Программа Сервисный Центр
0

Регистратор данных лабораторного типа на PIC-микроконтроллере. Часть 1 - Характеристики и принципиальная схема


В проекте рассматривается конструкция регистратора аналоговых и цифровых данных на базе микроконтроллера PIC и 20-битного дельта-сигма АЦП. Ргистратор аналоговых и цифровых данных, полчувший название G5 Data Logger (система сбора и накопления данных), отличается использованием внешнего 20-битного АЦП LTC2420 производства компании Linear Technology, за счет которого упрощается конструкция и повышается разрешение при преобразовании аналоговых данных. Регистратор имеет 8 аналоговых входов и несколько опциональных цифровых ТТЛ входов. Интервал выборок может быть запрограммирован в диапазоне от 10 секунд до 1 часа, для хранения данных используется карта памяти SD. Дополнительно возможно использование последовательного порта для передачи и наблюдения данных в реальном времени на ПК с помощью терминальной программы.
Регистратор данных лабораторного типа на PIC-микроконтроллере. Часть 1 - Характеристики и принципиальная схема
Спецификация устройства: количество аналоговых каналов: 4 канала с входным диапазоном напряжения 0 – 1 В; 4 канала с входным диапазоном напряжения 0 – 10 В цифровые каналы: 3 канала ТТЛ; 1 канал счетчика импульсов; 1 канал измерения частоты; контроллер: PIC микроконтроллер с технологией nanoWatt; часы: микросхема часов реального времени с резервным источником питания; АЦП: микросхема 20-битного дельта-сигма АЦП; накопление данных: карта памяти емкостью до 2 ГБайт; файловая система: FAT; формат данных: CSV; источник питания: батарея 6 В/2.8 А·ч; размеры: 145 × 145 × 80 мм. Основным элементом схемы является микроконтроллер PIC18F45K20 компании Microchip. Основные характеристики микроконтроллера: рабочая частота до 32 МГц; 32 КБайт Flash память, 1.5 КБайт RAM, 250 Байт EEPROM; три 16-битных таймера, один 8-битный таймер, один канал ШИМ; коммуникационные интерфесы: UART, SPI, I2C; 14-канальный 10-битный АЦП; до 36 линий ввода/вывода общего назначения; напряжение питания: 1.8 В – 3.6 В. Примененный АЦП LTC2420 – это 20-битный одноканальный микромощный дельта-сигма АЦП с последовательным интерфейсом (SPI- и MicroWire-совместимый), выпускающийся в 8-выводном корпусе для поверхностного монтажа. Принципиальная схема регистратора данных изображена на рисунке ниже. Микроконтроллер в 40-выводном корпусе DIP работает на частоте 2 МГц от встроенного RC осциллятора, опционально возможно использование высокоскоростного (HS) кварцевого резонатора, подключаемого к выводам микроконтроллера OSC1 и OSC2. Кварцевый резонатор 32768 Гц подключенный к выводам RC0 и RC1, относящимся к UART интерфейсу микроконтроллера, предназначен для генерирования скорости 9600 бит/с при передаче данных по последовательному интерфейсу. Аппаратный SPI интерфейс, линии RC3/SCK, RC4/SDI и RC5/SDO, используется для коммуникации с картой памяти в режиме SPI, подключаемой в слот J2. Программно реализованный SPI интерфейс, сигнальные линии которого RD5, RD6 и RD7, предназначен для коммуникации с микросхемой АЦП.
Регистратор данных лабораторного типа на PIC-микроконтроллере. Часть 1 - Характеристики и принципиальная схема

Нажмите для увеличения Микромощный источник опорного напряжения D2 LM385-1.2 обеспечивает АЦП опорным напряжением 1.2 В. Так как АЦП является одноканальным, для увеличения количества входных аналоговых каналов регистратора применен 8-канальный аналоговый КМОП мультиплексор/демультиплексор CD4051 (аналог К561КП2). Каналы CH1-CH4 рассчитаны на входное напряжение до 1 В, каналы CH5-CH8 рассчитаны на напряжение до 10 В (используется входной резистивный делитель напряжения). О номнале резисторов делителя напряжения пойдет речь во второй части статьи. Микросхема U9 MAX3232 предназначена для конвертирования уровней сигналов последовательного порта микроконтроллера (ТТЛ) в сигналы интерфейса RS232. Последовательный интерфейс используется для передачи данных в терминальную программу, которая сохраняет их в файл. Следует отметить, что при использовании последовательного порта используется отдельная прошивка микроконтроллера, речь о которой также пойдет во второй части статьи. Отсчет реального времени для устройства обеспечиваются микросхемой U4 DS1302. В качестве резервного источника питания для нее установлен ионистор 0.33 Ф. Микросхема часов реального времени снабжена программируемой схемой заряда резервного источника питания. Все устройство питается от батареи 6 В емкостью 2.8 А·ч, что обеспечит непрерывную работу в течение 10 дней. Питание микроконтроллера и периферии осуществляется от линейных регуляторов напряжения LM1117 U7 (3.3 В) и U8 (5.0 В). Линейный регулятор U6 LM317, включенный по схеме стабилизатора тока, предназначен для зарядки основной батареи питания устройства от внешнего источника постоянного напряжения (например, от сетевого адаптера или солнечной панели). О включении схемы заряда сигнализирует светодиод D6. Двухцветный светодиод D3 предназначен для индикации статуса устройства (питание, определение карты памяти, запись данных, низкий заряд батареи). Напряжение батареи отслеживается микроконтроллером с помощью одного из каналов встроенного АЦП и делителя напряжения на резисторах R20 и R22. Все элементы расположены на двухсторонней печатной плате. Для подключения входных сигналов используются винтовые клеммники с рельефной обоймой: 16-контактный клеммник для аналоговых сигналов и такой же для цифровых каналов.
Регистратор данных лабораторного типа на PIC-микроконтроллере. Часть 1 - Характеристики и принципиальная схема
Регистратор данных лабораторного типа на PIC-микроконтроллере. Часть 1 - Характеристики и принципиальная схема
Входные каналы 8 аналоговых каналов (одна половина коннектора CON16) предназначены для измерения напряжения в диапазоне 0 – 1 В (CH1-CH4) и 0 – 10 В (CH5-CH8). Каждый входной канал на клемнике чередуется с сигналом «земля». На выводе 16 клемника CON16 постоянно присутствует напряжение +5 В, которое может использоваться для питания внешних датчиков, подключаемых к регистратору.
Регистратор данных лабораторного типа на PIC-микроконтроллере. Часть 1 - Характеристики и принципиальная схема
Цифровые регистрируемые сигналы подаются на вторую половину клеммника CON16.
Регистратор данных лабораторного типа на PIC-микроконтроллере. Часть 1 - Характеристики и принципиальная схема
Назначение и описание входных цифровых каналов: TTL1 – Счетчик импульсов (Pulse Counter = TTL1); PULSE2 – Вход измерения частоты; TTL1 – логический вход; TTL2 – логический вход; TTL3 – логический вход. TTL1, TTL2, TTL3 – могут использоваться для отслеживания логического состояния между 0 В и +12 В. Регистрируемое значение в файле 1 соответствует +12 В на входе, значение 0 – соответствует 0 В на входе. Кроме того вход TTL1 может использоваться для подсчета импульсов (используется 32-битный счетчик микроконтроллера). Для измерения частоты используется вход PULSE2. Диапазон измеряемых частот 0 Гц – 15 кГц, точность ±1 Гц.
На клеммнике цифровых входов опционально возможно использование 10-битного АЦП микроконтроллера с входным диапазоном 0 В – 3.3 В. Для этих целей предназначены контакты клеммника AN1, AN2 и AN3. К входу CHRG подключается внешний источник питания для заряда основной батареи регистратора. Загрузки Руководство по быстрому старту (PDF), прошивка микроконтроллера (hex) – скачать Часть 2 – Конфигурирование регистратора данных, пример подключения датчика температуры, вариант регистратора с последовательным портом.

По материалам сайта www.rlocman.ru

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Декабрь 2016 (10)
Ноябрь 2016 (42)
Октябрь 2016 (34)
Сентябрь 2016 (38)
Август 2016 (34)
Июль 2016 (36)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"