Каталог статей

Главная » Все схемы » Схемы устройств на микроконтроллерах » Устройства на микроконтроллерах

Выбранная схема!!!


5430
Микроконтроллерный программируемый счетчик импульсов МПСИ-1 ( начало )

Современный мир - это постоянно протекающая техничес­кая и технологическая эволюция, конечным результатом деятельности которой является многообразие форм и реше­ний продуктов различного назначения. В данной ситуации все актуальней встают задачи логистики, объединяющие в себе не только функции доставки конечного продукта потребителю, но и предварительные действия по их фасовке упаковке, сорти­ровке и пр. Кроме решения глобальных задач по распределе­нию и доставке товаров в масштабах планеты, существуют также локальные задачи, решаемые уже непосредственно на базах и точках реализации продукции. Именно для данных задач наиболее оптимально использование технически и технологически простых устройств, выполняющих функцию отсчета и количественной оценки отпущенного продукта.

В продолжение тематики устройств на базе 8-bit контрол­леров предлагается Вашему вниманию прибор, выполняющий подсчет последовательности импульсов, поступивших на его вход, формирование команды управления во внешнюю авто­матику и выполненный на базе уже всем известного контрол­лера фирмы «Microchip».

 Микроконтроллерный программируемый счетчик импульсов МПСИ-1

Мы знаем, что любой счетчик им­пульсов может быть использован для количественной оценки выпу­щенной продукции, кроме того, су­ществует области применений счет­чиков, где не существует прямой связи между количеством сформи­рованных импульсов на выходе пер­вичного преобразователя и физи­ческой величиной, к такой категории относятся системы учета любых ви­дов и предназначений, как то: счет­чики воды, электроэнергии, длины материала, веса и т д. Для таких ус­тройств появляется понятие «вес импульса». Как правило, при проек­тировании первичных преобразова­телей разработчики исходят из того, чтобы на единицу конечной физи­ческой величины было сформирова­но несколько точек, при зтом, чем больше их сформировано, тем точ­нее будет выполнено вычисление этой величины, за меньшей дискрет­ности отсчета. С учетом описанных особенностей применения был спро­ектирован рассматриваемый далее счетчик импульсов.

В предыдущих статьях МПТР-1 и МПТТ-1 при их разработке были реализованы два различных и про­тивоположных подхода к решению задачи конструирования, а именно: первый прибор был спроектирован с учетом требований минимальной цены изделия, а второй - с учетом повышенных требований к метро­логическим характеристикам, т.е. мы рассмотрели два вида оптими­зации при проектировании: по цене и по тактико-техническим-характеристикам (ТТХ). Оба метода не ис­ключают их одновременного ис­пользования. Кроме того, мы пока не обращали внимания на такое важное понятие, как унификация. В стремление к этому, каждый кон­структор должен прилагать макси­мум усилий. Существует множе­ство типов унификаций, я перечис­лю только некоторые: унификация по компонентам и материалам, унификация по схемотехнике, уни­фикация по конструктивному ис­полнению и пр.

Что дает унификация? Роль ее сложно переоценить, потому что - это: снижение времени в целом на разработку и постановку на произ­водство изделия, снижение затрат на подготовку производства (осна­стка, стендовое оборудование и пр.), снижение затрат на приобре­тение комплектации за счет опто­вых закупок, снижение затрат на обучение производственного пер­сонала и пр.

Отметим, что унификация не яв­ляется самоцелью конструирова­ния, иначе все бы было однообраз­но и подобно, что крайне не жела­тельно, особенно при разработке изделий бытового назначения. За­метим, что многообразие конструк­тивных решений зачастую не ис­ключает аппаратную и программ­ную унификацию изделия, что крайне благоприятно сказывается на сроке выведения его на рынок!

Зададимся вопросом: почему такое внимание в данной статье уделено унификации? Ответ зак­лючается в том, что впервые, с момента публикации первой ста­тьи, мы будем использовать заим­ствованную сборочную единицу для данного прибора от прибора МПТТ-1. То есть, с данного момен­та, мы приступаем к процессу ком­бинирования узлов,чтобы получить продукт совершенного иногофун­кционального назначения.

Рассмотрим предложенный при­бор более детально. Изначально принимаем, что он предназначен для подсчета количества импульсов, поступивших на его вход, и форми­рования команд управления «пред­варение» и «уставка» для подачи во внешнюю автоматику при совпаде­нии заданного количества импуль­сов и фактического значения отсче­та. Прибор предназначен для рабо­ты в составе технологического обо­рудования, осуществляющего под­счет количества выпущенной про­дукции, или в составе технологичес­кого оборудования, выполняющего определенные операции с контро­лем количества данных операций. Прибор может быть использован в системах фасовки и упаковки, на­вивки с подсчетом числа витков, из­мерения длины материалов по сформированным реперным токам и пр., а также в составе других еди­ниц технологического оборудования.

   Скажем сразу, что общая кон­цепция построения прибора, по функциональным узлам, аналогич­на ранее описанным приборам МПТР-1 и МПТТ-1. Структурная схе­ма МПТР-1 приводится в [1]. Струк­турная схема МПТТ-1 приводится в [2].

Счетчик импульсов представляет собой блок, состоящий из 2-х сбо­рочных единиц: А1 - модуль конт­роля и управления, А2 - модуль индикации и клавиатуры. Приве­дем перечисление субмодулей при­бора: СУО - субмодуль управления отсчетом (модуль А1), СПУ - суб­модуль процессорного управления (модуль А1), СУВА - субмодуль уп­равления внешней автоматикой (модуль А1), СЭП-субмодуль элек­тропитания (модуль А1), МИ и К - модуль индикации и клавиатуры (модуль А2). Схемотехнически при­бор выполнен по классической схе­ме с применением однокристальной микроЭВМ типа PIC18F252. Ее спе­цификацию можно скачать на сай­те производителя «Microchip» [3].

На рис. 1 приведена структур­ная схема прибора, на рис. 2 - электрическая принципиальная.

Далее рассмотрим состав при­бора по модулям и субмодулям.

Субмодуль «СУО». Субмодуль управления отсчетом. Входит в со­став модуля А1.

Представляет собой узел, со­стоящий из 2-х транзисторных оптопар структуры п-р-п и выполня­ющий как функцию гальваничес­кой развязки, так и преобразова­ния уровня сигналов от входа к кон­троллеру. Входной субмодуль рас­считан на потенциальное управле­ние и имеет два независимых галь­ванически не связанных канала: первый предназначен для сброса отсчета, второй - подсчета импуль­сов. Схемотехника каналов одина­кова, но имеет различие в нагру­зочных резисторах оптопар. Разли­чие объясняется функциональным предназначением каналов и опре­деляется в соответствии с графи­ком частотного отклика в зависи­мости от сопротивления нагрузки. Графики частотного отклика и вре­мени отклика в зависимости от со­противления нагрузки даны в тех­ническом описании на оптопару.

Субмодуль «СПУ». Субмодуль процессорного управления. Входит в состав модуля А1.

Состоит из контроллера и эле­ментов обвязки, обеспечивающих его работу. Включение процессора типовое с внешним кварцевым ре­зонатором. Жестких требований на использование кварцевого резона­тора нет, поскольку подсчет входя­щей последовательности импуль­сов выполняется аппаратными средствами контроллера в асинх­ронном режиме, а контроль темпа счета является дополнительной сервисной функцией и квалифициру­ется как режим индикатора. Возмож­но использование керамического

резонатора с некоторым ухудшени­ем точности измерения темпа сче­та. При использовании керамичес­кого резонатора и типовой его точ­ности настройки частоты, равной ±0,5%, и при скорости входящих импульсов 7500 им/с мы получим максимально возможную абсолют­ную погрешность измерения, рав­ную ±38 импульсов. Отметим, что данная функция может быть ис­пользована для наладки техноло­гического оборудования с целью определения реальной скорости входящего потока импульсов

В предыдущих статьях мы рас­смотрели принцип определения типа установленного в приборе ин­дикатора, который построен на со­вмещении функции звуковой сигна­лизации и контроля типа индикато­ра по порту «RC2», такой подход применим в случае, если использу­ется пассивный излучатель и схема управления для него. В МПСИ-1 мы используем активный излучатель звука, который представляет собой излучатель и встроенный генера­тор. В чем достоинства и недостат­ки такого излучателя? Положитель­ные стороны - это экстремальная

простота программного обеспече­ния и схемотехнического решения, а недостаток - высокая цена. Для пассивного излучателя все с точ­ностью до наоборот, т.е. наличие в контроллере системы «PWM», более сложная программа и край­не низкая цена самого излучателя. Мы знаем, что стоимость про­граммного обеспечения, усложнен­ная за счет необходимости введе­ния подпрограммы управления зву­ком, неизмеримо мала в отноше­нии к общей цене программного обеспечения, поэтому этими затра­тами можно пренебречь, а вот низ­кая цена самого излучателя входит в состав прямых затрат на произ­водство продукции. Получается, что использование пассивного из­лучателя - это благо для произво­дителя, но есть еще одно ограни­чение на его применение - это обя­зательное наличие модуля «PWM» в составе контроллера. Возникает вопрос: почему же мы используем пассивный излучатель? Смысл та­кого решения носит сугубо акаде­мический характер и предназначен для ознакомления читателей с та ким типом устройств.

     Особо отметим, что программ­ное обеспечение прибора позволя­ет устанавливать различные типы индикаторов, т.е. с «ОА» или «ОК», но в нашем случае мы будем ис­пользовать только индикаторы с «ОА». В отличие от ранее рассмот­ренных приборов контроль типа ус­тановленного индикатора ведется по отдельному порту «RAи оп­ределяется состоянием перемычки «с-d» модуля А1.

Субмодуль «СБУ». Субмодуль внешнего управления. Входит в со­став модуля А1.

Выполнен на базе 2-х транзис­торных оптопар п-р-п структуры с нагрузочной способностью 25 мАи напряжением коммутации до 24 В. Отметим также, что топология при­бора выполнена так, что позволя­ет устанавливать оптопары на базе симисторных драйверов типа МОС3082 или аналогичных. Для их установки и обеспечения электро­безопасности, ряд выводов данных оптопар удаляются механически на этапе их монтажа.

Субмодуль «СЭП». Субмодуль электропитания. Входит в состав модуля А1.

Выполнен на базе специализи­рованной ИМС, формирующей ти­повое выходное напряжение +5V.

Схемотехническое решение прибо­ра позволяет в автоматическом режиме осуществлять переключе­ние источников питания при отклю­чении основного канала энерго­снабжения. Дополнительно, для осуществления электропитания входных оптопар, прибор оснащен RC преобразователем уровня с выходным напряжением +6,5 В при полной нагрузке на данный выход. Введение в прибор данного преоб­разователя необходимо для осуще­ствления электропитания внешних ключей управления процессом от­счета при условии, что нет допол­нительно источника питания. В слу­чае, если сигналы управления от­счетом будут поданы с внешней ав­томатики, то данный выход просто не задействуется.

Модуль «МИ и К». Модуль ин­дикации и клавиатуры (А2).

Выполнен в виде отдельной РСВ, которая является отдельной сборочной единицей и входит в со­став блока. Индикация построена по принципу динамической индика­ции с объединенными анодами или катодами сегментов, в зависимос­ти от типа индикатора, установлен­ного в приборе. Объединение оп­ределяется типом индикатора, т.е. с «ОА» или «ОК». Клавиатура под­ключена на сегментные выводы

контроллера и циклически считы- вается, при считывании порт кон­троллера настраивается на вход, и подключаются внутренние «подтя­гивающие» резисторы, а по завер­шении считывания порт настраива­ется на выход. Отметим еще раз, что данный модуль является заим­ствованным от прибора МПТТ-1 Единственным исключением в об­щей сборке прибора является то, что в ней не используется кнопка «°С/©», перемычка «Д6» и два ре­зистора.

В заключении следует сказать, что схемотехника прибора очень проста, и это дает нам право утвер­ждать, что результирующая сто­имость изделия будет также невы­сока; кроме того, уменьшенное число ЭРЭ автоматически повыша­ет надежность прибора и увеличи­вает время наработки на отказ. Подразумевается, что комплекс­ный коэффициент условий эксплу­атации и режимов работы элемен­тов не превосходит значения 0,9.

Из сказанного, что схемотехни­ка прибора проста, следует, что все функции прибора являются про­граммно реализованными, т.е. ос­новная нагрузка на исполнение функции возложена на ПО.

Литература, ресурсы

1.   Сергей Зелепукин. Микроконтроллерный программируемый терморегулятор МПТР-1. - «Радиолюбитель», №1/2011, стр. 8-11.

2.   Сергей Зелепукин. Микроконтроллерный программируемый таймер-терморегулятор МПТТ-1. - «Радиолюбитель», N"5/ 2011, стр. 8-12.

      3.    http://www.microchip.com

Сергей Зелепукин

г. Орёл

E-mail: sgreen.lab@gmail.com



Источник: "Радиолюбитель"
Категория: Устройства на микроконтроллерах | Добавил: Vovka (18.07.2013)
Просмотров: 4118 | Теги: микроконтроллерный, МПСИ-1, программируемый, счетчик, начало, импульсов | Рейтинг: 5.0/1


Всего комментариев: 0

Все ссылки на книги и журналы, представлены на этом сайте, исключительно для ознакомления, авторские права на эти публикации принадлежат авторам книг и издательствам журналов! Подробно тут!
Жалоба

Пожалуйста оставьте свои комментарии !!!!

Имя *:
Email:
Код *:


ElectroTOP - Рейтинг сайтов
Copyright Zloy Soft (Company) © 2008 - 2016