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.
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.
Иногда от любительской радио или измерительной аппаратуры требуется повышенная стабильность или точность. В этих случаях, в необходимых узлах, применяют либо специальные термокомпенсированные компоненты, либо используют термостатирование обычных. Второй путь дешевле, заманчивее и перспективнее, а в некоторых случаях и безальтернативен, если, к примеру, нужен очень стабильный гальванический элемент. Широкому применению метода мешают, порой, пустяки. То отсутствует под рукой удобный температурный датчик или жаль тратить время на теплоизолированный кожух для датчика, нагревателя и компонента(ов).
Появился другой подход. Возьмите компонент, который вам нужно термостабилизировать, подберите подходящий по размеру и конструкции кремниевый биполярный транзистор, склейте их наиболее оптимально с точки зрения теплопередачи, минимума тепловых потерь и разместите этот бутерброд там, где необходимо. Прикройте кусочком поролона или каплей монтажной пены. Осталось подключить транзистор к схеме термостата (рис.1).
По вышеприведенной методике, первым делом (рис.2), с помощью транзистора 2SC3311 в корпусе SC-72, был термостатирован температурный датчик LM35DZ в корпусе TO-92. Полученные результаты: температура 65°C, точность поддержания температуры ±0,5°C, средняя мощность 0,4 Вт, максимальная (при выходе на режим стабилизации) 0,6 Вт. Время выхода на режим не более 2 мин. Стоимость термостата соизмерима со стоимостью температурного датчика, который в схеме не применялся.
В предлагаемом устройстве используется зависимость прямого напряжения на p-n переходе от температуры. При подаче в цепь базы транзистора постоянного тока, на коллекторном переходе выделяется тепловая мощность, пропорциональная этому току и напряжению на коллекторе. [ ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ ]
Типичные программаторы [1, 2] содержат в своем составе ключи постоянного тока, которые коммутируют источники питания на соответствующие выводы программируемых микросхем. Микроконтроллеры и память непрерывно совершенствуются, потребляемые ими токи уменьшаются, а ключи, по инерции, применяются прежние, рассчитанные на токи в сотни миллиампер. Вместе с достоинствами двухтранзисторные ключи имеют и недостатки, которые, для надежного программирования, приходится компенсировать, усложняя схему. В первую очередь это относится к разрывному характеру коммутации тока. При малых токах потребления даже небольшая емкость, включенная параллельно программируемой микросхеме, при размыкании ключа, может сохранять напряжение, в допустимых для нормальной работы пределах, достаточно долго и время ее разряда довольно трудно предсказать. Второй недостаток заключен в высоком быстродействии и низком сопротивлении ключа, из-за которого приходится увеличивать эту самую емкость. Иначе может возникнуть «звон» переходного процесса при замыкании ключа. Для ускорения разряда этой емкости включают параллельный ключ на транзисторе [3] или обходятся резистором, но проще было бы применить для питания программируемой микросхемы обычный логический элемент с симметричным выходным каскадом. Поскольку такая логика с напряжением питания выше 12В совершенно недоступна, можно попытаться синтезировать нужную схему из аналоговых переключателей.
Аналоговые ключи КР590 были проверены в схеме реаниматора микроконтроллеров ATtiny13/24/25/44/45/84/85 (рис 1). Принцип, назначение и особенности применения этих устройств широко представлены в сети [3, 4] и здесь подробно не затрагиваются. Реаниматор Re6 содержит [ ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ ]
