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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Interfacciamento con un multimetro digitale per computer serie 830. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / microcontrollori Il collegamento di un multimetro di piccole dimensioni a un personal computer consente l'elaborazione statistica dei risultati di una serie di misurazioni. Ad esempio, è possibile indagare la diffusione dei parametri di un gruppo di componenti o le variazioni di tensione e capacità delle batterie durante la scarica. Si possono immaginare una serie di altre applicazioni di un tale "tandem. Recentemente, i multimetri della serie 830, ad esempio DT830 o M-830, si sono diffusi tra i radioamatori. Hanno un errore relativamente piccolo, che consente loro di essere utilizzati per un'ampia gamma di misurazioni. Utilizzando il dispositivo proposto, è possibile inserire i dati dal multimetro in un computer per un'ulteriore elaborazione. I multimetri con questa caratteristica di solito hanno un'interfaccia RS232 e sono relativamente costosi.
L'adattatore proposto è realizzato con componenti economici ampiamente disponibili. I dati numerici vengono letti direttamente dai pin ADC del multimetro e trasmessi su un collegamento seriale. Non è consigliabile utilizzare multimetri per questa raffinatezza, in cui è installato un chip ADC in una versione frameless. Il cuore dei multimetri della serie 830 è l'ADC ICL7106 (analogo domestico di K572PV5; la descrizione è disponibile in [1]). La descrizione del funzionamento e lo schema del multimetro si trovano in [2, 3]. L'ADC interagisce con l'LCD attraverso il controllo statico [4] - ogni elemento dell'immagine è controllato attraverso un'uscita separata del microcircuito, a cui sono applicati impulsi di tensione rettangolari, sfasati di 0° o 180° rispetto agli impulsi applicati al filo indicatore comune. Se le fasi sulle uscite LCD coincidono, il segmento non è eccitato. Il dispositivo proposto è costituito da due parti: un blocco per la conversione dei dati dall'ADC (multimetro LCD) e un blocco per la trasmissione dei dati a un computer. Nell'unità di conversione, i registri a scorrimento CMOS con caricamento parallelo DD1-DD3 vengono utilizzati per determinare lo stato delle uscite di controllo a bassa corrente dell'indicatore (Fig. 1). Il dispositivo funziona come segue. A un livello basso sul pin 1 dei registri DD1-DD3, viene eseguito il caricamento asincrono. Dopo aver applicato un livello alto a questo pin (tramite la linea RD), i dati vengono fissati, che vengono spostati lungo la parte anteriore degli impulsi di clock al pin 2. I dati vengono prelevati dal pin 9 del registro DD3 al bus DATA. Poiché il codice a sette segmenti è ridondante (i bit c e d sono "superflui"), in questi bit possono essere trasmesse anche informazioni sulle virgole. Queste informazioni sono prese dai terminali 12 e 16 del multimetro LCD. Questi pin possono essere collegati ai collettori dei transistor o direttamente all'interruttore multiposizione del multimetro. Questo interruttore, a sua volta, li commuta direttamente al positivo della batteria (alto). Questo stato non consente di distinguere le virgole ad alto livello sull'uscita del VR (pin 21 dell'ADC). Entrambe le virgole verranno cancellate, poiché è presente un livello alto sulle uscite 12 e 16 del display LCD. L'unità di trasferimento dati può essere costruita in vari modi. La sua versione semplice è mostrata in Fig. 2. Serve in abbinamento alla porta LPT ed è completamente alloggiato in un apposito alloggiamento per connettore XS1.
L'alimentazione è fornita da una fonte esterna con una tensione di 9 ... 15 V. I connettori XP2 e ХРЗ sono collegati tramite un cavo a nastro piatto con connettori di accoppiamento corrispondenti - IDC-10F. La spina XP2 potrebbe non essere presente se il cavo è collegato direttamente alla porta. Con il connettore XP2 scollegato, i microcircuiti DD1-DD3 sono diseccitati e il multimetro può essere utilizzato nel solito modo. La trasmissione dei dati è completamente controllata dal computer. Il codice sorgente del programma di controllo per DOS si trova nel file mjpt.cpp dell'archivio del programma. La versione data del blocco non ha isolamento galvanico, quindi dovrebbe essere usata con molta attenzione. Ad esempio, una tensione di 30 V che entra nella porta LPT durante un guasto nel chip ADC può danneggiare la scheda madre. Per eliminare questa lacuna, è stato sviluppato uno schema più complesso dell'unità di trasmissione dati (Fig. 3). È un'unità a microcontrollore con isolamento galvanico e trasmissione dati tramite un canale seriale RS232. L'utilizzo di un microcontrollore a chip singolo ha permesso di ridurre al minimo il consumo energetico e ridurre le dimensioni. Il microcontrollore PIC12F629 ha 1024 parole FLASH di memoria programma, 64 byte di memoria dati, 6 porte I/O e un clock interno a 4 MHz. Non ha un ricetrasmettitore hardware (USART), quindi il protocollo RS232 è riprodotto dal software. Tabella 1
Il microcontrollore è alimentato da un generatore di clock interno a 4 MHz, per il quale è prevista la calibrazione software. Inoltre, il blocco può utilizzare il microcontrollore PIC12F675, identico a PIC12F629 con un ulteriore ADC a quattro canali (10 bit). Altri parametri di questi microcontrollori e la documentazione tecnica possono essere trovati in [5, 6]. La programmazione può essere effettuata utilizzando il programmatore EPY. Il firmware è mostrato nella Tabella 1. Tutti gli elementi del blocco secondo lo schema di Fig. 3, ad eccezione del connettore XP4, può essere collocato all'interno della custodia del multimetro, collegato alla porta COM con un normale cavo modem. I dati informativi vengono emessi in pacchetti da due byte su richiesta. Una richiesta attraverso l'optoaccoppiatore U3 è formata al pin 7 DD5 da una caduta di segnale dall'alto verso il basso, che corrisponde alla trasmissione di un byte zero da parte del computer. Dopo aver ricevuto la richiesta, entro 3 ms, i dati vengono caricati dai registri DD1-DD3 e convertiti. Successivamente viene trasmesso il primo byte (2 ms per una velocità di 4800 bps) e viene mantenuta una pausa di 3 ms. Successivamente, viene trasmesso il secondo byte e il blocco di trasferimento dati viene disattivato fino alla richiesta successiva. Il formato dei byte trasmessi è mostrato in fig. 4. NUM1 - rispettivamente la cifra più significativa del display LCD, NUM4 - la cifra meno significativa. KF - coefficiente per il quale viene diviso il valore dell'indicatore ottenuto. Ad esempio, le letture dell'indicatore (-12,36) corrisponderanno a: NUM = 1, NUM2 = 2, NUM3 = 3, NUM4 = 6, KF = 100, ZNAK = 1.
Optoaccoppiatori a isolamento galvanico relativamente lenti non possono funzionare a velocità superiori a 9600 bps, sebbene 2400 bps siano sufficienti in questo dispositivo. Il firmware del microcontrollore specifica una velocità di trasmissione di 4800 bps. Il nodo di uscita dell'unità di trasmissione è realizzato sugli optoaccoppiatori U1 e U2 secondo uno schema simmetrico. I diversi livelli ai pin 5 e 6 di DD5 accendono il diodo emettitore di uno degli optoaccoppiatori. I resistori R5 e R6 vengono utilizzati per proteggere la porta COM in caso di installazione errata o altri malfunzionamenti. Il circuito di richiesta dell'optoaccoppiatore (U3) è realizzato secondo un circuito asimmetrico. Il diodo VD1 serve a proteggere il LED dell'accoppiatore ottico dalla tensione inversa all'ingresso. Ora qualche parola sul funzionamento del software. Il software di controllo per il computer e il controller PIC è costruito allo stesso modo [7]. Ogni ciclo di conversione dei dati numerici dal display LCD del multimetro è costituito dai seguenti passaggi. Innanzitutto, le informazioni vengono registrate (scritte) nei registri, quindi vengono spostate in sequenza e lette nella memoria, tutte le cifre vengono invertite a un livello elevato al pin 21 (VR) dell'ADC, il segno, le virgole e la cifra di ordine superiore di l'LCD viene letto, le restanti cifre dell'LCD vengono convertite, controllo degli errori. Il programma per il controller PIC inoltre impacchetta i dati in due byte e li trasferisce su un canale seriale.
Al posto degli optoisolatori U1, U2 indicati nello schema, è possibile utilizzare il doppio dispositivo TLP521-2. Condensatori C2, C3 - K50-35 o altri piccoli. Condensatori C1, C4 - ceramici. Resistori: qualsiasi, progettati per il montaggio superficiale (dimensione 1206). Il tipo di connettore XS1 dipende dal cavo di prolunga utilizzato (nello schema è indicato per un cavo stampante standard). Il circuito stampato è realizzato individualmente per il modello di multimetro esistente e posizionato al suo interno. I chip DD1-DD3 sono montati sulla superficie del circuito stampato su entrambi i lati. Sullo stesso circuito stampato, gli elementi del dispositivo mostrato in Fig. 3. La spina XP4 è installata direttamente sul corpo del multimetro. È possibile utilizzare un analogo importato del registro KR1564IR9 - 74NS165 in una custodia a montaggio superficiale. Quindi i microcircuiti DD1-DD3 sono montati su un circuito stampato a lato singolo di 50x13 mm e gli elementi rimanenti sono montati su un circuito stampato separato. Tuttavia, a causa del passo del perno ridotto (1,27 mm), l'installazione è molto più complicata. Nel regolatore di tensione DA1 è possibile utilizzare 78L05, KR1157EN5A o KR1157EN502A, tenendo conto della differenza nella numerazione dei pin. scaricare archivio di software per interfacciare un multimetro digitale con un computer. Letteratura
Autore: V. Stepnev; Pubblicazione: cxem.net
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