Streszczenie:
Podczas wykonywania układów/projektów ważne jest czasem monitorowanie napięcia oraz prądu w pewnych miejscach zaprojektowanego układu.
Moduł rejestratora będzie umożliwiał wykonywanie pomiarów napięcia, prądu, a także temperatury w określonych odstępach czasu.
Założenia ogólne:
– pomiar różnicowy – przy wykorzystaniu wzmacniaczy operacyjnych
– pomiar napięcia do 5V
– pomiar prądu do 400mA
– dodatkowe 2 wejścia nie skonfigurowane – dodatkowe moduły
– konfiguracja za pomocą komend AT
– ustawianie odstępu pomiędzy kolejnymi pomiarami
– zapis na kartę SD
– zasilanie z baterii
– pomiar temperatury – DS18B20
Edytowano (1 marzec 2015 r.):
Została zmieniona w pewnej części koncepcja układu. Na chwilę obecną układ ma w przyszłości rejestrować nie tylko napięcie, prąd oraz temperaturę, ale także inne parametry – np. zmianę stanu (analizator stanów logicznych).
Do powyższych założeń należy dodać jeszcze:
– wyprowadzenie niewykorzystanych wejść/wyjść
– możliwość podłączenie wyświetlacza LCD
– wykonanie UI (4 przyciski, oraz wyświetlacz LCD)
Edytowano (20 grudzień 2015 r.):
W końcu znalazł się czas na dokończenie tego projektu. Na chwilę obecną dodam założenia dotyczące programu, który będę tworzył, a następnie wstępny algorytm działania:
- zapis danych na kartę SD;
- przesyłanie danych, oraz konfiguracja po RS232;
- wyświetlanie aktualnych odczytów na wyświetlaczu;
- konfiguracja poprzez UI;
- pomiar napięcie (oraz prądu – pośrednio) poprzez wykorzystanie wewnętrznych przetworników ADC;
- konfiguracja 2 wyjść jako pomiar napięcia, lub poziom logiczny;
- pomiar temperatury z wykorzystanie ds18b20;
- możliwość podłączenia dodatkowych modułów po TWI lub RS232 – wersja rozwojowa;
- aktualizacja oprogramowania przy użyciu Bootloadera.
Dobór niezbędnych elementów.
Typ większości elementów będzie SMD w celu zaoszczędzenie miejsca w obudowie i miniaturyzacji wykonywanego układu. Montaż przewlekany dotyczyć głównie będzie złączy pomiarowych.
– Mikrokontroler:
Mikrokontroler AVR firmy ATMEL – ATMEGA32 w wersji SMD. Posiada on 8 wejść które mogą działać w trybie ADC. Pamięć flash tego uC wynosi 32kB. Układ ten będzie taktowany zewnętrznym kwarcem 16MHz w celu uzyskanie szybszego działania programu.
– Wzmacniacz operacyjny:
Popularny LM358N w obudowie SMD
– Stabilizator:
W projekcie przewidziano, że układ będzie pracował na napięciu 3,3V. Dlatego zastosowano stabilizator LDO LM1117DT-3.3V. Maksymalny prąd obciążenia może wynieść 800mA. Spadek napięcia na stabilizatorze przy obciążeniu go prądem 500mA wynosi 1,35V. Przy założeniu, że napięcie w układzie wynosi 3,3V to minimalna wartość napięcia jaka powinna wynosić na wejściu stabilizatora ma wartość 4,65V.
– Obudowa:
Ze względu na to, że układ zasilany będzie z baterii, wybrana obudowa powinna pomieścić oprócz wykonywanego układu baterię. Wybrana została obudowa Z48. Wymiary tej obudowy są następujące:
+Wysokość 35,9 mm
+ Szerokość 81,7 mm
+ Długość 145,2 mm
Edytowano (1 marzec 2015 r.):
Typ obudowy został zmieniony. Nowa obudowa oznacza się symbole Z28. Jej wymiary to:
+Wysokość 37,4 mm
+ Szerokość 119 mm
+ Długość 143,3 mm
– Złącza:
Układ posiadać będzie dwa wejścia pomiarowe które będą już z góry zdefiniowane na mierzony parametr. Dlatego dla tych wejść zostały przewidziane złącza 2 pinowe typu 402/403 (gniazdo/wtyk). Pozostałe wejścia pomiarowe wyposażone będą w złącza 3 pinowe tego samego rodzaju, tj 402/403 (ilość złącz – 3). Czujnik temperatury DS18B20 będzie podłączany do układu przy wykorzystaniu złącza jack. Zewnętrzne zasilanie będzie dostarczane przy użyciu złącza DC 5,5/2,5mm.
Edytowano (1 marzec 2015 r.):
Z powodu zmiany koncepcji, zostały zmienione również niektóre typy złączek. Dla wejść zdefiniowanych (pomiar napięcia oraz prądu) wtyczki pozostaję te same. Zmianie natomiast ulegną złączki:
– interfejs RS232 – złączka modularna (tzw. RJ)
– wyprowadzenie niewykorzystanych pinów – złączka modularna (tzw. RJ)
– wejścia pomiarowymi ADC – złączka modularna (tzw. RJ)
Informacja (22 luty 2016r.)
Projekt został już ukończony – w najbliższym czasie zostanie opublikowany artykuł opisujący wykonany Rejestrator parametrów
Informacja (26 marzec 2016 r.)
Zapraszam do zapoznania się z artykułem dotyczącym wykonanego rejestratora: Rejestrator U,I,T