Первая редакция статьи опубликована на сайте Радиолоцман. Описаны две схемы контроллеров, их работа и недостатки предложенного решения. Данная публикация дополняет первую в части снижения напряжения питания схемы управления, что влечет существенное уменьшение рассеиваемой мощности гасящим резистором R4.
Контроллер предназначен для регулировки и стабилизации керамического нагревателя мощностью 60 Вт во всем диапазоне температур, с высокой точностью и малым временем реакции. Схема проста, компоненты доступны.
Керамические нагреватели паяльников, с термодатчиком или без него, производятся по одной технологии и имеют бо’льший, по сравнению с нихромом, положительный температурный коэффициент, что позволяет использовать нагреватель одновременно датчиком. В нашем случае, как и в случае со встроенным термодатчиком, под жалом паяльника находится кусок керамики с постоянной температурой, задаваемой пользователем.
Предназначен для работы в составе аналогового генератора низких частот [1] и служит для замены круговой шкалы на оси элемента перестройки частоты и стрелочного измерителя выходного напряжения. Применение счетчика делает ненужными операции по подбору номиналов компонентов и укладке границ поддиапазонов. Цифровая шкала счетчика-вольтметра значительно повышает точность установки выходного сигнала.
Принципиальная схема
Для управления функциями используется потенциометр, который позволяет не только устанавливать несколько режимов индикации, но и калибровать шкалы измерителей частоты и напряжения. Индикатором служит 4- разрядный сегментный светодиодный дисплей на базе TM1637.
Достоинство-простота. Недостаток-не работает. Уляшинский С. 1988г.
Ранее были опубликованы схемы звукового тестера сопротивлений, в котором частота звука обратно зависит от измеряемого сопротивления. Схемы работоспособны и ориентированы на разные области применения.
Поскольку наиболее часто подобные «прозвонки» используются при проверке проводного монтажа, целостности дорожек печатных плат и обмоток трансформаторов, то для этой области продолжалась оптимизация схемы. Здесь представлен вариант, который уже более двух лет используется автором. Стоимость, громкость звука, частотный диапазон и конструктивное исполнение максимально сбалансированы. Работоспособность сохраняется при разрядке батареи до 0,9В.
Монтаж выполнен на кусочке макетной платы с применением SMD резисторов и конденсаторов. Транзисторы можно заменить на BC807/817. «Прозвонка» собрана в футляре батарейного (2xAA) блока питания. Щупы были первоначально изготовлены из больших швейных игл, но теперь ясно, что желательно применить латунь.
Прозвонка
Category: Без рубрики |
Комментарии к записи Простая «прозвонка» — 3 отключены
Measuring the frequency of a quartz microcontroller
Когда вы соберете свой первый частотомер выяснится, что настроить его, чтобы можно было доверять его показаниям — большая проблема. «Танцы с бубном» с набором таких же кварцев, что стоит в частотомере, позволят это сделать лишь относительно, а значит усилия напрасны. Стоимость термостатированного кварцевого генератора, пусть даже «второй свежести» на известной интернет — площадке, значительно превышает стоимость остальных комплектующих и, скорее всего, покажется чрезмерной. Но и с ним, без подстройки, не обеспечить точности выше ±2PPM. Более полезным приобретением будет недорогой модуль GPS. Кстати, OCXO вы можете заказать позже, если станет любопытно сравнить его гарантированную стабильность с вашим творением, а может проверить или подтвердить корректность работы предлагаемого здесь решения.
Идея заключается в том, что сигналом 1PPS с выхода модуля (импульс в секунду) измерять частоту кварца микроконтроллера (МК) прямо в готовом изделии. Имея абсолютные значения, можно доводить самодельный частотомер в части подстройки или стабилизации его временнОй базы.
так можно настроить тактовую частоту
В память МК частотомера, вместо рабочей, загружается простая программа, которая таймером — счетчиком подсчитывает тактовые импульсы за время 1 Сек, вычисляет отклонение от заданного опорного значения и выводит на дисплей. Результаты регулировки частоты генератора тактовых импульсов МК немедленно отображаются на дисплее с разрешением 1Гц (0,1PPM 10MHz) (Фото). После окончательной настройки в МК можно заливать рабочую программу. В дальнейшем, таким же образом, контролируйте основной параметр.
Нужно сказать, что измерять отклонение частоты одинаково просто для любого кварца, но программа строится под конкретный. Значение центральной частоты используется непосредственно, а также служит основой для расчета некоторых констант используемых программой. Двоичный счетчик таймера непрерывно считает такты и разницу значений, через секундный интервал, можно соотнести только с конкретной частотой, а ограниченная разрядность счетчика вынуждает работать с малой частью этой разницы. Поэтому один код для кварцев с одной частотой и другие для кварцев со своими частотами, которые выходят за границы корректной работы программы. Важно. Невозможно отследить переход частоты через программные границы, размер «окна» — 2^16. Вы должны быть уверены, что частота кварца, со всеми возможными вариациями, соответствует программе.
Если бы генератор низких частот стоил как тестер, он лежал бы рядом с ним.
Представлен ГНЧ с мостом Вина (Рис.1). В отличие от известных схем применена простая цепь стабилизации амплитуды выходного сигнала. Предлагается использовать согласованную фоторезистивно-светодиодную оптопару. Фоторезисторы GL55xx имеют максимум спектральной чувствительности в области 540нм. В этом диапазоне излучает зеленый светодиод (510-555нм). Наиболее близким к размерам светочувствительного элемента фоторезистора оказался SMD LED типоразмера 3014, но испытывались и другие светодиоды, в т.ч. с 5 мм корпусами и разного цвета. Захват стабилизации амплитуды в схеме у зеленого 3014 начинался с тока 20 мкА. Близкие результаты показал зеленый СИД в корпусе 5mm straw hat. У других токи больше, но дополнительной нагрузки на ОУ не добавят и они. Однозначно, применение буферных каскадов перед выпрямителем излишне.
Universal two-wire LCD interface with matrix buttons and audio channel
Предложена простая схема [рис.1], которая позволяет подключать любые ЖК индикаторы на базе контроллера HD44470 с параллельной шиной управления в 4- и 8-битовых режимах. Сегментные (МТ-10Т7/8/9) и знакосинтезирующие (МТ-08S, MT-10S, MT-12S, MT-16S, MT-20S) производства ООО «МЭЛТ» и любые зарубежные LCD160x подключаются одинаково. Вместо чтения сигнала готовности используется временная задержка для выполнения индикатором операции записи во внутренние регистры.
Технические решения, положенные в основу разработки, защищены патентами РФ №2390048, №2547217 на изобретение, они будут рассмотрены подробно. Подразумевается, что читатель представляет себе принципы управления ЖКИ и последовательной передачи данных.
Выбор команды или данных при записи в регистр индикатора осуществляется логическим уровнем, подаваемым на сигнальный вход A0. При «0» информационное слово на шине данных интерпретируется контроллером как команда, при «1» — как данные. В предлагаемой схеме этот выбор производится установкой/сбросом линии последовательных данных SD интерфейса сразу после окончания записи в сдвиговый регистр [Рис.2]. Этим завершается подготовка на шине индикатора управляющего слова. Остается, согласно техдокументации на прибор, подать импульс на вход разрешения записи (E), который формируется цепью VD1,R2,C2. Любой импульс на линии CLK заряжает конденсатор C2. Таким образом, с началом записи в сдвиговый регистр, устанавливается высокий уровень на входе разрешения индикатора (в согласии с документацией) и поддерживается в течение всего цикла. По завершению последнего тактового импульса, в текущем обращении, конденсатор начинает разряжаться через R2. При достижении напряжением половины напряжения питания, информация защелкивается в регистре драйвера индикатора (не соответствует документации на индикатор, но в согласии с физикой работы полупроводниковых приборов). Этот алгоритм надежно работает, когда высокий уровень на входе разрешения установлен до начала изменения данных на шине индикатора. Поэтому логика программы формирует тактовых импульсов на один больше, чем требуется (только для знакосинтезирующих дисплеев). Самый первый из них информационно пуст, но именно он «взводит» разрешение. Учитывая минимальное время выполнения операции логикой индикатора с контроллером HD44780 (40мкС), время разряда конденсатора до порогового уровня (~14-20мкС) не сильно уменьшает общее быстродействие. Для примера, время опроса 4-х кнопок и записи байта в 8-и битовом режиме, при тактовой частоте МК 8МГц, составляет всего 34мкС. Байт, в 4-битовом режиме, пишется за 88мкС. Это время включает и сканирование состояния кнопок. Для семисегментных MT-10T7/8/9 программная часть чуть проще, сканирование и вывод 10-и знаков на индикатор занимает около 650uS (Fosc=8МГц).
Устройство предназначено для оценки проводимости электрических цепей, дорожек печатных плат «на слух» и генерирует звуковой тон, высота которого зависит от измеряемого сопротивления цепи. С его ростом частота звука понижается. При разомкнутых щупах (бесконечное сопротивление) генерация отсутствует и потребляемый прибором от батареи ток находится на уровне тока саморазряда, делая выключатель ненужным.
Тестер состоит из генератора коротких импульсов (VT3-4), период которых зависит от тока в проверяемой цепи и генератора этого тока (VT1-2). От подобных [1] данную реализацию отличает способ питания «токового зеркала Видлара», позволивший до предела упростить схему. В момент формирования импульса питание с «токового зеркала» снимается (транзистор VT4 открыт) и ток, разряжающий конденсатор в паузе, не сможет препятствовать выходу транзистора VT3 из насыщения по завершению зарядки C1 через переход эмиттер-база и резистор R2.
Предельный ток через проверяемую цепь задается резистором R1 на уровне 30 мкА, так что проверка безопасна для любых элементов, а емкость конденсатора можно выбрать небольшой. Резистор R2 определяет ток зарядки конденсатора и позволяет менять длительность импульса, а вместе с тем и громкость динамика. Рекомендуемый номинал резистора от 0 до 1К. БОльшая громкость ведет к повышению тока потребления при замкнутых щупах. Используя батарею небольшой емкости от резистора лучше отказаться, но повысить частоту тона уменьшив емкость до 0,033-0,047 мкФ. Транзисторы любые кремниевые. Применяя SMD компоненты, «пищалку» или динамик сотового телефона и миниатюрный элемент, можно сделать прибор размером с карандаш. Контактная макетная плата позволяет собрать схему за несколько минут. Зависимость частоты сигнала от сопротивления цепи — в таблице (R2=0).
Возможно, в некоторых случаях удобнее пользоваться световой индикацией. Замените динамик параллельно соединенными красным (или зеленым) светодиодом и резистором в районе 1К. Питание придется поднять до 3В, но приятным является то, что ток потребления от батарей снижается. Здесь, чем выше сопротивление в проверяемых цепях, тем тусклее светит светодиод. При низкой проводимости цепи непрерывное свечение переходит в моргание. А если кто динамик и светодиод сообразит переключать ползунком, получит приборчик с высокой ненадежностью, но пригодный для всех случаев.
Применяя микроконтроллеры с небольшим количеством ножек, часто сталкиваешься с проблемой нехватки портов ввода-вывода. Ресурсов микроконтроллера хватает «за глаза» для решения поставленной задачи, а портов — нет. Отладка программы, поиск «глюков» на почти готовой системе тоже иногда требуют нестандартных подходов. Каждый свободный порт становится «золотым» и разработчик старается использовать его по максимуму.
Для определенной категории задач служит предлагаемая схема (рис.1). Цепь из трех светодиодов (два красных и зеленый) и пары резисторов с двумя обычными кнопками позволяет получить набор напряжений в узлах, необходимый и достаточный для надежной идентификации нажатия, а также позволяет, используя возможности стандартного выхода порта, независимо управлять двумя светодиодами разного цвета. Последовательно соединенные красные диоды будем считать за один с удвоенным прямым напряжением.
Так как светодиоды используются здесь не только по прямому назначению, но и как стабилитроны, для начала предупредим, что всевозможные замены на светодиоды с другим цветом, кроме указанных, вряд ли приведут к хорошим результатам. То же относится к напряжению питания схемы. Единственная допустимая замена — красных светодиодов на оранжевые.
Исходные данные. Приведенная на схеме цепь при отключенном входе/выходе (Uz) и при нажатой верхней/нижней кнопке (Uh/Ul) имеет следующий набор напряжений (в точке подключения к порту МК):
Uh / Uz / Ul = 1.4 / 2.1 / 4.8 V R3=500
Uh / Uz / Ul = 1.3 / 2.1 / 4.7 V R3=1K
При разорванной цепи управления светодиоды не светятся, мало напряжение на каждом них. Чтобы [ ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ ]
Принцип термостатирования, описанный ранее, может применяться в микроконтроллерных системах даже с большей эффективностью, т.к. функции дискретных элементов термостата полностью берет на себя микроконтроллер и встроенное программное обеспечение. Измеряется напряжение база-эмиттер транзистора, который используется как датчик температуры и, одновременно, как нагреватель. Простейший алгоритм, по достижении порогового напряжения снижающий базовый ток транзистора на заданное время, позволяет поддерживать температуру термостата с точностью не хуже ±0,2°C. Такой точности более чем достаточно для решения задач повышения метрологических характеристик аппаратуры, в том числе находящейся в эксплуатации, т.к. редко микроконтроллер используется на 100%, а в данном случае требуется один свободный порт ввода/вывода (с возможностью аналого-цифрового преобразования) и несколько десятков байт программной памяти. В локальном термостатировании, в первую очередь, нуждаются частотозадающие элементы и источники опорного напряжения, в том числе в составе микросхем. Применение в качестве датчика-нагревателя миниатюрных транзисторов, в SMD исполнении, позволяет термостатировать практически любой элемент микроконтроллерной системы, а то и несколько элементов одновременно.
Поскольку публикаций, посвященных теме использования транзисторов в качестве единственного элемента термостата, не обнаружено, в данном материале делается попытка представить читателю необходимый инструментарий и обобщить полученные результаты.
Первым шагом в исследовании данной тематики стал стенд на базе МК Atmel ATtiny13 [Рис.1]. Он содержит в своем составе термостатируемый элемент (датчик LM35), транзистор-нагреватель, ЖК индикатор (МТ-10Т11 МЭЛТ), коммутатор входов микроконтроллера U2 и схему бесперебойного питания. Датчик позволяет отслеживать температуру в термостатируемом объеме с точностью ±0,1°C и, одновременно, является тепловой нагрузкой для исследуемого транзистора. Это дает возможность оценить некоторые временные и мощностные характеристики реального термостата. Напряжение Ube, в mV, выводится на индикатор одновременно с выходным напряжением датчика LM35, которое численно равно температуре в десятых долях градуса Цельсия. Коммутатор входов (74HC4053) микроконтроллера дает возможность оперативно обновлять внутреннюю память, оставляя входы МК под задачи исследования. Может использоваться любой программатор с интерфейсом программирования SPI. Надежно работают китайские клоны USBISP, USBASP. [ ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ ]
Для подтверждения характеристик точности поддержания температуры термостатом, макет был переработан. Питание термостата и датчика температуры осуществлялось от независимых источников. Испытывались два типа транзисторов — 2SC3330 и 2SC4115 с коэффициентами усиления тока 433/293 соответственно при токе коллектора 120mA (R6=6,8/10K).
Разность между максимальным и минимальным выходным напряжением датчика, в обоих случаях, не превысила 5 мВ. Типовое значение — 3 мВ. В переводе на градусы Цельсия, точность термостата не хуже ± 0,15 °C.
