownika”. Aby
dokonać pomiaru temperatury wystarczy
skierować pirometr na badany obiekt i nacisnąć spust.
Użycie lasera jako celownika nie jest
konieczne, chociaż pozwala na precyzyjne
wskazanie obiektu mierzonego. Trzeba jednak mieć na uwadze, że wraz ze wzrostem
odległości pomiędzy obiektywem miernika
a mierzoną powierzchnią zwiększa się również średnica powierzchni koła, na które
jest wrażliwy detektor. Zgodnie z instrukcją
użytkownika, pomiar będzie wiarygodny tylko wówczas, gdy średnica koła zakreślonego
na powierzchni mierzonej będzie dwukrotnie większa od średnicy plamki miernika.
W praktyce, do oceny możliwości i warunków pomiaru można posłużyć się tak zwanym współczynnikiem odległości, który dla
pirometru IR 260-8S wynosi 8:1. Określa on
stosunek odległości pomiędzy obiektywem
pirometru a mierzonym obiektem do średni-
cy pola wrażliwości detektora. Na przykład,
dla odległości 4 cm ta średnica będzie równa 0,5 cm, natomiast dla odległości 10 cm
– 1,25 cm itd. Łatwo wywnioskować, że aby
pomiar udał się i był wiarygodny, na obiekcie
mierzonym z odległości 4 cm powinno dać
się zakreślić koło o średnicy 1 cm, natomiast
z odległości 10 cm – 2,5 cm itp. Opisywaną
sytuację zilustrowano na rysunku 1.
Wynik pomiaru jest wyświetlany niemal natychmiast po naciśnięciu spustu, na
wyświetlaczu LCD zamontowanym z tyłu
przyrządu. Wyświetlacz może mieć załączone podświetlenie, co ułatwia odczyt wyniku
pomiarów w miejscach zacienionych. Wynik
pomiaru, uśredniony z całej powierzchni
wrażliwości, może być podawany w stopniach Celsiusa lub Farenheita. Dodatkowo,
po naciśnięciu przycisku MAX lub MIN,
przyrząd może zapamiętywać i wyświetlać
temperaturę, odpowiednio, maksymalną lub
minimalną. Wynik pomiaru jest wyświetlany
przez około 8 sekund od zwolnienia spustu, a następnie miernik przechodzi w tryb
oszczędzania energii.
Przy pomiarach za pomocą pirometru
duże znaczenie ma współczynnik emisyj-
ności cieplnej powierzchni, który określa
zdolność ciała do emitowania promieniowania podczerwonego. Im ten współczynnik
jest wyższy, tym lepiej ciało emituje promieniowanie. Orientacyjne współczynniki
emisyjności dla różnych ciał umieszczono
w tabeli 1. Co ważne, pirometr IR 260-8S
poprawnie mierzy temperaturę obiektów
o współczynniku emisyjności wynoszącym
0,95, więc najlepiej nadaje się do pomiarów
obiektów o czarnej, matowej powierzchni.
Mimo tego można zaryzykować twierdzenie,
że większość matowych obiektów, z który-
Rysunek 1. Zależność wielkości polar wrażliwości pirometru od odległości pomiędzy obiektywem a obiektem mierzonym
78
SPRZĘT
Uniwersalna platforma
testowa wyświetlaczy TFT
W dobie dynamicznego rozwoju technologii informacyjnej rośnie
znaczenie wizualizacji i ekspozycji danych, co przekłada się na
wszechobecność wyświetlaczy oraz paneli dotykowych w życiu
codziennym. Proporcjonalnie szybko rozszerza się zakres dostępnych
na rynku wyświetlaczy TFT, w związku z czym wybór optymalnego
produktu w odniesieniu do wymagań projektowych staje się coraz
bardziej złożonym zadaniem. Niezbędne jest więc posiadanie
narzędzia, które ujednolici standard testowania i zarazem ułatwi
proces doboru komponentów.
Firma Unisystem, od lat aktywnie promująca
wyświetlacze wykonane w technologii TFT na
polskim rynku, prezentuje gotowe rozwiązanie
dla tych, którzy są szczególnie zainteresowani
zapoznaniem się z wyświetlaczami TFT. To
specjalnie dla nich opracowała funkcjonalne
i praktyczne narzędzie, pozwalające na dynamiczne testowanie wyświetlaczy i prototypowanie aplikacji użytkownika.
Zestaw ewaluacyjny nosi nazwę Unisystem TFT Test Platform (UTTP), a jego głównym atutem jest połączenie prostoty z wygodą
obsługi. UTTP w wersji podstawowej jest przystosowany do współpracy z wyświetlaczami
o przekątnych 3,5”, 4,3”, 5,7”, 7,0”, 8,0” i 10,2”
firm Winstar i Riverdi, wraz z odpowiadającymi im panelami dotykowymi (rezystancyjnymi
i pojemnościowymi) firm AMT i Winstar. W tej
wersji platformy obsługiwane wyświetlacze
wyposażone są w kontrolery SSD1963 oraz
FT800. W przygotowaniu jest rozszerzenie,
które pozwoli na obsługę wyświetlaczy mających inne kontrolery, a także takich bez kontrolera. Wybór producentów wyświetlaczy (Riverdi, Winstar) i paneli przez firmę Unisystem
oparty został na jej wieloletnim doświadczeniu w branży, które pozwoliło na zapewnienie
swoim klientom najwyższej jakości, przy równoczesnym zachowaniu przystępnej ceny.
Na kompletny zestaw platformy testowej
TFT składają się dwie płyty PCB połączone ze
sobą za pośrednictwem 50-pinowego złącza
IDC: płyta główna (Unisystem TFT Test Main
Board – UTTMB), do której jest doprowadzone zasilanie i wgrywana aplikacja użytkownika oraz płyta wykonawcza (Unisystem TFT
Test Executive Board – UTTEB) wyposażona
w zestaw złącz odpowiadających wybranemu
typowi wyświetlacza, bądź panelu dotykowego. Jako niezaprzeczalną zaletę całego UTTP
należy potraktować oszczędność materiałów
i środków, a to za sprawą uniwersalnego złącza IDC, które służy do połączenia jednej płyty
80
Unisystem
Al. Grunwaldzka 212, 80-266 Gdańsk
tel. 58-761-54-20, 58-761-54-21, 607-506-680
faks 58-55-32-968
e-mail: [email protected], www.unisystem.pl
Płyta główna
Płyta jest wyposażona w złącze jack
6,3 mm do doprowadzenia zasilania z zakresu 6...18 V DC. Do złącza jack dołączono
równolegle blok zacisków, co pozwala na
doprowadzenia zasilania do UTTMB z zewnętrznego zasilacza np. laboratoryjnego. Na
płycie występują trzy napięcia: +3,3 V, +5 V
i napięcie z zasilacza, a użytkownik może za
ich pomocą łatwo zasilać własne obwody.
O prawidłowym funkcjonowaniu układów
zasilających świadczy świecąca się dioda
LED. Płyta główna ma przetwornicę zasilającą
podświetlenie LED, która umożłiwia obsługę
wyświetlaczy bez wbudowanego sterowania
podświetleniem.
Schemat blokowy płyty głównej wraz
z krótkim opisem przebiegających sygnałów
przedstawiono na rysunku 2.
Pokazana na fotografii 1 płyta główna
(UTTMB) jest częścią platformy testowej
TFT. Została zaprojektowana w celu zapewnienia wygody tworzenia i testowania aplikacji wykorzystujących wyświetlacze TFT
wraz z panelami dotykowymi. Wybór procesora na płycie padł na powszechnie dostępny,
a zarazem wysoko wydajny STM32F407VG
z rdzeniem Cortex-M4. Interfejs połączeniowy pomiędzy płytą główną, a wyświetlaczami TFT wykorzystującymi magistralę równoległą jest zrealizowany dzięki Elastycznemu
Kontrolerowi Pamięci Statycznej (FSMC), jako
jednemu z peryferii procesora STM32F4. Komunikacja z wyświetlaczami mającymi interfejs szeregowy jest możliwa poprzez SPI,
I2C lub UART.
Fotografia 1. Płyta główna UTTP-MB01
głównej z każdym typem płyty wykonawczej,
niezależnie od rozdzielczości lub producenta
wyświetlacza. Płytę wykonawczą należy jednak dobrać uwzględniając obsługiwaną przez
nią grupę produktów. Najczęstsze zastosowanie znajdą trzy jej modele: UTTP-WF35-WF43,
UTTP-WF57-WF70, UTTP-WFxxQ. Wykaz
serii wyświetlaczy kompatybilnych z poszczególnymi płytami wykonawczymi przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Wykaz kompatybilnych serii wyświetlaczy
Producent
Winstar
Winstar
Winstar
Winstar
Winstar
Winstar
Winstar
Winstar
Riverdi
Riverdi
Riverdi
Riverdi
Wyświetlacz
Seria
WF35Q
WF35L/C
WF43C/G/H
WF43Q
WF57E/M
WF57Q
WF70A/H
WF70Q
RVT3.5A
RVT3.5B
RVT4.3A
RVT4.3B
Wielkość
3,5”
3,5”
4,3”
4,3”
5,7”
5,7”
7,0”
7,0”
3,5”
3,5”
4,3”
4,3”
Oznaczenie Executive Board
UTTP-WF35-WF43-EX01,
UTTP-WF35-WF43-EX01
UTTP-WF35-WF43-EX01
UTTP-WF57-WF70-EX01
UTTP-WF57-WF70-EX01
UTTP-WFxxQ-EX01
UTTP-WFxxQ-EX01
UTTP-WFxxQ-EX01
UTTP-WFxxQ-EX01
UTTP-WFxxQ-EX01
UTTP-WFxxQ-EX01
UTTP-WFxxQ-EX01
UTTP-WFxxQ-EX01
SPRZĘT
FREEDOM (FRDM) =
Cortex-M0+ w opakowaniu
Arduino
Tanie platformy startowe dla mikrokontrolerów
z rodziny KINETIS
Firma Freescale jest producentem rodziny mikrokontrolerów KINETIS,
w ramach której oferowane są układy wyposażone w rdzeń
Cortex-M4F (KINETIS K) i Cortex-M0+ (KINETIS L). Od pewnego
czasu firma oferuje także tanie – co nie znaczy, że amatorskie
– startowe platformy sprzętowe o nazwie FREEDOM (często
spotykana jest także skrócona nazwa FRDM), których wyposażenie,
możliwości i dostępna gama tworzą niezwykle przyjazne
i elastyczne środowisko ewaluacyjne.
Rysunek 1. Schemat blokowy zestawu FRDM-KL25Z
82
Idea przyświecająca twórcom platformy
FREEDOM była prosta: projektowali tanie
narzędzie o dużych możliwościach, wyposażone z integrowany programator-debugger
i elementy peryferyjne prezentujące możliwości najważniejszych bloków funkcjonalnych mikrokontrolera wybranego jako
„serce: zestawu, do tego zgodne z systemem
Arduino. Zapewniono kompatybilność mechaniczną i elektryczną prezentowanych zestawów z większością dostępnych na rynku
shieldów, dzięki czemu możliwości rozbudowy funkcjonalnej FREEDOM-ów są praktycznie nieograniczone.
Pierwotnie producent oferował zestawy
FREEDOM wyłącznie z mikrokontrolerami
z rodziny KINETIS L, które przez długi czas
były jedynymi mikrokontrolerami dostępnymi w sprzedaży, wyposażonymi w rdzeń
Cortex-M0+. Sukces rynkowy tych zestawów spowodował, że firma Freescale opracowała i oferuje obecnie także zestawy dla
mikrokontrolerów KINETIS K, które są wyposażone w najsilniejszy rdzeń mikrokontrolerowy firmy ARM – Cortex-M4.
Niezależnie od wersji, każdy zestaw wyposażono w programator-debugger OpenSDA oraz chroniony przed nieprzemyślaną
ingerencją użytkownika bootloader, który
Krok po kroku Kursy EP
Poprzednie części kursu i dodatkowe materiały dostępne są na FTP:
Redakcja Elektroniki Praktycznej dziękuje firmie NDN z Warszawy, autoryzowanemu dystrybutorowi i serwisowi firmy Rigol, za udostępnienie
oscyloskopu Rigol DS2202 dla potrzeb tego artykułu.
Analiza protokołów (4)
Analizowanie interfejsu I2C
Termin „analiza protokołów” znany jest elektronikom nie od dziś.
Specjaliści różnych dziedzin interpretują go jednak zgoła odmiennie. Inżynier
telekomunikacji zajmujący się systemami łączności radiowej czy telefonii
komórkowej analizę protokołów będzie rozumiał inaczej niż informatyk,
a jeszcze inaczej konstruktor projektujący układy elektroniczne. W artykule
zajmiemy się protokołami wykorzystywanymi w popularnych interfejsach
komunikacyjnych.
W kolejnej części cyklu omówiono protokół stosowany
w interfejsie I2C. Do przesyłania danych wykorzystywane
są tylko dwie linie, zatem dwukanałowy oscyloskop Rigol DS2202 pracujący jako analizator protokołów będzie
odpowiednim przyrządem.
W wyniku burzliwego rozwoju systemów mikroprocesorowych, jaki miał miejsce na początku lat 80. pojawiła
się konieczność opracowania wydajnego interfejsu, który
byłby wykorzystywany do komunikacji między mikroprocesorem a urządzeniami peryferyjnymi rozumianymi
głównie jako specjalizowane układy scalone lub moduły funkcjonalne montowane najczęściej na jednej płytce
z procesorem. Stąd m.in. wywodzi się nazwa interfejsu.
I2C to akronim od Inter-Integrated-Circuit. Zastosowane
w interfejsie rozwiązania sprzętowe oraz przyjęty protokół przesyłania danych zapewniają dwukierunkową
transmisję w systemie zawierającym wiele nadajników/
odbiorników. Założenia techniczne powstały w firmie Philips, która widząc dużą przydatność praktyczną swojego
opracowania zastrzegła do niego prawa autorskie. Nawiasem mówiąc jest to często stosowany zabieg pozwalający
zwiększać zyski. W rezultacie pomysły zostały skopiowane w trudnych dziś do zliczenia odmianach tego interfejsu, pozwalających omijać zawiłe uwarunkowania prawne.
Hardware I2C
Tematem tej części artykułu jest wprawdzie analiza protokołu I2C, ale trudno ją będzie przeprowadzić bez choćby podstawowej wiedzy o sprzętowych rozwiązaniach
interfejsu.
Jak wiemy, w jednym systemie mikroprocesorowym
można stosować wiele urządzeń komunikujących się via
interfejs I2C. Do przesyłania danych wykorzystywana
jest wyodrębniona magistrala składająca się z linii SDA,
którą są przesyłane adresy i dane oraz linii SCL, którą
przesyłany jest przebieg zegarowy taktujący transmisją.
Procesor pełni rolę urządzenia nadrzędnego (Master),
a pozostałe peryferia są urządzeniami podrzędnymi (Slave) – rysunek 31. Możliwa jest również topologia zawierająca kilka mikroprocesorów, ale ich funkcje w systemie
muszą być rozdzielone – zawsze Masterem może być tylko jeden procesor.
Do linii interfejsu dołączane są urządzenia o bliżej
nieokreślonym położeniu względem siebie. W ogólnym
Rysunek 31. Typowy układ połączeń komunikujących
się za pośrednictwem interfejsu I2C
przypadku nie jest też znana ich liczba. W takiej rozproszonej topologii może dochodzić do znacznego zniekształcania sygnałów cyfrowych, uniemożliwiającego
prawidłową interpretację danych. Zawsze więc należy
stosować odpowiednio dobrane rezystory terminujące.
Wszystkie wyjścia dołączone do interfejsu I2C są typu
Open Drain. Urządzenie nieaktywne wyłącza wyjście
– nazywamy to zwolnieniem linii. Jednym z zadań rezystorów terminujących jest również podciąganie linii do
stanu wysokiego.
Każda wymiana informacji między urządzeniami
Master i Slave jest inicjowana przez Mastera. Master wysyła adres urządzenia Slave, do którego chce wpisać, lub
z którego chce odczytać informację. Oczywiście każde
urządzenie dołączone do danego interfejsu musi mieć
unikatowy adres własny. Adres ten jest najczęściej na
sztywno zapisywany w danym typie układu scalonego na
etapie jego produkcji. Aby jednak nie dochodziło do konfliktów w przypadku stosowania kilku układów tego samego typu w jednym systemie, przewidziano możliwość
modyfikacji kilku bitów adresowych przez użytkownika.
Całkowity adres składa się więc z niezmiennej części
identyfikującej typ układu i z modyfikowalnej części
identyfikującej np. konkretny układ scalony wchodzący
w skład systemu mikroprocesorowego. Specyfikacja I2C
przewiduje stosowanie adresów 7- lub 10-bitowych
Protokół I2C
W stanie bezczynności linie SCL i SDA są zwolnione (pozostają w stanie wysokim na skutek odłączenia wyjść).
85
Obsługa pól dotykowych
Wybrane modele mikrokontrolerów serii STM32F0 są wyposażone w moduł
sprzętowy umożliwiający współpracę z polami dotykowymi. We współczesnych
systemach mikrokomputerowych taki interfejs użytkownika jest atrakcyjną
alternatywą dla tradycyjnych przycisków, oferując w porównaniu z nimi
większą niezawodność, odporność mechaniczną i niższy koszt realizacji.
W kolejnym odcinku serii przedstawiony zostanie przykład nieblokującej
obsługi pól dotykowych zrealizowany na płytce z serii Discovery
z mikrokontrolerem STM32F072.
Realizowane w mikrokontrolerach sterowniki obsługujące pola dotykowe działają na zasadzie pomiaru pojemności pomiędzy elektrodą i masą układu. Rozwiązania
poszczególnych producentów różnią się metodą pomiaru
pojemności i stopniem jej automatyzacji. W mikrokontrolerach serii STM32F0 zastosowano metodę transferu
ładunku – pomiar pojemności elektrody dotykowej jest
realizowany poprzez wielokrotne ładowanie pojemności tworzonej przez elektrodę dotykową i zliczanie cykli
transferu ładunku z elektrody dotykowej do kondensatora gromadzącego ładunek potrzebnych do naładowania
kondensatora do określonego napięcia.
Elektryczne aspekty projektowania pól dotykowych
zostały szczegółowo omówione w notach aplikacyjnych
AN2869 i AN4312, dostępnych w serwisie internetowym
firmy ST Microelectronics. Projektując urządzenie z interfejsem dotykowym należy zapoznać się szczegółowo
z zasadami projektowania pól dotykowych i prowadzenia
połączeń na płytce drukowanej, gdyż mają one decydujące
znaczenie dla czułości i poprawności działania pól.
#include ″stm32f0yy.h″
#include ″stm32futil.h″
//===============================================
// STM32F0DISCOVERY board conections
#define BUTTON_PORT
GPIOA
#define BUTTON_BIT
0
#define LED_PORT
GPIOC
// LEDs - F0, F0308
#define BLUE_LED_BIT
8
#define GREEN_LED_BIT 9
#define BLUE_LED_PWM
TIM3->CCR3
#define GREEN_LED_PWM TIM3->CCR4
// LEDs - F072B
#define LED_U_BIT
6
#define LED_D_BIT
7
#define LED_L_BIT
8
#define LED_R_BIT
9
#define LED_U_PWM
TIM3->CCR1
#define LED_D_PWM
TIM3->CCR2
#define LED_L_PWM
TIM3->CCR3
#define LED_R_PWM
TIM3->CCR4
// F072B touch
#define TSC_CAPS (1 << 10 | 1 << 7 | 1 << 3)
#define TSC_KEYS (1 << 9 | 1 << 6 | 1 << 2)
90
Interfejs dotykowy w STM32F0
Sterownik interfejsu dotykowego TSC zaimplementowany w mikrokontrolerach STM32F0 może obsłużyć do
24 pól w 8 grupach. Każda grupa ma do czterech wyprowadzeń zewnętrznych, z których jedno (dowolnie wybrane przez projektanta sprzętu) służy do podłączenia
kondensatora gromadzącego ładunek, a pozostałe – do
podłączenia elektrod dotykowych. Całkowita liczba pól
obsługiwanych przez poszczególne modele mikrokontrolerów zależy od dostępności linii portów w obudowie mikrokontrolera. W jednym cyklu pomiarowym sterownik
może zmierzyć pojemność jednego pola w każdej grupie.
Liczba używanych grup zależy od decyzji projektanta na
przykład, jeśli w urządzeniu są trzy pola, to można użyć
jednej grupy (co skutkuje koniecznością sekwencyjnego
testowania stanu poszczególnych pól, ale za to wymaga
użycia tylko jednego kondensatora) lub trzech grup (dzięki czemu będzie możliwe testowanie stanu pól w jednym
cyklu pomiarowym, ale niezbędne będą trzy kondensatory do gromadzenia ładunku).
Kondensator gromadzący ładunek ma typowo wartość
47 nF. Każda elektroda jest dołączona do mikrokontrolera
przez rezystor zabezpieczający o typowej wartości 10 kV.
Do obsługi pól dotykowych służy blok TSC (Touch
Sense Controller). Po skonfigurowaniu parametrów pracy
i wybraniu jednego wejścia z każdej grupy pól oprogramowanie inicjuje pomiar pojemności. Dalsze czynności
są wykonywane przez sprzęt – następuje seria cykli ładowania elektrod dotykowych i przelewania ładunku do
kondensatorów. W każdym cyklu są inkrementowane
liczniki cykli aktywnych grup. Proces ten jest powtarzany
do osiągnięcia określonego napięcia na kondensatorze;
licznik cykli grupy jest w tym momencie zatrzymywany.
Proces pomiaru kończy się z chwilą osiągnięcia napięcia
progowego na kondensatorach wszystkich aktywnych
grup lub po osiągnięciu maksymalnej wartości liczników określonej przez oprogramowanie. Zakończenie
pomiaru może powodować zgłoszenie przerwania. Moduł TSC rozróżnia dwie przyczyny przerwań – pomyślne zakończenie pomiaru i przekroczenie maksymalnej
liczby cykli, którym odpowiadają dwa bity znaczników
w rejestrze TSC–>ISR: EOA (End Of Acquisition) i MCE
(Maximum Count Error).
Poprzednie części kursu i dodatkowe materiały dostępne są na FTP:
Listing 1 – plik stm32f0discovery.h
/*
STM32F0DISCOVERY, STM32F0308-DISCO & STM32F072BDISCO board defs
gbm 05’2014
*/
32 bity jak najprościej
– STM32F0 (6)
Procesory z rdzeniem ARM Cortex-M4 stały się wiodącymi standardowymi
układami przemysłowymi produkowanymi praktycznie przez wszystkich
producentów. Nowa seria procesorów Tiva firmy Texas Instruments z tym
rdzeniem to układy typu system-on-chip (SOC) z silnie zintegrowanymi
możliwościami interfejsu i obliczeń wykonane w technologii z procesem
65-nm. Łączą one najlepsze zalety patentowanych technologii zaawansowanych
z procesorów rodziny MSP430 oraz C2000. Procesory Tiva oferują balans
pomiędzy wydajnością zmiennoprzecinkowych obliczeń wymaganych
w aplikacjach typu mixed-signal oraz architekturą typu low-power wymaganą
w zastosowaniach o coraz niższym poziomie poboru mocy. Zestaw ewaluacyjny
Tiva C Series TM4C123G LaunchPad (EK-TM4C123GXL) jest kompletną płytką
do tworzenia i programowania systemów czasu rzeczywistego z procesorem
TM4C123GH6PMI z rodziny Tiva C Series TM4C123x.
ProcesoryTivaCSeriesużywajązmiennoprzecinkowegordzeniaARMCortex-M4Fz 32-bitowąarchitekturą
typu Harvard umożliwiającą wykonywanie instrukcji
dla przetwarzania sygnałów (DSP) oraz przetwarzania równoległego danych (SIMD). Układ umożliwia
wykonywanie operacji „atomowych” na bitach oraz
mnożenia i dzielenia w jednym cyklu instrukcyjnym.
UkładzwierarozbudowaneukładyPWMorazdetekcji
kwadraturowejtworzącedwamodułyMotionControl
[1,4].
Obecnie dostępne są układy procesorów rodziny
TivafirmyTexasInstrumentsdwóchserii[3].
Seria TM4C123xrodzinyTivamanastępującepodstawoweparametry[1,2]:
• Rdzeń ARM Cortex-M4 z rozszerzeniem zmiennoprzecinkowym.
• TaktowanieCPUdo80MHz.
• Do 256 kB Flash.
• Do32kBSRAMoraz2kBEEPROM.
• Dwaprzetworniki12-bitoweA/Cz szybkościąpróbkowaniato1MSPS.
• DwakontroleryszynyCAN2.0A/B.
• Kontrolerfull-speedUSB2.0OTG/Host/Device.
• Do40wyjśćPWM.
• Modułykomunikacjiszeregowejw tym:8modułów
UART,6modułówI2Cs,4modułówSPI/SSI.
• Inteligentny moduł zarządzania mocą zasilania, obniżeniepoborudo1.6mA.
• ModułHibernacji.
Schemat blokowy procesora serii TM4C123x pokazano na rysunku 1.Dobrzewidocznesąwłasnemoduły
peryferyjne firmy Texas Instruments obudowane wokół
standardowegordzeniafirmyARM.
Seria TM4C129xrodzinyTivacharakteryzujesięnastępującymiparametramidodatkowymi[3]:
• TaktowanieCPUdo120MHz.
94
• Do 1 MB Flash.
• Do 256 kB single cycle SRAM oraz 6 kB EEPROM.
• Kontroler10/100Ethernetz wbudowanymMACand
PHY.
• KontrolerLCD.
• Kontroler AES, DES, SHA/MD5 oraz CRC do wspomaganiakryptografii.
• Dwaprzetworniki12-bitoweA/Cz szybkościąpróbkowaniato2MSPS.
• Kontroler full-speed USB 2.0 OTG/Host/Device and
high-speedUSBULPIinterface.
• Modułykomunikacjiszeregowejw tym:8modułów
UART,10modułówI2Cs,4modułyQSPI/SSI,moduł
1-Wiremaster.
Dokumentacja rodziny Tiva
Zapoznanie się z dokumentacją dotyczącą rodziny Tiva
niejestproste.Najlepiejo tymświadczyfakturuchomieniaspecjalnejstronyWikiTI[12].
Najważniejszym dokumentem jest Tiva C Series
TM4C123GH6PMI Microcontroller Data Sheet [1]. Jest
to bardzo obszerny tekst (ponad 1400 stron) w którym
zawarte są wszystkie potrzebne informacje dotyczące
działaniasprzętu.Zawieradokładnei szczegółoweinformacjeo działaniurdzeniai modułówperyferyjnychwraz
z danymielektrycznymi.
Opis sposobu programowania procesorów rodziny
Tiva z użyciem darmowej biblioteki zwiera dokument
TivaWare for C Series Peripheral Driver Library User’s
Guide [10]. Dalsze dokumenty są dostępne w folderze
instalacyjnympakietuTivaWare[13].
Zestawy sprzętowe
DlaobuseriiprocesorówrodzinyTivadostępnesątanie
zestawyewaluacyjnei płytkirozszerzeńorazdroższezestawyuruchomieniowe[3].
Zestaw ewaluacyjny
Tiva C Series TM4C123G
LaunchPad
6/2014
•
czerwiec
•
Nr 6 (101)
• Urządzenia
i komponenty
interfejsu człowiekmaszyna firmy
Giovenzana
• Sterowanie silnikiem
skokowym za
pomocą sterownika
S7-1500
• Programowanie
PLC zgodnie
z normą IEC61131
– standardy
i środowisko
programistyczne
AUTOMATYKA I MECHATRONIKA
Urządzenia i komponenty
interfejsu człowiek-maszyna
firmy Giovenzana
Firma Giovenzana to wytwórca urządzeń i komponentów do
interfejsów człowiek–maszyna, takich jak: elementy sterujące,
podzespoły automatyki, wyposażenie dźwigów, produkty do
konserwacji urządzeń oraz sterowania procesami. Ponad 60 lat
doświadczeń w zakresie produkcji i zarządzania firmą zaowocowało
znajomością potrzeb branży, bardzo dobrą pozycją rynkową,
zaawansowanymi technologiami mającymi zastosowanie przy
produkcji i przede wszystkim – solidną pracą zespołową.
Przyciski sterownicze firmy Giovenzana Ø22
dostępne są w wersjach z podświetlaniem
i bez podświetlania. Oferowane są również
przyciski sterownicze z czołem płaskim lub
wystającym. Przyciski sterownicze są produkowane w kolorach: czerwonym, zielonym, niebieskim, żółtym, białym i czarnym,
w tym z różnorodnymi oznaczeniami w postaci symboli i napisów (seria Pegasus).
sji – są przeznaczone do montażu na szynie
DIN, do zamocowania do płyty montażowej
lub w otworze w obudowie. Wybór rodzajów
realizowanych łączeń jest bardzo szeroki, na
życzenie klienta jest również możliwe wykonanie wariantów specjalnych.
Seria Regolus
Seria Pegasus
Wyroby z serii Pegasus to przede wszystkim:
przyciski, przełączniki obrotowe i stacyjki
Ø22, przyciski podświetlane i niepodświetlane, lampki sygnalizacyjne, przyciski bezpieczeństwa (tzw. grzybki), joysticki, złącza
(sprężynowe, lutowane na PCB, śrubowe),
obudowy do przycisków oraz szeroki wybór
akcesoriów.
Seria Phoenix
Łączniki z serii Phoenix znajdują bardzo
szerokie zastosowanie w różnych aplikacjach przemysłowych. Seria tych wyrobów
obejmuje łączniki mające zakres prądowy od
12 A do 200 A. Łączniki te – zależnie od wer-
106
Astat sp. z o.o.
ul. Dąbrowskiego 441
60-451 Poznań
tel.: 61-849-80-46
tel.: 61-849-80-07
fax: 61-848-82-76
www.astat.com.pl
Produkty z tej serii to rozłączniki SQ oraz SE.
Rozłączniki mają zakres prądowy w przedziale 32 do 160 A, a także prosty montaż: na
panel, szynę DIN oraz w obudowie.
Tabliczki, pokrętła, akcesoria
Oprócz urządzeń sterowniczych i elementów automatyki firma Giovenzana ma w swojej ofercie również kasety sterownicze do
wind oraz do suwnic, które są niezastąpione
wszędzie tam, gdzie jest potrzebne sterowanie urządzeniami ruchomymi, np. suwnicami lub windami. W takich aplikacjach priorytetem jest zapewnienie bezpieczeństwa
użytkowania.
Kasety sterownicze do wind
Kasety sterownicze do podszybia i maszynowni oraz kasety do jazdy rewizyjnej EN81
mają do 11 funkcji. Połączenia z obwodem
są wykonywane za pomocą styków sprężynowych lub do płytki drukowanej, zgodnie
z normami europejskimi EN81-1 i EN81-2
oraz północnoamerykańskimi CSA – B44.1/
ASME – A 17.5.
Charakterystyczne parametry wyrobów
przeznaczonych do dźwigów i wind:
• Kasety sterownicze do podszybia i do
maszynowni, kasety do jazdy rewizyjnej
EN81. Poza wersjami standardowymi
jest również dostępny duży wybór produktów dostosowanych do technicznych
potrzeb klientów.
• Obudowy wykonane z samogaszących
się materiałów termoplastycznych.
• Stopień ochrony E N60529: NEMA 4x,
bez gniazda – IP65, z gniazdem – IP54,
złącza połączeniowe – IP20.
• Połączenia: styki sprężynowe samozaciskowe dla przycisków oraz grzybków
bezpieczeństwa, zaciski śrubowe dla
łączników krzywkowych, brzęczyków
i gniazdek elektrycznych.
• Temperatura
otoczenia:
pracy
–25°C…+70°C,
przechowywania
–30°C…+70°C.
Więcej informacji oraz danych technicznych, dotyczących produktów firmy Giovenzana, znajdą Państwo na stronie internetowej
www.astat.com.pl.
Astat sp. z o.o.
Sterowanie silnikiem skokowym
za pomocąI MECHATRONIKA
sterownika S7-1500
AUTOMATYKA
<automatyka>>>
Sterowanie silnikiem
skokowym za pomocą
sterownika S7-1500 (1)
rowanie silnikiem skokowym za pomocą sterownika S7-1500 (1)
owniki S7-1500 są przystosowane do bezpośredniego sterowania pracą silników
owych. Silniki takie są szeroko stosowane w urządzeniach, w których wymagany jest
yzyjnie kontrolowany ruch.
żenie kątowe jest ustawiane w napędach z tymi silnikami w układzie otwartym bez
ężenia zwrotnego (rysunek
1). Tylko w systemach, od których wymaga się dużej
Sterowniki S7-1500 są przystosowane do bezpośredniego Położenie kątowe jest ustawiane w napędach
w układzie
sterowania pracą
silników skokowych.
Silnikii takie
są szeroko
awodności i występuje
duża zmienność
obciążenia
prędkości
stosujez tymi
się silnikami
regulację
z otwartym bez
stosowane w urządzeniach, w których wymagany jest precyzyjnie sprzężenia zwrotnego (rysunek 1). Tylko
nałem w sprzężeniu zwrotnym od enkodera, który generuje
impulsy.
kontrolowany
ruch. w systemach, od których wymaga się dużej
a)
Enable
Direction
Clock
Sterownik (drajwer) do
silnika
p1
p2
COM
p3
p4
SILNIK
b)
Enable
Direction
Clock
Sterownik (drajwer) do
silnika
SILNIK
Enkoder
SKOKOWY ZE SPRZÉZENIEM
Rys. 1. Schemat blokowy
skokowego
Rys. 1.sterownika
Schematsilnika
blokowy
sterownika
silnika skokowego
niezawodności i występuje duża zmienność
obciążenia i prędkości stosuje się regulację
z sygnałem w sprzężeniu zwrotnym od enkodera, który generuje impulsy.
Każdy typ silnika może być sterowany na
co najmniej cztery sposoby, od których m.in.
zależy rozdzielczość ruchu, czyli wartość
najmniejszego przemieszczenia kątowego
na jeden skok. Dość często towarzyszy temu
zmniejszenie dokładności (rysunek 2):
• falowy, jednofazowy, T/4 o rozdzielczości często 1,8 0/skok,
• pełnokrokowy, dwufazowy, T/2 o rozdzielczości często 1,8 0/skok,
• półkrokowy, 3T/8 o rozdzielczości często
0,9 0/skok,
• mikrokrokowy, często 1/3÷1/32 kroku.
Zmniejszenie dokładności na jeden skok
(krok) wynika z tego że silniki jednofazowe
mają dokładność około 5%, to dwufazowy
algorytm sterowania ma dokładność rzędu
10%, a 32 mikrokrokowy może dać błąd
160%.
Podczas pracy silnika w układzie zamkniętym stosuje tzw. rozdzielczość pozy-
107

Elektronika Praktyczna, czerwiec 2014

Transkrypt

Podobne dokumenty

Pobierz - ePrasa.pl

Hojka - Rejestrator temperatury.qxd

Programowany przekaźnik czasowy

AVT 1731

Wzmocniony regulator mocy

Grudzień

Moduł miliwoltomierza do zasilaczy

Dokumentacja