Elektronika Praktyczna 2013-12

cena: 16,00 zł (w  tym 8% VAT) PRICE: 8 EUR Nakład 27000 egz.

Zasilanie Moc końcówek

• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl

Profesjonalny zestaw lutująco-rozlutowujący dużej mocy

• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl

JAKOŚĆ I PRECYZJA firmy

220~240 VAC/50Hz 210ESD 100W DIA 100W HAP 80 W TWZ 100 W

Zakres temperatury Groty (standard)

210ESD 150~480 oC DIA 300~450 oC 210ESD - 44-415404 DIA - 44-915412 TWZ - 46-060102

z³ 1000 t +va

• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl

LF-8000

Profesjonalny zestaw lutująco-rozlutowujący Zasilanie Moc końcówek

Zakres temperatury Groty (standard)

220~240 VAC/50Hz SIA 100KT 100 W DIA 80 W HAP 80 W TWZ 2 x 50 W SIA 250~500 oC DIA 300~450 oC SIA - XY 704 DIA 44-915412 TWZ 46-060102

z³ 1150 t +va

LF-853D

Profesjonalna stacja lutująco- rozlutowywująca Zasilanie Moc końcówek

Zakres temperatury

220~240 VAC/50Hz 210ESD 100W DIA 100W SMD wylutow. 600 W 210ESD 150~480 oC SMD wyl. 100~480 oC DIA 300~450 oC

LF-3500

LF-2000

Profesjonalna stacja lutownicza

Profesjonalna stacja lutownicza

Stacja lutownicza LF-3500 Zasilanie Moc końcówki Zakres temperatur Grot (standard)

220-280V AC 50Hz 150 W 100º- 480º C 44-413590

Stacja lutownicza LF-2000 Zasilanie 220-280V AC 50Hz Moc końcówki 100 W Temperatura Grot (std)

³ 450 z +vat

z³ 1300 t +va

200º- 450º C 44-415404

³ 220 z +vat

LF-1680

8066D2-7C Profesjonalna lampa warsztatowa

Profesjonalna stacja lutownicza Stacja Zasilanie

22W, 5 dioptri

³ 300 z +vat

LF-1680 220-280V AC 50Hz

Typ końcówki

SIA 108 ESD

Moc końcówki

80 W

80 W

200º- 480º C 44-510601

200º- 450º C 46-060102

Zakres temperatur Grot (standard)

TWZ 80

LF-389D

Profesjonalna stacja lutownicza

90 z³ +vat

Zakres temperatur

³ 120 z +vat

150°C ÷ 480°C

Moc grzałki

60W

Zasilanie stacji

230V / 50Hz

Grot (standard)

44-510601

®

02-784 Warszawa, ul. Janowskiego 15 tel./fax (22) 641-15-47, 644-42-50

http://www.ndn.com.pl e-mail: [email protected]

• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl

LF-8800

• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl

• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl

• Szczegó³owe informacje w Internecie na stronie www.ndn.com.pl

OD WYDAWCY

Powrót COCOM?

Prenumerata naprawdę warto

Młodszym Czytelnikom Elektroniki Praktycznej należy się kilka słów wyjaśnienia. COCOM to nazwa funkcjonującego w latach zimnej wojny (od 1949 r.) Komitetu Koordynacyjnego Wielostronnej Kontroli Eksportu (Coordinating Committee for Multilateral Export Controls). W jego skład wchodziło 17 państw zachodnich, w tym USA, Japonia, Australia i kraje zachodnioeuropejskie, dysponenci najbardziej zaawansowanych technologii. Zadaniem komitetu było niedopuszczenie do uzyskania przez którekolwiek z państw tzw. bloku wschodniego i za ich pośrednictwem przez Związek Radziecki najnowocześniejszych towarów i technologii, które oprócz zastosowań cywilnych mogły być również użyte do konstruowania uzbrojenia. System kontroli eksportu wypracowany przez COCOM działał bardzo skutecznie, ale – co ciekawe – większość podzespołów objętych embargiem było dostępnych od pośredników, za znacznie wyższą cenę i w nieco „pokrętny” sposób. Pamiętam też, że niektóre przyrządy pomiarowe lub układy scalone miały odpowiedniki dostępne na rynku wewnętrznym (produkowane w Polsce lub przez któryś z krajów „demoludu”), ale jednocześnie nie można było nabyć ich zachodnich odpowiedników, ponieważ były objęte embargiem. Gdyby nie zdjęto restrykcji wprowadzonych przez COCOM, to zapewne do dziś nie mielibyśmy sieci Internet w obecnym jej kształcie. Co ciekawe, ograniczenia te przestały istnieć dopiero w 1990 r. 31 marca 1994 r. państwa zrzeszone w ramach COCOM scedowały jego zadania na nową organizację o  nazwie Porozumienie Wassenaar, do którego należy również Polska. Komitet COCOM został oficjalnie rozwiązany w 1995 r. i wydawać by się mogło, że koniec z  restrykcjami, i  można bez przeszkód nabywać podzespoły elektroniczne. Przecież istnieją firmy, które są dystrybutorami globalnymi. Dlaczego dla reszty Europy lub tzw. świata zachodniego warunki dostawy czy zakupu miałyby być inne, niż dla Polski? Przecież wielokrotnie sprawdziliśmy się, jako sojusznik Stanów Zjednoczonych w czasie różnych akcji militarnych. Otóż okazuje się, że zakupy części elektronicznych przestają być takie oczywiste. Już od 2011 r., początkowo niezauważalnie a teraz coraz dotkliwiej, zaczęły obowiązywać ograniczenia dostaw komponentów elektronicznych ze Stanów Zjednoczonych. Pełna lista kategorii, bo trudno mówić o  konkretnym typie, jest dostępna na stronie internetowej http://www.bis.doc.gov/index.php/regulations/export-administration-regulations-ear. Co gorsze, również jeśli przesyłka pochodzi np. z Taiwanu, to dystrybutorzy globalni odmawiają jej dostawy. Ograniczeniami są objęte głównie lepsze typy akcelerometrów i żyroskopów, mikrokontrolery pracujące z przetwornikami pracującymi w rozszerzonym zakresie temperatury i inne podzespoły, które zdaniem amerykańskiego rządu mogą być zastosowane do konstruowania uzbrojenia lub jego części. Te ograniczenia dotyczą nie tylko Polski, ale również krajów Europy Zachodniej (w  ramach wspomnianych regulacji państwa są podzielone na kategorie) i wszyscy je w jakiś sposób odczujemy. Czy to kolejny krok w ramach „wojny z terroryzmem”? A może po prostu ochrona własnego rynku? Czy wraz z  rozwojem technologii i  możliwości podzespołów lista będzie rosła? Czy utrudni to nam dostęp do najnowszych osiągnięć? Obawiam się, że tak. Kończąc życzę wszystkim Czytelnikom i  ich rodzinom wesołych i pogodnych Świąt Bożego Narodzenia. W ramach krucjaty przeciwko nadmiernemu zużyciu energii i zasobów naturalnych ubierzmy choinkę w tradycyjne, niewymagające zasilania, błyszczące ozdoby. Będzie prezentowała się ładniej, niż ze światełkami kupionymi za kilka złotych na targowisku czy w supermarkecie. A przy tym będzie oszczędzała prąd, będzie tradycyjnie ekologiczna, a my nie zapłacimy wysokich rachunków za zużytą energię.

4

Miesięcznik „Elektronika Praktyczna” (12 numerów w roku) jest wydawany przez AVT-Korporacja Sp. z o.o. we współpracy z wieloma redakcjami zagranicznymi. Wydawca: AVT-Korporacja Sp. z o.o. 03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11 tel.: 22 257 84 99, faks: 22 257 84 00 Adres redakcji: 03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11 tel.: 22 257 84 49, 22 257 84 60 tel.: 22 257 84 65, 22 257 84 48 faks: 22 257 84 67 e-mail: [email protected] www.ep.com.pl Redaktor Naczelny: Wiesław Marciniak Redaktor Programowy, Przewodniczący Rady Programowej: Piotr Zbysiński Zastępca Redaktora Naczelnego, Redaktor Prowadzący: Jacek Bogusz, tel. 22 257 84 49 Redaktor Działu Projektów: Damian Sosnowski, tel. 22 257 84 58 Redaktor Działu Podzespołów i Sprzętu: Jerzy Pasierbiński Szef Pracowni Konstrukcyjnej: Grzegorz Becker, tel. 22 257 84 58 Menadżer magazynu Katarzyna Wiśniewska, tel. 22 257 84 65, 500 060 817 e-mail: [email protected] Marketing i Reklama: Bożena Krzykawska, tel. 22 257 84 42 Katarzyna Gugała, tel. 22 257 84 64 Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60 Andrzej Tumański, tel. 22 257 84 63 Maja Gilewska, tel. 22 257 84 71 Sekretarz Redakcji: Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60 DTP i okładka: Dariusz Welik Redaktor strony internetowej www.ep.com.pl Mateusz Woźniak Stali Współpracownicy: Arkadiusz Antoniak, Rafał Baranowski, Lucjan Bryndza, Marcin Chruściel, Jarosław Doliński, Andrzej Gawryluk, Krzysztof Górski, Tomasz Gumny, Tomasz Jabłoński, Michał Kurzela, Szymon Panecki, Krzysztof Paprocki, Krzysztof Pławsiuk, Sławomir Skrzyński, Jerzy Szczesiul, Ryszard Szymaniak, Adam Tatuś, Marcin Wiązania, Tomasz Włostowski, Robert Wołgajew Uwaga! Kontakt z wymienionymi osobami jest możliwy via e-mail, według schematu: imię[email protected] Prenumerata w Wydawnictwie AVT www.avt.pl/prenumerata lub tel: 22257 84 22 e-mail: [email protected] www.sklep.avt.pl, tel: (22) 257 84 66 Prenumerata w RUCH S.A. www.prenumerata.ruch.com.pl lub tel: 801 800 803, 22 717 59 59 e-mail: [email protected] Wy­daw­nic­tw ­ o AVT-Kor­po­ra­cja Sp. z o.o. na­leż­y do Iz­by Wy­daw­ców Pra­sy

Copyright AVT-Korporacja Sp. z o.o. 03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11 Projekty publikowane w „Elektronice Praktycznej” mogą być wykorzystywane wyłącznie do własnych potrzeb. Korzystanie z tych projektów do innych celów, zwłaszcza do działalności zarobkowej, wymaga zgody redakcji „Elektroniki Praktycznej”. Przedruk oraz umieszczanie na stronach internetowych całości lub fragmentów publikacji zamieszczanych w „Elektronice Praktycznej” jest dozwolone wyłącznie po uzyskaniu zgody redakcji. Redakcja nie odpowiada za treść reklam i ogłoszeń zamieszczanych w „Elektronice Praktycznej”.

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Thermo_K – wskaźnik temperatury 5…405˚C z termoparą „K”

Prototyp termometru, który był używany do pomiaru rzeczywistej temperatury laminatu obwodów drukowanych, nagrzewanego promiennikiem. Większość urządzeń do lutowania/ rozlutowywania ogranicza się jedynie do pomiaru temperatury promiennika, co ma się nijak do temperatury oddalonej o kilkanaście mm płytki. Nasz projekt rozwiązuje ten problem.

Nr 12 (252) Grudzień 2013

Projekty Higrometr binarny........................................................................................................................... 20 Generator 3-kanałowy. Dla sterowników silników krokowych AVT-1682 i AVT-5358/1.................... 24 Thermo_K. Wskaźnik temperatury z termoparą............................................................................... 28 MKP – moduł kontrolno pomiarowy z interfejsem USB................................................................... 31 Moduł aparatu cyfrowego z rejestracją na SD................................................................................. 44 Zegar odliczający............................................................................................................................. 50

Miniprojekty Prosty wzmacniacz słuchawkowy z układem TDA2822................................................................... 55 Emulator enkodera.......................................................................................................................... 55 USB_KBDSEL – przełącznik klawiatur (urządzeń) USB...................................................................... 57 AVTDuinoLeonardo......................................................................................................................... 58

Higrometr binarny

Opis pokojowego higrometru elektronicznego, który prezentuje wynik… binarnie. Zasadniczym elementem urządzenia jest czujnik DHT11.

MKP – moduł kontrolno pomiarowy z interfejsem USB Projekt modułu z interfejsem USB, który jest wielokanałowym woltomierzem prądu stałego wyposażonym w funkcje dodatkowe: steruje 4 przekaźnikami, odczytuje 4 wejścia cyfrowe, ustawia napięcie w 4 niezależnych kanałach.

Moduł aparatu cyfrowego z rejestracją na SD

Projekt aparatu cyfrowego, który jest dobrym przykładem aplikacji kamery. Pozwala ona na wykonanie zdjęć w różnych rozdzielczościach oraz ich zapamiętanie na karcie SD. Aparatem można sterować za pomocą USB lub przycisku.

Zegar odliczający

Dobrą reklamą dla ważnego wydarzenia jest prezentowanie czasu, który pozostał do jego rozpoczęcia. Prezentujemy zegar, który pozwala na ustawienie końcowej daty nawet 27 lat w przód i wyświetla pozostały czas na dużych, czytelnych wyświetlaczach LED. 6

Projekt Czytelnika Lifting gramofonu. Elektroniczny włącznik i stroboskop LED „quartz”............................................ 61

Wybór konstruktora TEMAT NUMERU 64 Elementy systemów RFID – wybór konstruktora..............................................................................

Notatnik konstruktora TEMAT NUMERU 70 Identyfikacja bezprzewodowa.........................................................................................................

Czym jest wektorowy transceiver sygnałów (VST)?.......................................................................... 82 Interfejs CAN – podstawy (1)........................................................................................................... 90

Podzespoły TEMAT NUMERU 68 Podzespoły do RFID w ofercie firmy Gamma...................................................................................

Sigma DSP – procesory sygnałowe dla każdego.............................................................................. 85 STM32F429I-DISCO: mikrokontrolerowy „patent” STMicroelectronics dla aplikacji graficznych ����� 88

Prezentacje TEMAT NUMERU 67 Układ EM4095 do programatorów i czytników RFID.......................................................................

Warstwa po warstwie aż do perfekcyjnego modelu 3D................................................................... 77 O ogólnoeuropejskiej firmie dystrybucyjnej Avnet Abacus.............................................................. 79 Altium Designer 14. Wyznaczanie nowych standardów dla oprogramowania EDA......................... 80 Miniaturowa lutownica................................................................................................................. 100

Kursy C2000 Piccolo LanuchPad (8). Budowanie biblioteki drivelib dla procesorów serii Piccolo F2802x................................................. 92 Mikrokontrolery Xmega (2). Przerwania.......................................................................................... 97

Automatyka i Mechatronika Praktyczna Wprowadzenie do środowiska projektowego TIA Portal dla sterowników S7-1500. Przegląd funkcji zabezpieczeń CPU................................................................................................ 109 TEMAT NUMERU 112 Systemy wizyjne zapewniają wysoką jakość produkcji...................................................................

RFID w przemyśle.......................................................................................................................... 116 Od wydawcy..................................................................................................................................... 4 Niezbędnik elektronika...................................................................................................................... 8 Nie przeocz. Podzespoły.................................................................................................................. 10 Nie przeocz. Koktajl niusów............................................................................................................ 16 Info............................................................................................................................................... 101 Kramik i rynek............................................................................................................................... 125 Oferta............................................................................................................................................ 130 Prenumerata................................................................................................................................. 131 Zapowiedź następnego numeru.................................................................................................... 132

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Języki używane w sklepie:

.pl Twój kompetentny partner on-line w zakresie

}

Elementy układu Technika warsztatowa i lutowania Zasilanie prądowe Technika domowa i bezpieczeństwa Technika pomiarowa Technika TV / Sat TV

Technika sieciowa Technika PC Komunikacja

Drukarka 3D

Innowacyjna i kompaktowa – Made in Germany Drukarka 3D w formie zestawu do samodzielnego zmontowania

„Kreatywność bez granic”

Realizuj swój projekt!

Sprawdź drukarkę 3D Fabbster w działaniu:

Fabbster jest drukarką 3D przeznaczoną do zastosowania w biurze, w domu lub do celów hobbystycznych. Fabbster wytwarza prawdziwe części według trójwymiarowych modeli z komputera PC lub MAC.

http://rch.lt/ci

Twoje pomysły w 3D

€

1499,00

(~ 6274,51 zł)

FABBSTER G KIT

Maks. wielkość modeli: 23 x 23 x 21 cm

Urządzenie posiada wtyczkę ze stykiem ochronnym. Odpowiedni przewód przyłączeniowy dla swojego kraju znajdziesz wśród artykułów w sklepie on-line.

• Precyzyjny i niezawodny system materiałów:

Pręty DM – Deposition Moulding

STICK DEPOSITION MOLDING (SDM) • Druk 3D w różnych kolorach: Twoje pomysły w kolorach! • Największa w swojej klasie przestrzeń robocza: Możliwy druk przy długości krawędzi 20 cm

• Profesjonalne dzięki wsparciu przemysłowemu: niezawodny łańcuch dostaw • Zawiera specjalnie dostosowany program „Netfabb dla Fabbster” • Wielokrotnie nagradzana konstrukcja • Made in Germany

SDM – Stick Deposition Moulding Materiał dla drukarki 3D Fabbster

Możliwy druk wielokolorowy

W technologii Stick Deposition Moulding do wytłaczarki ładuje się oryginalne pręty Fabbster LIKE, które są bocznie profilowane. W porównaniu ze standardowym okrągłym drutem skłonnym do ślizgania się uzyskuje się wymuszony napęd. W rezultacie uzyskuje się precyzyjne dozowanie stopionego materiału i optymalne właściwości części. Pręty dostępne są u nas w następujących kolorach: czarny, biały, niebieski, żółty, zielony, pomarańczowy, czerwony, różowy, srebrny, jasnoniebieski i naturalny 100 prętów / 200 g

Zamów teraz!

www.reichelt.pl

Hotline w języku angielskim: Ceny dnia! Cennik: 28. 10. 2013

ABS FABBSTER ...

€

14,95 (~ 62,58 zł)

+49 (0)4422 955-360 Międzynarodowe metody płatności:

Dla konsumentów: Obowiązują ustawowe przepisy dotyczące anulowania. Wszystkie ceny w € z VAT wg obowiązującej stawki, z magazynu w Sande, plus opłaty wysyłkowe za cały koszyk towarów. Obowiązują wyłącznie nasze Ogólne Warunki Handlowe (na www.reichelt.de/agb, w katalogu lub na zamówienie). Zastrzega się możliwość wcześniejszej sprzedaży innemu nabywcy. Wszystkie nazwy produktów i loga są własnością producentów. Ilustracje podobne. Zastrzega się możliwość błędów drukarskich, pomyłek i zmian cen. reichelt elektronik GmbH & Co. KG, Elektronikring 1, 26452 Sande/Niemcy (HRA 200654 Oldenburg)

DZIAŁ ZAWARTOŚĆ DODATKOWEJ PŁYTY DVD

niezbędnik

elektronika

1. Berkeley Ptolemy II

Nowatorskie oprogramowanie narzędziowe dla twórców wielozadaniowych systemów czasu rzeczywistego, bazujących na koncepcji wzajemnie się komunikujących zadań – aktorów. Jest to najnowsza wersja tego pakietu, dostępna dla 32- i 64-bitowej wersji Windows, napisana w Javie.

2. Cypress PSoC Creator 3.0 pack 7

Najnowsza wersja pakietu programistycznego PSoC Creator, która umożliwia tworzenie projektów dla mikrokontrolerów z rodzin PSoC 3, PSoC 4 oraz PSoC 5LP. W pakiecie zintegrowano m.in. IDE oraz edytor schematów, który jest jednym z podstawowych narzędzi do tworzenia projektów dla układów PSoC.

3. Freescale CodeWarrior 10.5 SE

Bezpłatna wersja pakietu Code Warrior dla mikrokontrolerów z rodzin: ColdFire, ColdFire+, DSC, Kinetis, Qorivva, PX, RS08, S08 oraz S12Z. W każdym przypadku kompilator asem-

EP11/2013 1. Berkeley BLAST v2.5 BLAST (od Berkeley Lazy Abstraction Software verification Tool) – oprogramowanie do badania statystycznego programów pisanych w języku C pod kątem ich bezpiecznego działania. 2. Infineon DAvE v3.1.8 Najnowsza – październikowa! – wersja pakietu narzędziowego dla programistów mikrokontrolerów XMC firmy Infineon. 3. SiLabs 8-bit Development Studio (IDE v4.61.2) Najnowsza wersja pakietu Development Studio firmy Silicon Labs dla mikrokontrolerów 8-bitowych. 4. Texas Instruments Composer Studio 5.5.0.00077 Najnowsza, bezpłatna wersja środowiska Code Composer Studio firmy TI. 5. Texas Instruments RTOS 1.10.00.23 Najnowsza wersja uniwersalnego systemu operacyjnego czasu rzeczywistego dla mikrokontrolerów i mikroprocesorów produkowanych przez TI w wersji współpracującej ze środowiskiem Code Composer Studio. EP 10/2013 1. AutotraxDEX2.02.00 Najnowsza wersja pakietu do projektowania płytek drukowanych. 2. CadSoft Eagle 6.50 Najnowsza wersja popularnego Eagle’a w wersjach dla Linuksa i Windows. 3. Digilent Adept Najnowsze wersje pakietu obsługującego programator-konfigurator układów CPLD.

8

blera nie ma żadnych ograniczeń, w przypadku kompilacji programów pisanych w języku C maksymalna objętość pliku wynikowego nie może być większa niż: • 64 kB – w przypadku układów z rodzin: S08/RS08, ColdFire V1, ColdFire+ oraz DSC, • 128 kB – w przypadku układów z rodzin: ColdFire V2–V4 oraz Kinetis, • 512 kB – w przypadku układów z rodziny Qorivva, PX.

4. Keil ARM-MDK 5.00

Najnowsza wersja popularnego pakietu programistycznego ARM-MDK firmy ARM/Keil. Jest to wersja ewaluacyjna, obsługująca wyłącznie rdzenie Cortex-M, limit dla projektów w języku C wynosi 32 kB. Wersja 5.00 jest pierwszą edycją w nowej dystrybucji, która składa się z dwóch osobno instalowanych części: MDK-ARM Core (baza całej instalacji) oraz PackInstaller (dodatkowe biblioteki w zależności od potrzeb programisty).

Program spełniający rolę generatora symboli bibliotecznych dla edytora schematów w pakiecie Eagle (a także Altium Designer i OrCAD).

przygotowywać projekty dla mikrokontrolerów z rodzin ColdFire, ColdFire+, DSC, Kinetis, Qorivva, RS08, S08 oraz S12Z.

3. Cirrus Logic FlexGUI v.8.0.0 Pakiet narzędziowy do konfigurowania i testowania cyfrowych układów audio.

5. IAR visualState Najnowsza wersja programu narzędziowego - edytora przejść maszyn stanu.

5. Infineon DAvE Drive 1.9.1 Pakiet narzędziowy firmy Infineon, pozwalający na tworzenie driverów do silników BLDC i indukcyjnych.

6. iSIM Personal Edition v7.00h Najnowsza wersja pakietu symulacyjnego firmy Intersil.

6. Keil/ARM MDK 4.72a Najnowsza wersja popularnego pakietu ARM-MDK firmy ARM (dawniej Keil).

3. Infineon DAvE 3.1.6 Najnowsza wersja środowiska narzędziowego DAvE firmy Infineon dla mikrokontrolerów XMC4xxx oraz XMC1xxx, rodzin z oferty producenta wyposażonych w rdzenie Cortex-M.

4. Cirrus Logic Seismic Eval GUI v2.8 Pakiet oprogramowania narzędziowego zintegrowanego z GUI dla zestawu ewaluacyjnego z sensorami i system obróbki danych z systemu rejestracji sygnałów sejsmicznych.

7. Precision32 Development Suite 1.1.2 Najnowsza wersja pakietu programistycznego zintegrowanego z kompilatorem dla mikrokontrolerów Precision32 (Cortex-M) firmy SiLabs.

7. Newton 4.2.1 Najnowsza wersja demonstracyjna programu Newton węgierskiej firmy Design Soft.

4. Keil/ARM MDK Atmel Edition 4.71 Wersja znanego środowiska programistycznego, ograniczonego do mikrokontrolerów z rdzeniami ARM z oferty firmy Atmel.

5. Cypress PSoC Designer v5.4 Najnowsza wersja pakietu programistycznego PSoC Designer firmy Cypress Semiconductor.

8. Siemens LOGOsoft Comfort v7 Najnowsza wersja oprogramowania narzędziowego dla twórców aplikacji na sterowniki PLC z rodziny LOGO! firmy Siemens.

5. Linear Technology LTSpice Najnowsza, opublikowana w ostatnich dniach czerwca 2013, wersja popularnego symulatora układów analogowych.

9. STM32-MAT Oprogramowanie umożliwiające interpretację aplikacji dla mikrokontrolerów STM32 przygotowanych za pomocą MATLAB-a.

7. Microchip MPlabX 1.85 Najnowsza wersja IDE firmy Microchip oraz kompletu kompilatorów C dla mikrokontrolerów 8-/16- i 32-bitowych z oferty firmy Microchip.

4. Digilent WaveForm v2.5.4 Najnowsza wersja oprogramowania sterującego generatorem/analizatorem/oscyloskopem Analog Discovery firmy Digilent.

8. Quectel GSM/GPRS QNavigator Nowatorski pakiet narzędziowy firmy Quectel. 9. Xilinx Vivado SDK 2013.2 0616.1 Najnowsza wersja zaawansowanego środowiska do realizacji projektów na układach FPGA i SoC firmy Xilinx. EP9/2013 1. Altera Quartus II 13.0.1 SP1 Najnowsza wersja bezpłatnego pakietu narzędziowego Quartus II firmy Altera. 2. DesignSpark v5 Bezpłatny pakiet do projektowania płytek drukowanych udostępniony przez firmę RS Components. 3. Eagle 6.40 Najnowsza wersja popularnego pakietu do projektowania płytek drukowanych. 4. Eagle LPCxpert

10. Tina Design Suite v9.3 Najnowsza wersja symulatora układów analogowych o nazwie Tina. EP 8/2013 1. Atmel Studio 6.1 z SP1.1 Najnowsza wersja zintegrowanego pakietu programistycznego firmy Atmel dla mikrokontrolerów 8- i 32-bitowych z oferty Atmel 2. CodeWarrior Special Edition 10.4 Najnowsza wersja pakietu programistycznego firmy Freescale, za pomocą którego można

8. TI TivaWare Najnowsza, lipcowa, wersja bibliotek Standard Peripherial Driver Library, dla nowych mikrokontrolerów firmy Texas Instruments, wyposażonych w rdzeń Cortex-M4F: TivaC. EP 7/2013 1. Altera Quartus II Web Edition v 13.0.0.156 Najnowsza wersja pakietu projektowego Quartus II firmy Altera. 2. Atmel Studio 6.1 b2562 Kolejna kompilacja pakietu Atmel Studio 6.1.

6. Freescale CodeWarrior 10.4 SE Najnowsza wersja bezpłatnego środowiska programistycznego CodeWarrior firmy Freescale. 7. FTDI VisualTFT v3.60 Pakiet programistyczny do przygotowywania aplikacji graficznych dla procesora EVE firmy FTDI. 8. NXP Flash Magic v7.47 Najnowsza wersja programu Flash Magic, który jest samodzielnym programatorem mikrokontrolerów LPC1xxx/2xxx firmy NXP. 9. SiliconLabs Precision32 IDE Najnowsza wersja kompletnego środowiska programistycznego, bazującego na IDE Eclipse i kompilatorze GCC. EP 6/2013 1. ARM Development Studio 5.14 Nowa wersja pakietu DS5 firmy ARM w wersjach dla Windows oraz Linuksa. 2. ARM-MDK 4.71a Najnowsza, praw-

5. Linear Technology LTSpice IV

Najnowsza, październikowa, wersja popularnego symulatora układów analogowych, bazującego na silniku Spice – programu LTSpice IV.

6. Microchip MPlabX IDE 1.95

Najnowsza wersja IDE MPlab firmy Microchip. Na płycie publikujemy wersje instalacyjne dla Windows, Linuksa i OS-X.

7. STMicroelectronics MicroXplorer 3.2

Najnowsza wersja konsekwentnie rozwijanego programu konfiguracyjnego linie GPIO w mikrokontrolerach STM32. W bibliotekach tej wersji programu uwzględniono nowe mikrokontrolery z rodziny STM32: zarówno STM32F0 jak i STM32F4x9. W programie zintegrowano także narzędzie do analizy poboru mocy, które działa dla projektów implementowanych w mikrokontrolerach STM32L1.

dopodobnie ostatnia z prefiksem w numerze wersji „4”, wersja niezwykle popularnego środowiska firmy ARM (Keil) dla programistów mikrokontrolerów.

ADIsimRF v1.7 ADIsimRF to pakiet narzędziowy pozwalający przeprowadzać podstawowe obliczenia radiowych torów transmisyjnych.

3. Freescale Kinetis OSJTAG Drivers 1.10 Pakiet plików tworzących upgrade pakietu RMK-MDK.

3. ARM-MDK 4.70 Najnowsza, ostatnia - przed zapowiadaną wersją 5.x - wersja popularnego pakietu programistycznego firmy Keil/ARM.

4. Texas Instruments CCS v5.3.0.00090 Najnowsza wersja pakietu narzędziowego Code Composer Studio firmy Texas Instruments. 5. Symulator Texas Instruments Tina TI Kompletny symulator bazujący na silniku Spice, w wersji przeznaczonej dla układów analogowych firmy Texas Instruments. 6. TIVA C CMISIS libraries Zestaw bibliotek CMSIS dla mikrokontrolerów z rodziny Tiva C firmy Texas Instruments. 7. TIVA C Utility Dodatkowe pakiety bibliotek w wersji dla mikrokontrolerów Tiva C firmy Texas Instruments, wspomagających m.in. obliczenia DSP oraz matematyczne. 8. TIVAware for C series v1.0 + TIVAware for C series libraries Pakiet oprogramowania (w tym przykładowe projekty) TivaWare dla mikrokontrolerów Tiva C firmy Texas Instruments. 9. Xilinx Vivado 2013.1 Nowa wersja pakietu Vivado firmy Xilinx. EP5/2013 1. 5Spice v2.03 Najnowsza wersja popularnego analizatora i symulatora układów analogowych, bazującego na silniku Spice. 2. Analog Devices

4. Cedar Logic Simulator Prosty w obsłudze symulator układów logicznych. 5. DipTrace v2.3.1 Najnowsza, ewaluacyjna wersja profesjonalnego pakietu EDA. 6. LTSpice IV Symulator układów analogowych firmy Linear Technology. 7. Logicly v1.4.0 Ewaluacyjna wersja symulatora układów cyfrowych, który charakteryzuje się bogatymi bibliotekami symulowanych elementów. 8. National Instruments ADI Component Evaluator v12.0.1 Bezpłatna wersja pakietu symulacyjnego Multisim. 9. National Instruments Mutisim Ultiboard v12.0.1 Edukacyjna wersja programu Ultiboard. 10. STMicroelectronics SPC5 Studio Najnowsza wersja bezpłatnego środowiska projektowego SPC5 Studio. 11. STMicroelectronics ST-Link v.2.5.0 Najnowsza wersja programu obsługującego programator pamięci Flash ST-Link oraz ST-Link/V2 (a także zgodnego z nimi

ZL30PRG). 12. STMicroelectronics ST Toolset v29 Najnowsza wersja bezpłatnego, zintegrowanego środowiska programistycznego dla mikrokontrolerów ST7 i STM8. 13. STMicroelectronics STMStudio v3.1.1 Najnowsza wersja bezpłatnego analizatora kodu wykonywanego przez mikrokontrolery STM32 oraz STM8. 14. TI ControlSuite v3.1.3 Najnowsza wersja pakietu zawierającego m.in. zestaw bibliotek z driverami do bloków peryferyjnych mikrokontrolerów rodzin bazujących na rdzeniu C2000: Piccolo, Delfino oraz Concerto. 15. VeeCAD Strip Board Editor v2.29.0.0 Niezwykle pomysłowy edytor płytek drukowanych, bazujący na płytkach uniwersalnych. EP 4/2013 1. 5Spice v2.03 Najnowsza wersja popularnego analizatora i symulatora układów analogowych. 2. Analog Devices ADIsimRF v1.7 ADIsimRF jest pakietem narzędziowym do wykonywania podstawowych obliczeń radiowych torów transmisyjnych, składających się z maksymalnie 15 stopni. 3. ARM-MDK 4.70 Najnowsza, ostatnia - przed zapowiadaną wersją 5.x - wersja popularnego pakietu programistycznego firmy Keil/ARM. 4. Cedar Logic Simulator Prosty w obsłudze symulator układów logicznych.

5. DipTrace v2.3.1 Najnowsza, ewaluacyjna wersja profesjonalnego pakietu EDA. 6. LTSpice IV Nowa (marzec 2013) wersja symulatora układów analogowych. 7. Logicly v1.4.0 Wersja ewaluacyjna symulatora układów cyfrowych. 8. National Instruments ADI Component Evaluator v12.0.1 Bezpłatna wersja pakietu symulacyjnego Multisim wyposażonego w biblioteki modeli Spice zawierające wyłącznie elementy z oferty Analog Devices. 9. National Instruments Mutisim Ultiboard v12.0.1 Edukacyjna wersja programu Ultiboard, który jest narzędziem komplementarnym do Modelsima - służy do projektowania płytek drukowanych. 10. STMicroelectronics SPC5 Studio Najnowsza wersja bezpłatnego środowiska projektowego SPC5 Studio. 11. STMicroelectronics ST-Link v.2.5.0 Najnowsza wersja programu obsługującego programatory pamięci Flash ST-Link oraz ST-Link/V2 (a także zgodnego z nimi ZL30PRG). 12. STMicroelectronics ST Toolset v29 Najnowsza wersja bezpłatnego, zintegrowanego środowiska programistycznego dla mikrokontrolerów ST7. 13. STMicroelectronics STMStudio v3.1.1 Najnowsza wersja bezpłatnego analizatora kodu wykonywanego

przez mikrokontrolery STM32 oraz STM8. 14. TI ControlSuite v3.1.3 Najnowsza wersja pakietu zawierającego m.in. zestaw bibliotek z driverami do bloków peryferyjnych mikrokontrolerów rodzin bazujących na rdzeniu C2000: Piccolo, Delfino oraz Concerto. 15. VeeCAD Strip Board Editor v2.29.0.0 Niezwykle pomysłowy edytor płytek drukowanych, bazujący na płytkach uniwersalnych. EP 4/2013 1. Atmel Studio 6.1-2440 Najnowsza wersja środowiska programistycznego firmy Atmel. 2. AXsem AX8052 IDE Środowisko projektowe z kompilatorem SDCC dla mikrokontrolerów 8052 firmy Axsem. 3. AXsem Microlab Pakiet oprogramowania narzędziowego służącego do konfiguracji mikrokontrolerów zintegrowanych z transceiverami RF-ISM firmy Axsem. 4. AXsem ParamCalc Pakiet oprogramowania konfigurującego tor radiowy w mikrokontrolerach AX8052 dla założonych parametrów transmisji. 5. AXsem Radiolab Program narzędziowy wspomagający oprogramowanie jednoukładowego transceivera radiowego AX5043 firmy Axsem. 6. Cypress PSoC Creator 2.2 Najnowsza wersja pakietu programistycznego dla użytkowników mikrokontrolerów PSoC firmy Cypress.

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

ROZWIŃ DAR TWORZENIA

DESIGNSPARK MECHANICAL Czas na zaawansowane możliwości modelowania 3D! W RS Components stawiamy na innowacje i postęp, dlatego dostarczamy światowej klasy narzędzia do projektowania całkowicie za darmo. DesignSpark Mechanical to proste w obsłudze, przełomowe oprogramowanie do modelowania 3D, umożliwiające zmianę parametrów na dowolnym etapie tworzenia modelu. Modelowanie jeszcze nigdy nie było tak proste!

POBIERZ OPROGRAMOWANIE DESIGNSPARK MECHANICAL ZA DARMO

Odkryj już dziś www.designspark.com/mechanical

TYLKO W

NIE PRZEOCZ PRZEOCZ Podzespoły NIE

nowe

podzespoły Z  kilkuset nowości wybraliśmy te, których nie wolno przeoczyć. Bieżące nowości można śledzić na www.elektronikaB2B.pl Pracuje w  zakresie napięcia zasilania 4,5…5,5  V i  temperatury otoczenia -40…+105°C. Jest dostępny w obudowie QSON-16. Jego ceny hurtowe zaczynają się od 1,99 USD przy zamówieniach 1000 sztuk. Producent oferuje również moduł ewaluacyjny z interfejsem USB, demonstrujący możliwości układu LMP92064 pracującego w  roli czujnika prądu. Dołączone oprogramowanie umożliwia konfigurowanie parametrów pracy układu i monitorowanie jego parametrów. http://goo.gl/tjX8sJ

Czujnik poboru mocy do układów zarządzania zasilaniem

LMP92064 to precyzyjny, cyfrowy czujnik mocy do komputerów, zasilaczy telekomunikacyjnych i  różnych systemów zarządzania zasilaniem. Zawiera dwa wejścia pomiarowe pracujące w układzie low-side, realizujące bezpośredni pomiar napięcia na obciążeniu oraz pośredni pomiar natężenia prądu wpływającego do obciążenia (poprzez pomiar spadku napięcia na rezystorze szeregowym). Układ jest czujnikiem cyfrowym, wyposażonym w  dwa przetworniki A/C równocześnie próbkujące sygnały z obu wejść z rozdzielczością 12-bitową i szybkością do 125 kSps, co najmniej kilkukrotnie większą od układów konkurencyjnych. Zawiera precyzyjne źródło referencyjne 2,048 V i 4-żyłowy interfejs SPI taktowany zegarem 20 MHz, transmitujący wyniki pomiarów w czasie rzeczywistym do urządzenia nadrzędnego. W razie potrzeby zapewnienia separacji galwanicznej, jednokierunkowe linie I/O  mogą być łatwo dołączone do cyfrowych izolatorów sygnałów, takich jak np. czterokanałowy ISO7141CC z oferty Texas Instruments. LMP92064 charakteryzuje się maksymalnym wejściowym napięciem offsetu ±15 mV i maksymalnym błędem wzmocnienia ±0,75%. REKLAMA

MOSFET 40 V/137 A do aplikacji motoryzacyjnych

Firma International Rectifier rozszerza ofertę tranzystorów MOSFET przeznaczonych do zastosowania w elektronice samochodowej o nowy model AUIRF8736M2 charakteryzujący się napięciem znamionowym 40  V i  dopuszczalnym prądem drenu 137  A  (97  A  w  temperaturze tC=100°C). Został on wykonany na bazie struktury półprzewodnikowej COOLiRFET i jest oferowany w obudowie DirectFET M2 o bardzo małej rezystancji termicznej. W porównaniu do innych tranzystorów o zbliżonej powierzchni montażowej, jego rezystancja RDS(on) jest mniejsza nawet o 40% i wynosi typowo 1,3 mV, a maksymalnie 1,9 mV. AUIRF8736M2 uzyskał kwalifikację AEC-Q101. Pracuje w  dopuszczalnej temperaturze złącza +175°C. Ceny hurtowe zaczynają się od 0,82 USD przy zamówieniu 10 tys. sztuk. http://goo.gl/Hpq5Et

Regulator napięcia o obciążalności 35 A i sprawności >97%

IR3846 to impulsowy regulator napięcia o  obciążalności prądowej 35  A, zaprojektowany do zastosowania w  telekomunikacji, pamięciach masowych i  serwerach. Jest produkowany w  obudowie PQFN o powierzchni 7 mm×5 mm, mniejszej o 60% w porównaniu do równoważnych obwodów z  elementami dyskretnymi. Układ obniża napięcie wejściowe z  zakresu 1,5…21  V do zakresu 0,6  V…0,86×VIN. Dzięki dużej sprawności, wynoszącej 95% przy pełnym obciążaniu (VOUT=5  V) i  sięgającej 97%, nie wymaga aktywnego chłodzenia, a w niektórych wypadkach nawet montażu radiatora.

10

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Czy myślałeś o lepszym oscyloskopie?

Świąteczna Oferta Podzespoły dla Ciebie! Zamów oscyloskop R&S ®RTM2054 i wybierz jedną z poniżej podanych opcji za darmo w specjalnej Świątecznej Ofercie*.

Zamów oscyloskop R&S ®RTM2054 i wybierz jedną z poniżej podanych opcji za darmo w Świątecznej Ofercie* dla Ciebie. ❙ HMC8012 Cyfrowy Mulitmetr ❙ HM7042-5 Zasilacz 3-kanałowy ❙ HM8115-2 8 KW Miernik Mocy ❙ RTM-K1 wyzwalanie I dekodowanie magistrali szeregowej I2C/SPI ❙ RTM-K2 wyzwalanie I dekodowanie magistrali szeregowej UART/RS-232 ❙ RTM-K3 wyzwalanie I dekodowanie magistrali szeregowej CAN/LIN Intuicyjny w użyciu, szybkie i wiarygodne wyniki – dokładnie to czego oczekujesz od perfekcyjnego oscyloskopu. Pracuj na dwóch ekranach z szybkim dostępem do funkcji. Analizuj wyniki kiedy inne oscyloskopy dopiero się uruchamiają. Obserwuj sygnał tam, gdzie inni widzą tylko szum. Nowy R&S ®RTM2054: Włącz i mierz!

Al. Jerozolimskie 92, 00-807 Warszawa tel. 22 337 64 97, faks: 22 465 29 65 [email protected] ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

11

*Dostępne do 31 grudnia 2013r

Zamów już dziś: W naszym sklepie on-line: webstore.rohde-schwarz.com/cee_pl/xmas Lub pisząc e-maila na adres: [email protected] www.rohde-schwarz.pl

NIE PRZEOCZ

Układ zawiera precyzyjne źródło napięcia referencyjnego zapewniające dokładność 0,5% w zakresie temperatury otoczenia 0…+105°C. Ceny hurtowe IR3846 zaczynają się od 2,60 USD przy zamówieniu 1000 sztuk. Dla układu jest oferowany zestaw referencyjny w cenie 29 USD. http://goo.gl/9kPnCQ

Wzmacniacz klasy D o mocy 1,2 kW do sterowania silnikami

Firma Apex Microtechnology wprowadza na rynek dwa nowe wzmacniacze mocy klasy D, SA160DP i  SA160DPA, przeznaczone do sterowania silnikami szczotkowymi. Różnią się one maksymalnym wyjściowym prądem ciągłym wynoszącym, odpowiednio, 10 i 14 A.

Układy zawierają stopień wyjściowy w układzie H-bridge, którego tranzystory przełączające MOSFET mają bardzo małą rezystancję RDS(on), wynoszącą zaledwie 140 mV w pełnym zakresie temperatury pracy, od -40 do +85°C. Oznacza to blisko dwukrotnie mniejsze straty mocy przy pracy impulsowej w porównaniu z poprzednim oferowanym przez Apex wzmacniaczem o symbolu SA60. SA160DP jest w  stanie oddać do obciążenia moc sięgającą 800  W  (80  V×10  A) przy sprawności 97%, natomiast w  przypadku SA160DPA jest to 1,2 kW. Oba układy mogą być sterowane przebiegiem o maksymalnej częstotliwości 250 kHz. Są produkowane w obudowach PowerSIP-12 o identycznym rozkładzie wyprowadzeń, jak w przypadku poprzedniej wersji SA60, dzięki czemu mogą być stosowane jako bezpośrednie zamienniki. Ceny hurtowe SA160DP i SA160DPA wynoszą odpowiednio 120,80 i 172,56 USD przy zamówieniach 1000 sztuk. http://goo.gl/kqRlnP

Wzmacniacz mocy sygnału 2,4 GHz z modulacją 256-QAM

SST12CP12 to najnowszy wzmacniacz mocy dla sieci WLAN zaprojektowany przez firmę Microchip. Układ może wzmacniać sygnały o modu-

REKLAMA

12

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Podzespoły

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

13

NIE PRZEOCZ

zuje się napięciem znamionowym VDD=50  V (VDD=65  V), wzmocmax nieniem mocy 13  dB oraz możliwością pracy z  silnie niedopasowanym obciążeniem (VSWR 10:1). Dopuszczalna temperatura złącza wynosi +158°C w trybie fali ciągłej i +200°C przy pracy impulsowej. MAGX-000040-00500P stanowi alternatywę dla znacznie większych odpowiedników oferowanych w tradycyjnych obudowach metalowych. http://goo.gl/XQTze8 lacji 256-QAM. Wyróżnia się dużą mocą wyjściową przy małym współczynniku błędów EVM (Pout=+23 dBm przy WVM=1,8%), zapewniając równocześnie duży zasięg i  dużą szybkość transmisji danych. Typowy pobór prądu zasilania przy mocy wyjściowej +23 dBm wynosi 380 mA. Wzmacniacz zawiera obwody dopasowujące impedancję 50 V na portach wejściowych i  wyjściowych oraz detektor mocy o  zakresie 20 dB, którego działanie jest niezależne od temperatury i współczynnika VSWR. Zakres zastosowania układu obejmuje sieci WLAN (IEEE 802.11b/g/n/ac), telefony bezprzewodowe, urządzenia pracujące w paśmie ISM 2,4 GHz oraz pikokomórki 1,8 GHz. Ważniejsze parametry: • napięcie zasilania: 3…5 V, • wzmocnienie mocy: 34 dB, • moc wyjściowa: +25  dBm przy EVM=3% i  +23,5  dBm przy EVM=1,8%, • kompatybilność widma: 802.11b/g dla mocy wyjściowej +28,5 dBm i 802.11/256QAM dla mocy wyjściowej +26 dBm, • obudowa: QFN o wymiarach 3,0 mm×3,0 mm×0,55 mm, • prosty schemat aplikacyjny. Cena hurtowa SST12CP12 wynosi 0,98 USD przy zamówieniu 10 tys. sztuk. http://goo.gl/RywFv0

Miniaturowy tranzystor mocy GaN na pasmo DC…4 GHz

Kondensator SMD (EIA 1210), ceramiczny, wielowarstwowy 330 mF

Firma Taiyo Yuden rozpoczyna sprzedaż hurtową nowego typu kondensatora AMK325ABJ337MM, będącego pierwszym na rynku ceramicznym kondensatorem wielowarstwowym o pojemności 330 mF/4 V, zamykanym w obudowie EIA 1210 o wymiarach 3,2×2,5×2,5 mm. Wcześniejsza oferta firmy obejmowała wersje o pojemności do co najwyżej 220 mF. AMK325ABJ337MM jest kondensatorem zaprojektowanym do zastosowań w układach zasilających, w których zapewnia stabilną pracę i zmniejsza tłumienie tętnień sieci. Jego zaletami w porównaniu do kondensatorów elektrolitycznych i tantalowych są mniejsza rezystancja ESR i możliwość pracy w szerszym zakresie częstotliwości. http://goo.gl/Q1PQr3

Firma M/A-COM powiększa ofertę podzespołów półprzewodnikowych produkowanych na bazie azotku galu (GaN) o  miniaturowy tranzystor mocy MAGX-000040-00500P, dostępny w plastikowej obudowie SOT-89 o powierzchni 4,5 mm×2,5 mm. Jest to tranzystor szerokopasmowy, o dopuszczalnej mocy strat 5 W, mogący pracować w aplikacjach impulsowych i z falą ciągłą (CW) w zakresie częstotliwości od DC do 4 GHz. CharakteryREKLAMA

płytki jednostronne i dwustronne płytki na podłożu aluminiowym testy elektryczne płytek pokrycia płytek: cyna lub cyna/ołów

14

Regulator LDO dla napięcia ujemnego

Q&R_337

Układ LT3090 to liniowy regulator LDO o  wydajności prądowej 600 mA oraz o ujemnym zakresie napięć wejściowych i wyjściowych. Jest wyposażony w układ monitorowania prądu wyjściowego, zabezpieczenie termiczne z histerezą, zabezpieczenie przed odwróceniem polaryzacji napięcia wyjściowego, zabezpieczenie nadprądowe wyjścia o charakterystyce typu foldback oraz precyzyjne źródło prądowe 50 mA ±1%. LT3090 umożliwia kompensowanie spadku napięcia na kablach i łączenie równoległe wyjść kilku układów przy współpracy z dużyELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Podzespoły mi obciążeniami. Zapewnia dokładność stabilizacji napięcia wyjściowego równą ±2% w całym dopuszczalnym zakresie napięć wejściowych, prądów wyjściowych i temperatur. Pracuje stabilnie z różnymi rodzajami kondensatorów umieszczonych w obwodzie wyjściowym, w tym również z tanimi kondensatorami ceramicznymi o pojemności od 4,7 mF. Napięcie wyjściowe i maksymalny prąd wyjściowy są programowane za pomocą pojedynczego rezystora zewnętrznego. Pozostałe dane techniczne: • zakres napięcia wejściowego: -1,5…-36 V, • zakres napięcia wyjściowego: 0…-32 V, • wyjście rail-to-rail, • napięcie dropout: 300 mV przy pełnym obciążeniu, • współczynnik load regulation: 1,2 mV (1…600 mA), • wyjściowe napięcie szumów: 18  mVrms w  paśmie od 10  Hz do 100 kHz. LT3090 jest oferowany w  obudowach MSOP-12 i  DFN-10 o  wymiarach 3 mm×3 mm×0,75 mm z wyprowadzeniem radiatora. Występuje w wersjach na dopuszczalny zakres temperatury pracy -40… +125°C, -40…+150°C i -55…+150°C. Ceny hurtowe zaczynają się od 2,15 USD przy zamówieniu 1000 sztuk. http://goo.gl/kDsWsN

Superprecyzyjny wzmacniacz programowalny o napięciu offsetu 5 mV

PGA281 to superprecyzyjny wzmacniacz programowalny, którego wejściowe napięcie niezrównoważenia wynosi 5 mV, a jego dryft temperaturowy nie przekracza 174 nV/°C przy wzmocnieniu równym 128 V/V. Jest wzmacniaczem o w pełni różnicowej architekturze, którego bardzo dobra długoterminowa stabilność parametrów eliminuje konieczność przeprowadzania ponownej kalibracji urządzeń. Nadaje się doskonale

do zastosowań w  systemach akwizycji danych, aparaturze pomiarowej i  aparaturze medycznej. Zapewnia bardzo dobre tłumienie sygnału sumacyjnego (CMRR>140  dB) w  szerokim zakresie częstotliwości. Wzmocnienie/tłumienie może być programowane cyfrowo w zakresie od 0,125 do 128 V/V, a jego dryft temperaturowy wynosi jedynie 0,5 ppm/°C. Wzmacniacz PGA281 charakteryzuje się szerokim zakresem napięć wejściowych do ±15,5 V przy maksymalnym napięciu zasilającym ±18 V. Jest produkowany w obudowie TSSOP-16, a dopuszczalny zakres temperatury pracy rozciąga się od –40 do +105°C. Sugerowana cena hurtowa wynosi 2,55 USD przy zamówieniu 1000 sztuk. http://goo.gl/6ncwYe

REKLAMA

avnet-abacus.eu/poland

Poznaj Avnet Abacus Europejska firma dystrybucyjna dostępna w Polsce

Warsaw +48 (0)22 256 57 58 [email protected]

Wroclaw +48 (0)71 34 205 99 [email protected] Katowice +48 (0)32 253 33 02 [email protected]

Nasz zespół polskich ekspertów pomoże wcielić w życie i zrealizować koncepcje, oferując podzespoły z jednego z najobszerniejszych portfolio w branży, między innymi: » Podzespoły elektromechaniczne » Złącza » Elementy bierne » Urządzenia zasilające i baterie Prosimy o kontakt z najbliższym biurem lub skorzystanie z naszej strony internetowej: www.avnet-abacus.eu/poland

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

15

NIE PRZEOCZ

koktajl

niusów Sukces Polaków w Dolinie Krzemowej

Podczas konferencji TechCrunch Disrupt, która odbyła się we wrześniu w  San Francisco, polska firma Estimote została wyróżniona tytułem najlepszego start-upu produkującego urządzenia elektroniczne. Estimote to krakowska firma, która ma ambicje zrewolucjonizować handel detaliczny. Chce tego dokonać dzięki niewielkim sensorom, które umieszczone tuż przy towarach w  sklepie komunikują się ze smartfonami klientów. Czujniki wysyłają powiadomienia o  przecenach, promocjach oraz o  tym, gdzie można dany produkt znaleźć. Dodatkowo tworzą profile konsumenckie klientów. Uczą się ich przyzwyczajeń i  tego, co najdłużej przykuwa ich uwagę na sklepowych półkach. Do tej pory ten rodzaj reklamy znany był z Internetu, teraz dzięki polskiej firmie może przenieść się do realnego świata i tradycyjnych sklepów. System firmy Estimote bazuje na nadajnikach Bluetooth komunikujących się ze smartfonami. REKLAMA

System Proteus dla służb antykryzysowych

24 września na Stadionie narodowym odbyła się demonstracja działania mobilnego systemu Proteus przeznaczonego dla służb antyterrorystycznych i antykryzysowych. System ten to jeden z największych projektów badawczo-rozwojowych w  Polsce (całkowity budżet ponad 68 mln zł), zrealizowany przez konsorcjum jednostek naukowych pod przewodnictwem Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów. Jego realizacja trwała 5 lat. Proteus składa się m.in. z trzech wielofunkcyjnych robotów mobilnych, samolotu bezzałogowego oraz mobilnego centrum dowodzenia. Wszystkie elementy stanowią zintegrowaną całość i są odpowiedzią na liczne wyzwania, przed którymi stoją służby odpowiedzialne za bezpieczeństwo obywateli: gwałtowne zjawiska pogodowe, powodzie, a nawet zagrożenia terrorystyczne, chemiczne oraz biologiczne. Podczas prezentacji na Stadionie Narodowym przedstawiciele administracji, przyszli użytkownicy, eksperci oraz zaproszeni dziennikarze mogli zobaczyć całości systemu Proteus w zainscenizowanej akcji ratowniczej obejmującej interwencję straży pożarnej oraz policji.

Techno-Service promuje obwody wielowarstwowe

Techno-Service, gdański producent obwodów drukowanych, proponuje korzystne warunki zakupu obwodów wielowarstwowych. Wszystkie zamówienia na nowe projekty obwodów 4-, 6- i 8-warstowych złożone w  okresie 1.10 ... 30.11 2013 r. będą premiowane specjalnym rabatem na koszty uruchomienia projektu, a  zlecenia powyżej 1 m2 wykonywane z  rabatem. Bez względu na to, jaką powierzchnię i ile warstw ma zamawiana płytka, koszty startowe (dokumentacja, testowanie i adapter) zamkną się w kwocie 400 zł.

Mobilne TME

TME opracowało aplikację na smartfony firmy Apple. Służy ona m.in. do przeglądania oferty tego dystrybutora, wyszukiwania w niej konkretnych produktów, sprawdzania stanów magazynów oraz składania zamówień. Program można pobrać bezpłatnie z  serwisu AppStore. Jest on dostępny w języku polskim i angielskim. Obecnie trwają prace nad innymi wersjami językowymi.

Ray Dolby nie żyje

W San Francisco zmarł amerykański Ray Dolby, twórca systemów redukcji szumów w nagraniach muzycznych i pionier wielokanałowego dźwięku w filmie. Ray Dolby opatentował pięćdziesiąt wynalazków, które zrewolucjonizowały technikę nagraniową w  studio i  w  domu. W 1965 r. założył w Wielkiej Brytanii firmę Dolby Laboratories, którą przeniósł do San Francisco w 1976 r. Pierwszy komercyjny system redukcji szumów Dolby A przeznaczony był dla studiów nagraniowych, a Dolby B do domowego sprzętu audio. Bardziej współczesne dzieło firmy to Surround 5.1 – system sześciu głośników: lewy, centralny, prawy, prawy-tylny, lewy-tylny i  głośnik basowy. Jej ostatnie osiągnięcia to Dolby Surround 7.1 i Dolby Atmos, w którym każdy głośnik

16

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Koktajl Podzespoły niusów

na ścianie sali kinowej tworzy osobną scenę pogłębiając realistyczne wrażenia obecności na planie filmu.

Phoenix Systems dołączył do Grupy Kapitałowej Atende

Atende Software objęła we wrześniu za 1 mln zł nowo ustanowione udziały w Phoenix Systems Sp. z o. o., dostawcy oprogramowania dla systemów embedded, i stała się w ten sposób udziałowcem większościowym firmy. W  pierwszej transzy, która miała miejsce pod koniec lipca br., Atende Software odkupił od dotychczasowych wspólników Phoeniksa 25% udziałów za 929 tys. zł. Phoenix Systems jest firmą programistyczną. Jej sztandarowym produktem jest autorski system operacyjny czasu rzeczywistego – Phoenix-RTOS – przeznaczony dla nowoczesnych systemów embedded opartych o  procesory konfigurowalne. Phoenix-RTOS ma ułatwić tworzenie oprogramowania dla robotów, samochodów elektrycznych, aparatury medycznej oraz sprzętu gospodarstwa domowego. Phoenix Systems oferuje także własny stos do komunikacji PLC (Power Line Communication) zgodny z PRIME (PoweRline Intelligent Metering Evolution) oraz rozwiązania do inteligentnej sieci. Model biznesowy firmy opiera się na sprzedaży licencji na Phoenix-RTOS i tworzone oprogramowanie oraz uwzględnia świadczenie usług rozwoju oprogramowania. Firma ma biura w Warszawie i Bristolu i objęta jest patronatem inkubatora SETsquared.

Agilent Technologies ogłosił plan podziału firmy na dwie spółki giełdowe: jedną działającą w  zakresie nauk medycznych, diagnostyki i  aplikacji tego typu (LDA), która zachowa dotychczasową nazwę Agilent, i drugą, która obejmie obecny biznes związany z urządzeniami pomiarowymi (EM). Dla tej drugiej części nazwy jeszcze nie ustalono. Proces podziału ma być sfinalizowany do końca 2014 r. Firma jest zdania, że podział przyniesie korzyści materialne związane z lepszym zarządzaniem i wykorzystaniem zasobów. Szacowane przychody Agilenta w 2013 roku wyniosą 3,9 mld dolarów.

REKLAMA

Agilent Technologies dzieli się na dwie spółki

Lechpol z kolejnymi wyróżnieniami

Lechpol, dystrybutor urządzeń elektronicznych, został nagrodzony Certyfikatem Wiarygodności Biznesowej oraz Laurem Konsumenta 2013 za produkty DVB-T Cabletech i smartfony Kruger&Matz. To już ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

17

NIE PRZEOCZ podzespołów pasywnych i  aktywnych oraz elektromechanicznych. Obroty firmy w  2012 roku przekroczyły 1 mld dol. Aktualnie firmą kieruje syn założyciela Thomas Rudel.

Nowe umowy na rynku dystrybucji podzespołów

kolejne takie wyróżnienia dla firmy, potwierdzające wysoką płynność finansową oraz rentowność, a także świadczy o tym, że firma jest wiarygodnym kontrahentem, z którym warto nawiązywać kontakty handlowe.

SE Spezial Elektronik dystrybutorem Intersila

Od października 2013 roku SE Spezial Elektronik jest w Polsce, Niemczech i Czechach autoryzowanym dystrybutorem firmy Intersil, znanego na świecie producenta układów scalonych analogowych i cyfrowych w tym układów do zarządzania zasilaniem. Intersil jest jednym z  kluczowych dostawców dla przemysłu militarnego i kosmicznego.

Computer Controls autoryzowanym reselerem Altium w Polsce

Acte zostało oficjalnym dystrybutorem firmy Helvar wiodącego dostawcy rozwiązań sterowania oświetleniem. Firma uzyskała status „Helvar System Partner” świadczący o  wysokich kompetencjach zespołu wspierającego sprzedaż dostawcy na rynku polskim. Dla Acte to naturalne rozszerzenie kompetencji w M2M o nowy sektor aplikacyjny – sterowanie oświetleniem w budownictwie, jak również komplementarność oferty zawierającej np. energooszczędne rozwiązania kontroli dostępu. Dacpol został autoryzowanym dystrybutorem firmy Lumel z Zielonej Góry, w  zakresie między innymi: przekładników prądowych, boczników, mierników, separatorów i przetworników sygnałów. Elhurt został dystrybutorem przekaźników elektromagnetycznych firmy NCR Relays, które doskonale spełniają rolę zamienników do popularnych na rynku produktów znanych producentów. W  ofercie wersje miniaturowe oraz ogólnego zastosowania, samochodowe, wysokoprądowe i  przemysłowe.   Wszystkie produkty spełniają normy: UL, CUL, CSA, CUS, TUV, VDE.

WG Electronics szkolił z układów Maxima

WG Electronics, autoryzowany dystrybutor firmy Maxim Integrated, zorganizował w  Katowicach 9 października seminarium prezentujące najnowsze rozwiązania układowe firmy Maxim (układy zasilania, aplikacje security, sieci inteligentne). Seminarium miało charakter techniczny i było adresowane do konstruktorów, będąc okazją do bezpośredniego kontaktu z doświadczonymi inżynierami aplikacyjnymi firmy Maxim.

Od 1 października 2013 autoryzowanym reselerem produktów firmy Altium została firma Computer Controls. W  ofercie znalazła się cała gama produktów Altium, w  tym oprogramowanie Altium Designer, Altium Vault, Tasking oraz płyty NanoBoard i  inne produkty przeznaczone do współpracy z  oprogramowaniem Altium Designer. Firma świadczy również wsparcie techniczne oraz oferuje szkolenia, zarówno dla obecnych jak i przyszłych użytkowników oprogramowania Altium.

Espotel wyróżniony przez NI

Espotel, skandynawski dostawca usług badawczo-rozwojowych w obszarze systemów wbudowanych wraz z polskim oddziałem we Wrocławiu, zostały wyróżnione przez firmę National Instruments zaproszeniem do grona Złotych Partnerów NI. Stowarzyszenie Partnerów NI jest programem zrzeszającym ponad sześćset przedsiębiorstw z całego świata, oferującym kompleksowe rozwiązania i produkty najwyższej jakości, oparte na graficznym projektowaniu systemów do testów, kontroli i wdrażania aplikacji.

Rutronik obchodzi 40-lecie działalności

Rutronik Elektronische Bauelemente, niemiecki dystrybutor podzespołów elektronicznych obecny także w Polsce, w tym roku obchodzi swoje 40-lecie działalności. Firma została założona w 1973 roku przez Helmuta Rudela, dzisiaj ma 69 biur w 27 krajach, zatrudnia 1300 osób i zajmuje się dystrybucją

18

Stoisko firmy Radiotechnika Marketing na Trako 2013

Targi Trako 2013

W  dniach 24-27.09 w  Gdańsku odbyły się Międzynarodowe Targi Kolejowe. Targi poświęcone były szeroko pojętej tematyce związanej z rynkiem kolejowym w Polsce i na świecie. Pokazywano na nich produkty i  technologie wykorzystywane w  pojazdach kolejowych i  infrastrukturze transportowej, takie przeznaczone do pracy wewnątrz pojazdów, jak np. komunikacja pokładowa, systemy CCTV, zasilania, monitoringu oraz do pracy w  infrastrukturze linii kolejowych. Poza grupą firm specjalizujących się w obsłudze branży kolejowej na targi przyjeżdżają też dostawcy urządzeń komunikacyjnych, systemów zasilających, złączy, wiązek kablowych i podobnych produktów. W tym roku wystawcami byli m.in. Astat, Contrans TI, Dacpol, Elmark, Ente, Harting, Impol-1, Medcom, Kontron, OEM Automatic, Radmor i Weidmuller. Targi trwały cztery dni zajmując halę Amber Expo i tymczasowy namiot. Frekwencja była bardzo dobra, zwłaszcza w pierwszych dwóch dniach. Biorąc pod uwagę, że Trako odbywały się w chwilę po zakończeniu Energetabu, z pewnością jest dużym sukcesem. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Koktajl Podzespoły niusów Czy Trako to dobre miejsce dla firm elektronicznych zorientowanych na obsługę przemysłu i rynków profesjonalnych, aby zaprezentować swoją ofertę i na pozyskanie nowych klientów? Z rozmów z wystawiającymi się firmami można wywnioskować, że w  porównaniu do Automaticonu lub Energetabu, Trako to targi o znacznie węższym profilu, bardziej wyspecjalizowane i tym samym w mniejszym stopniu ściągające klientów z  ogólnie rozumianego przemysłu. Stąd ew. decyzja o pojechaniu powinna być poprzedzona wnikliwą analizą, co dana firma może zaproponować dla transportu szynowego.

OEM Automatic przeprowadził się

Firma OEM Automatic zmieniła swoją lokalizację. Biuro firmy (dział handlowy, dział obsługi klienta, administracja)  i  magazyn połowy października 2013 roku znajdują się przy ul. Działkowej 121A w Warszawie. Numery telefonów stacjonarnych, faksu oraz adresy mailowe pozostają bez zmian.

Uroczystość wmurowania kamienia węgielnego pod Park Nauki

National Instruments rozpoczyna nową inwestycję na Węgrzech

National Instruments rozszerza swoją obecność na Węgrzech. W  najbliższych latach zbuduje w  Debreczynie Park Nauki – budynek o  powierzchni 6 tys. m2, gdzie zatrudnienie znajdzie około 300 pracowników, głównie inżynierów zajmujących się badaniami i  rozwojem. Wartość inwestycji wyniesie około 4 mld forintów (ok. 55 mln zł), z czego w ramach projektu ramowego New Széchenyi Plan firma uzyskała wsparcie w wysokości połowy inwestycji. NI jest obecny na Węgrzech od 2001 roku, kiedy to w Debreczynie powstał zakład produkcyjny, wytwarzający urządzenia pomiarowe. Aktualnie zatrudnia od 1200 osób. Nowa inwestycja jest bardzo ważna dla miasta i  tamtejszego rejonu Węgier, gdyż niesie ze sobą większy potencjał intelektualny niż dawał do tej pory zakład produkcyjny. 1 października odbyła się uroczystość wmurowania kamienia węgielnego pod tę inwestycję, którą firma traktuje jako rozbudowę dotychczasowego zakładu o nową część przeznaczoną do prac z zakresu B&R.

Istniejący zakład produkcyjny w Debreczynie ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

ARM kupił od Cadence własność intelektualną układów do wyświetlaczy

ARM kupił od Cadence, dostawcy oprogramowania do projektowania półprzewodników, technologię serii rdzeni kontrolerów Panta do wyświetlaczy graficznych (opracowanie przejętego Evatroniksa). Cadence sprzedał ją, mimo że firma cały czas skutecznie wzmacnia swoją pozycję jako dostawca bloków własności intelektualnej (IP). Ceny transakcji nie ujawniono. Rdzenie procesorów do wyświetlaczy oraz procesorów skalujących Panta powstawały we współpracy Cadence i  ARM, oświadczyły firmy zgodnie w  komunikacie prasowym. Rdzenie są przeznaczone do aplikacji multimedialnych w  urządzeniach mobilnych i  z  tego powodu nadają się do integracji wewnątrz procesorów aplikacyjnych. Według ARM dodanie rdzeni kontrolerów wyświetlaczy z  rodziny Panta do jego portfolio produktów przyczyni się do sprawnego wprowadzania na rynek przez partnerów firmy zaawansowanych wyświetlaczy w pełni zintegrowanych z rozwiązaniami wideo ARM i procesorami graficznymi Mali.

Jabil zamknął zakład produkcyjny w Arizonie

Jabil Circuit, globalny dostawca usług produkcyjnych, zamknął zakład produkcyjny w  Tempe w  Arizonie. Decyzja firmy podyktowana była szeregiem czynników zachodzących na rynkach elektroniki komercyjnej i  półprzewodników, m.in. wprowadzanymi środkami oszczędnościowymi, silną konkurencją z  zagranicy i  malejącymi zamówieniami na oferowane przez fabrykę usługi. Na los zakładu w Tempe bezpośredni wpływ miały przyjęte w tym roku w Stanach Zjednoczonych cięcia budżetowe na cele obronne. Jabil postanowił przenieść produkcję z Arizony do swoich innych zakładów, położonych w obszarach o tańszych kosztach pracy. Jabil świadczy usługi EMS, w  tym związane z  półprzewodnikami, w sektorach lotniczym, motoryzacyjnym, medycznym, solarnym i  przemysłowym. Poza USA, firma posiada trzy fabryki w  Meksyku oraz zakłady w Chinach, Malezji, Wietnamie, Brazylii i dwa w Polsce. Zatrudnienie w Tempe wynosiło 730 pracowników, którym oferowana jest możliwość przeniesienia do innych fabryk Jabila w USA.

W stanie Nowy Jork powstał plan budowy kompleksu fabryk płytek 450 mm

Kolegium Nanonauki i Inżynierii (CNSE) wraz z organizacją odpowiedzialną za rozwój okręgu Mohawk Valley w centralnej części stanu Nowy Jork przyjęły plan rozwoju terenu, na którym stanąć mogą nawet trzy fabryki półprzewodników operujące na płytkach 450-milimetrowych. Każda z fabryk miałaby powierzchnię około 42 tys. m2 cleanroomów i kosztowałaby inwestorów prywatnych i  publicznych od 10 do 15 mld dol. CNSE i organizacja EDGE z Mohawk Valley są na etapie uzyskania niezbędnych zezwoleń na rozpoczęcie budowy fabrycznego centrum nanotechnologii w miejscowości Marcy, na północ od miasta Nowy Jork. Nowy plan jest rozwinięciem projektu Konsorcjum Global 450 o wartości 4,8 mld dol., realizowanego od dwóch lat w należącym do CNSE kompleksie Albany NanoTech w centralnej części stanu. Sukces projektu nie jest jednak przesądzony. Intel, uczestnik Konsorcjum Global 450, jest na etapie budowy własnej fabryki operującej na płytkach 450 mm w stanie Oregon, natomiast TSMC planuje w 2014 r. rozpoczęcie budowy takiej fabryki na Tajwanie.

19

PROJEKTY

Higrometr binarny W  Elektronice Praktycznej 8/2012 został przedstawiony projekt dwupunktowego termometru binarnego o  numerze AVT1698. W  tym artykule opisano elektroniczny higrometr pokojowy, który prezentuje wynik w  identyczny sposób jak wspomniany termometr. Rekomendacje: ciekawy gadżet, który może być ozdobą każdego pokoju – czytelny jedynie dla „wtajemniczonych”. Najważniejszym elementem urządzenia jest układ scalony DHT11. Zawiera on w  swojej strukturze sensor wilgotności, termistor NTC do pomiaru temperatury, przetwornik A/C i obwody sterujące. Podzespoły te są kalibrowane na linii produkcyjnej, co zdejmuje z konstruktora przykry obowiązek wykonania tej czynności, a  niska cena (ok. 10…12 złotych) i duża popularność dodatkowo predestynują go do tej konstrukcji. W  handlu dostępne są same czujniki (mające postać niebieskiej kostki z czterema wyprowadzeniami) oraz całe moduły zawierające ten czujnik. Ten drugi wariant nie jest dla nas interesujący z  racji przystosowania płytki drukowanej do montażu i  obróbki sygnału z „gołego” czujnika. Podstawowe parametry układu DHT11 umieszczono w  tabeli 1. Nawet pobieżna analiza parametrów dyskwalifikuje ten podzespół do jakichkolwiek zastosowań stricte pomiarowych ze względu na niską dokładność. Z tego powodu, higrometr ten służyć może jedynie jako efektowna ozdoba pomieszczenia; nie można na podstawie jego wskazań podejmować decyzji mających wpływ na zdrowie i życie.

Omówienie schematu Schemat higrometru binarnego pokazano na rysunku  1. Do komunikacji z  DHT11 służy

popularny mikrokontroler z  rodziny AVR – Attiny2313. Do jego wyjść dołączonych jest siedem diod LED, które służą prezentacji wyniku pomiaru. Drabinka rezystorowa RN2 ogranicza prąd przez nie płynący, zaś drabinka RN1 ustala potencjały nieużywanych wyjść; dzięki temu, wykonywanie programu nie zostanie zakłócone wskutek np. osadzania się na nich ładunków elektrostatycznych. Rezystor R1 i kondensator C4 odpowiadają za podanie na wejście zerowania poziomu niskiego przez chwilę od włączenia zasilania. Ten prosty zabieg znacząco redukuje ryzyko wystąpienia nieprawidłowości w inicjacji programu. Rezystor R2 jest elementem zalecanym przez producenta. Ułatwia on układowi DHT11 wprawienie linii komunikacyjnej w  stan wysoki. Miniaturowy switch S1 nie jest elementem obowiązkowym – jego wciśnięcie spowoduje wyświetlanie zmierzonej przez czujnik temperatury powietrza, o czym dalej.

Montaż i uruchomienie Cały układ elektroniczny został zmontowany na jednostronnej płytce drukowanej o wymiarach 102 mm×40 mm, której schemat montażowy pokazano na rysunku 2. Jej szerokość odpowiada szerokości płytki dwupunktowego termometru binarnego, przez co mogą zostać umieszczone jedna nad drugą. Wszystkie komponenty są przeznaczone do montażu przewlekanego. Pod mikrokon-

Tabela 1. Najważniejsze parametry układu DHT11 Zasilanie Komunikacja

Zakresy Dokładność Rozdzielczość

Napięcie 3–5,5 V DC (zalecane 5 V), prąd maks. 2,5 mA Jednoprzewodowa magistrala dwukierunkowa Wilgotność Temperatura 0°C  30÷90% RH 0÷50°C 25°C  20÷90% RH 50°C  20÷80% RH 25°C  ±4% RH ±2°C 50°C  ±5% RH 1% RH

Stabilność długoterminowa Typ ±1% RH/rok

20

1°C b.d.

AVT 5426

W ofercie AVT* AVT-5426 A Podstawowe informacje: • Zasilanie 4,5…5  V/50 mA. • Mikrokontroler ATtimy2313, oprogramowanie w  C. • Czujnik DHT11. • Binarna prezentacja wyniku pomiaru za pomocą 7 diod LED. • Płytka jednostronna o  wymiarach 102  mm×40 mm. Dodatkowe materiały na CD lub FTP: ftp://ep.com.pl, user: 28585, pass: 410ugxs3 • wzory płytek PCB • karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w  Wykazie elementów kolorem czerwonym Projekty pokrewne na CD/FTP: (wymienione artykuły są w  całości dostępne na CD)

AVT-1698 AVT-5282 AVT-961 AVT-914

Dwupunktowy termometr binarny (EP 8/2012) Wilgotnościomierz cyfrowy (EP 3/2011) Domowa stacja pogodowa (EP 12/2006 – 1/2007) Wilgotnościomierz cyfrowy (EP 1/2006)

* Uwaga: Zestawy AVT mogą występować w  następujących wersjach: AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i  wyłącznie. Bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w  opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A+ płytka drukowana i  zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji A  i  wersji UK) bez elementów dodatkowych. AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w  załączniku pdf AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w  PCB. Należy mieć na uwadze, że o  ile nie zaznaczono wyraźnie w  opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w  załączniku pdf AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w  link umieszczony w  opisie kitu) Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

troler należy zastosować podstawkę. Kondensatory C2 i  C4 należy wlutować w  taki sposób, aby było możliwe położenie ich na powierzchni płytki; tak samo jak układu DHT11. Diody LED powinny zostać wlutowane z  zachowaniem odpowiedniego dystansu od płytki. W  układzie modelowym odległość ta wynosi 12 mm. Mikrokontroler należy zaprogramować bez zmieniania fabrycznych (domyślnych) ustawień bitów zabezpieczających, tj. ich konfiguracja powinna być taka, jak w  układach opuszczających linię produkcyjną. Po włożeniu go w  podstawkę urządzenie jest gotowe do pracy i  nie wymaga żadnych czynności uruchomieniowych. Zasilanie napięciem stałym, dobrze filtrowanym, niekoniecznie stabilizowanym, o  wartości ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Higrometr binarny

Rysunek 1. Schemat ideowy higrometru z przedziału 4,5…5 V. Pobór prądu zależy od liczby włączonych diod LED i nie przekracza 30 mA.

Po włączeniu zasilania, diody wskazują aktualną wilgotność względną odniesioną do stanu nasycenia w  procentach. Odczyt

następuje zgodnie z  zasadą działania binarnego systemu liczbowego. Przykład ilustruje rysunek 3; dioda załączona reprezentuje „1”,

REKLAMA

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

21

Na CD: karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym

PROJEKTY Wykaz elementów Rezystory: R1, R2: 3,3 kV/0,25 W RN1, RN2: drabinka 8×470 V (SIL9) Kondensatory: C1, C3: 100 nF C2, C4: 22 mF/16 V (elektrolit.) Półprzewodniki: LED1…LED7: diody LED 5 mm, niebieskie US1: ATtiny2313 (DIP20) US2: DHT11 Inne: J1: ARK2 3,5 mm S1: switch 6×6 mm Podstawka DIP20

Rysunek 2. Schemat montażowy higrometru

wyłączona „0”. Wciśnięcie przycisku S1 spowoduje wyświetlanie temperatury tak długo, jak długo pozostaje on wciśnięty.

Dla dociekliwych Na listingu  1 zamieszczono program sterujący pracą higrometru. Został napisany w języku C i  skompilowany w  środowisku Win AVR. Na uwagę zasługuje fakt, iż protokół, jakim odbywa się komunikacja z  układem DHT11, ponieważ nie jest w żadnym stopniu zgodny np. ze znanym protokołem 1-Wire obsługiwanym przez czujniki temperatury DS18B20. Ten protokół jest prostszy, za to ma sporo ograniczeń. Do jednego wyprowadzenia mikrokontrolera może być dołączony tylko jeden czujnik. Ponadto, nie ma możliwości zasilania czujnika z linii danych (tzw. parasite power). Cała obsługa, zarówno DHT11, jak i DHT22 różniącego się koniecznością odczytywania części dziesiętnych wyniku pomiaru i  lepszą dokładnością, została skupiona w dwóch niewielkich funkcjach – po zmianie niezbędnych parametrów można ich z powodzeniem użyć we własnych opracowaniach, do czego zachęcam. Rysunek  4 to oscylogram pokazujący komunikację z  układem DHT11. Został on podzielony na fragmenty, by ułatwić jego analizę. Przed pierwszym segmentem na linii panuje poziom niski wymuszony przez mikrokontroler. W  nim znajduje się krótkotrwałe wymuszenie stanu wysokiego, które jest zakłócone przez natychmiastową odpowiedź DHT11: jego odpowiedzią jest natychmiastowe wystawienie stanu niskiego, a potem wysokiego, obydwa przez 80 ms. Z tego

Rysunek 3. Przykładowy odczytu wskazań higrometru Listing 1. Kod źródłowy programu. // ********************************************* // Michał Kurzela @ 2013 // Higrometr binarny // Fabryczne ustawienia fusebitów w ATtiny2313 // ********************************************* #include #include volatile uint8_t odczyt[5]; //40 bitów pobranych z DHT11 volatile uint8_t i, j; //numer odczytywanego bajtu i bitu volatile uint8_t stan = 0; //0-wilgotność; 2-temperatura void zainicjowanie(void) // rozpoczęcie komunikacji z czujnikiem { DDRD |= 0b01000000; //tryb PD6 jako wyjście PORTD |= 0b01000000; //ustawienie PD6 _delay_ms(50); // poziom wysoki trzeba utrzymać dość długo, by DHT11 „zapomniał” o poprzedniej transmisji PORTD &= 0b10111111; //zerowanie PD6 _delay_ms(20); //nota katalogowa zaleca min. 18 ms PORTD |= 0b01000000; //ustawienie PD6 _delay_us(20); //nota katalogowa zaleca 20-40us, ale DHT11 reaguje bardzo szybko DDRD &= 0b10111111; // PD6 jako wejście, rozpoczęcie nasłuchiwania _delay_us(40); /* po podaniu poziomu wysokiego przez 20us, DHT11 zareaguje poprzez podanie wyzerowanie i ustawienie wyjścia, każdy poziom trwa przez 80us. Ta przerwa pozwala pozbyć się zakłóceń wywołanych przez DHT11 „odpowiadającego” poziomem niskim na poziom wysoki wystawiony na PD6 */ while(bit_is_clear(PIND, PIND6)); // oczekiwanie na PD6=1 while(bit_is_set(PIND, PIND6)); //oczekiwanie na PD6=0 // Teraz DHT11 wyśle sekwencję 40 bitów. } void czytaj(void){ // odczyt 40 bitów przysłanych przez czujnik. for(i = 0; i < 5; i++) //pętla zewnętrzna, która łączy bity w bajty { odczyt[i] = 0; // najpierw bajt jest wypełniany zerami for(j = 0; j < 8; j++) //pętla wewnętrzna, odmierzająca poszczególne bity w bajcie { odczyt[i] *= 2; // bity przychodzą od najstarszego, więc odebrane trzeba przesuwać w lewo while(bit_is_clear(PIND, PIND6)); /* dwa słowa o sposobie przesyłu bitów: „zero” jest reprezentowane przez 50us stanu niskiego i 26-28us stanu wysokiego, „jedynka” z kolei, przez 50us stanu niskiego i 70us stanu wysokiego, zatem najpierw „przeczekujemy” poziom niski na linii, a potem jeszcze 40us */ _delay_us(40); // tutaj się czeka te 40us if(bit_is_set(PIND, PIND6)) odczyt[i] += 1; /* jeżeli po 40us od zaniku poziomu niskiego, na linii nadal panuje poziom wysoki, należy to interpretować jako nadejście „jedynki”, gdyby było to „zero”, wtedy w momencie sprawdzenia byłby poziom niski */ while(bit_is_set(PIND, PIND6)); //oczekiwanie na wyzerowanie PD6 // pętla przejdzie do odczytywania kolejnego bitu } }

Rysunek 4. Przebieg napięcia w funkcji czasu na linii danych

22

int main(void) { DDRB = 0b11111111; //konfiguracja nieużywanego portu jako wyjście PORTB = 0b11111111; DDRA = 0b11; PORTA = 0b11; DDRD = 0b10011111; // PD.6 - DHT11, PD.5 - switch SW1 PORTD = 0b11111111; while(1) { zainicjowanie(); czytaj();

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Higrometr binarny Listing 1. c.d. stan = 0; //domyślnie wyświetlana jest wilgotność if(bit_is_clear(PIND, PIND5)) stan = 2; /* jeżeli wciśnięty jest przycisk, wyświetla temperaturę; pierwszy pobrany bajt zawiera wilgotność w % RH drugi - części dziesiąte wilgotności, używany w DHT22 trzeci - temperatura w *C czwarty - części dziesiąte temperatury, używane w DHT22 piąty - suma kontrolna prosty algorytm podziału liczby na bity: jeżeli liczba jest większa niż X, wówczas odejmij od niej X, pozostałą w ten sposób resztę sprawdź analogicznie z Y, przy czym X = 2Y i tak do wyczerpania liczby */ if(odczyt[stan] >= 64) { PORTD &= 0b11111110; odczyt[stan] -= 64; } else PORTD |= 0b00000001; if(odczyt[stan] >= 32) { PORTD &= 0b11111101; odczyt[stan] -= 32; } else PORTD |= 0b00000010; if(odczyt[stan] >= 16) { PORTA &= 0b01; odczyt[stan] -= 16; } else PORTA |= 0b10; if(odczyt[stan] >= 8) { PORTA &= 0b10; odczyt[stan] -= 8; } else PORTA |= 0b01; if(odczyt[stan] >= 4) { PORTD &= 0b11111011; odczyt[stan] -= 4; } else PORTD |= 0b00000100; if(odczyt[stan] >= 2) { PORTD &= 0b11110111; odczyt[stan] -= 2; } else PORTD |= 0b00001000; if(odczyt[stan] >= 1) { PORTD &= 0b11101111; odczyt[stan] -= 1; } else PORTD |= 0b00010000; _delay_ms(1500); //odczyty nie powinny następować częściej jak co sekundę } }

powodu zbocze opadające jest zniekształcone, lecz skrócenie czasu wystawiania stanu wysokiego byłoby niezgodne z  zaleceniami producenta. Segment drugi zawiera poziom wysoki, który na linii wystawił DHT11 przez czas 80  ms. Po nim następuje transmisja 5 bajtów. W segmencie trzecim jest zawarty pierwszy bajt niosący informację o wilgotności. Impulsy szersze to „jedynki”, zaś węższe to „zera”. Segment czwarty to drugi bajt, który w  DHT22 zawiera części dziesiąte wskazania wilgotności; w  DHT11 jest on zawsze wypełniony zerami. Kolejne dwa segmenty to odpowiednio: temperatura w  stopniach

Celsjusza i  części dziesiąte tejże. Ostatni bajt, widoczny w  siódmym segmencie, to suma kontrolna, nieużywana w  tym projekcie. Po odczekaniu ok. 1,5 s, cykl zaczyna się na nowo. Zgodność zaobserwowanych przebiegów z  faktycznymi wskazaniami jest uwidoczniona na fotografii 5. Pierwsze dwie „górki” to nawiązanie komunikacji z  czujnikiem, po nich następuje odpowiedź. Pierwszy bit zawsze będzie „zerem”, gdyż reprezentuje on liczbę 128, zaś zmierzenie przez czujnik wilgotności 128% RH jest niemożliwe. Następne bity to coraz niższe wartości: 64 (ze-

Fotografia 5. Zestawienie wskazań układu z oscylogramem rowy, lewa skrajna dioda wyłączona), 32 i 16 (szerszy impuls odpowiada „jedynce”, diody są włączone) i tak dalej. W ten sposób można odczytać, że powietrze w  tym pomieszczeniu ma wilgotność 50% RH. W  pomieszczeniach mieszkalnych, wartość ta winna zawierać się w  granicach 40-60% RH przy założonej temperaturze 18-20°C. Wilgotność względna jest prostym, lecz jednocześnie użytecznym parametrem; stanowi informację o  ilości zawartej w  powietrzu wilgoci w  stosunku do ilości, która w danej temperaturze powodowałaby skraplanie się pary wodnej.

Michał Kurzela, EP Bibliografia: http://wentylacja.org.pl/pages-78.html http://www.adafruit.com/datasheets/DHT22. pdf http://www.micro4you.com/files/sensor/ DHT11.pdf http://robocraft.ru/files/datasheet/DHT11.pdf

REKLAMA

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

23

PROJEKTY

Generator 3-kanałowy

AVT 5422

Dla sterowników silników krokowych AVT-1682 i AVT-5358/1 Generatory przebiegów mają wiele zastosowań w  różnych dziedzinach nauki, a  niekiedy są niezbędnym przyrządem w  warsztacie elektronikakonstruktora umożliwiając testowanie i  uruchamianie urządzeń elektronicznych. Tym razem prezentowany układ przyda się nie tylko elektronikowi, ale na pewno znajdzie również zastosowanie w  warsztacie automatyka. Rekomendacje: generator jest polecany do testowania sterowników AVT-5358/1 oraz AVT-1682. Opisywane urządzenie jest modułem generatora przebiegów kontrolujących pracę sterowników silników krokowych AVT-1682 i AVT-5358/1. Dzięki niemu można sterować prędkością obrotową trzech bipolarnych silników krokowych bez użycia przystawki AVT-5358/2, wymagającej do poprawnej pracy oprogramowania i komputera PC z interfejsem LPT. W  ten sposób można testować pracę wykonanej przez siebie maszyny CNC lub napędu innego urządzenia. Opisy wymienionych zestawów do budowy sterowników silników krokowych były opublikowane w EP 7/2012 i EP 8/2012 i są dostępne w ofercie AVT. Dla przypomnienia, te sterowniki zaprojektowano w postaci końcówek mocy sterujących bipolarnymi silnikami krokowymi, bez możliwości samodzielnej pracy. Oznacza to, że do poprawnego sterowania dołączonymi silnikami wymagane są zewnętrzne sygnały sterujące: Enable – włączenie stopnia mocy, Dir – kierunek obrotów, Clk – sygnał zegarowy decydujący o  prędkości obrotowej silnika, zasilanie +5 V dla obwodów logicznych sterownika.

Budowa i obsługa Schemat generatora pokazano na rysunku 1. Za całą założoną funkcjonalność odpowiada mikrokontroler ATtiny2313 wytwarzający sygnały niezbędne do prawidłowej pracy silników krokowych. Program napisano w  Bascom AVR. Na wyjściach mikrokontrolera są

24

dostępne – w zależności od ustawień zworek JP4 i  JP5 – sygnały częstotliwości 200  Hz, 400  Hz, 800  Hz oraz 1600  Hz. Wartości te nie są przypadkowe. Dobrano je z uwzględnieniem funkcjonalności sterownika AVT5358/1, która umożliwia podział podstawowego kroku silnika na 1, 2, 4 lub 8 części. Dzięki temu przy odpowiednim ustawieniu podziału kroku w sterowniku oraz po wybraniu częstotliwości generatora można uzyskać prędkość wirowania 1 obr./s przy zastosowaniu silnika bipolarnego mającego 200 kroków na obrót. Różne kombinacje ustawienia stopnia podziału w  sterowniku oraz wybór generowanej częstotliwości za pomocą zworek JP5 i  JP4 umożliwiają uzyskanie różnych prędkości obrotowych silnika. W tabeli 1 umieszczono wykaz częstotliwości wybieranych za pomocą zworek JP4 i JP5. Przebiegi wyjściowe wyprowadzone są za pomocą linii PB1, PB2 oraz PB3 mikrokontrolera. Do linii PB0, PD1…PD5 dołączono przyciski serowania osiami X, Y i Z. Do wyprowadzeń PB6 i PB7 dołączono wyprowadzenia zworek umożliwiających wybranie częstotliwości, natomiast do linii PD0 dołączone wejście krańcówek osi. Mikrokontroler jest taktowany rezonatorem kwarcowym o  częstotliwości 10,240 MHz. Układy U1 i U2 oraz logika sterowników silników jest zasilana przez układ stabilizatora 78M05 (U3). Płytka generatora umożliwia sterowanie zewnętrznym przekaźnikiem, który

W ofercie AVT* AVT-5422 A AVT-5422 B AVT-5422 C AVT-5422 UK Podstawowe informacje: • Zasilanie +12 V DC/ok. 100 mA. • Jednostronna płytka drukowana. • Przystosowany do współpracy z  AVT-1682 i  AVT-5358/1. • Generowanie przebiegów sterujących silnikiem krokowym. • Sterowanie przekaźnikiem załączającym zasilanie wrzeciona. • Możliwość wyboru CLK=200  Hz, 400  Hz, 800  Hz lub 1600  Hz. • Obsługa za pomocą przycisków. Dodatkowe materiały na CD lub FTP: ftp://ep.com.pl, user: 28585, pass: 410ugxs3 • wzory płytek PCB • karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w  Wykazie elementów kolorem czerwonym Projekty pokrewne na CD/FTP: (wymienione artykuły są w  całości dostępne na CD)

AVT-1725 AVT-1726 AVT-1724 AVT-5358 AVT-1682 AVT-1618 AVT-1585 AVT-1525 AVT-1314

Mikrokrokowy sterownik silnika krokowego (EP 8/2013) Generator dla sterownika silnika krokowego (EP 2/2013) Uniwersalny sterownik silników DC (EP 2/2013) Sterownik frezarki CNC (EP 8/2012) Sterownik bipolarnego silnika krokowego (EP 7/2012) AVTduino JOY – manipulator dla Arduino (EP 6/2011) Sterownik bipolarnego silnika krokowego (EP 8/2010) Sterownik unipolarnego silnika krokowego (EP 6/2009) Najprostszy sterownik silnika krokowego (EP 8/2001)

* Uwaga: Zestawy AVT mogą występować w  następujących wersjach: AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i  wyłącznie. Bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w  opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A+ płytka drukowana i  zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji A  i  wersji UK) bez elementów dodatkowych. AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w  załączniku pdf AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w  PCB. Należy mieć na uwadze, że o  ile nie zaznaczono wyraźnie w  opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w  załączniku pdf AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w  link umieszczony w  opisie kitu) Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Generator 3-kanałowy

Rysunek 1. Schemat ideowy generatora może załączać np. zasilanie silnika wrzeciona. Cewkę przekaźnika należy dołączyć do złącza „PK 12V”. Cewka zastosowanego przekaźnika powinna być przystosowana do zasilania napięciem +12  V  DC, natomiast prąd przewodzenia styków powinien być dopasowany do sterowanego obciążenia. Sterowanie przekaźnikiem odbywa się za pomocą przycisku S8. Każde jego wciśnięcie zmienia stan przekaźnika na przeciwny – otwarty/zamknięty.

Włączenie/wyłączenie przekaźnika oraz generowanie sygnału Enable rozwiązano stosując układ 4013, w  którego strukturze znajdują się dwa przerzutniki typu D. Każde naciśnięcie odpowiedniego przycisku monostabilnego zmienia stan wyjścia Q odpowiedniego przerzutnika na przeciwny. Wyjścia Q oraz NQ układu U2A są doprowadzone do zworki JP6, dzięki której jest możliwe wybraniu poziomu logicznego, przy którym sterownik będzie załączony. Do sygnaliza-

cji poziomu występującego na wyjściu służy dioda LED1 - Enable. Sygnał wyjściowy NQ z  układu U2B steruje tranzystorem T1, który steruje cewką przekaźnika zewnętrznego. Dioda LED3 sygnalizuje załączenie lub wyłączenie napięcia zasilania cewki. Dioda D1 zabezpiecza tranzystor T1 przed przepięciem indukowanym w  cewce przekaźnika w momencie załączenia/wyłączenia. Układ wyposażono w wejście, do którego należy dołączyć zwierne przyciski krańcowe osi X, Y i  Z. Krańcówki należy połączyć ze sobą równolegle i  doprowadzić do złącza „HOME XYZ” zamontowanego na płytce. REKLAMA

Rysunek 2. Opis przycisków oraz złącz płytki generatora ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

25

PROJEKTY

Na CD: karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym

Jest to zabezpieczenie przed uderzeniem wózka w korpus maszyny. Uaktywnia się ono po wykryciu zwarcia krańcówki, a  wyłącza rozwarciu zestyków krańcówki. Przyciski rozmieszczono w  przejrzysty sposób, tak aby sterowanie było intuicyjne. Prawą ręką można sterować w płaszczyźnie X i Y oraz przekaźnikiem i sygnałem Enable a lewą w płaszczyźnie Z. Przyjęto następujące kierunki: • przesuwanie wózka w prawo/lewo odbywa się po przyciśnięciu S4 i S3, • przesuwanie wózka w  przód/tył – S2 i S1, • przesuwanie wrzeciona góra/dół – S5 i S6, • sterowanie przekaźnikiem za pomocą S8,

• sterowanie sygnałem Enable za pomocą S7. Na rysunku 2 przedstawiono rozmieszczenie przycisków na płytce drukowanej. Zwora JP6 służy do ustawienia sygnału włączającego sterowniki silników. W zależności od typu sterownika, sygnał Enable załączający stopień mocy może mieć poziom niski lub wysoki. Odpowiednie ustawienie tej zwory powoduje zaświecenie się diody LED1 przy wyzerowaniu lub ustawieniu wyjścia, co może służyć do sygnalizacji aktywności sterowników.

Montaż i uruchomienie Schemat montażowy pokazano na rysunku  3. Generator wykonano na laminacie jednostronnym – na płytce było konieczne

wykonanie trzech mostków z  drutu. Elementy SMD montujemy po stronie ścieżek, natomiast THT po przeciwnej. Wyjątkami są rezonator kwarcowy i  listwa goldpin 1×3, które należy przylutować po stronie elementów SMD, jak pokazano na fotografiach  4 i 5. Zalecana kolejność montażu to elementy SMD, układy scalone, a następnie elementy

Tabela 1. Zależność częstotliwości CLK od ustawień zworek JP4 i  JP5 Częstotliwość CLK [Hz] 200 400 800 1600 1 – zwora założona,

Zwora JP5 1 1 0 0 0 – zwora

Zwora JP4 1 0 1 0 zdjęta

Wykaz elementów Rezystory (SMD 0805): R1, R4: 10 kV R2, R3, R6: 1 kV R5: 4,7 kV Kondensatory SMD 0805: C1…C3, C6…C15, C18, C19: 100 nF C4, C5: 47 mF/16 V C16, C17: 33 pF Półprzewodniki: U1: ATtiny2313 (SMD) U2: 4013 (SO-16) U3: 78M05 T1: BC847 (SOT-23) D1: LL4148 LED1…LED3: dioda LED (3 mm, zielona) Inne: ZAS, PK12V, HOMEXYZ: ARK2 5 mm JP1…JP3: goldpin prosty 2×5 JP4, JP5: goldpin prosty 1×3 + jumper JP6: goldpin kątowy 1×3 + jumper S1…S8: przycisk miniaturowy Q1: rezonator kwarcowy 10.240

Rysunek 3. Schemat montażowy generatora

Fotografia 4. Sposób montażu rezonatora kwarcowego.

Fotografia 5. Sposób montażu zworki JP6.

26

Fotografia 6. Widok zmontowanej płytki od strony elementów SMD. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Generator 3-kanałowy

Rysunek 7. Schemat połączeniowy generatora bierne, takie jak kondensatory i  rezystory. Na końcu montujemy elementy największe, czyli przyciski i złącza. Widok zmontowanej płytki od strony elementów SMD przedstawiono na fotografii 6. Układ po zmontowaniu nie wymaga żadnych czynności uruchomieniowych. Należy jedynie ustawić odpowiednią kombinację zworek JP4 i  JP5 wybierającą generowaną częstotliwość oraz ustawić zworkę JP6 i do-

łączyć zasilanie +12  V  DC do złącza ZAS. Opcjonalnie, w  celu przetestowania generatora można doprowadzić krańcówki oraz przekaźnik sterujący wrzecionem. Przed dołączeniem sterowników silników krokowych zalecane jest zmierzenie napięć występujących na doprowadzeniach 1-2 złącz sygnałowych JP1…JP3 oraz wartość napięcia sygnału Enable pomiędzy doprowadzeniami 4 i 2. Napięcia te powinny być zbliżone do +5 V.

Generator należy połączyć ze sterownikiem za pomocą taśmy 10-żyłowej z  zaciśniętymi na jej końcach gniazdami, zgodnie ze schematem połączeniowym przedstawionym na rysunku  7. Na fotografii  8 pokazano połączenie generatora ze sterownikami AVT-5358/1, AVT-5358/3 oraz frezarką CNC.

AW

Fotografia 8. Widok podłączonego generatora z zestawami AVT-5358/1 i AVT-5358/3 oraz mini-frezarką CNC ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

27

PROJEKTY

Thermo_K

AVT 5427

Wskaźnik temperatury z termoparą Temperatura jest jedną z  częściej mierzonych wielkości fizycznych. O  ile jej pomiar w  zakresie 0...100°C nie jest problematyczny i  dostępne są gotowe rozwiązania półprzewodnikowe o  zróżnicowanej dokładności, to jeśli temperatura przekracza ten zakres, metody i  czujniki nie są już tak powszechne. Najczęściej stosowane są różne termoelementy rezystancyjne, pirometry lub termopary. W  przedstawionym rozwiązaniu wykorzystano typową termoparę typu K (chromel-alumel), taką jaka jest najczęściej stosowana w  multimetrach. Rekomendacje: urządzenie ma wiele potencjalnych zastosowań, a  model zastosowano do pomiaru rzeczywistej temperatury laminatu obwodów drukowanych. Większość prostych stacji do lutowania i/lub rozlutowywania nie ma zaimplementowanego pomiaru temperatury laminatu, notabene najważniejszego – moim zdaniem – dla procesu lutowania, a ogranicza się jedynie do pomiaru temperatury promiennika, co ma się nijak do rzeczywistej temperatury płytki oddalonej o kilkanaście mm i powoduje poważne problemy z  prawidłowym montażem lub demontażem komponentów elektronicznych. Wskaźnik podzielono na dwie części: moduł przetwornika temperatury i  moduł

wskaźnika. Umożliwia to oddzielne użycie modułów lub budowę wielokanałowych urządzeń do pomiaru temperatury. Sygnał z  termopary jest sygnałem napięciowym o  stosunkowo niedużej amplitudzie, wymagającym wzmocnienia i  kompensacji „zimnego” złącza. Realizację tej funkcji najlepiej wykonać za pomocą specjalizowanego układu scalonego. Z niezbyt obszernej oferty wybrałem AD8495, produkowany przez firmę Analog Devices, dostępny w  ofercie kilku dystrybutorów. Schemat blokowy AD8495

W ofercie AVT* AVT-5427 A Podstawowe informacje: • Zasilanie: wskaźnik +5…9  V/50  mA, moduł termopary: 2,7…36  V/6  mA. • Termopara typu „K”, kompensacja zimnego końca. • Wskazywanie temperatury z  zakresu 5…405°C. • Mikrokontroler MSP430G2412. • Sygnalizacja błędów po przekroczeniu zakresu pomiarowego. Dodatkowe materiały na CD lub FTP: ftp://ep.com.pl, user: 28585, pass: 410ugxs3 • wzory płytek PCB • karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w  Wykazie elementów kolorem czerwonym Projekty pokrewne na CD/FTP: (wymienione artykuły są w  całości dostępne na CD)

AVT-5489 AVT-5420 AVT-1734 AVT-5373

Rysunek 1. Schemat blokowy układu AD8495 (za notą AD).

28

8-kanałowy termometr z  alarmem i  wyświetlaczem LCD (EP 11/2013) Wielopunktowy termometr z  rejestracją (EP 10/2013) Termometr do wędzarni (EP 4/2013) Tlogger – rejestrator temperatury (EP 12/2012)

* Uwaga: Zestawy AVT mogą występować w  następujących wersjach: AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i  wyłącznie. Bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w  opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A+ płytka drukowana i  zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji A  i  wersji UK) bez elementów dodatkowych. AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w  załączniku pdf AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w  PCB. Należy mieć na uwadze, że o  ile nie zaznaczono wyraźnie w  opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w  załączniku pdf AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w  link umieszczony w  opisie kitu) Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

pokazano na rysunku  1, a przetwornik oparty o jego aplikację na rysunku 2. Sygnał z  termopary, przez złącze KCON i  po przejściu przez filtr złożony z  rezystorów R1 i  R2 oraz kondensatorów C1, C2 i C3, jest doprowadzony do wewnętrznego wzmacniacza pomiarowego układu U1. Wzmocniony i  skompensowany sygnał wyjściowy jest Rysunek 2. Schemat ideowy przetwornika temperatury dostępny na wyprowadzemoże być użyty do akwizycji sygnałów z terniu 7 układu U1, z łatwiejszym do wykorzymopary J – należy tylko zmienić typ U1 na stania napięciem o  nachyleniu charakteryAD8494/8496. Szczegóły zawarte są w karcie styki wyjściowej 5 mV/°C. Aplikację uzupełkatalogowej AD849x. Jest bardzo ważne, aby niają dławik L1 i kondensatory C4 oraz CE1 przewody z  termopary były możliwie krót– odprzęgają one zasilanie. Zasilanie i sygnał kie, a sam moduł znajdował się w tej samej wyjściowy dostępne są na złączu KSENS. temperaturze, co końce przewodów termopaModuł jest uniwersalny, można go zary. Inaczej kompensacja będzie niedokładna stosować we własnych aplikacjach. Należy i wprowadzi dodatkowe błędy pomiarowe. jedynie zapewnić zasilanie – zależnie od zaSygnał z przetwornika jest doprowadzony kresu pomiarowego – z przedziału 2,7…36 V. do modułu wskaźnika, którego schemat pokaPobór mocy jest niewielki i  wynosi okozano na rysunku 3. Zbudowano go w oparciu ło 1  mW przy zasilaniu +5  V. Układ może o  mikrokontroler MSP430G2412 serii Valuedostarczyć do obciążenia prąd o  natężeniu Line TI. Jest to okrojona o  przetwornik A/C 5  mA. Kompensacja zimnego końca zapewwersja popularnego MSP430G2452. Układ nia dokładny pomiar w  zakresie temperaU1 obsługuje 3-cyfrowy, multipleksowany tury otoczenia 0…50°C (dla wersji AD8497: wyświetlacz LED o  niskim poborze mocy. 25…100°C). Bez zmian sprzętowych moduł

Wykaz elementów Płytka modułu termopary Thermo_K_AD8495

Rezystory: (SMD 1206) R1, R2: 10 kV R3: 1 MV Kondensatory: C1, C2: 1 nF (SMD 1206) C3,C4: 10 nF (SMD 1206) CE1: 10 mF/10 V (SMD „A”) Półprzewodniki: U1: AD8495ARMZ (MSOP8) Inne: KCON: złącze ARK2/5 mm KSENS: złącze EH3 kątowe L1: 1 mH/50 mA SMD 1206)

Płytka wskaźnika Thermo_K_UPC

Rezystory: (SMD 1206) R1...R7, R12, R15: 330 V R8...R10: 1 kV R11: 47 kV R13, R14: 10 kV Kondensatory: (SMD 1206) C1, C4: 1 nF C2, C3: 10 mF C5, C6: 100 nF Półprzewodniki: U1: MSP430G2412 (SSOP20) U2: LM1117-3.3 (SOT-223) U3: MCP3425A0 (SOT-23-6) Q1...Q3: BC857 (SOT-23) Inne: DISP: AT-05636BMR-B (wyświetlacz potrójny, WA, bardzo jasny) ISP: złącze męskie SIP4 2,54 L1: 1 mH/50 mA m(SMD 1206) PWR: złącze męskie SIP2 2,54 TK: złącze męskie SIP3 2,54

REKLAMA

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

29

Na CD: karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym

Wskaźnik temperatury z termoparą

PROJEKTY Tranzystory Q1…3 załączają zasilanie anod cyfr, rezystory R1…R7 i R15 ograniczają prąd segmentów (uwaga: nie należy zmniejszać wartości rezystorów ograniczających prąd segmentów). Celowo zrezygnowano z  mikrokontrolera z  wbudowanym przetwornikiem na rzecz uniwersalności modułu. Sygnał i  zasilanie modułu przetwornika są doprowadzone do złącza TK. Funkcja przetwarzania analogowego sygnału temperatury na cyfrowy została oparta o 16-bitowy przetwornik sigma-delta typu MCP3425 (U3), który dobrze sprawdza się w aplikacjach wymagających większej dokładności przetwarzania. Bardzo ważną cechą przetwornika jest wbudo- Rysunek 3. Schemat ideowy modułu wskaźnika wane, dokładne źródło napięcia odniesienia 2,048 V, co zdecydowanie upraszcza aplikację. Ze względu na wybór pracy z sygnałem niesymetrycznym, rozdzielczość jest ograniczona do 15-bitów (brak znaku sygnału), a rzeczywista jej wartość zależy od częstotliwości próbkowania A/C (minimalnie 12-bit z  prędkością 240  próbek/s). Układ przetwornika U3 uzupełnia filtr wejściowy i zasilania. Rysunek 4. Schemat montażowy płytki Przetwornik do komunikacji wykorzystuprzetwornika je interfejs I2C. Rezystory R13 i R14 podciągają sygnały magistrali interfejsu. Wskaźnik jest zasilany napięciem 3,3 V ze stabilizatora U2. Pobór prądu przez gotowe urządzenie nie przekracza 50 mA. Złącze ISP umożliwia zaprogramowanie procesora w układzie. Aplikację utworzono w  środowisku Energia. Program główny realizuje cykliczne odczytywanie przetwornika A/C, konwersję Rysunek 5. Schemat montażowy płytki wyniku i wyświetlenie temperatury z zakrewskaźnika su 5…405°C na wyświetlaczu LED. Sygnalizowane są także dwa błędy: stając z  adaptera DIP20-SSOP20, ale wygodniej wykorzystać w  tym celu interfejs • „ErH”, gdy odczyt jest większy niż 405°C, ISP. Z  zestawu należy usunąć umieszczony co może świadczyć o przerwie w obwow  podstawce procesor, połączyć wyprowadzie termopary. dzenia VCC(1), GND(20), TEST(17), RST(16) • „ErL”, gdy odczyt jest mniejszy niż 5°C, z opowiadającymi pinami złącza ISP modułu co może świadczyć o  przerwie w  połąwskaźnika. Przewody połączeniowe nie poczeniu przetwornika i wyświetlacza. winny być dłuższe niż 15 cm. Po uruchomieSchematy montażowe płytek zamieszniu Energii, wczytaniu szkicu Thermo_K.ino czono na rysunku 4 i rysunku 5. Montaż jest i  wybraniu mikrokontrolera MSP430G2452, typowy i  nie wymaga opisu. Wyświetlacz można bezproblemowo zaprogramować jest montowany na listwie kielichowej SIP, układ U1 (rysunek 6). aby ułatwić ewentualny szybki dostęp do Jeżeli w  opracowywanych układach elementów zamontowanych pod nim. ograniczamy się tylko do programowania Do zapisu pamięci mikrokontrolera jest procesorów G2, warto ze starszych wersji konieczny programator np. MSP430UIF lub Launchapada wykonać miniaturowy prograbardziej nietypowo – zestaw Launchpad, mator ISP poprzez przecięcie płytki wzdłuż który doskonale pełni funkcje programatora linii przerywanej i  wyprowadzenie złącza rodziny G2. Programowany mikrokontroler J3 na kołki SIP i  dolutowaniu dodatkowemożna umieścić w  Launchpadzie korzy-

30

Rysunek 6. Programowanie ISP przy użyciu Energii i Launchpada

Fotografia 7. Zmodyfikowany Launchpad w roli programatora ISP go wyprowadzenia masy. Na skutek takich czynności otrzymujemy zgrabny, niedrogi programator USB, pokazany na fotografii 7. Po zaprogramowaniu, połączeniu płytek wskaźnika i  przetwornika kabelkiem SIP3, moduł gotowy jest do pracy i  nie wymaga uruchamiania.

Adam Tatuś, EP

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

MKP – moduł kontrolno pomiarowy z interfejsem USB PROJEKTY

MKP – moduł kontrolno pomiarowy z interfejsem USB

AVT 5425

Przez elektroników często projektowane i  wykonywane są urządzenia sterujące mające możliwość wykonywania pomiarów. Zależnie od realizowanych przez nie zadań, mogą być bardzo rozbudowane, z  wbudowanymi algorytmami sterowania i  wyposażone w  możliwość zaawansowanej konfiguracji . Oczywiście, takie sterowniki mają olbrzymie możliwości, ale zwykle są też bardzo drogie. Istnieją jednak aplikacje, gdzie nie jest potrzebna rozbudowana funkcjonalność – do takich przyda się moduł opisywany w  artykule. Rekomendacje: moduł przyda się w  układach automatyki i  kontrolno-pomiarowych wymagających możliwości włączenia/wyłączenia oraz regulacji napięcia. Opisywany moduł początkowo miał być wielokanałowym woltomierzem prądu stałego. Jednak w trakcie pracy nad założeniami do projektu został uzupełniony o  kolejne funkcje. Ostatecznie, postanowiłem zaprojektować i wykonać moduł, który spełniałby 4 główne funkcje: • Pomiaru napięcia stałego w  4 niezależnych kanałach. • Sterowania załącz-wyłącz stykami 4 przekaźników. • Odczytywanie 4 dwustanowych wejść: wejście wyłączone (obwód sygnalizacji otwarty) i wejście załączone (obwód sygnalizacji zamknięty). • Ustawianie napięcia wyjściowego w  4 niezależnych kanałach. Układy sygnalizacji i  sterowania miały być kompletne, to znaczy – dla większości zastosowań nie będą konieczne dodatkowe układy dołączane do modułu. Sterowania są realizowane przez zwieranie lub rozwieranie izolowanych styków przekaźników o  obciążalności ok. 1 A DC. Jeśli taka obciążalność byłaby za mała, można stykami przekaźniELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

ków modułu sterować zasilaniem dodatkowych, zewnętrznych przekaźników mocy. Układy wejściowe są optoizolowane i przez dobranie rezystorów ograniczających prąd diody LED transoptorów można ustawić napięcie wejściowe w zakresie od 5…48 V DC. Dla wielkości analogowych – mierzonych napięć wejściowych i  ustawianych napięć wyjściowych – może być konieczne dobudowanie zewnętrznych układów dodatkowych: zabezpieczeń przed przepięciami, buforów, dzielników wejściowych itp. Sam moduł umożliwia bezpośredni dostęp do wejścia analogowego przetwornika A/C i  wyjścia analogowego przetwornika C/A. Jako interfejs użytkownika miała być użyta aplikacja uruchamiana na komputerze PC z systemem Windows. Moduł i komputer łączą się poprzez interfejs USB. Napięcie zasilające może być pobierane z  gniazda USB lub z zewnętrznego źródła zasilania.

Wybór mikrokontrolera – moduł USB Aby sprostać zadaniom stawianym w założeniach projektowych potrzebny będzie mikrokontroler z  wbudowanym przetwornikiem A/C, pewną liczbą wolnych linii GPIO oraz sprzętowym modułem USB. Dobrze, aby miał też wbudowany przetwornik C/A. Znalezienie mikrokontrolera spełniającego pierwsze 3 warunki nie jest specjalnie

W ofercie AVT* AVT-5425 A AVT-5425 B AVT-5425 C AVT-5425 UK Podstawowe informacje: • 4 wejścia analogowe (0…5 V), 4 wyjścia analogowe (0…5 V). • 4 wyjścia przekaźnikowe, 4 optoizolowane wejścia cyfrowe. • Zasilanie +5 V DC ok. 150 mA (z  zewnętrznego zasilacza 12 V DC lub z  USB). • Sterowanie za pomocą USB. Dodatkowe materiały na CD lub FTP: ftp://ep.com.pl, user: 28585, pass: 410ugxs3 • wzory płytek PCB • karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w  Wykazie elementów kolorem czerwonym Projekty pokrewne na CD/FTP: (wymienione artykuły są w  całości dostępne na CD)

AVT-5368 AVT-5353 AVT-5233 AVT-5182 AVT-925 AVT-414 AVT-5086

Programowalny moduł przekaźników (EP 11/2012) Moduł przekaźników z interfejsem USB (EP 7/2012) 3-kanałowy woltomierz z USB (EP 5/2010) Wielokanałowy rejestrator napięć (EP 4/2009) Karta przekaźników na USB (EP 4/2006) Uniwersalna karta portów na USB (EP 9/2005) Programowany 4-kanałowy komparator/woltomierz (EP 11/2002)

* Uwaga: Zestawy AVT mogą występować w  następujących wersjach: AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i  wyłącznie. Bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w  opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A+ płytka drukowana i  zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji A  i  wersji UK) bez elementów dodatkowych. AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w  załączniku pdf AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w  PCB. Należy mieć na uwadze, że o  ile nie zaznaczono wyraźnie w  opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w  załączniku pdf AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w  link umieszczony w  opisie kitu) Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

31

Na CD: karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym

PROJEKTY Wykaz elementów Rezystory: R1…R6, R14…R16: 1 kV (SMD 0805) R7, R9, R11, R12: 1 kV (THT, 0,6 W) R8, R10, R13: 47 kV (SMD 1206) R18: 47 kV (potencjometr) R19: 10 kV (SMD 0805) Kondensatory: C1, C3…C7, C10, C12…C14: 100 nF (SMD 0805) C2: 1 mF/10 V (elektrolit., 3216) C8: 4,7 mF/50 V (elektrolit., 3216) C9, C17: 10 mF/10 V (elektrolit., 3216) C15, C16: 27 pF (SMD 0805) Półprzewodniki: D1…D4: LL4148 U1: PIC18F4550-I/PT (TQFP-PT44_N) U2: MCP1541T-I/TT (SOT-23) U3: MCP4728 U4: TLP281-4 U5: 7805 Q1…Q4: BCY-W3 Inne: J1: goldpin 5 pin×2 rzędy J2: złącze USB mini, do druku J3…J10: złącza AR2/500 J7: goldpin 3 pin×1 rząd+zworka J12: golpin 6 pin×1 rząd J13: golpin 4 pin×1 rząd L1: 10 mH/ (SMD 3528) LCD: HDR2X7 RE1…RE4: przekaźnik z cewką na 5 V DC X1: 20 MHz (rezonator kwarcowy) trudne. Takie wyposażenie ma wiele mikrokontrolerów, od jednostek 8-bitowych po 32-bitowe. Z przetwornikiem C/A jest o wiele trudniej, ale są dostępne mikrokontrolery, które mają również 4 kanały wyjść C/A. Jednak zasoby to nie wszystko. W  założeniach projektu jest połączenie przez interfejs USB, a  to oznacza, ze trzeba będzie się zmierzyć z  oprogramowaniem transmisji w  urządzeniu (module MKP) i  w  hoście (komputerze PC). Głównie z tego ostatniego powodu zdecydowałem się na użycie mikrokontrolera PIC18F4550. Jest to dobrze znany, 8-bitowy „klasyk”, powszechnie stosowany w  układach interfejsem USB. Z  powodu dość długiej obecności tego mikrokontrolera na rynku jest dostępnych wiele rozwiązań pomagających w tworzeniu oprogramowania transmisji USB. Najlepszym wsparciem jest firmowy stos USB i  szereg działających przykładów, bezpłatnie publikowanych na stronach Microchipa. Mikrokontroler PIC18F4550 jest 8-bitowcem dobrze wyposażonym w  moduły peryferyjne a  przy tym dość szybkim. Może być zasilany napięciem z  zakresu 2,0…5,5  V. Z  oczywistych względów, nas najbardziej będzie interesował wbudowany moduł USB. Jest on zgodny ze standardem USB V2.0 i  może pracować w  trybach Low Speed (1,5 Mb/s) i Full Speed (12 Mb/s). Sygnał symetryczny danych ze złącza USB jest dołączany bezpośrednio do wyprowadzeń D+ (RC5) i  D- (RC4). Można również wykorzystać układ zewnętrznego trasceivera

32

Rysunek 1. Schemat poglądowy modułu USB (rysunek  1). Interfejs USB mikrokontrolera ma wbudowaną pamięć RAM o  pojemności 1  kB, mapowaną w  bankach od 4 do 7 obszaru pamięci RAM GPR. Dostęp do niej ma blok SIE USB, który może w  niej zapisywać i odczytywać dane bez udziału CPU. Jednocześnie, ten sam obszar CPU „widzi” jako zwykły obszar GPR. Jeżeli moduł USB jest włączony, to bank RB4 nie powinien być używany jako zbiór rejestrów ogólnego przeznaczenia. W  aplikacjach z  USB mikrokontroler jest zasilany napięciem +5  V, ale obwody transceivera muszą być zasilane napięciem +3,3  V dostarczanym ze stabilizatora wewnętrznego lub za pomocą doprowadzenia VUSB. Źródło napięcia jest przełączane programowo. Konstrukcja modułu USB umożliwia też sprzętowe wsparcie przesyłania danych na zewnątrz poprzez interfejs do szybkiej komunikacji równoległej SPP (dwukierunkowa, równoległa, 8-bitowa szyna danych z sygnałami potwierdzenia). Aby uzyskać obie dostępne prędkości transmisji, mikrokontroler wyposażono w rozbudowany system źródeł zegara taktu-

jącego oparty na układzie pętli PLL. W trybie Low Speed zegar taktujący modułem musi mieć częstotliwość 6  MHz, a  w  trybie Full Speed 48 MHz. Na rysunku 2 pokazano system generowania sygnału zegarowego, gdy mikrokontroler jest taktowany oscylatorem stabilizowanym kwarcem o  częstotliwości 20 MHz.

Schemat ideowy modułu Schemat modułu pokazano na rysunku  3. Mikrokontroler PIC16F4550 (U1) jest taktowany generatorem stabilizowanym oscylatorem kwarcowym o częstotliwości 20 MHz (X1). Sygnały danych magistrali USB z  gniazda mini A  (J2), przez rezystory R8 i R10, doprowadzano do linii RC4/D- i RC5/ D+. Napięcie wyjściowe z  wewnętrznego stabilizatora +3,3  V musi być filtrowane kondensatorem ceramicznym o  pojemności około 200  nF. Rolę filtra pełnią pojemności C4 i C5 dołączone do wyprowadzenia VUSB. Rezystory R1 i  R2 dołączone do linii SDA i SCL magistrali I2C wykorzystywanej do komunikacji z  przetwornikiem C/A  MCP4728 (U3) realizują wymagane przez specyfikację

Rysunek 2. Generowanie zegara systemowego ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

MKP – moduł kontrolno pomiarowy z interfejsem USB magistrali podciąganie do plusa zasilania. Obwody wejść dwustanowych są dołączane do złącz J3 i J4. Do pinu 1 złącza J5 jest

doprowadzony wspólny obwód katod diod poczwórnego transoptora TLP281-4 (U4). Może tu być podłączony izolowany od resz-

ty układu minus napięcia sygnalizacyjnego. Przez zwarcie pinów 1 i  2 złącza J5 można połączyć ten obwód z masą układu. Rezysto-

Rysunek 3. Schemat ideowy modułu MKP ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

33

PROJEKTY ry R3…R6 pracują w  obwodach kolektorów tranzystorów transoptorów. Cewki przekaźników RE1…RE4 są sterowane za pomocą tranzystorów Q1…Q4. Rezystory R14…R17 ograniczają prąd płynący w  obwodzie bazy po ustawieniu linii sterujących OUT1….OUT4. Diody D1…D4 tłumią przepięcia powstające na cewkach przekaźników, których styki doprowadzono do złącz: J6, J8, J10, J11. Mikrokontroler i  reszta układu są zasilane napięciem +5  V. Układy z  interfejsem USB najwygodniej jest zasilać napięciem +5  V ze złącza USB hosta pod warunkiem, że nie pobierają one więcej niż 100  mA, a  w  szczególnych przypadkach – 500  mA. My mamy do wyboru zasilanie z pinu VBUS lub z zewnętrznego napięcia uzyskanego ze stabilizatora 7805 (U5). Wyboru źródła zasilania dokonuje się przez przestawienie zworki na złączu J7. Zasilanie ze złącza USB hosta jest wygodne, ale to napięcie zasilające nie jest zbyt dobrej jakości, ponieważ jego źródłem jest komputer. Przez to charakteryzuje się ono dużą zawartością zakłóceń impulsowych. Żeby ograniczyć te zakłócenia zastosowałem prosty filtr LC składający się z  dławika L1 i cewki C14. Moduł musi wykonywać pomiary z wykorzystaniem wbudowanego w mikrokontroler U1 przetwornika A/C. Jeżeli przyjmiemy, że napięcie zasilania jest jednocześnie napięciem referencyjnym przetwornika, to takie pomiary będą obarczone sporym błędem. Aby temu zapobiec, zastosowałem źródło napięcia referencyjnego MCP1542T. Na płytce modułu zostały też umieszczone złącza: LCD – dla alfanumerycznego wyświetlacza LCD, J13 dla impulsatora oraz dodatkowe elementy R18 i  C17. W tej wersji modułu nie są one wykorzystywane.

Działanie układu – pomiar napięcia Pomiar napięcia jest wykonywany przez wbudowany w  mikrokontroler 10-bitowy przetwornik A/C z  umieszczonym na wejściu analogowym multiplekserem pozwalającym na sekwencyjny pomiar napięcia z 13 wejść analogowych AN0…AN12. Wejścia analogowe są współdzielone z  liniami cyfrowych portów PORTA, PORTB i  PORTE. Warto wspomnieć, że po włączeniu mikrokontrolera wszystkie współdzielone linie są automatycznie ustawiane jako analogowe wejścia przetwornika. Źródłem napięcia referencyjnego może być napięcie zasilania mikrokontrolera, lub napięcie podawane na wyprowadzenie Vref- (AN2) i Vref+ (AN3) – rysunek  4. My tę możliwość wykorzystamy do doprowadzenia napięcia wyjściowego ze źródła napięcia referencyjnego MCP1541T. Napięcie z wyjścia jest połączone z wejściem

34

Rysunek 4. Schemat blokowy przetwornika A/C AN3 zgodnie z rys. 4. Aby przetwornik używał napięcia z wejścia AN3 jako napięcia referencyjnego, trzeba go skonfigurować przez zapisanie bitów konfiguracyjnych VCFG1 i VCFG0 rejestru konfiguracyjnego ADCON1. Po wyzerowaniu VCFG1, minus zasilania układu referencyjnego jest łączony z  masą, a  po ustawieniu bitu VCFG0 plus zasilania układu referencyjnego z  wyprowadzeniem AN3. Po włączeniu zasilania wszystkie linie mikrokontrolera, które mogą być wejściami analogowymi są automatycznie ustawiane jako wejścia analogowe. Potrzebujemy wejść od AN0 do AN4, więc pozostałe wejścia trzeba przełączyć w  tryb wejść cyfrowych (dwustanowych) za pomocą bitów PCFG3…. PCFG0 rejestru ADCON1. Znając wartość napięcia referencyjnego można określić wartość otrzymywaną na wyjściu przetwornika:

gdzie: • n – rozdzielczość bitowa przetwornika, • Vref – napięcie referencyjne, • Vin – napięcie wejściowe. Dla rozdzielczości 10-bitowej 2n=210=1024. Jeżeli przyjęlibyśmy Vref=1,024  V, to zakres pomiarowy wynosiłby 1,024  V, a  zmiana wartości najmłodszego bitu odpowiadałaby zmianie napięcia na wejściu o  1,024  V/1024=0,001  V=1  mV. Uzyskujemy wtedy uproszczone i  łatwe obliczenia przy przeliczaniu wartości cyfrowej z  wyjścia przetwornika na mierzone napięcie. Jednak zakres pomiarowy 1  V to zbyt mało. Dlatego stosuje się napięcia referencyjne o wartości 2,048 V lub 4,096 V. Ta ostatnia wartość jest idealna dla mikrokontrolerów zasilanych napięciem +5  V. Zmiana na najmłodszym bicie dla przetwornika

Listing 1. Konfigurowanie przetwornika A/C //inicjalizacja przetwornika ADC //wejscia analogowe AN0, AN1, AN4, AN5 //napiecie referncyjne 4,096V na AN3 //wyjscie 10 bitów right justified void InitADC(void) { TRISA=0xff;//PORTA wszystkie linie wejściowe TRISEbits.RE0=1;//RE0 (AN4)wejście //AN0...AN5 wejścia analogowe ADCON1bits.PCFG3=1; ADCON1bits.PCFG2=0; ADCON1bits.PCFG1=0; ADCON1bits.PCFG0=1; //napięcie odniesienia ADCON1bits.VCFG1=0; //VREF-=GND ADCON1bits.VCFG0=1;//VREF+=AN3 ADCON0=1;//ustawienie bitu ADON – włączenie modułu przetwornika ADCON2 = 0b10100101; //Right justified, 8TAD, FOSC/16 }

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

MKP – moduł kontrolno pomiarowy z interfejsem USB

Rysunek 5. Formatowanie wyniku konwersji Listing 2. Pomiar napięcia przetwornikiem A/C //wybranie i odczytanie kanału przetwornika ADC //kanały 0...3 //wyjscie 10 bitowy pomiar int GetADC(char channel) { if(channel==0) SelChanConvADC(ADC_CH0);//ustawienie wejścia analogowego if(channel==1) SelChanConvADC(ADC_CH1); if(channel==2) SelChanConvADC(ADC_CH4); if(channel==3) SelChanConvADC(ADC_CH5); ConvertADC();//start konwersji while(BusyADC());//czekaj na zakończenie konwersji return(ReadADC());//zwróć wynik konwersji }

Ustawianie napięcia, przetwornik C/A

Rysunek 6. Przebieg konwersji A/C 10-bitowego odpowiada zmianie napięcia na wyjściu o 4,096 V/1024=4 mV. W  module zastosowano źródło napięcia odniesienia 4,096  V – układ scalony MCP1541T. Może on pracować w  zakresie temperatury od -40°C, do +85° zapewniając dryft temperaturowy nie większy niż ±50  ppm/°C. Napięcie wyjściowe zmienia

Rysunek 7. Błędy konwersji przetwornika ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Wyliczania pozwalające oszacować potrzebny czas akwizycji można znaleźć w  dokumentacji mikrokontrolera. Na rysunku  6 jest pokazany przebieg konwersji dla ACQT=000. Na listingu  2 zamieszczono procedurę odczytywania kanałów przetwornika. Na podstawie wartości argumentu channel procedura biblioteczna SelChanConvADC przełącza multiplekser wejściowy przetwornika, tak aby napięcie było mierzone na wybranym wejściu. Funkcja ConvertADC() rozpoczyna pomiar przez ustawienie bitu GO/!DONE, a  funkcja BusyADC() czeka na zakończenie pomiaru (wyzerowanie GO/!DONE). Po zakończeniu pomiaru, funkcja ReadADC() odczytuje rejestry ADRESH i  ADRESL i  zwraca ich zawartość w  postaci słowa 16-bitowego.

się w zależności od napięcia wejściowego ze współczynnikiem 350  mV/V w  zakresie napięcia wejściowego od +4,3…5,5 V. Moduł przetwornika trzeba przed użyciem włączyć (po restarcie jest automatycznie wyłączany) poprzez ustawienie bitu ADON w rejestrze ADCON0. Na listingu 1 pokazano procedurę inicjalizacji modułu przetwornika A/C użytego w module MKP. Konwersja rozpoczyna się po ustawieniu bitu GO/!DONE w rejestrze ADCON0, ale przedtem trzeba ustalić, z  którego wejścia będzie wykonywany pomiar przez zapisanie bitów CHS3…CHS0 rejestru ADCON0. Kondensator CHOLD (Charge Holding Capacitor) jest odłączany od wejścia analogowego i od tego momentu przetwornik mierzy napięcie na jego okładkach. Czas tego pomiaru (czas akwizycji) jest programowany za pomocą bitów ACQT2:0. Kiedy konwersja jest zakończona, to moduł przetwornika zeruje bit GO/DONE, ustawia flagę przerwania ADIF i  zapisuje rejestry ADRESH i ADRESL. Sposób umieszczenie wyniku w rejestrach jest zależny od bitu ADFM z rejestru ADCON2 (rysunek 5).

Mikrokontroler PIC18F4550 nie ma wbudowanego modułu przetwornika C/A. Dlatego – aby mieć możliwość ustawiania stałego napięcia wyjściowego – zastosowałem zewnętrzny przetwornik C/A  typu MCP4728 produkowany przez firmę Microchip. Układ MCP4728 to 4-kanałowy, 12-bitowy przetwornik C/A z szeregową magistralą I2C. Może być zasilany napięciem pojedynczym z  zakresu 2,7…5,5  V. W  strukturę układu jest wbudowane precyzyjne źródło napięcia referencyjnego 2,048  V. Przy rozdzielczości 12-bitowej zmiana wartości cyfrowej na najmłodszym bicie odpowiada REKLAMA

35

PROJEKTY zmianie napięcia wyjściowego o  Vref/212=2,048  V/212=0,5  mV. To są oczywiście wyliczenia teoretyczne. W  rzeczywistości przetwornik charakteryzuje się pewną nieliniowością. Na rysunku  7 zostało pokazane odchylenie rzeczywistej wartości napięcia wyjściowego od linii prostej (parametr INL – Integral Nonlinearity). Oprócz tych błędów mogą występować błędy: offsetu, wzmocnienia, błędy pełnego zakresu (full scale error), przesłuchu pomiędzy kanałami DAC itp. O  klasie przetwornika decyduje to, na jakim poziomie są te błędy. Dla MCP4728 producent podaje błąd INL na poziomie ±2LSB, błąd offsetu typowo 5  mV dla liczby Rysunek 8. Schemat blokowy MCP4728 wejściowej równej 0x000, błąd pełnego zakresu równy 0,4% pełnego napięKażdy układ dołączony do magistrali I2C automatycznie wpisywana do rejestrów cia wyjściowego. musi mieć swój unikalny, 7-bitowy adres slawyjściowych i  na wyjściach analogowych Dokładność napięcia wyjściowego zave. Adres MCP4728 składa się z 4-bitowego pojawiają się takie napięcia, jakie były pewnia wbudowane, stabilne źródło napięcia kodu układu i  3 bitów adresowych (rysuprzed wyłączeniem zasilania. W  trakcie odniesienia. Jak już wspomniałem, napięcie nek  9). Zazwyczaj w  układach z  magistralą normalnej pracy przetwornika przepisanie odniesienia wynosi 2,048  V, a  maksymalne I2C stan bitów adresowych w  adresie slave ich do buforów wyjściowych jest możliwe, napięcie z  wyjścia przetwornika jest równe gdy wyprowadzenie sterujące !LDAC lub odpowiada poziomom na wejściach adre2,048 V (wynika z tego możliwość zasilania bit !UDAC przesyłany z  danymi po magisowych. MCP4728 nie ma takich wyprowaukładu scalonego przetwornika napięciem strali I2C są wyzerowane. dzeń, ale producent przewidział możliwość minimalnym +2,7 V). My jednak zasilamy przetwornik napięciem +5  V z  hosta USB i  dobrze byłoby, gdyby to napięcie wyjściowe przetwornika A/C mogło być wyższe. Ma on możliwość użycia napięcia zasilania jako napięcia referencyjnego, ale tu takie Rysunek 9. Adres slave rozwiązanie nie jest możliwe ze względu na wymagania odnośnie do jakości pomiarów. Na wyjściu każdego z  przetworników jest umieszczony niskoszumny wzmacniacz rail-to-rail z  programowanym wzmocnieniem równym 1 lub 2. Dla napięcia zasilającego +5  V±10% i  dla Verf=2,048 V, współczynnik tłumienia tętnień zasilania PSSR Rysunek 10. Sekwencja zapisu pojedynczego kanału jest równy -57 dB. Jeżeli tor analogowy będzie miał wzmocnienie równe 2, Bit opis to maksymalne napięcie na wyjściu będzie DAC1:DAC0 00 =Kanał A Wybór kanału miało wartość 4,096  V, czyli taką samą, jak 01 =kanał B 10 =kanał C maksymalne napięcie wejściowe w torze po11 =kanał D miarowym. !UDAC 1 = dane nie mogą być zapisane do rejestru Zezwolenie na wpis do rejestru Schemat blokowy przetwornika powyjściowego wyjściowego kazano na rysunku  8. Dane do konwersji 0=Dane są przepisane do rejestru wyjsciowego 2 z  modułu obsługującego magistralę I C Vref 1= wewnętrzne Vref (2,048V) Wybór źródła napięcia referentrafiają do rejestru wejściowego Input Re0= Vref=Vdd cyjnego gister. Po jego zapisaniu wartość jest auPD1:PD0 00 – normalna praca Stan Power Down Pozostałe kombinacje stan Power down tomatycznie zapisywana do przypisanej Gx 0= Gx=1 Wybór wzmocnienia wzmacniacza mu komórki nieulotnej pamięci EEPROM. 1= Gx=2 wyjściowego Jest to przydatna cecha, bo po włączeniu zasilania zawartość komórek EEPROM jest

36

Rysunek 11. Bity sterujące pracą przetwornika ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

MKP – moduł kontrolno pomiarowy z interfejsem USB Listing 3. Zapisanie kanału przetwornika C/A void SetDAC(unsigned char channel, unsigned int data) { unsigned char pom,chan; channel&=3; chan=channel; StartI2C(); //sekwencja Start pom=SSPBUF; WriteI2C(0xc0); //adres Slave R/W=0 pom=0x58; //kod komendy =0x58, oraz !UDAC=0 channel<<=1; pom=pom|channel; //zapisanie do kodu bitów wyboru kanału WriteI2C(pom); //zapisanie 2-giego bajtu pom=(data>>8); //4 starsze bity danej pom=pom|0x90; //Vref=1, Gx=1, PD1: PD0=00 WriteI2C(pom); //zapisanie 3-ciego bajtu WriteI2C(data); //zapisanie 4-tego bajtu -8 młodszych bitów StopI2C(); while(!PORTEbits.RE2); //czekanie na koniec zapisu w pamięci eeprom }

Rysunek 12. Układ sygnalizacji z optoizolacją zmiany bitów adresu A2…A0 przez przeprogramowanie wewnętrznej pamięci EEPROM, w której są one zapisane. Służy do tego celu specjalna komenda i  algorytm, który wymaga znajomości aktualnej wartości zmienianych bitów – jest to dokładnie opisane w  dokumentacji. Układy mają domyślnie wyzerowane bity adresowe i  jeżeli do magistrali jest dołączony jeden przetwornik, to nie ma potrzeby ich zmiany. Jak już wiemy, przetwornik może pracować z  wewnętrznym napięciem referencyjnym lub z napięciem referencyjnym równym napięciu zasilania. Można też zmieniać wzmocnienie wyjściowego wzmacniacza analogowego. Poza tym, trzeba jakoś kierować dane do poszczególnych kanałów przetwornika. Sterowanie tymi funkcjami odbywa się przez wysyłanie odpowiednich komend. Komendy sterujące mogą być wysyłane autonomicznie lub poprzedzać dane 12-bitowe. Pokażę to na przykładzie wykorzystywanej w  projekcie modułu komendy zapisu pojedynczego kanału przetwornika – rysunek  10. Jako pierwszy jest wysyłany adres slave z wyzerowanym bitem R/W. Drugi bajt zawiera kod komendy oraz dodatkowe bity wyboru kanału, do którego są przesyłane dane i wspominany już bit !UDAC sterujący przepisywaniem danych z rejestrów wejścio-

wych do wyjściowych. Cztery starsze bity trzeciego bajta sekwencji komendy zapisu zawierają kolejne bity sterujące: wyborem napięcia referencyjnego, stanu Power Down i  wzmocnienia wzmacniacza wyjściowego. Cztery młodsze bity trzeciego bajta i czwarty bajt, to 12 bitów wartości wpisywanej do przetwornika. Dokładny opis bitów sterujących jest zamieszczony na rysunku 11. W  naszym projekcie musimy ustawić Gx=1 (wzmocnienie równe 2) oraz Vref=1 (napięcie z  wewnętrznego źródła o  napięciu 2,048  V). Na listingu  3 pokazano procedurę zapisu kanału przetwornika C/A. Zapisywany kanał jest określony przez argument channel, a  12-bitowa dana jest zawarta w  argumencie data. Procedura zapisu kończy się testowaniem w  pętli stanu wyprowadzenia RDY/ BSY dołączonego do linii PORTE2. Kiedy wyprowadzenie RDY/BSY jest wyzerowane, to oznacza, że trwa zapisywanie pamięci EEPROM i kolejne dane nie zostaną wpisane do rejestru. Zapisywanie trwa kilkadziesiąt milisekund i program obsługi przetwornika musi to uwzględniać. Mimo że MCP4728 obsługuje cały zestaw komend dokładnie opisanych w dokumentacji, to w praktyce okazało się, że dla naszej aplikacji wystarczyło obsłużenie tylko opisanej powyżej sekwencji zapisu pojedynczego kanału.

Odczytywanie poziomów wejść dwustanowych Bezpośrednie połączenie styków sygnalizacyjnych do linii portów mikrokontrolera nie jest dobrym pomysłem. Na długich przewodach mogą występować zaburzenia impulsowe, które w  przypadkach skrajnych mogą spowodować uszkodzenie mikrokontrolera. Dlatego – w  celu ochrony mikrokontrolera – zwykle stosuje się optoizolację z wykorzystaniem transoptorów. Wtedy obwód sygnalizacyjny ma charakter prądowy, przez co jest bardziej odporny na zaburzenia. Na rysunku  12 pokazano typowy układ z  izolacją transoptorową. Obwód sygnalizacyjny jest odizolowany galwanicznie od mikrokontrolera, ale musi mieć swoje dodatkowe napięcie sygnalizacyjne Usygn. Rezystor R1 dobiera się zależnie od wartości Usygn i  natężenia prądu wymaganego do zasilania diody LED transoptora, tak aby jego tranzystor uległ nasyceniu. Zazwyczaj przyjmuje się, że jest to od 10…20 mA. Przy spadku napięcia na diodzie transoptora o  około 1,5  V i  przy Usygn=+12  V, rezystancję R1 wyliczamy z prawa Ohma R1=10,5 V/10 mA=1050 V. Z  typoszeregu wybieramy rezystor 1  kV o mocy co najmniej P=I2×R=0,1 W. W projekcie zastosowano rezystory metalizowane 1  kV o  mocy 0,6  W. Wykonując takie obliczenia można dobrać rezystory dla innych wartości Usygn. Jeżeli nie przewidujemy dużego poziomu zaburzeń, to można połączyć masy PGND i GND, a jako USYGN użyć napięcia +5  V. Prądowy charakter wejścia sygnalizacyjnego powinien znacząco zredukować ewentualne zakłócenia. Przy dużym poziomie zakłóceń jest lepiej rozdzielić masy i użyć oddzielnego źródła Usygn. Obwód z  rys.  12 odwraca fazę sygnału. Kiedy na wejściu jest podawane napięcie sygnalizacyjne, to tranzystor transoptora nasyca się i  na linii portu mikrokontrolera panuje poziom niski. Program odczytujący wejścia neguje poziomy odczytywane z linii RD0….RD3 portu PORTD po to, aby zachować naturalne odwzorowanie poziomów na REKLAMA

Listing 4. Odczytanie stanu linii portów unsigned char GetBIN(void) { unsigned char port,rel; port=PORTD; rel=PORTD; port=~port; //zanegowanie wszystkich bitów port=port&0x0f; //maska na 4 starsze bity rel=rel&0xf0; //”odzyskanie “4 starszych bitów port=port|rel; return(port); }

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

37

PROJEKTY B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 CM3 CM2 CM1 CM0 ARG3 ARG2 ARG1 ARG0 Rysunek 13. Kod komendy wejściach. Odczytywanie stanu linii wejściowych realizuje procedura GetBIN() pokazana na listingu 4.

Sterownie przekaźnikami Układ sterownia przekaźnikami nie wymaga specjalnego komentarza. Tranzystor sterujący w  układzie wspólnego emitera wchodzi w nasycenie po ustawieniu linii portu. Wtedy na cewce włączonej w obwodzie kolektora pojawia się pełne napięcie +5 V i przekaźnik załącza się. Programowo sterowanie jest podzielone na 2 procedury: jedna wykonuje operacje załączenia, a  druga wyłączenia przekaźnika. Tor sterowania jest określony przez argument channel (listing 5). Po każdej operacji sterowania stan linii sterujących PD4…PD7 jest zapisywany w pamięci EEPROM po to, aby po włączeniu zasilania można było tak wysterować przekaźniki, jak były wysterowane przed jego wyłączeniem.

Komunikacja host – urządzenie Wymiana informacji pomiędzy hostem (komputerem PC) a urządzeniem (modułem MKP) odbywa się w  oparciu o  protokół transmisyjny master – slave, gdzie master jest hostem, a  urządzenie układem slave. W  takiej organizacji urządzenie slave niczego nie przesyła bez komendy od mastera. Ma to tę zaletę, że umożliwia czytelną i jednoznaczną organizację wykonywania szeregu różnych poleceń: pytania o  poziomy wejściowe, pytania o  pomiary, wysyłanie komend sterujących i  nastaw C/A. Spontaniczne, niewymuszone przesyłanie informacji od urządzenia do hosta jest możliwe, ale jest nieużywane, bo w  pewnym stopniu komplikowałoby oprogramowanie hosta. Podstawowym elementem protokołu jest 8-bitowy kod komendy pokazany na rysunku 13. Podzielono go na dwa pola: 4 starsze bity (CM3…CM0), to kod komendy, a 4 młodsze bity (ARG3…ARG0) to jej argument. Zestawienie komend pokazano na rysunku 14. Wymiana informacji rozpoczyna się od wysłania przez hosta kodu komendy. Komenda 0x10 jest rozszerzona o  2 bajty z  12-bitową wartością zapisywaną do przetwornika C/A. Po odebraniu kodu moduł MKP dekoduje go i wykonuje odpowiednią czynność. Po jej realizacji typowo jest odsyłane potwierdzenie w  postaci kodu komendy z  wyzerowanym argumentem, dla kodu 0x40 – dwóch bajtów z wartością pomiaru, dla kodu 0x60 – dwóch bajtów z  ustawioną wartością przetwornika C/A. Odebranie kodu komendy przez hosta kończy sekwencję wymiany informacji przez interfejs USB. Na rysunku 15 pokazano wymianę informacji dla komendy zapisującej dane do kanału B przetwornika C/A. Host

38

Listing 5. Procedury sterowania na załącz i na wyłącz //steruj na załacz void CtrON(char channel) { char ctrl; ctrl=ReadEE(ADR_REL); switch (channel) { case 4: ctrl|=1; break; case 0: ctrl|=2; break; case 1: ctrl|=4; break; case 2: ctrl|=8; break; } PORTD=(ctrl<<4); WriteEE(ADR_REL, ctrl); } //steruj na wylacz void CtrOFF(char channel) { char ctrl; ctrl=ReadEE(ADR_REL); switch (channel) { case 4: ctrl&=(~1); break; case 0: ctrl&=(~2); break; case 1: ctrl&=(~4); break; case 2: ctrl&=(~8); break; } PORTD=(ctrl<<4); WriteEE(ADR_REL, ctrl); }

Kod – 4 Funkcja starsze bity 0x10 Wyślij dane do przetwornika C/A. W  argumencie kanał przetwornika na przykład 0x12 – wyślij dane do kanału C przetwornika C/A 0x20

0x30

0x40

0x50 0x60

Argument 4 młodsze bity Kanał A Kanał B Kanał C Kanał D Załącz. W  argumencie numer kanału liczony od zera np. 0x20 załącz 0-kanał 1 kanał 1 1-kanał 2 2-kanał 3 3-kanał 4 Wyłącz. W  argumencie numer kanału liczony od zera np. 0x33 0-kanał 1 wyłącz kanał 4 1-kanał 2 2-kanał 3 3-kanał 4 Zapytanie o  pomiary. W  argumencie numer kanału pomiarowego 0-kanał 1 1-kanał 2 2-kanał 3 3-kanał 4 Zapytanie o  wejście cyfrowe brak Zapytanie o  ustawienie przetwornika DAC Kanał A Kanał B Kanał C Kanał D

Rysunek 14 Zestawienie komend wysyła kod 0x10 z  numerem kanału (bajt 0x11) i  2 bajty zawierające 12-bitową wartość zapisywaną do rejestru przetwornika. Po wykonaniu zapisu, MKP odsyła kod 0x10 potwierdzający realizację komendy. Komenda zapytania o  pomiar w  kanale 4 (rysunek  16) rozpoczyna się od wysłania rozkazu 0x40 (bajt 0x43). Moduł, po odebraniu tej komendy, wykonuje pomiar i  odsyła kod komendy 0x40 i  10-bitową wartość odczytaną z przetwornika A/C.

Transfer danych USB Moduł kontrolno-pomiarowy wykonano w  oparciu o  mikrokontroler PIC18F4550. Program zapisany w pamięci mikrokontrolera obsługuje wszystkie opisane już funkcje. Dla umożliwienia połączenia przez interfejs USB z hostem, MKP musi prawidłowo obsługiwać proces enumeracji i mieć zdefiniowane przynajmniej 2 endpointy: jeden wejściowy IN (z punktu widzenia hosta) dla danych przesyłanych z  urządzenia do hosta i  drugi ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

MKP – moduł kontrolno pomiarowy z interfejsem USB konfigurację i  inne ustawienia. Ponadto, może wysłać żądanie podania informacji o producencie/wykonawcy urządzenia (vendor) oraz wysyła i  odbiera dane. Wszystkie urządzenia dołączone do interfejsu USB muszą wspierać transfer Control.

Aplikacja sterująca

Rysunek 15. Wymiana informacji dla zapisu danej do przetwornika C/A

Rysunek 16. Wymiana informacji dla odczytu pomiaru w kanale 4 wyjściowy OUT dla danych przesyłanych z hosta (PC) do urządzenia (MKP). Podczas enumeracji host pobiera informację o urządzeniu i przygotowuje go do wymiany informacji. Oprogramowanie urządzenia odbiera wtedy od hosta szereg standardowych żądań (request) i musi każde z nich zidentyfikować oraz odpowiedzieć hostowi. Oprócz odpowiedzi, urządzenie powinno wykonać czynności „zlecone” przez hosta w trakcie obsługi żądania. Kiedy system Windows wykonuje enumerację, to nie jest konieczne żadne dodatkowe działanie aplikacji użytkownika uruchomionej na komputerze PC. Po uruchomieniu system Windows musi zlokalizować plik INF, który zawiera nazwy i  położenie (lokację) driverów USB. Jeżeli plik INF i drivery są dostępne oraz działają prawidłowo, to cały proces jest niewidoczny dla użytkownika. Po zakończeniu procesu enumeracji może się rozpocząć przesyłanie danych pomiędzy aplikacją użytkownika uruchomioną na komputerze (hoście) pod kontrolą systemu Windows i aplikacją uruchomioną w urządzeniu peryferyjnym. Endpoint to najczęściej bufor w pamięci RAM zawierający specyficzne dane. Dane umieszczone w endpoincie mogą być danymi odebranymi lub czekającymi na wysłanie. Również host ma bufor z danymi do wysłania lub odebranymi, ale tego bufora nie nazywa się endopintem. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Specyfikacja USB definiuje endpoint jako unikalną część adresowaną urządzenia USB, która jest źródłem i  przeznaczeniem danych w  komunikacji pomiędzy hostem a urządzeniem. W naszym wypadku endpointy to obszary danych ze zdefiniowanymi zmiennymi dla 8-bitowego kodu komendy (endpoint OUT i  endpoint IN) i  16-bitowej danej przesyłanej z hosta do MKP (endpoint OUT – dane do C/A) oraz 16-bitowej danej z  pomiarami odczytanymi z  A/C (endpoint IN). Z  punktu widzenia USB, moduł MKP jest zdefiniowany jako urządzenie klasy HID i tak zgłasza się hostowi w procesie enumeracji. Ta klasa wykorzystuje transfer typu Interrupt i Control. Transfer Intetrrupt jest przeznaczony dla urządzeń, które muszą cykliczne odbierać polecenia od hosta. Jest to jedyny transfer, który pozwala na przesyłanie danych w trybie Low Speed. W  naszym wypadku będzie to cykliczne przesyłanie komend do MKP i  odbieranie wysyłanych przez niego potwierdzeń. Transferu Interrupt można używać z  każdą prędkością transmisji. Ogólnie urządzenia nie mają obowiązku obsługiwania transferu Interrupt, ale urządzenia klasy HID muszą to robić. Transfer Control jako jedyny ma funkcje zdefiniowane przez specyfikację USB. Konfiguruje hosta do odczytywania informacji o  urządzeniu, nadaje adres i  wykonuje jego

Aplikacja sterująca jest uruchamiana na komputerze PC. Jak wspomniałem, mechanizmy wbudowane w system operacyjny Windows pozwalają na automatyczne wybranie i zainstalowanie drivera obsługującego transfer danych przez USB z  urządzeniem klasy HID. Jeżeli popatrzylibyśmy na model warstwowy interfejsu USB, to system operacyjny – łącznie ze sprzętowym portem USB – po zainstalowaniu drivera daje skonfigurowane i gotowe do pracy wszystkie warstwy, oprócz warstwy aplikacji. W  przeciwieństwie do oprogramowania modułu MKP użytkownik nie musi się martwić o wiele rzeczy, bo robi to za niego system operacyjny z działającym driverem obsługującym klasę HID. Pozostaje „tylko” zaprojektowanie jakiegoś interfejsu graficznego i  zapewnienie mechanizmu pozwalającego na wysyłanie danych do endpointa IN i  odczytywanie z  endpointa OUT modułu MKP. Do projektowania takich interfejsów użytkownika przeznaczone są specjalistyczne programu narzędziowe do programowania obiektowego. Ja użyłem niezbyt już nowego, ale za to znanego i uznanego pakietu projektowego C++ Builder 6 firmy Borland (obecnie CodeGear). Jest on przeznaczony do szybkiego tworzenia aplikacji (Rapid Application Development). Rzeczywiście, tworzenie nieskomplikowanych aplikacji w  trybie graficznym polega na przenoszeniu na okno główne gotowych komponentów z  palety dołączonej do Buildera. Potem można – za pomocą inspektora obiektów – zmieniać właściwości przypisane do obiektu. Wielką zaletą C++ Builder jest to, że przynajmniej na początku nie trzeba znać języka C++. Można się posługiwać starym poczciwym C, oczywiście – godząc się na brak wielu funkcjonalności oferowanych przez C++. REKLAMA

39

PROJEKTY Projektując aplikację sterującą modułem MKP przyjąłem pewne założenia. Po pierwsze, ma być tak prosta, jak tylko się tylko da, ale nie kosztem funkcjonalności. Program nie korzysta z  żadnych plików konfiguracyjnych. Wszelkie wartości początkowe są odczytywane z  modułu MKP w  czasie uruchamiania programu sterującego. Ponieważ MKP obsługuje cztery różne funkcje, to ekran podzielono na cztery obszary: • Obszar ustawiania 4 napięć przetwornika C/A. • Obszar wyświetlania 4 odczytywanych pomiarów z przetwornika A/C. • Obszar sterownia 4 przekaźnikami. • Obszar wyświetlania stanu wejść cyfrowych. Okno programu sterującego pokazano na rysunku 17.

Ustawianie napięcia wyjściowego przetwornika C/A Do tego celu jest przeznaczony obszar nazwany „Ustawienie napięcia”, pokazany na rysunku 18. Każdemu kanałowi jest przypisany jeden element TrackBar z palety Win32. TrackBar to element graficzny w  postaci suwaka przesuwanego za pomocą myszy. W oknie inspektora obiektu zdefiniujemy właściwości Properties  Max=409 i Properties  Min=0. Wtedy – w trakcie przesuwania suwakiem – właściwość Position będzie się zmieniała w  zakresie 0…409. Przy każdej zmianie położenia suwaka aplikacja wysyła do MKP wartość Position przemnożoną przez 10, a  więc do odpowiedniego rejestru kanału przetwornika C/A  jest wpisywana wartość z  zakresu 0…4090 z  krokiem co 10. Ta wartość po konwersji jest też wyświetlana w  postaci cyfrowej jako napięcie ustawiane w kanale C/A, na panelu przypisanym do suwaka. Jest to dość wygodny sposób, bo zmiana położenia suwaka powoduje wyświetlenie ustawianego napięcia. Po ustawieniu napięć we wszystkich kanałach i  zamknięciu aplikacji, nie jest pamiętane położenie suwaków, bo – jak wspomniano – program nie korzysta z żadnych plików konfiguracyjnych. Dlatego po ponownym uruchomieniu każdy z kanałów jest odpytywany komendą 0x60. Ponieważ MKP ma zapisane w pamięci EEPROM wartości wpisywane do rejestrów kanałów C/A, to po włączeniu zasilania potrafi odesłać do aplikacji ostatnio ustawioną wartość. Aplikacja po jej odczytaniu ustawia suwak w odpowiednim miejscu przez modyfikację właściwości Position i wyświetla ustawioną wartość napięcia na panelu przypisanemu do suwaka. Na listingu 6 pokazano przykładową obsługę zdarzenia zmiany położenia suwaka. Najpierw do zmiennej ctrl jest wpisywana komenda 0x10 powodująca zapis danej do kanału A  przetwornika C/A. Potem do zmiennej DAC_out jest wpisywana wartość Trackbar  Position przemnożona przez 10. Funkcja WriteAllReports() wysyła wartość zmiennych ctrl i DAC_out przez USB do modułu MKP. Z  przeprowadzonych już wyliczeń wynikało, że dla napięcia referencyjnego 2,048  V,

40

Rysunek 17. Ekran aplikacji sterującej wzmocnienia 2 i rozdzielczości 12-bitowej, ziarno wynosi 2 mV. Aby przekonwertować wartość binarną wysyłaną do C/A  na wartość ustawianego napięcia, trzeba ją podzielić przez 1000. Wartość zmiennej DAC_out jest przepisywana do zmiennej pom typu float, aby było możliwe dzielenie zmiennoprzecinkowe. Potem wynik jest konwertowany na łańcuch ASCII z  przecinkiem dziesiętnym za pomocą funkcji sprintf(). Zawartość bufora display jest przekazywana do właściwości Caption panelu21. Po wysłaniu i  wyświetleniu danych do rejestru kanału C/A  procedura czeka na potwierdzenie z  MKP o ustawieniu napięcia wyjściowego przetwornika. Moduł MKP jako potwierdzenie odsyła kod 0x10 zapisywany do zmiennej pom_id. Dane przesyłane z  endpointa OUT modułu do komputera są odczytywane przez funkcję ReadAllReports(). Odczytywanie odbywa się w pętli nieskończonej. Wyjście z  niej następuje w  dwóch przypadkach: jeżeli do zmiennej pom_i zostanie wpisane 0x10 lub po wyzerowaniu zmienna i. Do zmiennej i jest zapisywana wartość 200. Maksymalnie przez tyle

Rysunek 18. Obszar ustawiania napięcia w kanałach C/A operacji odczytów endpointa czekamy na potwierdzenie. W praktyce, potwierdzenie przychodzi po 20…30 operacjach odczytu, ale przy większym obciążeniu magistrali może się wydłużyć. Jest to zabezpieczenie przed zablokowaniem się aplikacji w  wypadku odłączenia USB w  trakcie czekania na potwierdzenie komendy z  MKP. Ten prosty mechanizm jest stosowany we wszystkich pętlach oczekiwania na potwierdzeni komendy i jego skuteczność została potwierdzona testami.

Listing 6. Obsługa zdarzenia zmiany położenia suwaka komponentu TrackBar1 void __fastcall TMainForm::TrackBar1Change(TObject *Sender) { int i; float pom; char display[]={“U1= 0000”}; MKP[0]->ctrl->UnScaledValue = 0x10;// - komenda wyslij dane do DAC kanał A MKP[0]->DAC_out->UnScaledValue= TrackBar1->Position*10;//wartość położenia suwaka *10 MKP[0]->WriteAllReports();//wyslij przez USB wartość ctrl I DAC_out pom=MKP[0]->DAC_out->UnScaledValue; //wyświetl ustawiona wartość pom=pom/1000; sprintf(display+3,”%2.3f”,pom); strcat(display,”V”); Panel21->Caption=display; i=200; while(1) { if(MKP[0]->ReadAllReports()==0) break; if (MKP[0]->pom_id->UnScaledValue==0x10) break; if(--i==0) break;} }

Listing 7. Fragment procedury wyświetlającej wynik pomiaru pom= MKP[DevNum]->ADC_in->UnScaledValue; pom=pom/250; if(adc_chan==0) { if(pomiar1->ItemIndex==0) sprintf(display+3,”%2.3f”,pom); if(pomiar1->ItemIndex==1) { pom=pom*10; sprintf(display+3,”%3.2f”,pom); } if(pomiar1->ItemIndex==2) {pom=pom*100; sprintf(display+3,”%3.1f”,pom);} strcat(display,”V”); Panel1->Caption=display;}

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

MKP – moduł kontrolno pomiarowy z interfejsem USB

Rysunek 19. Obszar wyświetlania pomiarów

Rysunek 20. Obszar sterowania

Rysunek 21. Okno ostrzeżenia o baraku połączenia USB

Obszar wyświetlania pomiarów Każdemu pomiarowi jest przypisany jeden panel, na którym jest wyświetlana wartość odczytywanych pomiarów i  komponent RadioGroup przeznaczony do ustawiania mnożnika (rysunek  19). Wartość pomiaru odczytaną z  endpointa urządzenia MKP jest zapisywana w zmiennej ADC_in. Liczba 10-bitowa reprezentująca wartość pomiaru jest dzielona zmiennoprzecinkowo przez 250 i  poddawana konwersji na łańcuch ASCII z kropką dziesiętną, podobnie jak w wypadku wyświetlania napięcia zadawanego w kanałach przetwornika C/A (listing 7). Zależnie od wyboru dokonanego w obiekcie RadioGroup (właściwość ItemIndex) wynik jest wyświetlany bezpośrednio, mnożony przez 10 lub przez 100. Jest to dodatkowe udogodnienie, gdy napięcie mierzone jest wstępnie dzielone przez 10 lub przez

Listing 8. Wykonanie sterowania załącz w torze 3 void __fastcall TMainForm::Panel9Click(TObject *Sender) { int i; MKP[0]->ctrl->UnScaledValue = 0x22;//wyślij komendę sterowania na załącz tor 3 MKP[0]->WriteAllReports(); i=200; while(1) { if(MKP[0]->ReadAllReports()==0) { Error_ctrl=1;//sygnalizacja błedu sterowania break; } if (MKP[0]->pom_id->UnScaledValue==0x20) break; //odebrano potwierdzenie if(–-i==0) break; //wystąpił błąd przekroczenia czasu } if(MKP[0]->pom_id->UnScaledValue==0x20) { Panel9->Color=clGreen; //zamiana koloru panelu ZAL na zielony Panel10->Color=clBtnFace;}//zmiana koloru panelu ODL na szary. } } Listing 9. Fragment procedury odtwarzającej stan (kolor)paneli obszaru sterowania if((MKP[0]->idx->UnScaledValue&0x20)==0x20) { Panel5->Color=clGreen; Panel6->Color=clBtnFace; } else { Panel6->Color=clRed; Panel5->Color=clBtnFace; } if((MKP[0]->idx->UnScaledValue&0x40)==0x40) { Panel7->Color=clGreen; Panel8->Color=clBtnFace; } else { Panel8->Color=clRed; Panel7->Color=clBtnFace; } if((MKP[0]->idx->UnScaledValue&0x80)==0x80) { Panel9->Color=clGreen; Panel10->Color=clBtnFace; } else { Panel10->Color=clRed; Panel9->Color=clBtnFace; } if((MKP[0]->idx->UnScaledValue&0x10)==0x10) { Panel11->Color=clGreen; Panel12->Color=clBtnFace; } else { Panel12->Color=clRed; Panel11->Color=clBtnFace; }

100. Ustawienie RadioGroup nie ma wpływu na działanie modułu MKP – na przykład po-

przez wysterowanie dodatkowego przekaźnika zmieniającego zakres pomiaru.

REKLAMA

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

41

PROJEKTY Listing 10. Sygnalizacja prawidłowego połączenia USB void __fastcall TMainForm::HIDConnected(TObject *Sender, long NumConnected, BSTR NewDevName) { char info[]={“USB polaczony”}; Panel26->Caption=info; Panel26->Color= clGreen; if (!JustStarting) HIDagent->OpenAllMatchingIntfs(); } Listing 11. Sygnalizacja rozłączenia połączenia USB z MKP void __fastcall TMainForm::HIDDisconnected(TObject *Sender, long NumConnected, BSTR NewIntfName) { char info[]={“USB rozlaczony”}; Panel26->Caption=info; Panel26->Color= clRed; }

Wymiana informacji pomiędzy komputerem a  modułem MKP odbywa w konfiguracji master – slave. Dlatego aby zmierzyć napięcie w  kanale pomiarowym A/C trzeba wysłać komendę odczytu z  A/C – inaczej mówiąc – zażądać wykonania pomiaru. Można to zrobić na dwa sposoby. Pierwszy, to odczytanie wszystkich danych z  modułu przez kliknięcie na panel „Odczytaj dane z modułu”. Procedura związana Rysunek 22. Schemat montażowy modułu kontrolno – ze zdarzeniem kliknięcia pomiarowego na ten panel wysyła jednokrotne zapytanie o wszystkie dane przesyłane Sterowanie przekaźnikami odbywa się z modułu MKP, czyli o pomiary we wszystkich przez kliknięcie na panel odpowiadający 4 kanałach i poziomy na wejściach cyfrowych. żądanej akcji. Do modułu jest wysyłana wteDrugi sposób to zaznaczenie opcji „Odczyt ciądy komenda 0x20 dla operacji „załącz” lub gły”. Wtedy żądanie pomiarów i poziomów na komenda 0x30 dla operacji „wyłącz”. Moduł wejściach cyfrowych jest wysyłane cyklicznie. MKP odbiera komendę, wykonuje i  odsyła Jeżeli coś mierzymy i/lub zależy nam na ciąkod potwierdzenia. Procedura czeka na pogłym monitorowaniu stanu wejść cyfrowych, twierdzenie i  kiedy je odbierze, to zmienia to powinniśmy zaznaczyć tę opcję. Wtedy kolor panelu, stosowanie do wykonywanej mamy coś w  rodzaju pracy on line. Czas odoperacji sterowania. Zmiana koloru odbywa świeżania pomiarów i odczytu wejść jest zależsię przez zmianę właściwości Color panelu. ny od częstotliwości wysyłania komend. W naObsługa operacji sterowania na załącz toru 3 szym wypadku jest to około 100 ms. pokazano na listingu 8. Ponieważ moduł MKP po włączeniu zasilania pamięta poprzednio wykonywane Obszar sterowania sterowania i inicjuje ich stan, to aplikacja po Obszar sterowania umożliwia wykonanie uruchomieniu odczytuje z  modułu poprzez sterowania włącz/wyłącz czterech przekaźUSB stany, w  jakich są przekaźniki i  odponików oraz sygnalizuje poziomy wyjść stewiednio koloruje panele sterujące. Fragment rujących. Są one sygnalizowane kolorami procedury odświeżającej stan paneli obszaru paneli sterujących: stan załączony – zielony sterowania jest pokazany na listingu 9. i stan wyłączony – czerwony (rysunek 20).

Sygnalizacja połączenia z MKP Aplikacja automatycznie wykrywa i  sygnalizuje czy MKP jest dołączony do portu USB. Po prawidłowo wykonanej inicjalizacji połączenia USB driver wywołuje procedurę HIDConnected pokazaną na listingu 10. Jest ona między innymi wykorzystana do modyfikowania wyglądu panel Panel26. Jeżeli HIDConnected jest wywołana, to kolor panelu zmienia się na zielono, a opis na „USB połączony”. Sygnalizacja zerwania połączenia jest wykonywana przez funkcję HIDDisconnected, wywoływaną w  momencie wykrycia przez driver braku połączenia USB. Kolor panelu Panel26 zmienia się czerwony i opis na „USB rozłączany” (listing  11). W  momencie uruchamiania aplikacji moduł MKP musi być zaprogramowany i  dołączony do magistrali USB. Jeżeli tak nie jest, to jest wyświetlane ostrzeżenie (rysunek  21). Dalsze uruchomienie programu nie będzie możliwe do momentu podłączenia MKP i  kliknięciu na „OK”.

Montaż i uruchomienie modułu Moduł MKP został zmontowany na dwustronnej płytce drukowanej, której schemat montażowy pokazano na rysunku  22. Montaż nie powinien sprawić większych trudności, może poza układem przetwornika C/A, który ma mały rozstaw wyprowadzeń. Po przylutowaniu trzeba zasilić i  zaprogramować mikrokontroler. Zasilanie +5  V w  trakcie programowania może być doprowadzone poprzez złącze USB. Trzeba wtedy zewrzeć styki 1 i 2 złącza J7 POWER. Programator dołączamy do złącza J12 o  nazwie ICSP. Ma ono wyprowadzenia zgodne z  programatorem PIC  Kit-3. Po zaprogramowaniu i  dołączeniu układu do magistrali USB, system operacyjny Windows powinien wykryć moduł MKP jako urządzenie klasy HID i automatycznie zainstalować dla niego odpowiednie sterowniki. Jeżeli tak nie jest, to należy sprawdzić poprawność montażu, zaprogramowania mikrokontrolera i  połączenie do portu USB. Na rysunku  23 pokazano fragment okna Menadżera Urządzeń po dołączeniu prawidłowo działającego modułu MKP. Po poprawnej instalacji sterowników możemy uruchomić aplikację sterującą i w trak-

REKLAMA

42

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

MKP – moduł kontrolno pomiarowy z interfejsem USB

Rysunek 23. Fragment okna Menadżera Urządzeń cie jej uruchamiania nie powinno się pojawić okno ostrzeżenia z rys. 20. Jeżeli jeszcze panel kontroli połączenia będzie miał kolor zielony i będzie opisany jako „USB połączony”, to mamy pewność, że połączenie USB działa prawidłowo. Uruchomienie działania poszczególnych funkcji modułu możemy rozpocząć od kanałów pomiarowych. W  tym celu zaznaczamy okienko „Odczyt ciągły” i  podajemy na wejścia AIN1…AIN4 napięcie stałe z zakresu 0…4 V. Wartość napięcia ustawionego w  sprawdzanym kanale pomiarowym modułu powinna być równa napięciu wyświetlanemu w  obszarze „Pomiary”, przy zaznaczonym mnożniku 1. Nietestowane wejścia pomiarowe najlepiej jest zewrzeć z masą. Kolejną czynnością będzie sprawdzenie ustawiania napięcia w obszarze „Ustawienie napięcia” Do wyjścia AOUT0 dołączamy woltomierz i suwakiem kanału 1 ustawiamy napięcie wyjściowe. Mierzone napięcie po-

winno być równe napięciu wyświetlanemu w kanale 1. Takie same testy powtarzamy dla pozostałych kanałów. Testowanie sterowania będzie polegało na klikaniu na panele ZAL i  WYL kolejnych przekaźników i  sprawdzeniu czy polecenia wysyłane z  aplikacji są wykonywane przez moduł MKP. Przy sprawdzaniu ostatniej funkcji z obszaru „Sygnalizacje” powinno być zaznaczane okienko „Odczyt ciągły”. Podanie napięcia na wejście sygnalizacyjne 1 powoduje zmianę koloru panelu z  czerwonego na zielony i opisu z WE1-WYL na WE1-ZAL. Odłączenie napięcia sygnalizacyjnego spowoduje powrót do wyświetlania panelu w kolorze czerwonym z opisem WE1-WYL. Pomiary i  stan wejść sygnalizacyjnych jest przesyłany cyklicznie po zaznaczeniu okienka „Odczyt ciągły”. Jeżeli nie jest zaznaczone, to można je odczytać z modułu klikając na panel „Odczytaj dane z modułu”.

Podsumowanie Przedstawiony tu moduł jest przykładem urządzenia mikroprocesorowego, które z powodzeniem wykorzystuje port USB do komunikacji z  komputerem PC. Bardzo dużą pomocą w zaprojektowaniu MKP było wsparcie firmy Microchip. To przede wszystkim gotowy i  dobrze opisany stos USB, ale też roz-

wiązania sprzętowe w postaci wbudowanego modułu USB i  systemu generowania zegara taktującego. Ze względu na stawiane wymagania, zastosowałem bardzo dobrze znany mikrokontroler 8-bitowy. Przeprowadziłem też szereg prób z 32-bitowymi mikrokontrolerami z rodziny PIC32. W ich wypadku również nie ma problemu z  połączeniem przez magistralę USB. Mając do dyspozycji program narzędziowy do programowania obiektowego (tu Builder C++) możemy korzystać z dużych zasobów dostępnych we współczesnych komputerach. Jeżeli nie są istotne ograniczenia magistrali USB: małe odległości przesyłania danych czy trudności z izolacją galwaniczną komputera – urządzenie (może to mieć znaczenie dla pomiarów), to połączenie urządzenie mikroprocesorowe – komputer PC daje konstruktorowi olbrzymie możliwości. Jak już wspomniałem MKP wymaga rozbudowania o  układy zabezpieczające przed przepięciami, dzielniki napięciowe, bufory itp. w torach analogowych zarówno wejściowych (A/C) jak i wyjściowych (C/A). Celowo nie zostały tutaj zaprojektowane, by można było je dostosować do konkretnych wymagań aplikacji.

Tomasz Jabłoński, EP

REKLAMA

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

43

PROJEKTY

Moduł aparatu cyfrowego z rejestracją na SD AVT

5424

W  projekcie aparatu cyfrowego zastosowano moduł kamery cyfrowej. Aparat pozwala na wykonywanie zdjęć w  różnej rozdzielczości i  ich zapamiętanie na karcie pamięci. Aparatem można sterować przez interfejs USB lub za pomocą przycisku zewnętrznego. Do zmiany ustawień, sterowania i  przeglądania zdjęć został opracowany specjalny program komputerowy. Oprogramowanie aparatu wykorzystuje procedury opisane w  EP  5/2013. Rekomendacje: urządzenie może znaleźć zastosowanie do implementacji przemysłowego systemu wizyjnego lub w  systemie bezpieczeństwa. Do cyfrowego przetwarzania obrazu wykorzystany został moduł z  przetwornikiem MT9D111 i  zamontowanym obiektywem. Jako nośnik danych zastosowano kartę SD. Do komunikacji z zewnętrznym komputerem i sterowania użyto interfejsu USB. Zewnętrzny przycisk może pełnić rolę spustu migawki wyzwalającego rejestrację kolejnego zdjęcia.

Budowa aparatu Schemat ideowy aparatu pokazano na rysunku 1. Moduł kamery jest dołączany do złącza JP9. Ma ono tylko 18 styków, gdyż wyprowadzenia 19 i  20 modułu kamery są nieużywane. Poprzez złącze JP9 sygnały z  modułu doprowadzane są do portów mikrokontrolera U4. Linie danych i  sygnałów synchronizujących przesyłanie obrazu z modułu dołączono do portów mikrokontrolera współpracujących z  jego wewnętrznym interfejsem DCMI. Dodatkowe wyprowadzenia sterujące modułu połączone są z liniami interfejsu I2C (U4, nóżki 69, 70). Za pomocą tego interfejsu mikrokontroler sterujący ma dostęp do wewnętrznych rejestrów modułu. Do tych samych linii I2C dołączono pamięć EEPROM (U6), w  której są przechowywane nastawy urządzenia. Podczas korzystania ze wspólnej magistrali I2C o  wyborze odbiorcy przesłania decyduje adres umieszczany na początku każdej transmisji.

44

Do mikrokontrolera jest dołączona zewnętrzna pamięć RAM (U5) o  organizacji 512 k×8 bitów. Pamięć pełni rolę bufora tymczasowego dla przechwytywanego strumienia danych obrazu. Dodatkowo, jest wykorzystywana podczas konwersji zarejestrowanego obrazka na wybrany format graficzny. Jako pamięć masową do przechowywania zarejestrowanych zdjęć zastosowano kartę pamięci SD umieszczoną w  gnieździe SD2 z  wyrzutnikiem. Zamiast SD2 można zamontować gniazdo SD1 z uchylną klapką dla kart mikro SD. Mikrokontroler komunikuje się z kartą poprzez 4-bitową, równoległą magistralę SDIO. Komunikacja z  komputerem odbywa się poprzez interfejs USB (złącze JP1). Zastosowano układ U7, do którego są doprowadzone z  mikrokontrolera linie sygnałów TxD, RxD, CTS, RTS. W obecnej wersji oprogramowania dwie ostatnie linie do sprzętowego sterowania przepływem danych nie są wykorzystane. Jako złącze zastosowane zostało gniazdo Mini USB z 5 stykami. Oprócz transmisji port USB jest używany do zasilania. Alternatywnie, do zasilania można użyć gniazda J1. Jest ono zabezpieczone diodą D2 przed omyłkowym dołączeniem napięcia o złej polaryzacji. Napięcie zasilające podawane jest na główny stabilizator U3. Układ dostarcza napięcie stabilizowane +3,3  V do wszystkich układów aparatu z  wyjątkiem modułu. Ponieważ do poprawnej pracy moduł potrzebuje napięcia o  wartości +2,8  V, zastosowano dodatkowy stabilizator U1. Podając na wejście SHD U1-3 poziom niski, mikrokontroler może wyłączyć stabilizator ograniczając tym samym pobór prądu.

W ofercie AVT* AVT-5424 A Podstawowe informacje: • Przetwornik obrazu MT9D111/131. • Dostępne 3 rozdzielczości zdjęć kolorowych: 160×120, 320×240, 640×480. • 3 formaty graficzne obrazu: JPG, BMP, RAW. • Wymienny nośnik danych karta SD lub mikro SD 1  GB lub większa. • Port USB do komunikacji i  sterowania. • Dołączany z  zewnątrz przycisk inicjujący wykonanie zdjęcia. • Zastosowany mikrokontroler sterujący STM32F2x7/4x7 w  obudowie LQFP144. • Zasilanie poprzez port USB albo z  dodatkowego gniazda napięciem stałym 4…12  V  DC. • Pobór prądu dla napięcia 9  V/100…120  mA. Dodatkowe materiały na CD lub FTP: ftp://ep.com.pl, user: 28585, pass: 410ugxs3 • wzory płytek PCB • karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w  Wykazie elementów kolorem czerwonym Projekty pokrewne na CD/FTP: (wymienione artykuły są w  całości dostępne na CD)

AVT-5391 AVT-2950 AVT-1467 AVT-2341 AVT-368

Mikroprocesorowy interfejs modułu kamery (EP 4/2013) Sterownik kamery „OKO” (EdW 8/2010) Wideodetektor ruchu (EP 7/2008) System nadzoru z  kamerami przemysłowymi TV (EdW 1/1999) Automatyczny przełącznik kamer wideo (EP 12/1997)

* Uwaga: Zestawy AVT mogą występować w  następujących wersjach: AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i  wyłącznie. Bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w  opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A+ płytka drukowana i  zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji A  i  wersji UK) bez elementów dodatkowych. AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w  załączniku pdf AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w  PCB. Należy mieć na uwadze, że o  ile nie zaznaczono wyraźnie w  opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w  załączniku pdf AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w  link umieszczony w  opisie kitu) Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

Oprócz opisanych aparat ma 3 dodatkowe gniazda. Gniazdo JP6 służy do dołączenia zewnętrznych diod sygnalizacyjnych LED. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Moduł aparatu cyfrowego z rejestracją na SD

Rysunek 1. Schemat ideowy aparatu ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

45

Na CD: karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym

PROJEKTY Wykaz elementów Rezystory: (SMD 0805) R1, R3: 100 kV R2, R10: 27 V R4, R5: 3 kV R6: 10 kV R7…R9: 100 V R15, R16: 1 kV Kondensatory: (SMD 0805) C1, C10, C12, C18…C28: 100 nF (SMD 0805) C2, C5: 10 mF (elektrolit.) C3, C4: 2,2 mF C6: 10 nF C7, C11: 47 pF C8, C9: 15 pF C13, C15: 1 mF C14: 470 pF C31, C32: 27 pF Półprzewodniki: D1, D2L BYS11-90 U1: XC6201P282MR (SOT25) U3: LM1117-3,3 U4: STM32F2XX/LQFP144 U5: BS62LV4006 (SOP32) U6: AT24C256 (SO8/150) U7: FT230X (QFN16) Inne: BT1: bateria CR2032/3 V z podstawką CON2: ARK2 JP1: gniazdo mini USB JP4: złącze JTAG (SIP-9) JP5: złącze DNF15 JP6: złącze SIP-3 JP9: złącze 9 pin×2 rzędy L1: dławik np. 10 mH (SMD 0805) SD1: gniazdo karty mikro SD SD2: gniazdo karty SD X1: kwarc 25 MHz X2: kwarc 32768 kHz Z1: zwora (SMD 0805) Diody są połączone anodami z  napięciem +3,3  V, natomiast sterowane od strony katod. Na gnieździe JP4 wyprowadzone zostały wszystkie sygnały interfejsu JTAG. Gniazdo może służyć do zapisu do mikrokontrolera i debugowania oprogramowania. Drugim sposobem programowania mikrokontrolera jest wykorzystanie portu USB. O wyborze sposobu programowania decyduje ustawienie zwory Z1 w  momencie dołączania zasilania do urządzenia. Na styki gniazda J5 wyprowadzone zostały sygnały do dodatkowego wykorzystania. Jest to gniazdo rozszerzeń pozwalające na rozbudowę układu np. o dodatkowe interfejsy. Oprócz tego, na styku J5-14 wyprowadzono linię wyzwalacza. Po zwarciu do masy tego styku aparat wykona zdjęcie z aktualnie ustawioną rozdzielczością.

Sposób działania i rejestracja zdjęć Generalnie aparat może wykonać trzy typy poleceń użytkownika: zmienić bieżące nastawy, wykonać zdjęcie, przesłać plik zdjęcia z katalogu na karcie SD. Bieżące ustawienia wpływają na rozdzielczość wykonywanego zdjęcia, szybkość transmisji portu USB, ustawienia wewnętrznego zegara czasu rzeczywistego itp. Zmiana nastaw następuje po wy-

46

Rysunek 2. Rozmieszczenie bitów dla każdego z kolorów składowych słaniu rozkazów serwisowych. Najwygodniej to zrobić korzystając z  programu FotoARS3 który został napisany specjalnie do obsługi aparatu. Po odebraniu rozkazu serwisowego aparat zmienia ustawienia i zapisuje ich parametry w pamięci EEPROM. Wykonanie zdjęcia następuje po przyciśnięciu zewnętrznego przycisku wyzwalacza lub po odebraniu przez aparat polecenia przesłanego z programu FotoARS3. Oprogramowanie mikrokontrolera inicjuje moduł kamery oraz uruchamia działanie swoich wewnętrznych interfejsów DCMI i  DMA. Strumień danych obrazu zostaje umieszczany w  zewnętrznym buforze RAM skąd jest sekwencyjnie zapisywany do otwartego pliku na karcie SD. Po całkowitym przesłaniu danych na karcie zostaje zapisany plik danych surowych RAW zdjęcia. Oprogramowanie aparatu umożliwia przeszukiwanie katalogów i plików na karcie SD oraz przesyłanie pliku zdjęcia do komputera w wybranym formacie graficznym.

Formaty graficzne RAW, BMP, JPG Bezpośrednio po rejestracji zdjęcie zapisywane jest do pliku w  formacie RAW, który zawiera nieobrobione dane przesłane z  modułu. Takie postępowanie ma dwa powody: z  danych surowych – bez utraty jakości – można utworzyć obraz w  innym formacie graficznym, a  zapis danych surowych jest najszybszy. W  przypadku rejestracji obrazu moduł wysyła duże ilości danych w krótkim czasie. Do opisania wyglądu każdego piksela obrazu potrzeba 2 bajtów danych. Znając tą wartość oraz wymiary obrazka można obliczyć objętość danych. Np. dla największego formatu obrazu obsługiwanego przez aparat będzie to: 2×640×480=614400 bajtów. Jest to wartość większa od wielkości bufora w zewnętrznej pamięci RAM. Żeby przechwycić dane oprogramowanie mikrokontrolera uruchamia jednocześnie dwa swoje wewnętrzne interfejsy DCMI i DMA. W tym samym czasie wykonuje cykliczne zapisy na kartę SD danych z  buforu w  pamięci RAM. Dla uniknięcia ich gubienia lub nadpisania do komunikacji z  kartą jest wykorzystana szybka, równoległa, 4-bitowa magistrala, zamiast powszechnie w  tym celu używanego interfejsu SPI. Zapis danych surowych bez dodatkowej obróbki dodatkowo przyśpiesza proces. W pliku RAW dane każdego piksela zapisane są w formacie RGB565. Położenie bitów dla każdego z  3 kolorów składowych poka-

zuje rysunek  2. Dane w  pliku zapisane są po kolei piksel po pikselu, linia po linii. Jako pierwsze zapisane są dane piksela położonego w lewym górnym rogu na pierwszej linii obrazu a jako ostatnie dane piksela położonego w prawym dolnym rogu na ostatniej linii obrazu. Na samym początku pliku dodany jest tylko nagłówek zawierający tekst określający parametry zapisanego obrazu. Znaczenie poszczególnych etykiet w  nagłówku jest następujące: • e=wielkość nagłówka w  bajtach (np. e=100), • s=wielkość pliku obrazu w  bajtach bez nagłówka (np. s=38400), • b=liczba bajtów na piksel obrazu (np. b=2), • w=szerokość obrazu w  pikselach (np. w=160), • h=wysokość obrazu w  liniach (np. h=120). Na żądanie aparat może przekształcić plik RAW w  graficzny plik typu BMP lub JPG i przesłać go portem USB do komputera. Kopia przesłanego pliku przechowywana jest na karcie SD pod taką samą nazwą jak plik RAW, ale z  rozszerzeniem odpowiadającym typowi pliku graficznego.

Montaż Schemat montażowy aparatu fotograficznego pokazano na rysunku  3. Montaż na dwustronnej płytce drukowanej jest typowy jak dla większości układów z elementami SMD. Z moich doświadczeń wynika, że przed rozpoczęciem lutowania i  w  trakcie warto co pewien czas kontrolować ścieżki zasilania na obecność zwarć. Może do nich dochodzić np. podczas kładzenia elementów dyskretnych np. kondensatorów filtrujących w obudowach 0805. Dla ułatwienia montażu warto takie elementy jak kondensatory i  oporniki SMD zalutować w  pierwszej kolejności pamiętając, że znajdują się na górnej i na dolnej stronie płytki drukowanej. Po elementach dyskretnych należy przylutować mikrokontroler, który ma 144 wyprowadzenia. Przed montażem trzeba go właściwie ułożyć, aby znacznik na obudowie znalazł się przy kropce zaznaczonej na płytce drukowanej. W  następnej kolejności trzeba przylutować układ U7, którego wyprowadzenia znajdują pod i  częściowo z  boku obudowy. Najpierw należy odpowiednio ułożyć układ znów zwracając uwagę na ułożenie kropek pozycjonujących na obudowie i  płytce. Widoczne z boku obudowy układu styki powinELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Moduł aparatu cyfrowego z rejestracją na SD

Rysunek 3. Schemat montażowy aparatu ny się pokrywać z odpowiadającymi im polami lutowniczymi na płytce. Do lutowania najlepiej użyć topnika w płynie i niewielkiej

ilości cyny na końcu grotu lutownicy. Po przylutowaniu układu z jednej strony należy jeszcze raz sprawdzić czy jego ułożenie jest

odpowiednie, bo potem wszelkie poprawki będą niewykonalne. Nie można zapomnieć o przylutowaniu do masy pola na dole obudowy. Wykorzystuje się w  tym celu otwór w płytce drukowanej pod układem U7. Wraz z  topnikiem i  niewielką ilością cyny należy w  niego włożyć grot i  zależnie od mocy lutownicy podgrzewać przez 3…5 sekund. Po zamontowaniu pozostałych półprzewodników należy wlutować gniazdo karty SD. Można się zdecydować na gniazdo z wyrzutnikiem dla normalnej karty albo gniazdo z klapką dla karty mikro SD. Po przylutowaniu podwójnego grzebienia styków gniazda JP9 montuje się baterię litową +3 V do druku. Należy uważać, aby nie zewrzeć baterii z metalowym korpusem gniazda dla karty SD. Otwory złączy JP4 i  JP5 mają raster 1,25 mm i przeznaczone są do miniaturowych gniazd dostępnych pod handlową nazwą „crimp terminal” lub „Pico Blade”. Jeżeli port JTAG nie będzie używany a do programowania zostanie użyty port USB, to gniazda JP4 można nie lutować. To samo dotyczy gniazda JP5. Jeżeli gniazdo JP5 nie zostanie zamontowane do wyprowadzeń JP5-9,14 można przylutować przewody a  do nich astabilny przycisk pełniący rolę spustu migawki. Ostatnią rzeczą, którą należy przygotować jest kabel łączący gniazdo JP9 na płytce ze stykami modułu. Kabel trzeba wykonać

REKLAMA

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

47

PROJEKTY

Rysunek 4. Widok zakładki Ustawienia z  5-7  cm odcinka 20 żyłowej taśmy z  zaciskanymi na końcach gniazdami IDC20. Od strony płytki styki 19 i 20 nie są używane.

Uruchomienie Uwaga! Przed przystąpieniem do uruchamiania należy upewnić się, że w obwodach zasilania płytki szczególnie tych łączących się z  portem USB nie ma zwarć. Zwarcie portu USB komputera może grozić jego uszkodzeniem. Płytkę aparatu można zasilić podłączając do portu USB komputera albo poprzez gniazdo J1. Należy sprawdzić czy stabilizator U3 dostarcza napięcia o  wartości 3,3  V. Ponieważ jest używane wejście SHD stabilizatora U1, to bez zaprogramowania mikrokontrolera napięcie +2,8  V może się nie pojawić. Działanie tego stabilizatora można sprawdzić podając na wejście SHD napięcie 3,3 V poprzez opornik o rezystancji np. 1 kV. Po upewnieniu się, że układ jest prawidłowo zasilany można przystąpić do zaprogramowania mikrokontrolera. Jeśli będziemy korzystali z  programatora z  interfejsem JTAG, to musimy wykonać łączówkę pomiędzy programatorem a  gniazdem JP4. W  przypadku jednorazowego zaprogramowania mikrokontrolera wygodniej posłużyć się portem USB i  darmowym programem narzędziowym firmy ST Flash Loader Demonstrator. Przed przystąpieniem do programowania mikrokontrolera w  ten sposób na płytce należy zewrzeć zworę Z1 i dopiero wtedy dołączyć zasilanie. Komputer i  płytka aparatu powinny być połączone kablem USB. Po uruchomieniu na komputerze programu Flash Loader Demonstrator powinien zostać wykryty mikrokontroler zamontowany na płytce. Następnie należy wskazać

Rysunek 5. Widok zakładki Foto położenie pliku HEX z  oprogramowaniem mikrokontrolera i rozpocząć zapis do pamięci FLASH. Po zakończeniu należy odłączyć zasilanie płytki i usunąć zworę Z1. O tym, że mikrokontroler został prawidłowo zaprogramowany będzie świadczyć dwukrotne błyśnięcie diod LED po ponownym dołączeniu do płytki zasilania. Ostatnią czynnością, którą należy wykonać podczas uruchomienia jest „Przywrócenie Ustawień Standardowych”. Jest to jedna z  opcji programu do obsługi aparatu, czyli FotoARS3.

Program FotoARS3 Na program FotoARS3 w  obecnej wersji 1-03-7 składają się pliki: FotoARS3.exe, mingwm10.dll i  katalog Ikony. Po pierwszym uruchomieniu dodatkowo tworzony jest plik arset.ini z zapisanymi ustawieniami programu. Po uruchomieniu pliku FotoARS3.exe powinien wyświetlić się pulpit z dwiema zakładkami: Ustawienia i Foto. Widok zakładki Ustawienia pokazano na rysunku  4. Na tej zakładce znajdują się elementy służące do zmiany ustawień głównych parametrów urządzenia. Przycisk automatycznego wyszukiwania dołączonego urządzenia służy do nawiązania połączenia z płytką aparatu. Dopiero gdy program FotoARS3 wykryje dołączony aparat możliwe są jakiekolwiek inne operacje. Po wykryciu wyświetlany jest numer wykorzystywanego portu COM, aktualna szybkość transmisji oraz podstawowe informacje o urządzeniu. Pole ALIAS-u  służy do nadania urządzeniu własnej nazwy. Przycisk akceptacji nowej nazwy zatwierdza zmianę. 4 pierwsze litery aliasu są wykorzystywane podczas automatycznego tworzenia nazwy przy

zapisie każdego wykonanego zdjęcia na kartę SD. Lista rozwijana PORT SZEREGOWY służy do wyboru z  dostępnych nowej szybkości transmisji portu USB. Po akceptacji wyboru program automatycznie sprawdza czy urządzenie przełączyło się do transmisji z  nową szybkością. Pola ZEGAR RTC służą do wyświetlania aktualnych ustawień czasu i  daty wewnętrznego zegara aparatu. Po naciśnięciu przycisku zegar zostaje zaprogramowany czasem systemowym pobranym z komputera. Przycisk USTAWIENIA STANDARDOWE służy do przywracania „ustawień fabrycznych” aparatu. Należy go użyć po zakończeniu uruchamiania płytki aparatu, wgraniu nowej wersji oprogramowania dla mikrokontrolera lub gdy urządzenie z  jakichś powodów przestanie funkcjonować prawidłowo. Po przywróceniu ustawień standardowych alias zostanie zmieniony na ARS3-K. Przycisk FOTO otwiera zakładkę umożliwiającą z  poziomu programu wykonywanie i  przeglądanie zdjęć. Widok zakładki Foto pokazano na rysunku  5. Elementy na zakładce służą do wykonywania zdjęć, przeglądania karty SD aparatu, dokonywania konwersji pliku RAW na inny format graficzny i  przesyłania pliku zdjęcia z  aparatu na komputer. U  góry zakładki umieszczono 6 przycisków. Po naciśnięciu pierwszego z  lewej do aparatu wysłane zostaje polecenie wykonania zdjęcia. Zdjęcie zostanie wykonane z  rozdzielczością wybraną na liście rozwijanej wybór trybu foto. Po wykonaniu zdjęcie jako plik RAW zostaje zapisane na karcie SD a  jego miniatura w  formacie JPG przesłana do wyświetlenia na ekranie pulpitu. Po naciśnięciu przycisku drugiego z  lewej zdjęcie,

http://ep.com.pl 48

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Moduł aparatu cyfrowego z rejestracją na SD które jest aktualnie wyświetlane na pulpicie zostanie zapisane do wybranego katalogu na dysku komputera. Możliwa jest konwersja i  zapis w  innym formacie graficznym niż aktualny. Kolejne trzy klawisze służą do nawigacji po twardym dysku komputera i przeglądania zapisanych tam zdjęć. Ostatni przycisk z prawej strony służy do usuwania plików z karty SD aparatu. Pole katalog karty pamięci urządzenia wyświetla w  formie drzewa katalogi i  pliki zapisane na karcie pamięci aparatu. Aparat tworzy na karcie 7 katalogów odpowiadających kolejnym dniom tygodnia. Po wykonaniu każde zdjęcie automatycznie zapisywane jest w  katalogu właściwego dnia tygodnia. Zaznaczenie pliku i  dwukrotne kliknięcie na jego nazwie lewym przyciskiem myszy spowoduje przesłanie zdjęcia z karty SD do komputera i wyświetlenie na ekranie pulpitu. Po wskazaniu na plik typu RAW przed przesłaniem możliwa jest jego konwersja na inny format graficzny. Wybrany do konwersji typ zależy od ustawień przycisków radiowych w polu import pliku RAW. Zaznaczony na polu katalogu karty pamięci plik zdjęcia można usunąć z karty SD po kliknięciu opisanego wcześniej przycisku usuwania. Poniżej listy rozwijanej wybór trybu foto jest miejsce na elementy regulacyjne wpły-

wające na pracę modułu kamery. Ich ilość i  funkcje zależą od wersji oprogramowania aparatu. Suwaki ręcznych ustawień jasności, kontrastu i  nasycenia będą działać, jeśli nie jest zaznaczona opcja AE standard (standardowa automatyka ekspozycji). Inne opcje mogą wpływać na rejestracje obrazu z  efektem lustra i  na poziom kompresji w przypadku plików JPG.

Praca z plikami na karcie SD Program FotoARS3 umożliwia przeglądanie plików na karcie i  ich import. Jednak ze względu na niską szybkość transmisji przesyłanie plików RAW i  BMP z  aparatu do komputera będzie długo trwało. Nieco szybsza jest konwersja pliku w aparacie do formatu JPG i w takiej postaci przesłanie do komputera. Ma to sens w przypadku podglądania na karcie SD pojedynczych zdjęć. Przy większej ich liczbie lepiej wyjąć kartę z aparatu, umieścić w czytniku i w ten sposób umożliwić programowi na dostęp do plików. Karta będzie widziana jako kolejny dysk a  import i konwersja zdjęć dużo szybsze.

Obudowa Płytka została zaprojektowana w taki sposób, żeby możliwy był jej montaż wraz z  modułem kamery w obudowie typu G410. W obudowie trzeba oczywiście wykonać otwory na

obiektyw i  gniazda. Inaczej trzeba wykonać kabel łączący gniazdo JP9 z  modułem. Zamiast kabla wstążkowego z  wtykami IDC20 należy użyć węższych listew BLD20. Piny do listwy zaciska się oddzielnie na każdym przewodzie.

Znane ograniczenia i problemy w pracy urządzenia Jeżeli program FotoARS3 nie jest w stanie wykryć podłączonego urządzenia pomimo kilkakrotnych prób należy zamknąć program, odłączyć zasilanie od aparatu a  po powtórnym dołączeniu do portu USB komputera spróbować ponownie. Należy upewnić się czy system reaguje na podłączenie urządzenia do portu USB. Jeżeli nie trzeba reinstalować sterowniki dla układu interfejsu. Standardowo np. w systemie Windows7 układ interfejsu FT230X powinien być obsługiwany bez konieczności dodatkowej instalacji sterownika. Należy unikać stosowania w  aparacie starszych kart o  pojemności mniejszej niż 1 GB. Ich obsługa może być utrudniona. Jeżeli układ będzie pracował bez obudowy należy z  tyłu na płytce modułu kamery zamocować przysłonę z  ciemnego kartonu. Przy braku takiej przysłony silne oświetlenie z tyłu modułu spowoduje pojawienie się na zdjęciu rozjaśnionych smug.

Ryszard Szymaniak, EP

REKLAMA

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

49

PROJEKTY

Zegar odliczający Dobrą reklamą dla ważnego wydarzenia jest prezentowanie czasu, który pozostał do jego rozpoczęcia. Takie liczniki były widoczne w  wielu miastach – organizatorach, po przyznaniu Polsce i  Ukrainie organizacji mistrzostw Euro 2012. Przedstawione urządzenie pozwala na ustawienie końcowej daty nawet 27 lat do przodu, sterowanie dużymi wyświetlaczami zbudowanymi z  diod LED, a  po rozbudowie – również na jego synchronizację z  zegarem systemu GPS. Rekomendacje: zegar może przydać się np. do wskazywania czasu pozostałego do ważnych wydarzeń, podczas zabawy noworocznej itp. Schemat układu został przedstawiony na rysunku  1. „Sercem” urządzenia jest mikrokontroler typu ATmega32. Wybrano go ze względu na dużą pojemność pamięci Flash i  RAM oraz jego popularność na rynku. Odpowiednia ilość wyprowadzeń upraszcza dodatkowo układ elektryczny, gdyż nie ma ko-

nieczności stosowania ekspanderów portów. Taktowany jest częstotliwością 12 MHz ustaloną za pomocą rezonatora kwarcowego Q1. Kondensator C7, tuż po włączeniu zasilania, zeruje mikrokontroler poprzez krótkotrwałe podanie na jego nóżkę RESET niskiego poziomu logicznego. W  ciągu dalszego działania układu, jest ona utrzymywana na poziomie wysokim. Takie rozwiązanie zmniejsza szansę na nieprawidłowe uruchomienie programu. Zegar jest zasilany napięciem stabilizowanym +5  V pochodzącym z  układu US1.

AVT 5428

Jest on scaloną przetwornicą impulsową pracującą w układzie typu „buck”, wymagającą do działania jedynie zewnętrznej cewki, diody oraz kondensatorów filtrujących. Dzięki takiemu rozwiązaniu, problem chłodzenia stabilizatora praktycznie nie istnieje; w przeciwieństwie do sytuacji, jaka miałaby miejsce z jego liniowym odpowiednikiem – moc strat przy zasilaniu napięciem 30 V wynosiłaby blisko 4 W. Do wyprowadzeń portów mikrokontrolera, za pośrednictwem złącza J5, dołączono

Rysunek 1. Schemat ideowy zegara

50

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Zegar odliczający wyświetlacz alfanumeryczny LCD o  organizacji 2 linie×20 znaków. Zawiera on sterownik zgodny z  HD44780, co upraszcza jego sterowania i  zmniejsza wymaganą liczbę linii sterujących do sześciu. Potencjometrem montażowym P1 ustala się jego kontrast, zaś zworka JP1 pozwala na wyłączenie jego podświetlenia. Rezystor R21 ogranicza prąd diod podświetlających. W  urządzeniu zamontowano układ scalony typu M41T00. Jest on gotowym zegarem czasu rzeczywistego (RTC – Real Time Clock), komunikującym się z mikrokontrolerem za pośrednictwem szyny I2C. Umożliwia podtrzymanie działania odliczania czasu po odłączeniu napięcia zasilającego, a czyni się to za pomocą baterii typu CR2032, o napięciu 3V. Pobór prądu plasuje się wówczas na poziomie ok. 1μA, co pozwala nawet na kilka lat pracy w tym stanie. Kondensatory C9 i  C10 zostały umieszczone możliwie blisko tegoż układu, jako, że jest on wrażliwy na zakłócenia pochodzące z zasilania. Do ustawiania odpowiednich parametrów pracy zegara służą przyciski S1÷S4 typu microswitch. Gdyby zaszła potrzeba umieszczenia ich poza płytką, wówczas klawiaturę tę można dołączyć do złącza J7. Dla zaoszczędzenia linii procesora, korzystają one z tych samych wyprowadzeń, co wejście programatora ISP (In System Programming – programowanie bez konieczności wyjmowania z układu), który dołącza się do złącza J4. Na złącze J6 wyprowadzono dwie linie sprzętowego portu USART, który w  swym działaniu przypomina, znany od dawna z komputerów, port RS232. Służy on do komunikowania się z  odbiornikiem sygnału

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

GPS, który będzie opisany w  którymś z  kolejnych numerów EP. Odbiornik ten posłuży do zsynchronizowania układu RTC z zegarami atomowymi satelitów systemu GPS. Takie rozwiązanie jest stosunkowo proste do implementacji, zaś przede wszystkim, na całym świecie obowiązuje jeden spójny standard, czego nie można powiedzieć o naziemnych systemach przesyłu informacji z laboratoriów. Możliwość takiej rozbudowy podyktowana jest stosunkowo niską stabilnością częstotliwości rezonatorów kwarcowych w funkcji czasu i temperatury, co może spowodować „rozminięcie się” zaprogramowanej daty zakończenia odliczania z  prawdziwą nawet o  kilkanaście godzin przy dystansie czasowym rzędu kilku lat. Drabinka rezystorowa RN1, zawierająca w  sobie osiem rezystorów o  oporności 4,7 kV każdy, podciąga do potencjału +5 V te piny mikrokontrolera, które są podłączone do przycisków, wyprowadzone na złącza lub w ogóle nie zostały użyte. Utrzymuje na nich wysoki poziom logiczny oraz zapobiega gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych, które mogłyby spowodować błędy w działaniu programu lub nawet uszkodzić port. Do pinów 0…6 portu A dołączony został układ typu ULN2003AN, zawierający w swej strukturze 7 tranzystorów Darlingtona. Steruje on siedmioma segmentami dziesięciocyfrowego wyświetlacza ze wspólną anodą. Włączenie odpowiedniego segmentu polega na zwarciu jego wyprowadzenia z  masą i tak też się dzieje w układzie. Nazewnictwo segmentów w  cyfrze prezentuje rysunek  2. Maksymalny prąd pobierany przez cyfrę nie powinien przekraczać 1,4 A ze względu

W ofercie AVT* AVT-5428 A AVT-5428 B AVT-5428 UK Podstawowe informacje: • Dwustronna płytka drukowana o  wymiarach 133 mm×125 mm. • Możliwość sterowania wyświetlaczami 7-segmentowymi do ciągłej prezentacji pozostałych dni, godzin, minut i  sekund. • Prąd segmentów do 1,2 A. • Szeroki zakres tolerowanego napięcia zasilania (12…35  V), z  którego jest zasilany również układ sterujący. • Podtrzymywanie działania zegara czasu rzeczywistego po zaniku głównego napięcia zasilania. • Nieskomplikowana obsługa i  odporność na błędy użytkownika. • Prosty montaż oraz zastosowanie łatwo dostępnych i  niedrogich podzespołów. Dodatkowe materiały na CD lub FTP: ftp://ep.com.pl, user: 28585, pass: 410ugxs3 • wzory płytek PCB • karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w  Wykazie elementów kolorem czerwonym Projekty pokrewne na CD/FTP: (wymienione artykuły są w  całości dostępne na CD)

AVT-1750 AVT-5377 AVT-5296 AVT-447

Licznik impulsów (EP 98/2013) Megastoper – wielofunkcyjny licznik, nie tylko czasu (EP 12/2012) Timer fotograficzny do lustrzanki (EP 6/2011) Stoper na szkolną olimpiadę (EP 8/1998)

* Uwaga: Zestawy AVT mogą występować w  następujących wersjach: AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i  wyłącznie. Bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w  opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A+ płytka drukowana i  zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji A  i  wersji UK) bez elementów dodatkowych. AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w  załączniku pdf AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w  PCB. Należy mieć na uwadze, że o  ile nie zaznaczono wyraźnie w  opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w  załączniku pdf AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w  link umieszczony w  opisie kitu) Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

na maksymalną moc, którą może odprowadzić do otoczenia obudowa układu. Daje to prąd równy 200  mA do zasilania każdego z  segmentów, co pozwala zasilać ok. 50  cm 12-woltowej taśmy z diodami LED, z których

51

Na CD: karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym

PROJEKTY Wykaz elementów Rezystory: (wszystkie o mocy 0,25 W) R1…R10: 6,8 kV R11…R20: 2,2 kV R21: 10 V RN1: 8×4,7 kV (drabinka rezyst.) P1: 10 kV (pot. montażowy, leżący) Kondensatory: C1, C3, C8, C10: 100 nF C2: 100 mF/50 V C4: 220 mF/16 V C5, C6: 22 pF C7, C9: 22 mF/16 V Półprzewodniki: D1: SB360 D2…D11: dioda Zenera 15 V/0,4 W T1…T10: IRFP9540 US1: LM2575-5 US2…US4: ULN2003AN US5: ATmega32 (DIP40) US6: M41T00 Inne: Wyświetlacz LCD 2 linie×20 znaków, zgodny z HD44780, wyprowadzenia z boku Wyświetlacz LED (opis w tekście) B1: bateria CR2032 + gniazdo do druku poziome F1: bezpiecznik zwłoczny 1,6A (lub dobrać) + oprawka do druku J1: ARK2/5 mm J2: 10×3,96 mm, męskie J3: 8×3,96 mm, męskie J4, J7: goldpin 5-pin J5: goldpin 2×8 pin, męski i żeński J6: goldpin 4 pin JP1: goldpin 2pin + zworka L1: dławik 330 mH, pionowy Q1: kwarc 12 MHz, niski Q2: kwarc 32768 Hz S1…S4: przycisk 6 mm×6 mm Podstawka DIP40 – 1 szt. Podstawka DIL16 – 3 szt. Tuleje dystansowe 10 mm+śruby M3 – 4 szt.

można złożyć cyfrę o wysokości ok. jednego metra. Po podniesieniu napięcie zasilania (nie wyżej niż do 35 V ze względu na maksymalne napięcie wejściowe przetwornicy) można te wymiary zwiększyć. Do załączania anod poszczególnych cyfr wyświetlacza pracującego w  trybie multipleksowym służą tranzystory typu IRFP9540 (MOSFET-P). Ich bramki sterowane są z wyjść dwóch układów ULN2003, a nie bezpośrednio z portów, gdyż do ich wyłączenia należy umieścić ich bramkę na potencjale źródła (12…35  V) lub niewiele niższym. Dziesięć układów zabezpieczających, złożonych z  rezystorów R1…R20 i  diod Zenera D2…D11 zabezpiecza tranzystory przed przekroczeniem maksymalnego napięcia UGS, które dla tego egzemplarza wynosi 20  V. Zasadę działania takiego zabezpieczenia prezentuje rysunek  3. Kiedy tranzystor w ULN2003 jest zatkany, bramka ma potencjał źródła i tranzystor nie przewodzi prądu. Po zamknięciu klucza, tranzystor otwiera się. Jeżeli napięcie zasilania jest za wysokie, wówczas zaczyna działać dioda Zenera. Jej prąd jest wtedy ograniczany przez rezystor 2,2 kV. Takie rozwiązanie zwiększa wpraw-

52

dzie czas przeładowania bramki, lecz nie jest to w żaden sposób odczuwalne. Czas, który pozostał do uprzednio ustalonej daty, jest wyświetlany w postaci liczby dni, godzin, minut i  sekund. Przyporządkowanie cyfr do wyjść złącza J2 pokazuje rysunek 4.

Montaż i uruchomienie Układ zegara zmontowany został na dwustronnej płytce drukowanej o  wymiarach 133  mm×125  mm, której schemat montażowy pokazano na rysunku 5. Kondensatory C7 i  C9 powinny być tak przylutowane, aby możliwe było położenie ich na płytce. Drabinka rezystorowa RN1 znajduje się pod układem US5, pod który trzeba zastosować podstawkę, tak samo jak pod układy US2…US4, co ułatwi ich wymianę w razie uszkodzenia. Układ US6 jest dostępny tylko w obudowie do montażu powierzchniowego, lecz ma na tyle szeroko rozstawione nóżki, że jego przylutowanie nie stanowi większego problemu. Kwarc Q1 winien zostać przylutowany nieco nad powierzchnią płytki, by jego metalowa obudowa nie dotknęła do znajdujących się pod nim ścieżek. Wyświetlacz LCD umieszczony jest na wysokości 10  mm nad powierzchnią płytki, który należy przykręcić czterema śrubami M3 wraz z odpowiednimi tulejami dystansowymi. Warto zadbać o  podkładki pod nakrętki, wykonane z nieprzewodzącego materiału, by zapobiec zwarciu ścieżek wokół słupków. W  układzie modelowym zastosowano złącza J2 i  J3 służące do dołączenia wyświetlacza LED, o rastrze kołków 3,96  mm, ze względu na wysoki prąd możliwy do przepuszczenia przez każdy z pinów. W razie konieczności wystawienia ramki wyświetlacza przez otwór w  płycie czołowej obudowy, możliwe jest wlutowa-

Rysunek 2. Rozmieszczenie segmentów w wyświetlaczu nie złącz kątowych oraz pochylenie układu US1 i tranzystorów T1…T10. Jeżeli mamy pewność, że napięcie zasilania urządzenia nie przekroczy wartości 20 V, wówczas można je uprościć: nie montować diod Zenera D2…D11 a  rezystory R1…R10 zastąpić zworami. Są to elementy omówionego wcześniej zabezpieczenia bramek tranzystorów. Należy jednak pamiętać, że zwiększenie napięcia zasilania powyżej 20  V może spowodować uszkodzenie tranzystorów wskutek przebicia między bramką a źródłem. Po sprawdzeniu działania przetwornicy impulsowej, można przystąpić do zaprogramowania mikrokontrolera. W  pierwszej kolejności dokonać należy zmiany fusebitów. Prawidłowo skonfigurowane bity przedstawia zrzut z  programu AVR Burn-O-Mat pokazany na rysunku 6. Po wgraniu programu do pamięci Flash i  ustawieniu kontrastu wyświetlacza LCD,

Rysunek 3. Zasada działania ogranicznika UGS

Rysunek 4. Znaczenie poszczególnych cyfr i przypisanie ich do wyjść ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Zegar odliczający

Rysunek 5. Schemat montażowy zegara układ jest gotowy do pracy. Zaraz po uruchomieniu, w  górnej linijce wyświetlacza LCD, jest prezentowana data i  godzina odczytana z RTC, zaś w dolnej zaprogramowana. Na wyświetlaczu LED jest pokazywana różnica pomiędzy nimi w  dniach, godzinach, minutach i  sekundach. Jeżeli zaprogramowana jest wcześniejsza od aktualnej lub przekracza zakres możliwy do pokazania na wyświetlaczu LED, wtedy widnieje tam napis „Data nieprawidłowa!” oraz świecą się jedynie środkowe segmenty zewnętrznego wyświetlacza. Przyciskami S3 lub S4 przełącza się kategorie (S3 w przód, S4 w tył), S1 i S2 są nieaktywne. Po wejściu w  konfigurację, wyświetlacz LED gaśnie całkowicie. Pamiętać należy, że po ok. 8 sekundach od ostatniego naciśnięcia jakiegokolwiek przycisku, układ automatycznie powraca do ekranu głównego. Pierwszą kategorią jest Ustawianie RTC, czyli ustawienie aktualnej godziny. W tej pozycji możliwe jest przejście dalej do menu konfiguracji zegara (S1 w górę, S2 w dół) lub wybór dalszej kategorii. Gdy zdecydujemy

się na tę pierwszą opcję, układ menu w niej wygląda następująco: 1. Ust. roku S3+ S4– – ustawienie aktualnego roku. Minimalna liczba to 2012, maksymalna – 2060. Naciśnięcie S3 inkrementuje tę wartość, zaś S4 dekrementuje. Wspomnieć trzeba, że zarówno kategorie, jak i  pozycje w  menu czy też możliwe do wybrania wartości „chodzą w  kółko”, czyli zwiększenie ponad wartość maksymalną spowoduje przejście do minimalnej i odwrotnie. 2. Ust. mies. S3+ S4– – ustawienie aktualnego numeru miesiąca w  roku, działa identycznie, jak poprzednio. 3. Ust. dni S3+ S4– – ustawienie numeru dnia w  miesiącu. Maksymalna, możliwa do ustawienia wartość jest zależna od dwóch poprzednich pozycji: niektóre miesiące mają 30 dni, inne 31, a luty w roku przestępnym posiada 29 zamiast 28 dni. 4. Ust. godz. S3+ S4– – ustawienie aktualnej godziny. System pracuje w  trybie 24-godzinnym.

5. Ust. minut S3+ S4– – ustawienie aktualnej minuty. 6. Zerowanie sekund i start RTC: S3 lub S4 – ten punkt wymaga szerszego komentarza. Opuszczające fabrykę układy typu M41T00 mają zablokowaną pracę generatora kwarcowego. Aby go uruchomić, należy zmienić jeden bit w jego rejestrze. Naciśnięcie przycisku S3 lub S4, podczas wyświetlania tego ekranu, spowoduje jednoczesne wyzerowanie liczby sekund i  ustawienie tegoż bitu. Dalsze naciskanie nie spowoduje już zatrzymania odliczania, jedynie wyzeruje licznik sekund. 7. Kalibr: S3 i  S4± – projektant użytego w  projekcie zegara czasu rzeczywistego umożliwił jego programową kalibrację. Polega ona na cyklicznym dodawaniu lub odejmowaniu „paczek” impulsów zegarowych, co powoduje przyspieszenie lub spowolnienie odliczania. Kalibracja następuje w  cyklach 64-minutowych: wybranie +1 spowoduje dodanie dodatkowych 256 impulsów do każdej z  pierwszych dwóch minut tego cyklu; +2 do każdej z pierwszych czterech minut cyklu – i tak aż do +31. Ustawienie natomiast –1 jest równoznaczne z  odjęciem 128 taktów od każdej z  pierwszych dwóch minut; –2 od pierwszych czterech minut itd. Każdy taki krok powoduje przyspieszenie rzędu 4,068 ppm lub opóźnienie 2,034 ppm, co przekłada się na dodanie ok. 10,7 s lub odjęcie ok. 5,35 s w skali miesiąca. Całkowite, możliwe do osiągnięcia przyspieszenie to ok. 5,5  min/miesiąc, zaś opóźnienie ok. 2,75  min/miesiąc. Ustawienie zera wyłącza kalibrację. Przycisk S3 zwiększa liczbę przy kalibracji, zaś S4 zmienia jej znak na przeciwny. Po następnym naciśnięciu S1, ponownie znajdziemy się na początku menu RTC. Wciśnięcie S3 spowoduje przeskok do kategorii Ustawianie końca. Tutaj programuje się datę i  godzinę, do której zegar będzie odliczał. Funkcjonowanie przycisków jest identyczne, jak w poprzednim menu. Po ok. 8 s bezczynności w którejkolwiek pozycji menu tej kategorii spowoduje wyświetlenie napisu Zapis do EEPROM, kiedy to wprowadzone dane zostaną zapisane w nieulotnej pamięci EEPROM mikrokontrolera. Przy ustawianiu aktualnego czasu, dane są na bieżąco transmitowane do pamięci RAM układu RTC, czego tutaj zrobić nie można ze względu na ograniczoną liczbę cykli zapisu/odczytu z  tego rodzaju pamięci. Ma to tę zaletę, że

http://sklep.avt.pl ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

53

PROJEKTY w  przypadku, gdy nie chcemy, by wprowadzone zmiany zostały zapisane, wystarczy odłączyć na chwilę zasilanie (lub na chwilę zewrzeć ze sobą piny GND i  RST złącza J4, co spowoduje zresetowanie procesora), zaś po ponownym jego włączeniu wczytana zostanie ostatnia zapisana konfiguracja lub wartości domyślne. Kolejne pozycje menu: 1. Kon. rok. S3+ S4– – ustawienie roku zakończenia; między 2012 a 2060. 2. Kon. mies. S3+ S4– – ustawienie miesiąca zakończenia. 3. Kon. dzień S3+ S4– – ustawienie dnia miesiąca. Tak, jak poprzednio, maksymalna wartość jest ustalana na podstawie wprowadzonego roku i miesiąca. 4. Kon. godz. S3+ S4– – ustawienie godziny. 5. Kon. min. S3+ S4– – ustawienie minuty.

6. Kon. sek. S3+ S4– – ustawienie sekundy. 7. Wygaszanie zb. zer – przyciskami S3 lub S4 można włączyć lub wyłączyć wygaszanie nieznaczących zer na wyświetlaczu LED. Za zera nieznaczące uznane zostały cyfry: tysięcy dni, setek dni, dziesiątek dni, dziesiątek godzin, dziesiątek minut i dziesiątek sekund. Włączenie ich wyświetlania jest równoznaczne z  pojawianiem się na wyświetlaczu wszystkich cyfr. To jest koniec menu, odczekanie poskutkuje zapisaniem danych i  przejściem do ekranu głównego oraz rozpoczęcie pracy. Konstruując wyświetlacz LED należy mieć na uwadze, że segmenty pracujące w  multipleksie będą świeciły wyraźnie ciemniej niż przy pracy statycznej. Pobór prądu przez

Rysunek 6. Okno programatora z ustawionymi fusebitami samą płytkę zegara (bez dołączonego wyświetlacza LED) wynosi ok. 50 mA przy zasilaniu 15 V.

Michał Kurzela, EP

REKLAMA

54

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

MINIPROJEKTY

Prosty wzmacniacz słuchawkowy z układem TDA2822

AVT 1782

Układ prostego wzmacniacza słuchawkowego o  przyzwoitych parametrach, który powstał jako element uzupełniający samochodową instalację audio wideo. Zastosowany w  nim układ TDA2822 to dwukanałowa końcówka mocy, która pomimo upływu lat doskonale sprawdza się w  tej roli.

W ofercie AVT* AVT-1782 A AVT-1782 B AVT-1782 C Wykaz elementów: R1, R2: 10 kV R3, R4: 4,7 kV R5: 1 kV C1…C5: 100 mF/25 V C6…C8: 100 nF U1: TDA2822 L1: 10 mH LED1: LED 3 mm POT1: 50 kV/B (stereofoniczny) OUT: gniazdo jack stereo 3 mm Złącza śrubowe 2,54 mm Dodatkowe materiały na CD lub FTP: ftp://ep.com.pl, user: 28585, pass: 410ugxs3 • wzory płytek PCB • karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w  Wykazie elementów kolorem czerwonym

Rysunek 1. Schemat ideowy wzmacniacza słuchawkowego Schemat elektryczny wzmacniacza pokazano na rysunku 1. Jest to typowa aplikacja z  niewieloma komponentami zewnętrznymi. Układ pracuje poprawnie w  zakresie napięć zasilania już od 1,8 V aż do 15 V DC, a moc oddawana do obciążenia wynosi około 650 mW (przy napięciu 12 V i słuchawkach o oporności 32 V). Sygnał wejściowy pochodzący ze złącza IN trafia na potencjometr regulacji głośności POT1, a dalej do układu U1. Sygnał wyjściowy jest podawany poprzez kondensatory separujące C3 i  C4 na złącze wyjściowe Mini-Jack, do którego bezpośrednio dołączamy słuchawki. Dioda LED1 informuje o załączeniu napięcia zasilania. Schemat montażowy wzmacniacza pokazano na rysunku 2. Montaż układu jest typowy i  nie powinien przysporzyć problemów,

* Uwaga: Zestawy AVT mogą występować w  następujących wersjach: AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i  wyłącznie. Bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w  opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A+ płytka drukowana i  zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji A  i  wersji UK) bez elementów dodatkowych. AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w  załączniku pdf AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w  PCB. Należy mieć na uwadze, że o  ile nie zaznaczono wyraźnie w  opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w  załączniku pdf AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w  link umieszczony w  opisie kitu) Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

Rysunek 2. Schemat montażowy wzmacniacza słuchawkowego a  układ zmontowany ze sprawnych elementów powinien działać od włączenia zasilania. Napięcie zasilania, oraz sygnał wejściowy należy doprowadzić do złącz śrubowych.

Emulator enkodera

EB

AVT xxx

Impulsatory obrotowe można znaleźć w  wielu sprzętach codziennego użytku: wieżach, kinie domowym, odtwarzaczach... W  niektórych wypadkach dwa przyciski byłyby znacznie wygodniejsze od pokrętła. Opisany tu układ służy ułatwieniu takiej zamiany. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

55

MINIPROJEKTY

Na CD: karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym

Rysunek 1. Schemat ideowy emulatora W ofercie AVT* AVT-1781 A AVT-1781 B AVT-1781 C Wykaz elementów: R1: 330 kV (SMD 1206) R2, R9, R10: 68 kV (SMD 1206) R3, R4, R7, R8: 10 kV (SMD 1206) R5, R6: 0 V (SMD 1206) C1…C3: 330 nF (SMD 1206) US1: CD40106 (SMD) US2: CD4066 (SMD) J1: goldpin 4 pin 2,54 mm S1, S2: przycisk 12 mm×12 mm Dodatkowe materiały na CD lub FTP: ftp://ep.com.pl, user: 28585, pass: 410ugxs3 • wzory płytek PCB • karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w  Wykazie elementów kolorem czerwonym * Uwaga: Zestawy AVT mogą występować w  następujących wersjach: AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i  wyłącznie. Bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w  opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A+ płytka drukowana i  zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji A  i  wersji UK) bez elementów dodatkowych. AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w  załączniku pdf AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w  PCB. Należy mieć na uwadze, że o  ile nie zaznaczono wyraźnie w  opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w  załączniku pdf AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w  link umieszczony w  opisie kitu) Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

Schemat ideowy emulatora pokazano na rysunku  1. Układ scalony US1 posiada w  swej strukturze sześć inwerterów z  wejściem Schmitta. Sygnał prostokątny o  wypełnieniu 50% i  częstotliwości ok. 12  Hz jest wytwarzany przez obwód R1-C1-US1A. Bramka US1B neguje go, obwód R2-C2 przesuwa jego fazę o  ok. 90°, a  bramka US1C regeneruje jego kształt i  ponownie neguje. Dzięki temu, na rezystory R3 i R4 pojawiają się dwa przebiegi o  identycznej częstotliwości, lecz przesunięte względem siebie – identycznie, jak na wyjściach impulsatora. Cztery klucze analogowe, które zawiera układ US2, dokonują przełączania dwóch sygnałów cyfrowych między dwoma wyj-

56

ściami, zależnie od wciśniętego przycisku. Podanie stanu wysokiego na wejście klucza powoduje jego otworzenie, natomiast stanu niskiego – przełączenie w stan wysokiej impedancji. Rezystory R3 i R4 chronią bramki cyfrowe przed uszkodzeniem w  sytuacji, w  której wciśnięte byłyby obydwa przyciski jednocześnie; ograniczają maksymalny prąd płynący przez ich wyjścia. Bramki US1D i US1E regenerują sygnał cyfrowy przechodzący przez klucze, a  rezystory R9 i  R10 ustalają potencjał ich wejść w  momencie, gdy żaden z  przycisków nie jest wciśnięty. Dzięki temu, w  stanie spoczynku obydwa wyjścia układu znajdują się w  stanie niskim. Oscylogram przebiegów wyjściowych przy zasilaniu napięciem 3  V przedstawia rysunek 2. Cały układ zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej o  wymiarach 67  mm×27  mm. Jej schemat montażowy pokazano na rysunku  3. Klawisze przycisków znajdują się w  odległości 40  mm od siebie, zaś otwory mocujące dzieli dystans 60 mm. 4-pinowe złącze J1 należy wlutować od przeciwnej strony płytki w stosunku do przycisków. Po poprawnym zmontowaniu układ nie wymaga żadnych czynności uruchomieniowych i jest natychmiast gotowy do pracy. Oryginalny enkoder zawarty w urządzeniu należy odłączyć tak, by żadne z jego wyjść nie zaburzało pracy niniejszego układu. Emulator można zasilać napięciem z  zakresu bezpiecznych dla układów z  rodziny CMOS, tj. 3…15  V. Zmierzony pobór prądu w  stanie spoczynku wynosi od

Rysunek 2. Przebieg napięć na wyjściach emulatora po wciśnięciu przycisku 10 mA (UZAS=3 V) do 700 mA (UZAS=15 V). Typowa obciążalność wyjść w  temperaturze 25°C wynosi, według noty National Semiconductor, od 0,88  mA (UZAS = 5  V) do 8,8 mA (UZAS = 15 V).

Michał Kurzela, EP

Rysunek 3. Schemat montażowy emulatora ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

MINIPROJEKTY

USB_KBDSEL – przełącznik klawiatur (urządzeń) USB

AVT 1783

Na CD: karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym

Przełącznik przyda się, gdy pracujemy z  dwoma komputerami np. PC i  Raspberry, i  nie mamy zamiaru blokować miejsca na biurku kolejną klawiaturą lub tracić czasu na przepinanie kabli pomiędzy urządzeniami. Po drobnych modyfikacjach można odwrócić funkcję układu i  umożliwić podłączenie do jednego portu Host USB dwóch urządzeń. W ofercie AVT* AVT-1783 A Wykaz elementów: R1…R3, R5, R6: 47 kV (SMD 1206, 5%) R4: 2,2 kV (SMD 1206, 5%) C1…C3: 1 mF (SMD 1206) D1, D2: BAT56 D3, D4: LL4148 PWR: dioda LED 3 mm/2 mA Q1, Q2: SI9933 (SO8) U1: TS3USB221DRCR (SON10) U2: MCP1703T-3302MB (SOT-89) U3: HC153 (SO16) U4: 74V1G00 (SOT-23/5) PC1, PC2: złącze USB A, Mini SMD USB: złącze USB A, SMD USEL: ML2105 (przełącznik 2-pozycyjny, suwakowy) Z1…Z3: zwora PCB (opis w  tekście) Dodatkowe materiały na CD lub FTP: ftp://ep.com.pl, user: 28585, pass: 410ugxs3 • wzory płytek PCB • karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w  Wykazie elementów kolorem czerwonym * Uwaga: Zestawy AVT mogą występować w  następujących wersjach: AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i  wyłącznie. Bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w  opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A+ płytka drukowana i  zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji A  i  wersji UK) bez elementów dodatkowych. AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w  załączniku pdf AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w  PCB. Należy mieć na uwadze, że o  ile nie zaznaczono wyraźnie w  opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w  załączniku pdf AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w  link umieszczony w  opisie kitu) Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

Schemat ideowy układu przełącznika klawiatur jest pokazany na rysunku 1. Głównym elementem przełącznika jest układ U1 typu TS3USB221 – specjalizowany multiplekser/demultiplekser  przystosowany do wymagań elektrycznych portu USB2.0 (High-Speed). Układ ma wejście sterujące „!OE” ustawiające wprowadzenie multipleksera/demultipleksera w  stanie wysokiej impedancji oraz wejście „S” przełączające kanały 1D/2D. Zasilanie układu U1 powinno mieścić się w przedziale 2,5…3,3 V, wejścia sterujące tolerują napięcie 1,8…5,5 V. Sygnały przełączanych interfejsów USB (komputery) doprowadzone są do złącz USB  A  Mini PC1/PC2. Umożliwia to stosowanie typoELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Rysunek 1. Schemat ideowy układu

57

MINIPROJEKTY

Rysunek 2. Rozmieszczenie elementów wych kabli USBA/Mini. Poprzez diody D1/ D2 i  stabilizator LDO U2 typu MCP1703 otrzymywane jest napięcie 3,3  V zasilające U1. Diody D1 i  D2 tworzą bramkę OR dla zasilania, zapewniają zasilane, gdy aktywne jest tylko jedne urządzenie USB. Sygnał z  wybranego przez U1 portu PC1/2 wyprowadzony jest na gniazdo USB A typowe dla podłączenia np. klawiatury. Kolejnym blokiem funkcjonalnym przełącznika jest blok kluczy zasilania Q1/Q2. Zastosowany układ ma na celu niedopuszczenie do zwierania się potencjałów zasilania USB1/USB2. Najłatwiej w tym celu było by zastosować diody Schotkiego, podobnie jak dla zasilania 3,3  V. Niestety spadek napięcia w  ok. 0,4  V groziłby niepoprawnym funkcjonowaniem zasilanego urządzenia. Jako klucze wybrano tranzystory MOSFET połączone szeregowo-przeciwsobnie (aby uniknąć przepływu wstecznego związanego

z  wbudowanymi diodami DS). Zastosowano przeznaczone do kluczowania zasilania podwójne tranzystory P-Mosfet Q1/Q2 typu Si9933. Charakteryzują się one niewielką rezystancją kanału i niskim napięciem bramki. Każdy z kluczy zwiera zasilanie z odpowiadającego portu USB, inverter U4 uniemożliwia jednoczesne zwarcie kanałów USB1/2. Dioda PWR sygnalizuje obecność zasilania USB. Za prawidłowe sterowanie przełącznika odpowiada podwójny multiplekser U3 – HC153. Logika działania jest następująca: • Gdy jest włączone tylko jedne urządzenie USB, U3 wybiera automatycznie na podstawie sygnałów zasilania USB1/2 odpowiadający mu kanał poprzez ustawienie sygnału SEL (0/1). • Gdy zasilane są oba urządzenia USB, aktywne urządzenie wybierane jest przełącznikiem USEL.

AVTDuinoLeonardo

Taki półautomatyczny wybór upraszcza przełączanie urządzeń – nie ma potrzeby przełączania, gdy jest aktywne tylko jedno. Diody D3/D4 obniżają poziom napięcia sterującego multiplekser U3 poniżej napięcia zasilania, aby nie uszkodzić wejść układu. Możliwe jest odwrócenie funkcji multipleksera i  sterowanie dwoma urządzeniami podłączonymi do jednego portu Host USB (np.: dysk USB, czytnik pamięci). W  tym celu pomijamy elementy Q1, Q2, R1…R6, U3, U4, D3, D4, a  montujemy zwory PCB Z1/2/3. Jednocześnie zasilane są teraz oba urządzenia USB, a  przełącznik USEL przełącza aktywne urządzenie. Jest to przydatna funkcja np. przy współpracy z  Raspberry PI, mającym tylko dwa porty USB. Nie jest to co prawda pełnoprawny koncentrator, ale w większości wypadków taka okrojona funkcjonalność wystarcza. Układ zmontowany jest na niewielkiej dwustronnej płytce drukowanej, przeznaczonej do montażu w  obudowie Z24A lub podobnej. Rozmieszczenie elementów przedstawia rysunek  2. Przełącznik USEL oraz LED PWR mogą być montowane z dowolnej strony płytki. Układ U1 ze względu na obudowę SON10 wymaga nieco uwagi przy lutowaniu. Jeżeli nie lutujemy pastą i gorącym powietrzem, to najlepiej niewielka ilością cyny pobielić wyprowadzenia układu i pady płytki oraz przy pomocy dobrego topnika i lutownicy z cienkim grotem przylutować go ostrożnie do płytki. Na płytce przewidziane są przelotki ułatwiające przylutowanie pada termicznego U3.

Adam Tatuś, EP

AVT 1785

Przedstawiona płytka jest nieco zmodyfikowanym klonem coraz popularniejszego Arduino Leonardo. Sercem układu jest procesor ATmega32U4 ze zintegrowanym kontrolerem USB umożliwiającym rezygnację z  dodatkowego procesora pełniącego funkcję programatora i  znaczące uproszczenie układu. Dzięki zintegrowanemu kontrolerowi USB oraz udostępnionym bibliotekom wspierającym USB HID, jest możliwe wykorzystanie Leonardo jako interfejsu pomiędzy różnorodnymi układami elektronicznymi, a  komputerem PC.

58

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

MINIPROJEKTY W  porównaniu z  AVTDuino, AVTDuinoLeonardo jest wyposażone w  złącza interfejsów I2C, UART oraz 6 linii I/O  dla wraz z  zasilaniem w  standardzie ArduinoBricks umożliwiające bezpośrednie podłączanie zgodnych sensorów oraz dodatkowe złącza szpilkowe IOL1 dla łatwego wyprowadzenia sygnałów D0…D7. Układ jest zasilany z USB poprzez gniazdo mini USB lub z zasilacza zewnętrznego poprzez typowe współosiowe złącze zasilania, z możliwością ręcznego wyboru źródła przełącznikiem suwakowym. Schemat ideowy AVTduino Leonardo pokazano na rysunku  1. Jest ono połączone z komputerem PC za pomocą złącza USB „B mini”. Rezystory R1 i  R2 pełnią funkcję terminatorów magistrali USB, bezpiecznik polimerowy F1 zabezpiecza interfejs USB przed skutkami zwarć w  układach prototypowych. Kondensator C2 odsprzęga zasilanie USB, a kondensator C1 wewnętrzny stabilizator U1. Układ U2 typu SN65220D zabezpiecza interfejs przed skutkami przepięć. Napięcie +5 V z  USB zasila układ, obecność napięcia sygnalizuje dioda PW. Napięcie zasilające część analogową jest dodatkowo filtrowane przez

kondensatory C6, C7 i dławik L1. Kondensator C3 odsprzęga wewnętrzne źródło napięcia odniesienia. Stabilizator U4 zapewnia napięcie dla układów wymagających +3,3 V. Przełącznik SW1 umożliwia wybór źródła zasilania pomiędzy domyślnym z USB, a +5 V ze stabilizatora U3 i zewnętrznego zasilacza DC. Mikrokontroler U1 jest taktowany za pomocą rezonatora kwarcowego Q1 (16  MHz). Złącze ISP umożliwia programowanie mikrokontrolera w układzie oraz wyprowadza sygnały SPI dla modułów rozszerzeń. Diody LED RX, TX oraz L umożliwiają sygnalizację pracy mikrokontrolera. Sygnały z portów I/O doprowadzone są do złącz AD, IOH, IOL zgodnych z  topologią zgodną z  Rev3. Arduino (złącza PWR, IOH mają rozszerzone funkcje). Ze względu na różnice w  przyporządkowaniu pinów ATmega32U4 i ATmega328, należy zwrócić uwagę na ograniczenia związane z interfejsem I2C, który już nie jest dołączony A4 i A5, ale do wyprowadzeń złącza IOH oraz na złączu IOL. Ze względu na wspomniane różnice oraz dosyć częste używanie interfejsu I2C w aplikacjach, AVTDuinoLeonardo ma dodatkowe złącze I2C ułatwiające dołączenie

szerokiej palety dostępnych minimodułów rozszerzeń typowym kablem EH4/SIP4. Zastosowano również złącze dla interfejsu UART dla szybkiego dołączenia modułów komunikacyjnych Bluetooth, Xbee, RS232. Złącze IOL1 powiela sygnały IOL na typowym złączu męski. Złącza IOH1 oraz VCC, GND ułatwiają doprowadzenie sensorów ArduinoBrick. Płytka ma przycisk zerowania RES oraz złącze HWB dla uaktywnienia wewnętrznego bootloadera. Jeżeli płytka nie będzie używana z bootloaderem Arduino, to do programowania może być używany program FLIP. AVTDuinoLeonardo zmontowane jest na dwustronnej płytce drukowanej, na której rozmieszczenie elementów przedstawia rysunek  2. Montaż jest typowy i  nie wymaga opisu. Po prawidłowym montażu należy zaprogramować procesor. Z katalogu \\arduino\ hardware\arduino\bootloaders\caterina należy wgrać plik bootloadera Caterina-Leonardo. hex oraz ustawić fusebity zgodnie z  opisem w  pliku \\arduino\hardware\arduino\boards. txt. Po restarcie i  ponownej instalacji w  systemie mamy AVTDuinoLeonardo gotowe do pracy.

Rysunek 1. Schemat ideowy AVTduino Leonardo ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

59

Na CD: karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym

MINIPROJEKTY W ofercie AVT* AVT-1785 A AVT-1785 B AVT-1785 C Wykaz elementów: R1, R2: 22 V (SMD 1206) R3…R6, R8: 1 kV (SMD 1206) R7: 10 kV (SMD 1206) C1, C3, C6, C7, C11: 1 mF (SMD 1206) C2, C8…C10: 10 mF (SMD 1206) C4, C5: 22 pF (SMD 1206) CE1: 100 mF/16 V (SMD „C”) D1: S1D (dioda uniwersalna) U1: ATmega32U4AU (VQFP44) U2: SN65220DBV (SOT-23/6) U3: LM1117-5.0 (SOT-223) U4: LM1117-3.3 (SOT-223) L, RX, TX, PWR: dioda LED SMD AD: złącze SIP6, żeńskie F1: SD050-16 (bezpiecznik polimerowy 0,5 A) GND, VCC, IOH1: listwa SIP6 męska HWB: listwa SIP6 męska (opcja) IOH: złącze SIP10 żeńskie IOL, PWR: złącze SIP8, żeńskie IOL1: złącze SIP8, męskie ISP: złącze IDC6, męskie L1: 10 mH (dławik SMD, 20 mA) PWR2: DC9A (gniazdo zasilające NZZ1) RES: mikroprzełącznik 6 mm×3 mm RS: złącze SIP4 męskie SW1: MSS-2235 (przełącznik dwupozycyjny) USB: złącze USB „B mini”, SMD XT: kwarc 16 MHz (niski) Dodatkowe materiały na CD lub FTP: ftp://ep.com.pl, user: 28585, pass: 410ugxs3 • wzory płytek PCB • karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w  Wykazie elementów kolorem czerwonym * Uwaga: Zestawy AVT mogą występować w  następujących wersjach: AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i  wyłącznie. Bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w  opisie wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych. AVT xxxx A+ płytka drukowana i  zaprogramowany układ (czyli połączenie wersji A  i  wersji UK) bez elementów dodatkowych. AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymieniony w  załączniku pdf AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wlutowane w  PCB. Należy mieć na uwadze, że o  ile nie zaznaczono wyraźnie w  opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w  załączniku pdf AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w  link umieszczony w  opisie kitu) Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

Rysunek 2. Schemat montażowy AVTduino Leonardo Należy zwrócić uwagę na nieco inne zachowanie się Leonardo, po każdorazowym załadowaniu programu Leonardo ponownie inicjuje interfejs USB i  system przypisuje ponownie port szeregowy, co czasem może doprowadzić do dziwnych sytuacji szczególnie, gdy użytkownik systemu ma ograniczone uprawnienia do instalacji sprzętu lub gdy korzystamy z  aplikacji terminala szeregowego – zostanie utracone połączenie z  wcześniej ustalonym portem COM. Dokładny opis pomocny w  zrozumieniu różnic w zachowaniu się płytki znajduje się

pod adresem http://arduino.cc/en/Guide/ArduinoLeonardo. W  materiałach dodatkowych umieszczono oprogramowanie przykładu wykonania klawiatury dla komputera PC sterowanej z pilota RC5. Klawiatura obsługuje klawisze strzałek, Enter oraz Esc umożliwiając sterowanie aplikacjami w  PC. Dla realizacji potrzebne są AVTduino Leonardo, pilot RC5 ze znaną definicją klawiszy, typowy odbiornik podczerwieni dołączony do wyprowadzenia 11 oraz biblioteka IRemote autorstwa Ken’a  Shirriff’a, koniecznie wersja zgodna z Leonardo (do pobrania z  github http://github.com/shirriff/Arduino-IRremote). Po załadowaniu do procesora, Arduino „przejmuje kontrolę” nad PC… Należy tylko uważać na „nadmierne przejmowanie kontroli”, gdyż może się to zakończyć zablokowaniem myszy lub klawiatury i koniecznością ponownego wgrania bootloadera za pomocą zewnętrznego programatora, gdyż w wypadku błędów w programie każdorazowe dołączenie PC do zakończy się jego blokadą. Emulacja trybu HID daje ciekawe możliwości nietypowego sterowania PC, na przykład wykorzystanie do sterowania ruchem kursora: czujników położenia, różnicy ciśnień, ugięcia, nacisku jak np.: konsolach do gier, myszkach dla niepełnosprawnych oraz wiele, wiele innych ograniczonych tylko wyobraźnią użytkownika. Warto zapoznać się z  pełnymi możliwościami bibliotek Mouse, Keyboard pod adresem http:// arduino.cc/en/Reference/MouseKeyboard.

Adam Tatuś, EP

REKLAMA

60

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Lifting gramofonu PROJEKT CZYTELNIKA Dział „Projekty Czytelników” zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż sprawdzamy poprawność konstrukcji. Prosimy o  nadsyłanie własnych projektów z  modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie, że artykuł jest własnym opracowaniem autora i  nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację w  tym dziale wynosi 250,– zł (brutto) za 1 stronę w  EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.

Projekt

212

Lifting gramofonu

Elektroniczny włącznik i stroboskop LED „quartz” Współcześnie „czarna płyta” wraca do łask i  wśród miłośników dobrego brzmienia można znaleźć coraz więcej zwolenników dźwięku analogowego. Dlatego wiele osób restauruje sprzęt zakupiony w  latach osiemdziesiątych czy dziewięćdziesiątych odnawiając np. stare gramofony. Jednocześnie są one wyposażane w  różne układy dodatkowe i  modyfikowane w  taki sposób, aby sprostać współczesnym wymaganiom. Przykład takiej przebudowy gramofonu Bernard opisano w  artykule. Rysunek 1. Schemat ideowy proponowanej modyfikacji gramofonu Jeśli jesteśmy szczęśliwym posiadaczem jednego z  polskich gramofonów, np. typu Bernard GS434 lub późniejszych GS461 itp. wyprodukowanych przez Unitra Fonica, możemy mu nadać mu nowoczesny wygląd instalując stroboskop LED „quartz” z  dodatkową funkcją wyłącznika ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

sieciowego, który pozwoli nam pozbyć nieeleganckiego włącznika sieciowego i  zastąpienie go nowoczesnym przyciskiem z sygnalizacją załączenia za pomocą diody LED. Modyfikując gramofon możemy sami zdecydować, w jakim kolorze będzie światło

stroboskopu, który odświetla talerz gramofonu. Może to być dowolny kolor dostępnych diod LED. Dioda LED stroboskopu jest sterowana za pomocą nowoczesnego mikrokontrolera PIC12F675 firmy Microchip. Za stabilność częstotliwości jej migotania odpowiada generator z rezonatorem kwarcowym.

61

Na CD: karty katalogowe i  noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym

PROJEKT CZYTELNIKA Wykaz elementów Rezystory: (SMD 1206) R1: 100 V R2: 470 V R3, R4: 100 V R5, R6: 470 kV R7: 1 V/1 W R8: 470 V Kondensatory: C1: 100 nF (SMD 1206) C2: 33 pF (SMD 1206) C3: 33 pF (SMD 1206) C4: 470 mF/6,3 V C5: 47 mF/50 V C6, C7: 1 mF/250 V Półprzewodniki: B1: mostek prostowniczy DS107 D1: Transil 1,5KE15 IC1: PIC12F675D (SO-8) IC2: MOC3020 (DIP-6) IC3: 78L05 (TO-92) T1: BTA136 (TO-220) STROB, STANDBY : dowolne diody LED, opis w tekście Inne: Q1: rezonator kwarcowy 4 MHz

Rysunek 2. Schemat ideowy rozwiązania alternatywnego – obwodu zasilającego diodę LED stroboskopu Teoretycznie powinna ona wahać się na poziomie 30  ppm (tzn. 0,03%), co jest niezauważalne nawet dla wytrawnego melomana. Przy rozwiązaniu tradycyjnym z  neonówką migoczącą w  rytm sieci energetycznej, stabilność migotania wynosi około 0,2%. Na rysunku  1 zamieszczono schemat ideowy proponowanego rozwiązania. Napięcie sieciowe jest podawane na mostek Graetza B1 przez rezystor zabezpieczający R1 oraz dwójniki RC zbudowane z  kondensatorów C6 i C7 oraz rezystorów R5 i R6. Ich impedancja pozwala na ograniczenie napięcie na mostku bez nadmiernych strat mocy. Transil D1 zabezpiecza kolejne obwody, a stabilizator U2 dostarcza napięcia +5 V do zasilania mikrokontrolera PIC12F675 (IC1). W  chwili włączenia napięcia zasilającego zaświeca się dioda LED standby, a wyjście (nóżka 5) zasilające diodę stroboskopu pozostaje nieaktywne. Po przyciśnięciu klawisza Power dioda strob zaczyna migotać z częstotliwością 100 Hz, co odpowiada umieszczonym naprzemiennej na talerzu gramofonu paskom czarnym i srebrnym. Jak pamiętamy, należy tak ustawić prędkość obrotową talerza, aby powstało złudzenie, że paski oświetlane przez diodę LED „stoją” w miejscu.

Montaż

Rysunek 3. Schemat montażowy płytki montowanej w gramofonie Jednocześnie z  załączeniem światła stroboskopowego jest gaszona dioda LED standby i włącza się optotriak wyzwalając triak T1 i włączając napięcie zasilające. Optotriak włącza się w  zerze sinusoidy napięcia przemiennego, co gwarantuje miękki start układu zasilania. Osoby, które nie chcą zmieniać wyłącznika sieciowego (izostatu) w  gramofonie, a  chcą mieć stabilizowany kwarcem stroboskop LED, powinny wejście MODE (pin 4 układu IC1) pozostawić niepodłączone. Wówczas po pojawieniu się napięcia +5  V dioda strob jest natychmiast zaświecana. Oczywiście, w  takiej sytuacji można podłączyć mostkiem prostowniczy bezpośrednio do transformatora gramofonu i zrezygnować z  kondensatorów C6, C7 i  transila D1. Jeśli wejście mode jest zwarte z masą, urządzenie ma funkcję włącznika i działa tak, jak opisano wcześniej. Jeśli ktoś nie jest zainteresowany ani funkcją izostatu, ani precyzją stroboskopu i  chciałby jedynie wymienić neonówkę na diodę LED, może zastosować obwód, którego schematu pokazano na rysunku 2.

Układ zmontowany jest na jednostronnej płytce drukowanej o  wymiarach 68  mm×28  mm. Jej schemat montażowy zamieszczono na rysunku 3. Montaż należy rozpocząć od elementów SMD. W pierwszej kolejności montujemy mikrokontroler, który następnie programujemy. Można go zaprogramować przed montażem, ale przeszkodą może być adapter do obudowy SO-8. Dlatego można przylutować układ mikrokontrolera do płytki, a następnie przewodami dołączyć programator i wgrać program. Uwaga! Wszelkie prace wewnątrz gramofonu mogą być przeprowadzane przy wyjętym z  gniazdka sieciowego sznurze zasilania, najlepiej przez osoby mające doświadczenie w  montażu instalacji elektrycznych! Instalacja włącznika sieciowego polega na demontażu istniejącego włącznika typu izostat i  dołączeniu w  to miejsce modułu. Ponadto, należy wymontować neonówkę stroboskopu i  w  jej miejsce zainstalować diodę LED. Dioda LED musi być ustawiona prostopadle do talerza gramofonu. Można ją przykleić klejem wewnątrz oprawki neonówki. Najlepiej, aby była to dioda o podwyższonej jasności świecenia. Przycisk standby jest zamontowany na płytce w kształcie mocowania izostatu (uszy do przykręcenia w miejsce izostatu). Dioda LED standby w moim gramofonie podświetla przycisk, który jest zrobiony z pleksi. W wypadku okrągłego klawisza (gramofon Bernard) jest to walec z  pleksi, wewnątrz którego jest nawiercony otwór z wklejoną diodą LED. W gramofonie Fonica GS 4xx z prostokątnym, płaskim klawiszem przycisk wyciąłem z płytki pleksi o grubości 3 mm, a dioda standby jest w obudowie SMD i jest przyklejona do krawędzi klawisza. Sposób zamontowania płytki układu elektronicznego pokazano na rysunku 4.

Grzegorz Mazur

Rysunek 4. Sposób włączenia płytki w gramofonie

62

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

T E M AT N U M E R U RFID

WYBÓR KONSTRUKTORA

Elementy systemów RFID – wybór konstruktora Na kompletny, funkcjonalny system RFID składa się najczęściej wiele różnych elementów. Należą do nich nie tylko podzespoły odpowiadające za komunikację radiową, ale też części infrastruktury, które umożliwiają analizę informacji zapisanych na tagach i  wykonanie stosownych operacji. W  niniejszym artykule skupiamy się jednak na kluczowych elementach techniki RFID: znacznikach i  czytnikach. Przeglądając rynek elektroniki pod kątem kluczowych podzespołów systemów identyfikacji radiowej szybko można zorientować się, że oprócz ogromnej różnorodności samych tagów, można znaleźć też bardzo wiele gotowych czytników. Tymczasem wybór specjalizowanych układów scalonych przeznaczonych do samodzielnej budowy czytników jest bardzo ograniczony – łatwiej już  znaleźć anteny do gotowych czytników.

Znaczniki Liczba rodzajów dostępnych znaczników jest przeogromna. Wydaje się przy tym, że istnieje pewna specyfika dotycząca sprzedaży: dystrybutorzy, którzy zajmują się sprzedażą różnego rodzaju komponentów elektronicznych mają w swojej ofercie znaczniki wielu różnych standardów (spośród tych, które opisujemy w artykule poświęconym technikom RFID). Natomiast, które nie wywodzą się z rynku elektroniki lub ich oferta koncentruje się właśnie na sprzęcie do identyfikacji radiowej, częściej stawiają na różnorodność wykonań oferowanych znaczników, ograniczając przy tym do jednego, dwóch, a  czasem trzech standardów RFID. Nie jest to co prawda ścisła zasada, ale próba przejrzenia rynku oferowanych w Polsce znaczników pozwala na taką generalizację. Trudno powiedzieć, która forma tagów cieszy się największą popularnością. Zależy to bezpośrednio od zastosowań i  choć praktycznie nie da się z  góry wskazać dominującego rozwiązania, to łatwo dostrzec pewne trendy. Przykładowo, dużą popularnością cieszą się znaczniki w  postaci kart. Jest to zarazem jeden z  powodów, dla których tagi nierzadko nazywane są właśnie kartami. Karty wykonywane są najczęściej z  tworzywa ABS, które jest tanie, dosyć odpor-

64

ne na zarysowania i nieco elastyczne. Podobnie łatwo znaleźć karty z PVC lub PET. Najczęściej mają one tzw. kształt ISO, czyli wymiary: 85,6 mm×54 mm×0,76 mm, dzięki czemu można je zadrukować nawet na małych, niedrogich drukarkach. Pozwala to tworzyć identyfikatory, które następnie noszone są w portfelu (ten sam rozmiar, co w przypadku kart płatniczych), lub na smyczach, na szyi. Na karcie można też nadrukować kody graficzne, które ułatwiają identyfikację, lub wyposażyć je w hologramy zabezpieczające, paski magnetyczne, albo nawet mikroprocesory, tak jak dzieje się to w przypadku większości nowoczesnych kart płatniczych.

Karty stosowane są więc przede wszystkim w systemach kontroli dostępu. Jednakże poza instytucjami i  biurami, wygodniejszą formą może być kształt breloka, który łatwo jest przyczepić do kluczy. Breloki wykonywane są również przede wszystkim z tworzyw sztucznych, ale spotkać można też wersje np. skórzane lub pokryte materiałami skóropodobnymi. Są znacznie trudniejsze w zadrukowaniu, ale trudniej je złamać, a w przypadku specyficznych wykonań, mogą stano-

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Elementy systemów RFID – wybór konstruktora

wić element ozdobny, bądź podkreślający prestiż związany z  dostępem do obiektów wymagających identyfikacji za pomocą znacznika. Podobne kształtem są znaczniki pastylkowe, nazywane też guzikowymi, które znajdują zastosowanie głównie w przemyśle. W postaci żetonów bywają też używane w  niektórych miastach na świecie, jako zwrotne bilety komunikacji miejskiej. Mogą też być wykorzystywane do zabezpieczania obiektów w sprzedaży (np. ubrań), rozpoznawania ubrań w pralniach lub do identyfikacji elementów przemyśle. Często są przewiercone na wylot, co ułatwia ich montaż. Łatwo je dostać w  wersjach odpornych na ekstremalne temperatury. Znalezienie modeli wytrzymujących od -40°C do +150°C nie jest trudne, a wybór modeli pracujących już przy -50°C lub nawet do 200°C, choć niewielki, także istnieje. Odpowiedni materiał wykonania pozwala na stosowanie ich w agresywnych chemicznie środowiskach, czy choćby wewnątrz bębnów pralek. Producenci oferujący podzespoły typowo przemysłowe, często stosują inne kształty niż pastylki. Popularną formą są prostopadłościenne bloczki z dwoma lub czterema nawierceniami lub uchwytami montażowymi. Dzięki wysokiemu stopniowi ochronności (np. IP69K) i dobremu dociskowi, wytrzymują nawet najtrudniejsze warunki środowiskowe w przemyśle. Wodoszczelność jest też pożądana w  zupełnie innym obszarze zastosowań, tj. w  salonach fitnessu i  na basenach. W  takich miejscach dosyć często korzysta się ze znaczników wykonanych w postaci obrączek lub przypominających kształtem zegarki naręczne. Są one używane do zliczania czasu pobytu klienta na terenie placówki, korzystania z poszczególnych usług lub do zabezpieczenia dostępu do szafek w przebieralni. Mniejsze obrączki mają zastosowanie w śledzeniu i  identyfikacji ptaków – zarówno w  naturze, jak i  w  przypadku gołębi pocztowych.

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Obrączki nie są jednak podstawowym sposobem znakowania zwierząt z użyciem technologii RFID. Częściej służą temu tagi w postaci kapsułek, które wszczepia się pod skórę zwierząt. Dzięki temu znacznie trudniej jest doprowadzić do sytuacji, że zwierzę zgubi znacznik lub, że zostanie on zdjęty przez właściciela. Kapsułki często są obudowane szkłem lub tworzywem sztucznym – najczęściej przezroczystym, o  długości kilkunastu milimetrów. Nie wszystkie przeznaczone są do implantacji. Cześć wykonywana jest z myślą o zastosowaniach przemysłowych. O  ile kapsułki mogą wydawać się najmniejszymi znacznikami RFID, to w wielu zastosowaniach, w których duży rozmiar tagu jest problematyczny, korzystniejsze będzie zastosowanie naklejek. Mają one najczęściej rozmiary dużych monet, tylko trochę grubszych od kartki papieru. Etykiety tego typu mogą być wygodnie stosowane do oznaczania książek w bibliotekach i różnych produktów, których identyfikacja odbywała się dotąd za pomocą kodów kreskowych lub dwuwymiarowych. Są to zarazem chyba najtańsze ze znaczników i również pozwalają na łatwy zadruk ich powierzchni. Dużą popularnością cieszą się znaczniki NFC NTAG203 oferowane w postaci naklejek, które współpracują ze wszystkimi nowoczesnymi smartfonami. Z zastosowaniem naklejek wiążą się jednak pewne ograniczenia. Co oczywiste, ich samoprzylepna powierzchnia służy temu, by można je było nakleić na różne przedmioty, do których będzie można następnie zbliżyć czytnik. Jednakże w przypadku standardowych etykiet, naklejenie ich na powierzchnię metalową poskutkuje niemożnością odczytu. Metal silnie zakłóca komunikację  z  czytnikiem, w  związku z  czym opracowano specjalne naklejki przeznaczone właśnie do naklejania na powierzchnie metalowe. Są one określane mianem „anti-metal” lub „RFID on metal”, przy czym mogą być wykonane na trzy sposoby. Najprostszą jest odsunięcie anteny od metalu poprzez wprowadzenie dodatkowej warstwy, np. w postaci pianki silikonowej, lub ewentualnie grubego kartonu. Sprawia to, że naklejka jest istotnie grubsza, ale rozwiązuje problem. Alternatywną metodą jest zastąpienie kilkumilimetrowej warstwy silikonu, cienką folią ferrytową, która redukuje wpływ metalu. To chyba najwygodniejsze rozwiązanie, choć trzeba zauważyć, że zastosowanie ferrytu ogranicza nieco zasięg, z którego możliwe jest odczytanie znacznika. W praktyce, dla znaczników NFC, które pracują na częstotliwości 13,56 MHz, dodanie cienkiego ferrytu pozwala na zwiększenie siły sygnału odbieranego z naklejki RFID naklejonej na metalową powierzchnię w  takim samym stopniu, jak odsunięcie zwykłej naklejki od tej powierzchni o 3-4 mm. Trzeba jednak zaznaczyć, że odsunięcie normalnej naklejki o 10 mm znacznie bardziej zmniejsza zakłócenia, a  odsuwanie naklejek z  warstwą ferrytową nie przynosi żadnych dodatkowych korzyści. Dostępne są też znaczniki RFID typu „anti-metal” wyposażone w  odpowiednio wyprofilowane anteny, które pozwalają na montaż tagów na powierzchniach metalowych, ale nie dotyczy to naklejek, a raczej znaczników przeznaczonych do odczytu z  większych odległości. W  przemyśle, znaczniki przeznaczone do montażu na metal (a  nawet w  metal), przeznaczone są do etykietowania komponentów – np. do budowy samolotów, czy choćby do identyfikacji broni. Warto wspomnieć, że część dostawców ma w  swojej ofercie też znaczniki określane mianem „Combo”, które pracują w więcej niż jednym standardzie, tj. na dwóch różnych pasmach. Najczęściej są to pasma: 125 kHz + UHF (czyli tzw. UHF+LF) albo UHF + 13,56  MHz (UHF+HF). Znaleźć można też moduły Combo LF+HF, tj. 125  kHz + 13,56 MHz.

65

T E M AT N U M E R U RFID

WYBÓR KONSTRUKTORA

Czytniki Budując własną aplikację RFID warto sięgnąć po gotowe czytniki. Wynika to z  faktu, że ich oferta jest bardzo bogata i  łatwo jest dobrać model, który będzie spełniał nawet nietypowe wymagania. Jednocześnie jest to szybsze rozwiązanie niż projektowanie własnego czytnika, a  zazwyczaj także tańsze. W  praktyce jedynie bardzo duży, przewidywany wolumin produkcyjny lub konieczność silnej minimalizacji wymiarów tworzonego urządzenia, uzasadniają sięgnięcie po układy scalone do tworzenia systemów RFID. Dostępne, gotowe czytniki RFID występują najczęściej w postaci gotowych, kompaktowych urządzeń z własnymi obudowami, ale można znaleźć też wersje OEM-owe. Nierzadko wyposażane są w  wyświetlacze, na których prezentowana jest informacja o  danych odczytanych ze znacznika lub mają zainstalowane diody, informujące choćby o  przyznaniu lub odmówieniu dostępu do chronionych obiektów. Łatwo też dostać modele ze zintegrowanymi klawiaturami numerycznymi, które pozwalają na wprowadzenie kodu zamiast zbliżania tagu. Moduły tego typu są przeznaczone do podłączenia do aplikacji za pomocą interfejsów szeregowych, takich jak np. RS-232, RS-485 lub USB. Co ważne, niektóre z czytników mają zintegrowaną antenę, a niektóre złącze antenowe, które pozawala na podpięcie oddzielnego modułu anteny. Oczywiście, wiele z  tych czytników może posłużyć też jako programatory RFID. Alternatywą do czytników stacjonarnych są modele przenośne, które sprawdzają się przede wszystkim w  aplikacjach związanych z  logistyką. Czytniki te mogą służyć do przeprowadzania inwentaryzacji lub do śledzenia przesyłek. Nierzadko mają zintegrowane czytniki kodów kreskowych lub dwuwymiarowych oraz wyświetlacze, a czasem także klawiatury. Dostawcy oferują też gotowe biblioteki programistyczne przeznaczone do szybkiego tworzenia aplikacji na systemy MS Windows lub Linux. Warto też zwrócić uwagę na fakt, że można nabyć od razu kompletny, typowy system RFID, zamiast wynajdywać go na

66

nowo. Typowe rozwiązania obejmują systemy RFID przeznaczone do rejestracji czasu pracy, systemy przedpłatowe do prostych rozliczeń z zarządzaniem płatnościami i kontami przez Internet, czy choćby systemy dla bibliotek albo komunikacji miejskiej.

Moduły i układy scalone W  sytuacjach, w  których konieczne jest sięgnięcie po samodzielne układy RFID, większość projektantów spotka się prawdopodobnie z produktami firmy NXP, która jest liderem w tej dziedzinie. Na rynku można znaleźć też układy firm STMicroelectronics, Texas Instruments, Broadcom, EM Electronics, EF Solutions i kilku innych mniej znanych, lub takich które dostarczają częściowo zintegrowane rozwiązania: Olimex, ID Mos, czy Sparkfun. Część dostawców ma w  swojej ofercie gotowe zestawy uruchomieniowe, które ułatwiają przygotowywanie nowych projektów.

Marcin Karbowniczek, EP

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Układ EM4095 do programatorów i czytników RFID

Struktura wewnętrzna układu obejmuje blok pętli fazowej PLL i układy sterowania w  części nadawczej oraz demodulator synchroniczny i  układy filtrujące w części odbiorczej. Aby zrealizować kompletny czytnik lub programator RFID, należy wyposażyć układ EM4095 w  antenę zewnętrzną, układ mikroprocesorowy oraz kilka elementów pasywnych. Nie ma konieczności dołączania rezonatora kwarWybrane parametry układu EM4095: • Zgodność z transponderami wykorzystującymi układy EM4102, EM4200, EM4450 i EM4205/EM4305. • Typ modulacji: AM OOK. • Zakres częstotliwości fali nośnej: 100…150 kHz. • Pobór prądu w trybie uśpienia: 1 mA. • Czas przejścia z trybu uśpienia do aktywnego: 25 ms. • Zakres napięcia zasilania: 4,1…5,5 V. • Zakres temperatury pracy: -40…+85°C. • Dostępny w obudowie: SO16/0.15”.

cowego. Komunikacja układu z  układem mikroprocesorowym jest realizowana za pomocą 4 linii: • DMOD_OUT – wyjście sygnału po demodulacji. • MOD – przełączanie układu między trybem odczytu i zapisu. • SHD – przełączanie układu w tryb uśpienia. • RDY/CLK – flaga gotowości i wyjście taktujące. Układ EM4095 zawiera modulator i  demodulator, natomiast nie ma wbudowanego rdzenia mikrokontrolera lub innego układu programowalnego. Tworzy warstwę sprzętową nadajnika/odbiornika, ale nie zapewnia obsługi żadnego protokołu komunikacyjnego – implementacja odpowiedniego spoczywa na konstruktorze urządzenia. Dzięki temu układ może znaleźć zastosowanie w  wielu aplikacjach i  może współpracować z  transponderami różnych producentów, pracującymi z częstotliwością nośną 100…150 kHz i  modulacją OOK. Przykładowe zastosowania są następujące: • zamki elektroniczne • immobilizery • systemy kontroli dostępu • systemy identyfikacji zwierząt • systemy identyfikacji bagażu na lotniskach

Rysunek 1. Czytnik transponderów z układem EM4095 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

RFID

EM4095 to układ scalony transceivera RFID (125 kHz) przystosowany do współpracy z  transponderami z  rodziny Unique pracującymi z  modulacją amplitudy częstotliwości nośnej 125  kHz. Urządzenie z  EM4095 umożliwia bezprzewodową transmisję dwukierunkową przy zastosowaniu transponderów read/write lub odczyt danych z  transponderów read only.

T E M AT N U M E R U

PREZENTACJE

Dodatkowe informacje: Micros sp.j. W.Kędra i J.Lic ul. E.Godlewskiego 38, 30-198 Kraków tel. +48126369566, faks +48126369399 [email protected], www.micros.com.pl

• systemy rejestracji czasu pracy • automatyka przemysłowa • systemy bezdotykowych płatności Na rysunku  1 pokazano przykładowa aplikację czytnika tagów RFID, natomiast na rysunku  2 ich programatora. Oczywiście, o ile programator z rys. 2 może czytać transpondery read only i  odczytywać/ programować transpondery read/write, o tyle czytnik z rys. 1 może jedynie odczytywać informacje z  obu rodzajów transponderów. Na koniec pragniemy zwrócić uwagę Czytelników również na inne produkty z oferty firmy Micros. Są to: • EM4094 – układ AFE do identyfikatorów i  czytników RFID pracujących z  częstotliwością nośną 13,56 MHz. • MP01611 – oparty na układzie EM4095 moduł czytnika RFID ze zintegrowaną anteną.

Rysunek 2. Programator transponderów z układem EM4095

67

T E M AT N U M E R U RFID

PODZESPOŁY

Podzespoły do RFID w ofercie firmy Gamma Firma Gamma Sp. z  o.o. – jako dystrybutor podzespołów elektronicznych – ma w  swoim stałym portfolio szeroką ofertę produktów związanych z  bezprzewodową identyfikacją radiową RFID, począwszy od kart ISO przez transpondery przemysłowe, po gotowe czytniki oraz moduły o  zróżnicowanym zasięgu. Ostatnio obszerną ofertę modułów RFID wzbogacił SkyeModule Gemini firmy Skyetek (fotografia  1), który jest dwusystemowym modułem czytnika transponderów HF 13,56 MHz, zgodnych ze standardem ISO4443A/B (MIFARE) oraz ISO18092 (NFC). Dzięki niewielkim wymiarom wynoszącym zaledwie 40  mm×38  mm×5  mm oraz wykorzystaniu procesora bazującego na rdzeniu ARM Cortex M0 i wydajnego transceivera HF, jest to jeden z najbardziej elastycznych oraz energooszczędnych produktów aktualnie dostępnych na rynku modułów RFID. Moduł ma wbudowaną antenę oraz złącze dla anteny zewnętrznej. Zasięg działania – w zależności od warunków aplikacji – wynosi od 5 do 8 cm, co predysponuje ten model czytnika do zastosowania w systemach kontroli dostępu, biletów elektronicznych itp. Istnieją dwa sposoby, aby zacząć projektowanie aplikacji RFID w oparciu o moduł Gemini. Konstruktor czy programista ma do wyboru zestaw SkyeModule Gemini Developer Kit lub zestaw SkyeModule Gemini Evaluation Kit. Skrócone opisy obu zestawów umieszczono w tabeli 1.

Fotografia 1. Moduł czytnika/programatora RFID SkyeModule Gemini firmy Skyetek

Tabela 1. Zestawy ewaluacyjne SkyeModule Gemini Developer Kit i  SkyeModule Gemini Evaluation Kit SkyeModule Gemini Developer Kit jest przeznaczony dla tych konstruktorów, którzy mają na celu zastosowanie modułów Gemini w  konkretnej aplikacji. Gemini Developer Kit zawiera: • trzy moduły Gemini, • płytę bazową • antenę zewnętrzną, • zasilacz 6  V, • adapter zasilania, • kabel RS-232, • kabel USB 2.0, • biblioteki oprogramowania, • przykładowy zestaw transponderów SkyeTek Kit Tag dla NFC oraz MIFARE, • oprogramowanie SkyeWare 4, • 1 rok wsparcia technicznego.

68

Wybrane parametry SkyeModule Gemini firmy Skyetek • Praca z wysoką częstotliwością 13,56 MHz. • Odczyt oraz zapis transponderów zgodnych z ISO14443A/B. • Odczyt oraz zapis transponderów oraz innych urządzeń NFC w trybie peer-to-peer, zgodnych z ISO18092. • Emulowanie tagów NFC zgodnych z ISO18092. • Uwierzytelnianie 3DES dla tagów MIFARE Ultralight C. • Uwierzytelnianie AES dla MIFARE Plus oraz Crypto1 dla MIFARE Classic. • Szeroki zakres napięcia wejściowego – od 2 do 5,5 V. • Mały pobór prądu zasilania w stanie głębokiego uśpienia – jedynie 10 mA. • Wsparcie dla interfejsów USB, RS232 TTL, SPI, I2C. • Zgodność z normą ROHS2, CE, FCC Modular. • Produkowany z zachowaniem norm ISO9001 oraz ISO13485. Firma Gamma ma w swojej ofercie również szereg innych uznanych w branży modułów oraz gotowych czytników RFID, na przykład polskiego przedsiębiorstwa Netronix, które od początku swojej działalności w 1997 r. z sukcesem projektuje oraz wytwarza różnorodne produkty RFID dla szerokiego zakresu aplikacji. W regularnej ofercie na szczególną uwagę zasługuje nowoczesny moduł czytnika NANO-M (fotografia 2), który z racji swoich miniaturowych wymiarów wynoszących zaledwie 17,5 mm×17,5 mm×3 mm jest uważany za jeden z  najmniejszych OEMowych modułów RFID. Gdyby porównać jego wymiary z monetą, to najbliższym odpowiednikiem byłaby moneta o nominale 20 groszy mająca średnicę 18,5 mm. Firma Netronix przygotowała narzędzie wyboru czytników, dzięki któremu szybko odnaleźć można rozwiązanie pasujące do aplikacji docelowej. Można z niego skorzystać na stronie internetowej http://bit.ly/netronix lub za pomocą odnośnika umieszczonego na stronie producenta www.netronix.pl. Jeśli aplikacja docelowa wymaga dodatkowych funkcji specjalnych, to firma Netronix może na zamówienie przygotować moduł spełniającego te wymagania. Moduł NANO-M nie ma wbudowanej anteny, a dzięki możliwości montażu SMD oraz wsparciu dla najbardziej popularnych interfejsów, takich jak m.in.: I2C, SPI, RS-485, RS-232 (o  poziomach TTL), Wiegand, Dallas, może być z  powodzeniem zastosowany w  nowych jak i obecnych aplikacjach.

SkyeModule Gemini Evaluation Kit jest przeznaczony dla konstruktorów, chcieliby sprawdzić możliwości technologii RFID i/lub NFC, ale jeszcze nie pracują nad konkretną aplikacją. Gemini Evaluation Kit zawiera: • moduł Gemini wyposażony w  złącze micro USB, • kabel micro USB do przyłączenia do komputera hosta, • przykładowy zestaw transponderów SkyeTek Kit Tag dla NFC oraz MIFARE, • przykładowe oprogramowanie służące do zapisu i  odczytu znaczników NFC. Fotografia 2. Nowoczesny moduł czytnika NANO-M firmy Netronix ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Podzespoły do RFID w ofercie firmy Gamma Wybrane parametry modułu NANO-M firmy Netronix: • Praca z wysoką częstotliwością 13,56 MHz. • Obsługa transponderów MIFARE S50, S70, UltraLight, DESFire (tylko odczyt ID), MIFARE Plus (praca w trybie SL1 oraz odczyt ID). • Wyprowadzenie sygnału umożliwiającego przywrócenie nastaw fabrycznych. • Wyjście antykolizyjne dla wielu czytników pracujących w bliskiej odległości. • Niewielki pobór prądu. • Tryb uśpienia. • Poór prądu w trybie uśpienia jedynie 1 mA. • 5 konfigurowalnych wejść/wyjść. • Sterowanie wyjściami dwustanowymi. • Odczytywanie wejść dwustanowych. • Wykonywanie komend zabezpieczone hasłem. • Miniaturowe wymiary, jedynie 17,5 mm×17,5 mm×3 mm. • Aktualizacja oprogramowania poprzez interfejs RS-232 przy użyciu programu NEFIR.

Nowym modułem czytnika RFID w ofercie firmy Netronix jest model CTU-P2R (fotografia 3), który oprócz obsługi standardu MIFARE Classic charakteryzuje się również pełnym wsparciem dla standardu MIFARE Plus, UltraLight C, DESFire, DESFire EV1. Moduł CTU-P2R posiada ponadto wbudowaną antenę PCB, przekaźnik dla obsługi zamka elektromagnetycznego oraz buzzer. W zależności od wersji, może być wyposażona w interfejs RS232, RS485 lub UART.

Fotografia 3. Wybrane parametry modułu CTU-P2R firmy Netronix: • Praca z wysoką częstotliwością 13,56 MHz. • Obsługa standardów MIFARE Classic S50, S70, MIFARE Plus, UltraLight C, DESFire, DESFire EV1. • Wbudowany przycisk konfiguracyjny/powrotu do ustawień fabrycznych. • Konfigurowalne wejścia/wyjścia cyfrowe. • Konfigurowanie zachowania buzzera, przekaźnika. • Sterowanie wyjściami cyfrowymi. • Odczytywanie wejść cyfrowych. • Możliwość konfigurowania formatu wysyłanego numeru ID. • Obsługa funkcjonalności MAD. • Transmisja zabezpieczona hasłem. • Aktualizacja oprogramowania przez interfejs komunikacyjny.

Moduły czytników RFID firm Skyetek oraz Netronix oferowane przez firmę Gamma mają spore możliwości oraz szeroki zakres potencjalnych aplikacji, począwszy od kontroli dostępu, przez interaktywne kioski, gry oraz systemy lojalnościowe bazujące na technologii RFID, po punkty ATM, obsługę maszyn vendingowych oraz kontrolę płatności komunikacyjnych. Moduły te – dzięki elastycznej obsłudze najpopularniejszych interfejsów komunikacyjnych – mogą być z powodzeniem stosowane w nowych i istniejących aplikacjach. Dodatkowe informacje: Gamma Sp. z o. o. ul. Kacza 6 lok. A, 01-013 Warszawa tel.: +48 22 862 75 00, fax: +48 22 862 75 01, e-mail: [email protected]

REKLAMA

Podsumowanie

Menedżer produktów Ampire, HID Global, Netronix, Skyetek, Varta: Jacek Dzięgielewski tel. +48 22 862 75 04, e-mail: [email protected]

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

69

T E M AT N U M E R U

RFID

NOTATNIK KONSTRUKTORA

Identyfikacja bezprzewodowa Techniki identyfikacji bezprzewodowej zyskują w  ostatnim czasie na znaczeniu za sprawą wzrostu stopnia zaawansowania urządzeń stosowanych powszechnie przez „zwykłych ludzi”. Najbardziej popularnym sposobem zdalnej identyfikacji jest użycie fal radiowych, czyli skorzystanie ze standardów należących do grupy technologii RFID. Tymczasem, dzięki popularyzacji smartfonów i  płatności zbliżeniowych, coraz częściej spotkać się można też  z  czytnikami i  znacznikami NFC. Fotografia 1. Znacznik RFID w postaci kapsułki Choć pierwsze koncepcje znaczników RFID pojawiły się już w  latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku, to popularność tej idei zaczęła istotnie wzrastać dopiero w ostatnich 10-15 latach. Wynika to z kilku aspektów. Przede wszystkim udało się opracować nowe technologie, które pozwoliły obniżyć ceny znaczników. Zmalała również ich wielkość, a technologie komunikacji sieciowej – przewodowe i  bezprzewodowe – umożliwiły sensowne wykorzystanie danych odczytywanych ze znaczników. W  końcu, coraz bardziej wdzierająca się w  codzienność automatyzacja różnych aspektów ży-

70

cia, wymusiła przyjęcie pewnych rozwiązań zdalnej identyfikacji, bez których nie byłoby możliwe uproszczenie czy też przyspieszenie wykonywania różnego rodzaju operacji.

Różne zastosowania – różne standardy Na przestrzeni lat powstało bardzo wiele różnorodnych standardów RFID, z  czego wiele jest wciąż wykorzystywanych – przykładowy, używany np. do znakowania zwierząt, pokazano na fotografii 1. Poszczególne z  nich zyskały popularność w  konkretnych aplikacjach – i jeśli były to instalacje w dużej

skali, pozostały w  użytku przez długi czas. Co więcej, wraz z  postępem technologicznym pojawiały się unowocześnione wersje starych standardów, które choć najczęściej były kompatybilne wstecz, komplikują obraz „świata” RFID. Nie zmienia to faktu, że jest kilka cech wspólnych dla wszystkich lub większości, nawet niekompatybilnych ze sobą standardów znaczników RFID.

Cechy wspólne Znaczniki RFID dostępne są w  trzech wersjach, które różnią się przede wszystkim spoELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Identyfikacja bezprzewodowa

Fotografia 2. Płytka drukowana czytnika RFID oraz tagi w postaci breloczka sobem ich zasilania. Mogą to być tagi aktywne, pasywno-aktywne i pasywne. Znaczniki aktywne mają własne źródło zasilania i  mogą funkcjonować jako niezależne urządzenia elektroniczne. Mogą same inicjalizować transmisję, bez potrzeby pobudzenia przez czytnik (fotografia  2). Co więcej, wbudowane źródło energii umożliwia emisję sygnału na dużą odległość, zależną jedynie od zastosowanej anteny i  ilości dostępnej energii, zgromadzonej w baterii (albo akumulatorze) lub pobieranej z sieci. Znaczniki pasywno-aktywne również korzystają z własnego źródła energii do przeprowadzenia transmisji, co pozwala im na przesył sygnału na duże odległości, ale mają mniej obwodów elektronicznych i nie mogą samodzielnie zainicjalizować komunikacji. Czekają w uśpieniu do momentu, gdy wzbudzi je czujnik i  wtedy odpowiadają z  mocą dobraną przez ich projektantów. Konieczność wbudowania źródła energii jest znacznym ograniczeniem dla twórców znaczników. Zasilanie sieciowe jest bardzo niewygodne w  stosowaniu, ponieważ sprawia, że znacznik przestaje być przenośny, a przecież istotą większości zastosowań jest możliwość identyfikacji obiektów poruszających się. Zasilanie akumulatorowe jest natomiast kosztowne – wbudowanie baterii nie tylko zwiększa cenę znacznika, ale też ogranicza jego żywotność. Dlatego powstały też znaczniki pasywne – najtańsze, a jednocześnie mogące pracować praktycznie bezterminowo długo. Znaczniki pasywne zawierają minimalną ilość obwodów elektronicznych. W  trakcie spoczynku w  ogóle nie mają zasilania i  nie pobierają prądu. Oczekują w  uśpieniu do momentu, gdy wzbudzi je czytnik, którego pole elektromagnetyczne wyindukuje napięcie na złączu anteny tagu. Dzięki odpowiedniej konstrukcji, antena służy jako element zbierający energię fal radiowych i przekazujący ją do układu elektronicznego znacznika, by ten mógł odpowiedzieć na odczyt. Zebrana energia jest też wykorzystywana do wyemitowania odpowiedzi, przy czym ze względu na jej ograniczoną ilość, dostępny zasięg transmisji jest bardzo mały. ZnaczELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

niki tego typu najczęściej dają się odczytać jedynie z  odległości nie większej niż  około 10 cm. Na realny dystans odczytu tagu wpływa też częstotliwość, na której pracuje. W  zależności od standardu i  planowanego zastosowania, korzysta się z kilku różnych pasm transmisji. Są to: ok. 125  kHz; 13,56 MHz, 433 MHz, 866 MHz oraz pasmo ISM 2,4-5,8  GHz. W  trakcie prac jest standard operujący w paśmie 3,1 – 10 GHz. Do cech wspólnych różnych standardów tagów RFID należy też fakt, że większość z nich ma pewną pamięć, w której zapisany jest unikalny, niezmienny numer identyfikacyjny. W  zależności od zastosowania, może on w pełni wystarczać do danej aplikacji, lub może być konieczne zapisanie w  pamięci znacznika dodatkowych informacji. Tu pojawiają się większe różnice, gdyż pamięć ta może mieć różną pojemność i może być zapisywana jednokrotnie lub nadpisywana wiele razy, w zależności od standardu.

czym możliwy jest dobór sposobu kodowania emitowanych danych: Manchester lub dwufazowy. Kolejna wersja – Hitag S, dostępna jest w  dwóch odmianach – o  pojemności 256 lub 2048  bitów. Pozwala na szybszą transmisję, nawet przy większych dystansach niż poprzednio omówione wersje standardu Hitag oraz pracuje w  pełnym zakresie częstotliwości od 100 do 150 kHz. Tagi Hitag S mają 32-bitowy, unikalny identyfikator oraz

Rysunek 3. Logo Mifare

Standard Hitag

48-bitowy klucz szyfrujący. Są powszechnie stosowane do znakowania ptaków, takich jak Standard Hitag spopularyzował się w  wienp. gołębie pocztowe. lu aplikacjach przemysłowych, w  logistyce, Ostatnią  z  odmian standardu jest Hiw  znakowaniu zwierząt, a  nawet w  niektótag  m, którą zaprojektowano tak, by znaczrych systemach lojalnościowych, do identyniki te były jak najmniejsze, a jednocześnie fikacji klientów. Dzięki niskiej częstotliwości zgodne z  pozostałymi cechami tej rodziny. transmisji, tj. od 100 do 150 kHz, świetnie Są najbardziej zbliżone do standardu Hisprawdza się w  trudnych warunkach przetag S. mysłowych, czyli tam, gdzie silne są szumy tła. Znaczniki Hitag są zgodne z międzynarodowymi standardami, takimi jak ISO 11784, Mifare ISO 11785, ISO 14223 i ISO 18000-2. Kolejnym, bardzo popularnym standardem Na przestrzeni lat powstały 4 odmiany jest Mifare (rysunek  3), nad którego rozwosystemu Hitag, które różnią się pojemnością jem pracuje firma NXP Semiconductors. Prodostępnej pamięci, dokładną częstotliwością ducent ten jest jednym z liderów w dziedzipracy i kilkoma innymi szczegółami. nie układów do czytników RFID, co zapewPodstawowy standard Hitag 1 pracuniło dużą popularność standardowi Mifare. je na częstotliwości 125  kHz i  nie wymaga Jest on wykorzystywany m.in. w  systemach żadnych dodatkowych komponentów poza biletów komunikacji miejskiej (fotografia  4) zewnętrznym czytnikiem. Komunikacja w wielu miejscach na świecie, w tym w nieze skanerem odbywa się dwukierunkowo, których miastach w  Polsce. Charakteryzuje w  trybie half duplex, przy czym możliwe się względnie dużą ilością pamięci dostępnej jest szyfrowanie danych, a dzięki zastosowani algorytmu antykolizyjnego, można skutecznie odczytać wiele znaczników zbliżonych jednocześnie. Hitag 1 zawiera też obsługę korekcji błędów na podstawie sumy kontrolnej. Tagi te mieszczą 2048 bitów pamięci wielokrotnego zapisu. Tagi Hitag 2 mają natomiast jedynie 256  bitów pamięci, z  czego tylko 128 może być zapisane przez użytkownika. Również obsługują szyfrowanie, przy Fotografia 4. Karta Mifare do komunikacji miejskiej

71

T E M AT N U M E R U

RFID

NOTATNIK KONSTRUKTORA dla użytkownika, przy zachowaniu korzystnych cen. Jest to też standard obsługiwany przez większość nowoczesnych smartfonów, wyposażonych w czytniki NFC, choć sytuacja ta się zmienia, o czym piszemy w dalszej części artykułu. Na przestrzeni lat powstało wiele odmian Mifare, z czego pierwszy, Mifare Classic 1K powstał niemal 20 lat temu. Karty Mifare Classic 1K mają pamięć o pojemności 1024 bajtów, podzielonych na 16 bloków, z czego każdy blok jest zabezpieczony dwoma różnymi kluczami. Każdy z  kluczy może zostać zaprogramowany do zezwalania na operacje odczytu, zapisu, czy też np. inkrementacji lub dekrementacji wartości zapisanych w blokach, dzięki czemu można wygodnie manipulować zawartością znacznika, przy zapewnieniu pewnego stopnia bezpieczeństwa. Karty tego typu bardzo często stosowane są nie tylko jako bilety, ale też jako identyfikatory pracowników, czy też przepustki. Mogą również posłużyć, jako proste karty prepaidowe, na których zapisywana jest pewna liczba kredytów, zmniejszana wraz z  dokonywanymi zakupami. Rozszerzoną wersją tych tagów są znaczniki Mifare Classic 4K o  pojemności 4096 bajtów, podzielonej na 40 bloków. 32 bloki mają pojemność po 64 bajtów, a pozostałe 8 po 256 bajtów. Istnieje także wersja Mifare Classic Mini, która ma 320 bajtów pamięci, podzielonych na 5 bloków po 64 bajty. W każdej z wersji Mifare Classic, 16 bajtów każdego bloku jest zarezerwowanych na klucze i  informacje o  sposobie ich użycia. Ponadto, pierwsze 16 bajtów karty zawiera jej numer seryjny oraz dodatkowe informacje wprowadzone przez producenta znacznika. Są to dane tylko do odczytu. Oznacza to, że pojemność dostępna dla użytkownika wynosi 3440 bajtów dla Mifare Classic 4k, 752 bajty dla zwykłego Mifare Classic 1K i 224 bajty dla Mifare Classic Mini. Wszystkie odmiany Mifare pracują na częstotliwości 13,56 MHz. Karty Mifare Classic korzystają z algorytmu szyfrującego, ale jest też wersja pozbawiona tej funkcji. Są to tagi Mifare Ultralight, których pojemność wynosi 64 bajty, podzielone na 16 stron. Dzięki bardzo niskiej cenie tych znaczników, są one nierzadko stosowane jako jednorazowe bilety. Ze względu na brak szyfrowania, ich zabezpieczenie polega na zapisaniu bitu blokującego nadpisanie danych na karcie. Natomiast dokładnie rok temu pojawiła się unowocześniona wersja tych znaczników, której nazwa to Mifare Ultralight EV1. Od poprzedniej generacji różni się ilością dostępnej pamięci (48 lub 128 bajtów), dodatkowymi konfigurowalnymi licznikami, trzema nowymi, niezależnymi, 24-bitowymi licznikami jednokierunkowymi, możli-

72

Tabela 1. Organizacja pamięci w  standardzie Hitag µ Advanced Adres bloku FFh FEh 0Fh 0Eh 0Dh 0Ch 0Bh 0Ah 09h 08h 07h 06h 05h 04h 03h 02h 01h 00h

Zawartość

Ograniczenie hasłem

Konfiguracja użytkownika hasło Pamięć użytkownika bit4=0 => odczyt i  zapis bez hasła; bit4=1 => odczyt bez hasła, zapis z  hasłem

dane TTF zgodnie z  ISO 11784/ISO 11785

bit3=0 => odczyt i  zapis bez hasła; bit3=1 => odczyt bez hasła, zapis z  hasłem

Fotografia 5. Drukarka etykiet RFID wością  zabezpieczenia odczytu za pomocą 32-bitowego hasła oraz mechanizmem podpisywania kart, które zabezpieczają przed ich podrabianiem. W  międzyczasie wprowadzono również standard Mifare Ultralight C, który również został zaprojektowany z myślą o jednorazowych biletach, ale dodatkowo wzbogacono go o  funkcje bezpieczeństwa. Mifare Ultralight C obsługuje szyfrowanie 3DES, ma 192 bajty pamięci EEPROM, podzielone na 4-bajtowe strony, obsługuje mechanizm unikania kolizji (zgodny z ISO 14443) oraz ma unikalny, 42-bitowy numer identyfikacyjny. Karty

te są kompatybilne ze zwykłym standardem Mifare Ultralight oraz zgodne ze specyfikacją NFC Forum Tag Type 2. Bardziej rozbudowaną rodziną kart Mifare jest grupa DESFire, w  której instalowane są układy (oparte na mikrokontrolerach z  8051), zawierające prosty system operacyjny, obsługujący strukturę katalogową. W  zależności od wariantu, oferowane były z  szyfrowaniem 3DES lub AES, z  pamięcią o pojemności 2, 4 lub 8 kB. Obecnie karty te zostały zastąpione przez wstecznie kompatybilną wersję Mifare DESFire EV1. Obsługuje ona 128-bitowe szyfrowanie AES. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Identyfikacja bezprzewodowa Pod koniec minionej dekady wprowadzono też znaczniki Mifare Plus, które miały zastąpić Mifare Classic, zwiększając ich bezpieczeństwo. Jednakże, pomimo że sposób obsługi zapisanych w  nich danych jest identyczny, to wprowadzone zabezpieczenia wymuszają modyfikację czytników, stąd nie można mówić o pełnej kompatybilności wstecznej. Karty Mifare Classic mają 2048 lub 4096 bajtów pamięci oraz 42- lub 32-bitowe, unikalne numery identyfikacyjne. Obsługują 128-bitowe szyfrowanie AES i są oferowane w specjalnych odmianach Mifare Plus S oraz Mifare Plus X. Karty Mifare Plus można odczytywać w  trybie kompatybilności z  Mifare Classic, ale wymaga to ograniczenia zastosowanych zabezpieczeń. Poważnym problemem kart Mifare jest fakt, że ich zabezpieczenia zostały złamane – tj. opracowany metody ataków, które skutecznie i  bardzo szybko pozwalają dostać się  do zapisanych wartości i  podmienić je, bez konieczności znajomości kluczy szyfrujących. Problem ten dotyczy przede wszystkim kart Mifare Classic, ale nowsze odmiany kart również podatne są na niektóre rodzaje ataków. Dobrym przykładem skutków tej podatności są niedawno wykryte oszustwa w  systemie Warszawskich Kart Miejskich, w  których niepowołane osoby nielegalnie programowały bilety komunikacji miejskiej na kartach mieszkańców niektórych miast.

Unique Kolejnym, bardzo popularnym, a  zarazem niezmiernie prostym standardem jest Unique. Obejmuje on jedynie znaczniki pasywne, wyposażone w  niewielką pamięć ROM, zaprogramowaną w  trakcie produkcji tagu. 64-bity pamięci znaczników Unique zawierają 40-bitowy, unikalny numer seryjny, przesyłany na częstotliwości 125 kHz, z użyciem modulacji ASK i  kodowania Manchester. Na pozostałe 24 bity składa się 9 bitów nagłówka (w  postaci samych jedynek), 14 bitów parzystości i bit stopu w postaci wartości 0. Sam numer seryjny zapisywany jest w postaci 10 wierszy po cztery 1-bitowe kolumny, przy czym pierwsze 12 bitów odpowiada identyfikatorowi nadawanemu klientowi przez producenta, natomiast pierwsze 10 bitów parzystości obliczanych jest dla wierszy, a pozostałe 4 – dla kolumn. Karty Unique stosowane są najczęściej do identyfikacji personelu, pomiaru czasu pracy, w  zamkach elektronicznych, a  czasem też w ramach różnych programów lojalnościowych. Stanowią odpowiednik kluczy i niestety, tak jak i klucze mechaniczne, bardzo łatwo jest je skopiować.

Q5 Rozwinięciem standardu Unique jest Q5. Podstawową różnicą jest możliwość zapisu własnego numeru do tego typu znaczników ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Fotografia 6. Maszyna do przemysłowego nakładania etykiet RFID na etapie użytkowania. Zasadniczo są to układy z pamięcią EEPROM, z możliwością zabezpieczenia przed reprogramowaniem. Dostępne są w  wersji z  większą pamięcią: np. 8 słów po 4 bajty, przy czym daje to 224 bity pamięci dostępnej dla użytkownika. Obsługują też inne standardy kodowania i modulacji.

I-Code Standard ten, tak jak Mifare, pracuje na częstotliwości 13,56  MHz. Obejmuje znaczniki z pamięcią o pojemności 1024 bitów, cechujące się szybkim transferem danych i  dużą wytrzymałością. Teoretycznie mogą przesyłać informacje z  szybkością do 53  kb/s, a dzięki systemowi sum kontrolnych pozwalają nawet na 100 tysięcy cykli zapisu. Obsługują też system antykolizyjny, co umożliwia odczyt do około 30 znaczników za jednym razem. Wbudowana pamięć podzielona jest na 32 bloki po 4 bajty. Każdy z  bloków może zostać zabezpieczony przed zapisem. Dzięki możliwości przechowywania dowolnych rodzajów informacji, są często używane do monitorowania i  ewidencji obiektów. Duży

zasięg odczytu oraz unikalny, niezmienialny numer seryjny nadawany przez producenta (4 bloki po 4 bajty) ułatwiają zdalny monitoring przedmiotów. Pomocny jest też system antykradzieżowy EAS oraz mechanizm rozpoznawania grup znaczników. Oprócz ewidencji wyposażenia, znaczniki I-Code są stosowane do śledzenia obiektów, w  bibliotekach, czy na parkingach. Dzięki możliwości wielokrotnego zapisu i odczytu, w znacznikach można zapisywać historię obiektu i na jej podstawie reagować na jego przemieszczanie.

Tiris Standard został opracowany przez firmę Texas Instruments. Od niej zresztą pochodzi nazwa tego standardu – jest to akronim od: Texas Instruments Registration and Identyfication System. Tiris to bardzo stary standard, który zdobył popularność w  wielu zastosowaniach, ale nie jest używany w  nowych aplikacjach. Obejmował znaczniki pasywne.

EPC Global Ostatni z  opisywanych standardów RFID został opracowany przez organizację GS1

73

Tabela 2. Operacje zdefiniowane dla kart Mifare Classic 4K Operacja Odczyt

Opis Odczytanie pojedynczego bloku pamięci

Zapis

Zapis pojedynczego bloku pamięci

Zwiększenie

Obiekt wartość i  wskaźnik sektora wartość i  wskaźnik sektora wartość

Zwiększenie zawartości bloku i  zapisanie wyniku w  wewnętrznej pamięci Zmniejszenie Zmniejszenie zawartości bloku i  zapisanie wyniku w  we- wartość wnętrznej pamięci Transfer Zapis zawartości wewnętrznego rejestru do bloku pamięci wartość Odtworzenie Zapis zawartości bloku pamięci do wewnętrznego rejestru wartość

Rysunek 8. Logo NFC

NFC

RFID

T E M AT N U M E R U

NOTATNIK KONSTRUKTORA

Fotografia 7. Przemysłowy skaner RFID i istotnie różni się od dotychczas zaprezentowanych. Przede wszystkim przygotowano go z  myślą o  konkretnym zastosowaniu, jakim jest jednoznaczna identyfikacja produktów. Konkretnie, twórcom chodziło o  przygotowanie systemu RFID, który mógłby bezpośrednio zastąpić kody kreskowe stosowane w  sprzedaży detalicznej na całym świecie. Nic w tym dziwnego – grupa GS1 odpowiada właśnie za nadzór nad kodami kreskowymi i  przypisuje je producentom, którzy się do niej zgłoszą. Standard EPC Global został przygotowany do pracy w paśmie UHF, na częstotliwości 866  MHz (w  Europie) i  obejmuje znaczniki z  pamięcią 96-bitów. Użytkownik sam programuje sobie pamięć znacznika EPC Global, z tym, że zapisany kod musi jednoznacznie identyfikować produkt, zgodnie z wytycznymi GS1. Znaczniki EPC Global są już stosowane w niektórych sieciach sprzedaży, m.in. w amerykańskim Wal-Marcie, gdzie skracają czas dokonywania zakupów. Dzięki niewielkiej pojemności, brakowi zabezpieczeń i prostej technologii, są bardzo tanie w wytwarzaniu i koszt ich wprowadzenia bywa uzasadniony nawet w sprzedaży detalicznej. Warto wspomnieć, że powstała już druga generacja tego standardu – EPC Global Class 1 Gen 2, która znacząco rozszerza funkcję klasycznego EPC Global o możliwość zapisu

74

znaczników „w terenie” oraz o nowe sposoby kodowania i  przesyłania informacji. Zaimplementowano funkcję  zliczania znaczników znajdujących się  w  zasięgu czytnika, a posiadających ten sam kod. Pozwala to na bardzo szybkie przeprowadzanie inwentaryzacji, gdyż wystarczy zbliżyć skaner (fotografia  7) do opakowania zbiorczego, by policzona została zawartość paczki, w oparciu właśnie o  tagi RFID. Naturalnie, możliwość wprogramowania dodatkowych danych do znaczników drugiej generacji wymusza, by miały one powiększoną pamięć. I w rzeczywistości tak jest, przy czym pamięć użytkownika może zostać dodatkowo zabezpieczona hasłem, czy to przed odczytem, czy też przed zapisem. EPC Global Class 1 Gen 2 wprowadza też  podział na sesje odczytu, które umożliwiają niezakłócające się odczytywanie znaczników za pomocą nawet 4 różnych skanerów we względnie tym samym czasie. Skanerom można przypisać identyfikator sesji (od 1 do 4), tak by odróżnić odczyty wykonywane np. przez skanery inwentaryzujące od odczytów skanerów przy kasach. Oczywiście, tak jak możliwe jest zliczanie takich samych znaczników, znajdujących się blisko siebie, tak EPC Global, dzięki algorytmom antykolizyjnym, pozwala również na szybkie skanowanie wielu produktów na raz.

Rozwinięciem standardów RFID jest NFC (Near Field Communication, rysunek  8), które pozwala na komunikację dwóch równorzędnych i  potencjalnie „inteligentnych” urządzeń za pomocą metod podobnych, jak w  przypadku RFID. Komunikacja nadal odbywa się w oparciu o próbę odczytu wartości znacznika przez czytnik, jednak ze względu na możliwości przetwarzania danych, zaszyte w obu komunikujących się urządzeniach, potencjalne rozwiązania są znacznie bardziej rozbudowane. Przede wszystkim NFC może posłużyć do nawiązywania różnego rodzaju połączeń i  transakcji w  sposób wygodny i  względnie bezpieczny, z  szybkością do 424  kb/s. Z  tego punktu widzenia, w  pewnym zakresie może zastąpić Bluetooth, jednakże zasięg pracy NFC jest znacznie mniejszy. Komunikacja NFC odbywa się na częstotliwości 13,56 MHz, ale na odległość nie większą niż kilkadziesiąt centymetrów. W praktyce, szumy elektromagnetyczne tła oraz obudowy czytników sprawiają, że w  urządzenia NFC trzeba niemalże zetknąć ze sobą, by mogły się skomunikować. I  bynajmniej nie jest to wada, lecz zaleta, gdyż pozwala na selektywne łączenie ze sobą urządzeń obsługujących NFC, bez konieczności każdorazowego, ręcznego uruchamiania trybu komunikacji, nawet jeśli w pobliżu znajduje się wiele znaczników NFC. Istotnie zwiększa to też bezpieczeństwo przesyłu danych. Aby móc próbować połączyć się przez NFC, trzeba mieć bezpośredni, fizyczny dostęp do wybranego urządzenia lub znacznika, prawie tak samo, jakby konieczne było podłączenie do niego kabla. Różnica polega jednak na tym, że nie ma potrzeby precyzyjnego wtykania wtyczki a  orientacja przestrzenna względem siebie, komunikujących się ze sobą urządzeń jest praktycznie nieistotna, o  ile tylko znajdują się w swoim zasięgu. W praktyce NFC stosowane jest obecnie w płatnościach zbliżeniowych (np. Visa PayWave, MasterCard PayPass) (fotografia 9 i fotografia 10) oraz do nawiązywania połączeń Bluetooth i  Wi-Fi, bez konieczności ręcznego wprowadzania danych konfiguracyjnych (np. Android Beam, Samsung Beam). PonadELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Identyfikacja bezprzewodowa

Fotografia 9. Płatność zbliżeniowa przez telefon, z użyciem technologii NFC

Fotografia 10. Płatność zbliżeniowa kartą Paypass, z użyciem NFC to, pasywne znaczniki NFC używane są do identyfikacji obiektów na tej samej zasadzie, co klasyczne tagi RFID.

Kompatybilność NFC i RFID Fakt, że znaczniki NFC i  RFID mogą  zostać wykorzystane do tego samego rodzaju aplikacji sprawia, że warto się zastanowić, które z  rozwiązań będzie korzystniejsze. W  tej kwestii kluczowym jest zrozumienie, czym jest NFC w stosunku do RFID oraz czym różnią się różne odmiany NFC. NFC jest standardem (ISO18092 – Near Field Communication Interface and Protocol-1; ISO21481 – Near Field Communication Interface and Protocol-2), który oparto na licznych innych standardach, w  tym ISO14443, który stanowi podstawę RFID. Ponieważ na bazie ISO14443 powstała więcej niż jedna odmiana systemu znaczników RFID, zgodność tagów różnego typu jest ograniczona. W  praktyce NFC jest rozszerzeniem RFID, co oznacza, że próba skorzystania z czytnika NFC do zeskanowania klasycznego znacznika RFID może zakończyć ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

się częściowym sukcesem. I  w  istocie tak jest. Warto zauważyć, że bardzo popularny system kart Mifare pracuje na tych samych częstotliwościach, co standard NFC. Co więcej, liderem w dziedzinie produkcji układów do RFID i NFC jest ta sama firma, czyli NXP – założyciel NFC Forum (jeszcze jako Philips). Ze względu na wagę, jaką NXP przywiązuje do swojego standardu Mifare, zdecydowana większość, układów scalonych przeznaczonych do obsługi NFC, a wytwarzanych przez tego producenta, jest również w  pełni kompatybilna z Mifare. Wskutek tego, posiadając czytnik NFC, oparty o  układ NXP, można swobodnie korzystać z  tanich i  pojemnych tagów Mifare. Jednakże Mifare nie jest w pełni zgodne z  opisanymi przez NFC Forum w 2007 roku standardami (typami) znaczników. Zadeklarowano 4 typy: NFC Forum Type 1 Tag – bazuje na ISO14443A, możliwość wielokrotnego zapisu lub konfiguracji tylko do odczytu. Pamięć od 96 bajtów do 2 kB; szybkość komunikacji: 106 kb/s;

NFC Forum Type 2 Tag – prawie taki sam, jak typ 1., ale dostępna pamięć może wynosić już od 48 bajtów do 2 kB; NFC Forum Type 3 Tag – bazuje na japońskim standardzie przemysłowym JIS X 63194, znanym też jako FeliCa. Znaczniki te są prekonfigurowane podczas produkcji, tylko do odczytu lub do wielokrotnego zapisu. Dostępność pamięci jest różna, ale nie powinna przekraczać 1 MB. Możliwa jest też większa szybkość komunikacji: 212 kb/s lub 424 kb/s; NFC Forum Type 4 Tag – w pełni kompatybilny z ISO14443A i ISO14443B, prekonfigurowany na etapie produkcji do wielokrotnego zapisu lub tylko do odczytu. Dostępna pamięć może wynosić do 32 kB, a szybkość komunikacji to 424 kb/s. W  związku z  powyższym, obsługa Mifare nie jest obowiązkowo zapewniona w standardzie NFC, co oznacza że nie można na niej polegać. Praktyka pokazuje, że wszystko zależy od rodzaju mikroprocesora zastosowanego w  czytniku, a  tu trendy się zmieniają. Ponieważ w  uniwersalnych zastosowaniach konsumenckich NFC liczą się przede wszystkim smartfony, to na nie właśnie warto zwrócić szczególną  uwagę. Jeszcze do niedawna, dominowały w  nich układy do obsługi NFC, wyprodukowane przez firmę NXP, a  więc zgodne z  Mifare. Obecnie, w  najnowszych modelach telefonów spopularyzowały się układy marki Broadcom, które nie wspierają już Mifare. Wskutek tego, czytniki z układami Broadcomu w  pełni obsługują wszystkie funkcje standardowych znaczników NFC, ale nie są w stanie zapisywać danych do tagów Mifare. Szczęśliwie, wciąż mogą odczytywać unikalne numery seryjne Mifare, co pozwala na używanie tych kart w wielu prostych aplikacjach identyfikacyjnych.

NTAG203 Ze względu przede wszystkim na koszty, największą popularność zyskały znaczniki NFC typu 2. Nie ma się też co dziwić, że producentem najczęściej spotykanej odmiany jest NXP, a najbardziej powszechny model znaczników NFC to NTAG203. Zawiera on 168 bajtów pamięci, podzielone na 42 strony po 4 bajty każda. Jednakże dla użytkownika dostępne są tylko 144 bajty w  36, 4-bajtowych stronach. Ponadto NTAG203 pozwalają na zablokowanie tylko do odczytu pierwszych 16 stron pamięci (każdej niezależnie) oraz mają 16-bitowy licznik. Tagi NTAG203 mają też unikalny, 7-bitowy numer seryjny oraz obsługują mechanizm antykolizyjny, co pozwala na odczyt wielu z  nich jednocześnie. Ich szacowany czas przechowywania zapisanych danych jest 2-krotnie mniejszy niż w  przypadku większości RFID i  wynosi ok. 5 lat. Niestety, etykiety NTAG203 są wciąż droższe niż tagi Mifare.

75

T E M AT N U M E R U

RFID

NOTATNIK KONSTRUKTORA

Fotografia 11. Tagi NFC w kształcie pastylek przeznaczone dla smartfonów

Przykładowe zastosowania Technologia RFID znajduje zastosowanie w  wielu aplikacjach, których przykłady zostały wymienione w  treści artykułu. W  niektórych z nich jest dominującym standardem – tak jak np. w  systemach różnego rodzaju kart miejskich w  dużych aglomeracjach na całym świecie. Jest też niewątpliwie optymalna do śledzenia przesyłek w  logistyce, czy choćby do monitorowania położenia bagaży pasażerów na lotniskach. Jest używana do zliczania opłat za przejazdy autostradami, a  ostatnio w  Polsce zaczyna być stosowana także do monitorowania wywozu odpadów komunalnych. Pojazdy są wyposażane w  czytniki i  stosowne transpondery RFID, co pozwala łatwiej rejestrować godziny ich przybycia na wysypiska, a pojemniki na śmieci wyposażane są w  tagi, by można rejestrować fakt ich opróżniania. Znaczniki mają również zastosowanie w  reklamie i  marketingu. Jeśli zaszyje się je w  np. w  plakacie na witrynie sklepowej, użytkownik może zeskanować tag własnym telefonem i  otrzymać w  ten sposób zniżkę na produkt lub wczytać adres internetowy, pod którym znajdują się szczegóły na temat promowanego towaru. Coraz popularniejsze staje się używane znaczników NFC (fotografia  11) do wywoływania całych kolejek operacji na smartfonach, co jest nierzadko wygodniejsze, niż ręczne wprowadzanie kolejnych poleceń.

Fotografia 12. Czytnik RFID w kontroli dostępu Tagi RFID używane są też łącznie z  innymi, bardziej klasycznymi metodami identyfikacji – np. za pomocą kodów kreskowych lub dwuwymiarowych. W  wielu sytuacjach pozwala to na gładkie przejście ze starszej technologii do nowszej, która wymaga pewnych inwestycji w  infrastrukturę. Znaczniki mogą bowiem zostać zaprogramowane tak, by zawierały te same informacje, co wcześniej stosowane kody kreskowe. Podobnie jest z paskami magnetycznymi, które mogą znajdować się na kartach z układami RFID i być używane do kontroli dostępu do pomieszczeń (fotogra-

fia 12), które nie zostały jeszcze wyposażone w nowoczesne czytniki RFID czy NFC. Innowacyjne zastosowania RFID znaleźć można w  przemyśle, na którego potrzeby powstaje wiele czytników przystosowanych do pracy w trudnych warunkach przemysłowych. W odpowiednich wykonaniach dostępne są też same znaczniki. W praktyce techniki identyfikacji bezprzewodowej prawdopodobnie dopiero teraz znacząco zyskają na popularności i  pojawią się liczne nowe aplikacje, których dotąd jeszcze nie wymyślono.

Marcin Karbowniczek, EP

REKLAMA

76

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

PREZENTACJE

Warstwa po warstwie aż do perfekcyjnego modelu 3D Urządzenia, które kilka lat temu były dostępne tylko na targach i  to najczęściej za pięciosześciocyfrowe kwoty, powoli stają się dostępne również na rynku konsumenckim. Do takich należą drukarki 3D, które z  trójwymiarowych danych komputerowych tworzą realne i  wierne w  szczegółach modele i  półwyroby. Dzięki belgijskiej firmie Velleman, producentowi zestawu konstrukcyjnego K8200, w  firmie reichelt elektronik jest dostępna wydajna drukarka 3D za 587,39  Euro (około 2456,11  PLN). Wraz z  nią wyłącznie firma reichelt dodaje za darmo narzędzia niezbędne do jej montażu o  wartości 33,53  Euro (140,20 PLN). Każdy osoba wytwarzająca prototypy urządzeń: konstruktor, student, projektant, architekt, artysta lub zakład naprawczy, modelarz, radioamator lub hobbysta, każdy potrzebujący samodzielnie zaprojektowanego lub niedostępnego w handlu obiektu trójwymiarowego, może go samodzielnie wykonać za pomocą drukarki 3D. Co ważne, z tolerancją w zakresie nanometrów. W  przeciwieństwie do obróbki ściernej lub za pomocą skrawania, takiej jak na przykład frezowanie, wiercenie lub szlifowanie, druk 3D jest technologią, w  której nie powstają prawie żadne odpady materiałowe. Dla szybkiego uzyskania prototypu lub wyprodukowania pojedynczej części, druk 3D jest bardziej oszczędny materiałowo od zwykłych metod. Nie używa się tutaj ani czynnika chłodzącego, ani nie powstają wióry lub pył.

Modele o wymiarach do 20 cm×20 cm×20 cm Nowa drukarka Velleman K8200 – oferowana przez firmę reichelt elektronik – pracuje z wykorzystaniem technologii Fused Filament Fabrication (FFF) lub Fused Deposition Modeling (FDM) i wytwarza obiekty przestrzenne o wymiarach do 20 cm×20 cm×20 cm z polilaktydu (PLA) lub tworzywa ABS (akryloELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Wyłącznie w firmie reichelt dostawa zawiera narzędzie niezbędne do montażu o wartości 33,53 Euro (140,20 PLN) nitryl-butadien-styren). Tworzywa termoplastyczne, w  postaci drutu o  średnicy 3  mm, są podawane automatycznie z rolki do dyszy grzejnej i tam topione. Następnie, sterowana komputerowo drukarka za pomocą dowolnie przemieszczanej dyszy, nakłada tworzywo warstwę po warstwie tworząc obiekt trójwymiarowy. Zależnie od wielkości i złożoności, w czasie od kilku minut do około jednej godziny, powstaje rzeczywisty obiekt z tolerancją wymiarów do nanometrów. Drukarka Velleman K8200 nakłada poszczególne warstwy z  szybkością do 300  mm/s. Mają one grubość od 0,2 do 0,25  mm. Wyjątkową dokładność drukowania uzyskuje się dzięki ogrzewanej płycie spodniej (dla równomiernego nałożenia warstwy) w połączeniu z wentylatorem chłodzącym (dla szybkiego schłodzenia przedmiotu).

ga dodatkowych zakupów. Warianty zestawu konstrukcyjnego umożliwiają budowanie drukarki 3D z  pewnymi modyfikacjami, na przykład z zamontowaną pokrywą lub mającą elementy składowe w różnych kolorach. Drukarka Velleman K8200 jest kompatybilna z  drukarkami 3D projektu RepRap i  dlatego do jej sterowania można używać oprogramowania open source dla systemów operacyjnych Windows, Mac lub Linux. Oprócz tego na stronach internetowych www.shapeking.com lub www.thingiverse. com oferowane są bezpłatnie liczne pliki

Szczególnie korzystne jako zestawy konstrukcyjne Szczególnie korzystna cena wynika częściowo z tego, że drukarka jest dostarczana w formie zestawu konstrukcyjnego. Pozwala to na zaoszczędzenie kosztów związanych z przestrzenią magazynową, transportem i robocizną niezbędną do jej zmontowania. Montaż wykonuje się w  ciągu kilku godzin i  – wyłącznie w  firmie reichelt elektronik – jako gratisy w  zestawie są zawarte multimetr, suwmiarka z  wyświetlaczem LCD oraz kolba lutownicza z  cyną. Dzięki temu montaż jest bardzo łatwy i nie wyma-

W firmie reichelt elektronik jest dostępny zestaw konstrukcyjny K8200 belgijskiego oferenta Velleman do budowy wydajnej drukarka 3D w cenie 587,39 Euro (2456,11 PLN)

77

PREZENTACJE

Trójwymiarowe obiekty lub części można indywidualnie lub w niewielkich ilościach wyprodukować samodzielnie za pomocą drukarki 3D w  formacie STL zawierające gotowe do wydruku obiekty trójwymiarowe. Drukarka 3D jest zbudowana ze stabilnej, aluminiowej ramy profilowej o szerokości 27,5  mm, na której zawieszone są płyta ogrzewana, dysza wytłaczająca oraz rolka drutu z  tworzywa sztucznego. Podczas drukowania płyta przemieszcza się w kierunku X i Y z dokładnością 0,015 mm, aby szybko i  precyzyjnie wytworzyć strukturę poszczególnych warstw. Po nałożeniu warstwy dysza przemieszcza się do góry w osi Z (minimalnie o 0,781 mm) i rozpoczyna się tworzenie następnej warstwy. Wysoką szybkość druku w  połączeniu z  najwyższą dokładnością zapewniają cztery silniki krokowe wielkości NEMA 17, wysokiej jakości liniowe łożyska kulkowe oraz elektronika sterowania na bazie platformy Arduino. Gotowa drukarka 3D, to konstrukcja bardzo oszczędna o  wymiarach zewnętrznych 60  cm×45  cm×60  cm i ciężarze 8,7 kg.

Duży wybór tworzyw termoplastycznych Zakres dostawy firmy reichelt obejmuje rolkę 5  m drutu z  PLA (polilaktyd lub

Velleman K8200 może drukować także transparentne obiekty z PLA lub ABS także kwasy polimlekowe). Jako materiał można alternatywnie używać ABS (akrylonitryl- butadien-styren). Obydwa tworzywa termoplastyczne można zawsze zamówić w  firmie reichelt w  różnych kolorach. PLA jest biokompatybilny, nadaje się przykładowo na produkty medyczne, kontakt ze środkami spożywczymi lub modną biżuterię. To tworzywo sztuczne charakteryzuje się także wysoką odpornością na promieniowanie UV, trwałością wybarwienia oraz niskim ciężarem. Natomiast ABS posiada wyjątkowo wysoką twardość powierzchniową, jest odporne na zarysowania i uderzenia i obecnie stosowane jest często na obudowy komputerów i zderzaki samochodowe. Zależnie od przeznaczenia każde z  tych tworzyw ma swoje zalety.

Ponad 45 000 produktów elektroniki Firma reichelt elektronik, która jest jednym z  największych europejskich dystrybutorów on-line elektroniki i  techniki IT oferuje ponad 45  000 produktów z  bardzo dobrym stosunkiem jakości do ceny przy

Kolorowe tworzywa termoplastyczne jako materiał na obiekty 3D dostępne są w firmie reichelt elektronik wysokiej dostępności i krótkich terminach dostawy. Dzięki szerokiemu asortymentowi elektronicznych elementów konstrukcyjnych firma reichelt jest idealnym partnerem w dziedzinie zaopatrzenia w elementy konstrukcyjne. W  sklepie on-line elektronik znajdzie obwody IC i mikrokontrolery, diody LED i tranzystory, jak również oporniki, kondensatory, złącza wtykowe i przekaźniki. Program produktów obejmuje także wysokiej jakości narzędzia, jak stacje lutownicze, multimetry lub oscyloskopy. Korzystna cenowo oferta z zakresu techniki komputerowej i  sieci z  wewnętrznymi i zewnętrznymi twardymi dyskami, procesorami AMD lub Intel, pamięcią roboczą oraz ruterami WLAN, liniami zasilającymi i  kablami krosowymi jest interesująca zarówno dla klientów indywidualnych jak i  firmowych. Ponadto program produktów zawiera w  dużym wyborze elektronikę użytkową, projektory, odbiorniki TV, anteny satelitarne, konwertery i odbiorniki, ale także akcesoria, jak przewody HDMI, baterie i akumulatory.

reichelt elektronik

REKLAMA

78

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

PREZENTACJE

O ogólnoeuropejskiej firmie dystrybucyjnej Avnet Abacus Avnet Abacus jest jedną z  wiodących firm europejskich zajmujących się dystrybucją akcesoriów połączeniowych, elementów biernych, podzespołów elektromechanicznych oraz urządzeń zasilających. Dzięki lokalnym filiom jest w  stanie zaoferować producentom oryginalnego wyposażenia (OEM), producentom kontraktowym oraz sprzedawcom działającym na wielu różnych rynkach najwyższą jakość obsługi klienta, jak również szeroki asortyment oferowanych produktów oraz wydajną sieć logistyczną z  wysoko wyspecjalizowanym personelem wsparcia technicznego.

Avnet obecny jest w  Polsce od przeszło 11 lat, a  jego lokalna działalność prowadzona jest z trzech polskich miast Katowic, Warszawy i  Wrocławia. Obecnie dzięki podległej wyspecjalizowanej jednostce Avnet Abacus firma Avnet rośnie w siłę na polskim rynku dystrybucji podzespołów elektronicznych. Regionalny kierownik sprzedaży Remigiusz Jurek jest osobą dobrze znaną w branży, mającą wsparcie sześcioosobowego zespołu inżynierów terenowych oraz specjalistów do spraw sprzedaży o  dużej wiedzy oraz doświadczeniu praktycznym. Świadczą oni szeroką gamę usług o najwyższej jakości dla przeszło 300 klientów z całej Polski oraz sąsiadujących z Polską krajów wschodnioeuropejskich. Avnet Abacus cieszy się najbardziej rozbudowanym w  branży portfolio ponad 60 ogólnoeuropejskich franczyzobiorców, których dopełnieniem są wybrane umowy lokalne i międzynarodowe. W europejskich magazynach Avnet Abacus jest dostępne przeszło 100 tysięcy produktów gotowych do natychmiastowej wysyłki, przeznaczonych dla użytkowników końcowych z  różnych branż, takich jak: transport, motoryzacja, wojsko, przemysł lotniczy, automatyka zakładów produkcyjnych, oprzyrządowanie oraz systemy budowlane. Oferowany asortyment produktów: • Akcesoria połączeniowe: kable, złącza, światłowody, wejścia-wyjścia, karty pamięci, gniazda, listwy zaciskowe. • Elementy bierne: kondensatory, filtry, bezpieczniki, cewki, termistory, warystory • Podzespoły elektromechaniczne: wyłączniki, obudowy, kodery, wentylatory, radiatory, przekaźniki, czujniki, przełączniki. • Zasilanie i baterie: AC/DC, baterie alkaliczne, podzespoły, konwertery, DC/DC, oddzielne urządzenia zasilające, filtry, cewki, akumulatory litowo-jonowe, zasilacze, transformatory. Aby uzyskać więcej informacji na temat tych produktów jak również pomocy i usług świadczonych przez Avnet Abacus, prosimy o kontakt z najbliższym biurem w Polsce lub przejście na stronę www.avnet-abacus.eu/poland. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Dodatkowe informacje: Avnet Abacus Polska Plac Solny 16, 50-062 Wroclaw tel.: +48 71 34 205 99, fax: +48 71 34 229 10 e-mail: [email protected] Avnet Abacus Katowice tel.: +48 32 253 33 02 e-mail: [email protected] Avnet Abacus Warszawa tel.: +48 22 256 57 58 e-mail: [email protected] REKLAMA

Avnet Abacus i Molex

Avnet Abacus to najlepszy wybór dostawcy złącz Molex. avnet-abacus.eu/molex

79

PREZENTACJE

Altium Designer 14 Wyznaczanie nowych standardów dla oprogramowania EDA Pod koniec października firma Altium wprowadziła do sprzedaży nową wersję popularnego programu EDA – Altium Designer  14. Jest to najczęściej wybierane przez profesjonalistów środowisko przeznaczone do projektowania urządzeń elektronicznych, zintegrowany pakiet narzędzi pozwalających na kompleksowe wykonanie projektów PCB i  FPGA oraz do tworzenia oprogramowania wbudowanego dla systemów mikroprocesorowych. W  nowej wersji wprowadzono wsparcie dla obwodów PCB wykonanych w  technologii giętkiej i  sztywno – giętkiej w  ramach pojedynczego projektu. Flex i Rigid-Flex Wykonywanie obwodów drukowanych w  technologii giętkiej (Flex) polega na wykonaniu miedzianych połączeń elektrycznych na elastycznym materiale izolacyjnym. Technologia sztywno-giętka (Rigid-Flex) to połączenie typowej, sztywnej płytki PCB oraz płytki giętkiej. Taka kombinacja otwiera przed konstruktorami urządzeń elektronicznych nowe możliwości projektowania. Płytkę sztywną można przeznaczyć do zamontowania większości elementów (bloków funkcjonalnych) projektowanego urządzenia, a  płytka giętka może pełnić rolę połączenia pomiędzy poszczególnymi blokami. Eliminuje się w ten sposób konieczność stosowania rozwiązań znanych z  klasycznych konstrukcji, na przykład konieczność dodatkowych złączy i/lub wewnętrznego okablowania. Wprowadzenie w programie funkcjonalności tego typu było możliwe dzięki zmodyfikowaniu Menedżera Stosu Warstw Płytki PCB (Layer Stack Manager). W nowej wersji środowiska wyposażono go w możliwość de-

finiowania dodatkowych stosów w  ramach projektu. Okno nowego Menedżera pokazano na rysunku 1. Obok wykazu warstw w nowym Altium Designerze 14 pojawił się dodatkowy widok płytki drukowanej (Board Planning Mode), w  którym można wstępnie zaplanować rozmieszczenie obszarów różniących się technologicznie (sztywne, giętkie oraz przeznaczone dla elementów wbudowanych). W  obszarach giętkich można definiować kąty i  promienie gięcia obwodu, co umożliwia dopasowanie projektowanego układu do obudowy urządzenia. Ponadto, na bieżąco jest sprawdzana reguła zadanego odstępu (Component Clearance), co umożliwia natychmiastowe wykrycie kolizji pomiędzy elementami, których kształty obudów (3D Bodies) zdefiniowano w przestrzeni trójwymiarowej. Nowe funkcje zostały tak wkomponowane w  program, że użytkownik posługujący się wcześniejszymi wersjami w  sposób naturalny i  intuicyjny odkrywa nowe możliwości, jakie otwiera przed nim Altium Designer 14. Przykładowy projekt płytki dru-

Rysunek 1. Okno rozbudowanego managera stosu warstw

80

kowanej wykonany w technologii mieszanej pokazano na rysunku 2 (rozłożony – w trybie planowania) i rysunku 3 (model 3D po złożeniu płytek, uwzględniający promień gięcia płytki elastycznej).

Elementy wbudowane Możliwość wydzielania obszarów w  projekcie PCB pozwala na pełniejsze wykorzystanie technologii elementów wbudowanych, znanych również wśród projektantów jako elementy zagrzebane. W  nowej wersji Altium Designera elementy można umieszczać nie tylko na warstwach zewnętrznych (Top i  Bottom), jak to było dotychczas, ale również na warstwach wewnętrznych wielowarstwowego obwodu PCB. Możliwe jest także zdefiniowanie okien, w  których montuje się elementy elektroniczne, zagłębione w  płytkę obwodu drukowanego. Pozwala to na osiągnięcie wyższego stopnia upakowania układu przez umieszczenie elementów jeden nad drugim (np. kondensatorów blokujących bezpośrednio pod układami scalonymi lub pamięci pod układami współpracujących z nimi mikrokontrolerów). Tego typu zwarta konstrukcja ma korzystny wpływ na odporność układu na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), poprawia się również integralność sygnałów przez zastosowanie krótszych połączeń. W Altium Designerze 14 test integralności sygnałów dla połączeń między układami można teraz przeprowadzać bezpośrednio przy użyciu modeli IBIS. Wyeliminowano stosowaną wcześniej pośrednią konwersję modeli do wewnętrznego formatu Altium Designer SI.

Rysunek 2. Widok płytki PCB w trybie planowania ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Altium Designer 14 – używających rozwiązań firmy Xilinx – ucieszy również fakt, że nowy Altium Designer  14 wspiera najnowszy łańcuch oprogramowania Vivado. Na uwagę zasługuje również wprowadzenie możliwości importowania projektów wykonanych w  CadSoft EAGLE łącznie z  bibliotekami projektu. I polski akcent: w łańcuchu dostawców znalazł się krajowy dystrybutor elementów elektronicznych – firma TME z Łodzi.

Podsumowanie

Rysunek 3. Widok 3D płytki PCB uwzględnia zagięcia połączeń elastycznych

…i dużo więcej W  Altium Designerze  14 – oprócz opisanych wyżej, nowych funkcji – wprowadzono ulepszony sposób prowadzenia połączeń

par różnicowych oraz zszywanie płaszczyzn miedzi za pomocą przelotek (Via Stitching) w wybranych przez użytkownika obszarach obwodu drukowanego. Projektantów FPGA

Altium Designer 14 to pierwsza edycja programu, która zawiera tak wiele zmian zwiększających funkcjonalność i  otwierających go na nowe technologie, nastawione na miniaturyzację i  wysoki stopień upakowania. To reakcja na aktualne trendy i  zapowiedź kierunku, w  którym zmierza projektowanie urządzeń elektronicznych. To realizacja życzeń, sugestii i oczekiwań użytkowników. Firma Evatronix SA, od 1995 roku oficjalny dystrybutor Altium w  Polsce, w  ramach prowadzonych szkoleń ułatwia gruntowne zapoznanie się z nowościami wprowadzonymi w tej przełomowej wersji programu. Nowe możliwości Altium Designer  14 inspirują do nowych pomysłów.

Sławomir Górka Inżynier aplikacyjny EDA Evatronix SA

REKLAMA

narzędzia  kreatywnych  inżynierów

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

81

E v a t r o n i x   S A  •  u l . W . P r z y b y ł y   2  •  4 3 - 3 0 0   B i e l s k o - B i a ł a  •  w w w . e v a t r o n i x . c o m

NOTATNIK KONSTRUKTORA

Czym jest wektorowy transceiver sygnałów (VST)? Definiowane programowo architektury systemów testujących RF zyskały w  ostatniej dekadzie dużą popularność. Większość współczesnych, komercyjnych (off-the-shelf) rozwiązań wykorzystuje dedykowane oprogramowanie do komunikacji z  przyrządami za pomocą odpowiednich interfejsów. Wraz ze wzrostem poziomu złożoności aplikacji RF, rośnie problem utrzymania niskich kosztów oraz krótkiego czasu testów w  trakcie rozbudowy ich funkcjonalności. Pomimo optymalizacji algorytmów pomiarów, zwiększeniu prędkości przesyłania danych na magistralach komunikacyjnych oraz coraz lepszym parametrom dostępnych procesorów, pożądane jest ciągłe poszukiwanie kolejnych usprawnień. Aby sprostać rosnącym wymaganiom w  zakresie prędkości i  elastyczności, nowoczesne narzędzia testujące wielkich częstotliwości coraz częściej wykorzystują programowalne macierze bramek logicznych (FPGA). W  ogólnym ujęciu, są to reprogramowalne układy krzemowe, umożliwiające implementację niestandardowych funkcjonalności sprzętowych za pomocą dedykowanego środowiska deweloperskiego. Dodanie takich układów do urządzeń pomiarowych jest krokiem w  dobrym kierunku, jednak często okazuje się, że ich konfiguracja jest z góry zdefiniowana przez producenta i  jest modyfikowalna w  bardzo ograniczonym zakresie. Właśnie w  takich momentach najbardziej czytelna jest przewaga systemów, które pozwalają użytkownikowi na modyfikowanie funkcji wgranych na FPGA. Dzięki zastosowaniu programowalnych FPGA, użytkownik ma możliwość dostosowania funkcjonalności narzędzi RF na bardzo niskim poziomie, specjalnie na potrzeby własnej aplikacji. Wektorowy transceiver sygnałów (VST) jest instrumentem nowej klasy, łączącym w  sobie wektorowy generator sygnałów (VSG) oraz wektorowy analizator sygnałów (VSA), uzupełniając całość sterowaniem oraz przetwarzaniem danych w  czasie rzeczywistym w  oparciu o  technologię FPGA. VST umożliwia implementację niestandardowych algorytmów na poziomie sprzętowym, zapewniając tym samym elastyczność architektury radia definiowanego programowo (SDR) z  zachowaniem parametrów charakterystycznych dla urządzeń klasy RF. Rysunek 1 ilustruje różnicę między tradycyjnymi urządzeniami pomiarowymi wielkich częstotliwości, a  urządzeniem definiowanym programowo, jak w przypadku VST.

82

NI VST – narzędzie zbudowane w oparciu o LabVIEW FPGA oraz architekturę NI RIO Moduł NI LabVIEW FPGA rozbudowuje środowisko projektowania systemów LabVIEW o  możliwość współpracy z  modułami FPGA, zastosowanymi w  rozwiązaniach sprzętowych NI o  architekturze rekonfigurowalnych we/wy (RIO), jak np. NI VST. LabVIEW jest środowiskiem idealnie przystosowanym do programowania FPGA ze względu na czytelną reprezentację równoległego trybu pracy oraz przepływu danych. Umożliwia to doświadczonym oraz początkującym użytkownikom wykorzystanie w  produktywny sposób możliwości oferowanych przez rekonfigurowany sprzęt. Środowisko projektowania systemów, jakim jest LabVIEW, zapewnia mechanizmy integracji procesów przetwarzania danych zaimplementowanych w oparciu o FPGA oraz

Dodatkowe informacje: National Instruments Poland Sp. z o.o. Salzburg Center, ul. Grójecka 5, 02-025 Warszawa Tel: +48 22 328 90 10, Fax: +48 22 331 96 40 E-mail: [email protected], http://poland.ni.com Infolinia: 800 889 897

tradycyjne procesory (na standardowym komputerze PC), nie wymagając od projektanta zaawansowanej wiedzy na temat struktur obliczeniowych czy metod manipulacji danymi. Jest to kluczowa funkcjonalność, wymagana podczas efektywnego tworzenia aplikacji testujących współczesne systemy komunikacyjne. Oprogramowanie NI VST zostało stworzone w  oparciu o  LabVIEW FPGA oraz architekturę NI RIO. Aby ułatwić rozpoczęcie pracy z NI VST, udostępniono wiele materiałów pomocniczych, począwszy od aplikacji innych użytkowników, po architektury referencyjne, przykłady czy kompletne projekty do pobrania. Wszystkie powyższe elementy posiadają odpowiednio przygotowaną konfigurację oraz skompilowane pliki binarne do umieszczenia na FPGA.

Udoskonalanie tradycyjnych testów wielkich częstotliwości

NI VST zapewnia nie tylko duże prędkości wykonywania testów i  niewielki rozmiar końcowego urządzenia testującego, lecz także łączy w  sobie elastyczność oraz wysoką wydajność, wymagane od profesjonalnych narzędzi wielkich częstotliwości. Dzięki

Rysunek 1. Porównanie rozwiązania tradycyjnego z definiowanym programowo (wykorzystanym w VST). ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

J

A IEW A W bV PN O La STĘ N SJA Ż DO ER JU W ST E

Czym jest wektorowy transceiver sygnałów (VST)? Przykład: Sterowanie DUT oraz sekwencja testowa stworzone w oparciu o FPGA

Rysunek 2. Elastyczne wejścia/wyjścia cyfrowe, dostępne w VST, umożliwiają kontrolę stanu transceivera wielkich częstotliwości (DUT). powyższym cechom, możliwe jest wykorzystanie NI VST do testowania popularnie stosowanych standardów, jak 802.11ac, z poziomem amplitudy wektora błędu (EVM) lepszym niż -45 dB (0,5%) dla 5,8GHz. Dodatkowo, elementy systemu, czyli kanały wejściowe i  wyjściowe pasma podstawowego, danych IQ, nadawania i  odbierania sygnałów wielkich częstotliwości oraz wejścia i wyjścia cyfrowe, wykorzystują wspólny, programowalny moduł FPGA, co czyni z  VST urządzenie o  wiele potężniejsze, niż tradycyjne instrumenty pomiarowe RF. Podstawowym przykładem jest redukcja ilości danych. Dzięki decymacji, podziale na kanały, uśrednianiu oraz wykorzystaniu innych, niestandardowych algorytmów, FPGA jest w  stanie wykonać bardzo wymagające obliczeniowo zadania. Rozwiązanie to zmniejsza czas wymagany na testy, ograniczając ilość przesyłanych danych do minimum oraz wykonując znaczną część przetwarzania poza mikroprocesorem PC. Inne przykłady algorytmów, definiowanych przez użytkownika w oparciu o FPGA to np. niestandardowe wyzwalanie pomiaru, obliczenia FFT, korekcja szumów, filtry na strumieniu danych, pomiar mocy w  układzie ze sprzężeniem zwrotnym (power servoing) oraz wiele innych.

Nieskończone możliwości na jednej platformie

Poza strumieniem danych I/Q nadajnika i odbiornika wielkich częstotliwości, moduł PXI VST zawiera także szybkie wejścia/wyjścia cyfrowe, połączone bezpośrednio z programowalnym przez użytkownika FPGA. Umożliwia to znaczną redukcję wymaganego czasu testu dzięki implementacji własnych, cyfrowych protokołów komunikacyjnych, sterujących urządzeniem testowanym (DUT). Na rysunku 2 przedstawiono przykład takiego systemu. Dodatkowo, sekwencjonowanie testu może być wykonane bezpośrednio na FPGA, zezwalając DUT na zmianę stanów oraz przejść pomiędzy nimi w czasie rzeczywistym.

Przykład: Pomiar mocy w pętli sprzężenia zwrotnego dla testów wzmacniacza operacyjnego Utrzymanie przez wzmacniacz operacyjny spodziewanego poziomu mocy na wyjściu jest niezwykle istotne, nawet poza granicami jego odpowiedzi liniowej. Aby uzyskać dokładną kalibrację, stosuje się sprzężenie zwrotne do określenia ostatecznego wzmocnienia. Opisywany proces polega na odczycie aktualnego stanu mocy sygnału za pomocą analizatora oraz sterowania poziomem mocy generatora, aż do momentu uzyskania pożądanej mocy na wyjściu wzmacniacza, co może się okazać czasochłonną operacją. W uproszczeniu, wykorzystuje się proporcjonalną pętlę sterowania odpowiednio podwyższając i obniżając poziom mocy, aż do uzyskania oczekiwanej wartości. VST jest idealnym rozwiązaniem problemu pomiaru i sterowania mocą, jako że umożliwia implementację algorytmów bezpośrednio na module FPGA, a  co za tym idzie znacznie przyspiesza stabilizację wyjścia wzmacniacza (rysunek 3).

NI LabVIEW to kwintesencja graficznego projektowania systemów, które stanowi połączenie środowiska programistycznego z rekonfigurowalnym

Inne aplikacje RF

sprzętem. Dzięki niemu możemy

VST jest czymś więcej niż tylko połączeniem wektorowego analizatora sygnałów i  wektorowego generatora sygnałów. Odbiornik RF,

przyspieszyć projektowanie dowolnych systemów pomiarowych i sterowania.

REKLAMA

>> Przyspiesz projektowanie systemów na ni.com/labview-platform

800 889 897 Rysunek 3. Wykorzystanie VST do pomiaru i sterowania poziomem mocy zapewnia szybsze osiągnięcie poziomu żądanej mocy wyjściowej podczas testów wzmacniaczy operacyjnych. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

National Instruments Poland Sp. z o.o. n Salzburg Center, ul. Grójecka 5,˙ 02-025 Warszawa Tel: +48 22 328 90 10 n Fax: +48 22 331 96 40 n Strona internetowa: http://poland.ni.com ˛ Rejonowy dla m. st. Warszawy, XIII Wydział Adres e-mail: [email protected] n KRS 86646, Sad n Kapitał zakładowy: 100,000.00 PLN ˛ Gospodarczy Krajowego n Rejestru Sadowego NIP 527-22-69-641 ©2013 National Instruments Corporation. Wszystkie prawa zastrzezone. LabVIEW, National Instruments, NI, ni.com to zarejestrowane znaki handlowe National Instruments. Inne wymienione produkty i firmy to zarejestrowane znaki handlowe i nazwy firmowe odpowiednich firm. 13216

83

NOTATNIK KONSTRUKTORA nadajnik RF oraz programowalna macierz bramek logicznych zintegrowane w  jednym urządzeniu pozwalają wykroczyć znacznie poza ograniczenia tradycyjnych narzędzi VSA/VSG. Funkcjonalność VST może zostać zaprojektowana przez użytkownika od zera, w  celu wykonania zaawansowanego przetwarzania danych, niezbędnego w  innych aplikacjach wielkich częstotliwości, takich jak prototypowanie nowych protokołów RF, implementacja radia definiowanego programowo, czy emulacja kanałów radiowych w komunikacji bezprzewodowej.

Przykład: Emulator kanałów radiowych w architekturze MIMO W  ostatnich latach można zauważyć znaczący rozwój systemów MIMO (wielu wejść/ wielu wyjść) w systemach telekomunikacyjnych. Dodatkowo coraz bardziej skomplikowane stają się sposoby modulacji, wykorzystywane pasmo się rozszerza i staje się coraz bardziej zatłoczone. W  związku z  tym rozwojem konieczne staje się testowanie urządzeń komunikacyjnych nie tylko w statycznym otoczeniu, lecz również w realnym, dynamicznie zmieniającym się środowisku. Emulator kanałów radiowych jest narzędziem przeznaczonym do testowania komunikacji bezprzewodowej w  rzeczywistym środowisku. Modele tłumienia są wykorzystywane do symulacji interferencji, odbić, ruchu użytkownika oraz innych naturalnych zjawisk występujących w torze sygnałowym (powietrzu), mogących negatywnie wpływać na jakość sygnału. Dzięki implementacji algorytmu matematycznego, opisującego powyższe czynniki, na FPGA, VST można wykorzystać jako emulator kanałów radiowych pracujący w czasie rzeczywistym. Rysunek 4 przedsta-

Rysunek 4. Przykład panelu przedniego aplikacji LabVIEW prezentującego wyniki implementacji emulacji kanału w systemie MIMO w oparciu o dwa urządzenia VST. wia emulator kanału radiowego w konfiguracji 2×2 MIMO, stworzony w  oparciu o  dwa moduły VST w  LabVIEW. Ustawienia parametrów zakłóceń są dostępne po lewej stronie oraz w centralnej części ekranu. Sygnały wyjściowe, będące wynikiem pracy zaimplementowanych modeli matematycznych, zostały odebrane za pomocą analizatora widma i  przedstawione na wykresach widmowych po prawej stronie. Tłumienia niektórych częstotliwości są wyraźnie widoczne na tych wykresach i wynikają z modelu matematycznego zakłóceń na VST.

Możliwości oferowane przez instrumenty definiowane programowo

VST reprezentuje nową klasę narzędzi definiowanych programowo, których możliwości ograniczone są tylko przez wymagania aplikacji użytkownika, a  nie sztywną defi-

nicję urządzenia podaną przez dostawcę. Podczas gdy DUT stają się coraz bardziej skomplikowane, a czas niezbędny do wprowadzenia nowego urządzenia na rynek coraz krótszy, tego typu elastyczne rozwiązanie daje projektantom oraz inżynierom testów duże możliwości. Przykłady, podane w  powyższym dokumencie, omawiają jedynie niektóre z  wielu funkcjonalności VST. Aby móc w pełni odpowiedzieć na pytanie: „Czym jest wektorowy transceiver sygnałów?”, należy najpierw zadać sobie pytanie: „Jakie zagadnienie pomiaru i kontroli sygnałów RF potrzebuję rozwiązać?”. Dzięki elastyczności dokładnego nadajnika i odbiornika wielkich częstotliwości oraz wejść/wyjść cyfrowych współpracujących z  programowalnym FPGA, VST jest urządzeniem, które najprawdopodowniej poradzi sobie z  tym problemem. Więcej informacji na temat NI VST znajduje się na stronie http://ni.com/vst.

REKLAMA

84

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Sigma DSP – procesory sygnałowe dla każdego PODZESPOŁY

Sigma DSP – procesory sygnałowe dla każdego Teza postawiona w  tytule artykułu jest odważna – czyżby dla każdego? Tak, ponieważ w  przeciwieństwie do procesorów sygnałowych z  innych rodzin, rozpoczęcie pracy z  Sigma DSP wymaga jedynie zestawu uruchomieniowego i  kilkunastu minut na zapoznanie się z  graficznym środowiskiem narzędziowym Sigma Studio. Umożliwia ono intuicyjne programowanie aplikacji DSP w  sposób zbliżony do rysowania schematu blokowego urządzenia. Program składa się z  dostarczonych przez producenta, udokumentowanych i  sprawdzonych bloków funkcjonalnych. Po połączeniu bloków w  aplikację, wystarczy załadować wynik kompilacji do procesora i… gotowe! Umożliwia to zastosowanie procesora DSP osobom nieznającym żadnego języka programowania, a  które do tej pory pozostawały skazane na korzystanie z  gotowych urządzeń, np. realizatorom dźwięku, muzykom itd. Obecnie rodzina Sigma DSP składa się z kilku układów. Ich wykaz oraz porównanie parametrów zamieszczono w tabeli 1. Oferta nie wygląda na dużą, ale – jak się okazuje – bezproblemowo można wybrać procesor najlepiej dopasowany do aplikacji.

Niektóre z  procesorów SigmaDSP mają unikalną cechę, którą jest tryb pracy Selfboot umożliwiający samodzielną pracę procesora DSP bez zewnętrznego systemu mikroprocesorowego nadzorującego jego pracę. W  tym trybie konfiguracja oraz parametry są odczytywane i  zapisywane do pamięci zewnętrznej EEPROM. Aby tryb był bardziej elastyczny i umożliwiał interakcję z użytkownikiem, procesory wyposażone są w  programowane linie GPIO i  uniwersalny przetwornik A/C. Ułatwia to dołączenie typowych elementów manipulacyjnych, takich jak przełączniki, enkodery, potencjometry, upraszczając aplikacje wrażliwe na koszty. Większość z  układów ma wbudowane przetworniki A/C i  C/A  zdecydowanie

upraszczające układy współpracujące z sygnałami mieszanymi. W  zależności od typu dostępne są 2 kanały A/C i od 2 do 4 kanałów C/A. Jakość przetwarzania jest wysoka (THD+N>83  dB, SN>100  dB) i  w  sporej ilości aplikacji umożliwia rezygnację z  zewnętrznych przetworników czy kodeków znacząco upraszczając projekt urządzenia. Reprezentatywnym przedstawicielem układów z  wbudowanym kodekiem jest ADAU1701 stosowany w  zestawie STK_ ADAU1701 „DSP dla każdego” opisanym w  EP  7/2013. Schemat blokowy układu ADAU1701 pokazano na rysunku 1. Oprócz modułów do cyfrowej obróbki sygnału analogowego ma on osiem dwukierunkowych, elastycznie konfigurowanych interfejsów szeregowych, umożliwiających obróbkę sygnału w  domenie cyfrowej. Maksymalna częstotliwość próbkowania wynosi 192  kHz przy rozdzielczości 24-bitowej. Układ ADAU1701 pracuje w  trybie synchronicznym, bez możliwości konwersji (zmiany) częstotliwości próbkowania pomiędzy cyfrowymi kanałami wejściowymi i wyjściowymi. Cały tor DSP funkcjonuje z  częstotliwością wyznaczoną przez interfejs wejściowy będą-

Tabela 1. Procesory sygnałowe z  rodziny Sigma DSP firmy Analog Devices Typ Parametr Częstotliwość taktowania rdzenia [MHz] Pamięć programu [kWord] Ilość instrukcji/próbka dla f=48 kHz Pamięć parametrów [kWord] Pamięć danych [kWord] Wbudowane przetworniki ADC/DAC Liczba kanałów cyfrowych GPIO/ADC Selfboot SPDIF ASCR (CH/SR) Inne Obudowa

AD1940 AD1941

ADAU1701 ADAU1401A

ADAU1702

ADAU1761

ADAU1781

ADAU1442 ADAU1445 ADAU1446

ADAU1452 (wkrótce)

75

50

25

50

50

172

294

1.5

1

0.5

1

0.5

3.5

8

1536

1024

512

1024

1024

3584

6144

1

1

1

1

0.5

4

40

6

2

0.5

4

0.5

8

0/0

2/4

2/4

2/2

2/2

0/0

dzielona z  pamięcią parametrów 0/0

16/16

8/8 12/4-8bit I2C

8/8 12/4-8bit I 2C

8/8 4/0

8/8 5/0

24/24 12/4-10bit I 2C 1/1 1442 : 16/8 1445: 16/2

48/48 14/6-10bit I2C/SPI 1/1 16/8

Interfejs mikrofonu

Interfejs mikrofonu, wzmacniacz mocy 400  mW/8R LFCSP32 5×5mm 0.5

TQFP100 0.5

LFCSP72 10×10mm 0.5

LQFP48 0.5

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

LQFP48 0.5

LQFP48 0.5

LFCSP32 5×5mm 0.5

85

PODZESPOŁY

Rysunek 1. Schemat blokowy układu ADAU1701

Rysunek 2. Schemat blokowy układu ADAU1442

cy źródłem sygnału zegarowego. Interfejs cyfrowy posiada możliwość wymiany danych w  typowych formatach I2S (LJ, RJ) i  TDM (multipleksowanie czasowe kilku kanałów) ułatwiając połączenie z zewnętrznymi przetwornikami C/A, odbiornikami/nadajnikami SPDIF, cyfrowymi mikrofonami MEMS lub z cyfrowymi końcówkami mocy. Pomimo kilku ograniczeń jest to mój ulubiony procesor SigmaDSP, tym bardziej, że występuje obudowie LQFP48 o  rastrze 0,5  mm, którą bez większych trudności można przylutować nawet w warunkach domowych. Bardzo interesującymi układami są ADAU144x przeznaczone do obróbki sygnału cyfrowego. Schemat blokowy układu pokazano na rysunku  2. Procesory z  tej rodziny są pozbawione wewnętrznych przetworników A/C i  C/A, ale mają rozbudowany interfejs GPIO. Pracują w trybie autonomicznym (selfboot). Układy ADAU144x – oprócz znacznie większej wydajności od ADAU1701 i  większych zasobów pamięci – są wyposażone w  kilkukanałowy konwerter częstotliwości próbkowania ASRC (ADAU1442 – 16 kanałów, 8 domen zegarowych, ADAU1445 – 16 kanałów, 8 domen zegarowych, najtańszy ADAU1446 jest pozbawiony bloku ASRC) umożliwiający bezpośrednią współpracę ze źródłami o różnych częstotliwościach próbkowania. Wbudowana krosownica sygnału FARM pozwala na elastyczne konfigurowanie sygnałów o  różnych domenach zegarowych. Istotną cechą tych układów jest wbudowany, kompletny odbiornik i nadajnik sygnału w standardzie SPDIF, eliminujący konieczność zastosowania zewnętrznych układów WM/ CS/DIX blokujących zasoby interfejsów cyfrowych DSP. ADAU144x mają również konfigurowalny, buforowany generator sygnału zegarowego ułatwiający współpracę z układami wyjściowymi wymagającymi sygnału MCLK (np. dla nadpróbkowania w C/A). Układ jest oferowany w  obudowie TQFP/LQFP100 z  wkładką radiatorową, o  rastrze wyprowadzeń 0,5  mm. Aktualnie

REKLAMA

86

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Sigma DSP – procesory sygnałowe dla każdego

ADAU1442 jest najmocniejszym procesorem SigmaDSP, a  w  najbliższym czasie w  Elektronice Praktycznej zostanie opublikowany opis zestawu STK_MegaDSP, nad którym aktualnie trwają prace projektowe. Ciekawie wygląda również procesor ADAU1452 z  zapowiadanej przez Analog Devices serii AD145x będący wersją rozwojową ADAU144x. Układy te również nie mają wbudowanych kodeków. Obróbka sygnału odbywa się wyłącznie na drodze cyfrowej. Nowe procesory wyposażone są w  taktowany z  częstotliwością blisko 300  MHz rdzeń DSP o  zwiększonej pamięci programu/parametrów oraz 48-kanałowy interfejs cyfrowy pracujący z  rozdzielczością 32 bitów i częstotliwością próbkowania 192 kHz. Podobnie jak ADAU1442, procesor ADAU1452 ma 16-kanałowy konwerter częstotliwości próbkowania ASRC z  ośmioma domenami zegara. Zapowiadane są też odpowiedniki ADAU1451…1445 z dwoma domenami zegara oraz ADU1450…1446 bez układu ASRC. Wszystkie układy z rodziny ADAU145x mają wbudowany dwukierunkowy interfejs SPDIF oraz konfigurowalne obwody generujące sygnał zegarowy. Ciekawym jest też zapowiadany tryb selfboot umożliwiający pracę samodzielną przy wykorzystaniu pamięci EEPROM z  interfejsem I2C oraz – co jest nowością – z interfejsem SPI. Układ jest oferowany w  niewielkiej obudowie LFCSP72 zajmującej powierzchnię 10 mm×10 mm i rastrze wyprowadzeń 0,5  mm. Z  niecierpliwością oczekuję próbek przedprodukcyjnych do zapoznania się z tym ciekawym procesorem DSP. Oczywiście, każdy z  przedstawionych procesorów jest programowany za pomocą ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

SigmaStudio, co jest najważniejszą cechą układów i  jednocześnie ich największym atutem. Oprogramowanie narzędziowe SigmaStudio jest udostępnione za darmo, wymaga jedynie rejestracji na stronie producenta. Jest to środowisko graficzne, w którym rysujemy schemat składający się z  gotowych, parametryzowanych bloków funkcjonalnych. Zwalnia to z  konieczności żmudnego opanowywania asemblera DSP i  zagłębiania się w  tony dokumentacji. Dzięki niewielkiemu nakładowi sił potrzebnych na opanowanie programowania procesorów sygnałowych SigmaDSP, jest możliwa realizacja nawet złożonych projektów w  bardzo krótkim czasie, co jest trudne do osiągniecia innymi metodami i  dlatego procesory DSP były stosowane jedynie przez firmy mogące pozwolić sobie na duży nakład środków finansowych. Moim zdaniem, przeszkodą w upowszechnianiu się układów jest wysoka cena współpracującego programatora USBi, która wynosi ok. 150 USD (netto) co współcześnie, gdy pozostali producenci rozpieszczają nas zestawami za kilka dolarów, jest kwotą nieco wygórowaną i stanowi przeszkodę w  szerszym zastosowaniu tych ciekawych układów. Całość oferty Analog Devices dopełniają produkowane przez nią doskonałe układy analogowe współpracujące z  DSP np. wzmacniacze operacyjne, niskoszumne stabilizatory LDO, przetworniki analogowo-cyfrowe i  cyfrowo-analogowe, mikrofony MEMS, mikrokontrolery i  inne. Umożliwiają one budowanie systemów przetwarzania sygnału o  doskonałych parametrach.

REKLAMA

Rysunek 3. Schemat blokowy układu ADAU1452

Adam Tatuś, EP

87

PODZESPOŁY

STM32F429I-DISCO: mikrokontrolerowy „patent” STMicroelectronics dla aplikacji graficznych Rodzina mikrokontrolerów STM32F4 (rdzeń Cortex-M4F) powiększyła się kilka tygodni temu o  cztery nowe układy, które łączy ważny element wyposażenia: wbudowany koprocesor graficzny ChromArt. Jego możliwości pozwalają na budowanie jednoukładowych urządzeń HMI z  kolorowymi wyświetlaczami i  touchpanelem. Moc obliczeniowa CPU w  większości przypadków wystarczy do realizacji wszystkich funkcji aplikacyjnych. Kilka tygodni temu szybko rosnące grono fanów mikrokontrolerów STM32 poruszyła niewiarygodna wiadomość: firma STMicroelectronics miała wprowadzić na rynek kolejny zestaw z  serii DISCOVERY, wyposażony w  kolorowy wyświetlacz LCD-TFT z  rezystancyjnym touch-panelem (to jest możliwe), w  cenie porównywalnej w  dostępnymi na rynku innymi zestawami DISCOVERY dla STM32 (to nie wydawało się prawdopodobne). Niecierpliwość konstruktorów została nagrodzona: niewiarygodny zestaw STM32F429I-DISCO jest już w sprzedaży! Nowy zestaw występuje na rynku pod dwoma oznaczeniami: 32F429I-DISCOVERY oraz STM32F429I-DISCO, w  obydwu przypadkach jest to takie samo rozwiązanie, różnica w  oznaczeniu wynika wyłącznie z braku w konsekwencji w nadawaniu nazw zestawom przez producenta. Zestaw wyposażono w  mikrokontroler STM32F429ZIT6 z pamięcią Flash o pojemności 2  MB, wewnętrzną pamięcią SRAM o  pojemności 256  kB, mikrokontroler jest montowany w obudowie LQFP144. Zastosowany w  zestawie mikrokontroler, podobnie do innych z rodziny STM32F4, wyposażono w rdzeń Cortex-M4F (z wbudowanym koprocesorem zmiennoprzecinkowym FPU), taktowany sygnałem zegarowym o  maksymalnej częstotliwości 180  MHz. Wygląd zestawu pokazano na fotografii 1. Rzut oka na fot.  1 wyjaśnia przyczynę dużego zainteresowania zestawem: zwracającym uwagę elementem jego wyposażenia jest kolorowy wyświetlacz LCD-TFT

88

o przekątnej 2,4 cala i  wymiarach matrycy 240×320  px (QVGA). Wyświetlacz jest sterowany przez kontroler LCD wbudowany w  mikrokontroler STM32F429 (jest to charakterystyczny element wyposażenia mikrokontrolerów STM32F4x9) zgodnie ze schematem elektrycznym pokazanym na rysunku 2. W przykładzie jest to interfejs RGB666 z  liniami synchronizacji. Na schemacie widać także sprzętową Fotografia 1. Wygląd zestawu STM32F429I-DISCO część interfejsu obDużą wydajność w aplikacjach graficzsługi rezystancyjnego touch-panela, którą nych mikrokontrolerey STM32F4x7/4x9 wykonano na ekspanderze STMPE811QTR osiągają dzięki wbudowanemu koprocez oferty STMicroelectronics.

Rysunek 2. Schemat elektryczny ilustrujący sposób podłączenia wyświetlacza do mikrokontrolera w zestawie STM32F429I-DISCO ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

STM32F429I-DISCO: mikrokontrolerowy „patent” STMicroelectronics dla aplikacji graficznych w  rozumieniu PC, ale doskonałe narzędzie wspomagające realizację typowych interfejsów graficznych w  różnego rodzaju panelach HMI. Atutem mikrokontrolerów STM32F4x9 w  aplikacjach graficznych jest wbudowana w  nie pamięć Flash o  dużej pojemności, która pozwala na przechowywanie w  niej wielu obrazów QVGA. Przeciętnie do przechowania grafiki o  wymiarach 320×240 pikseli w  formacie RGB256c potrzebna jest pamięć o  pojemności ok. 75  kB, taki sam obraz w  formacie RBG16b potrzebuje ok. 150  kB. W  przypadku konieczności obróbki wyświetlanych obrazów pomocna może okazać się zewnętrzna Rysunek 3. Schemat blokowy zestawu STM32F429Ipamięć SDRAM, która DISCOVERY jest obsługiwana przez sorowi graficznemu Chrom-Art (DMA2D), wbudowany w  mikrokontrolery kontroler który od strony konstrukcyjnej jest wyspeFMC (Flexible Memory Controller). Koprocjalizowanym kanałem DMA. Koprocesor cesor DMS2D ma do niej dostęp, podobnie samodzielnie realizuje wiele podstawojak do pozostałych obszarów pamięci. wych funkcji wspomagających wyświetlaPodobnie do starszych typów zestanie obrazów, w tym: wypełnianie zadanych wów DISCOVERY także prezentowany obszarów kolorem zdefiniowanym przez w artykule wyposażono w dodatkowe peryużytkownika, kopiowanie i  przenoszenie feria współpracujące z  mikrokontrolerem, fragmentów obrazu, konwersja formatów widać je na schemacie blokowym pokazaz bazą w CLUT (Colour Look-Up table) denym na rysunku  3. Elementami standarfiniowaną przez użytkownika, nakładanie dowego wyposażenia zestawu są: pamięć obrazów z  opcjonalnym definiowaniem SDRAM o pojemności 64 Mb (o organizacji przeźroczystości itp. Nie jest to więc od 1  Mb×16  b×4  banki), 3-osiowy żyroskop strony funkcjonalnej „karta graficzna” MEMS (L3GD20), sześć diod LED (w  tym 2 do wykorzystania w  aplikacji użytkownika), dwa mikroprzełączniki (w  tym jeden dla aplikacji użytkownika), a  także interfejs i złącze USB-OTG (złącze OTG A/B). Mikrokontroler zastosowany w  zestawie wyposażono w  kompletny kontroler LCD o  nazwie Chrom-ART oraz kontroler pamięci SDRAM – prezentacji możliwości tych właśnie interfejsów jest dedykowany nowy zestaw, są Fotografia 4. Widok dolnej strony płytki drukowanej zestawu one bowiem nowym, STM32F429I-DISCO ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Dodatkowe materiały i informacje o zestawie STM32F429I-DISCO są dostępne pod adresem http://www.st.com/stm32f4-discovery bardzo spektakularnym wyposażeniem mikrokontrolerów STM32F429/439. Jak wcześniej wspomniano, za obsługę 4-przewodowego touch-panela rezystancyjnego, naklejonego na wyświetlacz LCD-TFT, odpowiada w zestawie ekspander STMPE811, który komunikuje się z  mikrokontrolerem poprzez magistralę I2C z własną linią przerwań. Ze względu na dużą powierzchnię zajmowaną przez wyświetlacz na PCB mikrokontroler, pamięć SDRAM oraz kilka mniejszych elementów zamontowano na dolnej stronie płytki drukowanej zestawu (fotografia 4). Podobnie jak pozostałe zestawów z serii DISCOVERY, także STM32F429I-DISCO ma zintegrowany programator-debugger zgodny z  ST-Link/v2 oraz dwurzędowe złącza gold-pin (raster 2,54  mm) z  wyprowadzonymi liniami GPIO mikrokontrolera. Urządzenie jest przystosowane do zasilania z USB lub zewnętrznego zasilacza stabilizowanego o napięciu wyjściowym 3 lub 5 V. Z  naszej prezentacji warto wyciągnąć wniosek, że zestaw STM32F429I-DICO jest narzędziem potrójnie rewolucyjnym: • zastosowano w  nim mikrokontroler faktycznie przystosowany do realizacji aplikacji graficznych (dzięki odpowiednio dużej pamięci, możliwości obsługi pamięci zewnętrznej, wbudowanemu elastycznemu kontrolerowi LCD i wbudowanemu koprocesorowi graficznemu), • dzięki udostępnionym przez STMicroelectronics wspólnie z  firmą Segger bibliotekom graficznym o  nazwe STemWin budowanie własnych interfejsów graficznych stało się znacznie prostsze niż dotychczas, • pomimo bogatego wyposażenia i zastosowania wysokiej jakości wyświetlacza LCD-TFT z  touch-panelem utrzymano bardzo atrakcyjną cenę zestawu, która stała się już synonimem nazwy „DISCOVERY”. W  ten sposób mikrokontrolery STM32 wchodzą w  nowy segment rynku, na którym mają poważnego przeciwnika (komputery z  Linuksem/Androidem), ale także równie poważne argumenty, m.in.: mały pobór mocy, szansę na implementację jednoukładową, prostą i przez to niezawodną konstrukcję. Kto wygra? Mikrokontrolery mają duże szanse!

Piotr Zbysiński, EP

89

NOTATNIK KONSTRUKTORA

Interfejs CAN – podstawy (1) Elektronizacja naszego otoczenia wymusza powstawanie coraz to nowych metod komunikacji pomiędzy urządzeniami je tworzącymi. Interfejs CAN był odpowiedzią na wymogi systemów elektronicznych stosowanych w  różnego rodzaju pojazdach, w  tym także samochodach. Dziś nie ma pojazdu bez CAN-a, w  ten interfejs są wyposażane nawet ciągniki rolnicze. Powoli nadchodzi era nowego, szybszego od CAN interfejsu FlexRay, ale CAN jeszcze długo będzie „żył” w  różnorodnych aplikacjach. Konieczność zapewnienia współpracy między urządzeniami w  ramach systemów, które tworzyły, wymuszała potrzebę zapewnienia komunikacji między nimi. Projektanci systemów starali się wybrać odpowiedni dla zastosowań motoryzacyjnych sieciowy standard przesyłu informacji, jednak żadna z  istniejących technologii nie spełniała jednocześnie wszystkich przyjętych kryteriów, w tym takich jak: łatwość implementacji, niski koszt realizacji, wysoka niezawodność transmisji, duży zasięg transmisji i wysoka prędkość transmisji. Z tego powodu firma Bosch GmbH postanowiła opracować nową, dedykowaną dla zastosowań w motoryzacji technologię przesyłu informacji, spełniającą wszystkie wymienione wyżej kryteria. Opracowana została ona w 1981 roku i nadano jej nazwę CAN. W 1985 roku firma Bosch rozpoczęła współpracę z  firmą Intel w  celu opracowania układów elektronicznych realizujących transmisję CAN. CAN w szybkim tempie zyskiwał popularność w przemyśle samochodowym. Początkowo był wykorzystywany tylko w autach osobowych, jednak wkrótce zaczął być używany również w innego rodzaju pojazdach: samochodach ciężarowych, autobusach, samolotach, statkach, maszynach rolniczych itp. Entuzjastyczne przyjęcie technologii CAN przez motoryzację zaowocowało jej szybką ekspansją do innych dziedzin wymagających przesyłu danych. Dzięki temu CAN jest obecnie popularną metodą transmisji danych wykorzystywaną w szerokiej gamie zastosowań przemysłowych. Są to nie tylko wspomniane już środki transportu, ale również np. systemy automatyki budynkowej, systemy rozproszonego sterowania w zakładach przemysłowych, sieci sensorowe i wiele innych.

90

CAN a model OSI/ISO Model OSI (Open Systems Interconnection) to stworzony przez organizację ISO (International Standard Organization) standard definiujący schemat komunikacji, który przeznaczony jest dla urządzeń elektronicznych wysyłających i  odbierających informacje w sieci. Został stworzony w celu określenia zasad komunikacji, które mają być wspólne dla wszystkich technologii komunikacyjnych opartych na tym modelu. W  modelu OSI wyróżniono siedem połączonych ze sobą w  sposób hierarchiczny poziomów, zwanych popularnie warstwami. Zaczynając od najniższej (pierwszej), a kończąc na najwyższej (siódmej) są to: warstwa fizyczna, warstwa łącza danych, warstwa sieciowa, warstwa transportowa, warstwa sesji, warstwa prezentacji i warstwa aplikacji. Każda z warstw odpowiada za realizację określonych zadań związanych z komunikacją. Oto krótkie podsumowanie każdej z warstw: • warstwa fizyczna: określa fizyczne cechy interfejsu (elementy mechaniczne i  elektryczne, złącza, poziomy napięć, zależności czasowe), przeprowadza konwersję sygnału elektrycznego, radiowego bądź optycznego do postaci strumienia binarnego i odwrotnie, • warstwa łącza danych: definiuje zasady dostępu do medium transmisyjnego, zapewnia prawidłową transmisję, umożliwia wykrywanie i  korygowanie błędów powstałych w warstwie fizycznej, tworzy ramki komunikacyjne,

• warstwa sieciowa: kreuje logiczne drogi transmisji między urządzeniami i wybiera optymalne z nich (tak zwany routing), tworzy pakiety komunikacyjne, • warstwa transportowa: zapewnia transmisję z  wymaganymi parametrami (takimi jak przepustowość , stopa błędów, opóźnienia), optymalizuje zużycie usług sieciowych, oferuje usługi połączeniowe i bezpołączeniowe, • warstwa sesji: rozszerza funkcje warstwy transportowej o  mechanizmy umożliwiające synchronizację i  zarządzanie wymianą informacji, • warstwa prezentacji: przeprowadza ujednolicenie formatu informacji pochodzących z  różnych systemów, wykonuje kompresję i szyfrowanie informacji, przekształca informację do postaci wygodnej dla przedstawienia użytkownikowi, • warstwa aplikacji: pełni rolę interfejsu pomiędzy aplikacjami użytkownika a usługami sieci, tworzy komunikaty komunikacyjne. Wymianę informacji między urządzeniem nadawczym i  odbiorczym można rozpatrywać na płaszczyźnie komunikacji rzeczywistej (fizycznej) oraz logicznej. Komunikacja logiczna odbywa się między tymi samymi (równorzędnymi) warstwami systemu, gdyż są one ze sobą kompatybilne. Przykładowo oznacza to, że warstwa łącza danych urządzenia nadającego informację komunikuje się z  warstwą łącza danych urządzenia odbierającego informację. Taki schemat ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Interfejs CAN – podstawy,

Rysunek 1. Przykładowy schemat sieci CAN w samochodzie obowiązuje dla każdej z warstw. Inaczej jest w  przypadku rzeczywistego przepływu informacji. Transmitowana w sieci informacja jest przetwarzana przez każdą warstwę zarówno urządzenia wysyłającego, jak też odbierającego. W warstwie aplikacji urządzenie wysyłające dysponuje informacją w  postaci tak zwanego komunikatu. Jest on przekazywany do warstw niższych, będąc zamienianym kolejno do postaci datagramu (inaczej pakietu) w warstwie sieciowej, ramki w warstwie łącza danych oraz bitów w  warstwie fizycznej, które następnie są nadawane przez medium transmisyjne w postaci sygnału (np. elektrycznego). Następnie sygnał ten jest odbierany i  rekonstruowany przez urządzenie odbiorcze – kolejno od postaci bitów w warstwie fizycznej, przez ramkę w  warstwie łącza danych, pakiet w  warstwie sieciowej i  ostatecznie do komunikatu w  warstwie aplikacji. Rzeczywistą i  logiczną wymianę informacji w  systemie zgodną z  modelem ISO OSI przedstawiono na rysunku 2.

Sposób rzeczywistego przepływu informacji tłumaczy czemu poziomy modelu OSI zwane są warstwami. Wiadomość zgodna z  formatem wybranego poziomu ‘n’ zawiera w  sobie wiadomość w  formatach zgodnych z poziomami wyższymi niż ‘n’. Proces umieszczania informacji z warstw wyższych w  formacie informacji warstw niższych nazywany jest kapsułkowaniem. Interfejs CAN został zdefiniowany w  oparciu o  model ISO OSI. Specyfikacja CAN definiuje dwie pierwsze warstwy tego modelu. Warstwy 3 – 6 nie są używane, natomiast warstwa numer siedem jest opcjonalna i została pozostawiona do zdefiniowania przez projektantów danego systemu. W CAN warstwa łącza danych i warstwa fizyczna działają według następującego scenariusza: 1. Warstwa łącza danych urządzenia nadawczego formatuje przeznaczoną do wysłania wiadomość do postaci ramki CAN.

2. Warstwa łącza danych urządzenia nadawczego na podstawie modelu komunikacji i  zasad dostępu do medium decyduje kiedy wysłać ramkę. 3. Od rozpoczęcia procesu nadawania do momentu otrzymania potwierdzenia doręczenia wiadomości warstwa łącza danych urządzenia nadawczego odpowiada za wykrywanie błędów. 4. Warstwa fizyczna urządzenia nadawczego zamienia bity ramki CAN na sygnał elektryczny o  odpowiednim poziomie napięcia i czasie trwania. 5. Warstwa fizyczna urządzenia odbiorczego dekoduje sygnały elektryczne do postaci informacji logicznej. 6. Warstwa łącza danych urządzenia odbiorczego przekształca informację logiczną do postaci ramki CAN. 7. Warstwa łącza danych urządzenia odbiorczego sprawdza czy w  ramce nie zostały wykryte błędy. Jeśli nie, może potwierdzić otrzymanie wiadomości. Istotną cechą interfejsu CAN jest to, że wszystkie funkcjonalności warstwy fizycznej i  łącza danych zostały zaimplementowane w  układach scalonych realizujących transmisję CAN. Oznacza to, że po zbudowaniu platformy sprzętowej (koncepcje budowy urządzeń przedstawiono w dalszej części artykułu) warstwa fizyczna i  łącza danych są od razu dostępne i gotowe do działania.

Interfejs CAN – warstwa fizyczna CAN ma topologię magistrali. Magistrala jest rodzajem architektury sieciowej, w  której wszystkie urządzenia transmisyjne (tak zwane węzły) połączone są szeregowo wspólnym dla nich medium transmisyjnym. Do przesyłania informacji przez magistralę służą dwa sygnały: CAN High (CANH) oraz CAN Low (CANL). Najpopularniejszym medium transmisyjnym dla CAN jest dwużyłowy kabel elektryczny. Na obu końcach magistrali linie kabla połączone są rezystorem terminującym o rezystancji 120 Ohm, co zapewnia niewrażliwość magistrali na odbicia sygnału. Schemat sieci CAN przedstawiono na rysunku 3. W  zależności od potrzeb, w  sieci CAN można przesyłać dane z  prędkością do 1  Mb/s włącznie. Taką wartość prędkości uzyskać można jednak tylko w magistralach o  małej długości, do 40  metrów. Wydłużenie magistrali możliwe jest do uzyskania kosztem zmniejszenia prędkości transmisji. W  skrajnym przypadku możliwe jest osiągnięcie długości magistrali rzędu 10 km (przy prędkości transmisji 5 kb/s).

Szymon Panecki, EP

Rysunek 2. Model warstwowy OSI/ISO ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Rysunek 3. Struktura sieci CAN

91

Budowanie biblioteki drivelib dla procesorów serii Piccolo F2802x Do tworzenia programów przeznaczonych dla procesorów rodziny F2802x Piccolo firmy Texas Instruments potrzebne jest zintegrowane środowisko projektowe – Code Composer Studio (CCS, CCStudio) dostarczane przez firmę Texas Instruments. Konieczny jest również pakiet programowy controlSUITE tej firmy. Zawiera on oprogramowanie „firmware”, biblioteki, opisy zestawów sprzętowych oraz projekty przykładowe dla wszystkich serii procesorów rodziny C2000. Biblioteka driverlib dostarcza API do sterowania modułami peryferyjnymi układów procesorowych serii Piccolo F2802x. Jednak praca z  projektami z  użyciem tej biblioteki powoduje pewne kłopoty Pakiet programowy „firmware” (F2802x Firmware Development Package) dostarcza wsparcia dla dwóch modeli programowania układów procesorowych serii Piccolo F2802x. Jest to: • model bezpośredniego dostępu do rejestrów (header files) • model drajwerów programowych (library). Każdy z  tych modeli może być zastosowany osobno lub łącznie. Opis jest zamieszczony w dokumentach [6, 7] dostępnych w ścieżce \doc pakietu programowego „firmware”. Artykuł zawiera opis następujących działań praktycznych: • Omówienie problemów podczas pobierania, instalacji, uruchamiania i aktualizacji środowiska CCSv5.x • Aktualizacja dostępu do przykładowych projektów pakietu programowego controlSUITE • Omówienie problemów podczas pobierania i instalacji pakietu programowego controlSUITE • Wskazanie doraźne ścieżki dostępu do plików źródłowych biblioteki driverlib. • Importowanie projektu biblioteki do CCSv5 • Wykonanie ponownego budowania projektu biblioteki driverlib.

Opisy

Opis narzędzi programowych dla języka C/C++ jest zamieszczony w  dokumencie TMS320C28x Optimizing C/ C++ Compiler V6.0 User’s Guide [8]. Opis oprogramowania „firmware” pakietu programowego controlSUITEv3 jest zamieszczony w dokumencie F2802x Firmware Development Package USER’S GUIDE v. 210 [6]. Opis biblioteki driverlib pakietu programowego controlSUITEv3.x jest zamieszczony w  dokumencie F2802x Peripheral Driver Library USER’S GUIDE v. 210 [7]. Dokładne omówienie narzędzi programowych dostępnych w środowisku CCS jest zamieszczone w książce Henryk A. Kowalski, „Procesory DSP w przykładach”, BTC, Warszawa, 2012 [9]. Dokładne omówienie środowiska CCSv5.x oraz pakietu controlSUITEv3.x jest zamieszczone w  artyku-

92

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Dodatkowe informacje: Dotychczas w EP na temat zestawu ewaluacyjnego C2000 Piccolo LaunchPad: • „Zestaw ewaluacyjny C2000 Piccolo LaunchPad”, EP 01/2013 • „C2000 Piccolo LanuchPad (1) – Pierwszy program w środowisku programowym CCS v5”, EP 02/2013 • „C2000 Piccolo LanuchPad (2) – Łatwe programowanie z pakietem controlSUITE”, EP 03/2013 • „C2000 Piccolo LanuchPad (3) – Łatwe programowanie do pamięci Flash”, EP 04/2013 • „C2000 Piccolo LanuchPad (4) – Łatwa obsługa szyny SPI”, EP 05/2013 • „C2000 Piccolo LanuchPad (5) – Łatwa obsługa szyny I2C”, EP 07/2013 • C2000 Piccolo LanuchPad (6) – Łatwa inicjalizacja systemowa procesora serii Piccolo F2802x”, EP 09/2013 • „C2000 Piccolo LanuchPad (7) – Łatwa obsługa wyświetlacza LCD”, EP 11/2013

le Henryk A. Kowalski, „C2000 Piccolo LaunchPad (1) Pierwszy program w  środowisku programowym CCSv5” Elektronika Praktyczna 02/2013 [12].

Problemy podczas pobierania, instalacji, uruchamiania i aktualizacji środowiska CCSv5.x

Dokładny opis wymagań systemowych, pobierania, instalowania i odinstalowania oraz wyboru wersji licencji CCSv5 jest zamieszczony w artykule [11, 12]. Na stronie Download CCS [2] dostępna jest aktualna wersja plików instalacyjnych CCSv5 do pobrania (osobno dla sytemu Windows i Linux). Do pobrania pliku instalacyjnego jest potrzebna wcześniejsza rejestracja na stronie myTI [3]. Obecnie aktualna jest wersja CCSv5.5.0.00077 (datowana Sep 9, 2013). Pobrany plik CCS5.5.0.00077_win32.zip środowiska CCSv5.x należy rozpakować. Należy wyłączyć program antywirusowy na czas instalowania. Następnie należy uruchomić program ccs_setup_5.5.0.00077.exe. Pokazuje się okienko z  dosyć enigmatyczną informacją sugerującą możliwość wymuszenia ponownego

Rysunek 1. Informacja o konieczności ponownego uruchomienia systemu operacyjnego Windows po zakończeniu instalowania CCS

Krok po kroku Kursy EP

C2000 Piccolo LanuchPad (8)

Krok po kroku Kursy EP

uruchomienia systemu operacyjnego Windows podczas instalowania CCS przez jakieś oczekujące polecenie „reboot” (rysunek  1). Taka sytuacja może się zdarzyć, gdy system Windows automatycznie instaluje aktualizacje w tle. Jednak praktyczne próby wykazały, że to sam instalator po zakończeniu pracy wymaga ponownego uruchomienia systemu operacyjnego Windows. Środowisko należy zainstalować w  proponowanej ścieżce C:\ti. Zmiana ścieżki może spowodować problemy z  doinstalowaniem innych składników środowiska, np. bibliotek. Dla pracy środowiska CCSv5 z zestawem ewaluacyjnym C2000 Piccolo LaunchPad można ograniczyć instalowany zestaw narzędzi co skróci czas potrzebny instalowanie. Wybieramy typ instalacji Custom i  w  następnym oknie zaznaczany tylko opcję C28x 32-bit Real-time MCUs. W  następnym oknie zaznaczamy opcję wyboru narzędzi programowych (rysunek 2). Następnie zaznaczamy opcję wyboru sterowników emulacyjnych (rysunek  3). Należy także zaznaczyć sterowniki firm Blackhawk i Spectrum Digital. W  systemie Windows  7 może w  trakcie instalacji zachodzić konieczność ręcznego zezwalania na wprowadzenie zmian w  systemie. Instalowanie trwa dosyć długo, ok. pół godziny (na komputerze dwurdzeniowym 2.,3 GHz) przy obciążeniu średnio 50%. Na końcu pracy pojawia się informacja, że po zakończeniu instalowania należy wykonać ponowne uruchomienie systemu operacyjnego Windows (rysunek 4). Po pierwszym uruchomieniu CCSv5.x należy wybrać opcje licencji. Zestaw ewaluacyjny C2000 Piccolo LaunchPad jest wyposażony w emulator XDS100v2 [10]. Dla pracy środowiska CCSv5 z zestawem najlepsza jest opcja darmowej licencji o nazwie FREE LICENCE. Aktualizacja środowiska CCSv5 jest typowo przeprowadzana automatycznie. Przy uruchamianiu sprawdzana jest w  sieci dostępność aktualizacji środowiska. Wydaje się, że przy pracy CCSv5 po systemem operacyjnym Windows 7 64-bit aktualizacja automatyczna nie działa. Wtedy trzeba samemu rozpocząć aktualizację wybierając z menu pozycję Help  Check for updates. Jeśli zostały wykryte i pobrane z sieci nowe lub aktualniejsze komponenty to wyświetlane jest okno wyboru komponentów do aktualizacji. Po zainstalowaniu nowych komponentów wymagane jest zamknięcia i ponownego uruchomienia środowiska CCSv5. Zapora systemu Windows może wymagać ręcznego zezwolenia na pracę instalatora. Zainstalowanie niektórych komponentów CCS (np. pakietu emulacyjnego) może wymagać ponownego uruchomienia systemu Windows.

Aktualizacja dostępu do przykładowych projektów pakietu programowego controlSUITE

Po uruchomieniu CCSv5.x w  oknie TI Resource Explorer perspektywy CCS Edit pokazywana jest strona Welcome (w html). Zawiera ona graficznie menu główne. Istotne informacje są zgrupowane na stronie Home. Można ją otworzyć po kliknięciu w oknie TI Resource Explorer na ikonkę Home . Po lewej stronie okna pokazywane jest drzewo dokumentacji i  dostępnych projektów przykładowych. Jeśli pokazywana jest tylko jedna linia controlSUITE z gałęzią English to udostępnia ona tylko dokumentację pakietu (rysunek 5).

Aby dodać dostęp do przykładowych projektów należy na dole strony Home kliknąć na odnośnik Configure Resource Explorer to discover examples, documentation and generates a  resource package. W  oknie dialogowym Package Configuration trzeba kliknąć na Add. Następnie trzeba wskazać folder C:\ti\controlSUITE Rysunek 2. i  kliknąć OK. Nazwa controlSUITE pojawi się Wybór narzędzi w oknie wyboru. Należy kliknąć OK. Po dłuższej programowych chwili pojawi się w  drzewie okna TI Resource Explorer druga linia controlSUITE zawierająca pozycje: development kits, device_support oraz libs (rys. 5).

Problemy podczas pobierania i instalacji pakietu programowego controlSUITE

Dokładny opis wymagań systemowych, pobierania, instalowania i  odinstalowania pakietu programowego controlSUITE jest zamieszczony w artykule EP 02/2013. Na stronie controlSUITE dostępna jest aktualna wersja pakietu [4]. Obec- Rysunek 3. Wybór nie najnowsza jest wersja controlSUI- sterowników TE  v3.2.3 (datowana 07-Nov-2013). Do emulacyjnych pobrania pliku instalacyjnego jest potrzebna wcześniejsza rejestracja na stronie myTI [3]. Po kliknięciu na link pobierania przeprowadzane jest logowanie poprzez system myTI i udostępniany jest plik do pobrania. Jest on dosyć duży (obecnie 850MB) Rysunek 4. Informacja i jest przesyłany raczej powoli. konieczności ponownego Pakiet jest dosyć często ak- uruchomienia systemu tualizowany. Niestety równie operacyjnego Windows. często występują problemy z pobraniem nowej wersji pliku. Ostania nowa wersja controlSUITE v3.2.3 pojawiła się na stronie internetowej 8.11.2013 (rysunek 6). Jednak pomimo nowej nazwy i daty (częściowo) na stronie to w pliku sprca85.zip dołączonym do odnośnika znajdował się plik instalacyjny starej wersji. Problem polega na tym, że plik sprca85.zip nie zmienia nazwy przy zmianie wersji. Zmienia tylko zawartość. Nawet przez kilka dni mogą pozostać na stronie controlSUITE błędne odnośniki do pliku instalacyjnego. Często pomaga wykorzystanie dodat- Rysunek 5. kowego odnośnika do pliku instalacyjnego znaj- Okno TI dującego się prawie na końcu strony (rysunek 7). Resource Następnego dnia (9.11.2013) po premierze nowej Explorer po wersji na stronie internetowej daty i  nazwy były wykonaniu już poprawne, ale do obu odnośników na górze aktualizacji. strony dołączony był plik instalacyjny starej wersji. Jednak dodatkowy odnośnik na dole strony udostępniał już plik w  nowej wersji. Kolejnego dnia wszystkie odnośniki były poprawne. Pobrany plik spr- Rysunek 6. Strona pobierania pakietu ca85.zip należy roz- programowego controlSUITE.

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

93

Problemy w pracy z biblioteką driverlib

W pracy z pakietem programowym controlSUITE występują też różne problemy. Niektóre z nich zostaną poniżej wymienione. Biblioteka driverlib zastosowana do realizacji projektów przykładowych dla zestawu ewaluacyjnego C2000 Piccolo LaunchPad w  ścieżce C:\TI\controlSUITE\ development_kits\C2000_LaunchPad jest w  starej wersji v200 podczas gdy jest już nowa biblioteka w wersji v210 w ścieżce C:\TI\controlSUITE\device_support\f2802x\v210. Drajwer obsługi modułu ADC nie udostępnia pełnego zakresu sterowania modułem, np. nie można wybrać momentu zgłaszania sygnału EOC dla generowania sygnału SOC. Brak obsługi modułu I2C przez bibliotekę.

Problemy debugowania podczas pracy z biblioteką driberlib

Uruchamianie projektów z  użyciem biblioteki driverlib z pakietu narzędziowego powoduje kłopoty. Przy próbie wyświetlenia kodu źródłowego funkcji z  biblioteki driverlib wyświetlany jest komunikat pokazany na rysunku 8. Problem jest spowodowany wygenerowaniem biblioteki driverlib w lokalizacji innej niż standardowa ścieżka pakietu controlSUITE. Problemowi z  brakiem dostępu do plików źródłowych można zaradzić na dwa sposoby: A. Wskazanie doraźne ścieżki dostępu. Wymaga tylko jednego kroku działań. Jest skuteczne tylko w ramach jednego projektu.

Rysunek 8. Informacja o błędnych ścieżkach dostępu kodu źródłowego biblioteki driverlib.

Rysunek 9. Okno z informacjami o bibliotece driverlib.

94

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

B. Ponowne zbudowanie biblioteki z  poprawnymi ścieżkami. Wymaga importowania projektu biblioteki do środowiska CCSv5 i  ponownego wykonania jego budowania. Wygenerowanie nowego pliku diverlib.lib zapewnia poprawne debugowania wszystkich projektów z  pakietem narzędziowym f2802x\ v210. Umożliwia też wykonanie budowania z  zastosowaniem nowszej wersji pakietu generacji kodu (w tym kompilatora). Może to być korzystne a nawet konieczne przy dużych zmianach wersji programów narzędziowych Dla układów procesorowych rodziny Piccolo F2802x pakiet „firmware” z  biblioteką driverlib występuje w dwóch lokalizacjach: • W standardowej lokalizacji pakietów dla poszczególnych serii układów procesorowych rodziny C2000. Dla serii Piccolo F2802x jest to ścieżka do ostatniej wersji pakietu C:\TI\controlSUITE\device_support\f2802x\v210\ f2802x_common • W  lokalizacji dla zestawu ewaluacyjnego C2000 Piccolo LaunchPad jest to ścieżka C:\TI\controlSUITE\development_kits\C2000_LaunchPad\f2802x_common Folder \common zawiera kilka szczegółowych folderów: • Pliki źródłowe projektu biblioteki driverlib znajdują się w folderze \source. • Plik wynikowy driverlib.lib znajduje się w folderze \lib. • Projekt biblioteki driverlib dla środowiska CCSv5 znajduje się w folderze \project. Przy pracy z przykładowym projektem pakietu controlSUITE należy sprawdzić w  której lokalizacji jest umieszczona biblioteka drivelib używana w  projekcie. Należy w oknie Project Explorer kliknąć prawym klawiszem myszy na bibliotekę driverlib i  wybrać Properties. W  otworzonym oknie Properties for driverlib.lib jest pokazana pełna ścieżka pliku (rys. 9). A. Wskazanie ścieżki dostępu do plików źródłowych W  przypadku wystąpienia komunikatu pokazanego na rys. 8 należy kliknąć na przycisk Locate File. Następnie należy wskazać odpowiednią ścieżkę (rys. 10): • Dla lokalizacji projektu w ścieżce \device_support jest to ścieżka C:\ti\controlSUITE\device_support\f2802x\v210\ f2802x_common\source • Dla lokalizacji projektu w ścieżce \ development_kits\ C2000_LaunchPad\ jest to ścieżka C:\TI\controlSUITE\development_kits\C2000_LaunchPad\f2802x_common\source Kliknij OK. W  oknie edycji zostanie pokazany plik z kodem źródłowym. B. Ponownie zbudowanie biblioteki Drugie rozwiązanie problemu z  ponownym zbudowaniem biblioteki driverlib wymaga wykonania całego ciągu działań. Celem ćwiczenia jest poznanie sposobów ominięcia błędów występujących podczas używania biblioteki driberlib przeznaczonej dla procesorów serii Piccolo F2802x pakietu programowego controlSUITEv3.x. Praca jest zorganizowana tak, że działania są wykonywane w kolejnych krokach uzupełnionych o wyjaśnienia.

Krok po kroku Kursy EP

pakować. Następnie należy uruchomić program controlSUITE3.2.3setup.exe. Instalowanie tej wersji pakietu programowego controlSUITE przebiega poRysunek 7. Dodatkowy prawnie. odnośnik do pliku na Dokumentacja i  programy przykłastronie pobierania dowe zainstalowanego nowego pakietu pakietu programowego programowego controlSUITE powinny controlSUITE. być po uruchomieniu CCSv5.x widoczne w oknie TI Resource Explorer perspektywy CCS Edit. Jednak typowo nie są. Trzeba ręcznie wykonać aktualizację dostępu do przykładowych projektów, opisaną powyżej.

Krok po kroku Kursy EP

Konfiguracja sprzętowa i programowa

Do wykonania ćwiczenia potrzebny jest komputer z zainstalowanym (darmowym) oprogramowaniem: • Środowisko Code Composer Studio v5.5.0 firmy Texas Instruments [1, 2]. • Pakiet programowy controlSUITEv3.2.3 firmy Texas Instruments [4, 5]. Nie jest wymagana platforma sprzętowa. W folderze: • C:\TI\controlSUITE\device_support\f2802x\v210\ f2802x_common • lub C:\TI\controlSUITE\development_kits\C2000_ LaunchPad\f2802x_common komputera zostaną utworzone i nadpisane pliki. Wymagane są prawa dostępu (zapisu i modyfikacji) dla tych folderów dyskowych.

Uruchamianie środowiska CCSv5

Po uruchomienia środowiska CCSv5 pokazywane jest okno edycyjne Workspace Launcher ustawiania lokalizacji foldera roboczego. W  oknie Workspace należy wpisać ścieżkę dla lokalizacji folderu (workspace) roboczego projektu. Można ją też wskazać przy użyciu standardowego przycisku Browse systemu Windows. Odznaczenie (wyłączenie) opcji Use this as the default and do not ask again oznacza pracę z osobnym folderem roboczym. 1. W oknie Workspace wpisz ścieżkę i nazwę foldera roboczego. Powinna być ona krótka i  musi być zlokalizowana na dysku w  miejscu, dla którego są uprawnienia dostępu (zapisu). Dla indywidualnej pracy proponowana jest ścieżka . Dla tego ćwiczenia proponowana jest nazwa foldera /work_LIB. Po kliknięciu na przycisk OK okna Workspace Launcher otwierane jest okno startowe środowiska CCSv5 (i ładowane są poszczególne elementy środowiska). Można to obserwować na pasku postępu w prawym dolnym rogu okna. Przy uruchamianiu sprawdzana jest w sieci dostępność aktualizacji środowiska. Środowisko CCSv5 przy pierwszym uruchamianiu może pobierać sporo aktualizacji. Może to trwać dosyć długo i należy koniecznie poczekać przed rozpoczęciem dalszej pracy na zakończenie inicjalizacji środowiska i  pokazanie okna Welcome lub Home. Jeśli zostały wykryte i pobrane z sieci nowe lub aktualniejsze komponenty to wyświetlane jest okno wyboru komponentów do aktualizacji. Po kliknięciu przycisku Finish wyświetlane jest okno informacyjne. Zainstalowanie nowych komponentów wymaga zamknięcia i  ponownego uruchomienia środowiska CCSv5.

Importowanie projektu driverlib do CCSv5

2. Zamknij okno TI Resource Explorer. 3. Z  menu Project wybierz pozycję Import Existing CCS Eclipse Project. 4. W  otworzonym oknie kliknij na przycisk Browse, wskaż odpowiednią ścieżkę: • Dla lokalizacji projektu w ścieżce \device_support jest to ścieżka C:\ti\controlSUITE\device_support\f2802x\v210\ f2802x_common\project

• Dla lokalizacji projektu w  ścieżce \ development_ kits\C2000_LaunchPad\ jest to ścieżka C:\TI\controlSUITE\development_kits\C2000_ LaunchPad\f2802x_common\project 5. Kliknij OK. Rysunek 10. Okno wskazania 6. W  nowym oknie (rysu- ścieżki dostępu kodu nek  11) zauważ, że NIE jest źródłowego biblioteki driverlib wybrana opcja Copy proje- dla lokalizacji pakietu \f2802x\ cts into workspace. Oznacza v210. to, że pliki źródłowe i  wynikowe projektu pozostaną w  lokalizacji początkowej. Kliknij na przycisk Finish. Po poprawnym wykonaniu importowania w  oknie Project Explorer pojawia się drzewo projektu. 7. W  oknie Project Explorer rozwiń drzewo Rysunek 11. Okno importowania projektu i  kliknij na projektu biblioteki driverlib jego nazwę. Konfiguracja budowania projektu o  nazwie Release została ustawiona jako aktywna. W projekcie mogą być zdefiniowane dwie konfiguracje budowania projektu Rysunek 12. Dostępne o typowych nazwach (rysunek 12): konfiguracje budowania Debug – przeznaczona dla wyko- w projekcie driverlib. nywania uruchamiania programu. Plik wynikowy kodu zawiera informację debugową. Podczas generowania kodu nie jest wykonywana optymalizacja. Release – przeznaczona Rysunek 13. Okno wyboru dla wykonywania programu ustawień projektu driverlib z optymalną szybkością. Plik wynikowy kodu nie zawiera informacji debugowej. Podczas generowania kodu typowo jest wykonywana optymalizacja. Wygenerowany plik w konfiguracji Debug ma większy rozmiar niż plik wygenerowany w  konfiguracji Release. Jednak rozmiar kodu wynikowego jest taki sam. Dodane są tylko informacje konieczne podczas debugowania. 8. Kliknij prawym klawiszem myszy na linię nazwy projektu. Z podręcznego menu wybierz Build Configurations a następnie Set Active i wybierz konfigurację Debug. Teraz konfiguracja Debug została ustawiona jako aktywna. 9. Kliknij prawym klawiszem myszy na linię nazwy projektu. Z podręcznego menu wybierz Properties. 10. W oknie Properies for driverlib wybierz gałąź General (rys. 13). 11. Z listy rozwijanej Compiler version wybierz najnowszą wersję kompilatora. Kliknij OK.

Budowanie projektu driverlib

12. Wykonaj samo budowanie projektu bez startowanie sesji debugowej. Kliknij na przycisk Build . Nie używaj przycisku Debug .

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

95

Henryk A. Kowalski [email protected] Bibliografia [1] Code Composer Studio, strona produktu http://www.ti.com/ccs [2] Download CCS, strona pobierania http://processors.wiki.ti.com/index.php/ Download_CCS [3] my.TI Account, strona rejestracji Texas Rysunek 14. Perspektywa CCS Edit po wykonaniu budowania projektu Instruments http://www.ti.com/myTI driverlib. [4] controlSUITE, strona pobierania http://www.ti.com/tool/controlsuite Budowanie projektu driverlib zostało zakończone po[5] controlSUITE Getting Started Guide (Rev. B), prawnie (rysunek 14). Został utworzony plik wynikowy driSPRUGU2B , 09 June 2011 verlib.lib w ścieżce C:\TI\controlSUITE\device_support\f2802x\ [6] F2802x Firmware Development Package USER’S v210\f2802x_common\lib (zobacz okno Console). Nie zostały GUIDE v. 210 [ f2802x-FRM-EX-UG.pdf], pakiet zgłoszone błędy lub ostrzeżenia (zobacz okno Problems). controlSUITE Zauważ, że plik wynikowy driverlib.lib został wpi[7] F2802x Peripheral Driver Library USER’S GUIDE v. sany do innego foldera niż folder projektu \f2802x_com210 [f2802x-DRL-UG.pdf], pakiet controlSUITE mon\project. Oznacza to, że przy budowaniu projektu [8] TMS320C28x Optimizing C/C++ Compiler V6.0 driverlib w konfiguracji Debug wyprodukowany plik wyUser’s Guide, SPRU514E, 08 Jun 2012, nikowy driverlib.lib został nadpisany na stary plik w fol[9] Henryk A. Kowalski, Procesory DSP w przykładach, derze \f2802x_common\lib. Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2012 http://ii.pw.edu.pl/kowalski/dsp/book/ Podsumowanie [10] Henryk A. Kowalski, [1] ”Zestaw ewaluacyjny C2000 Zaprezentowane w  artykule postępowanie pozwala na Piccolo LaunchPad”, EP 01/2013 zapoznanie się ze sposobami ominięcia błędów wystę[11] Henryk A. Kowalski, „C2000 Piccolo LaunchPad (1) pujących podczas używania biblioteki driverlib pakietu Pierwszy program w środowisku programowym CCSv5” programowego controlSUITEv3 przeznaczonej dla proceEP 02/2013 sorów serii Piccolo F2802x. Wygenerowanie nowego pli[12] Henryk A. Kowalski, „C2000 Piccolo LanuchPad ku biblioteki diverlib zapewnia poprawne debugowania (2) – Łatwe programowanie z pakietem controlSUITE”, wszystkich projektów z pakietem narzędziowym. EP 03/2013 Przedstawione postępowanie pokazuje typowy sposób działania dla większości instalacji środowiska

96

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Krok po kroku Kursy EP

programowego. Jednak mogą występować różnice zachowania się środowiska dla instalacji na różnych komputerach.

Krok po kroku Kursy EP

Mikrokontrolery Xmega (2) Przerwania

Mikrokontrolery AVR firmy Atmel zdobyły w  Polsce ogromną popularność. Dotychczas producent oferował dwie rodziny: ATtiny oraz ATmega, które różniły się możliwościami i  ceną, choć sposób ich programowania był identyczny. Wprowadzając najnowszą rodzinę, Xmega, firma dokonała istotnych zmian w  budowie mikrokontrolera a  tym samym – w  sposobie pisania programów.

W  procesorach ATmega kontroler przerwań był bardzo prosty w  budowie. Można go było jedynie włączyć lub wyłączyć. W  mikrokontrolerach Xmega układ kontroli przerwań został znacznie rozbudowany i  jest traktowany jako pełnoprawny układ peryferyjny o  nazwie PMIC (Programmable Multilevel Interrupt Controller). Największą zaletą takiego rozwiązania jest, że użytkownik może decydować o priorytecie przerwania – do dyspozycji oddano mu trzy: niski, średni i  wysoki. W  praktyce oznacza to, że procedura obsługi przerwania o priorytecie niskim może być przerwana przez przerwanie o  priorytecie średnim lub wysokim. Przerwanie o  priorytecie wysokim nie może być przerwane wcale (wyjątek: wykrycie nieprawidłowego sygnału taktującego). Dzięki temu możemy zdecydować, które zadania są dla nas najważniejsze, by procesor mógł na nie reagować jak najszybciej, a  mniej ważne zadania zostawił do dokończenia na później. Jest też dostępny Scheduler Round-Robin, by mieć kontrolę nad kolejnością wykonywanych przerwań o tym samym priorytecie w razie natłoku zgłoszeń. Jest to konieczne, gdyż w procesorach Xmega mamy wiele różnych źródeł przerwań do dyspozycji. Na przykład, w ATxmega128A3U jest ponad 100 wektorów przerwań! Przerwania dzielą się na maskowalne i niemaskowane. Niemaskowalne jest zaledwie jedno – wykrycie nieprawidłowego działania generatora sygnału zegarowego. Przerwania maskowalne mogą generować wszystkie układy peryferyjne i podobnie jak w ATme-

ga, musimy je odblokować, aby móc je wykorzystać. Kolejnym podobieństwem jest konieczność użycia makra sei(), aby uruchomić system przerwań. W  tej części kursu wykonamy nieskomplikowany program demonstrujący działanie przerwań o  różnych priorytetach. Poznamy również jak skonfigurować przerwania INT od portów, omawianych w poprzedniej części kursu w  EP 2013/11. W  pętli głównej CPU będzie zajmowało się wyłącznie sterowaniem diody LED dołączonej do wyprowadzenia B0. Przerwania będą wywoływane przyciskami dołączonymi do wejść portów E5 i E6, a procedury tych przerwań będą powodowały migotanie diodami, odpowiednio, dołączonymi do wyjść portów C1 i C0. Oprócz sterowania świeceniem diod wykorzystamy również popularny wyświetlacz tekstowy 16×2 ze sterownikiem HD44780. Do sterowania nim użyjemy gotowej biblioteki, którą zamieszczamy w materiałach dodatkowych do artykułu, na płycie CD oraz serwerze FTP. Biblioteka jest autorstwa Radosława Kwietna (http://radzio. dxp.pl), a ja jedynie zmodyfikowałem ją do zastosowania z mikrokontrolerami Xmega. Schemat układu wykorzystywanego w tej części kursu przedstawiono na rysunku 1, a zdjęcie układu zbudowanego na płytce stykowej przedstawia fotografia 2. Program zaczynamy, jak zwykle, od konfigurowania portów (listing  1). W  tym fragmencie programu jedyną nowością jest PORT_ISC_FALLING_gc wpisane do rejestrów PORTxCTRL. W ten sposób decydujemy, jakie konkretnie zdarzenie ma wywoływać przerwanie. FALLING

Rysunek 1. Schemat układu demonstrującego działanie przerwań

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

97

Krok po kroku Kursy EP

Fotografia 2. Zdjęcie układu zmontowanego na płytce stykowej Listing 1. Konfigurowanie portów mikrokontrolera PORTE.DIRSET = PIN0_bm; // pin E0 jako wyjście PORTC.DIRSET = PIN0_bm | PIN1_bm; // pin C0 i C1 jako wyjście PORTE.DIRCLR = PIN5_bm | PIN6_bm; // pin E5 i E6 jako wejście PORTE.PIN5CTRL = PORT_OPC_PULLUP_gc| // pull-up na E5 PORT_ISC_FALLING_gc; // przerwanie ma wywoływać zbocze opadające PORTE.PIN6CTRL = PORT_OPC_PULLUP_gc| // pull-up na E6 PORT_ISC_FALLING_gc; // przerwanie ma wywoływać zbocze opadające Listing 2. Konfigurowanie wejść przerwań INT0 i INT1 PORTE.INT0MASK = PIN5_bm; // pin E5 ma generować przerwania INT0 PORTE.INT1MASK = PIN6_bm; // pin E6 ma generować przerwania INT1 PORTE.INTCTRL = PORT_INT0LVL_HI_gc| // poziom HI dla przerwania INT0 portu E PORT_INT1LVL_LO_gc; // poziom LO dla przerwanie INT1 portu E Listing 3. Konfigurowanie kontrolera przerwań PMIC.CTRL = PMIC_HILVLEN_bm | // włączenie przerwań o priorytecie HI PMIC_LOLVLEN_bm; // włączenie przerwań o priorytecie LO sei(); Listing 4. Pętla głowna programu while(1) { LcdClear(); // czyszczenie wyświetlacza Lcd(„main”); // wyświetlenie napisu PORTB.OUTTGL = PIN0_bm; // mruganie diodą na B0 _delay_ms(500); // czekanie 500ms } Listing 5. Procedura obsługi przerwania INT0 ISR(PORTE_INT0_vect) { procedura przerwania INT0 portu E for(uint8_t i=0; i<20; i++) { // 10-krotne mrugnięcie diodą na C0 LcdClear(); // czyszczenie wyświetlacza Lcd(„INT0”); // wyświetlenie napisu Lcd2; // przejście do drugiej linii Lcd(„priorytet HI”); PORTC.OUTTGL = PIN0_bm; // mruganie diodą na C0 _delay_ms(100); } } Listing 6. Procedura obsługi przerwania INT1 ISR(PORTE_INT1_vect) { // procedura przerwania INT1 portu E for(uint8_t i=0; i<20; i++) { // 10-krotne mrugnięcie diodą na C1 LcdClear(); // czyszczenie wyświetlacza Lcd(„INT1”); // wyświetlenie napisu Lcd2; // przejście do drugiej linii Lcd(„priorytet LO”); PORTC.OUTTGL = PIN1_bm; // mruganie diodą na C1 _delay_ms(100); } }

98

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

oznacza zbocze opadające, a  możliwe są jeszcze opcje: RISING (zbocze rosnące), BOTHEDGES (zbocze rosnące lub opadające) oraz LEVEL, czyli poziom logiczny – w  tym wypadku logiczne zero. Każdy port w  mikrokontrolerze Xmega może generować przerwanie INT0 i  INT1, jednak to my sami możemy wybrać, który wejście ma to przerwanie wywoływać. Mało tego – kilka wejść może wywoływać tę samą procedurę przerwania! Nic nie stoi też na przeszkodzie, by pojedyncze wejście wywoływało oba przerwania, INT0 i  INT1, chociaż takie rozwiązanie raczej nie ma sensu praktycznego. Na przykładzie fragmentu programu zamieszczonego na listingu  2 można zobaczyć, w  jaki sposób przypisać wejścia do poszczególnych przerwań. Następnie, w  rejestrze INTCTRL musimy ustalić priorytety przerwań INT0 i INT1 – dostępne opcje to LO, MED, HI albo można przerwanie wyłączyć wpisując PORT_ INTxLVL_OFF_gc. Przejdźmy teraz do skonfigurowania kontrolera przerwać PMIC. Musimy w jego rejestrze CTRL odblo-

Krok po kroku Kursy EP

Listing 7. Przykładowy program opisywany w artykule #define F_CPU 2000000UL #include #include #include #include „hd44780.h” int main(void) { // konfigurowanie portów PORTE.DIRSET = PIN0_bm; // pin E0 jako wyjście PORTC.DIRSET = PIN0_bm | PIN1_bm; // pin C0 i C1 jako wyjście PORTE.DIRCLR = PIN5_bm | PIN6_bm; // pin E5 jako wejście PORTE.PIN5CTRL = PORT_OPC_PULLUP_gc| // pull-up na E5 PORT_ISC_FALLING_gc; // przerwanie ma wywoływać zbocze opadające PORTE.PIN6CTRL = PORT_OPC_PULLUP_gc| // pull-up na E6 PORT_ISC_FALLING_gc; // przerwanie ma wywoływać zbocze opadające // konfigurowanie przerwań od wejść portów PORTE.INT0MASK = PIN5_bm; // pin E5 ma generować przerwania INT0 PORTE.INT1MASK = PIN6_bm; // pin E6 ma generować przerwania INT1 PORTE.INTCTRL = PORT_INT0LVL_HI_gc| // poziom HI dla przerwania INT0 portu E PORT_INT1LVL_LO_gc; // poziom LO dla przerwanie INT1 portu E // włączenie przerwań PMIC.CTRL = PMIC_HILVLEN_bm | // włączenie przerwań o priorytecie HI PMIC_LOLVLEN_bm; // włączenie przerwań o priorytecie LO sei(); // globalne włączenie przerwań LcdInit(); // inicjalizacja wyświetlacza // pętla główna while(1) { LcdClear(); // czyszczenie wyświetlacza Lcd(„main”); // wyświetlenie napisu PORTE.OUTTGL = PIN0_bm; // mruganie diodą na B0 _delay_ms(500); // czekanie 500ms } } ISR(PORTE_INT0_vect) { // procedura przerwania INT0 portu E for(uint8_t i=0; i<20; i++) { // 10-krotne mrugnięcie diodą na C0 LcdClear(); // czyszczenie wyświetlacza Lcd(„INT0”); // wyświetlenie napisu Lcd2; // przejście do drugiej linii Lcd(„priorytet HI”); PORTC.OUTTGL = PIN0_bm; // mruganie diodą na C0 _delay_ms(100); } } ISR(PORTE_INT1_vect) { // procedura przerwania INT1 portu E for(uint8_t i=0; i<20; i++) { // 10-krotne mrugnięcie diodą na C1 LcdClear(); // czyszczenie wyświetlacza Lcd(„INT1”); // wyświetlenie napisu Lcd2; // przejście do drugiej linii Lcd(„priorytet LO”); PORTC.OUTTGL = PIN1_bm; // mruganie diodą na C1 _delay_ms(100); } }

kować przerwania o  priorytecie HI oraz LO. Na koniec, należy wpisać instrukcję sei(), dobrze znaną z  ATmega i ATtiny, aby procesor mógł obsługiwać przerwania (listing 3). Pętlę główną programu testowego pokazano na listingu 4. Jest ona nieskomplikowana i w zasadzie nie wymaga żadnego opisu. Na początku jest czyszczony wyświetlacz i  jest wyświetlany komunikat, a  później jest negowany poziom na wyprowadzaniu portu B0 i odmierzane opóźnienie 0,5 s. Przykładową procedurę obsługi przerwania INT0 zamieszczono na listingu 5, natomiast INT1 na listingu 6. Każdy port może generować przerwanie INT0 i  INT1 – stąd nazwa przerwania PORTE_INT0_vect. Procedura zawiera pętlę, dzięki której dioda na pinie C0 mrugnie dziesięciokrotnie. Obie procedury obsługi przerwań sa bardzo podobne. Zobaczmy, jak oprogramowanie działa w  praktyce, wykorzystując do tego celu płytkę rozwojową X3-DIL64. Po wgraniu programu mruga dioda dołączona

do B0. Naciśnięcie przycisków wywołuje odpowiadające im procedury przerwań. Co się stanie, jeśli wciśniemy przycisk dołączony do wejścia E6, wywołujący przerwanie o priorytecie niskim, a chwilę potem do wejścia E5, który wywoła przerwanie o priorytecie wyższym? Dioda dołączona do wyjścia C1 przestanie mrugać, a  zacznie połączona z  C0. Kiedy dioda dołączona do wyjścia C0 przestanie migotać, procesor wróci do procedury sterującej diodą dołączoną do C1. Należy wyraźnie zaznaczyć, że procedury obsługi przerwań powinny być wykonywane jak najszybciej i nie powinno być w  nich żadnych funkcji opóźniających. W tym artykule została zastosowana funkcja _delay_ms(), aby móc zobaczyć działanie przerwań i ich priorytetów. W „normalnym” programie stosowanie opóźnień w przerwaniach jest wysoce niewskazane. Kompletny program zamieszczono na listingu 7.

Dominik Leon Bieczyński http://leon-instruments.blogspot.com

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

99

PREZENTACJE

Miniaturowa lutownica Otrzymaliśmy do przetestowania narzędzie, którego wygląd i  sposób zasilania nieco nas zaskoczył – miniaturową lutownicę zasilaną z  portu USB komputera PC. Przyznam, że z  niedowierzaniem oglądaliśmy opakowanie zawierające lutownicę o  wielkości długopisu i  mocy 5  W. Czy za jej pomocą coś w  ogóle da się przylutować? Lutownica budziła nasze ogromne zainteresowanie, ponieważ trudno było nam uwierzyć, że za jej pomocą da się cokolwiek przylutować. Bo czy zasilanie lutownicy z portu USB komputera PC nie obudzi wątpliwości każdego elektronika? Przecież każdy wie o wbudowanych ogranicznikach prądu. Dlatego nie mogliśmy się doczekać oceny użyteczności takiego rozwiązania. Lutownica jest dostarczana w  niewielkim, celuloidowym opakowaniu zawierającym: kabel USB wyposażony w  jeden wtyk mini USB (włączany do lutownicy) i  dwa „zwykłe” przeznaczone do włączenia do komputera PC, rozwijany kabel umożliwiający zasilanie lutownicy z  baterii 6F22 o napięciu 9 V (!), gąbkę do wycierania grota oraz samą lutownicę o wielkości długopisu. Jak podaje producent, lutownica ma moc 5 W i rozgrzewa się do 480˚C w czasie około 20 sekund. Grot lutownicy jest niewymienny, ma średnicę około 3 mm i  zaostrzoną końcówkę. Obok niego umieszczono jasną, białą diodę LED oświetlającą miejsce lutowania. Grot jest zabezpieczany nasadką ochronną – zatyczką przypominającą nasadkę zabezpieczającą stalówkę pióra. Rękojeść jest wykonana z  tworzywa sztucznego. Producent umieścił na niej włącznik. Po włączeniu obu wtyków do dwóch portów USB komputera PC rozpoczęliśmy próby lutowania. Co ciekawe, używany przez nas komputer skutecznie zasilał lutownicę również z  pojedynczego portu. Oczywiście, nie można spodziewać się, że za pomocą lutowPodstawowe parametry: Lutownica MegaPower USB: • Temperatura grota 480°C bez możliwości regulowania. • Czas rozgrzewania się – około 20 sekund. • Końcówka lutująca wysokiej klasy. • Bardzo jasna, biała dioda LED, która zapewnia miejsca lutowania podczas pracy. • Poręczna i łatwa w transporcie konstrukcja. • Włącznik zasilania. • Wysoka wydajność energetyczna. • Nasadka ochronna.

100

nicy z grzałką o mocy 5 W i cienkim grotem o  stosunkowo niedużej pojemności cieplnej będzie można lutować jakieś większe doprowadzenia, ale może chociaż komponenty SMD? Ten rodzaj narzędzia nie będzie też nadawał się do prac montażowych, ale może chociaż do drobnych napraw lub przylutowania przewodów programatora do programowanego układu? Do pierwszych testów użyliśmy krążków cyny średnicy 0,5 mm i 1 mm oraz biernych komponentów SMD w  obudowach 0805, 0603 i  1206. Później niewielkich układów scalonych w  obudowach dwurzędowych i  innych podzespołów, które akurat były „pod ręką”. Lutownica świetnie radziła z  ich montażem. Następnie wzięliśmy cynę o średnicy 2,5 mm – i tu również moc 5 W była wystarczająca do jej stopienia oraz do przylutowania kilku podzespołów. Naszym zdaniem i  co wynikało z  przeprowadzonych prób, lutownica nadaje się do przylutowania komponentów SMD i  mniejszych w obudowach do montażu przewlekanego. Zasilanie z  portu USB – ku naszemu zaskoczeniu – świetnie zdawało egzamin. Raczej nie polecamy jej do forsownych prac, ale wrzucona do torby z notebookiem może z powodzeniem zastąpić lutownicę z grzałką gazową i być nieocenioną pomocą przy drobnych naprawach lub podczas uruchamiania systemów embedded. Można się nią posłużyć wymieniając rezystory, kondensatory i  mniejsze układy scalone. Czasami może też przydać się do zadań zupełnie niezwiązanych z lutowaniem, jak na przykład roztopienie kropli kleju na gorąco czy plastykowego nitu mocującego wyświetlacz albo płytkę drukowaną. Abstrahując od źródła zasilania, którym jest komputer lub zasilacz do ładowarki telefonu albo tabletu, opisywana lutownica jest znacznie lżejsza, wygodniejsza

Dodatkowe informacje: Redakcja Elektroniki Praktycznej dziękuje firmie Farnell element14 za udostępnienie lutownicy miniaturowej MegaPower USB do testów.

i  mniej kłopotliwa w  użyciu od lutownicy gazowej, chociaż tamta ma większą moc. Jej atutem jest też – w porównaniu do lutownicy gazowej – znacznie niższa cena. Miniaturowo lutownica USB wrzucona do torby z  notebookiem obok pióra, długopisu i pendrive na pewno może się przydać elektronikowi lub programiście systemów embedded. Nawet nie trzeba nosić kabla zasilającego, ponieważ podobny służy np. do przyłączenia telefonu lub zasilania przenośnego dysku twardego. Lutownica nie zajmuje dużo miejsca, a  na pewno może wybawiać z kłopotu w niejednej sytuacji.

Jacek Bogusz, EP

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

INFO

Robomaticon – inwazja Robotów Po raz czwarty 8 marca 2014 roku na Politechnice Warszawskiej odbędzie się Turniej Robotów Mobilnych Robomaticon. Przyjadą najlepsi konstruktorzy z  całej Polski oraz wielu z zagranicy, aby zmierzyć się w 12 niesamowitych konkurencjach. Będzie się działo! Organizatorzy zadbają również o widzów, dla których jest przygotowywane mnóstwo atrakcji. Dziesiątki robotów będą się ścigać, walczyć na ringu, szukać drogi w labiryncie oraz robić wiele innych rzeczy, które powstały w wyobraźni ich konstruktorów. Planowane konkurencje to: – Sumo ×4 czyli Dwóch przeciwników i jeden cel ­– wypchnąć wroga poza krawędź ringu. Na małej okrągłej planszy ścierają się ze sobą oryginalne wizje konstruktorskie. Wszystkie chwyty dozwolone. Zawodników nie chronią wymyślne przepisy, czy ochraniacze. Wygra najsprytniejszy! Dla miłośników małych robotów coś specjalnego: konkurencje miniSumo, microSumo i  nanoSumo. Wymiary tych najmniejszych to tylko 2,5 cm×2,5 cm×2,5 cm. – Humanoid Sumo – zgodnie z  zasadami Sumo ­ celem jest wypchnięcie przeciwnika poza krawędź ringu. Czy techniki wykorzystywane w  prawdzinych zawodach sumo przydadzą się w  starciach maszyn? O tym przekonamy się podczas Turnieju. – Humanoid Sprint – bieg, niczym podczas zawodów lekkoatletycznych! Roboty humanoidalne, przypominające ludzi, ścigają się w biegu po linii prostej. Jak zwykle liczy się czas. Kto okaże się Usainem Boltem pośród konstrukcji robotycznych?

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2013

– Line Follower: kto pierwszy pokona trasę po wyznaczonym torze? W  jak najkrótszym czasie pojazdy muszą przejechać po zadanej linii. Liczy się szybkość i  dokładność. Konstruktorzy mogą tylko trzymać kciuki za swoje małe cuda, bo roboty same mają wiedzieć jak jechać. Wyścigi na miarę XXI wieku! – Line Follower enhanced ­Formuła 1 w zawodach robotycznych. Tor kryje w sobie różne niespodzianki! Barierki, zaciemnienia, czy przerwa w linii sprawiają, że zawody stają się jeszcze ciekawsze. Jak zawsze, liczy się jednak czas przejazdu za ciemną linią! – Freestyle Efla Distrelec: Najbardziej „dowolna” konkurencja. Jeśli robot biega, skacze, pływa, otwiera piwo, gada, wspina się, lata czy nawet nic nie robi, ale w  wielkim stylu to na Freestyle Efla Distrelec jest mile widziany. – Micromouse, czyli jak odnaleźć się w  labiryncie. Sprytne, małe robotyczne

myszy, dobrze wytrenowane przez swoich konstruktorów muszą znaleźć drogę w  gąszczu ścianek i  ślepych uliczek. Najeżone czujnikami stwory wyglądają jak z powieści science­fiction. – Puck Collect Naprawdę pasjonująca konkurencja. Łączy w sobie wszystko co najlepsze z pozostałych rywalizacji – szybkość LF’a, mechanikę sumo, precyzję micromouse’a i innowacyjność Freestyle Efla Distrelec. – DeathRace to nowość: po raz pierwszy u  nas. Wyścig robotów „na śmierć i  życie”. Kilka okrążeń wokół specjalnego toru, podczas których roboty mogą się przepychać, zderzać i  stosować inne sztuczki. Celem jest oczywiście dotarcie na pierwszym miejscu spośród reszty zawodników. Oprócz emocjonujących igrzysk robotycznych na tych wszystkich, którzy w marcu zjawią się w Gmachu Głównym Politechniki Warszawskiej czeka wiele atrakcji. W zeszłym roku Centrum Nauki Kopernik miało swoje stoisko, na którym można było bawić się zdalnie sterowanymi robotami z klocków Lego, a  dla najmłodszych firma iCount zorganizowała warsztaty robotyczne. To nie wszystko – powstały małe targi technologiczne, ponieważ nasi zeszłoroczni sponsorzy, między innymi Elfa Distrelect, Renishaw, Nettigo i  inni, mieli swoje stanowiska, na których można było się dowiedzieć więcej o ich działalności. W tym roku również nie zabraknie dodatkowych atrakcji, ale na razie niech pozostaną one niespodzianką. Gdzie? Gmach Główny Politechniki Warszawskiej. Kiedy? Sobota 08.03.2014. Wstęp bezpłatny! Jesteś konstruktorem robotów i chcesz spróbować swoich sił na Robomaticon 2014? Nie wahaj się ani chwili. Na najlepszych czekają atrakcyjne nagrody! Więcej informacji: www.robomaticon.pl, www.facebook.com/ robomaticonpl

101

INFO

Nowy Altium i nowy dystrybutor 21 października, w Warszawie odbyła się konferencja prasowa, której tematem była nowa wersja oprogramowania Altium Designer. W trakcie spotkania zaprezentowano podstawowe nowości. Najciekawszą z  nich wydaje się obsługa elastycznych połączeń, która umożliwia projektantom modelowanie i  wizualizację trójwymiarowych układów, zawierających zginane, elastyczne ścieżki. Wprowadzono też integrację programu ze sklepem internetowym firmy TME, co pozwala szybko otrzymywać informacje na temat dostępności komponentów użytych w  projekcie i  ułatwia ich zamawianie. To pierwszy, w  pełni polski dostawca, którego sklep został zintegrowany z Altiumem. Omówiono też możliwości tworzenia rozszerzeń do Altiuma oraz zaprezentowano nowego,

polskiego partnera firmy, jakim jest Computer Controls Sp. z o.o. Firma ta wywodzi się z Szwajcarskiej Computer Controls i specjalizuje się nie tyle w dostarczaniu komponentów, ale raczej usług powiązanych z  oferowanym asortymentem. Polska siedziba Com-

puter Controls znajduje się w Bielsko-Białej. Firma rozpoczęła działalność z  początkiem października.

Marcin Karbowniczek, EP

Roadshow Altium Designer W  dniach 22-24 października, firma Computer Controls, nowy dystrybutor produktów Altium w  Polsce, przeprowadziła trzy bezpłatne konferencje, które stanowiły cykl Roadshow Altium Designer. Tematyka spotkań obejmowała nowości wprowadzone w  niedawno opublikowanej wersji Altium Designer 14. Zaprezentowano sposoby zarządzania dokumentacją projektową z  użyciem Altium Vault, omówiono projektowanie 3D, metody projektowania płyt PCB typu rigid-flex, wsparcie projektów high-speed oraz współpracę programu z  systemami mechanicznymi i  oprogramowaniem firm trzecich, na przykładzie Desktop EDA. Podczas trwania konferencji była również możliwość skorzystania z  bezpłatnych konsultacji i porad technicznych, świadczonych przez specjalistów z  firmy Computer Controls. Konferencje odbyły się w  hotelach: AirportHotel w  Warszawie, Art. Hotel we Wrocławiu i  Qubus Hotel w  Katowicach. Uczestniczyli w  nich nie tylko pracownicy Computer Controls, ale też przedstawiciele firmy Altium. Z  tego względu konferencje były prowadzone po polsku i po angielsku.

Marcin Karbowniczek, EP

Płytki do paneli pojemnościowych Unisystem wprowadził wprowadziliśmy do seryjnej produkcji płytki umożliwiające łatwe podłączenie i testowanie pojemnościowych paneli AMT oraz Winstara. Obecnie oferta pojemnościowych paneli pojemnościowych Unisystemu obejmuje roz-

102

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2013

INFO miary od 3,5” do 21,5”. Dla rozmiarów przekątnej powyżej 7” kontrolery występują w postaci osobnych płytek PCB, więc ich podłączenie jest względnie łatwe. Mniejsze panele (o przekątnej ekranu 3,5” do 7”) występują najczęściej w wersji COF (Chip On Foil) i ich podłączenie wymagało w  projektowania odpowiedniego złącza ZIF na własnej płytce PCB.

Wychodząc naprzeciw tym niedogodnościom, firma zaprojektowała specjalne płytki przejściowe: CTA-UNI-AMTBB01 dla paneli AMT i CTA-UNI-WINBB01 dla paneli Winstara. Teraz, dzięki nowym płytkom Unisystemu podłączenie paneli pojemnościowych COF jest bardzo łatwe (poprzez standardowy goldpin 2.54 mm). Płytki te mogą być używa-

ne do szybkiego prototypowania, mogą być także wykorzystane w produkcji seryjnej. Więcej informacji: Unisystem, ul. Aleja Grunwaldzka 212, 80-266 Gdańsk, e-mail: [email protected], www.unisystem.pl

Farnell element14 ogłosił pierwszy milion wyprodukowanych Raspberry Pi!

11 października 2013, Kraków – Firma Farnell element14 poinformowała o  wyprodukowaniu milionowego egzemplarza Raspberry Pi. Urządzenie powstało w  fabryce Sony UK Technology Centre w  Pencoed, na terenie południowej Walii.

Wykorzystując bogatą wiedzę w dziedzinie dystrybucji sprzętu elektrycznego i  elektronicznego, firma Farnell element14 sprawiła, że mikrokomputery Raspberry Pi szybko zyskały uznanie zarówno doświadczonych inżynierów, jak i  początkujących hobbystów. Za sprawą

współpracy z firmą Sony UK Technology Centre (Sony UK TEC) oraz inwestycji i innowacji wprowadzanych przez Farnell element14 możliwe było stworzenie całego szeregu akcesoriów dla Raspberry Pi takich jak: XBMC EnOcean Pi, PiFace czy Raspberry Pi Camera. Decyzja o przeniesieniu produkcji Raspberry Pi z Chin do Wielkiej Brytanii i partnerstwo technologiczne z  liderem w  dziedzinie elektroniki, jakim jest Sony UK TEC, pozwoliły na zredukowanie nie tylko kosztów transportu, ale także wydatków na wsparcie produkcji masowej. „Jesteśmy zachwyceni, że możemy ogłosić wyprodukowanie milionowego egzemplarza Raspberry Pi pochodzącego z  linii produkcyjnej firmy Sony UK TEC. Farnell element14 jest największym dystrybutorem tych urządzeń na świecie i  jednym z  naszych kluczowych partnerów w zakresie dostaw. Jesteśmy bardzo zadowoleni ze współpracy z Sony UK TEC oraz sukcesu i popularności naszego flagowego produktu” – komentuje Claire Doyle, Global Head w Rasbperry Pi. „Mikrokomputer Raspberry Pi jest przykładem innowacyjności w zakresie projektowania

REKLAMA

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2013

103

INFO i inżynierii. Od samego początku wiedzieliśmy, że osiągnie on duży sukces i  chcieliśmy być częścią tego projektu” – zauważa Steve Dalton OBE, dyrektor zarządzający w  Sony UK Technology Centre. „W niespełna rok udało się nam wyprodukować milion sztuk Raspberry Pi. Jest to naprawdę fantastyczne osiągnięcie, które powinno być należycie uczczone. Prace wykonane przez wszystkie strony są kamieniem milowym dla przemysłu Wielkiej Brytanii, co ostatecznie przyczynia się do jego rozwoju i wspierania gospodarki tego kraju” – dodaje Steve Dalton.

„Raspberry Pi jest doskonałym świadectwem tego, że jeśli istnieje odpowiedni produkt, zaangażowany producent i kanały dystrybucji, każdy pomysł może być sukcesem. Czekamy na dalszą pracę z firmą Farnell element14 i jesteśmy podekscytowani tym, co dla tego innowacyjnego produktu przyniesie przyszłość” – podsumowuje Dalton. Zjawisko Raspberry Pi ma charakter globalny, a jego zasięg jest oszołamiający, o czym najlepiej mówią liczby: – Farnell element14 sprzedaje Raspberry Pi aż w 64 krajach

– Milion Raspberry Pi ułożonych pionowo na sobie byłoby prawie 103-krotnie wyższe od najwyższego budynku świata – Burdż Chalifa w Dubaju – Według wyliczeń całkowity koszt jednego miliona Raspberry Pi odpowiada wartości netto wizerunku aktora Ryana Goslinga Więcej informacji: www.element14.com/community/raspberrypi_projects

Inżynierowie Agilent Technologies autorami książki dotyczącej technologii parametrów X1) Firma Agilent Technologies informuje o wydaniu książki „X-Parameters: Characterization, Modeling, and Design of Nonlinear RF and Microwave Components” dotyczącej przełomowej technologii pomiaru, modelowania i symulacji elementów i systemów nieliniowych w oparciu o  parametry X. Książka, opublikowana przez Cambridge University Press stanowi dla czytelników wyczerpujący przewodnik dotyczący teorii X-parameters, poparty rzeczywistymi przykładami. Książkę napisało czterech naukowców i inżynierów z  firmy Agilent, David E. Root, Jan Verspecht, Jason Horn i Mihai Marcu, będących autorami nowego paradygmatu dotyczącego modelowania nieliniowych komponentów i  systemów pracujących w  zakresie wielkich częstotliwości i  mikrofalowym. Są to autorzy uznani w  branży przemysłowej i  środowisku akademickim za czołowych ekspertów w zakresie modelowania, symulacji i miernictwa. Książka opisuje podstawy technologii X-parameter i  dostarcza praktyczne przykłady pozwalające czytelnikom na dokonywanie użytecznych aproksymacji, mogących w  dużym

stopniu ograniczyć złożoność wykonywania pomiarów, modelowania i projektowania w nieliniowych reżimach pracy. Książka uczy ponadto, jak pokonywać w oparciu o parametry X złożone problemy inżynieryjne dotyczące układów nieliniowych pracujących w paśmie w.cz. i mikrofalowym. Podano tu rzeczywiste przykłady zastosowań, notacje i definicje standardowych symboli, szczegółowe równania oraz zestaw ćwiczeń z  rozwiązaniami. Tak rozbudowana treść pozwala traktować książkę jako samodzielny podręcznik dla badaczy, inżynierów, naukowców i  studentów pragnących być na bieżąco z  najnowszymi osiągnięciami z  zakresu inżynierii systemów w.cz. i mikrofalowych. Książkę “X-Parameters: Characterization, Modeling, and Design of Nonlinear RF and Microwave Components” można zamówić na portalu Amazon lub Cambridge University Press. Więcej informacji: www.agilent.com/find/x-parameters. 1) X-parameters to znak handlowy Agilent Technologies Inc. Format i zestaw równań wykorzy-

stanych do opisu parametrów X są otwarte i udokumentowane. Więcej informacji dotyczących wykorzystania tego znaku handlowego można znaleźć w dokumentacji X-parameters Open Documentation, Trademark Usage & Partnerships.

Gala Top Employer For Top Management – pierwsze tego typu wydarzenie na rynku polskim 10 października 2013 r. podczas gali Top Employer for Top Management uhonorowano firmy, które zostały wskazane przez polskich menedżerów, jako najlepsze miejsce do dalszego rozwoju zawodowego. Preferowani pracodawcy zostali wybrani na podstawie badania przeprowadzonego przez ICAN Institute, Harvard Business Review Polska oraz Hays Poland. W badaniu wzięło udział ponad 1000 top managerów, reprezentujących różne linie biznesu, którzy wyróżnili najlepszych w 8 kategoriach.

104

Było to wyjątkowe wydarzenie na rynku polskim. Wiele mówi się ma temat potrzeb zawodowych pracowników ogółem czy też preferowanego środowiska pracy wśród absolwentów, jednak nikt dotychczas nie pokusił się o  analizę potrzeb oraz preferencji zawodowych kadry zarządzającej. A to przecież zdolni managerowie są motorem rozwoju organizacji, a pozyskanie najlepszych jest wyzwaniem każdego pracodawcy, bez względu na branżę czy też rozmiar biznesu. Dlatego

Hays Poland wraz z partnerem ICAN Institute oraz Harvard Business Review Polska przeprowadzili pierwsze na polskim rynku badanie – Top Employer for top Management. Okazuje się, że preferencje zawodowe managerów są zróżnicowane w  zależności od zakresu odpowiedzialności oraz linii biznesu, którą zarządzają. Dlatego wyniki badania podzielono na 8 głównych specjalizacji, w których managerowie wskazali preferowanego pracodawcę. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2013

Ranking najlepszych pracodawców Top Employer for Top Management 2013 r. w opinii kadry zarządzającej: 1. HR – Unilever 2. Finanse – Siemens 3. Marketing i PR – Nestle 4. Sprzedaż – PKN Orlen 5. Prawo i Administracja – PwC 6. Produkcja – Philips 7. IT i R&D – Google 8. CEO – Google Anna Klimaszewska HR Business Partner CEE z Google, która to firma została wybrana najlepszym pracodawcą zarówno przez Dyrektorów IT oraz R&D, jak i Dyrektorów Zarządzających (CEO), uważa, że takiego badania brakowało na rynku polskim. „Szczególnie doceniana jest metodologia oraz fakt, iż wyboru dokonało nie jury, a sami pracownicy, w tym przypadku Top Managerowie” – podkreśla Tomasz Miłosz, Dyrektor Personalny PwC. Jak wykazało badanie to, co motywuje managerów, to nie koniecznie finanse. Za najistotniejsze w środowisku pracy managerowie ogółem wskazali możliwość rozwoju zawodowego oraz pozycję rynkową firmy. „Wyniki badania potwierdzają doświadczenia pracodawców. Płace są ważne, ale nie są już najważniejsze dla potencjalnych pracowników kadry managerskiej. Obserwujemy, że coraz częściej zaczyna się zwracać uwagę na inne czynniki – w naszym przypadku oprócz pozycji firmy na rynku jest to zrównoważony rozwój, który jest integralną częścią naszej strategii biznesowej” – komentuje Agnieszka Górecka, kierownik ds. rekrutacji z wyróżnionej w kategorii HR firmy Unilver. Wagę pozafinansowych czynników motywacyjnych podkreślają również inni pracodawcy, bez względu na specjalizację czy branże. „Już od kilku lat obserwujemy, że dla naszych pracowników coraz ważniejsze są możliwości rozwoju oraz stabilność jej pozycji rynkowej, które oferuje firma. To dobrze, że ta tendencja została właśnie poparta wynikami badania wśród menedżerów wyższego stopnia. Strategia i działania Siemensa mają również na celu zbudowanie relacji między pracodawcą a pracownikiem opartej na zaufaniu. Cieszę się, że zostało to docenione.” – dodaje Kinga Jabłonowska-Hieronimczuk, Dyrektor ds. PR z Siemens, firmy wyróżnionej przez Menedżerów ds. Finansów. Zapewnienie dalszego rozwoju pracowników, którzy już osiągnęli wyżyny zawodowe jest nie lada wyzwaniem. Organizacje, które chcą pozyskać zdolnych managerów muszą sprostać temu zadaniu, priorytetem jest zatem właściwa oraz długofalowa polityka HR. „Kluczową wartością dla rozwoju każdej firmy powinno być budowanie trwałych relacji wśród pracowników, dlatego dokładamy wszelkich starań, aby przeprowadzane przez nas rekrutacje dawały długoterminowe efekty. Średni staż pracy w Nestlé Polska S.A. większości pracowników, zajmujących stanowiska średniego i  wyższego szczebla, kształtuje się od kilku do kilkunastu lat pracy. Dzięki możliwościom tzw. wewnętrznych migracji, które wiążą się ze zmianą działu i  zakresem obowiązków, nasi menedżerowi zdobywają umiejętności z różnych dziedzin. Taki sposób działania pozwala im jeszcze lepiej zarządzać zespołem. Jednocześnie system wewnętrznych migracji jest dla nich sygnałem, że wciąż mają możliwość poszerzania zakresu swoich kompetencji oraz takich umiejętności miękkich jak elastyczność czy adaptacja do nowych warunków pracy.” - komentuje Mariola Raudo, Kierownik ds. Rekrutacji i Partner Biznesowy Nestlé, która to firma została wskazana najlepszym pracodawcom przez Dyrektorów Marketing i PR. Możliwość rozwoju jest kluczowym czynnikiem wskazywanym przez wszystkich managerów, natomiast w  przypadku pozostałych kryteriów dostrzegamy różnice. Są one widoczne zarówno na różnych szczeblach organizacji, kiedy analizujemy zakres odpowiedzialności, jak i czynniki osobiste. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2013

REKLAMA

INFO

105

INFO „Jak zauważamy, co innego motywuje managerów, którzy zarządzają tzw. procesami front office’owymi typu sprzedaż czy marketing, a co innego managerów, którzy są odpowiedzialni za działy wsparcia tzw. back office.

Jednocześnie jak wykazało badanie im wyższy szczebel w organizacji oraz im większy wpływ na strategię firmy, tym bardziej istotne stają się czynniki takie jak wartości organizacji oraz utożsamianie się z misją spółki.

Każdy postrzega preferowane środowisko pracy, przez pryzmat własnego zakresu odpowiedzialności oraz czynników, które bezpośrednio mogą wpłynąć na jego sukces zawodowy.” – zauważa Jadwiga Naduk z Hays Poland.

TME mobile – aplikacja TME na urządzenia mobilne Firma TME, jeden z  największych europejskich dystrybutorów elementów elektronicznych, informuje, że wdrożyła i  uruchomiła wyjątkowe udogodnienie: aplikację TME mobile przeznaczoną na smartfony i tablety. Aplikacja TME mobile umożliwia szybkie przeglądanie informacji o  115 000 produktów dostępnych na stronie www.tme.eu, sprawdza-

nie aktualnych stanów magazynowych i  cen bez logowania, zarządzanie produktami na Parkingu, bezproblemowe składanie zamówień. Zachęcamy do pobrania aplikacji i sprawdzenia funkcjonalności TME mobile: – iOS: https://itunes.apple.com/us/app/tme/ id691968461 – Android: https://play.google.com/store/ apps/details?id=com.tme.android&hl=pl

Pionierski program lojalnościowy Farnell element14 — połączona oferta produktów i usług firm o światowej renomie Firma Farnell element14, dystrybutor produktów dla branży elektronicznej i elektrotechnicznej, zaprosił do współpracy pięciu przedstawicieli innych globalnych marek oraz organizacji, m.in. Apple oraz Instytut Inżynierów Elektryków i  Elektroników (IEEE). W  wyniku wspólnych działań przygotowano ofertę produktów i  usług dla uczestników programu lojalnościowego Power Circuit prowadzonego przez Farnell element14. Uczestnicząc w  programie lojalnościowym Power Circuit, klienci Farnell element14 mogą korzystać z różnorodnych promocji związanych z podróżami służbowymi, szkoleniami i  organizacją pracy biurowej i  IT. Oferta programu lojalnościowego obejmuje innowacyjne rozwiązania biznesowe, w tym wyjątkowe produkty i akcesoria opracowane przez lidera w  dziedzinie technologii — firmę Apple. Uczestnicy programu mają również okazję poznawać na bieżąco najnowsze informacje z  branży i  uczestni-

lojalności konsumentów, a  także 30-procentowy wzrost wielkości zakupów wśród jego uczestników. „Jest to pierwsza w  branży oferta tego rodzaju i  jest nam niezmiernie miło współpracować z  firmami o  światowej renomie. Jesteśmy dumni, że udało się nam przygotować dla naszych klientów program który zapewnia dogodne warunki uczestnictwa oraz wyjątkowe korzyści. Stawiamy sobie za cel budowanie długoterminowej współpracy ze wszystkimi naszymi klientami. Wartość nagród uzyskanych dotychczas przez uczestników programu Power Circuit wyniosła łącznie milion funtów brytyjskich, z  czego 15 tysięcy funtów zostało przekazane na cele charytatywne” – powiedział Alan Paterson, dyrektor ds. sprzedaży i  marketingu w  Farnell element14. „To dopiero początek. W  ciągu najbliższych miesięcy planujemy rozszerzenie oferty o  nowe atrakcyjne promocje” – dodał.

czyć w szkoleniach, korzystając ze zniżki na roczną składkę członkowską w Instytucie Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE). Kolejnym kluczowym obszarem korzyści w  programie są udogodnienia podczas podróży służbowych — niższe rachunki za pobyt w hotelu dzięki możliwości rezerwacji za pośrednictwem portalu HRS oraz karta Priority Pass, umożliwiająca wstęp do saloników VIP na lotniskach. Pulę zalet powiększa także oferta platformy komunikacyjnej Meeting Zone, która oferuje uczestnikom programu preferencyjne stawki na audiokonferencje oraz wydarzenia organizowane za pośrednictwem platformy internetowej. Oferta, którą gwarantuje uczestnictwo w  programie została przygotowana przez Farnell element14 i dostosowana do potrzeb klientów w oparciu o analizę ich oczekiwań. Twórcy projektu Power Circuit podkreślają, że cieszy się on dużą popularnością wśród klientów. Od momentu rozpoczęcia programu odnotowano 25-procentowy wzrost

Miniaturowe terminale sprężynowe Firma Phoenix Contact wprowadziła do swojej oferty miniaturowe terminale do bezpośredniego przyłączania przewodów do PCB, w  rastrze 3,5  mm/3,81  mm oraz 5,0 mm/5,08 mm. Przy podłączaniu końcówkę przewodu wystarczy wcisnąć w komorę przyłączeniową. Do jego zwolnienia należy nacisnąć zintegrowany przycisk. Terminal zapewnia wytrzymałość prądową rzędu 13,5 A dla

106

maksymalnego przekroju przewodu 1,5 mm². Znamionowe napięcie pracy to 160  V przy mniejszym rastrze lub 320 V przy większym. Dostępne są warianty zarówno pionowe jak i  poziome. Złącza pakowane są w  pudełka zbiorcze lub mogą być dostarczone na taśmie do automatu Pick&Place. Standardowo występują w  wykonaniu od 2 do 12 biegunów, w wykonaniu pionowym jak i poziomym.

Więcej informacji: https://www. phoenixcontact. com/online/portal/ pl?uri=pxc-oc-ite mdetail:pid=182 2901&library=pl pl&pcck=P-11-0102&tab=1 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2013

Tytuł

12/2013

• grudzień

•

Nr 12 (95)

• Wprowadzenie do środowiska projektowego TIA Portal dla sterowników S7-1500. Przegląd funkcji zabezpieczeń CPU • Systemy wizyjne zapewniają wysoką jakość produkcji • RFID w przemyśle

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2009

107

Wprowadzenie do środowiska projektowego TIA Portal dla sterowników S7-1500 AUTOMATYKA I MECHATRONIKA

Wprowadzenie do środowiska projektowego TIA Portal dla sterowników S7-1500 Przegląd funkcji zabezpieczeń CPU Środowisko projektowe Totally Integrated Automation Portal firmy Siemens jest pierwszym współdzielonym środowiskiem pracy integrującym rozwiązania techniczne różnych systemów SIMATIC udostępnianych w  jednolitej strukturze. Dlatego też TIA Portal po raz pierwszy umożliwia niezawodną i  wygodną współpracę różnych systemów. Wszystkie wymagane pakiety oprogramowania, od konfiguracji sprzętowej, przez programowanie, aż do wizualizacji procesów są dostępne w  jednym, zintegrowanym środowisku projektowym. W  artykule skupiamy się na zilustrowaniu dodawania urządzeń z  bibliotek i  ich konfiguracji HMI w  pakiecie TIA Portal. W  tym odcinku naszego cyklu wprowadzającego do tajników sterowników z  rodziny S7-1500 przedstawiamy funkcje zabezpieczeń systemu automatyki przed nieautoryzowanym dostępem:

• ochrona dostępu, • ochrona „know-how”, • zabezpieczenie przed kopiowaniem, • ochrona przez zablokowanie CPU. Ochronę przed nieautoryzowanym dostępem do funkcji i danych CPU S7-1500 ze źródeł zewnętrznych oraz przez sieć można zwiększyć stosując następujące dodatkowe środki ochrony: • deaktywację serwera sieci Web, • deaktywację synchronizacji czasu przez serwer czasu NTP (Network Time Protocol), • deaktywację komunikacji z  użyciem instrukcji PUT/GET.

Gdy jest używany serwer sieci Web, to system automatyki S7-1500 można chronić przed nieautoryzowanym dostępem poprzez ustawienie uprawnień dostępu chronionego hasłem dla poszczególnych użytkowników w systemie zarządzania użytkownikami. Na wyświetlaczu LCD systemu S7-1500 można zablokować dostęp do chronionego hasłem CPU (blokada lokalna). Blokada dostępu jest aktywna tylko wtedy, gdy przełącznik trybu pracy jest w pozycji RUN. Blokada dostępu działa niezależnie od zabezpieczenia hasłem, czyli jeśli ktoś stara się uzyskać dostęp do CPU za pomocą podłą-

Tabela 1. Poziomy dostępu do CPU Poziomy dostępu Ograniczenia dostępu Dostęp całkowity (bez ochrony) Konfiguracja sprzętu oraz bloki mogą być odczytywane i  zmieniane przez wszystkich użytkowników. Dostęp do odczytu Na tym poziomie dostępu, bez wprowadzania hasła jest możliwy tylko dostęp do odczytu konfiguracji sprzętowej i  bloków, co oznacza, że można załadować konfigurację sprzętową i  bloki kodu do urządzenia programującego. Dostęp do HMI oraz do danych diagnostycznych jest również możliwy. Bez wprowadzania hasła, nie można załadować bloków i  konfiguracji sprzętowej do CPU. Oprócz tego, bez podania hasła nie są możliwe następujące operacje: testowanie z  zapisywaniem, zmiana trybu pracy (RUN/STOP) oraz aktualizacja oprogramowania firmware (online). Dostęp do HMI Na tym poziomie dostępu, bez wprowadzania hasła jest możliwy tylko dostęp do HMI oraz do danych diagnostycznych. Bez wprowadzania hasła, nie można załadować bloków i  konfiguracji sprzętowej do CPU, ani bloków i  konfiguracji sprzętowej z  CPU do urządzenia programującego. Oprócz tego, bez podania hasła nie są możliwe następujące operacje: testowanie z  zapisywaniem, zmiana trybu pracy (RUN/STOP) oraz aktualizacja oprogramowania firmware (online). Brak dostępu (pełna ochrona) Kiedy CPU jest całkowicie chroniony, wtedy nie jest możliwy dostęp do odczytu i  zapisu konfiguracji sprzętowej i  bloków. Również, dostęp do HMI nie jest możliwy. Na tym poziomie dostępu, funkcja serwera komunikacji za pomocą instrukcji PUT/GET jest wyłączona (nie można tego zmienić). Autoryzacja za pomocą hasła ponownie zapewni pełny dostęp do CPU. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

109

AUTOMATYKA I MECHATRONIKA czonego urządzenia programującego i wprowadzi poprawne hasło, to dostęp do CPU będzie nadal zablokowany. Blokada dostępu może być ustawiona oddzielnie dla każdego poziomu dostępu na wyświetlaczu LCD, tak że, na przykład, dostęp do odczytu jest lokalnie dozwolony, ale dostęp do zapisu nie jest lokalnie dozwolony. Jeśli poziom dostępu za pomocą hasła jest konfigurowany w STEP 7, to dostęp można blokować na wyświetlaczu LCD. Aby na wyświetlaczu LCD ustawić ochronę lokalnego dostępu dla CPU S7-1500, należy postępować w następujący sposób: 1. Na ekranie wybrać menu „Settings” (Ustawienia) > „Protection” (Ochrona). 2. Potwierdzić wybór za pomocą przycisku „OK”, i  dla każdego poziomu dostępu skonfigurować, czy dostęp przy ustawieniu przełącznika trybu pracy w  pozycji RUN jest dozwolony, czy nie: • Ustawienie „Allow” (Zezwalaj): Dostęp do CPU jest możliwy, pod warunkiem, że w programie STEP 7 zostanie wprowadzone odpowiednie hasło. • Ustawienie „Deactivated in RUN” (Deaktywowane w  trybie RUN): Gdy przełącznik trybu pracy jest w pozycji RUN, nikt z  użytkowników z  uprawnieniami tego poziomu dostępu nie może się zalogować do CPU, nawet jeśli zna hasło. W  trybie pracy STOP, dostęp jest możliwy po wprowadzeniu hasła. Ochrona „know-how” pozwala chronić przed nieautoryzowanym dostępem do jednego lub kilku bloków OB, FB, lub FC oraz globalnych bloków danych w  programie. W celu ograniczenia dostępu do bloku kodu, można wprowadzić hasło. Ochrona hasłem zabezpiecza przed nieautoryzowanym odczytem lub modyfikowaniem bloku kodu. Bez wprowadzenia hasła można odczytać tylko następujące dane dotyczące bloku kodu: • nazwę bloku, komentarze i  właściwości bloku, • parametry bloku (INPUT, OUTPUT, IN, OUT, RETURN), • strukturę wywołującą program, • globalne zmienne bez informacji gdzie są używane. Inne operacje, które mogą być przeprowadzone na chronionym bloku: • kopiowanie i usuwanie, • wywoływanie w programie, • porównywanie online/offline, • ładowanie.

Ustawienie ochrony „know-how” bloku kodu: 1. Należy otworzyć właściwości danego bloku kodu. 2. Wybieramy opcję „Protection” (Ochrona) pod pozycją „General” (Ogólne).

110

ciu przycisku „Cancel” (Anuluj), to blok zostanie otwarty, ale kod bloku nie zostanie wyświetlany i  nie będzie można edytować bloku. Ochrona „know-how” bloku nie zostanie usunięta, jeśli, na przykład, blok zostanie skopiowany lub dodany do biblioteki. Kopie będą również objęte ochroną „know-how”. 3. Klikamy przycisk „Protection” (Ochrona), aby wyświetlić okno dialogowe „Know-how protection” (Ochrona „know-how”).

4. Klikamy przycisk „Define” (Definiuj), aby otworzyć okno dialogowe „Define password” (Definiuj hasło).

Usuwanie ochrony „know-how” bloku: 1. Wybieramy blok, dla którego ma być usunięta ochrona „know-how”. Chroniony blok nie może być otwarty w edytorze programu. 2. W menu „Edit” (Edycja), wybieramy polecenie „Know-how protection” (Ochrona „know-how”), aby otworzyć okno dialogowe „Know-how protection” (Ochrona „know-how”). 3. Odznaczamy pole wyboru „Hide code (Know-how protection)” (Ukryj kod (ochrony „know-how”).

4. Wprowadzamy hasło. 5. W  polu „New password” (Nowe hasło) wprowadzamy nowe hasło. To samo hasło wprowadzić w polu „Confirm password” (Potwierdź hasło). 6. Klikamy przycisk „OK”, aby potwierdzić wprowadzenie hasła. 7. Zamykamy okno dialogowe „Know-how protection” (Ochrona „know-how”) klikając przycisk „OK”. W  rezultacie wybrane bloki kodu będą objęte ochroną „know-how”. Bloki kodu objęte ochroną „know-how” są oznaczone w  drzewie projektu za pomocą symbolu kłódki. Wprowadzone hasło odnosi się do wszystkich wybranych bloków kodu.

Otwieranie bloków objętych ochroną „know-how”: 1. Dwukrotnie klikamy blok kodu, aby otworzyć okno dialogowe „Access protection” (Ochrona dostępu). 2. Wprowadzamy hasło dla bloku kodu objętego ochroną „know-how”. 3. Klikamy przycisk „OK”, aby potwierdzić wpis. W rezultacie blok kodu objęty ochroną „know-how” zostanie otwarty. Po otwarciu bloku można edytować kod programu oraz blokowy interfejs bloku dopóty, dopóki blok lub TIA Portal nie zostaną zamknięte. Hasło należy wprowadzić ponownie przed następnym otwarciem bloku. Jeśli okno dialogowe „Access protection” (Ochrona dostępu) zostanie zamknięte po kliknię-

5. Kliknamy przycisk „OK”, aby potwierdzić. W  rezultacie dla wybranego bloku została usunięta ochrona „know-how”. Zabezpieczenie przed kopiowaniem umożliwia powiązanie programu lub bloków kodu z określoną kartą pamięci SIMATIC lub CPU. Przez powiązanie z numerem seryjnym karty pamięci SIMATIC lub CPU użycie danego programu lub bloku jest możliwe tylko w  połączeniu z  określoną kartą pamięci SIMATIC lub CPU. Dzięki tej funkcji program lub blok kodu można przesyłać drogą elektroniczną (np. przez e-mail) lub za pomocą modułu pamięci. Ustawiając zabezpieczenie przed kopiowaniem dla danego bloku kodu, można również ten blok objąć ochroną „know-how”. Bez ochrony „know-how”, każdy może zresetować zabezpieczenie przed kopiowaniem. Jednak najpierw trzeba ustawić zabezpieczenie przed kopiowaniem, ponieważ ustawienia zabezpieczenia przed kopiowaniem są tylko do odczytu, jeśli blok jest już objęty ochroną „know-how”. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Wprowadzenie do środowiska projektowego TIA Portal dla sterowników S7-1500 Konfiguracja poziomu dostępu nie zastępuje ochrony „know-how” Konfiguracja poziomów dostępu zapobiega nieautoryzowanym zmianom w CPU, przez ograniczenie uprawnień do ładowania (wczytywania). Jakkolwiek, bloki kodu na kartach pamięci SIMATIC nie są zabezpieczone przez odczytem lub zapisem. Aby chronić kod bloków na kartach pamięci SIMATIC, należy stosować ochronę „knowhow”.

CPU należy chronić przed nieautoryzowanym dostępem za pomocą przedniej pokrywy odpowiednio zabezpieczonej. Zatrzask na pokrywie modułu CPU pozwala na zastosowanie następujących możliwości: • założenie plomby, • zabezpieczenie przedniej pokrywy za pomocą kłódki (średnica pałąka: 3 mm).

Konfigurowanie zabezpieczenia przed kopiowaniem: 1. Otwieramy właściwości danego bloku. 2. Wybieramy opcję „Protection” (Ochrona) pod pozycją „General” (Ogólne).

3. Z listy rozwijanej pola „Copy protection” (Zabezpieczenie przed kopiowaniem) należy wybrać opcję „Bind to serial number of the CPU” (Powiąż z numerem seryjnym CPU), lub „Bind to serial number of the memory card” (Powiąż z numerem seryjnym karty pamięci).

4. Wprowadzamy numer seryjny CPU lub karty pamięci SIMATIC.

5. Teraz można skonfigurować ochronę „know-how” bloku w  obszarze „Know-how protection” (Ochrona „know-how”). Jeśli blok zabezpieczony przed kopiowaniem będzie ładowany do urządzenia, którego numer seryjny jest nieodpowiedni, to cała operacja ładowania zostanie odrzucona. Oznacza to, że bloki bez zabezpieczenia przed kopiowaniem również nie będą ładowane.

Funkcjonowanie CPU chronionego hasłem Poziomy dostępu do CPU przedstawiono w tabeli 1. Każdy poziom dostępu umożliwia nieograniczony dostęp do niektórych funkcji, bez wprowadzania hasła, np. identyfikacji przy użyciu funkcji „Accessible devices” (Dostępne urządzenia). Domyślnymi ustawieniami CPU jest „No restriction” (Bez ograniczeń) oraz „No password protection” (Brak zabezpieczenia hasłem). W  celu ochrony dostępu do procesora, należy edytować właściwości CPU i skonfigurować hasło. Komunikacja pomiędzy jednostkami CPU (za pomocą instrukcji komunikacyjnych w  blokach kodu) nie jest ograniczona przez poziom ochrony CPU, chyba że komunikacja za pomocą instrukcji PUT/GET jest wyłączona. Wprowadzenie poprawnego hasła umożliwia dostęp do wszystkich funkcji, które są dozwolone na odpowiednim poziomie dostępu.

Procedura konfiguracji poziomów dostępu: Aby skonfigurować poziomy dostępu do CPU S7-1500, należy wykonać następujące kroki: 1. W oknie Inspektor otworzyć właściwości CPU S7-1500. 2. W  obszarze nawigacji wybrać pozycję „Protection” (Ochrona). W oknie Inspektor pojawi się tabela z możliwymi poziomami dostępu.

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Ochrona CPU obowiązuje po załadowaniu ustawień konfiguracyjnych do CPU. Przed wykonaniem funkcji online, są sprawdzane wymagane uprawnienia i  jeśli to konieczne, użytkownik zostanie poproszony o  wprowadzenie hasła. W tym samym czasie funkcje chronione hasłem mogą być wykonywane tylko przez jedno urządzenie programujące lub jeden komputer PC. Inne urządzenia programujące lub komputery PC nie mogą się zalogować. Autoryzacja dostępu do chronionych danych obowiązuje na czas trwania połączenia online, lub do czasu, gdy zostanie ręcznie anulowana przez wybranie polecenia „Online” > „Delete access rights” (Usuń uprawnienia dostępu). Dostęp do chronionego hasłem CPU w  trybie RUN może być ograniczony lokalnie na wyświetlaczu, tak że dostęp z użyciem hasła również nie będzie możliwy. Jeśli poziom ochrony „Complete protection” (Pełna ochrona) został ustawiony dla CPU, to urządzenie HMI może uzyskać dostęp do CPU tylko za pomocą hasła tam przechowywanego. Ta funkcja jest dostępna tylko w urządzeniach HMI firmy SIEMENS. W rezultacie: 1. W  drzewie projektu należy otworzyć edytor „Connections” (Połączenia). 2. Wybieramy zintegrowane połączenie. 3. W polu „Password” (Hasło) wprowadzamy hasło dla CPU. Od tego momentu urządzenie HMI może komunikować się i wymieniać dane z CPU.

Tomasz Starak, EP

Usuwanie zabezpieczenia przed kopiowaniem: 1. Usuwamy istniejącą ochronę „know-how”. 2. Otwieramy właściwości danego bloku. 3. Wybieramy „Protection” (Ochrona) pod pozycją „General” (Ogólne). 4. Z listy rozwijanej pola „Copy protection” (Zabezpieczenie przed kopiowaniem) należy wybrać opcję „No binding” (Bez powiązania).

Upewnić się, że hasło jest wystarczająco bezpieczne, to znaczy, że nie jest utworzone na wzór, który może być rozpoznany przez maszynę! Hasło należy wprowadzić w  pierwszym wierszu (dla poziomu dostępu „Full access” (Pełny dostęp)). To umożliwia uzyskać nieograniczony dostęp do CPU tym użytkownikom, którzy znają hasło, niezależnie od wybranego poziomu ochrony. 1. Zgodnie z wymaganiami przypisać dodatkowe hasła do innych poziomów dostępu, o ile dla wybranego poziomu można to zrobić. 2. Załadować konfigurację sprzętu do CPU, dzięki czemu poziom dostępu będzie obowiązywać.

Artykuł powstał na bazie dokumentacji firmy Siemens. 3. W  pierwszej kolumnie tabeli uaktywnić pożądany poziom ochrony. Zielone znaki wyboru w kolumnach po prawej stronie odpowiedniego poziomu dostępu pokazują, które operacje są nadal dostępne bez wprowadzania hasła. 4. W  kolumnie „Password” (Hasło) wprowadzić hasło dla wybranego poziomu dostępu. W  kolumnie „Confirmation” (Potwierdzenie) ponownie wprowadzić hasło, aby zapobiec niepoprawnym wprowadzeniom.

111

T E M AT N U M E R U KONTROLA JAKOŚCI

AUTOMATYKA I MECHATRONIKA I MECHATRONIKA

Systemy wizyjne zapewniają wysoką jakość produkcji Czujniki wizyjne, kamery oraz urządzenia do przetwarzania i  analizy danych obrazowych, czyli w  skrócie – systemy wizyjne, stanowią nieodzowny element większości nowoczesnych linii produkcyjnych. Pełnią one zadania związane z  określaniem pozycji i  różnych cech detali, narzędzi czy też kompletnych produktów, a  także odczytem kodów i  oznaczeń. Informacje przez nie dostarczane pozwalają na sterowanie pracą maszyn, weryfikację produktów i, przede wszystkim, zapewnianie odpowiedniej jakości tych ostatnich. Jest to szczególnie ważne w  branżach takich jak spożywcza, farmaceutyczna oraz motoryzacyjna – i  tam właśnie najczęściej wdrażane są tytułowe rozwiązania. W  artykule poświęconym rynkom urządzeń do obrazowania w  świetle widzialnym i  podczerwieni przedstawiamy pierwszy z  rynków. Koniunktura na nim była w  ostatnich latach, jak wynika z  oceny przedstawicieli polskich firm, bardzo dobra. W  przyszłości wzrosty powinny nadal utrzymać się, choć

112

już na niższym poziomie, do tego zmieni się popyt ze strony różnych sektorów będących odbiorcami tytułowych systemów. „System wizyjny” to termin obejmujący różne urządzenia pozwalające na akwizycję obrazów i ich przetwarzanie, przy czym w  praktyce oznacza on zazwyczaj większy układ, w  którym zintegrowano kilka podzespołów - kamery, oświetlacze, komputery przemysłowe, itd. Formalnie rzecz biorąc lepszym określeniem na całą grupę produk-

tów byłoby „widzenie maszynowe”, gdyż urządzenia stosowane w  tego typu aplikacjach występować mogą jako pojedyncze elementy. Takimi są czujniki wizyjne oraz układy jednokamerowe, w  przypadku których kamera jest wprost podłączona do systemu nadrzędnego. Jeżeli zaś chodzi o  typowe systemy wizyjne – są to rozwiązania wykorzystujące często po kilka kamer oraz urządzenie do przetwarzania danych wraz z  odpowiednim oprogramowaniem, które wykonuje również analizę obrazów i ma często możliwość sterowania pracą elementów wykonawczych. Zastosowania obydwu grup produktów przestawiono dalej.

Dlaczego machine vision? Powodów do wdrażania rozwiązań wizyjnych jest wiele, podobnie jak zastosowań samych systemów. Te ostatnie obejmują aplikacje zarówno w  przemyśle, jak też logistyce, handlu czy przykładowo kontroli dostępu. W raporcie skupiamy się na omówieniu ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Systemy wizyjne zapewniają wysoką jakość produkcji

Rysunek 1. Najczęstsze zastosowania systemów wizyjnych w ocenie działających w Polsce dostawców pierwszych z  wymienionych, gdyż właśnie przemysł jest największym i  najistotniejszym odbiorcą z  punktu widzenia dostawców działających na rynku. W  przypadku oferowanych przez nich prostszych elementów i układów wizyjnych, możliwe jest odczytywanie kodów i etykiet, liczenie oraz sortowanie elementów, kontrola pozycji i  obecności detali, a  także wykrywania elementów z defektami produkcyjnymi. Jeżeli zaś chodzi o  bardziej złożone systemy, to stosowane są one do wykonywania zaawansowanej, automatycznej kontroli elementów, pomiarów oraz do stwierdzania występowania bardziej złożonych wad. Użycie w  systemie komputera przemysłowego lub innego urządzenia pozwalającego na przetwarzanie i  analizę danych pozwala na tworzenie większych, wielokamerowych rozwiązań, które pracować mogą jako elementy zautomatyzowanych linii technologicznych. Tego typu systemy pozwalają także m.in. na odczyt tekstu, pomiary elementów w ruchu czy sterowanie pracą robotów oraz pozycjonowanie obrabianych elementów. W  ocenie polskich dostawców najczęstszym powodem wdrażania rozwiązań wizyjnych jest konieczność weryfikacji produktów i  zapewniania ich odpowiedniej jakości. Tego typu zadania realizowane są m.in. w produkcji podzespołów dla motoryzacji, leków, środków chemicznych i, przede wszystkim, w branży spożywczej oraz napojowej. Kontrolowana może tu być poprawność montażu, zawartość opakowań, stan krawędzi, nakrętek i wiele innych cech produktów, które trudno by było określić, stosując wizualną kontrolę wykonywaną przez pracowników. Systemy wizyjne są przy tym często stosowane na różnych etapach produkcji, tak aby móc eliminować wadliwe produkty, zanim jeszcze te poddane zostaną kolejnym operacjom – np. znakowania, naklejania oznaczeń czy pakowania. Ważnym powodem wykorzystania widzenia maszynowego jest też możliwość śledzenia procesu wytwaELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

rzania w  przypadku każdego z  produktów. W  wielu branżach, jak choćby farmaceutycznej, rejestrowanie genealogii produktów wynika z konieczności spełnienia wymogów norm oraz różnych przepisów. Do kolejnych najważniejszych zastosowań rozwiązań wizyjnych należy ich użycie w  maszynach pakujących, systemach zrobotyzowanych oraz różnych aplikacjach związanych ze zliczaniem produktów, ich pomiarami i  odczytem kodów (rysunek  1). W  takich aplikacjach urządzenia wizyjne mogą być instalowane zarówno na liniach technologicznych, jak też stanowić elementy składowe maszyn i  urządzeń. Do pozostałych obszarów zastosowań zaliczone zostały m.in. aplikacje związane z rozpoznawaniem znaków i inne dotyczące produkcji dyskretnej oraz procesów ciągłych.

Łatwe w obsłudze i kompleksowe Takich rozwiązań wizyjnych poszukują polscy odbiorcy. Łatwość obsługi oznacza m.in. wykorzystanie odpowiednio skonfigurowanego oprogramowania i  możliwość wprowadzania zmian funkcjonalnych, natomiast kompleksowość - dostarczenie klientowi gotowego, dostosowanego do jego potrzeb systemu, często wraz z  usługą uruchomie-

nia. stotność kwestii związanych z łatwością obsługi wiąże się z  faktem, że użytkownicy urządzeń wizyjnych coraz częściej chcą mieć możliwość rekonfiguracji i  dostosowania używanego systemów we własnym zakresie, a  więc bez potrzeby angażowania programistów czy zwracania się do firm zewnętrznych. Na tę potrzebę odpowiadają producenci, oferując narzędzia programistyczne pozwalające na konfigurację funkcjonalności, a  także dostarczając produkty – np. czujniki wizyjne – z  funkcjonalnością uczenia się i szybkiego programowania funkcji. Klienci, szukając omawianych systemów, kierują się również czynnikiem ceny, choć nie jest on specjalnie dominujący nad innymi (rysunek 2). Trzeba natomiast zauważyć, że w  przypadku bardziej złożonych, wielokamero-

Rysunek 2. Najważniejsze dla klientów cechy systemów wizyjnych

113

T E M AT N U M E R U KONTROLA JAKOŚCI

AUTOMATYKA I MECHATRONIKA wych rozwiązań wizyjnych sumaryczne koszty mogą być znaczące, gdyż obejmują też urządzenia do przetwarzania danych, oświetlacze i osprzęt. Ostatni z faktów składania odbiorców do sięgania w takich przypadkach po pomoc do firm zajmujących się usługami integracji – więcej o  tym w  kolejnym rozdziale. Do mniej znaczących czynników na liście preferencji zakupowych klientów należą, jakość urządzeń (rozwiązania wizyjne muszą pracować często w trybie 24/7, do tego mogą być narażone na wpływ niekorzystnych czynników środowiskowych i  mechanicznych), a  także różne parametry – szczególnie te związane z  szybkością przetwarzania danych, jakością odczytu oraz tolerancją na różne rodzaje powierzchni obiektów. Warto dodać, że wyniki te są zbieżne z rezultatami poprzedniego badania, przy czym w  zestawieniu awansował czynnik kompleksowości.

Sposoby sprzedaży systemów wizyjnych Firmy dostarczające komponenty systemów wizyjnych i  kompletne systemy obsługują przede wszystkim klientów końcowych. Są nimi głównie zakłady produkcyjne w  różnych branżach przemysłowych, a najczęściej realizowanymi przez nich zadaniami - kontrola jakości, nadzór produkcji i weryfikacja wyrobów. Drugą z  grup odbiorców są integratorzy systemów, którzy korzystają zazwyczaj z komponentów, oferując własnym klientom kompletne rozwiązania obejmujące oprogramowanie oraz usługi. Co piąty produkt z omawianego zakresu trafia do branży OEM, czyli producentów maszyn lub urządzeń, którzy integrują urządzenia wizyjne w swoich maszynach (rysunek 3). Działających u nas dostawców czujników, kamer i  systemów wizyjnych zapytaliśmy o to, jak sprzedają się wymienione produkty – czy jako osobne podzespoły (ewentualnie kompletacje), czy też dostarczane są jako kompletne systemy wraz z  oprogramowaniem. Trudno wskazać tutaj dominującą z  metod realizowania sprzedaży, gdyż liczba odpowiedzi była w obydwu przypadkach podobna. Można natomiast zauważyć, że charakter obsługiwanych zamówień wynika wprost z  profilu działalności firmy – im bardziej związana jest ona z  branżą, tym większy (a przynajmniej głębszy) asortyment produktów lub gotowych rozwiązań może zaoferować. Dla wielu dostawców kompletnych systemów wizyjnych ważne jest również oferowanie usług. Należą do nich dostosowanie funkcjonalności oprogramowania do potrzeb klienta, integracja systemu, jego uruchomienie i próbna produkcja. Liczy się też wsparcie posprzedażne – np. w zakresie późniejszej modyfikacji funkcji oprogramowania zależnie od zmian w profilu produkcji.

114

Ponieważ rozwiązania wizyjne, pomimo stopniowego zmniejszania się cen samych komponentów, należą cały czas do dosyć kosztownych inwestycji, w przypadku wdrożeń jednostkowych odbiorcy często stawiają na wsparcie dostawcy ma-

jącego doświadczenie w tego typu aplikacjach.

Od dystrybucji do integracji Kamery i  inne elementy systemów wizyjnych, a  także kompletne, zintegrowane roz-

Rysunek 3. Główni odbiorcy systemów wizyjnych w Polsce ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

Systemy wizyjne zapewniają wysoką jakość produkcji wiązania można znaleźć u  kilkudziesięciu dostawców działających na rynku. Jak już wspomniano w poprzednim rozdziale – model biznesowy przyjęty przez firmy, a  wraz z nim zakres oferty jest zróżnicowany. W branży działają zarówno dystrybutorzy, dla których podzespoły systemów wizyjnych stanowią element oferty (są nimi np. dystrybutorzy katalogowi), firmy zajmujące się integracją i oferowaniem kompletnych rozwiązań stworzonych pod aplikację klienta (np. Automatech, OPTOSOFT), jak też specjalizujące się w  omawianych produktach oddziały producentów zagranicznych oraz dystrybutorzy. Do dwóch ostatnich grup zaliczyć można m.in. takich producentów jak Sick, Omron Electronics, Turck (marka Banner), Balluff, Keyence, wenglor, National Instruments oraz, w przypadku dystrybutorów, Eltron, Elautec, Newtech Engineering, Sitaniec, Stermag czy WObit. Relatywnie dużej i zróżnicowanej grupie dostawców odpowiada kilkanaście popularnych na naszym rynku marek. Trzema niezmiennie najpopularniejszymi producentami są w tym przypadku Cognex (firma od ponad 30 lat specjalizująca się w rozwiązaniach wizyjnych), SICK (dostawca szerokiej gamy czujników, produktów bezpieczeństwa i innych wyrobów) oraz Omron Electronics (producent urządzeń automatyki, napędów, rozwiązań pomiarowych). Ważnymi i  rozpoznawalnymi markami są też Datalogic (producent m.in. czytników kodów i urządzeń do identyfikacji), Keyence (czujniki i systemy wizyjne dla automatyki), a także Banner i Balluff. Do innych firm wytwarzających elementy wizyjne należą m.in. Baumer, Dalsa oraz Panasonic. Podobnie jak w  przypadku innych tego typu zestawień, również to bieżące obrazuje rozpoznawalność konkretnych marek w  ocenie respondentów, a nie udziały firm w rynku.

Różne kierunki rozwoju Technologie związane z  czujnikami, kamerami i  systemami wizyjnymi rozwijają się dynamicznie, przy czym można wskazać tutaj dwa, w teorii sprzeczne ze sobą kierunki zmian. Pierwszym jest zwiększanie rozdzielczości uzyskiwanego obrazu, jego jakości (głębia kolorów) oraz, w  przypadku niektórych typów kamer, zapewnianie możliwości uzyskiwania trójwymiarowego obrazu. Postęp w  tym zakresie realizowany jest przez stosowanie nowych rodzajów przetworników (o  większej rozdzielczości - do kilkunastu megapikseli), coraz częściej są też wykorzystywane wersje CMOS, które zastępują dotychczas używane przetworniki CCD. Drugim kierunkiem rozwoju jest zwiększanie szybkości przetwarzania danych oraz ich transmisji, czyli w rezultacie skracanie czasu cyklu pracy systemu. Realizowane jest to poprzez wzrost wydajności stosowanych układów elektroniczELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

nych oraz szybkości przesyłania danych (wykorzystanie dedykowanych interfejsów komunikacyjnych, w  tym sieci gigabitowych). Nowoczesne kamery przemysłowe i  czujniki wizyjne pozwalają na akwizycję nawet ponad stu obrazów na sekundę, przy czym mogą mieć wbudowane oświetlacze i układ autofocusa obiektywu, co z kolei ułatwia ich uruchomienie. Do innych trendów rozwojowych należy miniaturyzacja urządzeń oraz rozwój kamer inteligentnych (urządzenia te integrują układ detektora z modułem akwizycji i przetwarzania obrazów oraz z interfejsem komunikacyjnym). Warto też dodać, że dzięki postępowi technologicznemu w  zakresie elektroniki i  rozwojowi technologii detektorów maleją ceny samych kamer oraz popularyzują się czujniki wizyjne. Te ostatnie stanowią elementy alternatywne do systemów wizyjnych, pozwalajcji produktów, określania ich koloru i innych, mniej zaawansowanych zadań.

Co przyniesie przyszłość? W  ostatnim okresie również globalne wzrosty były całkiem niezłe – według IMS Research w 2011 roku przekroczyły one poziom 10%, a wartość całego rynku zbliżyła się do 3 mld dolarów. Zeszłoroczne tempo rozwoju rynku globalnie spadło natomiast do około 6%. Kolejne trzy lata powinny przynieść stabilizację na poziomie około 8%, przy czym na wyniki wpływ będzie oczywiście miała generalna koniunktura gospodarcza, a wzrosty będą różniły się zależnie od regionu. W Polsce również spodziewać się można stabilizacji i branża systemów wizyjnych powinna nadal się rozwijać, choć w mniejszym tempie, niż w ostatnich 30 miesiącach. Spodziewać się można również zmian popytu ze strony niektórych sektorów rynku, w szczególności motoryzacyjnego. O  takiej ewentualności świadczą nie tylko zmiany w  tej branży, takie jak choćby te dotyczące fabryki firmy Fiat, ale również opinie lokalnie działających dostawców systemów wizyjnych. O  ile jako jedną z  przyszłościowych branż typowali oni motoryzację, o tyle liczba jej wskazań była porównywalna z  tymi dotyczącymi sektorów spożywczego oraz farmaceutycznego. Stanowi to istotną zmianę w  stosunku do wyników ankiety sprzed dwóch lat, kiedy zdecydowanie zdominowała statystykę. Mówiąc o  przyszłości, warto również zwrócić uwagę na zawirowania w  branży farmaceutycznej związane z  kwestiami refundacji kosztów zakupów leków, które też nie służą rozwojowi tego sektora. Skutkiem tego przyszłe dwa lata na rynku systemów wizyjnych powinny charakteryzować się zarówno gorszą koniunkturą niż ostatnie, jak też zmianami w spektrum najczęściej obsługiwanych klientów.

Oprócz trzech wymienionych branż, do ważnych w  kraju użytkowników systemów wizyjnych będą należały: branża opakowaniowa (a  dokładniej zastosowania związane z pakowaniem w różnych sektorach), meblowa i przetwórstwa drewna, tworzyw sztucznych i generalnie produkcyjna. Pomimo pojawiających się znaków zapytania i  ciągle nie najlepszej sytuacji ekonomicznej w  Europie, dostawcy urządzeń i systemów wizyjnych działający na Starym Kontynencie patrzą w przyszłość z umiarkowanym optymizmem. W  badaniu przeprowadzonym wśród nich w październiku 2012 roku przez stowarzyszenie European Machine Vision (EMVA), ponad połowa respondentów przyznała, że w 2013 roku spodziewa się wzrostów w stosunku do zeszłego roku. Jednocześnie co trzecia z firm prognozuje stabilizację sprzedaży, czyli zerowe wzrosty, a  około 12% spadki. Wyniki cytowanego badania przynoszą jeszcze kilka ciekawych spostrzeżeń. Respondenci są najbardziej pewni wzrostów w przypadku złożonych i zaawansowanych systemów wizyjnych. Aż 64% osób przyznało, że wzrośnie biznes związany z dostarczaniem kompletnych, dostosowanych do aplikacji systemów wizyjnych. Spodziewać się można wzrostów również w  przypadku inteligentnych kamer (z  wbudowanym przetwarzaniem) i  kompaktowych systemów – tak przyznało z  kolei około 53% osób. Mniejsze wzrosty będą dotyczyły pojedynczych komponentów, w szczególności kamer standardowych. Źródłem wszystkich danych przedstawionych w  tabelach oraz na wykresach są wyniki uzyskane w badaniu ankietowym przeprowadzonym wśród firm działających w Polsce w branży produkcji i dystrybucji czujników, kamer i systemów wizyjnych.

Zbigniew Piątek Artykuł ukazał się w miesięczniku APA

115

AUTOMATYKA I MECHATRONIKA

RFID w przemyśle Technologia RFID (Radio Frequency Identification) używana jest w  zdalnej identyfikacji oraz śledzeniu przepływu różnych obiektów. Jej popularność stale rośnie, a  obszarów zastosowania ciągle przybywa. Jest ona obecnie wykorzystywana m.in. do znakowania towarów w  sklepach, paczek w  magazynach, zwierząt domowych i  hodowlanych oraz w  systemach kontroli dostępu i  płatniczych - na przykład w  bramkach na autostradach. W  artykule przedstawiamy główne komponenty systemów RFID oraz przykłady ich przemysłowych wdrożeń. RFID w kopalni Jednym z etapów wydobycia kopalin jest umieszczenie ładunków wybuchowych w otworach w ścianie chodnika. Po eksplozji skały należy przewieźć do miejsca składowania z użyciem specjalistycznego sprzętu. W celu poprawy wydajności tego procesu w pewnej kopalni w Skandynawii wdrożono system RFID. Składa się on z tagów zamontowanych w chodnikach, w miejscach, z których maszyny wywożą skały. Znaczniki są również zainstalowane w szybach, przy których skały są wyładowywane. W transponderach zapisane są unikalne numery identyfikujące poszczególne chodniki oraz szyby. Każda z maszyn jest wyposażona w czytnik RFID, który skanuje znaczniki w chodnikach i szybach w celu uzyskania informacji o swojej aktualnej lokalizacji. Po otrzymaniu instrukcji od pokładowego komputera przesyłanej z centralnego systemu kierujący maszyną wjeżdża w odpowiedni tunel, mijając kolejne znaczniki RFID. Informacja o tym jest zapisywana w komputerze. Po skończonej pracy i opuszczeniu chodnika dane z pokładowego komputera są przesyłane do centralnego systemu. Dzięki temu wiadomo, gdzie skały już zostały zebrane. Pozwala to oszacować wydajność wydobycia oraz lepiej rozplanować dalsze prace. W kopalni tej początkowo działał system wykorzystujący tagi aktywne. Niedawno jednak zastąpiono je znacznikami pasywnymi EPC Gen 2 działającymi w paśmie UHF. Zdecydowano się na tę zmianę, ponieważ nowe znaczniki są tańsze w eksploatacji oraz zgodne z międzynarodowym standardem.

System RFID tworzą znaczniki (tagi, transpondery) oraz czytniki. Te pierwsze zbudowane są z  układu elektronicznego z pamięcią, w której zapisywane są informacje identyfikujące dany produkt oraz anteny nadającej i  odbierającej sygnały radiowe. Komponenty te są przytwierdzane do wykonanej z  tworzywa sztucznego płytki lub taśmy montowanej na lub wbudowywanej w  monitorowany obiekt (na przykład opakowanie, paletę, kartę zbliżeniową). Informacje ze znaczników są prezentowane na ekranie czytnika lub za jego pośrednictwem są przesyłane do centralnego systemu. Następnie, w  zależności od zastosowania, są na przykład zapisywane w bazie danych lub dalej analizowane z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania.

Znaczniki pasywne Znaczniki RFID dzieli się na grupy ze względu na sposób zasilania, częstotliwość transmisji oraz funkcjonalność. W  pierwszym przypadku wyróżnia się trzy rodzaje tagów – pasywne, pasywno – aktywne oraz aktywne (tabela 1). Znaczniki pasywne nie mają baterii. Energię do zasilania układu scalonego i przesyłania informacji zwrotnej czerpią z pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez czytnik. Ma to ogromny wpływ na właściwości transponderów tego typu. Tagi pasywne działają wyłącznie w  obecności czytnika i  tylko wówczas, gdy emituje on wystarczająco silny sygnał. Z  tego powodu do nawiązania transmisji wymagana jest odpowiednia odległość między znacznikiem i  czytnikiem. Dlatego tagi tego typu w  porównaniu do pozostałych mają mały zasięg, a  w  warunkach niekorzystnych (interferencje, sąsiedztwo wody, metali) mogą działać nieprawidłowo. Ponadto, zwykle mają pamięć o małej pojemności. Jednocześnie transpondery pasywne są lekkie, łatwo można je też wbudować w znakowany obiekt. Są też tanie. Ponieważ nie wymagają wymiany zużytej baterii, charakteryzuje je bardzo długa żywotność. Z  tych powodów są wykorzystywane głównie do znakowania pojedynczych produktów występujących w  dużych ilościach, na przykład towarów w sklepach. Niski koszt

Tabela 1. Wybrane właściwości znaczników aktywnych, pasywnych i  aktywno-pasywnych Rodzaj znacznika Zasilanie Komunikacja Zasięg Koszt Przykład zastosowania

116

Pasywne Z  czytnika Inicjowana przez czytnik Najmniejszy Najtańsze Karty zbliżeniowe

Pasywno – aktywne Z  czytnika i  bateria Inicjowana przez czytnik Średni Droższe Implanty zwierzęce

Aktywne Bateria Inicjowana przez znacznik lub czytnik Największy Droższe Znakowanie palet ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

RFID w przemyśle tych znaczników sprawia też, że są one używane częściej niż pozostałe.

Tagi aktywne i pasywno – aktywne Znaczniki aktywne wyposażone są w  baterie. Dzięki temu mogą nawiązywać łączność z  czytnikiem lub innymi tagami, mają też większy zasięg niż te pasywne. Jest to przydatne m.in. w znakowaniu obiektów, które mogą się zgubić, na przykład w czasie transportu. Znaczniki aktywne ponadto są odporniejsze na interferencje, mają też zwykle pamięć o  większej pojemności oraz mikroprocesor o większej mocy obliczeniowej. To ostatnie pozwala zrealizować szybszą transmisję oraz zastosować szyfrowanie danych. Transpondery aktywne są też często wyposażane na przykład w  czujniki. Niestety są droższe niż pasywne, a  wszelkie dodatkowe funkcje jeszcze zwiększają ich cenę. W związku z koniecznością wymiany baterii mają również ograniczoną żywotność. Zalety oraz wady znaczników obu typów łączą w sobie transpondery pasywno-aktywne. Tagi tego rodzaju są wyposażone w baterię, która jest wykorzystywana tylko do zasilania układu scalonego. Energię potrzebną do nawiązania łączności znaczniki pobierają z czytnika. Tagi RFID klasyfikuje się również pod względem zakresu częstotliwości nadawanego i  odbieranego sygnału radiowego. Parametr ten wpływa na jakość transmisji, zwłaszcza w  warunkach niesprzyjających propagacji fal radiowych oraz na konstrukcję anteny, a przez to na wymiary znacznika.

RFID w samolotach Jeden z producentów samolotów pracuje nad systemem RFID do identyfikacji podzespołów tych pojazdów. Jego głównym komponentem będą znaczniki zgodne ze standardem EPC Gen 2, w których zapisywane będą najważniejsze dane na temat każdej części. Mogą to być m.in. informacje o tym, kiedy ostatnio i dlaczego była ona naprawiana oraz jak długo jest już eksploatowana. W czasie rutynowych przeglądów dane te będą odczytywane oraz aktualizowane przez obsługę naziemną. Usprawni to proces konserwacji podzespołów oraz ograniczy błędy, które występują, gdy analogiczne informacje są rejestrowane manualnie. Wykorzystywane będą dwa rodzaje znaczników: „zwykłe” o pojemności do 64 kB oraz specjalne, o wymiarach umożliwiających ich zamocowanie na komponentach małych lub o kształcie niepozwalającym na zamontowanie standardowych tagów. Obsługa wyposażona będzie w podręczne czytniki z możliwością odczytu i zapisu danych, które bezprzewodowo będą przesyłać dane ze znaczników do centralnego systemu. W tym ostatnim zainstalowane zostanie specjalne oprogramowanie. Posłuży ono do opracowania wizualizacji danych z transponderów na ekranie czytnika. Przykładowo wyświetlany może być plan samolotu z podświetlonymi na czerwono częściami, które wymagają natychmiastowej wymiany, przeglądu lub naprawy. Obecnie system, którym objęto komponenty silnika oraz elementy wirujące, wyposażenia kokpitu i podwozia, jest w fazie testów. Sprawdzany jest głównie wpływ na bezpieczeństwo lotów oraz wytrzymałość znaczników na ekstremalne warunki, w jakich będą eksploatowane.

Znaczniki LFID, HFID, UHF i mikrofalowe Transpondery RFID mogą pracować w przedziale niskich częstotliwości - od 125 do 135 kHz (tagi LFID), wysokich częstotliwości – 13,56  MHz (tagi HFID), w  paśmie UHF – 433 MHz oraz 860 – 960 MHz oraz mikrofalowym, czyli 2,45 GHz lub 5,8 GHz. Im większa jest częstotliwość, tym większy zasięg oraz prędkość transmisji. W przypadku LFID jest to odpowiednio poniżej 0,5 m (zwykle od 10 do 20  cm) i  poniżej 1  kb/s, w HFID do 1,5 m i około 25 kb/s, w wypadku transmisji UHF i  mikrofalowej do kilkudziesięciu metrów oraz do 100 kb/s (tabela 2). Transpondery LFID to zwykle tagi pasywne. Znaczniki tego typu sprawdzają się w  trudnych warunkach otoczenia, mogą na

przykład pracować w  pobliżu metali oraz wody. Dlatego są używane m.in. w  implantach wszczepianych zwierzętom i do znakowania narzędzi lub pojazdów, a  także tam, gdzie nie jest wymagany duży zasięg, na przykład w systemach kontroli dostępu. Z  kolei znaczniki w  paśmie UHF są ze względu na zasięg najczęściej używane do śledzenia obiektów w  logistyce. Nie sprawdzają się one natomiast, podobnie jak znaczniki HFID, w zastosowaniach wymagających pracy w sąsiedztwie metali. Mogą też zakłócać pracę innych urządzeń elektronicznych.

Znaczniki działające w  paśmie mikrofalowym to natomiast z  reguły tagi aktywne oraz pasywno-aktywne. Są one zwykle droższe, ale też mniejsze niż pozostałe. Zużywają również więcej energii. Dodatkowo problemem w  ich przypadku mogą być interferencje z sieciami bezprzewodowymi, na przykład Wi-Fi. Gdzie wykorzystuje się identyfikację radiową, w szczególności w przemyśle? W jakich aplikacjach dominuje RFID, a w jakich stosowane są kody 1D, 2D i inne?

Tabela 2. Wybrane właściwości znaczników RFID działających w  różnych pasmach częstotliwości Przedział częstotliwości Częstotliwość transmisji

Niskie 125…135 kHz

Wysokie 13,56 MHz

Zasięg

Poniżej 0,5 m

Do 1,5 m

Prędkość transmisji

Poniżej 1 kb/s

Około 25 kb/s

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

UHF 433 MHz 860…960 MHz 433 MHz – do 100 m, 865…965 MHz od 0,5…5 m Około 30 kb/s

Mikrofalowe 2,45 GHz Do 10 m Do 100 kb/s

117

AUTOMATYKA I MECHATRONIKA Sławomir Bieńkowski, Kathrein Poland

Jednym z najdynamiczniej rozwijających się obszarów wykorzystywania RFID jest identyfikacja pojazdów. Daleki zasięg odczytu (do 10 metrów dla UHF) pozwala na stosowanie tej technologii w wielu aplikacjach, takich jak np. automatyczna kontrola wjazdów i wyjazdów. Dzięki RFID pojazd nie musi każdorazowo zatrzymywać się przed szlabanem - czytnik automatycznie go identyfikuje i  umożliwia przejazd. Kolejnym sektorem, który od wielu lat korzysta z dobrodziejstwa technologii RFID, jest logistyka. Olbrzymia liczba transponderów wykorzystywanych w tej branży wymaga, aby proces radiowej identyfikacji był zintegrowany z wydajnymi systemami informatycznymi zapewniającymi przechowywanie i szybkie przetwarzanie danych. RFID jest coraz częściej wykorzystywane również do automatyzacji przemysłu w celu kontroli i optymalizacji procesów produkcyjnych. Specyfika zastosowań przemysłowych wiąże się często z  koniecznością stosowania czytników RFID wyposażonych w algorytmy antykolizyjne zapobiegające zakłóceniom pochodzącym od sąsiednich czytników bądź transponderów nieznajdujących się w polu działania danego czytnika. W ograniczaniu tych zakłóceń istotne jest również precyzyjne dostosowanie zakresu odczytu w różnych punktach, które uzyskuje się dzięki wykorzystaniu odpowiednich anten (bliskiego, średniego lub dalekiego zasięgu).

Piotr Żukowski, HARTING

Niepodważalną zaletą systemów RFID jest możliwość zdalnego odczytu bez konieczności bezpośredniego „widzenia” kodu przez czytnik. Pozwala to na wykluczenie popełnienia przez operatora błędu. Jednocześnie w niektórych aplikacjach stosowanie kodów 1D lub 2D jest niepraktyczne lub wręcz niemożliwe. Naniesione kody łatwo jest uszkodzić, często są one nieodporne na wysokie temperatury i, przede wszystkim, nie można na nich swobodnie i wielokrotnie zapisywać danych.

Tomasz Dzideczek, Motorola Solutions

Kody kreskowe 1D i 2D znane są na rynku od około 30 lat. W porównaniu z nimi technologia RFID, której rzeczywista obecność na rynku to ostatnie 5 lat, to rozwiązanie stosunkowo nowe, które obecnie trudno jeszcze uznać za dominujące w  branży przemysłowej. Liczba wdrożeń RFID w tym sektorze jest bowiem nadal niewielka. Warto wiedzieć, czym różnią się rozwiązania RFID od tych opartych na kodach kreskowych. Te pierwsze są całkowicie zautomatyzowane, wszystkie czynności odbywają się w czasie rzeczywistym i bez udziału człowieka. Z  kolei, aplikacje oparte na kodach 1D i  2D są półautomatyczne i do ich prawidłowego funkcjonowania niezbędny jest operator, który odpowiednio skanuje dane. W  kwestii implementacji RFID należy wymienić dwa przypadki. Pierwszy z nich - mniej skomplikowane wdrożenie, co ma miejsce wtedy, gdy mamy do czynienia z nowa fabryką, zakładem, w którym trzeba zbudować infrastrukturę IT od początku (tzw. inwestycja green field). Drugi rodzaj wdrożenia to takie, w którym zmieniamy istniejące rozwiązania oparte na kodach kreskowych na RFID. Jest to o wiele

Funkcjonalność RFID W  najprostszym przypadku w  znaczniku nie są zapisywane żadne dane, ponieważ służy on wyłącznie do przekazywania czytnikowi informacji o obecności oznakowanego obiektu. Tagi tego typu prawie zawsze są pasywne - dodatkowy koszt baterii w  tym przypadku nie znajduje uzasadnienia przy tak ograniczonej funkcjonalności. Elementy te są głównie wykorzystywane w  handlu. Transpondery, w  których są zapisywane informacje, na przykład ich unikatowe identyfikatory lub kody produktów, dzieli się na trzy grupy. Do pierwszej zaliczane są znaczniki, zwykle pasywne, z których dane można tylko odczytywać. Informacje są wprowadzone do nich jednorazowo na etapie produkcji. Dostępne są też transpondery do wielokrotnego odczytu

118

większe wyzwanie, gdyż wymusza przeprojektowanie procesów biznesowych - od wdrożenia nowego oprogramowania, modułów, na sprzęcie kończąc.

Sławomir Demianiuk, Sick

Od kilkudziesięciu lat działamy w  branży optycznych układów automatycznej identyfikacji. Czytniki laserowe kodów kreskowych z czasem uzupełnione zostały o linię czytników przetwarzania obrazu, głównie pod kątem kodów 2D. W  ostatnich latach uznaliśmy, że czas poważnie zainwestować w  trzeci filar, którym jest RFID w  wykonaniu przemysłowym. Dziś mamy pełny asortyment tego typu produktów, dzięki czemu każde wyzwanie jest dla nas osiągalne. Flagowymi aplikacjami stały się hybrydowe systemy lotniskowe o stuprocentowej skuteczności odczytu oraz identyfikacja karoserii samochodowych w procesie montażu, tzw. body ID.

Daniel Oszczęda, Balluff

Balluff przemysłowe systemy RFID oferuje już od ponad 25 lat, co pozwala nam efektywnie doradzać naszym klientom w  zakresie doboru i  wdrażania rozwiązań opartych na systemach identyfikacji RFID. Obecnie systemy te znajdują zastosowanie w bardzo wielu obszarach przemysłu. Jednym z  nich jest śledzenie przepływu materiałów - m.in. w  zautomatyzowanych procesach montażu, które jest często określane bardzo dobrze znanym z logistyki pojęciem - tracebility. Jest to nic innego jak śledzenie i, co najważniejsze, dokumentowanie każdego kroku w  procesie - od dostawy do zakończenia produkcji. Wdrożenie systemów identyfikacji w takich obszarach pozwala na ciągły nadzór nad procesem wytwarzania i bardzo szybką reakcję na ewentualne błędy. W wielu aplikacjach, które wdrażaliśmy wraz z naszymi klientami, cały przebieg procesu dokumentowany jest na nośniku danych RFID, co jest bardzo istotne m.in. z punktu widzenia kontroli jakości. W tym obszarze przewaga RFID nad kodami 1D lub 2D związana jest przede wszystkim z możliwością przenoszenia informacji wraz z  produktem. Pozwala to na uniknięcie tworzenia rozbudowanych centralnych baz danych. Kolejnym obszarem jest zarządzanie narzędziami, formami i całym oprzyrządowaniem wykorzystywanym w procesie produkcji. Użycie systemów RFID pozwala w tym przypadku na lepsze wykorzystywanie zasobów. Przykładowo identyfikacja radiowa zapewnia znaczące usprawnienie pracy systemów zarządzania narzędziami dzięki wprowadzeniu elektronicznego obiegu informacji pomiędzy maszynami pomiarowymi a obrabiarkami. RFID to jednak nie tylko skomplikowane systemy wykorzystywane w  zarządzaniu produkcją. Seria rozwiązań EasyID pozwala na stosowanie systemów RFID do prostego kodowania w miejscach, gdzie poprzednio użytkownicy stosowali np. kodowanie mechaniczne. Warto dodać, że kody kreskowe oraz 2D są ciągle bardzo popularne przy znakowaniu produktów końcowych. Wynika to przede wszystkim z  dwóch powodów - oczywiście kosztów, oraz standaryzacji, a raczej jej braku, w przypadku systemów RFID. W tym obszarze dopiero technologia UHF wprowadza uniwersalny standard danych w postaci kodu EPC.

oraz zapisu. Trzecią grupę stanowią znaczniki łączące możliwości dwóch pozostałych. W  takim tagu na stałe zapisywane są pewne informacje, ale do jego pamięci można także wprowadzić dodatkowe dane. Bardziej zaawansowane konstrukcje to znaczniki, które są wyposażone w  sensory lub transpondery, które mogą komunikować się między sobą.

Czytniki Czytniki RFID, podobnie jak znaczniki, można podzielić na grupy. Do pierwszej zaliczane są urządzania, które wyłącznie odczytują dane zapisane w  tagach. Dostępne są też czytniki, które zapisują informacje w znacznikach. Technologia czytników RFID w  ostatnim czasie bardzo się rozwinęła. Obecnie są

to coraz bardziej zaawansowane urządzania wyposażone w  różne interfejsy komunikacyjne pozwalające na szybkie oraz efektywne przesyłanie danych, również bezprzewodowo. Zwykle czytnik RFID jest wykonywany jako urządzenie przenośne przypominające skanery kodów kreskowych używane w  sklepach. Coraz częściej są też one wbudowywane w  urządzenia przenośne, m.in. palmtopy oraz telefony komórkowe. Używane są stacjonarne czytniki RFID, na przykład montowane w  specjalnych bramkach lub w  drzwiach. Czasem są one także ukrywane, przykładowo wbudowywane w ściany lub sufit. Dostępne są również znaczniki, które mogą odczytywać dane z innych tagów. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

RFID w przemyśle Producent opon zwiększa wydajność dzięki RFID Jeden z europejskich producentów opon w ramach modernizacji zakładu zdecydował się wdrożyć system RFID. Celem było usprawnienie przepływu materiałów do produkcji, ponieważ dotychczas pracownicy musieli samodzielnie odnajdywać na terenie zakładu wózki, które są używane do transportu materiałów i półproduktów między różnymi stanowiskami montażowymi. W rezultacie w razie problemów ze zlokalizowaniem pojazdów z brakującymi komponentami występowały przestoje lub opóźnienia w produkcji, a tym samym zmniejszała się jej wydajność. Wraz z szybkim rozwojem firmy oraz coraz większą liczbą zamówień nie można było sobie na to dłużej pozwolić. Dlatego na wózkach zamontowano aktywne znaczniki 2,4 GHz RFID, a w wybranych punktach hali produkcyjnej rozmieszczono czytniki. Dzięki temu trasa, jaką pojazdy te pokonują, przemieszczając się między magazynem i stanowiskami produkcyjnymi oraz między tymi ostatnimi, jest na bieżąco śledzona. Specjalne oprogramowanie zainstalowane w centralnym systemie analizuje dane z czytników, nanosząc aktualną pozycję poszczególnych wózków na mapę hali. Taki stale aktualizowany plan jest wyświetlany na monitorach na wszystkich stanowiskach montażowych. Dzięki temu pracownicy w każdej chwili mogą szybko zlokalizować odpowiedni pojazd.

Standardy W związku z rosnącą popularnością technologii RFID konieczna stała się normalizacja zasad, według których systemy tego typu są realizowane. Wytyczne te są zawarte w różnych specyfikacjach, w opracowanie których zaangażowało się kilka międzynarodowych organizacji. Największą aktywnością w tym zakresie wykazały się dotychczas ISO, EPCglobal, ETSI (European Telecommunications Standards Institute) oraz FCC (Federal Communications Commission). Normy przez nie opracowane standaryzują takie kwestie, jak komunikacja między znacznikami i  czytnikami (interfejs radiowy), format danych i  metody ich kodowania, sposoby testowania zgodności z danym standardem oraz metody zapewniające interoperacyjność różnych aplikacji i  systemów RFID. Przykładem jest grupa specyfikacji z serii ISO 18000. Składa się ona z  siedmiu norm, w  których scharakteryzowano interfejs radiowy dla różnych pasm częstotliwości. Oprócz tego ISO opracowało też standardy normujące znakowanie zwierząt (ISO 11785 i  ISO 11784) oraz zastosowanie technologii RFID w  kartach zbliżeniowych (ISO 14443 oraz ISO 15693). Powszechnie stosuje się również m.in. wytyczne standardu EPC Gen 2 opra-

REKLAMA

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

119

AUTOMATYKA I MECHATRONIKA Sławomir Demianiuk, Sick

Wraz ze wzrostem inwestycji przemysłowych odżyło dążenie do uszczelniania łańcucha produkcji i dostaw, a przez to jeszcze bardziej szczegółowej kontroli poszczególnych operacji pod względem zgodności z  wyznaczonym procesem. Technologia RFID stała się realną alternatywą dla tradycyjnych etykiet „optycznych”, szczególnie, gdy nastąpił istotny spadek ceny znaczników przy masowych zastosowaniach, choć czynnik kosztowy znaczników wydaje się nadal kluczowy dla dalszego wzrostu branży. Obserwujemy, że mimo upływu już wielu lat od powstania, systemy RFID często są nadal postrzegane jako nowinka, z  wszystkimi tego konsekwencjami. Do nich należy efekt wstępnego przeszacowania możliwości i realiów technicznych, a  także zbyt późne wykonanie kalkulacji zwrotu z inwestycji. Finalnie wybory inwestorów są oparte na rzetelnych analizach, gdzie przeważają argumenty zachowawcze i  konserwatywne, efektem czego są tradycyjne aplikacje z  kodami kreskowymi lub 2D (głównie sektor motoryzacyjny i  elektroniczny).

RFID w systemach bezpieczeństwa Potrącenia przez wózki widłowe to jedna z częstych przyczyn urazów pracowników hal produkcyjnych i magazynowych. Do takich zdarzeń dochodzi nieumyślnie, zwykle z powodu nieuwagi kierujących lub przechodniów. Ich występowaniu sprzyja również wysoki poziom hałasu, jaki panuje w takich miejscach. Aby zmniejszyć liczbę wypadków z udziałem tych pojazdów, wyznacza się dla nich trasy niekolidujące z tymi, którymi najczęściej przemieszczają się pracownicy. Dynamika pracy zakładów produkcyjnych sprawia jednak, że nie można ich całkowicie odseparować. Alternatywą jest wykrywanie możliwości wystąpienia takiej kolizji z takim wyprzedzeniem, aby kierowca lub przechodzień zdążyli zareagować. W jednej z brytyjskich fabryk wdrożono system bezpieczeństwa tego typu wykorzystujący technologię RFID. W wózkach widłowych zainstalowano czytniki, natomiast wszystkim pracownikom rozdano breloczki z aktywnymi znacznikami RFID (z baterią litową) działającymi na częstotliwości 2,4 GHz. Czytniki można regulować tak, by reagowały na tagi w odległości od 0,5 m do 6,5 m z tyłu lub z przodu pojazdu oraz do 4 m po jego bokach. Gdy znacznik zostanie wykryty, uruchamiany jest sygnał dźwiękowy lub świetlny, w niektórych modelach wózków automatycznie zmniejszana jest również prędkość. Jako dodatkowe zabezpieczenie breloczki wyposażono w specjalny przycisk, którego naciśnięcie aktywuje zabezpieczenie w wózku przy większej odległości niż wcześniej ustalona wartość progowa. Operatorzy wózków widłowych, którzy również otrzymują breloczki RFID w czasie prowadzenia tych pojazdów, muszą je umieszczać w specjalnych dezaktywujących uchwytach zamontowanych w kabinie.

Bartłomiej Besz, Turck

Po początkowych kilku latach oswajania się z  technologią RFID oraz czasie dekoniunktury widać wyraźne ożywienie. Klienci w Polsce wiedzą na temat tej technologii coraz więcej, a znajomość tematu sprawia, że chętniej po nią sięgają. Niestety, proces decyzyjny jest nadal wydłużony za sprawą kosztów, jakie trzeba ponieść w  początkowych etapach inwestycji.

Piotr Żukowski, HARTING

Branża RFID to duże słowo. Stwierdziłbym raczej, że RFID to technologia w  różnych branżach. Znana jest ona od lat, a  rynek rozwija się, gdyż pojawiają się nowe potrzeby klientów. Coraz częściej dostrzegany jest problem optymalizacji i  kontroli produkcji oraz eliminacji błędów człowieka. Tutaj RFID sprawdza się doskonale. Oczywiście nie bez znaczenia są też nowe technologie, które pozwalają na udoskonalanie istniejących rozwiązań. Odbiorcy przemysłowi zaczynają dostrzegać korzyści płynące z inwestycji w RFID, aczkolwiek są oni cały czas ostrożni w  podejmowaniu decyzji. Wprawdzie więc widać zainteresowanie, ale czy przełoży się ono na wdrożenia i aplikacje - czas pokaże. cowanego przez EPCglobal dla technologii RFID w paśmie UHF. W  ostatnich dwóch latach, a  więc po czasie dekoniunktury, przemysł wrócił do inwestowania - jak wpłynęło to na omawianą branżę? Czy polskie firmy inwestują w RFID?

Tabela 3. Znaczniki RFID kontra kody kreskowe Kody kreskowe Wymagana bezpośrednia widoczność pomiędzy kodem i  skanerem Wolniejsze skanowanie Nie można zmieniać raz zapisanej informacji Kod można skopiować Zabrudzone, podarte, zatarte kody kreskowe są nieczytelne Tańsze

Znaczniki RFID Bezpośrednia widoczność pomiędzy czytnikiem i  znacznikiem nie jest konieczna Szybsze skanowanie Istnieją znaczniki, które mogą być wielokrotnie zapisywane Dostęp do danych ze znacznika można ograniczyć za pomocą hasła i  transmisji szyfrowanej Odporne na zabrudzenia, wrażliwe na zaburzenia elektromagnetyczne, obecność wody i  metali Droższe

Zalety i wady technologii RFID Największą konkurencję dla opisywanej technologii stanowią kody kreskowe, dlatego to w  zestawieniu z  nimi najłatwiej można przedstawić jej główne zalety oraz wady (patrz tabela 3). Jedną z  najważniejszych zalet RFID jest to, że odczyt i  zapis nie wymagają zapewnienia bezpośredniej

120

widoczności między znacznikiem i  czytnikiem. Dzięki temu operacje te można zautomatyzować, a  także zrealizować szybciej. Ponieważ w  przypadku kodów kreskowych bezpośrednia widoczność jest konieczna, możliwości w  zakresie rozmieszczenia ety-

kiet są ograniczone. Wpływa to na projekt produktu. Przykładem są płytki drukowane. Ewentualność ich oznakowania kodem paskowym należy uwzględnić na wczesnym etapie projektu, tzn. już w  czasie planowania położenia poszczególnych komponentów elektronicznych. Niektóre z nich, zwłaszcza te ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

RFID w przemyśle Daniel Oszczęda, Balluff

W  zakresie technologii ciągle najpopularniejsze są systemy niskich i wysokich częstotliwości LF oraz HF, które w warunkach przemysłowych stanowią najlepsze rozwiązanie. Systemy takie są najczęściej integrowane w układach sterowania maszyn czy całych linii przemysłowych, a komunikacja odby wa się za pośrednictwem standardów sieci przemysłowych, takich jak Profibus, Profinet czy EthernetIP. Systemy UHF, które jeszcze ciągle nazwać można nowością, stanowią obecnie mniejszość wśród wdrażanych rozwiązań, jednak ze względu na swoje parametry, czyli odległość działania do kilku metrów oraz bardzo niskie koszty nośników w formie etykiet, widzimy dla tych systemów wiele możliwości zastosowań w przyszłości.

Tomasz Dzideczek, Motorola Solutions

Na RFID, oprócz odpowiednich aplikacji do obsługi, składają się dwa elementy - tagi (metki radiowe) oraz czytniki. Motorola Solutions jest producentem sprzętowych rozwiązań do automatycznej radiowej identyfikacji danych. W naszej ofercie znajdują się dwa rodzaje czytników. Pierwszym z  nich są modele stacjonarne, czyli mocowane na stałe w określonych miejscach, przez które przejeżdża towar - na przykład na bramach wjazdowych w magazynach lub przy taśmach produkcyjnych. Drugi typ rozwiązań to komputery mobilne wyposażone w czytnik RFID. Z  racji swoich konstrukcji i  niewielkich gabarytów pełnią one funkcję wygodnych przenośnych terminali, z  których korzystają pracownicy poruszający się po terenie zakładów. Przy wyborze rozwiązań sprzętowych do rejestrowania danych bardzo ważne jest zwrócenie uwagi na szereg parametrów urządzeń i odpowiednie ich dopasowanie do środowiska, w  którym będą pracowały. Czynnikami, które warto wziąć pod uwagę, są: wydajność, skuteczność i liczba odczytów, także, co bardzo ważne, odporność na wysokie/niskie temperatury i  uszkodzenia mechaniczne, które zdarzają się w trudnym i wymagającym środowisku przemysłowym.

Bartłomiej Besz, Turck

W RFID królują systemy HF i UHF. Wybór konkretnego z nich oraz typów znaczników RFID podyktowany jest głównie wymaganiami aplikacji, które mogą być przeróżne. Jeżeli chodzi o znaczniki, to panuje tu dosyć duża dowolność, chociaż przeważają nośniki pasywne w wykonaniu odpornym na zewnętrzne warunki środowiskowe oraz nośniki w  formie etykiet. Dostawca, oferując kompletny system, dostarcza oprócz nośników: głowice czytająco/zapisujące informacje, system komunikacyjny integrujący system RFID z systemem nadrzędnym. Obecnie wykorzystywane do tego celu są przede wszystkim protokoły sieciowe, jak Profibus-DP, Profinet, Modbus-TCP, Ethernet/IP, DeviceNet.

Sławomir Demianiuk, Sick

Sick ma rozwiązania pracujące w  obu zakresach częstotliwości HF i  UHF. W  skład takich systemów odczytu-zapisu wchodzą znaczniki RFID jako nośnik informacji oraz stacje komunikacyjne zintegrowane z antenami lub z możliwością symultanicznego podłączenia dodatkowych anten zewnętrznych. Przy integracji z systemami nadrzędnymi wykorzystuje się tę samą platformę sprzętowo-programową, jak dla wszystkich technologii automatycznej identyfikacji SICK w  ramach koncepcji ID-Pro. Dzięki temu mamy całkowitą wymienność i uniwersalność podłączeń oraz możliwość łączenia RFID z kodami kreskowymi i 2D. Dostępne są wszystkie uznane standardy i platformy komunikacyjne w przemyśle, choć przyszłe trendy wyznaczają już te z „ether” i/ lub „net” w nazwie. Główną zmianą w  zakresie konstrukcji czytników jest pojawianie się urządzeń bardziej przyjaznych użytkownikowi i mogących pracować w  sieciach komunikacyjnych. Przykładem jest integracja kilku urządzeń w sieci Ethernet. Istotne jest też oprogramowanie współdziałające z czytnikami, przy czym w niektórych przypadkach zapewnia ono dostęp do konfiguracji i diagnostyki przez interfejs WWW. Znaczenie ułatwia to obsługę urządzeń - nie ma konieczności instalacji i zakupu dodatkowego oprogramowania narzędziowego. Część producentów oferuje też gotowe biblioteki do integracji ze sterownikami PLC. W zakresie transponderów i anten również pojawiają się nowe rozwiązania. Dla pasywnych rozwiązań dostępne są na rynku anteny pozwalające osiągnąć coraz większe zasięgi (do 15 m) oraz transpondery z poszerzonym zasięgiem (np. do 8 m). Specjalne wykonania umożliwiają zastosowania w trudnych warunkach środowiskowych (np. stopień ochrony IP69K, temperatury do 160°C, odczyt obiektów szybko poruszających się, czy możliwość mocowania na powierzchniach metalowych). ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

REKLAMA

Piotr Żukowski, HARTING

121

AUTOMATYKA I MECHATRONIKA o  dużych rozmiarach (przykładowo radiatory) lub o  nietypowych kształtach, mogą bowiem zasłaniać etykietę. Z tego powodu nie można też używać kodów kreskowych do oznaczania produktów, które będą umieszczone w  obudowach lub w paczkach. Dyskwalifikuje to tę metodę znakowania w wielu zastosowaniach. Jakiego typu systemy i  znaczniki RFID są u nas wykorzystywane najczęściej? Co wchodzi w skład takich systemów, patrząc ze strony dostawcy? Jakie są nowości?

RFID a kody kreskowe Kody kreskowe są ponadto drukowane zwykle na papierowych etykietach i dlatego są podatne na zniszczenie (poplamienie, zatarcie, podarcie itp.). Wówczas stają się nieczytelne. Odczyt kodu jest też utrudniony, jeżeli etykieta zostanie umieszczona w nietypowym miejscu lub w nietypowej orientacji. Kolejnym problemem jest to, że informacji zapisanej w  kodzie kreskowym nie można zaktualizować. W razie takiej potrzeby, na przykład, gdy dane zostaną błędnie zakodowane lub wystąpi zmiana wersji, nazwy lub ceny produktu, trzeba zastąpić starą etykietę nowym kodem z obowiązującymi informacjami. Ograniczenia te nie dotyczą znaczników RFID, co w  zastosowaniach wymagających dużej elastyczności i odporności na trudne warunki otoczenia jest dużą zaletą. Niestety na ich działanie negatywnie mogą wpływać m.in. zaburzenia elektromagnetyczne, wilgotność oraz bliskość metali. Zaletą technologii RFID jest również możliwość zastosowania różnych metod ochrony danych, na przykład zabezpieczenia dostępu do pamięci znaczników hasłem. Kody kreskowe natomiast, nawet zaszyfrowane, zawsze można skopiować. Ponadto wraz z  postępem miniaturyzacji transpondery RFID zajmują coraz mniej miejsca, można też zapisywać w nich więcej informacji. Ich wadą pozostaje jednak wciąż koszt, który jest większy w  porównaniu do ceny kodów paskowych, zwłaszcza w  przypadku znaczników o większej funkcjonalności. Jakie warunki na dostawców i  oferowane przez nich produkty nakładają klienci przemysłowi? Jak istotna jest odpowiednia integracja systemu i jego dopasowanie do aplikacji klienta?

RFID w przemyśle Technologia RFID jest coraz częściej wykorzystywana nie tylko w  logistyce, handlu oraz kontroli dostępu, ale również w przemyśle. Systemy tego rodzaju stanowią często łącznik między środowiskiem produkcyjnym i  systemami biznesowymi. Te ostatnie, śledząc przepływ oznakowanych materiałów, półproduktów i gotowych produktów między kolejnymi etapami ich przetwarzania, mogą na bieżąco monitorować przebieg poszczególnych procesów. Ułatwia to synchronizację różnych etapów produkcji, realizowanych często w kilku halach

122

Bartłomiej Besz, Turck

Punktem centralnym każdego system RFID jest nośnik danych, dlatego to jego kształt, pojemność i inne parametry decydują o przydatności do konkretnej aplikacji. Rolą dostawcy jest dostarczenie takiego nośnika, który spełni wszelkie wymogi stawiane przez klienta (np. wysoka temperatura, sposób montażu). Parametry pozostałych komponentów systemu RFID (głowice, interfejsy) nie są tak ważne, jednakże klient chętniej wybierze to rozwiązanie, które zapewnia łatwiejszą integrację oraz elastyczność przy rozbudowie. Głównym czynnikiem jest wciąż cena, chociaż powoli się to zmienia. Klienci coraz częściej zdają sobie sprawę, że pewne początkowe nakłady finansowe, nawet te wysokie, szybko przyniosą zwrot kosztów dzięki bardziej wydajnej produkcji. Integracja systemu i jego dopasowanie do aplikacji klienta powinno odbyć się w miarę „bezboleśnie”, możliwie jak najmniej ingerując w obecną strukturę produkcji.

Piotr Żukowski, HARTING

Najważniejszy jest odpowiedni dobór systemu i jego integracja. W znacznej mierze liczą się też możliwości poszczególnych urządzeń i  ich jakość. Należy pamiętać, że w  środowisku przemysłowym transpondery, czytniki i anteny narażone są na wpływ wielu niekorzystnych czynników. Transponder jest nośnikiem istotnej informacji - jeśli zastosowano jego nieodpowiedni rodzaj lub sam system ma ograniczenia, może to powodować więcej problemów, niż przynosić korzyści. Coraz istotniejszą rolę odgrywa też oprogramowanie narzędziowe służące do konfiguracji i diagnostyki. Spotkałem się z użytkownikiem, który nie pozwalał na instalowanie dodatkowych aplikacji na komputerze służb utrzymania ruchu. Proces dopuszczenia aplikacji narzędziowej przez służby IT trwał zbyt długo i kosztował zbyt drogo - produkt musiał mieć interfejs WWW. Jeżeli zaś chodzi o wymagania stawiane przez odbiorców przemysłowych, to zależą one od aplikacji. W niektórych zastosowaniach w zupełności wystarczają proste transpondery, w innych należy stosować wersje w wykonaniach specjalnych. Te ostatnie cechują się podwyższonym zakresem temperatur pracy, wysokim stopniem IP oraz możliwością montażu na powierzchniach metalowych. Istotne są też możliwości samych czytników - nie zawsze podstawowe wersje urządzeń mogą spełnić wymagania klienta. Liczy się również kompletne portfolio produktów obejmujące czytniki, anteny i transpondery. W zakresie transponderów zdarzają się aplikacje „łączone”, gdyż nie wszyscy producenci mają całą gamę produktów. Wtedy na etapie doboru sprzętu należy przetestować kompletne rozwiązanie.

Sławomir Bieńkowski, Kathrein Poland

Nasza firma zajmuje się produkcją sprzętu do budowy infrastruktury systemów RFID (anteny i czytniki) oraz optymalizacją takich systemów. Patrząc z tej perspektywy, od przesyłowych rozwiązań RFID wymaga się aby były przystosowane do pracy w trudnych warunkach (wytrzymałe obudowy, odporność na wodę i wilgoć). W niektórych przypadkach niezbędne wykonanie specjalnych atestów dopuszczających urządzenia do pracy w określonych środowiskach - np. linia urządzeń Kathrein RFID dla kopalń i petrochemii ma certyfikaty na zgodność z dyrektywą ATEX (ATmospere EXplosibles) dopuszczające stosowanie ich w strefach zagrożonych wybuchem. W przypadku zastosowań przemysłowych często ważna jest też możliwość wykonania przez dostawcę sprzętu komputerowych symulacji wpływu danego otoczenia na łączność radiową pomiędzy transponderem i anteną. Dzięki takim symulacjom można ustalić optymalne położenie i rodzaj transponderów, ograniczając do niezbędnego minimum kosztowne testy w warunkach rzeczywistych. oraz w  obrębie wielu linii produkcyjnych. Pozwala to m.in. zachować ciągłość dopływu surowców do produkcji, a tym samym ograniczyć przestoje, które w skrajnych wypadkach mogą nawet wstrzymać pracę całego zakładu. Wpływa to również na efektywność zarządzania powierzchnią magazynową oraz terminowość realizacji zleceń. Systemy RFID są też używane do monitorowania przepływu różnych zasobów zakładu, na przykład maszyn lub narzędzi wypożyczanych przez różne działy oraz poszczególnych pracowników. Dzięki temu szybko można je zlokalizować, gdy są pilnie potrzebne w innej części fabryki lub uzupełnić braki w wypadku zgubienia lub uszkodzenia konkretnego narzędzia. Znaczniki RFID, zwykle wielokrotnego użytku, mogą również pełnić funkcję przenośnych baz danych. W takim wypadku zapisuje się w nich różne informacje, na przykład instrukcję montażu oznakowanej w  ten sposób części. Informacje te są później odczytywane na stanowisku produkcyjnym, gdzie na przykład pozwalają odpowiednio zaprogramować robota lub stanowią podpowiedź dla pracowników wykonujących dane zadanie.

Podsumowanie Według BCC Research wartość rynku systemów RFID (łącznie znaczników, czytników oraz oprogramowania), która w 2010 roku wyniosła ponad 6 mld dol., zwiększy się do ponad 11 mld dol. w 2015, a roczny wzrost wyniesie średnio 12%. Popyt na te produkty będzie zwiększał się głównie dzięki temu, że technologia ta rozwija się równolegle ze wzrostem oczekiwań odbiorców, co zachęca do jej wykorzystywania w coraz to nowych zastosowaniach. Postęp dotyczy zwłaszcza obniżania się kosztów wdrażania takich systemów, zwiększania prędkości transmisji oraz pojemności pamięci znaczników. Rozwijane są również metody zwiększające niezawodność oraz bezpieczeństwo transmisji danych. Istotny jest ponadto postęp w  zakresie standaryzacji, która zwykle sprzyja upowszechnianiu się dobrych praktyk wśród producentów. Dzięki temu z czasem z rynku znikają produkty niekompatybilne, których wymiana w razie awarii lub uszkodzenia jest trudna oraz kosztowna.

Monika Jaworowska Artykuł ukazał się w miesięczniku APA ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

RFID w przemyśle

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

123

Ogłoszenia i reklamy hurtowni, sklepów, importerów, producentów, dealerów, itp. są płatne. Cena podstawowego modułu (35 x 20 mm) wynosi 66 zł + VAT. Koszt minimalnej ramki dla ogłoszeń o wielkości 3 modułów wynosi 198 zł + VAT. Moduły można łączyć zarówno w pionie jak i w poziomie. Maksymalna szerokość ogłoszenia to 5 modułów, wysokość 12 modułów. Rabaty stosujemy wyłącznie dla reklam powyżej 8 modułów: 4-6 emisji 10%, 7-11 emisji 15% i od 12 emisji 25%. Oferta specjalna: • publikacja fragmentów cennika w ramce o wielkości: 8 modułów w pionie cena 264 zł + VAT, 9 modułów w poziomie 305 zł + VAT • rabat specjalny dla firm poszukujących pracowników wynosi 25% (wyłącznie dla dużych reklam). Wszelkich informacji udziela Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60, e-mail: [email protected]. Reklamy do tej rubryki mogą być przygotowane przez Zamawiającego w postaci wydruku z drukarki laserowej lub pliku w formacie CDR, AI, EPS (tekst zmieniony na krzywe), PSD, PDF z próbnym wydrukiem albo pliku w dowolnym edytorze tekstu (także z wydrukiem), jeśli krój czcionek nie jest rzeczą dużej wagi. Małe reklamy mogą być przygotowane w redakcji (gratis) na podstawie odręcznego szkicu lub maszynopisu. Opracowania te nie będą jednak wówczas uzgadniane z Zamawiającym przed oddaniem do druku. Redakcja nie odpowiada za treść reklam i  ogłoszeń zamieszczonych w  Elektronice Praktycznej

Niniejsze ogłoszenia są informacją handlową i nie stanowią oferty w myśl art. 66, § 1 Kodeksu Cywilnego. Ceny mogą ulec zmianie.

Nie przegap!

interesujących materiałów w siostrzanym czasopiśmie W grudniowym wydaniu

Elektroniki dla Wszystkich

Szkoła Konstruktorów – Ogniwa słoneczne

między innymi:

LukegoDamp to wzmacniacz pracujący w klasie D, wykorzystujący nowoczesny układ TDA8950 produkcji NXP (dawniej Philips). Z uwagi na wysoką sprawność, przy mocy 2x150W w wersji stereo lub 300W w wersji mostkowej (BTL), wymaga zaskakująco małego radiatora. Elchem – niezwykły VU Meter Dlaczego w mierniku wysterowania mają pracować ultrafioletowe diody LED? Zapoznaj się z bardzo prostym projektem, który w zaskakująco interesujący i efektowny sposób łączy elektronikę z chemią. Super(ultra)kondensatory, czyli nie tylko EDLC Zapoznaj się jak najdokładniej z właściwościami super(ultra)kondensatorów. Poznaj ich zalety oraz słabe strony, by w pełni wykorzystać ich możliwości w rozmaitych własnych konstrukcjach. Tyrystory i triaki Jeśli chcesz uniknąć problemów przy wykorzystywaniu triaków, dokładnie zbadaj temat „ćwiartek” i zapoznaj się z problemami, związanymi z pracą tych pożytecznych elementów w różnych warunkach. Ponadto w numerze � PKE – Whisper, czyli superpodsłuch A może masz pomysł na ciekawy artykuł lub projekt? � Pokojowy termometr z higrometrem Skonstruowałeś urządzenie, � Nożny sterownik miniwiertarki które jest godne zaprezentowania szerszej publiczności? � Przedłużacz podczerwieni Możesz napisać artykuł edukacyjny? � Uniwersalna ładowarka USB Chcesz podzielić się doświadczeniem? � Problemy z głośnością, czyli od VU metru W takim razie zapraszamy do współpracy na łamach do LUFS, Elektroniki dla Wszystkich. Kontakt: [email protected] � Bezpieczeństwo komputera � Warsztatowe patenty – Lutownica na wysokich obrotach EdW możesz zamówić w sklepie internetowym AVT � Szkoła Konstruktorów http://www.sklep.avt.pl, telefonicznie 22 257 84 50, – Nietypowe wykorzystanie tanich ogniw fax: 22 257 84 55, listownie lub za pomocą e-maila: słonecznych z lampek ogrodowych [email protected] Do kupienia także w Empikach � Szkoła Konstruktorów i wszystkich większych kioskach z prasą. – Zaproponuj wykorzystanie lamp Nixie, VFD Na wszelkie pytania czeka także Dział Prenumeraty lub jakichkolwiek wyświetlaczy lub wskaźnitel. 22 257 84 22, [email protected] ków starszego typu albo nietypowych CENA 12zł

(w tym 5% VAT)

• NAKŁAD: 14 990 egz.

www.elportal.pl

INDEKS 333 62X

ISSN 1425-1698

12 /2013 GRUDZIEŃ •

www.elportal.pl

Niniejsze ogłoszenia są informacją handlową i nie stanowią oferty w myśl art. 66, § 1 Kodeksu Cywilnego. Ceny mogą ulec zmianie.

Atrakcyjna propozycja dla reklamodawców cennik o  wymiarach 111×66  mm

cena 305 zł

(netto)

Więcej informacji: Grzegorz Krzykawski tel. 22  257  84  60 e–mail: [email protected]

avt.pl/prenumerata

Niniejsze ogłoszenia są informacją handlową i nie stanowią oferty w myśl art. 66, § 1 Kodeksu Cywilnego. Ceny mogą ulec zmianie.

Niniejsze ogłoszenia są informacją handlową i nie stanowią oferty w myśl art. 66, § 1 Kodeksu Cywilnego. Ceny mogą ulec zmianie.

Kity AVT Kod

Najpopularniejsze Kity AVT dostępne w wersjach A, B, C A – płytka drukowana z dokumentacją B – kit, czyli zestaw elementów z płytką drukowaną i dokumentacją C – moduł (urządzenie) zmontowany i uruchomiony z instrukcją tylko w języku polskim

Nazwa

Publ.

Cena PLN

Kod

z  VAT (23%)

A

B

C

RTV/Audio/Video AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT

594 1023 1024 1492 2132 2153 2180 2392 2449 2477 2728 2864 MOD07 MOD11 MOD12

Zdalnie sterowany potencjometr Przedwzmacniacz gramofonowy RIAA Wzmacniacz słuchawkowy Wzmacniacz 2 x 100 W Przedwzmacniacz z  regulacją barwy Wzmacniacz 100 W  z  TDA7294 Wzmacniacz mocy z  LM3886 Wzmacniacz mikrofonowy SMD Filtr do subwoofera Wzmacniacz mocy 70 W  na TDA 1562 Wzmacniacz mikrofonowy Analizator widma Wzmacniacz słuchawkowy Wzmacniacz mocy 2×12 W Wzmacniacz mocy 2×22 W

AVT 1615 AVT 1616 AVT 1618 AVT 1619 AVT 1620 AVT 1622 AVT 1625 AVT 1633 AVT 1646 AVT 1649 AVT 1665 AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT AVT

1666 1668 3500 3505 5272 MOD03 MOD04 MOD05 MOD06 PROG1 PROG2

EP10/04 EP11/94 EP10/94 EP11/08 EdW2/97 EdW8/97 EdW2/98 EdW2/00 EdW9/00 EdW3/01 EdW7/04 EdW5/08

38 5 5,5 15 4 7 8 6 6 7 4 36

90 19 26 67 24 57 88 19 22 85 20 74

110

130 30 38 100 35 137 74 38 42

Uniwersalny adapter dla AVR EP2/08 Minimoduł z  ATtiny2313 EP2/11 AVTduino LCD - wyoewietlacz LCD dla EP4/11 Arduino AVTduino LED - wyoewietlacz LED dla EP5/11 Arduino AVTduino JOY – manipulator dla Arduino EP6/11 AVTduino Motor – driver silników dla EP9/11 Arduino Cortexino – kompatybilna z  Arduino płytka EP5/11 z  LPC1114 Minimoduł z  ATMEGA8 EP6/11 PICduino – kompatybilna z  Arduino płytka EP7/11 z  PIC18F2550 Uniwersalny moduł rozszerzeń dla Arduino EP8/11 AVTduino BT – moduł Bluetooth kompatyEP9/11 bilny z  Arduino Moduł karty pamięci kompatybilny EP11/11 z  Arduino Moduł wyświetlacza LCD z  mikrokontroleEP2/12 rem ATmega8 AVTduino RELAY moduł przekaźników EP3/12 AVTduino ETHERNET EP3/12 Płytka testowa do kursu BASCOM AVR EdW12/02 Płytka testowa do kursu C EdW1/06 AVTduino – sposób na AVR EP1/11 Konwerter USB<–>RS485 Moduł przekaźników na USB Ethernetowy moduł I/O Uniwersalny moduł portów I/O  na USB Programator USB – AVR (STK500 v2) Mini programator USB – AVR (STK500 v2)

18 8

75 29

125 37

14

40

52

10

43

53

10

29

38

11

33

44

11

67

90

733 735 1066 1459 1572

Monitor i  konserwator akumulatora Regulator impulsowy DC Miniaturowy zasilacz uniwersalny Uniwersalny układ czasowy Symetryczny zasilacz warsztatowy Najmniejszy moduł miniwoltomierza na AVT 2126 LCD AVT 2270 Moduł miliwoltomierza do zasilaczy Moduł woltomierza/amperomierza z  terAVT 2857 mostatem AVT 2999 Mini Kombajn Pomiarowy AVT 5083 Mikroprocesorowy zasilacz laboratoryjny AVT 5333 Multimetr panelowy AVT MOD09 Konwerter USB <–> RS232 AVT MOD10 Miernik częstotliwości 50 MHz

AVT AVT AVT AVT AVT

390 513 924 925 950/1

8-kanałowy przełącznik RC5/SIRC EP4/05 Zegar z  2-kanałowym termometrem EP10/03 Programowany sterownik świateł EP4/06 Karta przekaźników na USB EP4/06 Termostat elektroniczny EP9/06 Automat do zapalania świateł w  samochoAVT 990 EP6/07 dzie AVT 1007 Regulator obrotów silnika elektrycznego EP8/94 AVT 1314 Najprostszy sterownik silnika krokowego EP8/01 AVT 1474 Generator fali prostokątnej EP8/08 AVT 1476 Włącznik zmierzchowy EP8/08 AVT 1510 Bariera laserowa EP1/09 AVT 1520 Zdalny włącznik radiowy EP4/09 AVT 1525 Sterownik unipolarnego silnika krokowego EP6/09 Regulator obrotów wentylatora 230 V AVT 1613 EP4/11 z  silnikiem indukcyjnym AVT 2210 Najprostszy regulator mocy 230 V EdW3/97 Ładowarka akumulatorów żelowych – AVT 2309 EdW10/98 zasilacz buforowy AVT 2715 Ładowarka akumulatorów ołowiowych EdW3/04 2-kanałowy termometr z  dwukolorowym AVT 5108 EP8/07 wyświetlaczem LED AVT 5250 Karta przekaźników z  interfejsem Ethernet EP8/10 AVT 5330 8-kanałowy termometr do PC EP2/12 Czterokanałowy termometr z  wyświetlaAVT 5389 EP5/12 czem LED AVT MOD01 Regulator impulsowy DC (15 A) AVT MOD08 Bezstykowa kontrola dostępu (RFID)

8

40

53

12

67

94

15

23

32

8

80

94

8

22

38

AVT 705

9

66

92

AVT 710

10 10 22 34 11

38 54 120 122 63

52 82 200 190 84 65 92 350 90 98 67

AVT 719

AVT 1779

Przyrządy warsztatowe AVT AVT AVT AVT AVT

Publ.

Cena PLN z  VAT (23%)

A

B

C

Dla domu, samochodu, wypoczynku i  zabawy

Układy uP, uC i  do PC AVT 1462 AVT 1610

Nazwa

EdW1/05 EdW3/05 EP8/95 EP12/07 EP6/10

6 6 4 5 7

30 25 18 20 36

49 38 24 30 57

MT3/97

6

32

52

EdW3/98

6

37

58

EdW3/08

31

76

98

EdW1/12 EP10/02 EP3/12

60 40 23

170 56 49

260 70 36 46

17 30 22 22 36

36 88 38 67 94

50 140 55 80 143

5

26

40

6 6,5 5 4 6 36 22

30 38 28 24 50 69 38

48 45 50 32 90

6

34

52

5,1

25

33

6,3

24

39

6

36

59

29

78

106

52 22

190 64

280 95

27

65

110 64 140

Zestawy startowe AVT AVT AVT AVT

701 702 703 704

Zestaw startowy: rezystory – 660 szt. Zestaw startowy: kondensatory – 265 szt. Zestaw startowy: elektrolity – 100 szt. Zestaw startowy: półprzewodniki – 76 szt. Zestaw startowy: elementy mechaniczne – 600 szt. Zestaw do wykonywania płytek drukowanych Zestaw startowy diody LED – 142 szt.

19 26 26 16 25 28 28

Nowości AVT AVT AVT AVT AVT AVT

5418 5419 5420 5422 5423 5421

AVT 5489 AVT 1778

AVT AVT AVT AVT

1780 5428 5427 5426

AVT 5425 AVT 5422 AVT 5424 AVT 1781 AVT 1782 AVT 1783 AVT 1785

Cyfrowy generator sygnału prostokątnego Zasilacz do modeli kolejki Wielopunktowy termometr z  rejestracją 3-osiowy generator CNC Cyfrowa skala do transceivera KF lub UKF Sterownik działkowy 8-kanałowy termometr z  alarmem i  wyświetlaczem LCD Wzmacniacz stereofoniczny klasy „D” o  średniej mocy Zabezpieczenie nadnapięciowe sieci Ethernet Miniaturowy konwerter USB/UART Zegar odliczający Wskaźnik temperatury z  termoparą Higrometr binarny MKP – moduł kontrolno pomiarowy z  interfejsem USB Generator 3-kanałowy CNC Moduł aparatu cyfrowego z  rejestracją na SD Emulator enkodera Prosty wzmacniacz słuchawkowy z  układem TDA2822 Przełącznik klawiatur (urządzeń) USB AVTDuinoLeonardo

EP10/13 EP10/13 EP10/13 EP11/13 EP11/13 EP11/13

20 13 26 16 22 29

54 38 72 32

EP11/13

18

124

148

EP11/13

10

46

89

EP11/13

8

EP11/13 EP12/13 EP12/13 EP12/13

8 48 16 6

24 96

37

EP12/13

36

82

116

EP12/13

16

32

46

EP12/13

18

EP12/13

8

19

24

EP12/13

6

22

31

EP12/13 EP12/13

10 12

68

89

Pełna oferta oraz prezentacje techniczne kitów i modułów są dostępne na stronie: sklep.avt.pl 130

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013 Niniejsze ogłoszenie jest informacją handlową i nie stanowi oferty w myśl art. 66, § 1 Kodeksu Cywilnego. Ceny mogą ulec zmianie.

Prenumerata

za darmo lub półdarmo

Jeśli jeszcze nie prenumerujesz Elektroniki Praktycznej, to spróbuj za darmo! Warunkiem otrzymania 3-miesięcznej bezpłatnej prenumeraty próbnej od stycznia jest wniesienie, jako swego rodzaju „kaucji”, opłaty za następne 9 miesięcy (144,00 zł). Jeśli nie uda nam się przekonać Cię do prenumeraty i zrezygnujesz z niej przed 16 marca 2014 – otrzymasz zwrot całej swojej wpłaty. Nie musisz próbować, bo jesteś zdecydowany na prenumeratę? Wybierz relatywnie najtańszą opcję startową, czyli prenumeratę 2-letnią, której cenę obniżyliśmy o wartość aż 8 numerów! Jeśli już prenumerujesz EP, nie zapomnij przedłużyć prenumeraty. W ten sposb uzyskasz prawo do jeszcze atrakcyjniejszych zniżek – nawet do 50% ceny czasopisma! Szczegóły na www.ep.com.pl/oferta-prenumeraty. Prenumerata Elektroniki Praktycznej to również: • 80% zniżki na równoległą prenumeratę e-wydań (co oznacza dostęp do najnowszych wydań jeszcze przed ukazaniem się pisma w kiosku!) • 50% zniżki na archiwum EP (na PenDrive’ie, karcie lub DVD) – Prenumeratorzy płacą tylko 48 zł • 50% zniżki na wydania specjalne „Elektronika Praktyczna Plus” – Prenumeratorzy płacą tylko 13 zł • co miesiąc CD „Niezbędnik Elektronika”, a na nim m.in. narzędzia programowe, karty katalogowe i noty aplikacyjne (tylko dla Prenumeratorów) • zniżki w sklepie www.sklep.avt.pl • zniżki w wielu innych sklepach elektronicznych i inne przywileje Klubu AVT-elektronika (www.avt.pl/klub-elektronika)

Nie zapomnij o prenumeracie Zaprenumeruj Elektronikę Praktyczną w grudniu, a dostaniesz od nas wybrany przez Ciebie prezent: koszulkę firmową EP lub płytę „Kolędy i Pastorałki”, gdzie znajdziesz utwór „ Nie zapomnijmy tego”

A więc – zamów prenumeratę! Możesz to zrobić na kilka sposobów: • dokonując wpłaty na nasze konto: AVT-Korporacja Sp. z o.o., ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa, BNP Paribas Bank Polska SA, 97 1600 1068 0003 0103 0305 5153 • wypełniając formularz w Internecie (na stronie www.avt.pl) – tu można zapłacić kartą lub dokonać szybkiego przelewu • wysyłając na numer 663  889  884 SMS-a o treści PREN – oddzwonimy i przyjmiemy zamówienie (koszt SMS-a wg Twojej taryfy) • zamawiając za pomocą telefonu, e-maila, faksu lub listu.

Informację, jaki prezent wybierasz, przekaż nam przed końcem grudnia – mailem ([email protected]), faksem (22-257-84-00), telefonicznie (22-257-84-22) lub listownie (Wydawnictwo AVT, Dział Prenumeraty, ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa)

NIEZBĘDNIK ELEKTRONIKA

to płyta CD, którą co miesiąc dostają TYLKO PRENUMERATORZY EP. Niezbędnik elektronika to narzędzia programowe, karty katalogowe, noty aplikacyjne... Niezbędnik elektronika to krążek, który trzeba mieć. Nie pozwól, by taki rarytas przechodził Ci koło nosa: zaprenumeruj Elektronikę Praktyczną!

Tylko Prenumeratorzy mogą kupić pełne archiwum EP (lata 1993-2008) w formacie PDF ze zniżką 50%. Cena wynosi 96 zł, ale

dla Prenumeratorów tylko 48 zł!

Archiwum wydaliśmy na trzech nośnikach: DVD, karcie microSD i PenDrive’ie Zamówić je można na stronie sklep.avt.pl

Cena najnowszego wydania EP+ to 26  zł, ale... Prenumeratorzy płacą jedynie 13 zł!

Nie lubisz płacić wszystkiego na raz? Pomyśl o stałym zleceniu bankowym (www.avt.pl/szb) lub o założeniu „teczki” na www.ulubionykiosk.pl/teczka.

Dział Prenumeraty Wydawnictwa AVT, ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa, tel.: 22 257 84 22, faks: 22 257 84 00, e-mail: [email protected]

WYKAZ FIRM DZIAŁ OGŁASZAJĄCYCH SIĘ W  TYM NUMERZE ELEKTRONIKI PRAKTYCZNEJ AKSOTRONIK................................ 125 ARMEL.......................................... 125 ASTAT............................................. 21 AVNET ABACUS........................ 15, 79 BORNICO........................................ 10 COMPUTER CONTROLS.................... 29 CONTRANS TI.................................. 43 DELTA .......................................... 125 DIGI-KEY................................... 85, 86 ELMARK AUTOMATYKA.................. 12

Elektronika Praktyczna 1/2014 Kolejne gigabajty narzędzi niezbędnych do pracy konstruktora, czyli NIEZBĘDNIK ELEKTRONIKA na DVD. Tylko dla prenumeratorów EP.

Micro Player – prosty odtwarzacz plików dźwiękowych

W styczniowej EP łatwy w budowie odtwarzacz plików dźwiękowych WAV. Mimo nieskomplikowanej budowy uzyskano zadowalający efekt – jakość dźwięku można porównać do radioodbiornika. To w zupełności wystarczy do odtwarzania np. ludzkiej mowy.

ELMAX......................................... 126 ELPIN............................................ 126 ELPOD.......................................... 127 EVATRONIX............................... 80, 81 FALDRUK......................................... 14 FARNELL ELEMENT14.................... 134 FERYSTER...................................... 127 GAMMA................................. 68, 127 GTB SOLARIS................................. 125 HUMA.................................. 105, 127 KRADEX........................................ 125 MASZCZYK.................................... 105 MICROS...........................WKLEJKA CD NATIONAL INSTRUMENTS......... 82, 83 NDN......................................... 3, 133 PHOENIX CONTACT......................... 17 PIEKARZ................................ 105, 127 PYFFEL.......................................... 125 QWERTY......................................... 12 REICHELT..................................... 7, 77 RENEX.......................................... 105 RK-SYSTEM..................................... 23 ROHDE & SCHWARZ........................ 11 RS COMPONENTS............................. 9 SEMICON...................................... 103 ST MICROELECTRONICS....................... .......................... 5, 13, 25, 35, 37, 39 TELMATIK..................................... 125 TESPOL........................................... 47 TRANSFER ELEKTRONIK................. 125 WG ELECTRONICS........................... 49 WOBIT...................... 19, 41, 105, 127 Reklamy 132 stron internetowych na str. 105

Moduły rozszerzeń dla Raspberry Pi

Komputerek Raspberry Pi jest chętnie stosowany w wielu projektach. Za miesiąc opiszemy kolejne projekty przydatnych przystawek: RaspbPI_LCD (płytkę interfejsu użytkownika), RaspbPI_Relay (płytkę przekaźników), LED8_PWM_Expander (8 wyjść PWM).

Transmisja DMX512 przez Ethernet

W kolejnej EP urządzenie, które umożliwia przesłanie sygnału DMX przez sieć Ethernet, również bezprzewodowo, przez Wi-Fi.

Karta USB Audio

Za miesiąc zaprezentujemy projekt karty muzycznej do komputera PC, dołączanej przez USB, wyposażonej w przetwornik PCM2902C firmy Texas Instruments i bogato „uzbrojonej” w wejścia i wyjścia sygnałów analogowych i cyfrowych. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2013

013 Niezbędnik EP 12/2 8 ika: więcej na str. Niezbędnik elektron

CDEP 12/2013 Dodatkowe materiały do artykułów: • Mikrokontrolery Xmega • C2000 Piccolo LaunchPad Dodatkowe materiały do projektów: • Projekty pokrewne • Noty katalogowe • Programy • Źródła • PCB

, P T F R E W R E S Y N J Y C K A D E R : . N I . M M I N A A N Dodatkowe materiały oraz poprzednie części do artykułów: • Mikrokontrolery Xmega • C2000 Piccolo LaunchPad Dane wymagane do logowania na serwerze FTP Elektroniki Praktycznej: host: ftp://ep.com.pl • user: 28585 • pass: 410ugxs3 Uwaga: na serwerze FTP są dostępne materiały od numeru 12/2009 do wydania bieżącego. Dostęp do poszczególnych materiałów dla Czytelników EP po podaniu unikatowego hasła opublikowanego w EP.

ZADZWOŃ RIGOL PO OFERTĘ Z TABLETEM!

®

Przy zakupie DS2072 (i pozostałch z tej serii)

w promocji tablet Lenovo A1000 L Dual Core 7'' And4.1 za 1 zł + vat

Model Pasmo analogowe Liczba kanałów Maksymalna częstość próbkowania Maks. pojemność pamięci Częstość odświeżania przebiegów Dokładność podstawy czasu Dryft podstawy czasu Zakres podstawy czasu Impedancja wejściowa Czułość odchylania pionowego Dokładność wzmocnienia DC Ogranicznik pasma Rejestracja w czasie rzeczywistym, Odtwarzanie, analiza przebiegów Standardowe tryby wyzwalania Opcjonalne funkcje wyzwalania Dekodowanie standardowe Dekodowanie opcjonalne magistral szeregowych

DS2072 70 MHz 2 2 GSa/s (praca jednokanałowa), 1 GSa/s (praca dwukanałowa) 14 Mpkt (standard), 56 Mpkt (opcja) 50 000 wfms/s ≤ ±25 ppm ≤ ±5 ppm/rok 2 ns/dz do 1000 s/dz (1 MΩ ±1%) II (16 pF ±3 pF) 500 μV/dz do 10 V/dz ±2% pełnej skali 20 MHz maks. 65 000 ramek (standardowo) Edge, Pulse Width, Slope, Video, Pattern, Runt, SetupHold, RS232, I2C, SPI Windows, Nth Edge, HDTV, Delay, Time out, Duration, USB magistrala równoległa RS232, I2C, SPI

Funkcje matematyczne

Pomiary automatyczne

Interfejsy komunikacyjne

Ekran Wymiary (Sz. x Wys. x Gł.) Waga Sondy pomiarowe w standardzie

A+B, A-B, AxB, A/B, FFT, funkcje zaawansowane, operacje logiczne Vpp, Vamp, Vmax, Vmin, Vtop, Vbase, Vavg, Vrms, przerost, przedrost, obszar, obszar okresu, częstotliwość, okres, czas narastania i opadania, +Width, -Width, +Duty, -Duty, opóźnienie A→B zbocza narastającego, opóźnienie A→B zbocza opadającego, przesunięcie fazy A→B zbocza narastającego, przesunięcie fazy A→B zbocza opadającego USB Host (obsługa USB-GPIB), USB Device, LAN(LXI), wyjście AUX (Trig Out, Pass/Fail) 8” (203 mm) TFT LCD, 800 (poziomo) x RGB x 480 (pionowo) pikseli, 256 poziomów jasności 361,6 mm x 179,6 mm x 130,8 mm 3,9 kg ±0,2 kg (bez opakowania) 350 MHz sonda pasywna RP3300: 2 komplety

Próbkowanie 1GSa/s, Pamiêæ 1Mpunkt a j c o " Przy zakupie n m o o f DS1052E Pr tele w promocji PC5000a a n " ®

02-784 Warszawa, ul. Janowskiego 15 tel./fax (22) 641-15-47, 644-42-50 http://www.ndn.com.pl e-mail: [email protected]

WIĘCEJ ZA MNIEJ „ Konkurencyjne ceny na produkty nawijane na szpule „ 50,000 produktów w opakowaniach gotowych do użycia w produkcji „ Śledzenie produktu wg DATY i numeru PARTII dla ponad 60,000 produktów „ Dedykowany Zespół Ekspertów do przygotowywania ofert cenowych SPRAWDŹ OFERTĘ PRODUKTOWĄ I CENY

www.farnell.com/pl