System automatyki domowej !Control. Cz~sc 2 • Kontroler obci<1zenia portu USB • Czujnik inercyjny LSM9DSO oraz jego zastosowanie praktyczne • Zasilacz do efekt6w gitarowych • EH_ADP5090 - inteligentna przetwornica do energy harvesting• PAmp_TDA7388. Wzmacnlacz mocy audio 4x20 W/4 n · Mlniaturowy sterownlk tasmy LED Dwuportowe pami11ci EEPROM z NFC z oferty STMicroelectr onics • Kontroler FT801 w wyswietlaczach Riverdi • Akumulalory kwasowo - olowiowe • Akumulatory niklowe (zasadowe) • Miniaturowe moduly akumulatorowe Seiko • Mostek RLC - Microtest 6377 • BitScope BS05. Miniaturowy oscyloskop, analizator i generator• Multimetr analogowy Voltcralt VC -5080
~~iM"l-===========::s;;:::::===::::::::::::::=======::::::: PLC z panelem HMI - razem czy osobno? • Nowe funkcje Logo Solt Comfort v8 • Nowa funkcja sciemniania uklad6w oswietlenia domowego • Jakosc zas11ama
Programowanie aplikacji mobilnych. lnstalowanie narz11dzi programistycznych • STM32 dla pocz<1tkuj<1cych (i nie tylko). RTC, czyli
z
ar I kalendarz • Internet rzeczy w przyktadach. Konfigurowanie
Czy wiesz, ie
mamy SOOO urz11dzen pomiarowych?
Multimetry i akcesoria
VOLTCRAFT.
Ponad 1300 produkt6w w ofercie!
BENNING
FL.UK&
EXTECH
=INSTRUMENTS A F L IR COMPANY
Multimetr analogowy Voltcraft VC-5080
Multimetr cyfrowy Extech EX 411, CAT Ill 600 V
Multimetr cyfrowy Voltcraft VC880 TRMS, CAT IV 600 V
Produkt nr 1218859
Produkt n r 121639
Produkt nr 124609
mPHCENIX
l..WCONTAa
••a
M egger.
~ . KKYORITSU ..illllilGOSSEN METRAWATT
l-IAMEG'
n;'t C H AU V IN a A RNO UX
OD WYDAWCY
Lutowa EP petna energii
Prenumerata naprawd~
warto
Lutowe wydanie Elektroniki Praktycznej jest energetyzujqce, poniewa:i; zajmujemy sill w niej chemicznymi :lr6dlami energii - akumulatorami. Na poczqtek dwa artykuly znakomitego autora, dobrze znanego w ,,elektronicznym swiatku" -Piotra G6reckiego, Redaktora Naczelnego naszej siostrzanej Elektroniki dla Wszystkich. Sq one poczqlkiem cyklu zwiqzanego z tymi wszechobecnymi juz :lr6dlami energii, kt6rych znaczenie nadal bf1dzie roslo, poniewa:i; :i;adne urzqdzenie elektroniczne czy elektryczne nie maze obejsc sill bez zasilania. W elektronice i elektrotechnice przyszlosci nie da sill uniknqc stosowania akumulator6w lub innych magazyn6w energii i dlatego chocby minimum wiedzy na ten temat jest niezbf1dne ka:i;demu elektronikowi, automatykowi czy wreszcie przecititnemu u:i:ytkownikowi urzqdzen przenosnych. W bie:i:qcym numerze publikujemy artykuly na temat nadal najbardziej popularnych akumulator6w kwasowo - olowiowych oraz zasadowych, niklowych. Nie ulega jednak wqlpliwosci, :i:e dop6ki uczeni nie wymyslq nowszej technologii, to paliwem przyszlosci jest Lit i akumulatory wykonywane w oparciu o ten pierwiastek. Z drugiej strony, akumulatory litowe sq dosyc niebezpieczne w u:i:ytkowaniu, jesli nie btidziemy siti nimi poslugiwali wlasciwie. Ze wzgltidu na obszernosc artykut6w na temat akumulator6w litowych oraz innych, alternatywnych sposob6w zasilania (na przyklad superkondensalor6w i ir6del hybrydowych) zostan<1 one opublikowane w numerze marcowym. A co opr6cz akumulator6w w bie:i:qcym wydaniu EP? Osoby, kt6re nie mogly doczekac sill praktycznej realizacji systemu automatyki domowej iControl znajdq w biezqcym wydaniu EP schematy ideowe i montazowe urzqdzefl sktadowych syslemu. Jest wsr6d nich interfejs u:i:ytkownika i urzqdzenia wykonawcze, co pozwoli na zrozumienie dzialania urzqdzefl, ich mo:i:liwosci oraz samodzielne zbudowanie podobnego systemu we wlasnym domu. Bardzo podoba mi sif') r6wnie:i: projekt przetwornika audio DAC, w kt6rym autor pomyslowo polqczyl przetwornik cyfrowo - analogowy z rozdzielaczem USB, dzi!Jki czemu komputer odtwarzajqcy m uzykf') nie traci zdolnosci do lqczenia sif') z innymi urzqdzeniami, a do m iniaturowego Ras pberry Pi mo:i:na przylqczyc klawiaturii. mysz. pamiiic itd. Praktykom przyda siii plytka czujnika inercyjnego oraz przyklady procedur w i'lzyku C sh1:i:qcych do komunikowania siii z tym sensorem z poziomu wlasnej aplikacji. Mamy te:i: niedu:i:y ,,wysyp" urz<1dzefl pomiarowych, poniewaz w rubryce sprz()l opisujemy a:i: trzy: mostek RLC, miniaturowy oscyloskop/analizator poziom6w logicznych oraz multimetr analogowy. Warto zwtaszcza przyjrzec sill testowi mostka, poniewa:i: tego typu przyrzqdy rzadko trafiajq do redakcyjnych test6w. Przyznam si!J, ze jestem zafascynowany nowym s terownikiem Logol Firma Siemens wykonala kawal dobrej roboty oddajqc do rqk uzytkownik6w miniaturowy slerownik o kapitalnych mo:i:liwosciach. Niby niewiele siii zmienito, bo w oczy rzuca sit;! przede wszystkim interfejs Ethernet, nieco zmieniony wyglqd oraz wyswiellacz mieszczqcy wiiicej tekstu, ale silq nowego Logo! jest przede wszystkim nowe IDE, w kt6rym Sq nowe, udoskonalone bloki FBD. A przy tym dziiiki szybszemu mikrokontrolerowi ni:i: stosowano w wersji 6 oraz pami(lci mieszczqcej wi(lcej danych, w nowym Logo! mozna zapisac program zlozony z wiiikszej liczby blok6w funkcjonalnych FBD, majqcych przy tym nowe mo:i:liwosci, takie jak przekazywanie argument6w z bloku do bloku poprzez wska:i;niki, kt6re noszq nazwii Reference. Nie bez znaczenia jest tez fakt, ze nowe Logo! jest bardziej ,,otwarte" na swiat zewn!llrzny dziiiki interfejsowi Ethernet, kt6ry na dobre wkroczyl do aplikacji przemyslowych. Wiiicej na ten temat mozna przeczytac w artykule, kt6ry publikujemy w rubryce ,,Automatyka i mechatronika". Zach'lcam do lektury!
joccle. ~\A"L-
Miesi~znik ,.Elektronika Praktyczna" (12 numer6w w roku) jest wydawany przez AVT-Korporacja Sp. z o.o. we wsp6tpracy z wieloma redakcjami zagranicznymi.
Ill
Wydawca: AVT-Korporacja Sp. z o.o. 03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11 tel.: 22 257 84 99, faks: 22 257 84 00
Redaktor Naczelny: Wiestaw Marciniak Redaktor Programowy. PrzewodniczctCY Rady Programowej: Piotr Zbysillsk.i ZastE::pca Redaktora Naczelnego, Redaktor Prowadzctcy: Jacek Bogusz, tel. 22 257 84 49 Redaktor Dziatu Projekt6w: Damian Sosnowski, tel. 22 257 84 58 Szef Pracowni Konstrukcyjnej: Grzf9orz Be
~
Wydawnictwo AVT-Korporacja Sp. z o.o. nale.iy do lzby Wydawc6w Prasy
Copyright AVT-Korporacja Sp. z o.o. 03·197 Warszawa, ul. leszczynowa 11 Projekty publikowane w .,Elektronice Praktycznej" mogit byC wykorzystywane wylci.cznie do wtasnych potrzeb. Korzystanie z tych projekt6w do innych cel6w, zwlaszcza do dzialalno5ci zarobkowej, wymaga zgody redakcji ,,Elektroniki Praktycznej". Przedruk oraz umieszczanie na stronach internetowych caloSci lub fragment6w publikacji zamieszczanych w ,.Elektronice Praktycznej" jest dozwolone wyl~cznie po uzyskaniu zgody redakcji. Redakcja nie odpowiada za treSC: reldam i ogloszen zamieszczanych w .. Elektronice Praktycznej",
ewy·d a ei1E<:Tll.'mi
ele~:troniczne
przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
3 bez prawa do rozpowszechniania.
Nr 2 (266)
System automatyki domowej iControl
luty 2015
Druga. oslalnia czt;s<: opisu nowoczcsncgo, rozbudmvancgo systemu automatvki domoll'ej. kt6rego komponenty komunikui
HUB USB + USB Audio DAC ...............................
HUB USB z przelwornikiem USB Audio DAC
EH_ADP5090 - inteligentna przetwornica do energy harvesting
...... 47
PAmp_TDA7388. Wzmacniacz mocy audio 4x20 W/ 4 fl.
...... 49
Przvslawka np. do Raspberry l'i lub innego mikrokomputera, kt6ra opr6cz odtwarzania muzyki rozwi<1zuj1! problt!lll sk
Projekty iControl. System automatyki domowej (2)
...... 18 ... 30
Czujnik inercyjny LSM9DSO oraz jego zastosowanie praktyczne .................................................... 39 Kontroler obciqienia portu USB ............................................................................... .
.... 44
Miniprojekty
Miniaturowy sterownik tasmy LED ................... ..
... 51
Projekty czytelnik6w Zasilacz do efekt6w gitarowych
.......... 52
Wyb6r konstruktora
Head Tracker FPV
. . . . 1.r~":1A!.NU":1~Rul_ 58
Akumulatory kwasowo·olowiowe ...
l'rojckt plytki z czujnikiem incn:yjnvm oraz listingi programiiw, kt(Jrn umozliwi<\ lalll't! zaslosowanie czujnika 1v dowolnym. wlasnym projckcic.
EH_ADP5090 - energy harvester Projckl przelwornicv ..energy harvesting" umozli11·iajqcej wykorzystanie energii ze 7.r6del altcrnatvwnvch. V\'raz z prznlworniut przykladow~r projc!kl foloogni wa.
iPDA. lnteraktywny Program do Doboru Akumulator6w ..................................... J.!~~-~!.~.l!.Nl~R.l!.!. 68 Nowa funkcja Sciemniania uktad6w osw ietlenia domowego .
...... 80
Mult imet r analogowy Volt craft VC-5080
.. .. 112
..................
Podzespoty Dwuportowe pami~ci EEPROM z NFC z oferty STMicroelectro nics
Wzmacniacz mocy audio 4X20 W z TDA7388 \Vzmacniacza mocy sygnalu audio. latwy do wykonania. a przy tym majqcy bardzo dobre pararnetry uzytkowe.
Kontroler FT801 w wyswietlaczach Riverdi
......... 75 ...... 78
Sprz~t BitScope. M iniat urowy oscyloskop, analizator i generator .......................................................... 103 Mostek RLC - MICROTEST 6377 ................................................................................................... 108
Kursy Redakcyjny serwer FTP, a na nim materialy dodatkowe oraz poprzednie cz~sci do artykul6w. Dane wymagane do logowania na serwerze FTP Elektroniki Praktycznej:
host: ftp://ep.com.pl uzytkownik: 54721 hasto: qn2jbq4t Uwaga: na serwerze FTP s9 dost~pne materiaty poczqwszy od numeru
12/1998 do wydania bieiqcego.
Dost~p
do poszczeg61nych materia16w dla Czytelnik6w EP po podaniu unikatowego hasla opublikowanego w EP.
Internet Rzeczy w przyktadach (2). Konfig urow anie oprogramowa nia dla mikrokont rolera CC3200 i projekt .. zero" STM32 dla poczqtkujqcych (i nie t ylko). RTC, czyli zegar i kalendarz .......................
...... 92 . ....... 98
Automatyka i mechatronika PLC z panelem HMI - razem c:zy osobno?...... ..
........ 114
Nowe funkcje Logo Soft Comfort v8 ............................................................ ..
. 117
Od wydawcy .... Nie przeocz. Podzespoly ...
..... 3 ...... 6
Nie przeocz. Koktajl nius6w .... .
... 12
Niezb~dnik elektronika .......................
... 55
Info ...................
... 122
Kramik i rynek
.... 126
Oferta
.... 128
Prenumerata ..... Zapowiedzi
nast~pnego
. 129 numeru .....................
e czynski. pI rtqcznie do
uzftku Vlltasnego
........................................................... 130 rnKTRONtKA PRAKTYUNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
,
. -...
'
life.augmented
•
M24LR I M24SR pami~ci
EEPROM
z interfejsami 12 C i RF 13,56 MHz zgodne z RFID/NFC
RFID
Pami~ci
EEPROM z interfejsami: l2C i radiowym, zgodne ze standardami 15015693 i 15018000-3 oraz NFC Forum Tag Type 4 i 150/IEC 14443 Type A. Dost~pne pami~ci z interfejsem pozyskiwania energii z toru RF (energy-harvesting). Matryca EEPROM umoiliwia wykonanie co najmniej 1 min cykli kasowanie-zapis. Trwatosc przechowywanych danych wynosi 40 (M24LR) lub 200 (M245R) lat. Oferujemy wiele narz~dzi startowych, ewaluacyjnych i projektowych (sprz~t i oprogramowanie) umoiliwiajqcych wygodne, szybkie przetestowanie pam i ~ci we wtasnej aplikacji.
II!~! MASTERS www.st.com/nfc-rfid
eWyd an i e dIa: a Ie kSa n de r@kawe czynski. pI Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do u:±ytku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
NIE PRZEOCZ Podzespoty
nowe
podzespoly Z kilkuset nowosci wybralismy te, ktorych nie wolno przeoczyc. Biez ce nowosci mozna sledz1c na www.elektronikaB2B. I
~~ ~
Mikrokontrolery MSP430 z 4 xNC 24-bit
Zyroskop z akcelerometrem o dobrej stabilnosci
Texas Instnunents dodaje do oferty mikrokontroler6w MSP430 kolejne, wyposazone w zestaw precyzyjnych obwod6w analogowych, przeznaczone do zastosowania w tanich przyrz<1dach pomiarowych, systemach automatyki budynk6w, miernikach energii, przemyslowych systemach oswietleniowych itp. Mikrokontrolery MSP430i204x S'I przystosowane do pracy w szerokim zakresie ternperatury otoczenia (-40. .. +105°C). Zaleznie od majq wbudowane nawet w 4 przetworniki NC sigma-del ta o dokladnosci rz~d u 1% i zakresie dynamicznym 2000:1. Majq rozdzielczosc 24-bit6w i pr6bkowanie r6wnoczesne eliminujqce koniecznosc wprowadzania kompensacji programowej, co w konsekwencji upraszcza kod aplikacji. Kolejnym waznym elementem wyposazenia jest sterowany cyfrowo oscylator (DCO) eliminujqcy koniecznosc stosowania zewnE!lrznego rezonatora. Mikrokonlrolery MSP430i204x zawierajq 16 lub 32 kB pamiE!ci Flash. S11 produkowane w obudowach TSSOP-28 i QFP-32.
Mm"'" w,rnw.dti'• do "'""' '"'" '''""'°''w • SCC2000 z wbudowa nym akcelerometrem zapro- !-=J
• •·droiane wyrobOw do prcdvlcqi • tesry EMC i bodo.nio Stodowisbwe
1.:.1
jektowanych do zastosowania w najtrudniejszych warunkach pracy m.in. w motoryzacji i przemy- r:'1 • sle. Spetniajq one wymogi norm AEC-Q100 (od- L!J . pornosc mechaniczna i elektryczna) oraz IS026262 (bezpieczenstwo uzytkowania). Wyr6zniajq si~ najwi~kszq wsr6d uktad6w tej klasy stabilnosciq termicznq i odpornosciq na udary mechaniczne. !ch struktura zawiera 3-osiowy czujnik przyspieszenia, 1-osiowy zyroskop, interfejs komunikacyjny SPI oraz filtr dolnoprzepustowy o programowa nej cz~slotliwosci odci~cia (10 lub 60 Hz). Standardowy zakres pomiarowy zyroskopu wynosz&cy ± 125°/s moze bye rozszerzony na indywidualne zam6wienie do 300°/s. Zakres pomiarowy akceleromelru wynosi ± 6 g wzdtuz wszystkich osi. Uklady serii SCC2000 S
e' Vy·cfJ3ni e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
lnteligentny Projekt Zaczyna
si~
z inteligentnymi analogowymi mikrokontrolerami PIC®
INTELLIGENT A
N
A
L
0
G
~ MICROCHIP
microchip CIRECT www.mlcrochlpdlrect:.com
m icroch i p.com/i ntell igentanalog -
~Ai'-i.•d .-N~a MigrfCh.iP.Ll,~I09-•il•.M.i9~.bP,.ctrtf;~f..V.M¥Y~~~9.P.YWt~'~'fYmi firmy Microchip Technolog Incorporated w U.S.A. i innych krajach. W szystkie pozosutte znaki ic.1:JWiikt _ wtlkE\ ~iasnlil~ H:li~&liW~Mi1~"'1icr~ti~*hlc>lt!1)ilnc. Wszystkie prawa zastrzeZone. DS00001743A. MEC003Pol07.14
t! IV y
Wyd an i e e I e~:tro n i czn e p rzezn a czo n e
w,tt 'I.czn i e
do uz,11- u Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
NIE PRZEOCZ np. przeprowadzanie tes t6w. !ch bh1d jitteru nie przekracza 1 ps rms w zakresie cz~stotliwosci wyjsciowej 12 kHz ...20 MHz. http://goo.gl/TUpX7H
Oscylatory VCXO pracuj'lce w zakresie 40...170 MHz
°'"" •
Firm• >QD wprow•d•H• do ofurt, m '"'""'°~ latory VCXO pracu jqce w zakresie cz~stotliwosci L.!J L.!J 40 ... 170 MHz, oferowane w obudowach ceramicz.A nych zajmuj(lcych powierzchni~ 3,2 mmx2,5 mm. r=1 . Serie IQXV-80 i IQXV-81 obejmujq oscylatory z wyj- L.!J._. . sciami LVPECL dla zapewnienia kompatybilnosci z ukladami scalonymi ECL oraz LVDS dla ograniczenia poboru mocy. Zakres cz~stotliwoki wyjsciowych otwiera dla tych uklad6w szerokie pole aplikacji w interfejsach Ethernet 10Gbit oraz 40Gbit, SDJ:-1/ SONET, WiMax i WLAN. W ramach serii IQXV-80 i IQXV-81 produkowane sq oscylatory o stabilnosci :!: 25 i :!:50 ppm przeznaczone do pracy w zakresie temperatury -40... +85°C. Ich cz~stotliwosc wyjsciowa moze bye dostrajana nap i~ciem 1,65 V ± 1,5 V w zakresie minimum :!:80 ppm, co pozwala np. na kompensowanie efektu starzenia. Oscylatory z obu serii majq wyjscie tr6jstanowe umozliwiajqce
.,,..
..
R E KI.A~ I A
R
Kondensatory tantalowe dla urz
p;o~-
szq seri~ kondensator6w tantalowych o poclwyzszonej niezawodnosci produkowanych w metalowych, hermetycznych obudowach o wymiarach 8,5 mmx7,4 mmx7,0 mm. Sq to kondensalory prze· znaczone do aplikacji w awionice i urzqdzeniach wojskowych, zgodne z wymogami normy MIL-STD-202 w zakresie odpornosci na narazenia srodowiskowe, mechaniczne i elektrycz ne. Charakteryzuj
[!]
.•
http://goo.gl/jid8/r
,. Moc 75 w, 120 w > Sprawnos~ do 89% ,. Zabezpleczen1e przec1wzwarciowe, przeciqzeniowe, nadnapi~ciowe.
> > > ,. > >
termiczne
Sygnalizocja pracy diodq LED Chlodzenie przy otwartym oblegu powietrza Temperacura pracy-20 - +70°C Montai na szynie DIN TS35 / 7.5 lub 15 Zgodnost z norm~ ENG1000-6-2 (ENS0082-2) 3 lata gwarancj i
e' Vy·c81 ni e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI
Wzmacniacz operacyjny z wbudowanym zabezpieczeniem nadnapi11ciowym i filtrem EMI Wzmacniacz operacyjny AOA4177·2 ma na wejsciu filtr EM! zapew· niajqcy tlumienie 70 dB sktadowych o cz~slotliwo§ci powy:iej 1 GHz i zabezpieczenie nadnapillciowe eliminuj<1ce impulsy o napillciu rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
Ill
w;d•"" o n v od ~';"';" ~,u.;,wgo. ''" " w cyzyj ny wzmacniacz dwukanalowy o malym szumic, •r mog&cy wsp61p racowac z czujnikami w aplikacjach obejmujqcych m.in. systemy akwizycji danych i uklady napqdowe. Uklad jest polecany do zastosowan ia zwlaszcza w zastosowaniach wymagajljcych duiej precyzji, w kt6rych stopien wejsciowy jest narazony na przepiQcia i zaburzenia elektromagnetyczne. W obwodach tego typu projektanci CZQSto stosujq ze· wnQtrzne elementy zabezpieczaj&ce i filtruj11ce, jednak s11 one skutecz· ne tylko w ograniczonym zakresie, a ponadto pogarszajq dokladnosc wzmacniacza przy zmianach lemperatury i wejsciowego napiQcia sumacyjnego. Wazniejsze parametry ukladu ADA4177·2: Pasmo 3,5 MHz. Maksymalne napiQCie offsetu 60 11V przy +25"C. Maksymalny dryft napiQCia offsetu 0,7 1-L Vf C. Wejsciowy prqd polaryzacji 1,0 nA przy + 25°C. NapiQcie zasilajqce ± 5 ... ± 15 V T)'powy pob6r prqdu 500 11A przy + 25°C i Vcc=±15 V. Dopuszczalny zakres temperatury pracy -40... +125°C. Uklad jest oferowany w obudowie SOIC·8 lub MSOP-8. http://goo.gl/cD6WzT
Miniaturowy czujnik cisnienia 260... 1260 hPa odporny na kurz i wilgoc &rom•ttyoMy = ;o;kd,,;,,;, Ll'S"HB ;~; "'""'·
nie najmniejszym oferowanym w handlu. Jest dostQp· ~: .a ny w obudowie HLGA o powierzchni 4 mm' i grubosci ~ • ,.ol zaledwie 0,76 mm, zapewniaj&cej przy tym odpornosc na kurz, wilgoc oraz na udary mechaniczne do 22 tys. g. Czujnik ma zakres pomiarowy ad 260 do 1260 hPa, poziom szu· mu ponizej 1 Pa rms i CZQStotliwosci'I wykonywania pomiar6w od 1
[!]
".
do 75 Hz. Moze bye zasilany napiQciem z zakresu 1,7 ... 3,6 V i pobiera pn1d mniejszy niz 5 11A. Zaprojektowano go do aplikacji w smartfonach, labletach, zegarkach i akcesoriach sporlowych jako element sy· stem6w nawigacji. Wafoiejsze parametry LPS22HB to: Wbudowany uklad kompensacji temperatury. Rozdzielczosc pomiarowa cisnienia - 24 bily. Rozdzielczosc pomiarowa temperatury - 16 bit6w. Bufor FIFO. Interfejs l'C/SPI. Zakres temperatury otoczenia ·40 .. +85°C. http://goo.gl/fwTS74
Miniaturowy zyroskop-akcelerometr 6-osiowy Inercyjny uklad pomiarowy (IMU) ASM330LXH to 6-osiowy zyroskop i akcelerometr, oferowany w minialurowej obudowie LGA o wym ia· racb 3 mmx3 mmxl,1 mm. Zaprojektowano go do zastosowania w samochodowych systemach nawigacji, gdzie precyzyjne czu jniki
RF.KLA~I A
Computer Controls Sp. z o.o. Bielsko- Bia+a, ul. Budowlanych 1
lnicjacja jes t szczeg6lnie pot:rzebna po kazdorazowym odlqczeniu i dolqczeniu baterii. je:lcli w tym czasie gl6wne zasilanie kontrolera takze bylo ocllljczone wszystkie rejestry w Backup Domain zostanq wyzerowane, a oscy· lalor kwarcowy 32768 Hz zalrzymany. Procedura inicjowania mo:le wyglljdac, jak na Iistingu 1 . Najpierw do Backup Domain jest dolqczany we· wn~trzny zegar i uruchamiana komenda zezwalaj
Oprogramowanie przykladowe Wykorzystanie wewniitrznego zegara RTC do slworzenia zegara z kalendarzem i alarmem wymaga napisania tro· ch
• Wyswietlanie czasu: godzin, minul sekund i daty: dnia, miesi
:Listing 2 . Odczytanie czasu z ze9ara RTC
1 //odczyt czasu z z e ga r a RTC : void RTC Odczyt czas u(char *p buf) uin t32
Ti mevar ;
t
Ti meVa[::::RTC Getcou nter ();
Ti meVar=Timevar % 66 400 ; s TimeStruct Var. HourHi g h- (uint8 t J (T i meVar /3600) I 10 ; s - TimeStr uctVar . Hou rLo w• (ui n t8 't) ( T i rneVa r / 3600 ) %10 ; s -TimeStr uct Var . Mi n Hig h • (ui nt8- t ) ( (Ti meVar%3600) I 60 ) /10 ; s -TimeStr uctVar . Mi nLow• (uin tB t i ( ( TirneVa r %3600) /60) %1 0 ; s - T imeStruct var . SecHi g h - (uint8 t) ( (TimeVar%3 600) %60 I /10 ; s - T imeStructVar . SecLow- ( u i nt8 t i ( ( T i mevar %3600) %60 I %10; snpr i nt f(p b u f , 12, .,%d%d : %d %d : %d%d", s T i meStru ctVa r . Hou rHig h ,
s- TimeStructVar . HourLow, s TimestructVar .Mi nHigh , s-TirneStructVar . Mi nLow1 s TimeSt r uctVar . SecHi gh1 s:Ti meStruct Var . SecLow ) ; -
ui nt l 6 t s kompr esowana da t a ; //odczYt z rejestr u baCkup skompresowanej daty dla ka l endar za skompresowana data =BKP ReadBackupRegi ster (BKP REJESTR KALENDARZA) ;
:
// rozwin i~ci e-daty i zaP i s do str uktury s Da t eStruc t Va r . Year • (s ko mpresowa na data >> KOMPRESJA KALENDARZ POZ ROKU) & KOMPRESJA_ KALENDARZ_ MASKA_
U------·--··--··---·----···-··-···-··-··----------·- -·-·- --------·--·- ----j eWycn:0.0 ieEC~R®l~~nd-flif@diawe czynski. pI Wydanie
ele~:troniczne
przeznaczone w,ttqcznie do
uzftku Vlltasnego
j
!
Dat e Up date (I ;
bez prawa do rozpowszechniania.
'
i Procedury_RTC.h. W plikach Funkcje_Zegam.c, Funkcje_ Alannu.c i Funkcjc_Alarmu_Odliczanie.c umieszczono kod odpowiedzialny za dzialanie zegara, kalendarza i alarrnu. Procedury z tych plik6w odwolujq si
Odczyt bieiC1cego czasu z RTC Procedura R'T'C_Odczyt_czasu() odczytuje zawa rtosc licznika RTC_CNT i zamienia i'I na ilosc sekun d, minut i godzin, kt6re uplyn~ly od poczqtku doby (listing 2). Procedura uzywa struktury s_TimeStructVar do przechowywania skonwertowanej liczby sekund odczytanej z rejes tru RTC_CNT na liczb~ dziesi<1tek i jednostek godzin, .......................................................................................................
l ~~~~i~~l~~i~~~~!i:~~~~~~z~~! ~~t~plywie ! voi d DateUpda te (void )
rninut i sekund, kt6re uplyn~ly od poczqtku doby, czyli godziny 00:00:00. Dodatkowo, w buforze wskazywanym przez *p_buf jest umieszczany lafJ.cuch z inforrnacjq o odczytanyrn czasie przygotowany do wyswietlenia na wyswietlaczu LCD.
Odczyt bieiC1cej daty Odczyt biezqcej daty realizuje procedura Kalendarz_ InicjacjaO. Biezqca data pan1i~tana jest w jednym z rejestr6w Backup Domain czyli BKP_REJESTR_KALENDARZA. Dia zaoszczoidzenia miejsca numery biezqcega roku, miesi&ca i dnia S'I zapisane na kolejnych bitach i rozwijane przez procedur~ zamieszczonq na listingu 3. Do przechowywania odczytanej daty jest wykorzystywana struktura s_DateStructVar. Po odczycie inna procedura RTC_Odczyt_ Daty() forrnatuje odczytanq dat~ w lafJ.cuch przygotowany ...................................
s DateStructVar . Month l; s - DateStructVar . Day = l ; s -Da t eS t ructVar . Year++ ;
:!,: ' .I
~· ·
...._,.........,... -·· ..
, !
1, :.i':,
! j
\
I,
else if(s DateStructVar . Month == 4 I I s DateStructVar . Month == 6 IT s DateStructVar Month== 9 1Ts DateStructVar . Month 11 )
I ;•
i
j
~;;:;~;~;;;:; ; ;~ ;:;~;....,,,,,, ~. •. •;
I
:· ·:'.:;~:~ ~: :~ : :;:.: : ·:. . .
I !
s_DateStructVar . Day++ ;
:· ·: :~ -~ ~ ~'. ~ '. '.:~'.:· ·;:.,
l
1...
s DateStructVar . Month++ ;
s - DateStructVar . Day
=
l;
i
:
l iJ ---------=----------- --------------------·------------ -- -- -- ----------- -----j j
Ka l endarz kompresja () ;
nie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI
ELEKTRON1KA PRAKTYCZNA 21201 s
e elektroniczne przeznaczone wytqcznie do uZ.ftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
101
do wyswietlenia na wyswietlaczu LCD. Funkcj'l odwrolI1& wykonuje procedura Kolendarz_kompresjalj, kt6ra zwija zapisan& w strukturze dat
Aktualizowanie daty Po uplywie doby nasl
Korekta daty Ze wzgl(!du na skomplikowan<1 slruktur(! kalendarza (r6:i:na liczba dni zaleznie od miesiqca a nawel roku] aklualizacja daty nie moze po prostu doliczac kolejnego dnia, ale musi uwzgl(!dniac wspomniane komplikacje. Dia tego doliczaniem zajmuje Sit) wyspecjalizowana procedura DateUpdate{). Pokazano i'l na listingu 5. Zaleznie od syluacji procesdura:
• • • •
Dolicza kolejny dzie.fi miesi&ca. Zmienia numcr miesiqca na kolejny. Zmienia numer roku na kolejny. Dodatkowo, jest wywolywana procedura pomocnicza ChcckLcaplj umo:i:liwiajqca wykrycie roku przesl(!pnego i prawidlow<1 karekl'l daty w lutym.
Program demo: wszystko razem Po zerowaniu program najpierw inicjuje poszczeg6hle uklady w tym zegar RTC. Nasl(!pnie sprawdza, w jakim stanie znajdowal Si(! w momencie wylqczenia zasila nia: normalnego wyswietlania czasu i daty czy odliczania czasu pozostalego do alarmu. Zaleznie od tego nasl(!pUje wyswietlenie winiely powitalnej alba natychmiastowe przejscie do wyswietlania czasu pozostalego do alannu. Nasl(!pnie nast
XXI M i~dzynarodowe Targi Automatyki i Pomiar6w BIURO TARGOW Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa tel. 22 874 01 50, 874 02 30, fax 22 874 0 1 49 e-mail: [email protected]
ORGANIZATORZY
www.au' baticon.pl t--ni
ni .
Redakcja Eleklroniki Praktycznej dzi~kuje firmie Farnell-element14 za udost~pnienie miniaturowej przystawki oscyloskopowej BitScope BSOS do test6w.
BitScope Miniaturowy oscyloskop, analizator i generator To niesamowite! Trzymam w r~ku uzywami przeze mnie od w ielu sond~ TTL oraz plytk~ BitScope. Oba urzctdzenia sq prawie tej samej w ielkosci i skladajq si~ z tej samej liczby uklad6w scalonych, ale majq r6zne mozliwosci. Moja sonda pokazuje poziomy logiczne, impulsy, przebiegi prostokqtne stany n ieustalone, nat omiast BitScop e moze bye oscyloskopem cyfrowym, generatorem przebieg6w, analizatorem poziom6w logicznych i analizatorem widma! Miniaturowe wymiary BitScope nie powinny stanowie przeslanki odnosnie do jego mozliwosci. Zgodnie z opisem na stronie internelowej producenla nie jest to przyrzqd przeznaczony do profesjonalnego uzytku, ale nic nie stoi na przeszkodzie, aby profesjona· lista posluiyl si~ nim dorainie, na przyklad diagnozuj&c urzq_dzenie poza profesjonalnie wyposazonym warsztatem. Zaletq BitScope jest mozliwos6 zasilania z porlu USB, pra· ca pod kontrolq niemal dowolncgo systemu operacyjnego, a przez to mozliwosc wsp61pracy z dowolnym kompulerem lub mikro· komputerem, w lym r6wnicz z Raspberry Pi. Ja sprawdzalem BitScope z uzyciem tabletu pracuj(\cego pod konlrol(\ Windows 8.1.
Miniaturowe wymiary, wielkie mo:i:liwosci Podstawowq zaletq BilScope jest uniwersalnosc. Oprogramowanie dost~pne na stronie inlernelowej producenta umozliwia niewiel· kiej przystawce prac~ w Lrybach: 2-kanalowego oscyloskopu cyfrowego o pasmie 20 MHz, 8-kanalowego (w lym dwa kanaly analogowe) analizalora poziom6w logicznych i protoko· l6w szeregowych (SPI, I'C, UAin: CAN itd.),
analizatora widma, generalora przebieg6w o r6znych kszlaltach. jakby !ego bylo malo, plytka moze bye programowana z uzyciem Cl C+ + , Python i innych j~zyk6w programowa· nia, pod konlrol& niemal dowolnego systemu
BitScope Downloads ~
-
-
.-s;;;;;;-.
0
brtl'O~
0
~~aiy 1SQ328C_r.18&21P
-
Q
bltscopt-loglc_t2DJ20C_1386~
811Soo!:Jelogic:12
0
bllt(~_200KOS8_'380~
~ .......
0
~OPK~_110Kl)S8_.:J80"'
~Ct*111
bltscopelitlk_11C828C_l388op
(MSc~ lri Ubfwy 1
0
26EAt7H.138&.np
L)
~-10.AKIQA...np
0
UACcmtlls..02 ZIP
8 6;gpc DSO 2 6 QIS(.Qpt-~15
10 ,
Rysunek 1. Strona internetowa firmy BitScope z programami d o pobrania dla systemu Windows
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Wydanie
operacyjnego. Pozwala to na jej uzytkowanie praktycznie na ka:i.dym sprz~cie. Moim zdaniem BitScope w testowanej przez nas wersji BS05 jest przeznaczony przede wszystkim do uruchamiana obwod6w cyfrowych lub mieszanych, w kt6ryc h sygnal analogowy gra raczej drugie skrzypce. Do takich wniosk6w sklaniaj& mnie wyniki testu, ale o tym za chwilQ. Oprogramowanie dla plytki trzeba po· brae ze strony internetowej producenta (ry· sunek 1). Znajdziemy tam aplikacje dla system6w Windows, Mac OS, Fedora, Ubuntu i .,generic Linux". Zestaw program6w dla Windows, bo pod takim systemem urucha· mialem plylkQ, obejmuje:
103 bez prawa do rozpowszechniania.
Podstawowe parametry przystawki BSOS:
w d6l, aby jq zmniejszyc. Proste i genialne rozwiqzan ie polegajqce na obsludze pewnych predefiniowanych gest6w. Podobnie z polami, za pomocq kt6rych dokonuje siQ wyboru z menu kontekstowego - dotykamy je palcem, czekamy cl1wil~. odrywamy r~k~ i juz zostaje wyswietlone menu kontekstowe, z kt6rego mo:i:emy wybrac interesujqcq nas pozycjQ. Moim zdaruem interfejs uzytkownika jest ergonomiczny i latwy w uzyciu, chociaz na pocz4tku nie obylo sifi bez koniecznosci zapoznania siQ z instrukcj<1 uzytkownika. P6Z11iej, gdy juz opanujemy ni uanse i nie trzeba niczego domyslac si~. uzytkowanie oscyloskopu nie sprawia trudnosci. Bynajmnfoj od slrony interfejsu.
Pasmo analogowe: 20 MHz. Liczba kanal6w: 2 analogowe + 6 cyfrowych lu b 8 cyfrowych. Zakres napi~cia wejSciowego: -7.5... + 10,8 V, od 50 mV/dzialk~ do 2 V/dzialk~. Dokladnosc pionowa : ± 4% calej skali. Czulosc analogowa: 20 mV w calym pasmie, 5 mV ponii ej 1 MHz. Analiza protokol6w komunikacyjnych: SPI, 12C, CAN, UART. lmpedancja kanal6wanalogowych: 1 MO ± 1%, 10 pf. lmpedancja kanal6w cyfrowych: 100 kn ± 1%, 1O pf. Napi~ie wejSciowe analizatora poziom6w logicznych: 3,3/ 5 V (kompatybilny z TIL). Pr~kosc pr6bkowania sygnalu cyfrowego (analizator): 40 MS/s. Pr~kosc pr6bkowania sygnalu analogowego (DSO): 20 MS/s. Rozdzielczosc natywna: 8/12 bit (przefqczana). Rozdzielczosc efektywna: 12 ENOB (f < 1 MHz). Cz~totliwosc od5wieiania: 50 Hz (20 ms). Pojemnosc bufora: 12 ks. 8 kSx 2, 6 kS x 9 lub 3 k5x2 + 6 kS x 8. Zakres nastaw podstawy czasu: 1 µs ... 100 m'¥'dzialk~. Zoom: 1, 2, s. 10. Niepewnosc podstawy czasu: 0,01% (100 ppm) . Tryby wyzwalania podstawy czasu: zbocze (rosn4ce lub opadaj4ce), poziom, stan logiczny. Komparator analogowy o czasie reakcji SO ns i histerezie ± 2%. Cz~totliwosc generowanego sygnalu zegarowego (CU<): 1 kHz ... 1 MHz. Cz~totliwosc generowanego sygnalu analogowego (AWG): 2 Hz...50 kHz. Rozdzielczosc generatora: 3 cyfry dziesi~tne (1<50 kHz). Niepewnosc cz~totliwosci generatora: ± 50 ppm. lmpedancja wyjSciowa: I 00 !l. Rozdzielczosc: 7 bit6w. lnterfejs USS 2.0 (2 Mb/s).
Oscyloskop cyfrowy (bitscope-dso). • Analizator poziom6w logicznych (bitscope-logic). Multimelr (bitscope-meter}. Program sluzqcy do tworzenia wykres6w wektorowych (bitscopr-chart}. Biblioteki programowe. Mys!~. ze przeci~tnego uzytkownika zainteresuje przede wszyslkim oprogramowanie oscyloskopu (DSOJ. kt6rc lqczy w wszystkie dost~pne funkcjonalnosci. Odpowiednie funkcje sq uruchamiane za pomocq wirtualnych przycisk6w dost~pnych na panelu (wymjeniono tylko te opcje, kt6re byly dost~pne dla testowanej plytk; BS05}: SCOPE - wiclokanatowy oscyloskop DSO (mozliwosc korzystania z wielu wsp61pracujqcych plytek BS05 lub przystawek BSto}. DUAL oscyloskop dwukanalowy z mozliwosciq jednoczesnego wyswietlenia transformaty Fouriera wykonywanej jednoczesnie w dw6ch kanalach. • MIXED - wielokanalowy oscyloskop - analizalor poziom6w logicznych. • LOGIC - wielokanalowy analizator poziom6w logicznych. • WAVE generator przebieg6w z oscyloskopcm. Samego interfejsu najwygodniej uzywa si~ na kompulerze z ekranem dotykowym. 1N6wczas np. pola slu2qce do ustawienia
Fotografia 2. Adapter do sond dla BitScope BSOS
Oscyloskop cyfrowy
napi~cia wyzwolenia, cz~stotliwosci podstawy czasu dotyka si~. a nastQpnie przesuwa palcem w g6rf1, aby zwi~kszyc wartosc lub
Zaczrujmy od rozwiqzait sprz~towych. Zaciski wejsciowe oscyloskopu s4 doslfipne na zlqczu (wtyku} IDC-10. Impedancja wejsciowa jest typowa tj. 1 MO przy pojemnosci 1 O pF. Aby dol<1czyc kanaly wejsciowe
·- ·,----,-·----
. -- ·---·---·
TUQI
o-
•
o-
•
I
Rysunek 3. Szumy wlasne oscyloskopu nalo:Zone na sygnal o niewielkiej amplitudzie
e\l\fy·cn:0i4 i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
BitScope. Miniaturowy oscyloskop, analizator i generator do badanej plytki mozna uzyc': przewod6w dostarczanych wraz z plylkq i u mozliwiajq· cych wygodne przylqczenie nawet do n6zki ukladu scalonego lub innych, kt6re sq zakoficzone wtykiem JDC, wzgl'ldnie pojedynczym gniazdem goldpin. Chocia:lby takich, jakie uzywamy do wykonywania polqczefi na plylkach ewaluacyjnych. Opr6cz tego, w ofercie firmy sq tez lypowe sondy oscyloskopowe i plytka ze zlqczami BNC (fotografia 2) dla sand (mozna je sobie dokupic'.] i jest to rozwi&zanie znacznie lepsze, poniewaz w pierwszym wypadku trudno m6wic': o ,,pol4czeniu w.cz." i zachowaniu parametr6w impedancji. "Jakie luzno wiszqce przewody nie sq dobre dla czulego wejscia oscyloskopu, poniewaz dzialaj11 jak antena oclbior· cza zbierajijC r6zne zaburzenia z otoczenia. Jednak - jak wspomnialem - mo±na dokupic': clodalkowe, typowe sondy. Analogowe pasmo oscyloskopu, wynoszqce 20 MHz, lo moze wsp61cze5nie nie jest wiele, ale moim zda niem wystarczy do wi
jej wynik na ekranie w kolorach takich, jak obserwowane przebiegi. Przyklad pokazano na rysunku 4. Przebiegi sq wyswietlane jeden na clrugim, a czasami jest wygodniej obserwowac je jeden nad/pod drugim. Pomimo nwaznej lektury ins trukcji nie udalo m i si~ jednak znalezc funkcji, kt6ra umozliwilaby odsunit}cie wyswietlanych przebieg6w, chocia:l w malerialach firmowych widzialem, ze przebiegi wyswietlane tak, jak na ekranie lypowego oscyloskopu, wi~c jakos pewnie
bieg przed wyzwoleniem (menu pre-Trigger Buffer Parameter). To menu umozliwia r6wniez ustawienie czasu rejeslrowania oraz wielkosci bufora. Zarejestrnwany przebieg mozna rozciqgnqc': za pomocq funkcji ZOOM i precyzyjnie zmierzyc'. uzywajqc kursor6w,
kt6re opr6cz ustawiania r'lcznego mogq bye': r6wn iez umieszczane automatycznie w charakterystycznych punktach przebiegu. 0 oscyloskopie mozna napisac jesz· cze wiele. Oprogramowanie jest wykonane stararmie i jest bardzo funkcjonalne, a praC'l z nim - przy uzyciu ekranu dotykowego - ulatwia obsluga gest6w. Jednak prz.eszkodij w jego uzyciu jest duzy poziom szum6w wtasnych. Miejmy nadziej~. ze zostanie on wyeliminowany w kolejnych wersjach plytki.
Analizator poziom6w logicznych Funkcja analizatora poziom6w logicznych jest zal&czana po klikni'lciu na przycisk LOGIC dost~pny po prawej stronie ekranu oscyloskopu. Na stronie producenta jest tez dosl'lpne program BitScope Logic, kt6re stanowi funkcjonalny interfejs analizatora, ale bez oscyloskopu, kt6ry przeciez nie zawsz.e jest potrzebny. Szumy wtasne przyr24du o poziomie mieszczqcym si'l w obszarze, w kt6rym zwykle powstajq piki napi~cia na skutek przel<1czania elemenl6w, nie majq juz takiego znaczenia, jak dla oscyloskopu. jednym zdaniem - nie p1wszkadzajq. Okno gl6wne analizalora poziom6w logicznych pokazano na rysunku 5. Na rysunku (a] jest lo okno doslflpne z poziomu oscyloskopu, na rysunku (b] z poziomu odr~bnej aplikacji. I to niq si~ zajmiemy. Rozdzielczosc': analizalora poziom6w maze bye zmieniana w zakresie od 10 µs do 5 sekund, pr'ldkosc pr6bkowania od 2,441 kHz do 40 MHz. Na ekranie jest prezentowane 6 cyfrowych kanal6w analizatora oraz 2 analogowe oscyloskopu. Poziomy napi~cia kanal6w logicznych LO ... L5 sq kompatybilne z CMOS 3,3/5 V, co umoZ!iwia wykonywrulie pomiar6w wi~kszosci popularnych uklad6w. Wejscia majq impedanci'l 100 k.Q i 5 pf pojemnosci. W inslrukcji napisano, ze podwojenie zakre· su pomiarowego wymaga dodania rezystora szeregowego 100 k.Q, co tworzy dzielnik na· piflcia. \Vyclaje mi si
Rysune k 5. Gl6wne okno a na lizatora pozio m6 w logicznych: a) wl<1czone z menu DSO, b) jako odrc:bna a plikacja
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Wydanie
105 bez prawa do rozpowszechniania.
Rysunek 6. Przykladowe funkcje wejsc logicznych l4... l7 dla protokolu SPI Rysunek 7. Ekran BitScope logic podczas analizowania protokolu SPI to potrzebne w wi'lkszosci popularnych zaslosowafi przyrzqdu. jak wsponmiano nie podaj11c jednak oznaczen, kanaly L6 i L7 sq specjalne - ich wejscia sq wej5ciami oscyloskopu (CHA, CHB), dla kt6rych (co wynika z funkcji san1ego oscyloskopu cyfrowego) mozna ustalic warn· nek zadzialania wyzwolenia podstawy czasu. Oznacza to, ze kanaly oscyloskopu mogq bye uzywane jako dodatkowe kanaly analizatora, kt6re stuzq przy tym do wyzwolenia rejestrowania przebieg6w. Opr6cz tego, te dwa specjalne kanaly rnogq slu:i:yc do obserwowania uklad6w logicznych pracujqcych z zasilaniem 1,2 V, 1,8 V lub 12 V czy 24 V, co rozszerza obszar zastosowania analizatora na przyklad na slerowniki PLC. Co cieka we, linie wyjsciowe L4 i L5 mog'l pelnic funkcje specjalne. Ot6z L4 maze bye skonfigurowana jako wyjsciowa przebiegu zegarowego o poziomie 3,3 V, na tomiast L5 jako wyjscie generatora arbitrah1ego, r6wniez o poziomie maksymalnym 3,3 V. Taka funkcjonalnosc znaczn ie ula twia anali7..0wanie uklad6w mieszanych lub takich, w kt6rych sygnal zegarowy jest dostarczany przez generator zewn~trzny. Linie wejsciowe analizatora polriczono w dwie grupy, po 4 linie w kazdej. Po klikni~ciu prawy przyciskiem myszy na obszarze z nazwami linii po lewej stronie ekranu (lub dotkni'lciu i przytrzyrnaniu) zostanie wyswietlone menu kontekstowe, w kt6rym mozemy wybrac protok6l komunikacyjny dla testowanych linii. Testowane przeze mnie oprogramowanie umoZliwialo anali7..0wanie transmisji CAN, SP!, UART oraz l'C. Wtedy odpowiedniej grupie linii zostajri przydzielone funkcje linii mierwnego inlerfejsu i nalezy je odpowiednio dolqczyc (rysunek 6). Analizator protokol6w wyswietla dane po prawej stronie ekranu, w oknie inspektora. Ola cel6w analizy mozna uzywa si
Measurements). Przyktad analizy po zarejeslrowaniu ramki SP! pokazano na rys u.nku 7. Analizator moze wysv.~etlac zarejestrowane dane w trybach: • Timing (T), w kt6rym Sq pokazywane jedynie poziomy logiczne wyst~pujqce na liniach. • Packets (P), w kt6rym jest dekodowany wybrany protok6t komunikacyjny i sq pokazywane wartosci liczbowe odebranych pak.iet6w danych. Zarniast przebieg6w sq pokazywane ramki z wartosciq liczboW'!, jesli tylko odbi6r i dekodowanie danych zako6.czyly si'l sukcesem. • Mixed (M), mieszanym, w kt6rym pakiety danych oraz zarejestrowane przebiegi sq jednoczesnie wyswietlane na ekranie.
Oekoder pakiet6w wyswietla informacje zale:ine od wybrane protokolu komunikacyjnego. Opr6cz samej zawarto§ci liczbowej, jest to r6wniez typ odebranej ramki np. ACK, dane, ERR, CRC i inne. Analizator poziom6w logicznych jest moim zdaniem bardzo uzytecznym przyrzq· dern, z oprograrnowaniern 0 duzych mozliwosciach. fuwnym ograniczeniem moze tu bye maksymalna pf
Rysunek 8. Przebieg o cz41stotliwosci 123 kHz i a mplitudzie 3,3 V dost41pny na wyjsciu AWG przystawki 8505
e\l\i'y·cn:0.6 ie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
BitScope. Miniaturowy oscyloskop, analizator i generator oscyloskopu , mozna generowac przebiegi: sinusoidalny, prostokqtny i tr6jkqtny.
Generator arbitralny W instrukcji generator nazwano arbitralnym i nosi on cechy takiego, ale w obecnej wersji oprogramowania nie nalefy oczekiwac mozliwosci generowania pr-J.:ebieg6w 0 dowolnym kszlalcie. Oprogramowanie jest jednak roz"~ja ne i bye moze taka moZliwosc wkr6tce b()Clzie dosl'lpna. Baza jest, jednak brakuje narz~zia do jej obslugi. Dost'lP do menu generatora uzyskuje si'l z poziomu inlerfejsu oscyloskopu klikajf!C (wskazujiicl na przycisk WAVE umieszczony po prawej stronie okna. \N6wczas w miejscu, w kt6rym normalnie jest wyswiellane okienko wno:i.liwiajqce kontrolowanie genera tora podslawy czasu oscyloskopu, zostanie wyswietlone menu genei-~lora. Sygnal wyjsciowy generalora arbitralnego jest dostf!pny na wyprowadzeniu IA, nalomiasl generalora zegarowego na wyprowadzen iu L5. Najlatwiej jest p17,.eleslowac oba generatory po prostu tiiczqc odpowiednie linie z wejsciami oscyloskopu. Jak wspomniano, menu dosl'lpne z okna oscyloskopu umozliwia zalqczenie funkcji generowania przebieg6w o ustalonym ksztalcie (tr6jkqtnym, sinusoidalnym i prostokqlnym), o amplitudzie do 3,3 V, ze skladowq stalq do 3,3 V i cz'lstoiliwosci do 250 kHz. Niestety, juz powyiej 120 kHz przebiegi ulegajq silnemu znieksztalceniu (rysunek 8 - przyklad dla przebiegu o ksztalcie sinusoidal.nym), oo ogranicza obszar zastosowaiJ. generatora praktycznie do uklad6w aud io. Powyzej 120 kHz przebiegi tr6jkqtny i sinusoidah1y praktycznie wyglqdajq tak samo. Co prawda w instrukcji przyrzqdu napisano, :le przebiegi "'I generowane w zakresie ocl 2 Hz do 50 kHz, ale interfejs mnozliwia ustawienie maksymalnej CZ4lstotliwosci a:i 250 kHz. Bye mo:i.e tw6rcy programu po~nni ograniczyc t'l mozliwosc, poniewai nieoo psuje to postrzeganie przyrzqdu. Przebiegi o CZ'!Slolliwosci 10 kHz, ampliludzie 1 V i r6:i.nych ksztaltach pokazano na rysunku 9.
konstrukcji przyrzqdu (to znaczy - zasilanie z USB, brak ekranowania, wszystkie funkcje skupione w pojedynczym procesorze DSP). Plytka BSOS ma chyba za zadanie narobic nam smaku na przystawk
troszk~ zal., ze funkcjonal.no5c naprawd'l fajnego oprogra.mowania o sporych mozliwo5ciach, jest obniZana przez niedopraoowany sprz'lt. W artykule nie opisano mozliwosci pracy przystawki w sieci oraz jej wsp6lpracy z Raspberry Pi. Warto pan1i'ltac, ze plytka ma takie mo:i.liwosci, dzi~ki kt6rym dane mogq bye zbierane z wielu, nawel odleglych miejsc, a wykorzystanie ,,maliny" umo:i.liwia zbudowanie przyrzqdu pomiarowego o sporych
moZli\•voSciach. Jacek Bogusz, EP
Podsumowanie Moim zdaniem plytka BS05 clobrze spelni swojq rol'l jako anal.izator poziom6w logicznych i protokol6w komunikacyjnych, chociaz raczej przyda siq raczej w zaslosowaniach amatorsk:ich i do szybkiego ,,przedzwaniania" obwod6v.,r bardziej, ni:i. dla profesjonalisty. a lo ze wzgl<:du na dekoclowanie jedynie poclstawowych protokol6w komw1ikacyjnych, to jest: SPJ, UAin: J'C i CAN. Wadq jest tez raczej n iewielka liczba kanal6w, co ogranicza analiz~ praktycznie do danych o szerokosci 1 bajta. Oprogramowanie oscyloskopu, mi.mo ii. bardzo funkcjonalne, korzysta raczej z k:iepskiej, zaszumionej platformy. Przy czutosci rz'ldu 10 mV/dzialk'l warto by bylo zadbac o lo, aby szumy byly mniejsze niz 1 mV. Najlepiej, aby byly zupeln ie niewidoczne, ale to truclne do osiqgni'lCia przy takiej
Rysunek 9. Przebiegi o cz11stotliwosci 10 kHz i amplitudzie 1 V generowane przez BS05: a) sinusoidalny, b) tr6jk<1tny, c) prostok<1tny
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
ele~:troniczne
przeznaczone wytqcznie do uZ.ftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
107
MICROTEST
nt.A~Ut>EMlfi r nuo1. S1C Trin Error
1
i.01828mH 133.8 Q ~
E 1 0000"11
c ,! XBZY
! DRG :;erle
=:J
111 .iO .OO-.<
.!SU:JC•:::Z:
1zo.ook!lz .o.000 n
Mostek RLC - MICROTEST 6377
Dodatkowe informacje: NON, 02-784 Warszawa. ul. Janowskiego 15, tel./faks: 22-641 -15-47, tel. 22· 641-61-96. e-mail:[email protected], www.ndn.com.p l
Chyba najczr;sciej opisywanymi przyrzqdami pomiarowymi, tmfiajqcymi do redakcyjnych test6w, sq oscyloskopy cyfrowe. Nieco rzadziej otrzymujemy analizato1y widma, analizatory stan6w logicznych, zasilacze, generatory. Mierniki RLC (mostki) plasujq sir; gdzies na koflcu tej popularnosci, a sq to przyrzqdy trudne do zastqpienia w zastosowaniach produkcyjnych i nie tylko. Microlesl Corporation jest firm
pr<\dowe DC, impulsowe/udarowe testery wykorzystywane do pomiar6w element6w indukcyjnych (cewek, silnik6w, transformator6w, przekafo ik6w itp.), teslery wysokonapi~ciowe, stanowiska pomiarowe silnik6w itp. Microtest produkuje ponadto liczne akcesoria wykorzystywane w swoich urz
e\I\ 1 en:08 ie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
Mostek RLC - MICROTEST 6377 Mostek RLC 6377 Mostki RLC stanowi'l waZn'[, przy tym catkiem pokazn'I grupfl wyrob6w Microtestu. Uzytkownik z pewnosci<1 wybierze dla siebie przyrz'ld spelniajqcy jego oczekiwania. W ofercie znajd ui'l sifl ekonomiczne i wzglf)dnie tanie mostki RLC [6370, 6371 i 6372), a tak:i.e znacznie bardziej zaawansowane mierniki 6373 ... 6377, charakteryzuj&ce sif) przede wszys tkim duzymi CZfl· stotl iwosciami pomiarowymi [do 10 MHz].
Mirna, ze przyrz&dy te nazywamy mos tkami, to obsluga ich w niczym nie przypomina obslugi klasycznych mostk6w RLC, jakie znamy ze szkoly. Wszystkie przyrz'ldy S'! wykonane w technice cyfrowej umozliwiaj'lcej wykorzystanie zautomatyzowanych algorytm6w pomiarowych, wif)c w og6lnym przypadku nalezy tylko dol'lczyc klipsy pomiarowe do badanego elementu i uruchomic odpowiedni& procedurf), aby chwilf! po tym otrzymac gotowe
MICROTEST
LCR METER
MAIN MENU
MULTI STEP 1 -- - -- i u GRAPH 1-- - --
M
TEMPRATURE RISE 1 -- ---4 CAL IBRATE
1-- - -
STATUS 1 -- - " l l l
Fotografia 1. Elementy regulacyjne rozmieszczone na ptycie czolow ej mostka 6377
Rysunek 2. t<1czenie klips6w pomiarowych podczas kalibracj i zwarciowej
1
MEASUREMENT MODE S/C Trill'I Error
61.8240 nF 0.03909 D
Rdc Meas !LXBZY
Q iiJ R G Series Show Scale
1.00 Bias ange peed
I.Jae OFF Auto Med
i;m0Bom3;9 +0.000
A
Hide Setup CALIBRATE
Fotografia 3. Przykladowe wyniki pomiar6w wykonywanych mostkiem 6377
eWy·d a ei~T«~mi
Wydanie
wyniki na wyswietlaczu LCD. Mozliwe jest oczywiScie przekazywanie wynik6w pomiar6w do komputera, a nawet automatyczne sterowanie cal& procedur<1 pomiaroW'l na podstawie rozkaz6w przesylanych interfejsem np. GPIB.
Elementy obstugi mostka 6377 Pomiary wykonywane mostkami Mictotestu opisano na podstawie m iernika a oznaczeniu 6377. Tym przyrzqdem mozna mi erzyc'. elementy RLC w zakresie CZflSlotliwosci ad 20 Hz do 1 MHz, sygnalem a poziomie od 10 mV do 2 V RMS. Tryby pomiarowe S'l wybierane przyciskami funkcyjnym i rozmieszczonymi wzdluz prawej krawf)dzi ekra nu (fotografia lJ. Moiliwy jest pomiar stalonapif)ciowy (tylko dla rezystancji] lub zmiennonapiflciowy [dla rezystancji, ind ukcyj nosci i pojemnosci). Po wybraniu pomiar6w AC, na ekranie pojawiajq si'l opcje zwiqzane z tym trybem, a wif)c : pojemnosc (CJ, indukcyjnosc (LJ, reaktancja (X), susceptanc ja (B = 1/X), impedancja (ZJ i admitancja (Y = 1/Z). Parametry te sq w og6lnym przypadku wyra:i.ane liczbami zespolonymi, wi~c mierz11c je obliczane sq tez inne powiqzane z nimi wielkosci. Na przyklad, w pomiarze pojemnosci badany eleme nt jest traktowany nie jako idealny kondensator, lecz jako kondensator z rezystorem szeregowym lub r6wnoleglym - w zaleznosci ad wyboru konfiguracji. O twierajq siQ zatem mozliwosci r6wnoczesnego pomiaru dobroci (Q), tangensa delta (DJ okreslajqcego straty w dielektryku kondensatora, rezystancji szercgowcj lub r6wnoleglej (R), a takZe kond uktancji (G = 1/R). Do pomiar6w jest wykorzystywany sygnal o parametrach, kt6re mogq bye regulowane przez uzytkownika (napif)cie RMS , czf)slotliwosc). Regulacja polega np. na wyborze predefiniowanych przez producenta wartosci. Wykorzystywane sq do Lego przyciski kursorowe. Zmianie podlega podswietlony wczesniej parametr, np. cz~stotl iwosc. Wartosci liczbowe mag& bye okreslane takZe za pomocq klawiatury numerycznej. Wybrana wartosc musi miescic si~ w dopuszczalnym dla danego modelu zakresie, ale uzytkownik jest ostrzegany, gdy popelni jakis blf!d. Wif)kszosc przycisk6w klaw iatury numerycznej umieszczonej na przedniej Scianie miernika rna zwielokrotnione znaczenie. Na przyklad po naci5n i~ciu przycisku Units jest mozliwe przynajmniej teoretyczne skr6cenie wprowadzania dlugich liczb przez zastosowanie odpowied niego mnoznika (mili, mikro, nano, piko, kilo, mega itd.J. Moslek RLC mierzy parametry element6w w bardzo szerokim zakresie. W niekt6rych przypadkach, np. podczas pomiar6w malych rezyslancji, pojemnosci lub indukcyjnosci, wiqz'l si~ z tym powszechnie znane problemy. Przede wszystkim jest to wplyw
109 bez prawa do rozpowszechniania.
NIE PRZEOCZ oobo= mocy. J~• ofomwoo' w m;o;ommwo) oborlo· •
Industry-smallest 6-axis Automotive IMU
wie WLCSP o powierzch ni 2,0 mmx l ,6 mm. Element pomiarowy zostal umieszczony na dole obudowy, ::... co czyni uklad bardziej odpornym na zabrudzenie. HDC1000 mierzy witgotnosc wzgl~dnq w zakresie 0... 100% RH zapewniajqc przy tym dokladnosc 3% i rozdzielczosc 14 bit6w. Ponadto, mierzy temperaturQ w zakresie -20 ... + 85' C z dokladnosciq ±0,2' C. Sensor pobiera pr
[!]
inercyjne mog11 zapew:nic ci'llllosc pozycjonowania po utracie sygnalu z satelit6w np. w obszarach o wysokiej i g~stej zabudowie, tunelach czy parkingach podziemnych. Wietoosiowe zyroskopy i akceleratory. tak.ie jak ASM330LXH korzystai'l ze zto:Zonych algorytm6w .,Dead reckoning" wyz11aczaj11cych bie:lqcq pozycj~ na podstawie ostatniej znanej pozycji oraz zarejeslrowanych zmian czasu. przyspieszenia i kierunku ruchu. ASM330LXH jest wytwarzany z u:i:yciem najnowszej technologii THEUv!A3 umoiliw iaj
>.sv
voo
ONO
Miniaturowy czujnik wilgotnosci i temperatury Zintegrowany, pojemnosciowy czujnik wilgotnosci i temperatury HDCIOOO zapewnia uzyskanie duzej dokladnosci przy niewielkim
.'
Energooszczi:dne mikrokontrolery dwurdzeniowe do aplikacji ,,always on" Firma NXP wprowadza do sprzeda:i.y seriQenergooszczQdnych mikrokontroler6w LPC54100 zaprojektowanych do aplikacji .,always on" np. wsp61pracujqcych z czujnikami. Dzi~k.i pomyslowym rozwiqzaniom wprowadzonym w architekturze udato si~ ograniczyc o 20% poh6r mocy w stosunku do rozwiqza6 konkurencyjnych. W trybie ci'!lllego odczytu czujnik6w, mikrokontrolery LPC54100 pobierajq prqd zaledwie 3 µA przy zachowaniu zawarlosci pami~ci RAM. Ciekawostkq jest asymetryczna architektura mikrokontrolera z dwoma rdzeniami przeznaczonymi dla r6znych tryb6w pracy. Rd zen Cortex-MO+ jest uzywana do rejestrowania danych i komunikacji z uklada mi zewn~trznymi. Podczas jego uzywania pob6r prqdu wynosi 55 µ A/MHz. Z kolei drugi rdzefi - Cortex-M4F - jest uzywany do przetwarzania danych, a podczas jego uzywania pob6r pn1du wynosi 100 µA/MHz. Poza dwoma rdzeniami, LPC54100 zawiera r6wniez m.in. 12-bitowy przetwornik NC o maksymalnej szybko5ci pr6bkowania 4,8 MSps,
- oscyloskopy cyfrowe - systemy do W)'N8Zania i pomiaru drgali - oprogramowanie CAD, CAM, CAE -....-::;._.-_errulatory, symulatory, debuggery dla r62nych rodzin procesor6w 13 - kompilatory C/C++ cla r6aiych rodzin procesor6w - szkolenia wzakresie FPGA,VHDL - n~dzia na procesory sygna/owe DSP - projeklujemy, procbkujemy, szkolimy, dystrybuujemy
~
JJ ~ 4
p
--
6
-...
{) •
-r
® IAR
~\<;ffM- ~
e\l\fy·c~ fln i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. I rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do uzftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
MEASUREMENT MODE
1
Rdc Meas
90.5475 nF 0.00904 D
:!) L X B 2 Y Q [D R G
Series I
Hi +ZCL00% Lo -20.00% 50.000kHz +0.000 A
1.00 I.Jae Bias OFF Range Auto Speed Med
Hide Scale Abs
~
Saue NoM CALIBRATE
Fotografia 4 . Sygnalizacja poprawnosci wyniku (,.Pass") lub przekroczenia kt6regos z limit6w (..Hi", ,.Lo" )
nie ulegnie juZ zmianie. Czasan1i nawet nie-
wielka zrniana polo:i:enia kabli porniarowych moze spowodowac zafalszowanie wynik6w. Kalihracja obejmuje test z otwartym obwodem pomiarowym i ze zwarciem, a tak:i:e regulacj
..
.. .. .:. .. Ii:' 0
''"''
20 50 100 200
warloSci
wybranych
pararnetr6w,
kt6re S'I nasl~pn ie wyswietla ne na ekranie (fotografia 3). Wskazania Sq odswiefane z szybkosciq Max, Fast, Medium lub Slow. Przewidziano takie r~czne wyzwalanie po· miar6w. W zaleznosci od wyhranej konfiguracji (Series lub Parrarel) pomiar niekt6rych paramelr6w jest zablokowany. Na przyklad, w konfiguracji r6wnoleglej dla indukcyjnosci nie ma mozliwosci "'Yznaczania reaktancji, jest za to susceptancja. Odwrolnie jest w po· miarze szeregowym. Mierniki RLC, z uwagi na swojq precyzj'l, Sq cz<:sto wykorzystywane do dokladne· go dobierania clement6w. Zwykle zakladany jest pewien dopuszczalny rozrzut parame· trow. W takich przypadkach nieodzowny jest test okreslaj'ICY czy dany ele ment miesci si~ w zadanej tolerancji czy nie. Odpowiedni tryb zostaje uruchorniony po wlqczeniu bargrafu (opcja ,,Show Scale"). Uzytkownik powinien wprowadzic wartosc nominalrn1 parametru i jej procentowe odchylenie in plus i in minus. Czasami wygodniej jest za· dac dopuszczalny rozrzut poprzez podanie tylko wartosci minimalnej i maksymalnej. Teraz po wyswietleniu wartosci mierzonego parametru miernik sprawdza czy miesci si'l ona w zadanym zakresie i wyswietlany jest komunikat ,,Pass" oznaczaj4cy pozytywny
L•22.1111H C • 92 nF
Cini') 5251 51 8' 51 5034
500
' 972
1000
4918
2000
4$74 479 47 17
["'
....
10000
20000
!! ,,.
4)92 42"03
50000 10
1/\1 celu wyeliminowania spadk6w na· pi
lowe
Obw6d rOwnolegty LC
5000
zo
Pomiary W podstawowym trybie mierzone sq chwi-
Hide Setup
wszelkich wielkosci pasoi.ylniczych wyslti· pujqcych w ukladzie pomiarowym, zakl6ca· jqcych wyznaczenie zasadniczego parametru. Pomiar moze bye r6wniez zniekszlalcony wskutek nie uwzsltidnienia spadk6w napiQC na kablach pomiarowych. Z tego powodu nale:i:y zwracac bacznq uwag
gniazda interfejs6w komunikacyjnych, w ja· kie wyposaZono miernik 6377. Wszystkie le elementy znajdujq si
,..
100000 200000
500000
3$.10
1000000
32.l5 10
100
1000
10000
100000
f[Hz)
Rysunek 5. Wyniki pomiar6w pojemnosci kondensatora ceramicznego 47 nF w funkcji cz'lstotliwosci
Rysunek 6. Wyniki pomi ar6w impedancji r6wnoleglego obwodu LC
e\llty·cLHl ie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI uzftku Vlltasnego
Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
Mostek RLC - MICROTEST 6377 I MPEDl=INCE US FREQUEt-lCY
Fotografia 7. Wykres impedancji tworzony przez miernik
wynik testu, alba ,,Hi" lub ,,Lo" oznaczaj&ce przekroczenie odpowiedni o g6rnego lub dolnego limilu [fotografia 4). Bardzo cz'lsto bior&c do r'lki element pasywny z myslq o zastosowaniu go w jakims urzqdzcniu calkowicie zapominamy o tym, :le jego parametry w wi'lkszosci przypadk6w dose mocno zalez<1 od czl/stotliwosci. Mostek 6377 doskonale nadajc si'l do wcryfikacji takich przypadk6w. Na rysunku 5 przedstawiono wyniki pomiar6w kondensatora ceramicznego 47 nF. \Nykorzystano caly, dost'lpny w tym przyrz&dzie zakres cz'lslotliwosci (20 Hz ... 1 MHz). Z kolei na rysunku 6 przedstawiono wyniki pomiar6w impedancji r6wnoleglego obwodu LC, skladajljcego Sil/ z cewki 22,5 µ,H i kondensatora 92 nF Przedstawione charakterystyki zdj'llO r'lCZ· nie, podobny efekt mo2:na jednak uzyskac znacznie szybciej korzystajqc z opcji ,,Graph" uruchamianej z men u gl6wnego. Po zadaniu parametr6w granicznych miernik sam
wykonuje pomiary, na podstawie kt6rych lworzony jest nast'lpnie wyk res wybranego paramelru. Jest on wyswietlany na ekranie przyrz&du (fotografia 7). Mos tek 6377 nie jest przyslosowany do pomiar6w z sygnalami AC zawierajqcymi skladowa stalq. Nalezy jednak pami'ltac, ze pomiar taki jest dalece niewskazany przy badaniu element6w indukcyjnych z :lelaznym rdzeniem oraz cewek ferrytowych. Skladowa stata mogtaby powodowac lrwale magnesowanie rdzeni, a w konsekwencji is tolnq zmianQ parametr6w elemenlu. Tak:le lljCZqc obw6d pomiarowy trzeba zwracac uwag'l na lo, by klipsy nie zakt6caly warunk6w pracy badanych element6w.
Pomiary zlo:i:one Mostek 6377 umozliwia testowanie element6w przez automatyczne wykonanie maksimum 30 pomiar6w. Test taki jest
1
Copy MULTI STEP MODE - Set PROGRAM: 47 Delete Step 01 02 03 LOAD Para Ls Q B Saue Freq 10 .000k 10 .000k 100 .00k 1.00 v 1.00 v Saue as Vo lt 1.00 v Bias l'lew MAX MAX MAX Spd Hi 10 .000111H 25 .000 Q 10 .100111H RUtt Lo 9.9000111H 29 .000 Q 10 .000111H Dly 0 111S 0 lllS 0 111S
1
z
3 4 5
wykonywany w pelni autonomicznie, bez koniecznosci dotqczania mostka do kompulera. Przed pomiarem uzytkownik musi zdefiniowac operacje wykonywane w kazdym kroku. Odpowiednia procedura jest uruchamiana poleceniem ,,MULTI STEP" z menu gl6wnego. Caly pomiar ma charakter testu Pass/Fail, st<1d opr6cz wskazania samych parametr6w wprowadzane Sq ich dopuszczalne zakresy. W kazdym kroku maze bye stosowana inna cz~stotliwosc sygnalu, dopuszczalne S
Std rt MULTI STEP MODE - Run PROGRAM: 47 Freq Volt Result 10.000k 1.00 Ls 9 .8936111H PASS 10 . OOOk 1. 00 Q 22 .708 Q PASS 100 .OOk 1.00 Ls 10 .038111H PASS ZOO .OOk 1. 00 Ls 10 .852111H PASS DC 1 .00 Rdc 25 .555 R PASS
SET
PASS
[!! Lp Q Cs Cp D Z e Rs Rp X G B Y Rdc Rysunek 8. Zestawienie parametr6w pomiar6w zlofonych
Rysunek 9. Zestawienie wynik6w pomiar6w zl ofonych z ocenot og6lnq (w tym przypadku ,,Pass")
eWy·d a ei~T«~mi
Wydanie
111 bez prawa do rozpowszechniania.
PREZENTACJE
Multimetr analogowy Voltcraft VC-5080
Wit:cej informacji: Redakcja Elektroniki Praktycznej dzi~kuje firmie Conrad, dystrybutorow i przyrzqd6w marki Voltcrah, za wypoi:yczenie multimetru VC-5090 do test6w.
Multimetr dotarl do redakcji w pudelku, kt6rn mialo naklejonq etykiet{! na prawie calej fotografii przyrzqdu. Przez to az do koflca nie bylo wiadomo, z jakim przyrzqdem mamy do czynienia. Owszem, na pudelku bylo napisane ,,analog multimeter", ale jakos tak w pierwszym momencie nie domyslilem si{!, o jakiego rndzaju przyrzqd clwdzi. Ot po prostu (i zapewne) kolejny, typowy multimetr. Ale po otwarciu pudelka szeroko usmiecJwqfem Si{! - juz dawno nie widzialem takiego przyrzqdu i nie wierzylem, ze jeszcze ktos je produkuje i oferuje.
Na pierwszy rzut oka multimetr cyfrowy r6zni siQ od analogowego przede wszystkim polem odczytowym. W tym pierwszym s11 to liczby pokazywane na wyswietlaczu, a w tym drugim - wskaz6wka przemieszczajqca si~ po skali przyrzqdu, tzw. ustr6j pomiarowy. Ale lo tylko na pierwszy rzut oka. je§li przyjrzee siQ dokladniej, tow multimetrze cyfrowym cala informacja analogowa musi bye przeksztalcona na cyfrow& po to, aby mogta bye pokazana na wyswietlaczu. NajczQSciej mierzona wielkosc fizyczna jest wmieniana na napiQcie, kt6re moze bye mierzone za pomoc& przetwornika analogowo - cyfrowego, a nast~pnie wyswietlone na przyklad przez mikrokontroler. W multimetrze analogowym ustr6j pomiarowy pracuje analogowo, a wychylenie wskaz6wki jest proporcjonalne do nat~Ze nia pr&du plyn11cego przez ustr6j. Pomiar analogowych wielkosci fizycznych wymaga jedynie ich zamia.ny na prqd, ewenlualnie wzmocnienia lub ostabienia. Pritd otrzymany w wyniku przeksztalcenia jest przepuszcza· ny przez ustr6j pomiarowy i.. . juz. Owszem, mierniki cyfrowe mog& miec wi~cej mozliwosci, na przyklad wykonywac obliczenia na podstawie wynik6w pomiar6w, ale S'\ pewne obszary zastosowaf1, w kt6rych mierniki analogowe Sq niezastqpione. Multimelry cy· frowe pr6bujqc jc doscignqc S'\ wyposazane w tzw. bargrafy, ale tylko cz~sciowo i troch~
nieudolnie nasladujii one wskaz6wk~ miernika analogowego. Miernik analogowy jest niezaslqpiony, jesli mamy do czynienia np. z napi~ciem wolnozmiennym. Obserwujqc wskaz6wk~ miern ika bez lrudu jeslesmy w stanie wyobrazic sobie obwiedni~ sygnatu. Tak:ich informacji nie darn nam miernik cyfrowy, poniewa± bQdziemy widzieli zmieniajqce si'l liczby, wi'lc mo:i:cmy wyobrazic sobie trend sygnatu, ale z obwiedniq b
lu. l dlatego, jesli bP,dziemy mieli np. do czynienia z iskrzeniem w ob\·Vodzie, to z duZci
doz& prawdopodohielistwa zauwazymy drgajqC<\ wskaz6wk
p
niz w cyfrmV}~n. Podohne przyklady mozna m.nozyc. Pornimo post~pu technicznego oraz lego, ze miern iki cyfrowe Sq coraz lepsze, :le maj& niezaprzeczalne zalety i mog& wykonywae operacje na wynikach pomiar6w, lo S'I jednak sytuacje, w kt6rych niezaslqpiony oka±e si~ miernik analogowy. Dlatego warto go mieC w swoiit1 \·Varsztacie. Multimetr Voltcraft VC-5080 i.askoczyl mnic swojf( funkcjonalnoscif(. Mierzy prf(d staly i prze1nieru1y, napi
e\lli 1·cn:1~ i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. I rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s Wydanie elektroniczne przeznaczone Wy'tqcznie do uZ.ftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
LU+
Multimetr analogowy Voltcraft VC-5080 Tabela 1. Podstawowe parametry multimetru Voltcraft VC-5080 Kategoria pomiarowa CAT Ill maks. 500 V w odniesieniu do ziemi 500 v Z lustrem pod wskaz6wkq Okolo 10 MQ Bateria 9 V (6F22) oraz dwa paluszki 1,5 V (AA) o ... +4o·c
Maksymalne napi~cie mierzone Wskainik analogowy Rezystancja wewn~trzna woltomierza Zasilanie Temperatura uzytkowania Temperatura przechowywania Wysokosc uiytkowania
Rysunek 1. Schemat ideowy obw odu do pomia ru wzmocnienia prqdowego tranzystora do zasilan ia mier nika rezystancji, natomiasl bateria 9-woltowa zasila pozostale obwody przyrzqd u . Bater ie umieszczono pod klapkq i S'l one dost~pne po odkr(lcen iu sruby blokujqcej. Na spodzie miernika zamontowano rozkladanq n6zk~. kt6ra umoZliwia jego podparcie i u stawienie w pozycji pochylej, ulatwiajqcej odczyt. Zakresy pomiarowe sq wybierane za pomocq typowego pokr~tla. Zacisk masy (co lypowe w multimetrach) jest wsp6lny dla wszystkich funkcji pomia· rowych, zacisk ,,plusa" trzeba przelqczyc, jesli wykonuje sifl pomiary duzych prqd6w. Zakresy pomiarowc Sq zabezpicczone bczpiecznikiem, co powin no ustrzec przyrzqd przed uszkodzeniem. Zalqczenie zasilania jest sygn alizowanc za pomoc11 czcrwoncj diody LED. Normalnie, na zakresie pomiarowyrn napi
Wilgotnosc wzgl~dna Zakres temperatury, w kt6rej jest gwarantowana niepewnosc pomiarowa
< 75%, bez kondensacji
Ci~zar
Okolo 460 g
Wymiary (dlugoscx szerokosc x wysokoscl
160 mmx 105 mmx40 mm
+ 20 ... + 26· c
Tabela 2. Niepewnosci pomiarowe multimetru Voltcraft VC-5080 Niepewno~c Uwagi Zakres 0,05 v ± 4% Rezystancja wewn~trzna 10 MQ ±3% 0,5 V/2,5 V/10 V/50 V/250 V/500 V 10 V/50 V/250 V/500 v ± 4% 25 µN 0,25 mN2, 5 mN25 mN250 mA ±3% 10 A
±4%
x1 n (20 n) x lO Q (200 Q)
± 3% ±3%
x1 kn (20 )kn x10 kn (200 kn)
± 3%
Spadek napi~cia s50 mv Bezpiecznik F0,5 N500 V Bezpieczn ik F10 N 500 V Maks. 1 minuta co 15 minut
do 150 mA. Ta funkcja swietnie nadaje si
go na skali przyrzitdu. Napi
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Wydanie
-10.. . +5o· c Do 2000 m n.p.m.
Pom ia r na zakresie X10 (200 Q) Napi~cie testowe V"= 3,2 V Prqd pomiarowy: 1,5 µA na za kresie x 100 kn 15 µA na za kresie x 10 kn 0, 15 mA na zakresie x 1 kn 15 mA na zakresie x 10 Q 150 mA na zakresie x 1 n Sygnal dzwi~kowy przy rezystancji obwodu <200 Q
2,5 ... 10 V. Impedancja wewn
Podsumowanie Multirnetr dobrze speln ia swoje zadanie. Cieszy zwlaszcza akustyczny test ciqgl osci, w kt6rym pomiar jest wykonywan y natych miast, bez oczek.iwania na ustalenie si4;{ prze-
lwornika mierzqcego napi<:cie, co jest wlasno§ci<1 miernik6w cyfrowych. Ustr6j pomiarowy wyposafono w lu stro umieszczone pod wskaz6wkq, co umoZliwia unikni(!cie b l(!d u paralaksy. Obudowa miernika jest solidn a, wykonana z szarego tworzywa sztucznego. Pokr~llo wybor u fu nkcji dziala pewn ie i bez zaci~c. Mullime lr jest bardzo c iekawq alter· natywii dla przyrzqd6w cyfrowych i moim zdaniem b
113 bez prawa do rozpowszechniania.
AUTOMATYKA I MECHATRONIKA
PLC z panelem HMI
- razem czy osobno? W ostatnim czasie na rynku PLC zapanowala moda na sterowniki zintegrowane z panelami, czyli tzw. sterowniki pane/owe. Za takim rozwiqzaniem przemawia wiele zalet, o czym przekonujq coraz to kolejni producenci, wprowadzajqcy modele tego typu do swoich ofert. Niestety, czqsto marketingowe has/a przyslaniajq problemy, jakie wiqzq siq z uzywaniem takich, zintegrowanych rozwiqzan. Dopiero bardziej wnikliwa, obiektywna analiza, pozwala zdecydowac, czy w danej aplikacji lepiej sprawdzi siq zintegrowany PLC z pane/em, czy niezalezne: sterownik i wyswietlacz. Naturalnym trendem nowoczesnej automatyki jest korzystanie z osiqgniQc technologicznych i ulatwianie obslugi zainstalowanych urz1[dzef1. Swietnym sposobem na speinienie lych cel6w jest u:iywanie kolorowych wyswietlaczy - np. cieklokrystalicznych, w celu tworzenia estetycznych, a w tym nawet dolykowych interfejs6w ui.ytkownika. Nie jest lo niczym nowym, gdyz panele operatorskie, zar6wno duze, jak i maiy, pojawily siQ w automatyce ju:i "~e le lat temu. Natomiast od kilku lat rosn4c'[ pop ularnosciq ciesz11 siQ sterowniki zintcgrowane z panelami i S'! one coraz chfllniej wybierane przez klient6w. Pot~ga
integracji
Takiemu rozwojowi sytuacji nie ma si~ co dziwic. Skora w instalacji i tak maj11 sifl znajdowac, zar6wno sterownik, jak i panel HM!, dlaczego by ich nie umiescic w jednej obudowie? Przeciez i lak bezposrednio siQ ze sob& komunikuj11, nierzadko za pomoC'! specjalnie przystosowanego w tym cel u interfejsu. Pol11czenie ze sob& dw6ch urz11dzen niesie ze sob<1 wiele korzysci. Nie dose, ze malcj4 koszty obudowy - zamiast dw6ch, wystarczy jedna, to mozna zaoszczfldzic takZe
Fot og rafia 1. Unitronics V 1210 - panel HMI zintegrowany ze sterownikiem
na pol11czeniach kablowych pomifldzy ekranem i sterownikiem. Nawet koszt instalacji jest mniejszy, gdyz montaz jednego produktu bfldzie zawsze przebiegal szybciej niz zamontowanie dw6ch, l<1czonych ze sob& urz<1dzeii. Nie ma lei obaw o jak<1s niekompatybilnosc pom i~dzy wybranymi produktami, choc o lfl kwestiQ raczej nie ma co sifl martwic w przypadku rozwiqzaii automatyk.i przemyslowej. Producenci podkreslajq te:i fakt, ze sterownik zintegrowany z panelem mozna latwiej programowac, a wgranie utworzonego kodu programu odbywa si~ jednorazowo, za pomoc11 tego samego kabla. W koiicu - slerownik z ekranem najcz~sciej zajmujq mniej miejsca niz dwa niezalezne urz11dzenia, co pozwala ograniczyc koszty przygotowania odpowiedniej przeslrzeni w szafie sterowniczej.
Problemy na dlu :iszil
met~
Wszystkie powyzsze stwierdzenia s11 jak najbardziej prawdziwe, ale zakup rozwiqzania
e\11ty·cn:1/qie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
zintegrowanego wi11ze siQ tez z pewnymi problemami. kt6rych mozna nie przewidziec, lub kt6re mog<1 wydawac si~ malo istolne. Perspektywiczrtie mysl11c, nale:ialoby wzi<1c pod uwag~ dlugofalowe skutk.i uzytkowania i calkowity koszt utrzymania oraz modernizacji, w przyszlosci.
Czarny scen ariusz Wyobrazmy sobie sytuacj~. w kt6rej operator w trakcie pracy uszkadza ekran dotykowy panelu HM!. Jesli pa nel jest niezaleinym elementem, osobno zamonlowanym i dolqczonym przewodami do sterownika, wystarczy nabyc nowy panel, odl<1czyc i odkr~cic uszkodzony, a nast~pnie przykr~cic i podl4czyc nowy, po czym wgrac do niego oprogramowanie. Procedu ra przebiega niezaleznie od dzialania prowadzonego procesu przemystowego, o tyle o ile jego nadz6r za pomoc11 panelu nie jest konieczny non-stop. Gdyby jednak panel by! elementem zintegrowanym ze sterownikiem, przebieg rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
PLC z panelem HMI - razem czy osobno?
Fotografia 3. Miniaturowy PLC z malym panelem i klawiaturil firmy Horner urzqdzeniami jednoczesnie. Taki niezalezny panel moze wi ~c lei sluzyc jako interfejs dosl~powy do systemu SCADA, co zwiqksza jego uniwersalnosc.
Montaz w praktyce
Fotografia 2. Lenze p500 - panel HMI zintegrowany ze sterownikiem procedury wymiany ekranu nie bylby talc prosty i bezproblemowy. Nie da siQ bowiem wymienic komponentu takiego urzqdzenia, bez odlqczenia calego produktu od zasilania. A to oznacza, ze awaria ekran u dotykowego wiqZe si~ z koniecznosciq zatrzymania prowadzonego procesu przemyslowego. W wielu przypadkach wiqze si~ to z bardzo duzymi kosztami. Z dodatkowym kosztem nalezy si~ tez liczyc ze wzglEldu na fakt, ze wymianie podlegac b(ldzie wtedy panel i sterown ik jednoczesnie, kt6re jako calosc sq bardziej kosztowne niz bylby sam panel, wymieniany w pierwszym scenariuszu. Problemem moze bye tez niedost~pnosc dotychczas stosowanego modelu urzqdzenia, co maze skutkowac potrzeb4 aklualizacji stworzonego wczesniej oprogramowania. Zmiana programu samego dla panelu dolykowego hEldzie proslsza i mn iej krylyczna niz wprowadzenie zmian w kodzie dla sterownika i dla HMI.
niezale:i:nego HM.I. Co wiElcej, jesli dotychczasowy panel nie jest wys tarczajqcy do realizacji nowych funkcji, nic nie stoi na przeszkodzie by go wymienic na inny, bardziej zaawansowany model, o ile tylko nie jest zintegrowany ze sterownikiem. Nowe urzqdzenie moze nawet pochodzic od innego producenta, o ile tylko obsluguje le same standardy wymiany danych. Nowoczesne panele HMI korzystajq z protoko16w, kt6re pozwalai
Awarie i aktualizacje, kt6re mogq nastr~czac wiqkszych problem6w w sterown ikach zi ntegrowanych ni:i: w instalacjach zto:i:onych z oddzielnych PLC i HM!, to nie jedyne trudnosci, z kt6rymi spotykajq nabywcy rozwi11zai\ zintegrowanych. Problem moze pojawic si~ tez na etapie monta:i:u, choc teoretycznie to wiasnie w momencie zalcupu i inslalacji, ttr24dzenie Lego typu wykazuje swoje gl6wne korzysci. Klasyczne panele HM ! sq cz~sto montowane na drzwiach szaf slerowniczych, zapewniajqc ciqgty dostqp do ekranu, a jednoczesnie chroniqc wn~trze szafy przed kurzem, wilgoci<1, skrajnymi lemperaturami i zabrudzeniami. Aby to bylo mozliwe, pa nele
Trudna rozbudowa \Nyobrazmy sobie teraz zupelnie standardowy scenariusz, w kt6rym wraz z rozwojem firmy, pojawia si~ koniecznosc zaktualizowania oprogramowania inslalacji przemyslowej. Bywajq sytuacje, w kt6rych korzystna jest rozbudowa aplikacji wizualizacyjnej. bez potrzeby modyfikacji kodu wykonywanego przez sam sterownik. Dodanie nowych mozliwosci dla panclu zintegrowanego b~dzie trudniejsze niz w przypadku
• • • • • • • •
Fotografia 4. Panel HMI firmy Sieme ns
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Wydanie
115 bez prawa do rozpowszechniania.
AUTOMATYKA I MECHATRONIKA
Nie zawsze kompleksowo znaczy lepiej lqczenie funkcjonalnosci r6znych urzqdzeri to naturalna konsekwencja upraszczania czynnosci zwiqzanych z instalacjq i przygotowaniem obiektu automatyki. Skraca to cz~sto znacznie czas potrzebny do przygotowania aplikacji od strony programowej oraz sprz~towej. czyli instalacji i lqczenia. To niezaprzeczalne zalety, ale trzeba pami~ ta<' o sytuacjach wyjqtkowych i awaryjnych. Rozbudowanie takiej aplikacji niesie za sobq znacznie wi~ksze naktady finansowe. Nalezy wyposazyc maszyn~ w nowe zespolone urzqdzenie. Jezeli wystqpi awaria w module HMI - nie zawsze mofoa pozostawi<' pracujqcy PLC w obiekcie na czas usun i ~cia usterki. Panele HMI wyst~pujqce jako odr~b ne urzqdzenia najcz~sci ej majq wbudowane
wwww.mul•iproiek•.pl
MulliPro •ekt® protokoty komunikacyjne do wi~kszosci urzqdzer\ automatyki. To daje swobod~ w doborze pozostatych komponent6w i uniezalefoienie si~ od konkretnego dostawcy. Multiprojekt jest dostawcq komponent6w au-
tomatyki przemystowej. Oferujemy sterowniki PLC oraz panele HMI. Zapraszamy do zapoznania si~ z ofertq i promocjami na naszej stronie: www.multiprojekt.pl. Autor wypowiedzi: Maciej Sakowicz
-
Fh.- IPG
··~~
"- -----
FX
-ac
Fotografia 5. Duzy, samodzielny sterownik PLC firmy Mitsubishi le musz
Podsumowanie Co w Lakim razie mozna zrobic'I jaki rod zaj produkt6w wybrae? Przede wszystkim nalei:y zastanowie siQ, kt6re z op isanych problem6w bQdq mialy zastosowanie do dan ej sytuacji. Trzeba zwr6ciC u'.vag~ na urniejscowienie panelu i sterowni ka, oszacowac koszty ewentu alnego ws trzymania produkcji i ocenic, czy powstala aplikacja ma w przyszlosci bye rozbudowywana , czy lez moi.na i
e\l\ty·cn:rn ie dIa: a I e ksa nde r@kaw e czynski. pI
na koszty poczqlkowe, b~dq one po prostu lepszym wyborem. Moina siQ tez zastanowie nad rozw:iqza niem alternatywnym. jakie pojawia si~ w ostatnim czasie. Niekt6rzy producenci zaCZQli tworzye aplikacje, przeznaczone do pracy na urz(!dzeniach z syslemem operacyjnym iOS lub Android, a kt6re przeistaczajq smarlfon lub tablet w przenos ny panel HM!. Nie S'\ lo zazwyci.aj ba rdzo i.aawansowane rozwi
Marcin Karbowniczek, EP rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do uZ.ftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
AUTOMATYKA I MECHATRONIKA
..-....
.,14',_0.-
.. • lotOl.1 1.0CO'i°'4l
"'"-
tl°LoVDl. 10.V-
.. • lefl41..l'-OGO!CM*l ,:t .._
r .....::DitV• .. • LOOOl.)l.OCO'i°""'l
.:i s.Sl""l.OQll9.)0.V•
-·
Vk!ttnle:tioflt
1 c..o.~
;..J Oititaol
" "''
• a-'-> f \OG()lltll'\iflctoflllt' , ~ ....... M .. , .....0 ....)
........
.. , ..... 1 ~
... -·-----
' °""'--""
Nowe funkcje Logo Soft Comfort v8 Nowe mozliwosci sterownik6w Logo! wymusily na tw6rcach srodowiska IDE zaimplementowanie blok6w FED s/uzqcych do obs/ugi funkcji sieciowych, kt6rych nie mialy poprzednie wersje tych bardzo interesujqcych i uzytecznych urzqdzeil. Co ciekawe, przy okazji uleglo zmianie ca/e srodowisko projektowe, dzifiki czemu Logo! programuje sifi wygodniej i jest jeszcze bardziej elastyczne w aplikacjach. Maim zdaniem, w por6wnaniu z poprzednio uzywanq przeze mnie wersjq LSC 6.1, nowe srodowisko projektowe jest znacznie Jepsze.
wspominam? Poniewaz ta sytuacja zmusila mnie do wykonania aktualizacji oprogramowania ,,przekrojowo", na kaidym z tych komputer6w, pracuj<1cych pod kontrol
Kilka lat lemu kupilem pierwszy zestaw slarlowy sterownika Logo! z kablem sluz(\· cym do wym iany danych pomiQdzy PLC a komputerem osobistym oraz oprogramowaniem Logo Soft Comfort, chyba w wersji 5. Mimo iz srodowisko projektowe dla slerownik6w Logo! nie jest darmowe (jego aklualna cena to - zaleznie od kursu Euro - okolo 200 zlolych brullo). lo od momcntu zakupu, co warte podkreslenia, kazd(\ aklualizacjQ wykonywalem za darmo i nikl nie zqdal ode mnie zaplaty za nowq wersj'l programu. Nie bylo inaczej, gdy pobieralem
giwane r6wnieZ przez najnowsze Logo! 8.
ze strony internetowej fumy Siemens aktual izacjQ do wersji 8. Zanim jednak o tej aktualizacji, lo nalezy siQ kilka sl6w wyjasnienia. Do pracy uzywam dw6ch komputer6w i tabletu. Komp uter slacjonarny i tablet pracujq pod kontrol<1 Windows 8 (w wersjach 32· i 64-bitowej), natomi asl notebook pod Windows 7 w wersji 64-bitowej. Logo Soft Comfort u:i:ywam na notebooku {przez wiQkszosc czasu) i tablecie (przewaznie, gdy podr6:i.ujQ). mimo iz mialem je zainstalowanc r6wniez na komputerze stacjonarnym. Dlaczego o tym
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Wydanie
W wersji 7 oprogramowania dodano nie lylko funkcje sieciowe, ale r6wniez inne bloki funkcjonalne: Nowe bloki FBD: Astronomical clock, Anolog filter, Max/Min, Average 11alue, Stopwotc11, kt6re mogq pracowac r6wniez na starszych wersjach Logo!. Nowe funkcje interfejsowe. Slerownik Logo! poczqwszy od wersji 7 moze petnic funkcjQ ukladu peryferyjnego przesylajq· cego dane w sieci Ethernet, wi~c dodano funkcje sluzqce do wysytania (Network
117 bez prawa do rozpowszechniania.
AUTOMATYKA I MECHATRONIKA output, Network analog output) oraz odbioru [Network input, Network analog input) danych. Zaktualizowano bloki FBD Message text i Shift register. Nowe Logo! moze wyswieLlac wiiicej linii na wbudowanym LCD i obstuguje nowe panele HM!, wi
podzielic na wyswietlane w trybie diagramu FBD (lub drabinkowym) oraz w lrybie sieciowym [rysunek 2). Podzielono pasek narztidziowy, kL6ry teraz jest wyswietlany jako ..Programming toolbar" nad d iagramem FBD oraz ,,Networking loolbar" natl oknem projektu. Po drugie, rozbudowano system zabezpieczen - teraz uzytkownikow i mozna nadawac uprawnienia dosl
srodowiska. Wprowadzono mozliwosc': konfigurowania ekranu, na kt6rym b'ld'\ wyswiellane komunikaty. Mozna zdecydowac jak btidzie wyglqdal ekran sterownika po zalq· czeniu zasilania (wybrac komunikal domyslny), gdzie i w ilu liniach btidzie wyswietlany komunikat. 'Wprowadzono r6wniez zmiany ..kosmetyczne" przyspieszaj&ce i ulatwiaj&ce pracii programisty lub zwiqzane z nowym typem sterownika. Na przyklad, teraz na diagramie FBD nie trzeba wywolywac narz~dzia do wy· konywania polqczeii.. Wystarczy - w trybie wskazywan ie obiekt6w - najechac wskaznikiem myszy nad odpo"~edni
Z \ 1viaszcza
przy blokach wielowejsciowych. takich jak liczniki dwukierunkowe, limery i inne, majqce wejScia zerowania, ustawiania, zrniany kierunku, wyzwalajqce dzialanie itp. Na diagramach FBD tworzonych dla nowszych sterownik6w Logo! mozna tez uzywac dluzszych nazw opisowych (do 12 znak6w), co ulalwia orientowanie si~ na schemacie. Sam schemat mozna rysowac na kilku arkuszach - przypomnijmy, ze moze on 7..awierac nawet 200 i wi'1cej blok6w FBD! Nie bez
znaczenia jest przy tym fakt, ze po odczylaniu programu z pami!1ci Logo! bloki FBD sit ulozone dokladnie tak, jak to bylo intencj& programisty (dziala z Logo! 8). W poprzednich wersjach LSC, jesli nie mielismy dosl~pu do fr6dla, to po odczytani u programu z Logo! otrzymywalismy bloki FBD .,zrzucone" w jedno miejsce [wyobrazmy sobie pl&tanin~ 200 blok6w w jednym miejscu .. .) i teraz trzeba byto zadac sobie sporo trudu, aby na powr6l rozmiescic bloki na arkuszu i polqczyc je w jakiS logiczny, czytelny spos6b. Ten spos6b by! ,.nasz", niekoniecznie zgodny z intencjami programisty, co moglo powodowac, ze dzialanie pewnych funkcji bylo trudne do przeanalizowania. Koniecznie musz~ wspomniec tez o jednym bardzo waznym udoskonaleniu funkcjonowania blok6w FBD. Teraz pomitidzy blokami parametry mozna przekazywac nie przez polqczenie, ale przez referencj~. Przypomina to mechanizm i
.. : Qi .
: : BJT1l : vln1tructo-11
j[•
~~·if§
: : BIT 1:
~ c C:Ursort.., I ' LOCO! TO Function I • Shltt rt91attbet
.. t N • •
Statut 0 (low) Status l
(l'tlth)
Output Open COr"IM
• •"11 • t'.:.1 """'°11
..... .. ...... ' . . . . ' .. . . . . .
:: BIT.3 :
"' Anotog Input 11/0 An~~
"Jll Analog flag
!:! .......... • !J Basie functJons
.. .. .. .... ....
· · ·Bt:T O.VP : · · : : : ·
' ANO
........
u
ANO (Edg•}
• \twlO (Edge)
"""
''·NOR '' XOR '.NOT
• ~ Special fundions
. -tJ .......
. a 0n-0t1~y
:BLT. PAR ·: : : ; : : :'
li ott·o.lay
·· a_E
..=--~ rw..IOf'f. f»IMr
•
01.A.6.Standatd 100'*
Rysunek 1. Wygli!d ekranu Logo Soft Comfort v8 przy tworzeniu programu w trybie pojedynczego sterownika
e\llty·c~J aie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. I rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do uZ.ftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
p
Nowe funkcje Logo Soft Comfort v8 impuls6w sterujqcych pracq pompy. Jak latwo domyslic si~, pompa jest ukladem mechanicznym, kt6ry musi rozpl)dzic sill od pewnej minimalnej pr
Output w tempie 500 krok6w na selrund~, dodawanym lub odejmowanym , zaleznie od tego, czy Level jest wi
umozliwiajqcy kontrolowanie aplikacji funkcjonujqcej na Logo! oraz mon itorowanie stanu jego wejsc i wy jsc za pomocq przeglqdarki, a jesli tak, to wprawny programista r6wniez jest w stanie wykonac aplikacj'l pracujqcq pod kontrolq dowolnego sys temu operacyjnego i u:iywajqcq Logo! jako inleligentnego ukladu peryferyjnego. A na koniec smaczek! Ze s trony internetowej Siemensa mozna aktualizacj'l, dzi~ki kt6rej uzyskamy polskq wersj~ menu o raz plik6w pomocy. Osobiscie korzystam z wersji angielskiej, ale myslfl, ze spoJszczenie bfldZie duzym ulatwieniem dla wielu potencjalnych uzytkownik6w. jednym zdaniem, zmiany Sq Jiczne i warto o nich przekonac sill samemu. Jest ich tak w iele, :ie nie spos6b opisac je wszystkie. Niekt6re sq tak naturalne, 2e nawel si~ ich nie zauwa:la podczas pracy. Ja podstunttjfl calq prac~ wykonan(! przez lw6rc6w nowego Logo Soft Comfort jedynym zdaniem - dobra robota! Ale z drugiej strony przychodzi refleksja, ze ,,male" Logo! leraz jes t w stanie realizowac zadan ia, kt6re dawniej m6gl wykonywac tylko ,,duzy" S7, a przy tym jest duzo tansze. To daje do mysle nia. Przewaznie tworz~ program w ,,j~zyku" FBD. jest on dla mnie o tyle tatwy, ze w przeszlosci budowalem uri4dzenia elektroniczne z uzyciem przerzu tnik6w, bramek logicznych , rejestr6w przesuwnych itd. P6Zniej
NetwotllPr~I
v
~ Project
El
'°"'PC
If Add Nt''N 09'ltCt' • i1 L090S_l [LOCO! OW)
[
i(t S.ttings
V Logo8_1 Diagram • iii l.Og00-2 [LOCO! OIM) i(t S.ttings
._._,
:." U>908-2 Diogr•m
......Cl...
192.188.0.2
I·
i't]'->OllA
l'I
Cl
••••••••
1 f".:IQ1>,!
1111
"l C" e!~f!!!III
OCD OD
<4~
"'llli 11:.llo .r]tlHfl
Sr-L~~-l~~rom x~l!" ~l.Og00 ~--' ~0log~••_m~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~...,...,y v lnslructto..
CJ ~..Constants ·... ~ • Cj lllgbl I
Jnpvt
' cunork., ' LOGO! TD F4locUon te)'
' Shift register bit t.
StatusO(low) Status 1 (high)
Q
Output
~
" Op«I conneaor
• A>l! • Cj Analog .111 Analog Input "' Anolog output "' Anok>gflog
· O Netwoii<
FJI
~
•.•• ~·y-··
Selection
Rysunek 2. Wygl
eWy·d a ei~T«~mi
Wydanie
119
bez prawa do rozpowszechniania.
Podzespoty
S2tlll:TMllll2 S:•TIMll'tJ 32.-TIMCRit
""'°°""""" ""''""""
~ ""'°"""''" ""''""""
PIH INTIMlPTS
ograniczenie liczby element6w i kosztu obwodu sterowania oraz mo:i:liwosc korzystania z wielu algorytm6w. Ulatwiajq one zapewnienie kompatybilnosci EMC dziElki regulacji nachylenia zboczy sygnal6w w tranzystorach MOSFET. Oferujq inteligentne tryby ograniczania poboru mocy. Sq oferowane w obudowach PG-VQFN zajmujqcych na plytce drukowanej powierzclmi~ zaledwie 49 mm' (7 mmx 7 nun). Wa:i:niejsze parametry: Rdzei\ ARM Cortex·M3 taktowany cz~stotliwosciq do 40 MHz. Do 128 kB pami~ci Flash. Do 4 kB pam i~ci EEPROM (emulowana za pomocq Flash). Sterowniki MOSFET z pompq tadunku. Ukiad kontroli nachylenia zboczy. Zintegrowany transceiver LIN 2.2 zgodny z norm4 SAE )2602. Aktualnie oferta uklad6w TLE987x obejmuje 6 typ6w r6:i:niqcych si~ cz~stotliwosci4 taktowania (24 lub 40 MHz), wbudowanym interfejsem (PWM lub PWM + LIN). pojemnosciq pamiQCi RAM (3 lub 6 KB) i Flash (36, 64 lub 128 KB).
JRZVJ NA TE STROM Architektura LPC54100 zesp61 energooszczEldnych interfejs6w szeregowych (I'C FM+, 4XUSART, z x SPJ) oraz do 50 lin ii 1/0. Mikrokontrolery serii LPC54100 sq oferowane w obudowach WLCSP49 (3,2 nunx3,2 mm) i LQFP64 (10 mm xlO mm). Mogq pracowac w szerokim zakresie temperatury otoczenia od -40 do + 105°C.
. .... .. __ -•--.
http://goo.g/fQiSl4a
:-Moduty oraz czytniki RFID .\'·. ·(.· ;;:. -~ . I ~- ... :-:/i "\ net ron1x.p ~~~\.
_MIFAR£'. UNIQUE:. /CODE:". HITAG-. QS, HID' ~
Smart BLOC Module
. .. . . . .
.
+--
ii
3-fazowe sterowniki silnik6w BLOC z wbudowanym mikrokontrolerem i FET
Hrm• Oofiooo" oforu;' "'" , .fawwyoh "'ro~Bmw s1lnik6w BLDG oznaczonych symbolem TLE987x, • "• przeznaczonych do slerowania 8ilrnkami w pompach % ;..t i wentylatorach. Sq to sterowniki trzec1e1generacj1 wytwarzane w technologii 130 run, wyposazone w rdzen L:I::..:. • ARM Cortex-M3 i wyjsciowy uklad wysokopr<1dowy z tranzyslorami MOSFET, bezposrednio zasilajqcy uzwojenia silnika. Uklady TLE987x maj<1 t~ samq jednostk~ centralnq, chociaz r6:i:ni& si~ cz~stolliwosci<1 taklowania oraz wielkosci<1 pami~ci Flash. Majq le same peryferia, co wczesniejsze sterowniki 2-fazowe - TLE986x. Firma Infineon dostarcza dla nich zestaw narzEldzi deweloperskich, w tym: kompilator, debugger, plytk~ ewaluacyjrn1. sterownik interfejsu LIN oraz przykladowe kody program6w do sterowania silnikiem. Najwa:i:niejszq zaletq zastosowania nklad6w TLE987x jest
'i1
•
iiiii1 www.piekarz.pl .-1111 cz~SCIELEKTRONICZNE
s p r zedaz@piekarz .pl t el . 22-835- 50-37 fax 22-213 -92-82
AUTOMATYKA I MECHATRONIKA zajmowalem si~ syntezq blok6w logicznych w ukladach PLD i FPGA. Diagram FBD to nic innego, jak rysowanie schematu logicznego urzqdzenia w podobny spos6b, jak robi si~ to przy okazji projektowania obwod6w cyfrowych. Malo tego, jest on o wiele latwiejszy do utworzenia, poniewaz producenci sterownika i srodowiska IDE zadbali o to, aby uzytkownik miat do dyspozycji r6wniez rozbudowane funkcjonalnie bloki realizujqce okreslonq fu nkcjonalnosc bez koniecznosc i uzywania obwod6w RC do ustalania czQstotliwo5ci, sluzqce do lqcznosci sieciowej bez koniecznosci implementowania stosu TCP/ IP oraz inne. Dodatkowo, bloki FBD mogq miec pewne pola np. Retentivity w bloku licznika Up Down Counter, kl6rego zaznaczenie powoduje, ze zawartosc licznika jest chroniona w pamiQci nieulotnej po wylqczeniu zasilania. Kazdy, kto samodziel nie budowal urz'ldzenia o podobnej funkcjonalnosci wie, ze to nielalwe. Nieslely, moje Logo! v8 jest dopie ro w drodze i p6ki co uzywam nowego srodowiska do programowania wersji sz6stej. Dlatego nie mog~ wypr6bowa6 pewnych funkcji, kt6re sq dost~pne w nowych sterownikach. A tak bardzo interesuje mnie praca w sieci
sieciowe moiliwoSci nowego Logo! Jcdnak ze wzgl~du na okres swiqteczny, mUSZQ jeszcze uzbroiC
cierpliwosci. PulH Wld.. (lli) Nie ma jednak r6zy 0: 0 : 1: 0 Seoon4S (s:111- • bez kolc6w. Moim zdaniem tw6rcy srodowiska zepsuli spos6b aktualizowania programu. Podkreslam ,,maim zdaniem". AktualizacjQ 0 Prolldion A<:INt wykonuje siEl za pomocq menu srodowiska. W celu pobrania najnowszej wersji programu nalezy wskazac z menu Rysunek 4. Wskazanie zmiennej bloku Analog Ramp Help opcjQ Update Center. jako ustalaj<1cej czas odst 11pu pomi11dzy impulsami Zostanq wyswietlone generowanymi przez Asynchronous Pulse Generator dwie mozliwosci wykonania aktualizacji programu: Internet oraz niepotrzebny ruch w sieci i na serwerze? File system. Typowo przeci
e\/\fy·cn2.0 ie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
Nowe funkcje Logo Soft Comfort v8
Upgr.u lt c.o 01.l.. S tor Wlnd«.tH (Utt). U ury ucccpt.ion h.apptnt d\idnt vr1r.1.dc pluu
~LS(
with .adiainht.ntor dtbt-.
Upp.u lt c.o 01. l.. S tor Wincto.uH (f:tt). U ury ucccpt.lon h.tppt.n t dudnt '1pt,nclc pluu
@ev~ I Next>
~LS(
with .t.diainht.rolt.or ritlie.
@ev~ I Next>
Rysunek 5. Nieznaczne r6znice w opisach plik6w utrudniaj<1 poprawn<1 aktualizacj~: a) LSC 32-bitowe, b) LSC 64-bitowe
Pomimo pozornie poprawnej pracy inslalalora i pozornym nagrywaniu plik6w na dysku, jest wyswietlany niewiele m6wi<1cy komunikal o blqdzie i nie umiem znalezc jego 2r6dla. Wyglqda na to, ze instalator cos robi, rozpakowuje pliki po lo, aby nasl'lpnie wycofac wszystkie zmiany. Nie umiem powiedziec dlaczego. Ostatecznie poradzilem sobie z tym problemem za pomoc'I aktualizacji ,,off line" - odpowiedni plik oraz szereg porad uzyskalem po kontakcie ze wsparciem technicznym Siemensa. Wydaje mi si'l, ze ten problem byl juz zglaszany przez wi'lkszq liczb'l uzytkownik6w, poniewaz uzyskalem pomoc niemal nalychmiast, co swiadczy o dost'lpnosci rozwiqzania problemu. Myslq, 2e w niedalekiej przyszlosci firma usunie opisane wy:iej wady, poniewaz z doswiadczenia wiem, ze Siemens pomimo ogrom.nej slruktury szybko reaguje na sygnaly od klient6w. Ciekaw<1 mozliwosciq Logo Soft Comfort - o czym dowiedzialem siti od pracownik6w Siemensa rozwiqzujqc moje problemy z LSC - jest praca bez koniecznosci instalowania srodowiska na dysku twardym kompulera. W zwiqzku z tym, 2e do pracy jest wykorzystywana wirtualna rnaszyna Javy, moZna
po proslu zapisac na pe ndrive katalog z programem i korzystac z LSC w wersji ,,przenosnej". Osobiscie wolq jednak, aby IDE bylo zainstalowane na dysku Lwardy m, czujq si'l dzi'lki temu pewniej i nie zdecydowalem si'l na to rozwi
Podsumowanie Szybko przyzwyczailem si~ do nowej wersji IDE. Intuicyjne rozwiqzania, nowe funkcje,
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Wydanie
referencje dla argumenl6w FBD, nowy wygl&d, praca na wielu arkuszach, wygodne powi~kszanie i pomniejszanie schemalu FBD naprawdq ulatwiajq pracq. Nowe srodowisko wygl&da troszk'l tak, jakby w przyszlosci r6w niez Logo! mialy bye programowane za pomocq TIA Portal i juz starano si'l przyzwyczaic uzytko"~1ika do nowego wygl<1du i nowej funkcjonalnosci. Myslti. ze trudno byloby mi wr6cic d o starej wersji. Aby si~ o tym przekonac, uruchomilem LSC 6 - r6znica naprawdti jest ogromna. Szy bko wr6cilem do wersji 6smej. W kolejnych wydaniach Elektroniki Praktycznej, opierajqc si'l na konkretnych przy kladach poka:lemy, jak mozna zaprzqc Logo! do pracy w uzy tecznych aplikacjach i jak dolqczyc do niego r6znego rodzaju czujn iki i urz
12 1 bez prawa do rozpowszechniania.
INFO
Tadeusz G6rnicki, prezes WG Electronics
WG Electronics przestaje sprzedawac podzespoly elektroniczne Od 1. stycznia 201.5 roku WG Electronics przestal bye dyslrybutorem podzespot6w eleklronicznych. Ta cz
parlnerem S'! firmy takie jak ARM i Keil oraz urzqdzenia i materialy do produkcji elektroniki jak specjalizowane automatyczne programatory oraz materialy do pakowania chip6w. Na tych obszarach b~dzie my si~ teraz skupiac i z pewnosciq w niecilugim czasie uwolniony potencjal firmy skierujemy tez na nowe obszary pozostajqc w obszarze projektowania i wspomagania produkcji elektroniki. Na podanie konkret6w w zakresie plan6w rozwojowych jest oczywiScie jeszcze za wcze§n ie. Czy wyjscie z biznesu zwiqzanego z komponenlami to dla 1'\bs zla wiadomosc? W kazdej zm ianie lrzeba widziec aspekty pozylywne. Ola nas jesl to krok w kierunku wi~kszego uporz11dkowania biznesu i poprawy rentownosci. Biznes komponentowy staje si~ coraz lrudniejszy, bo jest zagarniany przez du:i:e firmy dyslrybucyjne dzialaj4ce w skali globalnej. jest olbrzymia presja na cen~ i w wielu obszarach maleje zapotrzebowanie na duzq wartosc dodanq ze strony dystrybutora. Che~. aby WG pozos tala fir m4 o duzych kompetencjach Lechni cznych 1ak4, kl6ra do sprzedazy jest w stanie zaoferowac dufo wartosci dodanej i ten procesy zachodzqce w dystrybucji podzespol6w elektronicznych si~ z l
Warsztaty NI: Najnowsze technologie dla projektow badawczych i edukacji 'Wraz z pocz<1tkiem 2 015 roku, firma National Instruments organizuje seri~ warsztat6w poswi~conych rozwi4zan iom sprz~lowym i programowym, kt6re usprawniajq prowadzenie eksperyment6w badawczych oraz nauczanie przedmiot6w in:i:ynieryjnych. lnicjatywa wyn ikla z faktu, ze ujednolicenie platformy programowo-sprz~tmvej w syslemach konlrolno-pomiarowych poslrzegane jest od lat jako wlasciwy kierunek, pozwalaj<1cy zredukowac czas przygotowywania eksperyment6w badawczych. Podejscie to, zwane graficznym projektowaniem system6w, wykorzystywane jest w wielu dziedzinach in:i:ynierii - od elektroniki i sarnochodowych system6w wbudowanych, pop rzez radiokomunikacj~ i mikrofale, az po fizyk~ atomow4. Program zaj~c kazdego dnia dzielony jest na dwie sesje: poranllq i popotudniowq. Na kazdii sesj~ skladajii si~ po jednej prezentacji, po jednym warszlacie oraz przerwy. Warszlaly Sq przeznaczo ne dla pracownik6w naukowych, kt6rzy pracujq nad projektami badawczym i wymagaj11cymi: synchronizacji i zaawansowanego wyzwalania pomiar6w z wielu kanat6w; • pomiar6w z kanal6w r6:i:nego typu (napi~cie, pr11d. napr~zenie, drgania, protokoly przemyslowe i inne); integracji w jednym srodowisku kodu pochodzqcego z r6znych zr6det (pliki .m, biblioteki DLL, .NE'I~ kod VHDL);
p
szybkiego przechodzenia od symulacji do prolotypu; • otwartego srodowiska pozwalajqcego na implementacj~ dowolnego algorylmu na poziomie firmware'u. wykladowc6w akademickich i nauczycieli, kt6rzy poszukujq: • sposob6w przygotowania student6w do przyszlej pracy;
e\l\fy·c~ :2~ ie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. I rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do uzftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
INFO • gotowych do uzycia materia:l6w edukacyjnych; kompletnych platform dydaktycznych; mozliwosci nauczania z wykorzystaniem narz~dzi stosowanych w przernysle; potwierdzenia umiejQlnosci ich student6w przez oficjalnq
• inzynier6w sledzqcych trendy w przemysle i badaniach. Najblizsze zajQcia rozpocznq siq: 24 lutego we Wrodawiu, 25 lutego w Warszawie i 26 lutego w Poznaniu. Uczestnicy sesji b~dq mieli szanse wygrania urz<1dzenia NI rnyRIO.
certyfikacj~.
TME rozszerza wsp6lpracll z Mean Well Firma Transfer Multisort Elektronik - oficjalny dys trybutor produkt6w marki Mean Well - wzmacnia oferlQ produklowq w zakresie zasilaczy. Obecnie firma TME jest jedn)~n z najwi~kszych dystrybutor6w Mean Well w regionie. Oferta TME obejrnuje ponad 2000 produkt6w Mean Well, m.in.: zasilacze do LED, zasilacze modulowe, zasilacze na szyn~ DIN, zasilacze typu open frame, przetwornice DC{DC, zasilacze dogniazdkowe oraz zasilacze typu desktop. Ponadto, firma Tl\l!E oferuje mo:i:liwosc skladania zam6w ie6 specjalnych obejmujqcych produkty spoza stalej oferty przeznaczone do dedykowanych rozwiqzan. Transfer Multisort Elektronik, istniej&cy od 1990 roku, jest obecnie jednym z naj wi~kszych europejskich dostawc6w komponent6w elektronicznych, elektrotechnicznycb, wyposazenia warsztatowego oraz autornatyki przemyslowej. Firrna zatrudnia prawie 400 os6b w cenlrali w Polsce i sp6lkach zaleznych w innych krajach. TME oferuje przeszto 135 000 komponenl6w eleklronicznycb od znanycb, swiatowych producent6w, kt6re dystrybuuje do 116 kraj6w swiata.
Farnell element14 przygotowuje siii do rozwoju dzialait online w przyszlosci, prezentui
IT:l.1MJ ~ Electronic Components
•'
wprowadzalismy ulepszenia w funkcjonowaniu naszej strony internetowej, jednak teraz przyszedl czas, aby przeprowadzic inweslycj~ w postaci usprawnief1, kt6rc przelozq si~ na naprawd~ znaczqce poprawienie dos"~adczefJ. naszych klient6w. Coraz wi~ksza cz~sc naszej dzialalnosci prowadzona jest online, wazne jest zatem, zebysmy zapewnili naszym klicntom mozliwic jak najlepsze doswiadczcnia i sprawili, aby caly proces by! tak latwy, jak to tylko mozliwe". ,,W zeszlym roku wprowadzilismy le usprawnienia w Arneryce P61nocnej, przeprowadziwszy wczcsniej zakof1czone powodzeniem pr6by w Kanadzie, a opinie zwrotne klient6w S
Kontrolery PenMount do obslugi gest6w Popularyzacja produkt6w wykorzyslt1j<1cych dobrodziejstwa technologii dotykowych sprawila. ie aplikacje dotykowe slaly si~ nierozl(\cznq cz~sciq naszego zycia. W obecnych czasach smartfony czy table· ty mogq bye latwo slerowane prost~n maini~ciem palca. lnluicyjna obsluga sprawia, ze interakcja z urzqdzeniem jesl dla uzytkownika latwa i komfortowa. Przykladem maze bye chocby przewracanie stron w czytniku e-book6w, czy przewijanie stron internelowych. Urzqdze nie dotykowe sklada si~ z panelu dotykowego, kontrolera i slerownika programowego. Kiedy palec dotyka panelu, konlroler (za pomoc<1 sterownika) zamienia lokalizacj~ punktu dotyku na odpowiednie wsp6lrz(ldne dla systemu. Pod Linuksem i pod starszymi wersjami Windows, funkcjonalnosc dotykowa wykorzystywana jest na zasadzie myszki, kt6ra kontroluje
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Wydanie ele~:troniczne przeznaczone wytqcznie do
123 bez prawa do rozpowszechn
INFO polozenie wskafoika. Pod Windowsem 7 i 8 pozycje punkt6w dotyku S'( wizualizowane jako male swieC'(Ce kropki. W niekt6rych systemach wbudowanych, np. Windows CE, kursor jest niewidoczny. Uzytkownik nie widzi J...'l.usora, ale nadal moze kliknqc ikon~ programu, manipulowac ni'l za pomoc'l dotyku i obslugiwac system. Urzqdzenie dotykowe zgtasza do systemu koordynaty punktu dotyJ...'1.1, a system okresla czy ten dotyk jest gestem, czy nie. Urz
ZigBee zapowiada jeden wspolny standard 3.0 dla wielu rodzaj6w urz:idzen Zigbee Alliance konsoliduje specyfikacje sieci bezprzewodowych i zapowiada jeden standard 3.0 z szescioma obszarami aplikacji, wycbodzqc naprzeciw oczekiwanym na rynku konkurencyjnym lechnologiom sieci opartym na standardzie IP lnicjatywa ZigBee umozliwi stosunkowo latwe podpinanie wielu urZ
6LowPAN
Zig Bee
Rysunek 1. Prognoza l<1cznych dostaw urzijdzen opartych na standardzie 802.15.4 w 2014 r. wedlug ABI Research
Moduly 1/0 Axioline F - obslugiwane przez wszystkie dost~pne sieci Rodzina produkt6w 1/0 Axioli ne F przeznaczonych do monlaiu w szafach sterowniczych jest wci&z rozbudowywana. Wraz z pojawieniem si~ nowych element6w 1/0 i modut6w funkcyjnych, urzqdzenia le mog4 bye obslugiwane przez wszystkie kluczowe sieci. Dzi~ki t4cznikom magistrali mozliwe jes t teraz tqczenie si~ z Et.herCAT lub ModbusffCP (UDP) oraz Profinet i Sercos 3. Dodatkowy 1<1cznik magislrali umoiliwia podh1czenie do systemu magistrali Profibus. W grupie tych produkt6w (modut6w funkcyjnych), seria Axioline F jest rozszerzona o rozwiqzanie, kt6re l<1czy w sobie trzy rodzaje inlerfejsu szeregowego (RS232, RS485 i RS422) w jednym lerminalu. Oznacza lo zwi~kszenie mo:i:liwo§ci magazynowania (zapisywania) w pami~ci i elastycznosc stosowania. Nowe moduly wejsc cyfrowych zostaly zaprojeklowane specjal nie do zadaft in:i:ynierskich. Modul AXL F 64/ 1 pomimo duzej liczby kanat6w (64) ma bardzo male rozmiary - w przeliczenin zaledwie 0,9 mm dlugosci szyny DIN na kanal. Dzi~ki temu oferuje doskonaht funkcjonalnosc w zastosowaniach o wysokim poziomie sygnal6w. Nowy modul 16/1 DI AXL HS, z 5 µ,s czasu aktualizacji, obsluguje sygnaly z najszybszq sciezk11 do sterownika, kt6re umozliwiaj<1 dzialanie aplikacji o wysok ich pr~d kosciach dziatania. Dodatkowe informacje: WW1v.phoenixco11tact.pl/axioline
p
Oparta na standardzie rEEE 802.15.4 specyfikacja ZigBee w wersji 1.0 powstala w 2004 r. W6wczas wiele sieci bezprzewodowych bylo przeznaczonych dla srodowisk jednostkowych, takich jak zaopatrzenie w media czy opieka zdrowolna, w zwiqzku z czyrn dla technologii tworzonych bylo \vie le profili, w zaleznosci od srodowiska czy rodzaju instalacji, od profesjonalnej po amatorskq. Ograniczona te:i: byla liczba wlasciwosci uklad6w, r6wnie:i: z uwagi na drogq i niewielkq pami~c B·bilowych system6w embedded. Wedlug Ryana Maley'a z ZigBee Alliance w wielu przypadkach powstawaly odr(/bne sieci dla r6:i:nych aplikacji. Przykladowo w jednym domu krzy:i:owaly si
Rysunek 2. Prognoza lijcznych dostaw urzijdze n opartych na standardzie 802.15.4 na 20 19 r. wedlug ABI Research Przy zapowiadanej unifikacji ZigBee, ten jeden standard wyslarczy dla wielu urz11dze(1, co moze miec szczeg6lne znaczenie w rozwoju ToT. Obecnie jednq z szybko rozwijajijcych si~ konkurencyjnych wobec ZigBee sieci jest standard 6LoWPAN oparty na protokole IP, inna to chocby CSRmesh wykorzystujqca standard Bluetooth.
e\l\fy·c~ :2/q i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. I rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do uzftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
Ji;szczi; WI~C[;J
STRON!
Panowie•
Pamit:tajc;~
o prezentach dl USZVJ SWOJEMU DZI CZAPKl;-MVSZKI;
KOLEKCJA
swoich Pa , 1 a n. renumerata
P
- jedynego w A ,,Mollie Potrafi" ujawniajqcego s~~~e cza~opisma, szych mistrzyn robQ ty naiz:dotniejz: catego swiata tek r~cz:nych na pew ' to prez:ent no trafiony.
Roczna subskrypcja kosztuje tylko 60,00 zl, w prenumeracie dwuletniej (108,00 zl) czasopismo jest jeszcze tarisze. Ceny e-prenumeraty to 32,00 zl (rok) i 62,00 zl (dwa lata).
e'l/Vyd an ie dI,:;1~WsliftM'1@!~f!ll!PJR~~~t:>nicznie- 222578422 lubmailowo - [email protected] pz zn..ie;zone w 1t ..,_, i :I uZ-11- u \Nhsn q1 b~z p..iwa d r z~ vvs;z hni rni .
Wydanie elektr( nkzn
Ogloszenia i reklamy hurtowni, sklep6w, importer6w, producent6w, dealer6w, itp. Sq platne. Cena podstawowego modulu (35 x 20 mm) wynosi 66 zl + VAT. Koszt minimalnej ramki dla ogloszefJ. o wielkosci 3 modul6w wynosi 198 zl +VAT. Moduly mo:i:na lqczyc zar6wno w p ionie jak i w poziomie. Maksymalna szerokosc ogloszenia to 5 modul6w, wysokosc 12 modul6w. Rabaty stosujemy wylqcznie dla reklam powy:i:ej 8 modul6w: 4-6 emisji 10%, 7-11emisji15% i od 12 emisji 25%. Oferta specjalna: • publikacja fragment6w cennika w ramce o wielkosci: 8 modul6w w p ionie cena 264 zl + VAT, 9 modul6w w poziomie 305 zl +VAT • rabat specjalny dla firm poszukujqcych pracownik6w wynosi 25% (wylqcznie dla du:i:ych reklam). Wszelkich informacji udziela Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60, e-mail: [email protected]. Reklamy do t ej rubryki mogq bye przygotowane przez Zamawiajqcego w postaci wydruku z drukarki laserowej lub pliku w formacie CDR, Al, EPS (tekst zmieniony na krzywe), PSD, PDF z pr6bnym wydrukiem albo pliku w dow olnym edytorze tekst u (takze z wydrukiem), jesli kr6j czcionek nie jest rzeczq d uzej wagi. Male reklamy mogq bye przygotow ane w redakcji (grat is) na podstawie odrE;cznego szkicu lub maszynopisu. Opracowania t e nie bE;dq jednak w6wczas uzgadniane z Zamawiajqcym przed oddaniem do druku. Redakcja nie odpowiada za tresc reklam i ogloszen zamieszczonych w Elektronice Praktycznej
iiii1 FIRMA PIEKARZ
.-11111 CZ~SCI ELEKTRONICZNE
Frezarka enc Do prac mechanicznych w elektronice
Podzespoty:
l!Al>..Hm
l!Al>..Hm
mecharic.zne, elektronlcme, oprogramowanie
vvvvvv. pyffel c orn . p
~
RACK i Eurocarta 19" Wyposaienie szaf 19"
www.obudowa.pl Producent obu dow dla clektroniki tel. 032-230-2301
~SSR
Poszerzamy ofert~ radiatorow o nowe profile, prowadzimy pomiary rezystancji termi cznej oferowanych odcinkow. P3698 P52317 C26260 C30545 A4 291 A5724 A4240 A5723 5SR
L;lOOmm L; l OOmm L;lSOmm L;lSOmm L; l OOmm L;lOOmm L;lQOmm L;lOOmm 110xlOOx60mm
Firma Piekarz Sp. J . ul. Wc'ilczyriska 206 01-919 Warszawa www.piekarz.pl
2, 13K/ W 1,42K/ W <0,59 K/ W 0,72K/ W 1, 13K/ W 1,4 1K/ W 2,47K/ W 1,9SK/ W 0,9 1K/ W
OBlllOWY UNIWERSALNE I HERMETYCZNE I DO ZASILACZV I NA SZVN~ DIN I PROTOTYPV 30 I PROJEKTOWANIE I WVKONVWANIE FORM WIBVSKOWVCH I MALOWANIE I FREZOWANIE I NADRUKI NA OBUDOWACH I
awe czy1'ls1C1. p Wyd an i e e I ektro · bI1J!j$ie pglo~ID·irusirMorma:iii!) 611p~1ii:i 1ue..slll.®_>'1J~1.ofe®u11ys~ ~rtt6i;:§ JI K11de!;.<•di;ywl!t!l\!l
Hunownia elemen!Ow elektronicmych "AKSOTRONIK" :zapt"M7.a do swojego sklepu intemefowego Z1Joguj it.; i kupij ON·UNE m 1:111.S'ZC"j itrooX:
WWW.AKSOTRONIK.COM.PL ~,;:-z!~~ ' Wtyk C1:•_, od 0,42 PL..N ~
Br7piecznild 00 mikrolal~•ki
OBD2
•
0.7A, G9A l,94 PLN
.~
Ptytki11,,iwcl'$0lr>C>
5.88 PLN
~JI
dwustronnc
Z ffic:tllizKJ~ O(WOf6W
~od090 PLN
OBWODY DRUKOWANE • SZABLONY SMD
"""'""'
zPLCCn1 DIL Cena od I 0,49 l'>LN
Gatki dopo1cncj
0 -·11
E:LEmErtT I E L El-:TFOnlC::"rtE
dopowcrl~
" 1\ 1\
\
f--. \( I I 1, ( ) \I '\.
~ ~ Uchwytmo11tatowy z podfwitlknid led 16,78J>LN
KR6 TKIE TERMINY • WYKONANIA SUPER EXPRESOWE OOWOLNE SERIE - R6WNIEZ PROTOTYPY
( )\ ~ I'
O,S9Pt '.J
Mien:ik l~ntury LC D f).,71 Pl N
OBWODYJEONOSTRONNE I OWUSTRONNE Z METALIZACJI\ OTWOR6W PROJ EKTY I OOKUMENTACJE OBW006W ORUKOWANYCH
Aksotronik _Koodo~"''Y )l::w;;::i
1
Qnaod0,97 PI,,.'>:
i
flN)dy l.FJ) dat.tj mocy
~kkp
l 'wagaHI Po....ybJ:c cmy doryc1_;\ 1_aJmp6w m1nima'n)'Ch ii.Mei h urtowy.!h, pqM"1.t7 nan tn1.rrne10'N)' W .l\\ojt-j ofe:rcie po~iM:bmymni : p61pl7..C'W()(lniki (diody, ul.-lad)' s.cala.ne, tnneyrtoty, 1riAki, e:lotmtnly Cl('toelotk1mnic:l';l'M!). e lemenly dy5t11n&<>we, ?lacni, p?d111Pmld, C)'n(. rery11ory, kondenstlrory, hvarce. pod!
z.,...,..,yootool>l
CENY PlYTEK DRUKOWANYCH
Plenerowy impulsowy wykrywacz metali. Przekonaj sit, ze realizacja czulego, szybkiego wykrywacza metali o dufym zasitgu jak najbardziej lefy w zasit!IU mozliwosci hobbysty. A jego wykorzystanie to ir6dlo znakomitej zabawy I zdrowego wypoczynku. Automatyczna tadowarka akumulatorow otowiowych. Projekt godny zainteresowania nie tylko jako inteligentna ladowarka duiych akumulator6w. Moie tez slufyc do innych cel6w z uwagi na niecodzienn;i, oryginalRl! zasa~ dzialania. Szkolne podstawy elektronlkl. Tranzystory JFET i MOSFET Zaczynamy omawiac fizyczne podstawy dzialania tranzystor6w polowych. Tranzystory JFET to latwizna, natomiast omawianie MOSFET.Ow trzeba zaezllc od specyficznego kondensatora. Aktywna antena magnetyczna Oobra antena to podstawa dzlalania kaidego UIZljdzenia radiowego. Projekt anteny odbiorczej, reaguj;icej na skladow;i magnetyczn;i pola EM moze slufyc w odbiomikach SOR, a takZe w I 11121 masz pemrsf u - - lllPUI lub inllllfl dowolnych innych odbiomikach KF. -•nu,..nll, lzolacja galwanlczna - co to I po co? ldOrt ilSt 1111111 ll"9Zlnt1W1nla szenzei 11Ubllcznolcl? Pierwsza cz~sc obszemego artykulu, szeroko Motaz ......Cartrlml llluklC'flnr'I omawla)l!cego trzy g16wne aspekty zagadnlenla: bezpieczer'lstwo, problem zakl6cer'I i bl~d6w oraz C~11111Z1111cs1c •-en•.., kwestie przeprowadzania ,,trudnych" pomiar6w. razll zapraszamy H ,...pracr u ••Ponadto w numerze Elllllnlnlld •la W$ZJ11111Ch. IDntllll: edrt@e/pOflli.p/ • Line Follower Snab II • Sterownik pompy miodu (i nie tylko) . EllW- zamOWIC • GLONASS - lnny GPS • Podzespoly stosowane u sfr1Hlle u1-neg1 lloWI: www.l//ublonylllost.p/ w odbiornikach lampowych - rezystory lellllnlc- zz 257 M 51, 1tt 22 257 a. 55, • Tajemniczy box i wieszak na ubrania w nowej roli llstlWnle IUbll- 1·111111:~ • Szkola Konstruktor6w - uklad elektroniczDe lwplnll takh w Empny, zwi;izany z fotografi;i cyfrow;i 1WSZrslltlch wlekSZJCh ldosucll z •••111. lub analogowl! a Ibo z filmowaniem Na ntalll czakl takh Dzlll P-l'llY • Szkola Konstruktor6w - Uklad elektroniczny, 111. u 257 84 22./)[email protected] majctCY zwi1:1zek z zimct i jej skutkami
Wyd an i e e I ektro · bI1J!j$ie pglo~ID"i!!1s1rMorma:iii!) 611p~1ii:i 11"le_slll.®_>'1J~1.ofe\'.lbu11ys~ ~rtt6i;:§ II K11!ie!;.
Najpopularniejsze Kity AVT AVT 1468
Lokalne rad1opow1adom1erne
Jest to proste zdalne sterowanie, jedno kanalowe. Informacja pnesytana jest drog~ raclow~ stan na wejidu nadaJnlka przenoszony jest na wyjScie odbiomika. Umtdzenie moie bye: stosowane w systemach alarmowych do pov.lladamianta o ~pientu alermu hJb o stanle czujek, do zdahego sterow&nia, a talde wsz~?ie tam, gdzie jeSt konieezne belprzewodowe przestanle informacji przywotanla.
-~
Modul przekazrnk6w z mterfe)Sem USB
AVT 5353
Modut umolfrwia sterowanie o!mioma pnekaZnikami PoPrzeZ lnterfejs US8. Uldad .._ . . ~ galwan~ l>OfTil<:r0gramowanie, lct:6re umozfiwta ~ w jednym z trzedl tryb6w: Ripnie, Zegor orm Prognim. ~ temu, modul moie przydat ~ do autanatyl.aeji r6tnydi zada~
za -
AVT 5330/2
8-kanalowy termometr do PC (DS18B20 MOD)
Uklad po pod!~eniu do komputera PC umo!~wia pomlar I rejestrowanie tefll183tury odczytywanej w maksymaloie oQniu punktoch. Wymiana danydl z ~ odbywa ~ poprzez intefejs USS. Nowa we
z ukladaml 0518620 w nierdzewnej, wodoodpornej obudowie z przewodem lm (05181120 MOO).
komputfR PC.
-=- . -=- . -:.:- . ~.:- .
AVT 1569
Generator akustyczny na ATiiny25
Generator wytwarza fal~ sinusoidak'ICI w zakresie 20 Hz.•.20 kHz o wartoid ml<:
Generator PWM - regulator mocy s1lrnka DC
AVT 1469 ~jest
- J przydalneJ np. przy przygotowonlu -
drukow-
zasiaC ia~ - pelni wtedy
anych. Reg<.Qtor moie -
"""~·
pr(lbkowl!lnla 625 kHz.
~
obrol6w silnika ~ slalego. Jest cennym uzupelnltnitm wlert!t1d modelar· regutatorem mocy i
AVT 9 5 9
Tester morntor6w VGA
~- sluiy do testowania monltoraw komputerowych.
Podanie na wejScie monitora sygnal6w o odpcwiedniej strukturze ornoltlwla okreSlenle jego parametr6w tedlnkznych oraz poprawooSci wyty.;cdanych kolor6w. VGA-tester gcneruj c test, d~ ktOremu mo!na oznoczy< uszkodzone piksel• lub subplk·
sele, kt6re w normalnych warunkach Sil na~lej slabo
Nieslcoml)likowana cenlralka atannowa z inlam wyzwalai'ICYmi: natydunl~ I zwloc:zNI. Oo kaidej z nich mo!na dol.iavC szen!9'"W po kl1ka CZlljnikbw, i.kich jak: detBclDry nx:hu, aujnild otwarda _ , i dmoA (np. """"'klronowe), bonery optyarie I lnnydl z wyj5dern w po5t>d 5tyt<6w normolnie zwartydl.
l1- : -
~;ic-;
- • ~ ..,.. . . . · ····
,.......... t
•
t; e,. "'··. • c= •
-=-~ -::i,.~ i·
.-.:;t _. .
"
...
-
'
, ,.., y<
•
t - • :.. , • •i
0
• • : '. -
..
•
.
AVT 9 69
Bezstykowy zamek RFID
Zamek wy1 ~ny jest na. 10 sekund.
~ Ul IW
.',U....... •
'9 ... . .
-
-~
AVT 7 64
AVT 390
Czu1rnk w1lgoc1
Po
odlamac I ~c z resro, ukladu przewodam. Mo!na te1
wylcorzyslat innego rodza)J elektrody, c:hOCby dwa kawalki drutu
lubblaszek.
sygnalizato< pozwala ~
8-kanalowy przelqcznik sterowany dowolnym p1lotem
Uno!liwia ~anie do 8 u~zei\, do kaldego wyj!da moina przyplsaC dowolny pnyclsk, praktyanle dowolnego
~ wad<: na podlodze lub sygnalizowaCjej pojawlEnie ~ w dowolnie wytwanym
pilota. Moilwe jest sterowanie bistabikle - przyciSn~le przy-
cisku zalll
miejscu. Konstrutcja uklaOJ pozwala na dwa poziorny sygnalizacj obecnoSd wody.
pierwszy urudlamla sygnal diw~,dn.ogl-ny
przekainik (do sterowarma np. - ) . l
ana cllugo5Qii elddrod przoz u2yU;ownil
AVT 732
Whisper - lowca szept6w. Superczuly podsluch
Uklad dosll
sic: jako uktad monitoruj~ spokojny sen malych dzieci. Znaczne uznanie znajdzie tef w oaach os6b lubi~ obc.ow.K
z przyrod~.
AVT 735
-1<.
I Regulator obrot6w s!ln1ka DC 6 ... 24V
Prcsty i niozawodny regu~ impu15owy w1.,..ny miedzy
ZrOdlo zasilanla a
pr.,.,
Obdaieniem moie bvC dowolny
sHnlk Slalego 11.b iaiOwka. DD:kJ pixy ~. w . . - pt3Wie nie ~ straty enetgi. Uklad sprawdza •kl doskonale do regulacj wiertarld modelaJsklej. - . . malych obrol6w zapewrla praa; nam;dzla ae sto5 dutymmomerum otirotowym.
AVT 730
Dalekosii:iny tor podczenwem Banera 5w1etfna
Bementern wykonawczym jest bmµyk piezo lub przekaZnik. Tor mol• praoowae w dwOdl trybach, a lch wyl>6r clokonywany jest zwor.t w odbiomiku. W tzw. trybie strzelnicy uktad reaguje ~m na pojawienie •kl impul.OW z nadaJnlka. Wtrybi•bor1ery ~iellneJd~k
przerwanie: sygnalizuJe wictzki ' podczerwlenl.
-~ ~: · ~
• •• • •
..- ,,.., · -
J
'1
~
• Petna oferta oraz prezentacje techniczne kit6w i modut6w sq
eV1; 1 cn2a ie dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI
dost~pne
na stronie: sklep.avt.pl rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
Wyd an i e eI ektro nlj/~~ fl8!!!@1'i~~i.J1fveni191flijl!l~i'I! i,jljy 'l~it.t>f~l'l'l!'tj !!fllfti;ti ~ ~)r,strj<~priJ~'
za darmo lub poldarmo Jesli jeszcze nie prenumerujesz Elektroniki Praktycznej, to spr6buj za darmo! Warunkiem otrzymania 3-mi esi~cznej bezplatnej prenumeraty pr6bnej od marca jest wniesienie, jako swego rodzaju .. kaucji", oplaty za nast~pne 9 miesi~cy (144,00 zl). Jesli nie uda si~ nam przekonac Ci~ do prenumeraty i zrezygnujesz z niej przed 16 maja 2015 - otrzymasz zwrot calej swojej wplaty. Nie musisz pr6bowac, bo jestes zdecydowany na prenumerat~? Wybierz relatywnie najtanszq opcj~ startowq, czyli prenumerat~ 2-letniq, kt6rej cen~ obnizylismy o wartosc ai: 8 numer6w! Jesli jui: prenumerujesz EP. pami~taj o przedlui:eniu prenumeraty. W ten sposb uzyskasz prawo do jeszcze atrakcyjniejszych znizek - nawet do 50% ceny czasopisma! Szczeg61y na www.ep.eom.pf/oferta-prenumeraty. Prenumerata Elektroniki Praktycznej to r6wniei:: • 80% znizki na r6wnoleglq prenumerat~ e-wydan (co oznacza dost~p do najnowszych wydan jeszcze przed ukazaniem si~ pisma w kiosku!) • co miesictc DVD ,, Niezb~dnik Elektronika", a na nim m.in. narz~dzia programowe, karty katalogowe i noty aplikacyjne (tylko dla Prenumerator6w) • co miesiqc moi:liwosc zam6wienia archiwali6w gratis lub za symbolicznq zlot6wk~ • do 30% znizki w sklepie www.sklep.avt.pf
lnformacj~. jaki prezent wybierasz, wpisz jako uwag~ przy sktadaniu zam6wienia przekaz nam przed kor\cem lutego - mailem([email protected]), telefonicznie (22 257 84 22) lub listownie (Wydawnictwo AVT, Dzial Prenumeraty, ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa)
A wi ~c - zam6w prenumerat~ ! Moiesz to zrobic na kilka sposob6w: • dokonuj
• wypelniaj ijc formularz w lnternecie (na stronie www.avt.pl) - tu moina zaplacic kartij lub dokonac szybkiego przelewu • wysylajijc na numer 663 889 884 sms o tresci PREN - oddzwonimy i przyjmiemy zam6wienie (koszt sms wg Twojej taryfy)
NIE PRZEOCZ
koktajl •
.I/IT
n1usow Kalendarium wydarzen na poczqtku 2015 roku darzenia kra·owe 12-13.02, Krakow, Mobile-IT- targi rozwiqzail i technologii mobilnych 3-5.03, Sosnowiec, LASERexpo - targi techniki Iaserowej 5-6.03, Kielce, Enex - targi energetyki i elektrotechniki 10-12.03, Kielce, Control-Stom - targi przemyslowej techniki pomiarowej 17-20.03, Warszawa, Automaticon - targi automatyki i pomiar6w 18-20.03, Warszawa, EuroLab - targi sprzEltu pomiarowego 25-27.03, Warszawa, Swiatlo - targi sprzEltu oswietleniowego
Im rez za raniczne 3-6.02, Miil.sk (Bialorus), Electrotech.Light-targi elektrotechniki, oswietlenia i system6w zasilajqcych 24-26.02, Norymberga (Niemcy), Embedded World - targi technologii system6w wbudowanych 3-5.03, Monachium (Niemcy), Lopec - targi i konferencja poswiElcone technologii drukowanej elektroniki 9-11.03, Diisseldorf (Niemcy), Energy Storage - targi magazynowania energii ze 2r6del odnawialnych 11-12.03, Kopenhaga (Dania), Smart Systems Integration - targi technologii MEMS, NEMS i uklad6w p61przewodnikowych
11-13.03, Salzburg (Austria), Power Days - targi elektrotechniki 16-20.03, Hanower (Niemcy), CeBIT 2015 - targi technologii informatycznych i telekomunikacyjnych 23-25.03, Bukareszt (Rumunia), ExpoRenevEnergy- targi technologii odnawialnych 24-26.03, Moslcwa (Rosja), New Electronics - targi komponent6w i system6w zasilania 24-27.03, Brno (Czechy), Amper - targi elektroniki i elektrotechniki 24-26.03, Moslcwa (Rosja), EXPO Electronica - targi komponent6w, urz&dzen i material6w dla przemyslu elektronicznego 24-26.03, Stuttgart (Niemcy), EMV - targi, konferencja i warsztaty poswiElcone zagadnieniom EMC
Warsztat , szkolenia, seminaria 9-13.02 Wloclawek, Kontrola ekologicznego montazu wiqzek kablowych wraz z zaiElciami praktycznymi z lutowania bezolowiowego, Renex 16-18.02 Wloclawek, Kryteria oceny plyt drukowanych stosowanych w ekologicznym monta:i:u elektronicznym, Renex
R EK I.A~ I A
0w€.rtv. KLAWIATURY
FOLi OWE MEMBRANE KEYBOARDS FOLIENTASTATUREN PROJEKTUJEM Y PRODUKUJEMY SPRZEDAJ EMY • klawiatury • elewacje • ta b liczki • zestyki foliowe TOWARZYSTWO EL EKTROT ECHNOLOGICZN E QWERTY Sp. z o .o. ul. Siewna 21. 94-250 t6dz, Polska
Mada na lampy elektronowe twa od wielu lat. Wsp6kze5nie te rozwiqzania kojarzq si~ ze wzmacniaczami o wartosci tysi~cy zlotych, trudno dost~p nymi podzespolami i wysokimi napi~ciami. W kolejnej EP projekt, kt6ry udowadnia, ze te trzy stwierdzenia niekoniecznie Sq prawdziwe.
Pierwsza wersja kitu AVT390 dzi~ki swej funkc jonalnosci i zwartej budowie zdobyla popularnosc i znalazla wiele zastosowan, jednak miala istotne ograniczenie - wsp6lpracowala wylqcznie z nadajnikami s tandardu RC5 i SIRC. Dlatego powstala nowa wersja kitu, kt6ra umozliw:ia zalqczanie do 8 urzqdzen, ale do kazdego wyjscia mozna przyp:isac dowolny przycisk, praktycznie dowolnego pilota.
TELMATIK ............................... 127
Efekt gitarowy Reverb-100
RK-SYSTEM ............................... 10 ST MICROELECTRONICS .... ........... ..
Kontynuujemy seri~ urzqdzen dla muzyk6w. Za miesiqc opiszemy efekt, kt6ry sluzy do imitowania poglosu pomieszczen i urozmaica brzmienie instrument6w strunowych oraz klawiszowych .
Sterownik LED RGB 3W W kolejnej EP urzqdzenie, kt6re maze posluzyc jako efektowny gadzet swietlny. Wyposazone w interfejs uzytkownika umozliwia zasilanie i sterowanie dolqczonymi diodami LED RGB.
d ~l<'i1~ ~~ inta9~tarrutet@kawe czynski. pI
Wyd..ini ~
tole~:tr
nkznt przezn.i• z ne \11/y'tqcznie do
uzftku Vlltasnego
ELEKTRONIKA PRAKTYUNA 2/2015
bez prawa do rozpowszechniania.
• Szczeg6towe informacje w lnternecie na stronie www.ndn.com.pl
• Szczegclfowe informacje w lnternecie na stronie www.ndn.com.pl
• Szczeg6towe informacje w lnternecie na stronie \wrw.ndn.com.pl 0.
~
RIGOL Beyond Measure
c=i '""l ,.,..
~
~ / ld_@'=>J~
~ ~ b~~-~=~-~-!
Sygnalizacja przekroczenia tern er atu raniczne· K orekcj a eml$yjnoScl
C
__ __,. ...
Korekc a tem eratu Typ pamiQci
{I
l;)
I
l·
3
B
'a ' ~ ( o q 1!i
Komentarz gtosowy Celown ik
650 114" - 20 Tak Tak PALI NTSC Transfer obraz6w do kom utera PC
prubieg6w na Hku ndit og6w w c:zaslo rzoczywiotym (opcja) na mlkl: 1 mVldz do 10Vldz d ekodowanie magiatral szaregowych (RS232, 12c, SPI) nojci wyjwietlanych przebieg6w nlkacyjne: USB Ho st i Device, LAN (LXI), AUX, USB-GPIB (opcja) wymlary, mafy cl9tar, fatwa obsluga wy ek ra n TFT (800x480) WVGA
JAKOSC
Pasmo analogowa 50 MHz 6 Liczba kanal w analos._ o~----i-ci~G~S~a7 ls-,(71 7ka-n-a""I)~ . 50 =o~ MSals (2 kanaly), 250MSa/s
Dekodowanle standa;-c rd~ o~ w~ •---+m~ a,gistrala r6wnolegla Dekodo wanie opcjonalne magistrale szeregowe: RS232 12C SPI F k j t A+B, A-B. AxB, AIB. FFT, AND, OR, NOT. XOR, Diff, ~ma ematycz.ne Int Lg,~S'-""irtO----,-;----;-;--~,----;-;----..-- V pp• Vamp· Vmax• Vmin• Vlop• Vbase• Vavg, Vrms, Vavg jednego o~resu , Vrmsjednego okresu, przerost, przedrost, obszar, obszar okresu, cz~stolliwoSC, okres, czas narastania i opadania, +Width, ·Width, Pomiary • utomatyczne +Duty, -Duty, opM.nienie A-B zbocza narastajqcego, op6Znienie A- 8 zbocza opadaj4cego, przesuni~cie fazy A-B zbocza narastajacego, przesuni~cie fazy A- B zbocza o~~&cego
~-
USS Host. USS Device. LAN(LXI), wyjscle AUX (Trig Out. Pass/Fail) , konwerter USS-GPIS (opcja) 7,o· TFT LCD. WVGA (800x 480), 64 poziom6w jasno~ci przebiegu Sz. x s. x GI. 313,1mmx160,8 mm x 122,4 mm 3 2 kg ±0,2 kg (bez opakowani&_ _ _ -,---.--..,--;-;1~50""MHz sonda pasywna RP2200: 4 komplety~
lnterfejsy komunikacyjne
LF-8550
LF-3890
8096
Ekran
1300 zl +vat ---------- -
-
-
t
1
Wi~ksza
mniej
szybkoSC,
klikni~C
Wypr6buj naszq udoskonalonq
stron~
internetowq juz teraz!
Wprowadzilismy kluczowe ulepszenia, takie jak: • Szybsze wyszukiwanie produkt6w
75 AT
• Nowe, spersonalizowane opcje dotyczqce konta i dokonywania ptatnosci • Bardziej szczeg6towe informacje dotyczqce produkt6w
:I~
Ir.I.µ
z~
ai::
1939-2014 ::
E
~
Wi!i!cej informacji znajdziesz na stronie: 1 pt farnell com/nowe funkcic-na-stromc-internctowe1
eWydat
~
-
-
~
-
~
- -
nski.pl
Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
element 14 bez prawa do rozpowszechniania.
Koktajl nius6w
($ CIRCUITSTUDIO
Zestawy projektowe s~ coraz wazniejsze dla konstruktor6w elektroniki
element 11.+
Farnell element14 nawi
Czterech na piElciu inZynier6w wykorzystuje gotowe zestawy rozwojo\.ve w pracach projeklowych, wynika z badania przeprowadzonego w5r6d 244 ini.ynier6w przeprowadzonego na zlecenie porla lu Eleme nl14. Zestawy rozwojowe staly si'l niezb'ldnym eleme nlem wykorzystywanym w
procesie
prze-
kszlalcan ia pomyst6w w gotowe urz'ldzenia, gdyz 79% inzynier6w wykorzystuje w finalnych wersjach opracowywanych przez siebie produkl6w CZElSC lub calosc rozwiqzafi zaczerpniEllych z zestaw6w rozwojowych. Oznacza lo, :le nie S'l one wykorzystywane juz tylko na elapie protolypowania i leslowania. Ponadto 3/4 respondent6w przyznaje, ze zestawy rozwojowe odgrywajq kluczowq rol~ we wprowadzaniu innowacji i skracaniu czasu opracowywania nowych produkl6w. 77% inzynier6w regularnie sprawdza, czy do podzespolu, kt6rego uzycie rozwai.ajq, jest dosl~pny zeslaw rozwojowy, zas niemal polowa (44%) przyznaje, ze bez zestawu nie bylaby w stanie wykonac swojej pracy.
RF.KLA~I A
Nowy Tektronix®RSA306 /
Analizator widma USB Analiza sygnalow RF w Twojej dloni
NIE PRZEOCZ Niemal 3/4 (74%) respondent6w twierdzi, ie aktywnie korzysta w pracy z zeslaw6w rozwojowych po lo, aby bye na bie4co z now)~ni lechnologianti, zas 89% wykorzystuje je w swoich eksperymentach z no~1ti systemanti. Niewqtpliwie jest to dow6d, jak wa:ine dla konstruktor6w Sq plytki ewaluacyjne, starter Idly i zeslawy uruchontieniowe i znak na przyszlo§c dla dystryhutor6w, gdzie mo:ina szukac ir6del wzroslu hiznesu.
sprzedaz kompletnego zestawu do montazu drukarki drugiej generacji RepRapPro Ormerod 2, kl6ra bazuje na rozwiqzaniach sprzqlowych open-source o duzej wydajnosci i pozwala na drukowanie projekt6w z darmowego oprogramowania JD DesignSpark Mechanical. Drukowanie 30 umozliwia inzynierom z branzy elektronicznej i mechanicznej szybkq i lalw
Dystrybutor Digi-Key i Mentor, czolowy dostawca oprogramowania projektowego, oglosily wsp6lprac
e\l\fy·cn.~n ie
dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI uzftku Vlltasnego
Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
Koktajl nius6w Narzljdza doslflpne bQdlt wylqcznie w ofercie Digi-Key na zasadzie roczncj subskry pcji. Cena za korzyslanic z obydwu program6w lo 864 dol. Korzystajqc z promocji oprogramowanie btidzie mozna testowac za darmo prlez 15-dniowy okres pr6bny.
W sprzedaiy pojawily si'l ju;i; popularne zasilacze Deity, teraz gliwicka sp61ka wprowadza wcntylatory przemyslowe Della Fan oraz przcciwzakl6ceniowe filtry sieciowe.
Maritex dystrybutorem RuggON Conrad wsp6lpracuje z firm
Marilex wprowadza do oferty wytrzymale lablety przemyslowe i mobilne komputery panelowe fumy RuggON. Wofercie mozna znalezc lablety o przekqlnych ekranu od 7" do 10,4" oparle na platformie Windows lub Android. Kazdy z dostiipnych modeli moze pracowac w lemperalurach od -20 do +50°C, ma wodoszczeln<1 i pyloszczelm1 obudowq jest odporny na upadki.
AM:LT&1
MPL Power Elektro szybko rozbudowuje asortyment produkt6w Delta Power
PB Technik pracuje w nowej siedzibie
Gliwicka firma MPL Power Elektra, znana na rynku od wielu lat z dystrybucji zasilaczy firmy MeanWell, po zmianie sieci dystrybucyjnej, swojq aktywno~c zaczQla kicrowac w stron'l dystrybucji produkt6w zasilajqcych innego tajwa6.skiego producenla - Della Systems.
Od 3 lislopada lirma PB Technik, czolowy krajowy doslawca um1dzen lechnologicznyc h, maszyn i material6w do produkcji elektroniki, pracujo w nowcj sicdzibie. N01vy budynck przy ul. Zwolcnskicj 27 w Warszawie usytuowany jest niedaleko poprzedniej lokalizacji. )ego
NIE PRZEOCZ budowa trwala okolo 1,5 roku i kosztowala firmti blisko 3 min zlotych. Siedziba ma powierzchniQ 700 m', z wydzielontt CZQScit( biurowq, magazynow11 oraz konferencyjn11.
Liczniki elektroniczne szansii na zalatanie dziury po rynku rosyjskim
Radmor dostarczy srodki lqcznosci do Bangladeszu Radmor podpisal kontrakt z Republik& Bangladeszu na dostawti srodk6w lqcznosci. Dotyczy on 1.88 radiostacji osobistych R35010 wraz z akcesoriami oraz 800 odbiornik6w GPS. Dostarczone radioslacje i odbiorniki GPS Sq jednymi z element6w podstawowego wyposazenia zolnierzy uczestn iczqcych w misjach pokojowych prowadzonych pod egidtt Organizacji Narod6w Zjednoczonych. W ramach wsp6lpracy z Centralnq Skladnicq Uzbrojenia (Central Ordnance Depot) Radmor w listopadzie przeprowadzil w Dhace szkolenie z obslugi i serwisowania radioslacji oraz obslugi odbiornik6w GPS [palrz zdjtlcie].
Vigo System udanie zadebiutowal na warszawskiej GPW Akcje sp61ki Vigo System, znanego krajowego producenta detektor6w promieniowania podczerwonego istniejqcego na rynku od 2 7 lat, pojawily siti na warszawskiej gieldzie. Debiul na gieldzie lo nowa karta w historii sp6lki i szansa na pozyskanie kapitalu na rozw6j firmy po k11tem plan6w modernizacji polskiej armii, kt6re w latach 20152022 mai'I pochlom1c az 41 mld zl. Firma sprzedaje tez urz&dzenia do sektora kolejowego (tu liczy na ekspansjti na rynkach chifiskim i USA), medycznego, czy ochrony srodowiska. Vigo System pozyskal z emisji 6,3 min zl brutto, oferta publiczna obejmowala tez cztisc starych akcji, kt6re zostaly sprzedane za 59,4 mln zl. Pod koniec I kwartatu 2015 r. Vigo zamknie wart11 11 min zl inwestyciti w rozbudowQ laboratorium.
Z uwagi na sytuacj(J pol ilycznq rosyjski rynek nie jest juz motorem nap~dzajqcym obroty takich firm, jak Apa tor, Aplisens czy Sonel. Spadki sprzedazy w tamtym rejonie sitigntJly w trzecirn kwartale 2014 nawet 40% w przypadku Sonela. Sp61ki le szukajq intensywnie nowych rynk6w zbytu, kt6re pon10g11 zr6wnowazyc slabn'lCY popyl wsr6d rosyjskich klient6w. 1N pierwszej polowie 2014 r. ta taktyka poskutkowala, ale nie wiadomo jak btidzie dalej, bo syluacja na Wschodzie jesl bowiem wdqz mocno nieprzew:idywalna. )ednym z obszar6w, gdzie mog& pojawic siQ wzros ty s11 nadchodzqce przetargi na dostawy elektro nicznych licznik6w energii elektrycznej, bQdqcych pierwszym etapem w rozwoju rynku smart meteringu.
Chiny i Stany Zjednoczone podpisaly wst~pnii umowll o zniesieniu eel na polprzewodniki Negocjacje handlowe pomiQdzy Chinami i USA zak011czyly siQ w listopadzie podpisaniem wsltJpnego poroztunienia o obustronnym zniesieniu eel na produkty zaawansowane technologicznie. Moze to oznaczac oszcztidnosci powyzej biliona dolar6w w obustronnej wymianie handlowej w dziedzinie zaawansowanych technologii. Umowa wymaga zatwierdzenia przez Swiatowtt Organizacj~ Handlu. Porozumienie pozwoli wyeliminowac cla w ponad 200 grupach produkt6w, takich jak sprztit medyczny, urzqdzenia GPS, konsole gier wideo, oprogramowanie komputerowe oraz p61przewodniki nasltipnej generacji. Przykladowe eta wynosily od 30% w przypadku parniQci SSD i konsol gier do 8% na urzqdzenia do obrazowania rezonansem magnetycznym i tomografy kompu terowe. Zdaniem przedstawicieli organizacji branzowej SIA podpisana urnowa ma przelomowe znaczenie dla amerykanskiej branzy p61przewodnikowej i jest wazna dla calej gospodarki USA.
ff.EK LAMA
OBWODY DRUKOWANE Faldruk s.c., 05-462 Em6w, ul. Wi<1Zowska 2E
pfytki jednostronne i dwustronne e ~· pfytki na podfozu aluminiowym ~· testy elektryczne pfytek pokrycia pfytek: cyna lub cyna/of6w 0 4 " - 33' LaFot rozszerza ofert~ o systemy inspekcji wizyjnej Firma LaFot rozszerzyla ofertQ o cyfrowe lupy i mikroskopy irlandzkiej firmy ASH Technologies. Produkty le Sq wykorzystywane w produkcji urzqdzefi przemyslowych, na stanowiskach kontroli jakosci i serw:isie precyzyjnych urZ'ldzeii.
e\l\fy·c~ .6ni e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do uzftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
Koktajl nius6w Apator sprzedal do Indii gazomierze za 30,9 min zl Apator Metrix, sp61ka CI z grupy Apator, od stycznia do paidziernika 2014 r. dokonata sprzedazy gazomierzy lirmie Secure Meters Limited z siedzibq w Udaipur w Indiach o l<1cznej wartosci 30,87 min zl. Podstawq zrealizowanych zam6wieii jest zawarta w pazdzierniku 2012 r. umowa o wsp61pracy pomi
kwadratowych TI kupil w grudniu 2013 r. od UTAC Chengdu Ltd. Sl! w nlm obecnic monlowanc chipy w obudowach QFN.
Technologia Imagination i Nvidii zaz~bia si~ w obszarze klastr6w CPU/GPU Imagination Technology slawia na rozw6j lechnologii l&cz&cej wielordzeniowe procesory MIPS z cal& plejadq procesor6w graficznych PowerVR. Ma to umozl iwic klientom zaopatrujqcym si(l u Imagina tion w bloki IP budowanie uklad6w konkurencyjnych wobec wydajnych procesor6w Nvidii projektowanych w architekturach CUDA. Kepler i Maxwell. Wraz z najnowszymi rdzeniami Imagination rozwija zaawansowan11 technologi~ komunikacji mi
REKLAMA
nuvoTon ISD + kontroler z rdzeniem Cortex-MO = jednoukfadowy 1509160 m_in_ do rozpoznawania mowy 145 kB Flash I 12kB SRAM lnterfejsy UART. SPI. 12C, 125 eotowa blblloteka do rozpoznawanla mowy dedykowane oprocramowanle na PC do opracowanfa kodu
Gotowy zestaw do rozpoznawanla mowy: podlqcz I testuj
TI otwiera w Chengdu lini~ tworzenia pol:iczen typu bumping w p6lprzewodnikach Texas Instruments oglosil rozszerzenie dzialalnosci produkcyjnej w Chengdu w Chi nach o proces lworzenia pionowych pol'lczef\ wewn
eWy·d a ei~T«~mt
Wydanie
Dosto:pne w sklepie internetowym: http://sklep.marthel.pl
www.marthel.pl 17 bez prawa do rozpowszechniania.
PROJEKTY Podzi~kowania
Au tor sklada serdeczne podzi~kowania pani Beacie Stosik z fi rmy STOFL za dostarczenie wielu darmowych pr6bek uklad6w CY8CPLC10, panu Slawomirowi Szweda z firmy Unisystem za dostarczenie darmowych modul6w wyswietlaczy TFT oraz panu Dariuszowi Kowalczyk za cenne uwagi przekazywane w t rakcie projektowania urzijdzenia. Au thor would like to thank Mr Prem Sai v from Cypress Semiconductor customer support team for his huge and inestimable support and commitment while developing the device !
iControl System automatyki domowej (2)
~~~ ~
Film demonstr1.1j<1cy dziatanie systemu iControl: http://goo.gVQ99yjy
W swojej praktyce konstruktora-pmgramisty kilkukrotnie podejmowalem wyzwanie skonstruowania prostego systemu sterowania i kontmli typu ,,inteligentny dam", wykorzystujqc w tym celu r6ine interfejsy w mli medium umoiliwiajqcego wsp6lpracrt specjaliz owanych modul6w. jednym z przyklad6w takiego dose mzbudowanego i nowoczesnego projektu moie bye system intelli-Dom opublikowany na Jamach Elektmniki Praktycznej 10... 11/2011, kt6ry wykorzystywal specjalizowane i bardzo dobrze wyposaion e moduly modem6w ZigBee. System ten, mimo nie dawal jednak pelnej elastycznosci w zakresie konfigurowania sieci modul6w wykonawczych, gdyi korzystal z predefiniowanej funkcjonalnosci tychie modul6w nazywanych tam ,,modulami pokojowymi", a poza tym uiywal transmisji bezprzewodowej o ograniczonym zasirtgu, realizowanej w pasmie 2,4 GHz, opartej na standardzie IEEE 802.15.4. Czas wirtc na projekt zaawansowany, w pelni konfigurowalny i pozbawiony poprzednich ograniczefl a dodatkowo wyposa2:ony w ultranowoczesny inte1fejs uiytkownika. Rekomendacje: pmjekt przyda sirt jako baza dla rozbudowanego systemu zarzqdzania inteligentnym budynkiem.
eWycnsni e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI
rnKTRONtKA PRAKTYUNA 21201 s
Wydanie elektroniczne przeznaczone Wy'tqcznie do uZ.ftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
System automatyki domowej
• Maksymalnie modul6w wykonawczych (typu Slave) w ramach j ednej sieci systemu iCon trol. • Maksymalnie 16 modul 6w sterujqcych (typu Master) wyposaionych w interfejs uzytkownika z wyswietlaczem TFT. • Adresy logiczne modul6w wykonawczych nadawane Sq automatycznie przez moduly sterujqce podczas konfigurowania sieci. zas adresy logiczne modul6w sterujqcych nadawane Sq przez uzytkownika za pomocq interfejsu uzytkownika GUI. • Kazdy modul sterujqcy moze zapami~tac i zaadresowac 64 moduly wykonawcze. • Wszystkie moduly wykonawcze zapami~tane przez dany modul sterujqcy mogq zostac polqczone w maksymalnie 8 grup, dowolnie podczas konfiguracji sieci. reprezentujqcych pomieszczenia. nad kt6rymi modul ten ma kontrol~ (np. pokoje). • Kilka modul6w sterujqcych moze miec kontrol~ nad jednym modulem wykonawczym. • W ramach graficznego interfejsu uzytkownika modul u sterujqcego kazdy modul wykonawczy jest identyfikowany przez unikalnq nazw~. • Kazda z 8 mozliwych grup, w kt6re mogq bye lqczone moduly wykonawcze moze miec nadanq nazw~. aktywowana lub wylqczona. • Przewidziano 5 rodzaj6w modul6w wykonawczych: wylqcznik 1-biegunowy, wylqcznik 2-biegunowy, sciemniacz, sensor temperatury, sterownik oswietlenia RGB LED. • System iControl sygnalizuje dolqczenie nowych. jeszcze nieskonfigurowanych modul6w wykonawczych oraz wystqpienie bl~d6w transmisji. • System iControl umozliwia usuwanie modul6w wykonawczych z sieci, a co za t m idzie - rekonfi urac"
...
.
m1en1one ar kul
s
w calosc1 dost
ne na FTP)
AVT-5490 iControl. System automatyki domowej (EP 1)2015) ' Uw.tga· leo!t,.,....,. AVT mC9t1 wy>t~W41t w n
A.VT uxx A
to
Adres DA Rozkaz Dane Typ adre· GA Rozkaz REMOVE_NEW_NODE Dlugo!t 8 SU DA Wartost Ox01 Wartosc Ox38 Wartost Slave adresu PA DA
Po wyborze modulu wykonawczego, uzytkownik moze albo porzucic jego konfiguracj~ i modul ten znowu zacznie rozsytac sw6j ad res PA (i w r6ci do statusu Slave Status = NODE_AVAILABLE) lub tez moze powiqzac modut wykonawczy z modutem sterujqcym staj'lc si~ jego ,.rodzicem". Aby porzucic wyb6r modulu wykonawczego modul steruj(\Cy wysyla nasl~puj4cy pakiet: Dane UNSELECT NODE Olu osc 0 Ox32 Warto!c
uprog1am0w.,.,y 11U11d. Tytko i wyt40,.., k l ll'leme1>16w do<kOwyth. ~iii w op1..i~ wyriln~ l•Ul\k!QnO}, b~ tl~t6w dodatkO-
plytkll d•!Jt.Ow&n6 PCB (lub plytk.l dNkow.int,
"Y''
AVT Uxx A+ plytkll
d•~nll
i UpogramCM"illny ui.1itd lcryli ¢11¥tW.il" Wft'Sji Ai
"""'•>i• UK)
btt ll'l-nt6w dodatko>
""'
plytkll dn.1low,.,na Oub ptytti) Ot.U kompltt tlt>m~lbw ~..ony w tat~un1k11 pdf 10 nit • mt<,JO jak miontowany li!'il&w 8, U1' ll'IM1o!nty wtutOw.!lnt w KB. Nlll"fy miK n.o uwa.bt, h O i t rW H~nllc!Oo'oO wyra!nit w Opisit, u~ 1<111 nft. ma obudowy arM ll!li!mtnt6w dod~tkoWJd'I, k16..~ n~ l!Mtafy wymi@niol'll! w zal<1ct,.b1 pd'f A.VT bliJc CO oprogramo!Jwallll! jnil!Clt'•to ipot)'kaRa wtr>ja, k!a jMli wy•t~ujt, 10 ni~~l'M! oprowramowan~ moina ki~'!Jr'lfll. kl1hj~ w lil'lk um.hZtbOf'ly w °"isit .mi) Nit la!lty h!~taw AVT wy>t~Jt .w. w•:ty>tkich wtfi,adl! K&tda 1Wf1ja ma t.a!¥:ZOny ttn i am phk ~t! Podc:las :>ktad.inot u m 6 - u!)twtli1 o.e. kt6t" w;,,~~ umawiaszt ~UK, A. I...+, B lub Q. Imp ' ·>kJ.fy nt. .pJ A.VT .UXX 8 A.VT DX>c C
Adres SA Typ adresu LA SA Warto!c Master adresu SA LA
Aby powi<1zac modul wykonawczy ze sob
Proiekty pokrewne na FTP (
modul6w slerujqcych wiadomosc by usun~ty zapami~lany wcze5niej modul wykonawczy z listy swoich, jeszcze nieskonfigurowanych modul6w, gdyz wlasnie zostal on wybrany do konfiguracji. W tym celu sterownik ten przesyla nast~pujqcy pakiet danych:
Kazdy, nowy, nieskonfigurowany jeszcze modut wykonawczy co 4 sekundy wysyla pakiet danych rozglaszajqc w sieci sw6j adres fizyczny (Slave Status= NODE_AVAILABLE). Jcdnaczesnie sygnalizujc ten stan za pomocq dedykowanej diody LED (oznaczonej STATUS), kt6ra migocze za kazdym razem, gdy przesylany jest taki pakiet danych, czyli co okolo 4 sekundy. Rozkaz Adres DA Dane Typ adresu GA Rozkaz NEW_NODE Dlugosc 10 DA Wartosc Ox01' Wartosc 0'30 Wartosc Slave PA, typ adresu DA Slave, status Slave ; 'Kazdy modul steruj~cy ma ustawiony adres GA Ox01 oraz przydzielony przy oomocv GUI adres LA (z zakresu OxFO... OxFFl Adres SA Typ adresu LA SA wartosc OxOO adresu SA
Pakiel taki odbierany jest przez kazdy modul steruj4cy dol4czony do sieci powoduj4c dodanie nowego modulu wykonawczcgo do Iisty modul6w przeznaczonych do skonfigurowania (modul sterujqcy sprawdza za kazdym razem. czy nie dodano juz takiego adresu PA do listy) oraz odpowiedniq sygnalizacjQ w ramacb in lerfejsu uzytkownika GUI. Taki modul wykonawczy, moze nast~pnie zostac wybrany do konfiguracji (wylqcznie z poziornu jednego mod ulu steruj(\cego), co skutkuje zrnianq jego stanu (Slave Stotus = NODE_SELECTED), zaprzestaniem rozgtaszania adresu PA oraz odpowiedni& sygnalizacj& (dedykowana dioda LED na module wykonawczym zaczyna szybko migac). Aby go wybrac modul sterujqcy wysyta nast~pujqcy pakiet: Rozkaz Slave PA Wartosc Ox31
Dane Wartosc
Jesli uzytkownik wybierze modul wykonawczy z poziomu obstugiwanego modutu sterujqcego to stero"~1ik ten wysyla do pozostalych
Adres SA Typ adresu LA SA Warto!c Master adresu SA LA
Adres DA Rozkaz Dane Typ adresu DA Physcial Rozkaz SET_LA_AODR Dlugosc 1 Warto!c adresu Slave PA Warto!c Ox04 DA
Jcdnoczesnie biezqcy modul sterujqcy wysyla wiadomosc do innych tego typu modul6w by zapisaly sobie ostatnio przydzielony adres logiczny (by nie mogty go uzyc w procesie nadawania nowego LA): Adres SA Typ adresu LA SA wartosc Master adresu SA LA
Adres DA Typ adresu DA GA
Rozkaz Dane Rozkaz SAVE_LAST_LA Dlugosc 1
Wartosc adresu OxOt wartolc 0'33 DA
ele~:troniczne
wartosc Ostatnio nadanv LA
Modut steruj11cy moze r6wniez w kaidej chwili (przy uzyciu interfejsu uzytkownika GUI) porzucic powi11zanie z modutem wykonawczym wysylaj4c nast~pujqcy pakiet (modul wykonawczy przejdzie w tedy do stanu Slave Status = NODE_AVAILABLE): Adres SA Typ adresu SA Wartosc adresu SA
Adres DA Typ adresu DA Master LA wartosc adresu DA LA
LA
Rozkaz Dane Rozkaz UNBIND_NODE Dlugosc O
Slave LA Wartosc Ox34
WartoSC -
W takim przypadku, jesli biez11cy modut sterujqcy udost~pnil wczesniej sw6j mod ul wykonawczy innym slerownikom to mus i ich poinformowac, ze utracil z nim powiqzanie (nie jest juz jego ,,rodzicem") wysylaj11c nast~puj11cy pakiel: Adres SA Typ adresu SA WartoSC adresu SA
Adres DA Rozkaz Dane Typ adresu GA Rozkaz UNBIND_NODE Dlugosc 1 DA Master LA WartoSC Ox01 WartoSC Ox34 WartoSC Slave LA adresu DA LA
Mod ul sleruj'!CY moze r6wnie:i. z
eWy·d a ei~T«~mi
Warto!c Unikalny LA
przeznaczone wytqcznie do uZ.ftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
19
PROJEKTY Adres SA Adres DA Rozkaz Dane Typ adre- LA Rozkaz GET_NODE_STATUS Dlugosc 0 Typ adresu LA DA SA Wartosc Master LA Wartosc Slave LA Wartosc Ox35 wartosc adresu SA adresu DA SU
Modul sterujqcy moze r6wniez, co oczywisle, zmieniac biezqcy status modutu wykonawczego (slerowac nim) przesylajqc naslQpujqcy pakiel danych: Adres SA Typ adresu SA Wartosc adresu SA
Rozkaz Adres DA Dane Typ adresu LA Rozkaz SET_NODE_STATUS Dlugosc 1 DA Master Wartosc Slave Wartosc Ox39 Wartosc nowy LA adresu DA LA Status
LA
Modul wykonawczy wysyla sw6j status przesylajqc nastQpUj
Adres DA Rozkaz Dane Typ adresu LA Rozkaz SEND_NODE_STATUS Dlugos< 2 DA Master Wartosc Ox36 Wartosc Slave LA, Wartosc adresu DA LA biez~cy Status
Taki pakiel danych odbierany jest przez modut slerujqcy biidqcy ,,rodzicem" modutu wykonawczego powodujqc odpowiedniq zmiarni stanu interfejsu uzylkownika GUI. Gdy modul slerujqcy wsp6ldzielit wcze§niej ten modul wykonawczy z innym modulem slerujqcym, to musi go takze poinformowac o zmianie slanu tego modutu (gdyz modul wykonawczy poinformowal tylko swojego ,,rodzica") wysylajqc nast~pujqcy pakiet danych (wyslaniu tego pakietu danych towarzyszy kr6tkie zaswiecenie diody sygnalizacyjnej STATUS umieszczonej na plytce modu:lu wykonawczego): Adres SA Typ adresu LA SA Warto!c Master adresu SA LA
Adres DA Rozkaz Dane Typ adresu GA Rozkaz SEND_NODE_STATUS Dlugos< 2 DA Wartosl Ox01 Warto!I Ox36 Warto!c Slave LA, adresu DA bie;~cy Status
Modul sterujqcy, na zqdanie uzytkownika, moze r6wniez, co napisano wczesniej, podzielic uprawnienia do sterowania powiqzanym modulem wykonawczym wysylajqc do innych modul6w sterujqcych nastQpujqcy pakiet danych: Adres SA Typ adresu LA SA WartoSC Master adresu SA LA
Adres DA Rozkaz Dane Typ adresu GA Rozkaz SHARE_NODE Dlugos( 3 DA WartoSC Ox01 WartoSC Ox37 WartoSC Slave LA. typ adresu DA modutu, status modulu
Podobnie jak w przypadku rozkazu NEW_NODE pakiel taki odbierany jest przez kazdy, podlqczony do sieci, modul steruj4cy powoduj&c dodanie go do listy nowych modut6w wykonawczych przeznaczonych do skonfigurowania [mod ul sterujqcy sprawdza za kazdym razem, czy nie dodano juz lakiego adresu LA do listy) oraz odpowiedniq sygnalizacjQ w ramach interfejsu uzytkownika GUI. Taki modul wykonawczy, moze nasl~pnie zoslac wybrany do konfiguracji (wylqcznie z poziomu jednego modutu slerujqcego), lecz w odr6Znieniu od scenariusza dla rozkazu NEW_NODE, do modutu tego nie Sfl wysylane juz zadne, inne rozkazy zmieniajqcego jego stan, czy nadajqce mu nowy adres LA, bo przeciez jest to juz modul skonfigurowany wczesniej przez inny sterownik. W takim wypadku biezqcy modul sterujqcy przyporzqdkowuje wyl
nakazuje im usunqc wspomniany modu.1 wykonawczy z listy nowych modul6w wykonawczych, gdyz wlasnie zostal on skonfigurowany. W ramach tej czynnosci wysylany jest naslQpujqcy pakiet danych: Adres SA Typ adresu LA SA Wartosc Master adresu SA LA
W sys temie iControl skorzystalismy wyl
Budowa urzctdzenia Modul wykonawczy (wylitcznik) W tym miejscu zakoncz~ opis cz~sci poswi~conej logicznej konslrukcji systemu iControl przechodzqc w kof1cu do realizacji praktycznej. Zaczniemy od sterownika prostszego, kt6rym jest modut wykonawczy typu wytqcznik 1-/2-biegunowy (uklad realizuje obie funkcjonalnosci) pokazany na rysunku 5. To system mikroprocesorowy, kt6rego ,,sercem" jest mikrokontroler ATmega8 odpowiedzia.lny za realizacjQ calej, zaloronej fu.nkcjonalnosci. Mikrokontroler ten, przy pomocy wbudowanego, sprz~towego inlerfejsu TWI (odpowiednik l'C) steruje pracq modemu CY8CPLC10 a dzi~ki wykorzyslaniu przerwania zewn~trznego INTl, kt6re lo wyzwa.lane jest przez modem (jego wyprowadzenie HOST_INT), umozliwia odbi6r i odpowiedniq analizQ wysylanych pakiel6w danych. ATmegaB odpowiedzialna jest r6wniez za obslug~ Jokalnego inlerfejsu wejsciowego (zaciski SW1, SW2 i COM) lo znaczy, obslug~ dolqczonego do modulu wykonawczego, typowego wylqcznika 1- tub 2-biegunowego. jest to niezbQdne, gdy:l modut wykonawczy zaprojektowano w taki spos6b, aby opr6cz slerowania zdalnego i.a pomoc.1 magistrali PLC i modulu sterujqcego, zapewnic mozliwosc sterowania Jokalnego zwyktym wylitcznikiem nasciennym. Aby zrea.liwwac t~ funkcjonalnosc zaprzQgni~to do pracywbudowany w mikrokontroler TimerO, kt6rego przerwanie od przepelnienia, gcnerowane co 32 ms, sprawdza czy nie zmienilo siQ polozenie lokal nego wylqcznika i w wypadku detekcji takiej z1niany inicjuje przeslanie odpowiednfogo rozkazu sterujqcego (SEND_NODE_STA7VS) do modulu sterujqcego, by bie:lqcy stan pracy pokazany przy udziale jego inlerfejsu u:lytkownika tegoz modu.lu zgadzal siQ ze stanem faktycznym. Opr6cz lego, mikrokontroler steruje pracq diody LED oznaczonej STATUS, kt6ra lo sygnalizuje biezqcy slan pracy modulu wykonawczego, pracq dw6ch stopni tranzystorowych sterujqcych wyjsciowymi przekafoikami duzej mocy b~dqcymi wyjsciowym interfejsem wylqcznika 1-/2-biegunowego oraz obsluguje dwie zworki oznaczone TYPE i UNBIND. Pierwsza z nich (TYPE) decyduje o typie modutu wykonawczego, co determinuje spos6b jego sterowania przez modul steruj
e' 'fy'dt011 ie d Ia: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
Adres DA Rozkaz Dane Typ adresu GA Rozkaz REMOVE_SHARED_NODE Dlugosc 1 DA Wartosc Ox01 Wartosc Ox3A WartoSC Slave adresu DA LA
uzftku Vilt asn ego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
System automatyki domowej Co oczywiste, raz skonfigurowany i zalogowany do sieci modul wykonawczy nie powinien bye rekonfigurowany w ramach tego ustawienia fil'i: spowoduje to ·~o bl~dne dzialanie oraz nieodpowiedni
1H Rysune k 5. Schemat ideowy modulu wykonawczego system u iCont rol t ypu wyl<1cznik 1-/2-biegu nowy
jest zdolny do wysterowania obciqzenia o niskiej impedancji, jakie lo stanowi siec zasilajqca. Wyjscie ze wzmacniacza mocy, poprzez kondensator C23, separujijcy sktadm¥ij stalij, wchodzi na transformator separuj<1cy wysokiej czQstotliwosci TRl by nast'lpnie trafic do sieci zasilajqcej. Dodalkowo, w budowie obwodu wyjsciowego wykorzysta· no mozliwosc dezaktywacji konc6wki mocy (w momencie, gdy uklad CY8CPLC10 nie transmituje danych), a wszystko dzi'lki wykorzysta· niu wyprowadzenia T X_DISABLE modemu. Funkcja ta ma dwojakie znaczenie: po pierwsze zmniejsza pob6r mocy przez modem ze zr6dta zasilania, gdy modem nie transmituje zadnych danych, a pod drugie, powoduje, ii. uklad wyjsciowy (w czasie, gdy jest nieaktywny) przechodzi w stan wysokiej impedancji nie wprowadzajqc tym samym dodatkowego tlum.ienia do uzytecznego sygnalu wejsciowego (nie obCi(!Za sygnalu wejsciowego). Warto w tym miejscu podkresli6, iz jesli nasz projekl nie musi spelniac wymagafl wspomn ianych wyfoj norm, cal<1 wyjsciow<1 cz'lsc analogow<1 mozna zwyczajnie pominqc. Jesli zas chodzi o uklad wejsciowy, kt6rego zadaniem jest kondycjonowanie wejsciowego sygnalu sieciowego, mamy do czynienia ze znacznie prostszij aplikacjq. Wejsciowy sygnal sieciowy, przez ten sam trans· formator separujqcy TR1 wprowadzany jest, pop rzez rezystor R22 zapewniajqcy odpowiedniq impedancj~ wejsciowq, na filtr separujqcy cz'lstotliwosci niepoz<1dane (np. czQstotliwosci AM) zbudowany z kondensalora C24, cewki Ll i rezyslora R22, aby nast(lpnie lrafic na Uumik amplitudy w postaci diody Schottky 02 (BAT54S). Dalej, za pomocij rezystor6w R23 i R24, sygnat jest polaryzowany polowij napi(lcia zasilajqcego (+5 V) by trafic na wejscie sygnalu FSK mod em u CY8CPLC10 oznaczone jako FSK_IN. Charakterystyk'l przenoszenia wspomnianego fiJtra wejsciowego pokazano na rysunku 7.
eWy·d a ei~T«~mi
Wydanie
21 bez prawa do rozpowszechniania.
PROJEKTY ~
-2
/
-4
-6
. s
or
=
f"'
,.,-
/
v
"' "'
/
-12 -14
""'- "'-.
/
-8
~ - 10
...
"'-.
/
~
_,,.-
./
--.......... "'
-16
~
, . . ____ ----. ~
-18 ·20
SOk
60 k
70 k
80k
90k
100k
200 k
Frequency (lfz}
300 k
400 k
soo k
600 k
Rysu nek 6. Charakterystyka przenoszenia fi ltra wyjsciowego sygnalu FSK ukladu CY8CPLC10 20
(\
10 -0
.
!...
i ii.
f
/
-10 -20
/
-30 -40
__....-
v--
_,,.
I
\ \_ ~
,,,,.. / /
__
---~ ~
r--...
-SO
so k
60k
70 k
80k
90 k
100 k
300 k
Frequency f,./z}
- r---_ 400 k
,_
500 k
600 k
Rysunek 7. Charakterystyka przenoszenia fi ltra wejsciow ego sygnalu FSK u kladu CY8CPLC1 O
Dodatkowo, urz<1dzeniu wykorzystano wyprowadzenie ukladu CY8CPLC10 oznaczone BIU_LED, do kt6rego dol<1czono czerwom1 diod
nego, co praktycznie uniemozliwialo zamontowanie plylki w puszcze. Szybko okazalo s ill, iz jedynym sensownym rozwi'\zaniem jest zastosowanie specjalizowanej przetwornicy napi'lcia. Ostatecznie zastosowalem specjalizowany uklad scalony nieizolowanej (bezlra ns formatorowej) przetwornicy i.mpulsowej typu LNK305 z rodziny LinkSwitch-TN finny Power Integrations. w jego typowej aplikacji dostarczaj<1cej napi'lcia zasilan ia 12V przy maksymalnym pr<1d zie obci<1zenia 225 mA, co wpewnialo spory zapas mocy. Niestely, szybko okazalo si
modulu. Niestety, mimo wielu za.let ta.kiego rozwi<1zania zmuszony bylem porzucic pierwolne rozwiqzanie i poszuhlwac alternatywy. W tym czasie nalkn'\lem siq na golowe rozwiqzan.ie firmy Myrra pod postaciq izolowanej, kompletnej p rzetwornicy napi
Modul sterujilCY Schemal idcowy modulu sterujqcego pokazano na rysunku 8. )ego sercem jest zaawansowany mikrokontroler ATmega644A
e' Vy·c~2n i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
uzftku Vilt asn ego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
System automatyki domowej
~i
o! .~ v~
g .~
Rysunek 8. Schemat ideowy modulu steruj<1cego systemu iControl
eWy·d a ei~T«~mi
Wydanie
23 bez prawa do rozpowszechniania.
PROJEKTY Listing 10. Konstrukcje struktur danych
przechowu j ~cych
parametry modul6w wykonawczych i
ich grup
// De kla r acja t ypu prz echowujqce90 i nfo rmacje o modul e wykonawczym t ypede f struct {
vol atil e uintB t LA;
//NODE EMPTY : OxFF
vol ati le u i nt8- t Typ e ; volat i l e u int8- t Sta tus ;
vol ati le uint 8-t Owner; c har Name(B ] ;
-
//NODE_OWN : OxFF, NODE_SHARED_TO
OxOl , NODE_S HARED_fROM
Ox0 2
-
ui nt 8 t Room; n o d eTyp e ;
I / De klaracj a t ypu p rzechowu j acego i n formac j e o g rupi e modul6w wykonawczych typede f s truct {
taktowany zewn<:trznym rezonatorem kwarcowym o cz<:slotliwo5ci 11,0592 MHz. Mikrokontroler za pomocq wbudowanego, sprzfllowego interfejsu TWI (odpowiednik I'C) steruje pracq modemu CY8CPLC10, a dziflki wykorzystaniu przerwania zewnfllrznego INTO, kt6re jes t wyzwalane przez modem PLC (wyprowadzenie I-IOST_INT], umozliwia odbi6r i odpowiedniq analiz\IF35QTIBCDBCO# (sterowanego za pomocq 16-bitowej magistrali danych) ze zintegrowanym kontrole rem pojemnosciowego panelu dotykowego CTP. Dodatkowo, za pomocq przerwania zewnfllrznego INT1 i interfejsu TWI mikrokontroler komunikuje sifl z wbudowanym w wy§wietlacz TFT kontrolerem panelu dotykowego. Dzi<:ki duzej czqslolliwosci laktowania mikrokonlrolera oraz 16-bitowej magistrali danych wyswietlacza TFT, szybkosc wczytywania z pamiflci Flash mikrokontrolera obrazk6w stanowiqcych elemenly graficznego inlerfejsu uzytkownika (zajmujq one wi'lkszq cz'lsc pami<:ci programu aplikacji] jest na tyle duza, iz zapewnia ptynne i zgodne z zalozeniami dzialania wspomnianej platformy wsp6lpracy mzqdzenia z uzylkownikiem. jakby Lego bylo mato, i co pewnie zaskoczy wielu Czytelnik6w, mimo niewielkiej, zdawaloby sifl, mocy obliczeniowej mikrokontroler6w AVR, w implementacji interfejsu uzytkownika udaio si
e' Vy·c~~1 i e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI
TinySw itch-lll firmy Power Integrations. Tym razem do czynienia mamy ze znacznie bardziej skomplikowanq aplikacjq, tak naprawdfl wygenerowanq przy udziale doskonaiego narz
Oprogramowanie rnodulu steruj'lcego Modul s terujqcy mo:ie obslugiwac do 64 modu l6w wykonawczych nadajqc in1 unikalne adresy logiczne w procesie konfiguracji sieci. Moduiy le, mogq z kolei zostac podzielone na maksymalnie 8 grup reprezentujqcych pomieszczenia, w jakich zostaly one zamontowane. Wszystkie informacje dotyczqce zar6wno samych modul6w wykonawczych jak i ulworzonych grup przechowywane Sq w nieulotnej pamiQci mikrokontrolera lypu EEPROM w postaci slruktur danych, kt6re pokazano na listingu 10. Informacje le wczytywane Sq do pamiQci RAM przez program obslugi aplikacji na samym poczqtku programu obslugi (i wedlug potrzeby aktualizowane p6Z1liej) i wykorzystywane nast
W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
System automatyki domowej
Rysunek 9. Przykladowy ekran g16wny systemu iControl
Rysunek 10. Ekran konfiguracji modulu steruj<1cego systemu iControl
nazwami wlasnymi), nazw'l grupy (w prawym, dolnym rogu ekranu), liczb'l zdefiniowanych grup i znacznik polo:i:enia aktualnie wyswietlanej grupy (w lewym , dolnym rogu ekranu). Dwie ikonki J..;l i (w prawym, g6rnym rogu ekranu) dajq dostf!p do konfiguracji nowego modulu wykonawczego, jesli taki modul zglosil si'l w sieci i konfiguracji modulu slerujqcego w zakres ie defin icji grup (ich aklywacji!dez· aktywacji, nadania nazw) oraz adresu logicznego w sieci (z zakresu OxFO... OxFF). lkona O (w lewym, g6rnym rogu ekranu), kl6ra pojawia si<: w wypadku wyst@ien ia bl<:d6w lransmisji daje dos l<:P do konsoli blfld6w syslemu iConlrol. Co oczywiste, graficzna reprezentacja kazdego z modul6w wykonawczych, jak i mo:i:liwosci w zakresie jego slerowania, zale:i:
a
Rysunek 12. Wygl<1d okna edycyjnego pozwalaj<1cego na dodanie nowego modulu wykonawczego
wybierzemy jakikolwiek inny obszar ekranu poza obszarem wyswietlonej listy opcji). Dodatkowo, w wypadku, gdy modul wykonawczy nie wykonal przeslanego rozkazu (gdyz zos tal usuniQly z sieci bez wylogowania lub tez na skutek nieudanej transmisji PLC), aplikacja interfejsu uzytkownika zasygnalizuje ten fak l poprzez zmian<: barw modulu wykonawczego, co pokazano dla modulu o nazwie ,,Lamp" na przykladowym rysunku. Przejdzmy, zatem do ekranu konfiguracji modulu steruj<1cego, kt6ry pokazano na rysunku 10. Umozliwia on umozliwia aktywacj~/dezaklywacj~ kazdej z grup modul6w wykonawczych, edycj~ nazwy tychze grup (poprzez wybranie pola nazwy edytowanej grupy i pod wa runkiem, ii: grupa ta jes t aktywna - wybrano wczefo iej odpowiedni checkbox) oraz umozliwia wyb6r adresu logicznego naszego modulu steruj<1cego. Adres logiczny kazdego z modul6w steruj"sluz4 do zmiany pozycji edylowanego znaku nazwy. Klawisz ,,OK" zamyka okno edyq1ne i zatwierdza wprowadzone dane. Pole oznaczone symbolem .,krzy:Zyka" (w prawym, g6rnym rogu okna edycyjnego) sluiy do zamkni4'1cia okna edycyjnego i porzucenia zmia n.
Rysunek 13. Wygl
eWy·d a ei~Tll.~t'lo
Wydanie
Rysunek 11. Wygl<1d okna przeznaczonego do edycji nazw w systemie iControl
Rysunek 14. Wygl<1d konsoli blt:d6w systemu iControl z przykladow<1 list<\ b1Qd6w
25 bez prawa do rozpowszechniania.
PROJEKTY Przejdzmy, zatem do okna edycyjnego pozwalajqcego na dodanie nowego modutu wykonawczego, kt6re jest wywotywane poprzez nacisni~cie ikonki ~ z poziomu ekran u gl6wnego systemu iControl, jednak lylko wtedy, gdy system zarejestrowal dolqczenie nowego modulu. \>Vyglqd wspomnianego okna pokazano na rysunku 12. Klawisze Wykaz element6w Modul wykonawczy wyl<1cznika 1-/2-biegunowego Rezystory: (SMD OSOS) R1:20k0 R2, R3 : 4,7 kn R4 : 2,1 knt1% RS .. .R7, R16, Rl 7, Rl 9, R20: 10 k!l RS: 7, 5 k0/1% R9: 36, S 0/1% R10, R13: 37,4 k!l/1% Rl 1: 3,S3 k0/1% R12: 41,2 0/1% R14, R27, R2S: 1 k!l/1% R15: 4,990/1% R1S: 4,02 kfl/1% R21: 22,1 D/1% R22 : 2 kD/1 % R23, R24: 20 k!l R2S, R26: 2.2 kO Kondensatory: (SMD OSOS) Cl , C2, CS, C9, Cl 7 . ..C20, C27: 100 nF (X7R) C3, C4: 22 pF C6, Cl 0, C25: 10 nF (X7R) C7' Cl 1, Cl 2, C23: 1 µ F (X7R) CS, C13 .Cl 6: 1000 pF/1 % (NPO) C21: 10 µF (SMD 1206, X7R) C24: 1,5 nF (X7R) C26: 150 nF/300 V (polipropylenowy X 1, raster 15 mm) C2S: 22 µF/1 0 V (tantal., SMD ,.Pi') P61przewodni ki: Ul : ATmegaS (TOFP32) U2: CYSCPLC10 (SSOP2S) U3 .. . U5: LMH6639M F (SOT23-6) U6 7SM05 (DPAK) Tl, T4, TS: BCS17 (SOT23-BEC) T2: FCX591 A (SOTS9-BCE) T3: FCX491A (SOTS9-BCE) D1: SMAJ 12CA (D0-214AC) D2: BATS4S(SOT23) D3. D4: 1N414S (MINIMELF) STATUS: zielona d ioda LED SM D OS05 BIU: czerwona dioda LED SMD OS05 lnne: TRl : t ransformator sepa rujqcy SMD Murata 7S250MC L1 · dtawik SMD 1 mH (Ll Sl 2) PWRl : przetwornica do druku Myrra M47114 0 1: rezonator kwarcowy, zegarkowy 3276S Hz V1 : warystor V2 50LA4P PKl, PK2 : przekainik Relpol RM40-3021 -S5-101 2
e' \i
oznaczone ,.<" i ,.> "sluz'I do zmiany numeru grupy, do jakiej przyporzqdkowujemy nowy modut wykonawczy (typ tego modulu pokazany jest na .,belce" informacyjnej okna), przy czy:m dost~pna lista grup zalezy od konfiguracji przeprowadzonej w ramach okna konfiguracyjnego systemu iControl (pokazywane sq wylqcznie numery aktywnych R30: 130 0 (SMD 1206) R3 1: 11 00(SMD 1206) R32: 1 kn (SMD 1206) R33: 100 kn R34: S,2 k!l R3S: 2.4 k!l Kondensatory: (SMD OSOS) Cl , C2, C6, C7: 22 pF C3..CS, CS, C10, Cl 8, C21 ..C23, C39, C40, C4 3: 100 nF (X7R) C9, C16, C17, C19, C20: 1000 pF/1% (NPO) Cl 1, Cl 3, C28: 10 nF (X7R) Cl 2, Cl 4, Cl 5, C25, C26: 1 µ F (X7R) C24: 10 µF (X7R, SMD 1206) C27 1,5 nF (X7R) C29: 150 nF/300 V (polipropylenowy Xl . raster 15 mm) C30: 1 µF/400 V (elektrolit .. 8/3,S m m) C31. 2,2 µ F/400 V (elektrolit., 8/3,5 mm) C32, C42: 100 nF (SMD 1206, X7R) C3: 2.2 nF/250 V (polipropylenowy Xl, rast er 7,5 mm) C34: S2 pF COG (SMD 1206, X7R) C3S: 100 pF COG (SMD 1206, X7R) C36, C38: 100 µF/16 V (etektro lit .. 5/2 mm) C37: 220 µF/16 V (elektrolit .. 8/3,S mm) C41. 220 µF/ 10 V (elektrolit ., S/ 2 mm) P61przewodniki: U l : APE l 723YS-HF-3TR (SOT23-S) U2: TNY274PN (DIP08) U3: ATmega644A (TOFP44) U4: CYSCPLCl 0 (SSOP2S) US .. .U7: LMH6639MF (SOT23-6) US: 7SMOS (DPAK) Tl, T2: BSSl 38 (SOT23) T3: FCX491A (SOT89-BCE) T4: FCX59 1A (SOT89-BCE) TS: BCSl 7 (SOT23-BEC) T6: BCS07 (SOT23-BEC) Dl ... D4: 1N4007/400 V (D041) DS: BZW06-1 S4 (D01 S) D6: SUF4007 (MELF) D7: SUF4003 (MELF) DS: SUF4001 (MELF) D9: ZSMD-11 V (MINIM ELF) Dl O: SS14 (SMA) Dll : BAT54 S(SOT23) D12: SMAJl 2CA (D0-214AC) OKl : PCS l 7 (DIL04) lnne: TFT: wyswietlacz TFT W instar WF3SOTIBCDBCO# ze zintegrowanym kontrolerem panelu pojemnosciowego CTP (320 x 240px, zlqcze ZIFF36 pin) TRl: transformator Feryster Tl-EF l 2-7-12-3W TR2: transformator separuj4cy SMD Murata 7S250MC L1, L2 : dtawik mocy Feryster DSZ-6/1000/0 ,2-V L3 : koralik f errytowy 1.5 µH Feryster BDW-3,5/ S,9-452 L4: dtawik mocy SMD 100 µH DE1207- 100 (obudowa DE1 207) LS: dtawik SMD 1 m H {obudowa L1S12) L6: dtaw ik mocy Feryst er DSZ-6/1500/0,15-V 01 : rezonator kwarcowy 11 ,0592 MHz, niski 02: rezonator kwarcowy, zegarkowy 3276SHz BUZ: buzzer z generatorem piezo 5 V (raster 5 mm) EXT.PORT: gniazdo m~skie k4towe 90° 4-pin (NSL25-4W} VIBRA: gniazdo m~skie k4towe 90° 2-pin (NSL2S-2W) CLEAR: microsw itch SMD typu TACTM-34N-F V1: warystor V250LA4P AC: zl4cze srubowe AKS00/2 Zlqcze ZIF 36-pin, raster O.Smm. dolny kontakt, np.: ZIFOS36DH Tasma FFC (Flexible Flat Cable) 36-pin, raster 0. Smm, dlugosc m inimum 1Ocm, np.: FFCOS36150: do polqczenia wyswietlacza TFT ze zlqczem ZIF
rnKTRONtKA PRAKTYUNA 212015
W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
System automatyki domowej grup bez ich nazw). Wyb6r pola nazwy rnodulu wykonawczego powoduje, jak poprzednio, wyswietlcnie okna przcznaczonego do edycji jego nazwy ze wspomnianym wczesniej sposobem obstugi. Klawisz ,.OJC slu:i:y do zamkniQcia okna edycyjnego zalwierdzajqc tyrn sarnyrn dokonanq konfiguracj'l i aktualizujqc ekran gl6wny modutu sterujqcego (i powodujqc wystanie odpowiednich komunikat6w sieciowych), zas pole oznaczone symbolern .. krzyzyka" (w prawyrn. g6rnym rogu okna edycyj nego) sluzy do zam kn i(lcia okna edycyjnego i porzucenia dokonanej edycji (w tym usuniQcia rnodutu wykonawczego z listy nowych i nieskonfigurowanych modul6w wykonawczych). Ostalnim rodzajem okna. z jaki m na pewno spolkamy si'l w czasie obslugi graficznego interfejsu uzytkownika systemu iConlrol jest okno decyzyjne (lub informacyjne) pokazane na rysunku 13. Okno takie jest wyswietlane za kazdym razem, gdy uzytkownik jest informowa ny o jakims zdarzeniu lub gdy oczekuje si'l od niego podi'lcia jakiejs akcji (decyzji). Klawisz .,OJC sluiy w tym wypadku do potwierdzenia zapylan ia wysla nego przez system i zam kni'lcia okna informacyjnego. zas pole oznaczone symbolcm ,.krzyzyka" (w prawym, g6rnym rogu okna edycyjnego) sluzy do zamkniQcia okna informacyjnego i odrzucenia zapytan ia wyslanego przez system. Ostatnim elementem graficznego interfejsu uzytkownika system u iControl jest, wspomniana wcze§niej, konsola b1Qd6w, kt6rej wywolanie mozliwe jest po wystqpieniu bl
0 ~0 .&. .&. o--o OO r
0
.&.
.&.
·a
o
0
~~ O IJll O •• ~ 1
Rysunek 15. Schemat montaiow y modulu wyko nawczego systemu iControl typu wyl<1cznik 1-/2-biegunowy. W ten prosty spos6b unika sioi niepozqdanego wstrzymywania pracy graficznego lnterfejsu uzytkown ika w przypadku problem6w z komunikacjq po magistrali PLC.
Montaz Opis montazu zaczniemy od modulu wykonawczego typu wylqcznik 1-/2-biegunowy - jego schema! montaiowy pokazano na rysunku 15. Zaprojektowano bardzo zwart
eWy·d a ei~Tll.~t'lo
Wydanie
CJ
i'h
27 bez prawa do rozpowszechnianja.
PROJEKTY
Fotografia 16. Spos6b montazu rezonatora kwarcowego podl<1czonego do ukladu CY8CPLC10
kt6rq nale:i:y wykonac przed uzytkowaniem urz<1dzenia jest wybranie rodzaju modulu wykonawczego, jaki ma petnic uruchamiany uktad w systemie iControl, czego dokonujemy za pomocq zworki oznaczonej TYPE (o czym byla mowa wcze§niej). Przejdzmy, zatem do schemalu montazowego modutu sterujqccgo, kt6ry pokazano na rysunku 17. 1ym razem, jest to duzo wi
Rysunek 17. Schemat montafowy modulu steruj<1cego systemu iControl
kt6ry s"voimi wyrniarruni przek.racza nieco wyrniary zastosov.ranego pa-
nelu TFT i chocby z uwagi na ten fakt, mozna bylo tym razem zastosowac nieco wi~ksze elementy SMD montowane wylqcznie po stronie TOP jak i wi
e' Vy·c~sn i e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI
tymczasem zaimplementowana w programie obslugi urz11dzenia. Opcjonalnie, o czym wspomniano wczesniej, mozemy do naszego urZ'ldzenia podl<1czyc takie dowolny silniczek typu vibra (z telefonu kom6rkowego) przy pomocy dedykowanego zlqcza VIBRA, zas sam element umocowac od spodu modulu wyswietlacza TFT, co zapewni optymalny efekt, jesli chodzi o odczucia towarzysz<1ce naciskaniu panelu dotykowego.
Problem sieci 3-fazowych Kazdorazowo, piszqc o komunikacj i poprzez siec zasi lai
W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
System automatyki domowej F1
C1
100nf/600V
Rysunek 18. Tr6jfazowy sprz119 dla sieci PLC. 600 VJ i bezpiecznik 250 mA. Kondensator taki sta nowi niewielk
impedanci'l dla cz
Uruchomienie i konfiguracja systemu Tak jak wspomniano wczesniej, proces konfiguracji syslemu iControl wymaga pewnego, wyjsciowego stanu systemu. Tym stanem wyjsciowym jest taki, w kt6rym do s ieci zasilaj<1cej zostaly podlf!czone wszyslkie, planowane do ui.ycia moduly sterujf!ce, zas w kai.dym z nich skonfigurowano unikalny mimer adresu logicznego (z zakresu OxFO + OxFF) jak i przynajmn iej jednq grup
Rysunek 19. Wygl'!d interfejsu ui:ytkownika podczas procesu czyszczenia pami11ci modulu steruj<1cego.
zaproponowanego przez firm~ Cypress! Komunikacja z wyko rzystaniem sieci zasilaj11cej dzialala bez jakichkolwiek problem6w, a jedyne, jakie zauwazono wysl<1pily wtedy, gdy do sieci zasilajqcej podlf\CZOOO tanif! lamp~ ll uorescecyjnq {lzw. swiell6wk~) z lypowym ukladem zaplonowym. W taki m przypadku, by zminimalizowac wplyw pracy !ego 2r6dla swiatla na funkcjonowanie system u iControl, nalezaloby w szereg z zasila niem lampy lluoroscencyjnej dolqczyc dlawik mocy o indukcyjnosci rzqdu 100 . .. 300 µ. H (o odpowiedniej mocy). kt6ry ograniczylby wplyw zaburzen o wysokiej cz
uz •tkownik6w tvchze urz dze6. W zwi zku z t m, montaz ukla d6w w tvm zakresie wwierz C naleZ osobie 1osiada·· ce· u raw~ nienia elektrvczne w zakresie eks Ioatac'i urz dzell o na i ciu 1
do 1 kV. l\lie"sca na obwodach
lvtek drukowanvch. dzie wv-
st >u·e w ·sokie na >i cie foZne dla Zvcia i zdrowia oznaczone zostal r ocl owieclnimi o isan1i. 7
Robert Wolgajew, EP KEKLA~IA
Dodatkowe informacje: Ustawienia Fuse- bit6w (waZniejszych) modutu sterujqcego: CKSEL3 ... 0: 111 1 sun ...o: 11 CKDIV8: I JTAGEN: 1 EESAVE: 0 Ustawie nia fusebit6w (wa iniejszych) modulu wykonawczego wyf~cznika
1-/2·biegunowego:
CKSEL3 0: 0100
sun ...o: 10 CKOPT: 1 EESAVE: 0
eWy·d a ei1E<:Tll.'mKai~m«h£o~kawe czynski. pI ele~:troniczne przeznaczone wytqcznie do uzftku Vlltasnego
Wydanie
29 bez prawa do rozpowszechniania.
PROJEKTY
HUB USB
+ USB Audio DAC
Kilka miesii;cy wcze5niej opisywa!em na !amach EP przetwornik USE Audio DAC majqcy wyjscia analogowe i cyfrowe. To urzqdzenie powstalo przede wszystkim do wsp6Jpracy z komputerkiem Raspberry Pi. Miniaturowa plytka Rapberry n ie pozwal a na zamontowanie na niej duzej liczby z/qcz. Po dolqczeniu przetwornika do plytki pozostaje tylko jeden wolny port USE, kt6rego mo:lna uzyc dla klawiatury lub myszki. Nie dosyc, :le w zwiqzku z tym mozemy t1zyc tylko jednego lub drngiego, to na dodatek nie ma miejsca na przy/qczenie np. pendriva. Zauwazylem, :le przyda!by sii; HUB USE zwii;kszajqcy liczbi; port6w do przynajmniej 4. Rekom endacje: urzqdzenie rozszerza funkcjonalnosc komputerka Raspberry Pi, kt6ry maze stac sii; odtwarzaczem multimedialnym dajqcym di wii;k o bardzo dobrej jakosci. OczywiScie, mozna kupic gotowy HUB USB kompalybilny z Raspberry Pi, ale zwi~kszy loby lo liczbQ wsp61pracujqcych z sobq element6w do trzech: Raspbery Pi, HUB USB, karla USB Audio DAG. Stwierdzilem, ie wygodniejszym rozwiqzaniem b~dzie urzqdzenie inlegruj11ce HUB USB oraz przetwornik USB Aud io DAG. Sklonilo min ie to do zaprojektowania ply lki drukowanej bazujqcej na ukladach GL850G pelni&cym funkcj~ HUB oraz PGM2706G spelniajqcym funkcj~ przetwornika Audio DAG z wysokiej jakosci wyjsciem audio i cyfrowym interfejsem S/PDIF. Uklad GL850G ma 4 inlerfejsy USB2.0. Kazdy z nich moze pracowac w trybie
USB High Speed, z pr~dkosci& transmisji do 480 Mb/s. W moim urz4dzeniu 3 in terfe jsy ukladu GL850G wyprowadzil'em na 3 zlqcza USB A , natomiast czwarty obsluguje uklad PGM2706G. Doh1czenie mojego urzqdzen ia do Raspberry Pi pozwala na jednoczesne korzystanie z 4 port6w USB (1 z Raspbe rry Pi, 3 z HUB'a) oraz z przelwornika Audio DAC z wyjsciem analogowym i dwoma cyfrowymi S/PDIF - COAXIAL iOPTO. przeznaczona przede Plylka jest wszystkim do uzycia jej z Raspberry Pi, dlatego uklad scalony realizuj<1cy funkcje HUB'a USB musiat spelnic dwa podstawowe warunki:
eWyc'B011 i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI uzftku Vilt asn ego
W) d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
Mozliwosc pracy z szybkosci'I High Speed (HS) wynoszqcq 480 Mb/s (okolo 60 MB/s). Musi bye kompatybilny z Raspberry Pi. Przyst~puj11c do realizacji mojego projektu zauwazylem, ze wiele uklad6w scalonych i gotowych urz'ldzen pracuj11cych w standardzie USBZ.O potrafi pracowac tylko w trybach Low Speed {1.,5 Mb/s lj. okolo 186 kB/s) Jub/i Full Speed (12 Mb/s lj. okolo 1,5 MB/s). Nalezy zaznaczyc, ze podane pr~dkosci transm isji dotyczq chwilowych pr~dko sci transmisji danych. Poniewaz interfejs USBZ.O moze pracowac w trybie dupleks oraz algorytm przesylania danych jest dose skomplikowany, to rzeczywisle maksymalne prQdkosci przesylu danych sq znacznie mniejsze. Dia Lransm isji Low Speed mozna w praktyce uzyskac szybkosc do okolo 150 kB/s, dla FUJI Speed do okolo 1,25 MB/s, a dla transmisji High Speed do okolo 50 MB/s. Aby bylo mozliwe odtwarzanie przez Raspberry Pi film6w zapami~lanych na pendrive bez .,zaci~C", jesl wymagana praca HUB z pr~dkosci
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
HUB USB + USB Audio DAC HOST
DEVICE
vcc Rpu 1k5 LS
Rx
FS
Rx
TxD+ OE
D-
TxDRpd 20k
Rysunek 1. Uproszczony schemat obwod6w HOST'a i DEVICE'a dla transmisji USB w trybie LS i FS
with USB Interface''. Do tej grupy nalezq uklady PCM2704C, PCM2705C, PCM2706C oraz PCM2707C. Uklady PCM2704C i PCM2705C majq tak samo rozmieszczone wyprowadzenia. Podobnie jest w wypadku uklad6w PCM27D6C i PCM27D7C. Dlatego w uruidzeniu mozna zastosowac uklady PCM2706C lub PCM2707C bez wykonywania zmian na plylce drukowanej. Uklady Sq obslugiwane za pomoc'l klasy HID obejmuj'lcej lakie urz<\dzenia, jak: klawialury, myszki, przelqczniki, joysticki, czytniki kod6w kreskowych, termometry i inne. Uklad PCM2706C umozliwia wykorzystanie trzech [opcjonalnie nawet siedmiu) przycisk6w obslugiwanych za pomoq klasy HID: Volume+ , Volume-, Mute (opcjonalnie: Next 1l"Dck, Pre1rious 1l'Dck, Stop, Ploy ). Systemy Windows rozpoznaj'l dol<1czone urz<1dzenie klasy HID i zwykle automatycznie instalujq potrzebne slerowniki. Bez polrzeby inslalowania dodatkowego oprogramowania w systemach Windows (sprawdzilem w XP, 7) aulomatyczn ie jest instalowane oprogramowanie dla przetwornika DAC (odsluguj<1ce jednoczesnie S/PDIF Out). Uklad PCM2706C jest r6wniez rozpoznawany w syslemach Linux i znajduje si~ na liscie kompatybilnych z Raspberry Pi przetwornik6w DAC. Mozna r6wniez podl'lczyc moj
vcc
Inlerfejsy USB lnterfejs USB zawiera jedn DEVICE alba DEVICE·> HOST. Fizycznie w danym momencie kierunek przesylu da· nych jest scisle okreslony. Kontroler nadrz~dny (HOST) steruje przeplywem danych. Podlqczone urzqdzenie (DEVICE) moze przesylac
vcc
,~,,.~ TxD 1
uzyskujqc dodatkowe 3 szybkie party USB oraz zwykle ,,lepsz
1
D+-
Rl 45R
ass: qn2jbq4t
ProJekty pokrewne na FTP (w m 1enione a
kut
sa w calosc1 dost pne na FTP)
AVT-5449 USB Audio DAC - karta muzyczna z interfejsem USB (EP 5/201 4) AVT-5430 USB Audio - karta muzyczna z interfejsem USB (EP 1/201 4) AVT-5299 Karla dzwi~kowa z przetwornikiem PCM2902 i interfej sem USB (EP 7/201 1) AVT-5188 Kompaktowy przetwornik CJA dla Audiofil6w (EP 6/2009)
z dw6ch par nadajnik6w mo:le bye wl<1czona (OE=l) - alba nadajniki hosta, alba nadajniki de1,ice. Odczyt danych (Rx) odbywa si~ przez odbiorniki z wejsciem r6znicowym o czulosci okolo 200 m V. Host rozpoznaje szybkosc lra nsmisji dzi
0 TxO
Rx
RL 45R
Rysunek 2. Uproszczony schemat obwod6w HOST'a i DEVICE'a dl a transmisji USB w trybie HS
eWy·dal:l ele~:troniczne ~r«~mi
Wydanie
...
ft :/le .com. I user: 54721
,~ ,,,~
0
Rx
DEVICE
• USB HUB na bazie ukladu GL850G (Genesys Logic). • Audio DAC na bazie uktadu scalonego PCM2706C (Texas Instruments). • 3xUSB2.0 pracuj11ce z szybkosciami Low Speed. Full Speed oraz High Speed. • 1 wyj scie analogowe ,.Line Out" (L/R). • 1 wejScie analogowe ,.Line In" (L/R). • 1 wyjkie cyfrowe S/PDIF COAXIAL (CX). • 1 wyjscie cyfrowe S/PDIF OPTO (FO). • Sygnalizacja dot11czenia urz11dzen do USB i stanu pracy ukladu PCM2706C za pomocq LED. • Najwazniejsze (teoretyczne) parametry prze· twornika Audio DAC: • Znieksztalcenia nieliniowe (THD + N) na wyjsciu .. Line Out": 0,006%. • Stosunek sygnaVszum (SNR) na wyjsciu ,.Line Out": 98 dB. • Dynamika sygnalu na wyjsciu ,.Line Out": 98 dB. • Nier6wnomiernosc charakterystyki cz~stotli· woSciowej (DAC): ± 0,04 dB. • Przetworniki DAC: 16-bitowe, delta-sigma. • Akceptowane cz~stotliwosci pr6bkowania: 32 kHz. 44, 1 kHz. 48 kHz.
przeznaczone Wy'tqcznie do uZ.ftku Vlltasnego bez prawa do
Speed rezystor jest przylqczany do linii D-. Odl4czenie rezystora Rpu oznacza odlqczenie urzqdzenia device. Po stronie hosta linie D+ i D- sq obciqione rezystorami Rpd 20 kf1. Amplituda napiqcia na liniach D+/D- w obu trybach transmisji wynosi okolo 3 ,3 V. Transmisja danych w trybie High Speed jest reali zowana w inny m ukladzie elektrycznym. )ego schemat ideowy poka zano na rysunku 2. Nadajniki majq wyjscia symetryczne, a odczyt danych (Rx) od bywa si
0-
Rysunek 5. Schemat ideowy plytki HUD USB z USB AUDIO DAC ( 1)
eWy·d a ei~T«~mr
Wydanie
33 bez prawa do rozpowszechniania_
PROJEKTY transmisji na jego wejsciu i wyjsciu jest taka sama. Blok TT [7J·onsoclion 1l'onslotor) transmituje sygnaly w syhiacji, gdy szybkosc transmisji na jego wejsciu i wyjsciu jest r6i:na. Blok ten zmienia np. szybko§c transmisji z HS na FS lub LS. Porty DSPORT sluz11 do podlqczenia urzqdzefl - device. Kai:dy taki blok ma dodalkowo blok DSPORT Logic steruj11cy diodami LED oraz sygnalami sterujqcyrni blokowaniem zasilania danego portu po wykryciu jego przeci11zenia. W opisywanym urzqdzeniu do kontroli zasilania zastosowalern uklady scalone produkcji Texas Instrument lypu TPS2062DR-1. Zawiera on dwa klncze analogowe o rezystancji w stanie wlqczonym ok. 80 n.
Prqd kaidego z kluczy jest ograniczony do 1,1 A[maksymalnie1,9 A). Przekroczenie pr11du znamionowego jest sygnalizowane wyzerowaniem odpowiedniego wyjscia OCn#. Uklad scalony GLB5DG wl'lcza wybrany klucz analogowy przez wyzerowanie odpowiedniej linii PENn#.
Uklady scalone PCM2706C i PCM2707C Uklady PCM2706C/07C zawieraj'l stereofoniczny przetwornik DAC, koder S/PDIF oraz interfejs I'S. Majq r6wniez bloki potrzebne do komunikacji z kompulerem nadrz~dnym przez USB. Uklady PCM2706C/07C maj'l wbudowany stabilizator napi~cia 3,3 V, kt6ry
zasila wewn~trzne bloki funkcjonalne. Linie D+/D- przez interfejs USB SIE S'l dolqczone do bloku USE Protocol Controller. Blok ten jest odpowiedzialny za (szeregowq) transmisj~ danych do przetwornika DAC, kodera S/PDIF oraz opcjonalnie do bloku I'S. W strukturze ukladu scalonego znajduje si~ tez blok generatora kwarcowego 12 Mliz. Generowana cz~stotliwosc jest mnozona X8 przy wykorzystaniu p~t li PLL. Wyj§ciowa cz~stotl iwosc 96 MHz taktuje prac11 bloku USB oraz p~tli PLL przetwornika DAC. Na schemacie blokowym uklad6w PCM2706/07C [pokazanym na rysunku 4) elementy wyst~puj11ce tyko w ukladzie typu PCM2706C oznaczono (1),
VDD
LINOR
R22 1k5
R21
CU4
22
VBUS(5V)
FUNCOILRCK
U1 PCM2706
1-"'~t-~
D+l-""'-4-1""""""
V1
D- l-""'-4-1""""""--'
Vdd
VDD(Out) i---~-t-::~-::'.':-:--.-------;;> VDD
DGND
I-""'-._,,,,...
FUNC1/BCK FUNC2/SYSCK
1
vcc 1k5
12MHz
VDD
~s
R96 C97
I
22p
SPDIF DO
74LVC2G34DBVT
Rysunek 6. Schemat ideowy plytki HUD USB z USB AUDIO DAC (2)
eW'y'cMn i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI uzftku Vilt asn ego
W) d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
HUB USB + USB Audio DAC a elementy wysl'lpujqce tylko w ukladzie typ u PCM2707C oznaczono (2). W ukladzie typu PCM2706C jest mozliwy odczyt trzech (opcjonalnie siedmiu) przycisk6w doh1czony do wejsc HIDO, HID1 i HID2 (opcjonalnie r6wniez FUNCO .. .3). Mogq pelnic rolE; przycisk6w regulatora sily glosu: Volume + , Volume- oraz Mule. Na mojej plytce nie zamontowalem :i:adnych przycisk6w, ale jest to mozliwe, poniewaz wyprowadzilem dla nich punkly lulownicze. Uktad typu PCM2707C nie pozwala na dolqczenie przycisk6w sterujqcych, natomiast ma interfejs szeregowy do slerowania za pomocq zewn'ltrznego procesora (linie MS, MC,MD). Blok inlerfejsu I'S wykorzystuje 5 sygnal6w: DIN, SYSCK(MCLK), BCK(BCLK), LRCK(LRCLK) oraz DOUT. Interfejs ten pracuje w formacie 16-bitowym I'S (bit MSB danych op6foiony o jeden hit]. Blok interfejsu I'S jest uruchamiany, jesli wejscie FSEL zoslanie wyzerowane. Na mojej plytce nie przewiduj'l wykorzystywania tego interfejsu, ale wyprowadzilem punkty lutownicze ze wszyslki mi jego sygnalam i. Zainteresowanych czylelnik6w odsylam do dokumentacji technicznej uklad6w PCB2706/07. jesli na wejscie FSEL zostan ie ustawione, to na wyjsciu DOUT pojawi si'l cyfrowy przebieg S/PDIF.
Plytka HUB USB z USB AUDIO DAC Schema! ideowy urz4dzenia nie zmiescil siQ na jednym rysunku i dlalego podzielono go na dwie CZ'lSci pokazana na rysunku 5 i rysunku 6. Gl6wnym elementem plytki jest uklad scalony Ull typu GL850G. Jest on zasilany za pomocq USB, przez gniazdo UIN. Slabilizator U1 O (LM2936MP-3.3) stabilizuje napi'lcie 3,3 V. Uklad Ullwymaga zasilania napi'lciem + 5 V (V5, pin 47) oraz napi'lciami 3,3 V: V33, DVDD, AVDO. Wszystkie napi
' " Dioda L1 L2 L3 L01 L02 L03
Nazwa PWR DAC UR USB1 USB2 USB3
Obecnosc napi~cia 3,3V Prawidtowe dzialanie ukladu PCM2706C (renumeracji) Poziom wyjsciowego sygnatu analogowego Poprawne podl~czenie do magistrali USB u rz~dzenia nr Poprawne podl~czenie do magistrali USB urzqdzenia nr 2 Poprawne podlqczenie do magistrali USB urzqdzenia nr 3
zostaly zwarte. Powoduje to, ze tylko pierwsze dwa porty USB sq odporne na zwarcia i przeci4i.enia. Uklad scalony GL850G steruje zasilaniem port6w USB. Wybralem tryb sterowania lndividuol Mode (rezystor R14 dol&czony do masy]. W tym tryb ie pracy uklad GL850G generuje 4 sygnaly: PENl#, PEN2#, PEN3# oraz PEN4# wl4czajqce zasilanie w danym porcie. Uklad czyta r6wniez 4 sygnaly: OVCl#, OVC2#, OVC3# oraz OVC4# wystawiane przez uklady scalone U3 i U8 (TPS2062DR-1). 1Nyzerowanie dowolnego wyjscia OVCn # oznacza przeci&zenie odpowiadaj&cego mu kanalu. Uklad Ul 1 (GL850G] po wykryciu logicznego o na kl6ryms z wej§c OVCURn# (linia OVCn#) natychmiast ustawia odpowiadajqce mu wyjscie PWRENn# (linia PENn#). Uktad U11 mo:Ze zasygnalizowac stan przeciqzenia zaswieceniem diody LED z odpowiedniego wyjscia PAMBERn. W moim urz4dzeniu z tej mozliwo§ci nie korzystam. Wykorzystalem natomiast wyjscia PGREENn (linie GREENn) dla diod LED oznaczajqce prawidlowe podlqczenie do danego portu urz&dzenia np. pendriva. Uklad GL850G mozna odpowiednio skonfigurowac przez odpowiednie dolqczenie diod LED do masy lub do VCC. Wybralem konfiguracj~ domyslnq, w kt6rej wszyslkie diody LED Sq przylqczone do masy. Uklady Ul 1 (GL850G) i Ul (PCM2706C) wymagajq doprowadzenia cz~stotliwosci laktujqcej 12 MHz. Zaslosowalem scalony generator typu CFPS-73-12 MHz taktuj&cy obydwa uklady scalone. Jego wyjscie jest doprowadzone do ukladu Ul 1 przez kondensator C4, a do ukladu U1 przez rezystor R96. Linie danych dla portu wejsciowego (UIN) i lrzech port6w wyjsciowych (U01, U02 i U03) zostaly zabezpieczone przed uszkodzeniem specjalnymi ukladami scalonymi lypu TVS8240026 (U2, U4, U6, U7). Zawieraj& one diod~ Zenera i dwie pary szybkich diod przel&czaj&cych o bardzo malej pojemnosci pasozylniczej. Na plytce drukowanej pary linii danych USBDNn i USBOPn zostaly poprowadzone z wykorzyslaniem opcji Oiffrential P.air programu Altium Designer. Orugim waznym uktadem scalonym na mojej plytce jest uklad scalony U1 typu PCM2706C (lub PCM2707C]. Aby uzyskac lepsz& funkcjonalnosc mojego urz11dzenia
eWy·d~tail\'im~i~m«h£D~kaweczy.nski -~I
Wydan1e
Znaczenie poszczeg6lnych diod LED Znaczenie
dodalem kilka dodatkowych element6w. Uklad scalony PCM2706C pracuje w typowej konfiguracji ,,Bus-Powered". Wyjsciowe sygnaty audio LINOL i LINOR zostaly doprowadzone na wejscie filtr6w dolnoprzepustowych zbudowanych na wzmacniaczach operacyjnych U5A i U5B typu OPA2353. Sq to wzmacniacze o bardzo malych znieksztalceniach z wyjsciami (i wejsciami) typ u Rail-lo-rail. Filtry dolnoprzepustowe majq po dwa wejscia. Pracujq jednoczesnie jako su malory. Na kaidym z wyjsc wzmacniaczy USA i U5B (VOXL i VOXR) pojawia si~ suma sygnal6w analogowych: analogowy sygnat z wyjscia ukladu scalonego U1(LINOL dla kanaly lewego, LINOR dla kanalu prawego) oraz analogowy sygnat z gniazda JIN UACK 3,5mm - VINL dla kanalu lewego, VJNR dla kanalu prawego). Po odci~ciu skladowej stalej przez kondensatory elektrolityczne CEL i CER sygnaly wyjsciowe VOYL i VOYR trafiaj~ na styki wyj§ciowego gniazda JOUT typu JACK STEREO 3.5 111111. Ola obci11zen.ia r6wnego lub wi~kszego od 10 kn znieksztalcenia nieliniowe na tych wyjsciach nie powinny przekraczac poziomu 0.006%. Aby zmniejszyc ewentualne zafalowania charakterystyki przenoszenia zwi&zane z obci~:i.e niem pojemnosciowym (pojemnosc podlqczonych kabli) dodalem szeregowo w wyjsciam i rezyslory RML i RMR o rezystancji 49,9 !1. Wejsciowe gniazdo JIN przewidzialem do przyl11czenia analogowego wyjscia dzwi~ku z Raspberry Pi. Z doswiadczenia wiem, ze oprogramowanie dla Raspberry Pi nie zawsze obsluguje zewn~trznq przystawk~ USB Audio. Aby na wyjsciu (gniazdo JOUTJ nie zanikal sygnal w zaleznosci REKl.AI\·IA
Ly I . I( A I ~ ~ ~ 11 ele~:tron1czne przeznaczone wytqczn1e do uzftku Vlltasnego bez prawa do ~r_o~ ~_-_ _!!'!:J_ h_n_1_a_n_" _a_." __ '_ _ _ _ _ _ _~
PROJEKTY od tego, na kt6rym z wyjsc z Raspberry Pi (wyjscie analogowe albo wyjscic z uklad u PCM2709C) wystQpuje dzwiQk, zastosowalem wspomniany wczesniej sumator. Uklad scalony PCM2706C ma wyprowadzenie SSPND (n6zka 11), kt6re pocz'llkowo jest wyzerowane. Po prawidlowym polqczeni u SiQ ukladu PCM2706C z czwartym portem USB ukladu GL850G oraz pomyslnym zakonczeniu procesu enu meracji urz&dzenia przez host. na wyjscie SSPND zostaje ustawione. Powoduje to wysterowanie tranzystora Tl i zaswiecenie siQ diody L2.
Wykaz clement6w Rezystory: (SMD 080S): R14: 100 kn R96: l OOn R3, Rl S, RAL, RAR. RBL, RBR, RCL, RCR: 10 kO R3, Rl S, RCL, RCR: 11 kn RDL. RDR. RE1. RE2: 13 kn R2, RG L. RGR: 1.0 kn RS, R22, R23: 1,5 kO R30, Rl 14. R01, R02: 200 0 R20, R21, R03: 22n R32: 330 n R4, Rl 8, RL3, RL4, RR3, RR4: 33 n R36, R37: 39 kO Rll, RRl: 3,3 kO Rl O, R12, R13, R19: 470 0 R17: 47 kn RML, RMR: 49,9 n Rl 6: 680 !1/1% R9, R11 · 6,8 kO Kondensatory: C8, C9, C12. C17, C90, Cl 10: 100 nF (SM D 0805) CEF: 100 µF (SMD 734 3) CE l : 10 µF (SMD 3528) Cl 0, C18, CCL . CC6: 10 µ F (SMD 121 0) Cl .. .C3, Cl 1, C26, CU2 .. . CU6: 1 µ F (SMD 080S) C3L, C3R, C4: 220 pF (SMD 0805) CL1, CR 1. 22 nF (SMD 080S) CS, C97: 22 pF (SMD 080S) C2L, C2R: 2,2 n F (SMD 080S) CEL. CER: 47 µ F/16 V (SMD 6032) CU 1, Cl L. Cl R, C6, C7: 4, 7 µ F (SMD 080S) P61przewodniki DL.D3, D41: BATS4S (SOT23) L3: dwu kolorowa d ioda LED L1, L2: czerwona dioda LED L01, L02, L03: zielona dioda LED Tl: BC847 (SOT23) T4, TS: BC8S7 (SOT23) U2, U4, U6, U7: TVS8240026 (SOT143-4L) U9: 74LVC2G34DBVT (SOT23-6) U 11 : GL850G (LQFP48) U1 0 : LM2936MP-3.3 (SOT223) U5: OPA2 3 53 (508) U1 · PCM2706 (TQFP32) U3, U8: TPS2062DR- 1 (SOS) lnne: OSC l: generator CFPS-73-12MHz (SG-710) ZZ: FCR68146S (FCR68146S) JIN, JACK OUT: zfijcza Jack UIN: gniazdo micro USB LX3: dlawik 4 7 µH (SCDS47) JO: gniazdo RCA TOO: nadajnik TOTXl 47 UO l , U0 2, U03 gniazdo USBA
Kondensatory CUl...4 filtrujq wewnQlrzne napiqcia zasilania uktadu PCM2706C. Na p lytce zan10ntowalem cyfrowe wyjscia sygnalu S/PDIF Wyjscie optyczne obsluguje nadajn ik TOO (TOTX14 7PL). Wejsciowy sygnal dla tego elemen tu to SPDIF_DO. Wyjscie SPDIF COAXIAL zastalo przeprowadzone p rzez dwie bramki ukladu U9. Wyjscia z bramek ukladu U9 zawierajq rezystory R01.. .R03 oraz Rl 14 zapewniajqce impedanCj(! wyj§CiOWq zblizOllq do 75 n. Na plytce urz&dzenia zamontowalem kilka diod LED. Dioda Ll sygnalizuje zal
otwory ,.12S". Podczas normalnej pr a cy ukladu PCM2706C piny 1 i 2 zworki ZZ (FS) powinny bye rozwarte. Dia zwartych pin6w 1 i 2 zworki Z2 (FS) uklady scalone PCM2706C/07C wykorzystujq piny DOUT, MCLK, BCLK, LRCK oraz DIN jako magistralo: I'S. Spos6h uzycia tej magistrali mo:i;e bye r6zny (wspominalem o lym wcze§niej). Po szczeg6ty odsylam do noty katalogowej PCM2704C_2705C_2706C_2707C.pdf
-
(Ot"J"""""'
J
Rysunek 7 . .,Glosniki USB AUDIO DAC" na liscie urz<1dzen Audio w systemic Windows
Rysunek 8 . Schemat monta:Zowy plytki drukowanej HUB USB z USB AUDIO DAC
Listing 1 . Modyfi.kacja zbioru / e tc/modprobe . d/alsa-base . conf # Keep snd- pcsp from bee ing loaded as first soundcard opti ons s nd-pcs p i nde x =-2 # Keep snd- usb- audio fr om beeing loaded as first soundcard opt i o n s s nd-usb-a udio inde x =O # options snd-usb-audio nrpacks•l » Prevent abnormal d rivers from grabbing index 0 options o ptio n s options o ptio n s options
bt8 7 x index• -2 c x88 alsa inde x • - 2 snd-at iixp-mode m inde x• -2 snd-i ntel8x0m i nde x • - 2 s nd-via 82xx-mo d e m ind e x• -2
eWyc'BBni e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
W) d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do u±'ftku Vilt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.
HUB USB + USB Audio DAC
Fotografia 9. Plytka HUB USB z USB AUDIO DAC w obudow ie
Eksploatacja System Windows
cyfrowym. W systemach Linux nie zawsze tak jest.
Plytka po doh1cze niu do kompu tera z sys lemem Windows inicjuje instalowanie sterownik6w dla HUB USB. Po pomyslnym zainstalowaniu tych sterownik6w powinien bye wykryty r6wnie:i; u klad USB Audio DAC. Po pomyslnym zainstalowaniu Audio DAC ma w syslemie Windows lub Linux jedno wyjscie [gtosnik i] nazwane USB AUDIO DAC z mozliwosci'I programowej regulacji poziomu wyjsciowego (rysunek 7). Fizycznie jednak uklad PCM2706C ma dwa wyjscia - stereofoniczne analogowe oraz cyfrowe S/PDIF Regulacja poziomu wyjsciowego dolyczy lylko wyjscia analogowego. \Nyjscie S/PDIF pracuje zawsze z petnym wysterowaniem. Przez to wyjscie nie mozna przesylac danych skompresowanych (AC-3 lub DTS]. W systemach Windows sygnaly wyjsciowe pojawiai'I siti jednocze5nie na wyjsciach analogowych, jak i na wyjsciu
AUDIO DAC jest wykrywany r6wniez przez Raspberry Pi. W systemie Raspbian mo:i.e bye potrzebne zmod yfikowanie zbioru /etc/modprobe.d/alsa-base.conf. Na lis tingu 1 zamieszczono ostatnie linie zbioru I e lcfmodprobe.dfalsa-base.conf zmodyfikowane w taki spos6b, aby przystawka dzwitikowa USB miala wyzszy priorytet niz ,,karta" procesora BCM2835. Najwazniejsze '"r ty 111 listingu S."t linie druga, czwarta oraz ostatnia (pogrubione dla wskazania]. Po modyfikacji tego zbioru AUDIO DAC jest obstugiwany przez programy ., play", ,,mplayer", .,moc p" itd. W syslemie Raspbian zai nstalowanym na Raspberry Pi pojawia siti cyfrowy dzwitik z wyjscia S/ PDIF. Audio DAC jest obslugiwany r6wn iez w systemie Raspbmc.
System Raspbian
2 otw. rd 6,4
Montaz i uruchomienie Schema! monta:lowy plytki pokazano na rysunku 8. Montaz element6w najlepiej rozpoczqc od wlutowania ukladu Ull [GL850G]. Uktad ma obudow~ LQFP48 o rozs tawie n6zek 0,5 mm. Wl utowanie tego ukladu nie jest tatwe, ale mozliwe w warunkach amatorskich. Po w lutowaniu tego elemen tu nalezy dokladnie sprawdzic czy nie wyslqpily zwarcia pomi~dzy wyprowadzenia mi. NastQpnie nalezy wlutowac stabilizator napiticia UIO (LM2936MP-3.3) oraz zl'lcze mikro USB UIN. Dalej, proponujQ wlutowanie generatora kwarcowego OSCl (12 MHz], wszystkich kondensalory filtruj'lcych napi~cie zasilania oraz dlawika LX3 (47 µHJ. Po wlutowaniu element6w rezystor6w R15 ...R18, pojemnosci C3 ...C5, CB oraz diody 03 (BAT54S) mo:i.na podl'!czyc pie rwszy raz nasz
r-~~-r-~~~~~~~~-:::::tz::::~~r-~..,,....-
Pokrywa prz6d
5,9
061 obudowy prz6d 2 otw. rd 6,4
29 3 36 7 53,5
61 ,4 82,8
Rysunek 10. Projekt obudowy - prz6d
eWy·d a ei~T«~mi
Wyd an i e e I e~:tro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'I. czn i e do
PROJEKTY
~
-1~1-~11--. . 1c:.......J• ~"I I''·' I
82.8
fr-1
68
7
13
6
061 obudowy tyl
Rysu nek 11. Projekt obudowy - tyl
78 '
.
7 1,7
.
32,8
M - ._J\_ 1r-r.
I
41
I
6,5
G6ra
56,6
obudowy
.
82,6 Rysunek 12. Projekt obudowy - g6ra
wyprowadzeniami. W miejsce ukladu Ul mozna ewentualnie wlutowac PCM2907C. Po wlutowaniu ukladu Ut proponui'l zamontowanie kondensator6w CUl. . . CU5 oraz rezystor6w przylqczonych do Ul. Po wlulowaniu tych element6w mozna powt6rnie dolqczyc plylkfl przez kabel mikro USB do kompulera. Komputer powinien wykryc USB AUDIO DAC. Jesli uklad PCM2706C zostanie poprawnie wykryty przez komputer, to proponuj'l wlulowanie
lranzyslor6w Tl ...T3 ze wsp61pracujqcymi komponentam.i. Warto r6wniez wlutowac diod~ LEO L2. Po wlutowaniu lych element6w kazde przylqczenie karty do komputera powinno spowodowac zaswiecenie Sifl diody L2. Nast~pnie proponuj~ wlutowanie wzmacniacza operacyjnego U5 (OPA2353) i elementy pasywne filtr6w aktywnych oraz zl
eW'y'cll8ni e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI
W) d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do u±'ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
PROJEKTY
Czujnik inercyjny LSM9DSO oraz jego zastosowanie praktyczne ~ W artykule opisano projekt modulu piytki PCB z uldadem czujnika inercyjnego LSM9DSO. Dzifiki zastosowaniu zlqcza goldpin jest mozliwe wielokrotne zastosowanie jednego uldadu IMU w wiefll urzqdzeniach. W dalszej kolejnosci om6wiono przyldady praktycznej komtmikacji z czujnikiem inercyjnym LSM9DSO za pomocq interfejsu FC. Oprogramowanie wykonano w jfizyku C dla mikrokontrolera ATmegaB. Rekomendacje: tekst jest przeznaczony dla os6b, kt6re chcq w kr6tkim czasie rozpoczqc pracfi z uldadem IMU i zastosowac go we wlasnych projektach. Zaprezentowane w dalszej CZElSCi artykulu kody zr6dlowe napisano w j(lzyku c dla mikrokontmlera ATmega8. Nalezy miec na uwadze, iz pominiElto niekt6re funkcjonalnosci, dlatego zawarte tu informacje nalezy traktowac jako wst~p i ulatwienie do dalszej analizy dokumentacji producenta. Opis jest jednak wystarczajqcy, aby uruchomic LSM9DSO na 8-bilowej platformie wyposa2.onej w interfejs FC.
Moi:liwosci LSM9DSO IMU (Inertial Measurement Unit) LSM9DSO jest inercyjnyrn urzqdzeniern porniarowym firmy STMicroelectronics wykonanym w technologii MEMS. W jednym ukladzie scalonym znajdujq siEl sensory: 3-osiowy zyroskop, 3-osiowy akcelerometr, 3-osiowy magnetometr. Taki zestaw czujnik6w jest nazywany 9DOF (9 stopni swobody). Dodatkowo, w struktur~ uktadu wbudowano r6wnie:i; termomel.r. Uldad umozliwia porniar sil przyspieszenia, pr~dkosci k<1towych oraz wartosci p61 magnetycznych w przestrzeni 3D. Wysoka, 16-bitowa rozdzielczosc odczyt6w odzwierciedla: Przyspieszenia liniowe w zakresach ±2g, ±4g, ± 6g, ±8g, ±16g. Wartosci indukcji pola magnetycznego w zakresach: ±2, ±4, ±8, ±12 Gs. • PrEldkosci k
umozliwiai'l zastosowanie w wielu projektach opa rtych na procesorach 8 lub 32-bitowych. Komunikacja z ukladem mozliwa jest poprzez magistralEl SPI lub I'C. Uklad jest kornpatybilny z FC o standardowej szybkosci linii danych 100 kHz, jak r6wnie:i; 400 kHz w trybie szybkim. Wyposa:i.ony jest w konfigurowalne generatory przerwan na okreslonych pinach, kt6re umozliwiaj<'.\ programowe wykrywanie ruchu lub reakcje na zmianEl polozenia w przestrzeni 30. Uklad zasilany jest napi~ciem od 2,4 V do 3,6 V.
Konfiguracja sprzl;ltowa modulu LSM9DSO Na rysunku 1 zamieszczono schema! plytki drukowanej z ukladem LSM9DSO. Projekt uwzgl~dnia 7..alecenia producenta dotyczqce filtrowania zasilania, a takZe przewiduje latw<1 zmian~ pararnetr6w uzytkowych. Plytk~ wyposazono w dwie zworki lutownicze )2) stcruj<'.\CC doprowadzeniami CS_G i CS_ XM oraz SDO_G i SDO_XM. Pierwsza para umozliwia wyb6r interfejsu komunikacyjnego dla G oraz XM zgodnie z tabelq 1. Druga para spelnia dwa zadania - umozliwia ustawienie adresu Iub wyprowadzenie danych za pomocq odpowiedniego interfejsu komunikacyjnego (tabela 2). Zmiana poziom6w na wyprowadzenfach jest wykonywana poprzez rozwarcie lub zwarcie za pomoC
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Wydanie
ftp://ep.com.pl, user: 54721 , pass: ~ekPCB
u1.
Schema! monta:lowy pokazano na rysunku 2. Sensor zamontowano na plytce dwusl.ronnej, a wszystkic komponenty urnieszczono na warsh.vie g6rnej. VV pierwszej kolejnosci nalezy zamontowac uklad !MU (LSM9DSO), kt6rego polaryzacja musi bye zgodna z nadrukowanyrn schematem wektor6w pomiarowych. W nast~pnej kolejnoSci naleZy zmnontov.raC ele menty pasyv.rne: kondensatory i rezyslory. Przed montazem listwy goldpin naleiy zwr6cic uwag~ na umiejscowienie ukladu w docelowym projekcie, gdy:i; zmiana orientacji !MU, pomimo ii ta jest dowolna, niesie za sob
39 bez prawa do rozpowszechniania.
PROJEKTY pady. Z lego powodu mo:i:e sprawic znaczne trndnosci osobom niemaj![cym wprawy w monta:i:u uklad6w elektronicznycb.
vcc LSM9DSO by Aftyum
vcc
Komunikacja 12C
Rl lOk
Ul LSM9DSO Komunikacja za pomoq l'C VDD SDA jest dwukierunkowa i przebieVDD_IO SCL SDO(XM) ga w konfiguracji mas ter - slave. CS(XMI SETC Mo:i:liwe Sq 4 tryby komunikacji: SDOIGI CS(G) wyslan ie bajtu do ukladu slave, C2 220nF wyslanie wielu bajt6w do ukla1NT2(XM) INTl(XM) SETP d6w slave, odczyt bajtu z ukladu Cl DRDYIG) slave, adczyt wiel u bajt6w z uklaINT(G) Cl d6w slave. lnicjalizacja polqczenia DENIG) GND 4,7uF jest wykonywana po slronie uklad u master, kt6rym z reguly jest mikrokon troler. Dia uproszczenia kodu przyj~to definicje pokazane na listingu 1. Zasllanle 2,4...3.6V Zmiennq l2C_ILOOP ntworzono w celu zabezpieczenia p rzez zawieszanie m si~ programu w wypadku wystqpienia problemu w trakcie komunikacji. lnicjalizacja inte rfejsu T\>\11 SVl SV2 (l'CJ mikrokontrolera ATmega8 sprowadza sifl do okreslenia CZfl- ---- - --- --------- - --------- ---------- --L----- ------ ------- ---- ---------- -------sloll iwosci pracy zgodnie ze wzo- Rysunek 1 . Schemat ideowy plytki z sensorem LSM9DSO rem znajduj11cym si~ w dokumentacji. Zale:i:nie od tryb6w pracy interfejs6w s11 szczeg61owo opisane w dokumentacji uklad6w dolqczonych do FC, maksymalna CPU. Dzialanie funkcji przesylajqcej 1 bajt cz~stotliwosc przebiegu zegarowego moze danych (listing 4) polega na zapisaniu bajtu w rejestrze TWDR, a nast~pnie wlqczeniu inwynosic 100 kHz lub 400 kHz, co odpowiada pr~dkosci transmisji 100 kb/s lub 400 kb/s. terfejsu sprz~towego. OczywiScie, trzeba przy ty m uwzgl~dnic Przy odczycie danych wyr6znia s iQ 2 trycz~stotliwosc taktowania mikrokontrolera. by: z potwierdzeniem (ACK) lub bez potwierRys unek 2. Schemat montai:owy plytki 1/V wypadku taktowania za pomocq przebie dzenia (NACK). Sterowanie opcjq ACK winz sensorem LSM9DSO gu o cz~stotliwosci 8 MHz do rejestru TWBR terfejsie sprz~towym TWI zaimplementowanale:i:y zapisac liczb~ dziesi~tn& 8 (listing nym przez Atmel odbywa si~ za pomocq bit transmisy jne i umo:i:liwia przesylanie daTWEA. Jesli bit jest ustawiony 1, w6wczas 2). Odpowiednie dobranie cz~slotliwosci n ych przez inne urz&dzenia dolqczone zmniejsza prawdopodobienstwo wystqpiezostanie wygenerowany sygnal ACK. Odczyt do F C lub nawi
... .
••
.
.
e' Vy·c~fln i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s Wi, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do uZ.ftku Vilt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.
Czujnik inercyjny LSM9DSO oraz jego zastosowanie praktyczne do odczytu (adr). Nast~pnie, jest wykonywane odwr6ccnie k ierunku komun ikacji poprzez wykonanie rozkazu Repeated Start oraz ponownie przeslanie poprzez TWI adresu ukla du slave, Jeez Ly m razem z us tawionq flagq Read. Nalezy zwr6cic uwag~ n a to, :le na kazdym etapie komunikacji
oraz ATmega8. Pokazano jest na lis tin gu 7 . Odczy t rozpoczyna siq od wys lania na p oprzez interfejs TWI (I'C) adresu urz<1dzenia s lave (s/a) wraz z ustawiom1 flag'! Write. Po te j operacji u klad s lave oczekuje na olrzymanie od master kolejnego bajtu, tym razem z adresem kom6rki pami~ci bit nr 7 ORI
4
6
ORO
DRl..DRO BW1 .. BWO PD Zen Yen Xen
BW1
0
BWO
PD
Zen
Yen
Wyb6r cz~stotliwosci pracy Ustawienie szerokosci pasma Wtqcznik zyroskopu (0: wytqczony, 1: praca norma lna lub uspienie) Wt&cznik osi Z (0: os Z wyt&czona; 1: os Z wt&czona) Wt&cznik osi Y (0: os Y wytqczona; 1: os Y wt&czona) Wfqcznik osi X (0: os X wyfqczona; 1: os X wlqczona)
// I ni cjal i zacja Master d l a CPU 8 MHz voi d i2c i nit (void)
-
{
//SCL freq: r CPlJ/ (1 6+ 2 {TWBRJ *4'TWPSI TWBR:8 ; //8 :100KHz TWSR: {O«TWPSl I I {O«TWPSO I; //Prescaler :
Listing 3 . Inicjalizacja interfejsu TWI m.ikrokontrolera ATm.ega8 uintB t i2c s t art (void) {
-
-
Xen
nast~puje weryfikacja kod6w kontrolnych opisanych w dokumentacj i mikroko ntrolera. W przypadku wyst<1pien ia bl~du na do wolnym etapie wymiany danych odczyt jest dyskwalifikowany, a funkcja zwraca wartosc 0. Operacja zapisu bajtu do urz<1dzenia slave jest analogiczna do powyzszej, Jeez tym razem nie ma koniecznosci zm iany kierunku komunikacji. Dzi~ki ustawieniu si6dmego bitu w ch w ili przekazywania adresu (adr) zostaje u ruc ho miona automatyczna inkrementacja adres6w do odczytu . Za pomocq tego mechanizmu jest mozliwe od czylywan ie wielu nast~p uj
Adresowanie LSM9DSO Kazd e urz
uint8 t i:l2C ILCOP;
I /WycZyszczenie tlagi TWI interrupt,
Konfigurowanie LSM9DSO
//wyslanie sygnalu sta r t , wlqczenie TWI TVICR • {l«TWINT) I {l « TWSTA) I {l«TWEN) ; //Oczekiwanie na p r zeslanie s y gnalu start while { (i) && (!I2C TWINTSET J I i -- ; //TWSR & Ox F8 - za rnask o wan ie preskale ra w TWSR i f {I2C_TWINTSET J return I2C_RETTWSR; else r eturn 0 ;
Listin9 4. Funkcja
przesylaj~ca
pojedynczy bajt za
pomoc~
uin t8 t i2c wr i te data (u i nt8 t data} {
-
-
-
-
ui nt8 t i : I2C ILCOP; TWDR• data ; //- put data i n TWDR TWCR: {l «TWINTI I {l «TWEN) ; while {{ i) && (!I2C TVIINTSET)) i-- ; i f {I2C_TWINTSETJ retu rn I 2C_ RETTWSR; e l se return 0 ;
Konfigurowanie ukladu sensora jest wykonywane poprzez zapisanie rejestr6w konfigu racyjnych. Zostaly one podzielone n a cz~sc
TWI
Tabela 4. Zaleinosc adresu sensor6w wbudowanych w LSM9DSO od poziomu na doprowadzeniach SDO_G, SDO XM
SDO G I SDO=XM
I Ox6A I Ox6B
0 1
Listing 5 . Odczyt danych z potwierdzeniem (ACK) uin t 8 t i2c read data ack (ui nt8 t *data ) {
-
-
-
-
G
XM Ox1 E Ox1D
REKl.AI\·IA
-
uint8 t i : I2C ILCOP; TWCR: (l«TWINT I I {l « TWEN) I (l«TWEA) ; while { {i) && ( ! I2C TVIINTSET ) ) i-- ; i f {I2C TWI NTSET I (*data ""' TWDR; r e turn I2C_RETTWSR; else r eturn O; uint8 t i2c read data nack(uin t 8 t *data ) uint8 t - i:I2C ILCOP; TWCR: (l<
r etur n I2C_RETTWSR; else return 0 ;
eWy'd a
iail\"imKai~~'md25'D~kawe czynski. pI
Wydanie
LyI
ll AI~
r:1 ~ 11
ele~:troniczne przeznaczone wytqcznie do uzftku Vlltasnego bez prawa do ~r_o~ ~_-_ _!!'!:J_ h_n_1_a_n_" _a_. _ "_ '_ _ _ _ _ _ _~
PROJEKTY Wykaz element6w
Listing 6. Funkcja
przesylaj~ca sekwencj~
Stop
uintS t i2c stop {void) {
Rezystory:
uint8 t-i =I2C ILOOP ; TWCR=(l «TWINT) I (l«TWEN) I (l «TWSTOJ ; while ( ( i ) & & ( ' I 2C TWINTSET I ) i - - ; if ( I2C_TWI NTSET ) return I2C_RETTWSR; else return O;
Listing 7. Funkcje przesylaja.ce dane za pomoca. TWI (I 2 C) uint S t i 2c read byte(uintS t sla , ui n t S t adr , uintS t
-
(
P61przewodniki: IMU: LSM9DSO lnne:
-
-
-
//Start if ( i2c start ( )
JP1 ...JP3: listwa goldpin (11 wypr.)
!•
-
-
Ox08 ) { i2c stop () ; r eturn 0 ;
~data)
}
//Wyslani e adresu urzadzenia SLAVE + WRITE I I2C WRITE) != Oxl8)
i f (i 2c write data ( (sla«l)
-
{
-
-
i2c stop() ; r e tUrn 0 ;
odpowiedzialn'l za funkcjonowanie iyroskopu (G) oraz cz~sc zawieraj4c4 nastawy akcelerometru i magnetometru (XM). Spos6b konfigurowania ukiadu zyroskopu zademonstrowano na przykladzie rejestru zyroskop u CTRL_REGl G. Zawartosc rejestru CTRL_REG1_G pokazano na rysunku 3 . Mozliwe kombinacje bit6w DRLBWO wymienione zostaly w kolejnej tabeli w dokumentacji. Zgodnie z tymi informacjami, aby wlqczyc iyroskop i ustawic jego CZ
)
//Wyslanie subadresu if (i 2c write data (adr)
-
{
-
!= Ox2S )
i2c stop() ;
retiirn 0 ; I //Repeated Start if (i2c start()
{
-
!= OxlOl
i2c stop (); retiirn 0 ; I
//Wys la nie adresu u rzqdzenia SLAVE + READ if (i2c write data( ( sla<
-
{
-
I2C READ)
!•
Ox40 )
i2c stop (); retUrn 0 ; )
//Od c zyt danych if ( i2c read data nack (data) {
i2c stop() ; retUrn O;
!•
Ox 58)
)
10 11 380Hz I 100 Cutoff
1 1 Osie Z, Y i X wlqczone
Zyroskop wlqczony
Wykorzystujqc wcze§niej opisane funkcje, konfigurowanie sensora G sprowadza si~ do zapisania liczby OxBF do rejestru CTRL_ REGl_G w urzqdzeniu G: i2c_write_byte(Ox6B, Ox20, OxBF); Liczba Ox6B jest adresem slave sensora G (pin SDO_G jest ustawiony), natomiast Ox20 to adres rejestru CTRL_REGl_G.
i2c stop {) ;
retUrn l ; { int 8_t i2c _wri te byte (const uintB_t s la, const u int8 t adr , u i nt8_t data) //Start i f I i2c start () {
-
I I /Wyslan i e adresu urz.adzenia SLAVE + WRITE (i2c _write_ dat a ( (sla<
7f
i2c s t op ();
ret iir n 0 ; )
//Wysl anie subadresu if (i2c write data (adr)
-
{
lr.111:. •
. '
..,
'
-
! = Ox 2B )
i2c s t op (); retiir n 0 ;
Odczytywanie danych z LSM9DSO Dane z sensor6w udost~pniane Sq do odczytu z pantillci wewnlllrznej !MU w 3 grupach. Kazda grupa sklada si~ z szesci u 8-bitowych rejestr6w, kt6re zawierajq dane dla osi X. Y i Z w parach komplementarnych. Przykladowo, mierzone pr~dkosci kqtowe Z zyroskopu udost'lJllliane Sq W 6 nast~puj'lcych po sobie kom6rkach pami~ci o adresach: Dia osi X: 2Bh, 29h. Dia osi Y: 2Ah, 2Bh.
! = Ox081
i2c stop (); r e tiir:n 0 ;
I
//Wyslan i e bajtu if{ i2c write data(data) { -
!= Ox 2B )
i 2c stop(); retUrn O; )
i2c stop{) ; retUr n 1;
Dia osi Z: 2Ch, ZDh. Do odczytania wskazaf1 danej osi konieczne jest pobranie obu
komplementarnych kom6rek. Przykladowy odczyt pomiar6w prqdkosci kqtowych z iyroskopu polega na odczycie
....
Adres Nazwa Ox20 CTRL_REGl _G
Przeznaczenie Za pomocq pierwszego z rejestr6w ustala si~ cz~stotliwosc wykonywania pomiar6w: 95 Hz, 190 Hz, 380 Hz, 760 Hz. Bity 3... 0 Sq odpowiedzialne za wlqczanie i wylqczanie sensora G.
Ox21 Ox22
CTRL REG2 G
Ox23
CTRL REG4 G
Ox24
CTRL_REG5_G
Konfigurowanie liltru g6rnoprzepustowego. Rejestr umozliwia sterowanie sygnalami na doprowadzeniach ukladu scalonego w zaleinosci od zdarzen. Bit 12 DROY powoduje ustawienie wyprowadzenia DRDY_G, jesli sensor G jest gotowy do odczytu. W tym rejestrze konfigurowana jest czulosc iyroskopu w zakresach: 245, 500, 2000 dps (dps = stopnie na sekund~) oraz jest ustalana kolejnosc bajt6w 16-bitowego wyniku pomiaru. Rejestr 5 zawiera mi~dzy innymi wlqcznik kolejkowania FIFO, filtrowania g6rnoprzepustowego. Umoiliwia takie wyczysmenie pami~ci IMU (reboot).
CTRL_REG3_G
e' Vy·c~:2n i e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI uzftku Vilt asn ego
W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 212015
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
Czujnik inercyjny LSM9DSO oraz jego zastosowanie praktyczne szesciu nasti:puj qcych po so bie rejestr6w poprzez wywolanie funkcj i odczytu sekwencyjnego:
uint8_t dane[6]; i2c_read_sequence(Ox6B, Ox28,
Liczba Ox28 jest adresem rejestru OUT_X_L_G - pierwszego z serii rejes tr6w zawieraj'lcych
Listing 8. Sekwencyjny odczyt i sekwencyjny zapis danych uint8 t i2c read sequence(uintB t sla , uintB t adr, uintB t des t(] , u int8_t cnt) (
//Start i f (i 2c start()
!= OxOBI ( i2c stop() ; return O; ) //Wyslati"ie adresu urzC\dzenia SLAVE + WRITE if (i2c write data ( (sla<
otrzymywane Sq po przeksztalceniu komplementaruych par za pomocq operacji bitowych: inl16_t ex= (dane[1]< <8) I dane[O]; int16_l CY= (dane[3]< <8) I dane[Z[; int16_l CZ = (dane[5]< <8) I dane(4]; Nalezy pamii:tac, iz zwracane wartosci Sq typu calkowitego ze znakiem. Dia uzupelnienia przykladu w tabeli 5 zamieszczono opis rejestr6w konfiguracyjnych G, natomiasl w tabeli 6 rejeslr6w ko nfiguracyjnych rejestru XM.
r etUr n 0 ; )
Kolejkowanie FIFO
//Wys l ani e subadresu + autoincrement i f l i2c wr i te data ladr I 11«7 )) != Ox2B I ( i2c stop( ); retUrn O; I //Repeated Start i f (i 2c start I) != OxlOI t i2c stop() ;
Uklad LSM9DSO umozliwia odczytywanie danych z bufor6w kolejkowych FIFO o pojemnosci 32 wynik6w pomiar6w (slol6w) z zyroskopu i akcelerometru dla osi X, Y i Z. Bufory mogq dzialac w 5 r6znych trybach. FIFO Bypass. W lym trybie bufor przechowuje tylko
r etUrn 0 ; )
//Wyslanie adresu
urz~dzenia
if (i 2c write data ( (sla<
SLAVE + READ I2C_READ) ! • Ox40)
i2c stop(); retUrn O; I //Odczyt danych for (uint8 t i =O; i
t
//Odczyt z ACK if (i2c read data_ack(&dest [ i])
t
-
-
!•
Ox50)
i2c stop() ; r etUrn 0 ; )
e l se I //Odczyt ostatniego baj tu z NACK if (i2c read data nack (&dest[i ) ) != OxSS l I i2c stop I) ; retUrn O; )
i2c stop() ; retUrn 1 ;
Listing 9 . Dekl aracje nagl6wk6w funkcji obslugi TWI void i2c init (void) ; uin t B t T2c s t art (void);
Podsumowanie
u in tB- t i 2c-write data (u int8 t data) ; u in t8-t i 2c-read data ack(uints t ~ data); uint8-t i 2c - read-data- nack (uintS t *dat.a) ;
uint8-t i2c-stop(voidf; uint8- t i2c- read byte{uintB t s l a , uintB t adr , uint8 t *data) ; u i nt8-t i2c-write byte(uint8 t sla , uint8 t a dr, uintB t data) ; u i n t 8-t i2c -read Sequence(ui0 t8 t sla , uiOtB t adr, ui0t8 t dest( ) , uintB_t
cnt) ; -
.ti:..
Ad res Ox1F Ox20 Ox21 Ox22 Ox23 Ox24
Ox25 Ox26
-
-
·-·•··
-
'
I
-
-
.
Arkadiusz Witczak
Nazwa Przeznaczenie CTRL_REGO_XM Uruchomienie procesu ayszczenia pami~ci XM (reboot). Rejestr umoiliwia takie wlqczenie kolejki FIFO oraz filtr6w 96rnoprze· pustowych. CTRL_REG1 _XM Wlqaenie sensora XM oraz konfigurowanie a~stotliwosci wykonywania pomiar6w: 3,125 Hz, 6,25 Hz, 12,5 Hz, 25 Hz, 50 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 400 Hz, 800 Hz, 1600 Hz. CTRL_REG2_XM Bity 5..3 odpowiedzialne sq za wyb6r skali odczyt6w z akcelerometru sposr6d nast~pujqcych zakres6w: ±29. ±4g, ±69, ±89. ± 16g. Dost~pna jest takze opcja antyaliasin9u. CTRL_REG3_XM Bity sterujqce 9eneratorami przerwar\. Wsr6d nich Sq bity P1 _DRDYA i P1_DRDYM odpowiedzialne za generowanie przerwania od akcelerometru lub magnetometru (INT1 _XM). CTRL REG4 XM Bity sterujqce przerwaniami: P2 DRDYA i P2 DRDYM. Zalqczaj~ przerwanie od sensora XM (INT2 XM). CTRL_REG5_XM Rejestr umoiliwia wlqczenie lub wylqaenie termometru oraz steruje cz~stotliwosciq pomiar6w wykonywanych przez magneto· metr: 3,125 Hz, 6,25 Hz, 12,5 Hz, 50 Hz, 100 Hz. Cz~stotliwosc 100 Hz jest mozliwa do uzyskania przy ustawieniu wartosci powyiej 50 Hz w rejestrze CTRL_REG1_xM CTRL_REG6 XM Wyb6r zakresu ma9netometru : ±2/±4/±8/±12 Gs. CTRL_REG7_xM Wyb6r trybu pracy ma9netometru.
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Wydanie
Mam nadziejQ, ze podane infom1acje oraz projekl modulu ulatwi4 jego samodzielne wykorzyslanie. Wkr6tce w miesiQczniku EP opublikujQ praktyczny przyklad zastosowania ukladu LSM9DSO do zdalnego sterowania kamer4.
43 bez prawa do rozpowszechniania.
PROJEKTY
Kontroler obciqienia portu
USB Obecnie port USB komputera cu;sto stanowi ir6dfo zasilania zestaw6w ewaluacyjnych, plytek mikrokomputer6w, s!uzy tez do ladowania telefon6w, urzqdzefz do nawigacji CPS itp. Wydajnosc takiego portu jest scisle okreslona i nie nalezy jej przekraczac, chociaz komputer powinien miec wbudowane zabezpieczenie przed przeciqzeniem. Uk/ad kontrolera obciqienia po1tu USB umozliwia biezqcy odczyt prqdu p!ynqcego z portu USB komputera oraz napi~cia na tym porcie. Rekomendacje: kontroler przyda si~ w pracowni konstrukcyjnej oraz r6znym ,,eksperymentatorom ". Prezentowane urzqdzenie moze sluzyc w roli .,przedlufacza" portu USB z 3 gniazdami. v\lyposafono je w wyswie Llacz LCD, na kt6rym s11 prezentowane parametry napi~cia i pr11du. Gniazda USB Sq poh1czone r6wnolegle i mozna ich uzyc do zasilania r6Znych odbiornik6w, ale tylko jeden z nich moze komunikowac si~ z kompu terem. Na rysunku 1 pokazano schema! ideowy urz11dzenia. )ego sercem jest mikrokontroler PIC12F675 (!Cl). Dokonuje pomiaru napiEicia i prqdu oraz steruje wyswietlaczem LCD. Z uwagi na ograniczorn1 liczbEl wyprowadzefl mikrokontrolera do sterowania wyswietlaczem zastosowano dodatkowy rejeslr szeregowo r6wnolegty 4094 [ICZ). Za pomocq wyprowadzefl 2 i 3 mikrokontrolera dane szeregowo podawane s4 na wejscia DATA i CLK rejestru, a ten s teruje liniami dan ych D4 ... D7 oraz sygnalami RS i R/1N. Wejscie ENABLE wyswietlacza jest bezposrednio doh1czone do mikrokontrolera, k t6ry steruje nim w rytm p rzesytanych danych. 'A'yswiellacz LCD ma rozdz ielczosc 8 znak6w xz linie. W g6rnym wierszu jest wyswiellane napiQcie portu USB, aw dolnym natEizenie prqdu, kt6ry jest pobierany z portu kompulera. Wyswietlacz pracuje w lrybie inlerfejsu 4-hilowego, wi~c kazdy znak do wyswietlenia czy rozkazy sq przesylane w dw6ch porcjach po 4 bity. Mikrokontroler jest zasilany napiqciem Uref uzyskiwanym za pomocq uktadu
TL431 (IC3). jest to uklad precyzyjnego stabilizalora, kt6rego przeznaczeniem jest zas tosowanie do budowania zr6del napiqcia referencyjnego. )ego napiElcie wyjsciowe moze bye regulowane w szerokim zakresie. w zwiqzku z tym, ze napiQciem odniesienia dla przetwornika NC wbudowanego w mikrokontroler !Cl jest jego napiE;cie zasilajqce, to IC3 stabilizuje ustala je na wartosc 4,096 V Dodatkowo, lo napi~cie moze bye precyzyjnie ustawione za pomocq potencjometru wieloobrotowego, monlazowego RS. DziQki temu najmniej znaczqcemu bitowi 10-bitowego przetwornika NC odpowiadajq 4 mV NapiQcie mierzone jest doprowadzone do linii GPO mikrokontrole ra [wyprowadzenie 7). Ta linia pracuje jako wejscie 0 przetwornika A/C. }est do niej doprowadzone napi~cie +5 V z portu USB kompule ra za pomocq dzielnika rezystancyjnego R8/R6. Gniazda zlqcz USB S
e' Vy·ct1~1 i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI
• Przystosowana do montaiu w obudowie Z-75. 54721 , pass: qn2j bq4t
AVT-1823 Monitor prqdu USB (EP 8/2014 )AVT-5233 3-kanalowy woltomierz z USB EP 5/2010
Ponadto, napi~cie + Ucc powinno bye o 2 V wyisze od maksymalnego napi~cia wyjscio\,v ego wznrncniacza. Dlatego leZ zastosowano
uklad IC5 typu MAX232, kt6ry s luzy tylko do wy tworzenia symelrycznego napi~cia zasilania :!:8,5 V
Montaz i uruchomienie Uklad zmontowany jes t na dwustronnym obwod zie drukowanym. Schema! montazowy rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
Kontroler obciqienia portu USB
(_ _ Lc_o~)
• 5V
R3 R2 0,1
•5V
15
~ C4
+SV
16V 10u
I
cs
I
100u 16V
+5V
R9 39k R7 1k
Rysunek 1. Schemat ideowy kontrolera obci<1zenia portu USB
pokazano na rysunku 2. Plytka jest przystosowana do zamontowania w obudowie Z-75. Z uwagi na wysokosc obudowy (24 mm pomniejszone o gru bosc scianek) pozostaje niewiele miejsca. Dlatego najlepiej uzyc cienkiego Jaminatu np. o grubosci 1 mm, a potencjometry wieloobrotowe R5 i R6 powinny bye min ialurowe. Montaz najlepiej zacz11c od mikrokontrolera. PIC jest w wersji SMD i nie kazdy ma odpowiedniq podstawk€), aby zaprogramowac go przed wlutowaniem. Dlatego mozna zaczqC od niego, po czyrn przylutowaC przewody do programatora i wgrac program przed montazem pozostalych element6w. NastE)pnie nalezy przylutowac pozos tale elementy SMD. W dalszej kolejnosci nalezy przylutowac zl11cze do wyswie Uacza LCD. S11 to zwykle goldpiny z tym, ze w celu zm niejszen ia wysokosci ukladu S<\ one montowane bez trzymajqcego je plastiku. Dlatego najlepiej wetkrn1c je do gniazda, nas t()pnie do plytki i przylutowac od spodu, potem W)1qc gniazdo. Jesli plytka jes t zrobiona samodzielnie to nale:i:y przylutowac zl11cze r6wniez od g6rnej strony, tak jak wszystkie te miejsca, w kt6rych sq przelotki z dolnej na g6rn11 warstw() laminatu. Nast()pnie
montujemy pozostale elementy przewlekane. Kondensatory elektrolityczne nalezy polozyc, aby zmiescily siey pod wyswie tlaczem. Bocznik pn1dowy R2 latwo zdobyc
Rysunek 2. Schemat monta:Zowy kontrolera obci<1zenia portu USB
eWy·d a ei~T«~mi
Wydanie
wymontowujqc go ze starego, uszkodzonego multime lru. Zazwyczaj S'! w nich slosowane boczniki 0 ,1 n w formie kilku zwoj6w drutu. Moin a w ostatecznosci u zyc rezystora o,1 !1,
a le nalei.y liczyc si'l z tym. ze pom iar pn1d u nie bfldzie zbyt dokladny. Na koflcu monlujemy gniazdka USB i przew6d t<1cz<1cy uktad
z kornpulerem. Ja wykorzystalem golowy kabel USB. To rozwiqzanie, chociaz estetyczne, nie jest dobre. Kahle USB maj'l dose cienki przekr6j i wyslflpuje na nich slosunkowo dufy spadek napi~cia. Lepiej zaslosowae rozbieran'l wlyczkl[ USB i kabel masy oraz zasilania +5 V zdublowac dodalkowyrn przewodem lub wykorzyslac tylko 2 przewody, jesli ktos rezygnuje z lransmisji i polraktuje USB jedynie jako :lr6dto zasilania. Jako oslalni mo nlujemy wyswiet lacz LCD. Wczesniej nalezy do niego przylutowac gniazdo goldpin i wciSBqC w piylkfl. Najlepiej zastosowac wyswietlacz o jak najmniejszym poborze pr<1du, poniewaz wynik porniaru prqdu pobieranego przez urzqd zenie nie jest sumowa ny z pn1dami odbiornik6w i d latego powinien bye pomijalnie maly. Najlepiej zastosowac matrycfl bez podswiellan ia, choc iaz osobiscie u zylem wyswietlacza z podswiellaniem niebieskim, kt6ry pobiera niewielki prqd - cale urzqdzenie, h1cznie z moim wysw ietlaczem, pobiera pn1d rz'ldu 30 mA. Moina tez zasilic urzqdzenie z zewnfllrznego zasilacza + 5 V. Po wlqczeni u zasilania nalezy pote ncjomelre m R5 u zyskac na konden salorze C6 napi~cie 4,096 V. Nalezy r6wniez sprawd zic
czy na wzmacniaczu operacyjnym IC4 jest zasilanie :!:8,5 V. Po osiqgn iqciu tych parametr6w mozna wlutowac zwor'l lqCZ<\C'l dodatnie doprowadzenie kond ensatora C6 z n6zkq 1 mikrokontrolera !Ct i przylqczyc urzqdzen ie do porlu USB kompulera. Na wyswietlaczu pojawi
Grzegorz Mazur [email protected]
MINIPROJEKTY
EH ADP5090 - inteligentna przetwornica doenergy harvesting Dzi~ki zmme1szeniu poboru mocy przez urzqdzenia elektroniczne coraz bardziej popularne staje si~ zasilanie ich za pomocq energii pozyskiwanej z otoczenia. Do tego celu sq wykorzystywane ir6dla niekonwencjonalne, takie jak: miniaturowe ogniwa sioneczne, generatory piezo- i termoelekt1yczne (TEG), anteny pozyskujqce energi~ z pola elektromagnetycznego wielkiej cz~stotliwosci. w niekt61ych wypadkach jest mozliwe calkowite wyeliminowanie zewn~trznycl1, typowych ir6del zasilania, jak siec energetyczna lub baterie czy akumulatory. Rekomendacje: urzqdzenie przyda si~ do samodzielnie wykonywanycl1 aplikacji energy harvesting lub do eksperymentowania z alternatywnymi ir6dlami zasilania.
Aby efektywnie wykorzystac energiii pozyskanq z oloczenia, producenci uklad6w scalonych uzupelnili oferl'l o specjalizowane kontrolery zarz(ldzaj11ce nie tylko samym procesem gromadzenia energii, ale zapewniajqce odpowiednie zabezpieczenia i rozdzial pozyskanej energii. Przyktadem takiego uktadu jest ADP5090 firmy Analog Devices. ]ego schemat wewn
wejsciowego 0,1. .. 3,3 V. Umozliwia to stosowanie lanich, niskonapi'lciowych ogniw slonecznych lub generalor6w TEG. Przy wsp6tpracy z ogniwem stonecznym jest mozliwe wykorzystanie algorytmu MPPT (sledzenie punklu maksymalnej mocy) i elaslyczne dopasowanie si'l przetwornicy do poziomu pozyskiwanej energii. Energia pozyskana ze srodowiska mo:ie zostac zgromadzona w kondensatorze lub w akumulatorze BAT. Uklad nadzomj<1cy tunozliwia wyl<1czenie przetwornicy podwyzszajqcej. gdy energia
dostarczona ze t r6dla jest zbyt mala i islnieje zagroie uie niepoLrzebnym rozladowauiem clcmcntu gromadzqccgo MINOP. Dodalkowo, realizowane sii zabezpiecze nia przed przeladowauiem TERM (ograniczenie maksymalncgo napiQcia ladowania) i przcd nadmicrnym rozladowaniem SETSD (ograniczenie rninirnalnego napiQcia rozladowania) zapobicgajflCC uszkodzcniu ogn iwa chcmiczncgo. Uklad uzupelnio obw6d zr6dla rezerwowego z au lomalycznym przelqczeniem, umozliwiaj<1cym realizacj~ funkcji BACK_UP np. z uiyciem ogniwa litowego w wypadku niedoslatecznej ilosci energii zgromadzonej w zr6dle podslawowym BAT. Do konlroli pracy ADP5090 jest doslqpny sygnal wyl
e
1Mni ri
Rysunek 3 . Modelowe ..fotoogniwo" MAXIMUM DEVICE RATING VOLTAGE
t
} MAIN BOOST CHAR GER O FF
TURN OFF MAIN BOOST
VeAT_TERM VeAT_TERM_HYS
w
t
(!)
<(
I-
..I
PGOOD BECOMES HIGH
0
>
VeAT_PG_HYS
11'1
> 11'1
VeAT_PG
(!)
t
z u; <( w 0:::
0 ~
MAIN BOOST IN SYNCHRONOUS MODE T URN ON SWITCH BETWEEN BSTO AND BAT
MAIN BOOST CHARGER ON
VeAr_so_Hvs VeAT_SD
t
1.8V
ov
TURN ON MAIN BOOST IN ASYNCHRONOUS MODE
SYS REACHES 1.8V
t
}COLD STARTUP
ENABLE CHIP
~
9
"'
~
Rysunek 4. Tryby pracy ADP5090
llci. [email protected] lektroniczne pr:zeznaczone wyt'l,cznie do uZytku w\asnego bez pra1111a do ro
ELEKTRoN1KAPRAKTYczNA21201s -~
=~
t nianiJ.
MINIPROJEKTY
Rysunek 5. Schemat montai:owy modulu energy harvestera z ADP5090
filtruje napi~cie wejsciowe i przez niewielkq wydajnosc i;r6dla napi~cia musi miec jak najmniejszy pn1d uplywu, aby nie marnowac energii ir6dla. Dzielnik rezystancyjny RB/R9 oraz kondensator CZ S'l elementami obwodu MPPT. Wartosc napi(lcia mocy maksymalnej mozna ustalic za pomocq dzieln ika RB/R9. W prototypie to okolo 70% napi~cia maksymalnego. Funkcja MINOP jest ustalana przez rezystor R7. Pozyskiwana energia jest gromadzona w superkondensatorze CS o pojemnosci
0,22 F/3,6 V Aby zabezpieczyc CS przed uszkodzeniem zbyt wysokim napiQciem ladowania, wykorzystywano dzielnik dol'lczony do wyprowadzenia TERM. Wartosc maksymalnego napi~cia tadowania ustalono na 3,5 V zgodnie ze wzorem: V_TERM = 3/2 Vref (1 + R1/R6} gdzie Vref= - 1.22 V Napi~cie minimalne ladowania ustalono na 2,1 V, zgodnie ze wzorem: V_SD = Vref {1 + R2/R5) Pr6g sygnalizacji poprawnego zasilania 2,7 V okresla dzielnik rezystancyjny zlozony z R3/R4: v_so = Vref(1 + R2/H5J Rezystory dzielnik6w mozna zmienic dostosowuj4c si.:i do potrzeb wlasnej aplikacji. Nalezy pamiQtac o spelnieniu warunku, aby suma rezystancji kazdego z dzielnik6w przekraczala 6 MO, aby nadmiernie nie obci4zac fr6dla. KaZdy z komparator6w TERM/SD/ PG ma wbudowan<1 histerez~. Poszczeg6lne progi i lryb pracy ADP5090 przedstawia rysunek 4 .
i sygnaly sterujqce doprowadzone Sq do zlqcza Kondensatory C3 i C4 filtrujq zasilanie i podobnie jak Cl musza miec mo:i:liwie mal11 uplywnosc. Wylqczenie przetwornicy jest mozliwe przez podan.ie poziomu wysokiego na wyprowadzenie PWR-4 (sygnal EN). Stan wysoki sygnalu PG sygnalizuje poprawnosc zasilania. Jest on dos!Eipny na wyprowadwniu PWR-3. Uklad jest zmontowany na niewielkiej, dwustronnej plytce drukowanej. Na osobnych plylkach zmontowano ogni wo i przetwornic~. Rozmieszczenie element6w przedstawia rysunek 5. Wazne, aby po montazu dokladnie umyc i odtluscic plytki, poniewaz ze wzgl~du na niewielkie pr11dy i duze rezystancje dzielnik6w, kazde zabrudzen.ie wplywac na poprawIH\ prac~ ukladu. Montaz ukladu nie wymaga opisu, prawidlowo zmontowany modul dziala od razu do dolqczeniu do fr6dla. Po uruchomieniu pozoslaje tylko zyczyc powodzenia w lapaniu elektron6w ze srodowiska .. Adam Tatus, EP P\NR.
PAmp_TDA7388 Wzmacniacz mocy audio 4x20 W/4 n Uklad n iewielkiej, 4-kanalowej konc6wki sredniej mocy, kt6ry m aze znaleic zastosowanie w nag!ofoieniu samochodu, akiywnych zespolach glofoikowych lub w PC-audio.
Modul jest oparty na ukladzie TDA7388 zawieraj11cym cztery kanaty mos tkowego wzmacniacza mocy, ze wsp6lnymi obwodami zal4czenia i wyc is za nia. Zmontowana plytka jest gotowym blokiem funkcjonalnym systemu audio. Schema! ideowy wzmacn iacza pokazano na rysunku 1 . Uklady wzmacniaczy Ul (TDA7388) pracujq w konfiguracji mostkowej, co umozliwia osi4gni~cie sporej mocy wyjsciowej bez koniecznoSci uZywan ia przetwornic
podwyzszajqcych napi~cie zasilania. Moc podawana przez producenta przy zasilaniu 14,4 V to 4X25 W/4 fl. Rzeczywis ta moc zalezy od jakosci zasilania i skutecznosci odprowadze nia ciepla z ukladu. Uklad ma wzmocnienie ustalone na 26 dB oraz zintegrowane odwracacze sygnalu dla wszystkich czterech kanal6w. Eliminuje to z aplikacji kilkanascie element6w upraszczajqc zastosowanie samego
uktadu. Sygnal wejsciowy wymaga jedynie odseparowania sktadowej stalej poprzez kondensatory C3 ...C6. Rezystory polaryzujqce wejscia wbudowane sq w uktad, ich rezystancja wynosi ok.100 kfl, co ustala dolnq cz'lslotliwosc przenoszenia na ok. 16 Hz. TDA7388 ma zintegrowane obwody wyciszania i stand-by. W aplikacji
wzmacniacz jest \•\llE!_czony na state, z n ie-
wielkim op6Znieniem ustalonym przez rezystor Rl i kondensator C7 oraz wyciszeniem ustalonym przez rezystor RZ oraz kondensator CB. Te komponenty eliminuj
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
49
MINIPROJEKTY W oferc1e AVT"' AVT-1 843 A AVT-1 843 C W kaz element6w·
Rl: 10 kn RZ: 47 kn R3: 100 Kondensatory: (SMD 1Z06) Cl : 0,1 µF CZ: 0.47 µ F C3 ... C6: 0 , 1 µF (foliowy, R=5 m m) C7,C8: 1 µF CE l : Z2 µF/ Z5 v (elektrolit. R=2,5 m m) CEZ, CE3: 1000 µF/2 5 V (elektrolit. R= 5 mm) P61przewodniki: Ul: TDA7388 (Flexiwatt25) lnne: HS: np. SKl 25 84 (radiator. dobrac w zaleznosci od mocy- wyjSciowej) IN: zlqcze KK5 proste, kompletne MUTE: zlqcze KKZ proste, kompletne 01...0 4, PWR: zl cze ARK2/5 m m
.
R2 47k
R1 10k
CB
C7 1uF
1uF
H
n
... .
C2 0,47uF
vcc AVT-1 843 B
CE1 22uF
CE2 1000uF
.:r.
.I
.:r. .:r.
U1 TDA7388 lO SVR
H
16 4 22
CE3 1000uF
ACG STB MUTE
IN
HS
~
SK1 25_84
Rysunek 1. Schemat ideowy modulu wzmacniacza
.
ftpJ/ep.com.pl, user: 54721 , pass:
n2'b 4t
:~?ry_gjy!~ ek~P~C~B~~~~~~~~~~--<
iV:~:2/: ~~~~~;!.;' 111fa!i~~ ._;~J~~. B@z e*ment6YAVJ lOOOI A
""'""""'
plyt~
dr~~.
d11.1k0W
jMll w QJJIS!e
AVf lOOOI A+AVl~ B
A\11
lOOO<
c
AVI lOOOI CD
to
l'IK lf'llle90Jik z:mootow.JnyMSt...., 8. cz,-11 elemeflty wtutowaM w Kit Nilezy ml@( Ill, ) u~e. ze o . . nle zat~Ol'IO .....,-~nle w opisie. zest
~gi~::::n~,~~=ill~~%':i: =i~~~.~c~~i;:1e.
umleszczooy- w Ol)IS1e ~•tuJ Noe kili(fy zesww 1..vr WfStepu,e w-e wu~stbdl
~JKh' ~d•
we1sjoo m
I ~~~!:v.i~~ fu'~ ~t~~ilfibsi<.8.a;~~ z;~0v.1_;~ upewn11 si~. ''~ I
na zewn11trz ply tki, co umozliwia jednoczesne wyciszenie wzmacniaczy poprzez zwarcie styk6w zlqcza MUTE. Pozostale elementy filtruj11 zasilanie. Wzmacniacz jest zasilany napi~ciem 14,4 V, obwody wyjsciowe majq zabezpieczenia przez zwarcien1 oraz przed
Rysunek 2. Schemat montai:owy modulu wzmacniacza Fl
_ _ -E
przegrzaniem.
Wzmacniacz
zmonto\•va no na d\•vu stronnej plytce drukowanej. Rozmieszczenie element6w pokazano na rysunku 2. Montaz jest wykonywa ny typowo i nie wymaga opisu. Ze wzgl~d u na wydzielarn1 moc, uklad Ul wymaga montazu na radiatorze o powierzchn i dostosowanej do wydzielanej mocy. Model ma radiator SK125-84, kt6ry wys tarcza do osiqgni~cia ok. 4X10 W/4 n. W wypadku pracy w trudnych warunkach term icznych lub potrzeby osi~gni~cia pelnej mocy ukladu, nalei.y zas tosowac znaczn ie wi~kszy radiator lub chlodzenie wymuszone. Wkladka radiatorowa jest pol
Adam Tatus, EP
PWR
I
PAmp_TDA7388
S~~R lgjti::::::§~~~~~~
IN1
IN4
04 SPKR I
1
'---~ :UTE _____ _ ~------
I I I
---. I
$1
I I
I I
I I
I
I
·----------~
Rysunek 3. Sche mat pol
e'/fy'cl>flni e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
MINIPROJEKTY
•
Miniaturowy sterownik tasmy LED w ostatnich Jatach popularnosc oswietlenia diodowego bardzo wzmsla, gl6wnie z powodu spadku cen diod LED i unikatowych mozliwosci aranfocji oswietlenia. Prezentowany sterownik jest Jatwy do wykonania i umozliwia wykonanie atrakcyjnego oswietlenia. Tabela 1. Opis funkcji sterownika l. p. Dzialanie funkcji Wylqczony 1. 2. Swiecenie w 100% 3. Swiecenie w 50% 4. Miganie 0/100% z wypelnieniem 50% 5. Miganie 50%/100% z wypelnieniem 50% 6. Plynne rozjasnianie i sdemnianie 0-100% 7. Ptynne rozjasnianie i sdemnianie 50-1 00% 8. Pila plynnie narastajqca 0-1 00% 9. Pila plvnnie opadaiqca 0-100% 10. Pila plvnnie narastajqca 50-1 00% 11. Pila plvnnie opadaiqca 50-100%
Okres powtarzania
W oferc1e AVT*
AVT· 1847 A AVT· 1847 B AVT-1847 UK AVT-1847 C W kaz element6w R1...R3. 10 kn (SMD 1206) C1, C2: 100 nF (SMD 1206) C3: 22 JLF/16 V (SMD B) C4: 100 pF (SMD 1206) 01: 1N41 48 (minimelf) T1: IRLL014N US1: LM78L05 (SOT89) US2: ATtiny25 (SOS) S1: microswitch 3x6mm sokoSC 1 5 mm
Rysunek 1. Schemat ideowy sterownika diod swiec
Schemat ideowy uklad u widn ieje na rysunku 1. Napi~cie z zasilacza podawane jest na zaciski Pl i P2. Stabilizator US1 dostarcza napi~ cia 5V dla mikrokontrolera ATtiny25. Dioda Dl zabezpiecza uklad stabilizatora przed zniszczenien1 w razie odwrotnego podJctczenia zasilania. Przycisk 51 sluzy do wyboru p rogramn. Tranzystor Tl, slerowany bezposrednio z wyjscia mikrokontrolera, steruje tasmq LED dolqczon
- ich opis umieszczono w tabeli 1. Oznacz.enie .,50-100%" informuje, ze w momencie najwiQkszego sciernnienia, diody swieC'l ok. dwukrotnie ciemniej w odniesieniu do pelnej jasnosci. Dzi<;ki temu, w oswietlanym pomieszczeniu nie zapada calkowity mrok. Uklad zostal zmonlowany na dwustronnej plytce drukowanej o wymiarach 63x8 mm, kt6rej wz6r scie±ek znajduje si~ na r ysunku 2. Do poprawnego dzia.lania polrzebny jest mikrokontroler z wgranym do pamiqci programem oraz wy zerowanym bilem zabezpieczaj11cym CKDIV8 - domyslnie, przez producenla,
Rysunek 3. Schemat blokowy sposobu wl
eWy·d a ei1E<:Tll.'mKai~m«h£o~kawe czynski. pI ele~:troniczne przeznaczone wytqcznie do uzftku Vlltasnego
Wydanie
jest o n ustawiony. Po takiej operacji, uklad moze rozpocz11c pracQ - potrzebne jest zasilanie napi~ciem stalym o wartosci takiej, do jak iej przystosowane Sq sterowane lis lwy diodowe. Maksymalny prqd pobierany przez ta§my nie moze przekraczac 2 A. Schemat blokowy sposobu wlqczenia sterownika miEldzy z.asilacz a tasmy pokazano na rysunku 3. Po poprawnym podlqczeniu i sprawdzeniu, plytk~ s lerownika mo:i:na zabezpieczyc w rurce termokurczliwej - nie przeszkadza lo w obsludze przycisku. Michat Kurzela, EP
51 bez prawa do rozpowszechniania.
PROJEKTY CZYTELNIKOW Dzial ,.Projekty Czytelnik6w" zawiera opisy projekt6w nadeslanych do redakcji EP przez Czytelnik6w. Redakcja nie bierze odpowiedzialnosci za prawidlowe dzialanie opisywanych uktad6w, gdyi nie testujemy ich laboratoryjnie, chociai sprawdzamy poprawnoSC konstrukcji.
Prosimy o nadsylanie wtasnych projekt6w z modetami (do zwrotu)_ Do artykutu nateiy dolqczyc podpisane oswiadczenie. ie artykut jest wtasnym opracowaniem autora i nie byl dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikacj~ w tym dziale wynosi 250,- zl (brutto) za 1 stron~ w EP. Przysylanych tekst6w nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skr6t6w.
• '\2.\J '\ /:>..
9\J 1A
{a·
~
• --':)
• --;)-
"Z. a s i l ac z
9V 1A
•
9V 1A
9V 1A
9V1A
9V1A
jj'
·~ -
~-
. -=>s t ab i l i z ow a n '-=' do
efekt6w
Zasilacz do efektOw gitarowych Urzqdzenie sluzy do zasilania efekt6w oraz multi-efekt6w gitarowych. Przydatny na scenie koncel'towej omz w studiu nagrafl, polecany dla wszystkich muzyk6w i Dj- 6w wyposa:Zonych w sporq liczb~ generator6w efekt6w dzwi~kowyc11 wymagajqcych zasilania stabilizowanego o duzej wydajnosci. Prezentowany w tym artykule zasilacz jest nieskomplikowanym i ekonomicznym rozwiqzaniem. Cz~sto
na scenie koncertowej w malych k.lubach napotyka si~ problem zwi(!zany ze zbyl malq liczb'l gniazd zasilajqcych, a co za lym idzie i problemy z odpowiedniq liczbq przedluiaczy, nie wspominaj11c o zasilaczach, kt6rych energi'l ,,nap~dzamy" efekty gitarowe lub inne efekty dzwi~kowe wykorzystywane przez muzyk6w i DJ--Ow. Zasilacz prezenlowany w artykule ma jedno wyjscie napi~cia przemiennego 12 V o wydajno§ci do 3 A, dwa wyjscia napi~cia stabilizowanego 12 V oraz siedem wyjsc napi~cia stabilizowanego 9 V. Kazde napi~cie
stabilizowane moze bye obci<1fone pn1dem rnaksymalnyrn 1 A. Do zbudowania zasilacza nalezy uzyc lTansformatora o wyjsciowym napi~ciu zmiennym 12 V, mocy 150 W i wydajnosci pn1dowej 12,5 A. 1;\I zasilaczu uzyto dw6ch stabilizator6w LM7812 dodatniego napi~cia oraz siedmiu stabilizator6w LM7809. Wszystkie stabilizatory zasilane sq z jednego transformatora sieciowego. Po wypros towaniu napi~cia przemiennego przez mostek Graetza (maksymalny prqdzie 15 A) na wyjsciu otrzymujemy napi~cie stale ok. 16 V. Uzyty kondensator
e'/fy'cl>:2ni e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
duzej pojemnosci 10000 µ.F/50 V lagodzi t~tnienia napi~cia stalego. Mozna latwo obliczyc poziom napi~cia statego, kt6re b~dzie wyst~powalo na kondensalorze majqc tylko wartosc napi~c ia przemiennego. Wystarczy wartosc skutecznq napi~cia przemiennego przemnozyc przez pierwiastek z 2. W tym wypadku 12x 1,41 = 16,92. W praktyce otrzymuje si~ napi~cie pom niejszone o spadek na diodach mostka prostowniczego. a tym samym wsp6lczynn ik rnaleje do l.35 (napi~ cie nizsze o 0,7 VJ. Smialo mozemy wi~c przyjqc, ze wartosc wsp6lczynnika 1,35 mozna brae za optymalnq w celu dopasowania napi~c kondensator6w ka:Zdego zasilacza nies tabilizowanego pr'ldu stalego.
Budowa i zasada dzialania Schemat ideowy zasilacza pokazano na rysunku 1. Kazde wyjscic stabilizowane zasilacza moze bye obci11zone maksymalnie rnKTRONtKA PRAKTYUNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
Zasilacz do efekt6w gitarowych pn1dem 1 A. Dlatego sumaryczny pr<[d 9 wyjsc ma warlosc 9 A. Pr'ld o takim natiizeniu b~dzie pobierany z transformatora przy pelnym obci<1zeniu kazdego z wyjsc. Transformator s ieciowy o zaloi
0
12, 5A, co daje zapas 2,5 ..3 A dla gniazda
,_ u_E
0
..,8 u"'E u-
«>8 u-
_.,N :5
0
N
0"'
_,_
gi o~
gi
gi .... .,,
u-
"'
.,,:;i o,_
~
:5
~ ~
~
~
E E
_ "' ]l DO
~
Q) Q)
"'"' 0"'
o ....
0
u-
-'
"'0
~E u§l u-
c::ie
0"' ::;;
:5
Q)
~5
gi
"'"'
0"'
~
:5
u~
0
..,.,gi :5
s~
~g
u-
u-
0
o~
~~
u-
0"'
~
;: E
o.5 - o
"'E
8 u-
Na:;
o ....
zasilania przemiennego jako tzw. lransformator bezpieczeflstwa. Praktycznie nasz zasilacz b~dzie pracowal z obci11zeniem nie wi~kszym niz 50%, sporadycznie 80%. Przeci~tny efekt gilarowy, w zaleznosci od przeznaczenia i budowy
zasilania napiQcia przcmienncgo 12 V. Gniazda napi~cia przemiennego 12 V mozna uzyc do zasilania niekt6rych multiefekt6w firmy Line6, przedwzmacniaczy lampowych wykorzystuj11cych niskie napi~cie
Kondensatory: Cl ,C2,C4,C6,C8,Cl0,C12,C14,Cl6, C18, C20: 100 nF/50 V (ceramiczny) C9, Cl l, C13, Cl 5, C17, Cl 9, C21: 1000 µF/l 6 V (elektrolit.) CS, Cl: 1000 µ F/2 5 V (elektrolit.) C3: 10000 µ F/50 V (elektrolit.)
P61przewodni ki: Dl ... DlO: czerwona dioda LED 5 mm D11...D20: 1N4007 Ql , Q2 LM781 2 Q3 ... Q9: LM7809 Mostek Graetza 15 A
lnne: Gniazd zasilacza do obudowy- 10 szt. Wyfqcznik sieciowy Bezpiecznik topikowy 1,5 A Gniazdo bezpieczn ika topikowego Transformator 230 V AC/12 V AC, 150 W t qcz6wka 2-pin, raster 5 m m (Conl)
wewntitrznej, jest zasilany napiticiem stabilizowanym 9 V i pobiera pn1d w granicach od 15...500 mA. Dlatego jedno wyjscie stabilizowane mogloby bye niewystarczaj<1ce do zasilenia kilku kilkunastu ,,pr<1dozernycb" efekt6w. R6wnolegle do kondensatora 10000 µF/50 V jest dol<1czony kondensator ceramiczny 100 nF/50 V, kt6ry pelni rolti filtra szum6w i innych zaburzen duzej CzEl· stotliwosci, kt6re mog'I przedostac siti z sieci elektrycznej do zasilacza. Dodatkowo, will· czona zaporowo dioda prostownicza 1N4007 tagodzi przepi
sygnalizacjl) obecnosci napi
Montaz i uruchomienie Wszystkie elemenly sprawdzone monlujemy zgodnie zc schematem montazowym [rysunck 2). Kolejnosc montaiu wykonujemy od najmruejszych element6w do najwiQkszych, stabilizatory napiqcia nic wymagaj4 dodatkowych radiator6w, co znacznie ulatwia zamontowanie plytki w obudowie. Zmontowany zasilacz dolqczamy do sieci 220 .. .230 V i sprawdzamy napiticia wyjsciowe kazdego gniazda, jesli napil)cie wyjsciowe kt6regos ze stabilizator6w bQdzie wyzsze ni:i: powinno, nalezy wymieni(; stabilizalor na nowy. R6:i:nice napil)G wyjsciowych slabilizator6w nie powinny
p
przekracza(; ± 0,5 V. Jest to maksymalna tolerancja dla stabilizator6w tego lypu. Uklad zmontowany ze sprawdzonych element6w dziala bez :i:adnej regulacji. Jesli nie polrzebujemy takiej ilosci wyjsc stabilizowanycb mozemy zredukowac uklad montujqc wystarczajqcq dla nas liczbti stabilizalor6w nalezy pami
Kondensator ceramiczny Cl montujemy na stykach lutowniczych gniazda zasilania zmiennego AC12V. Mostek Graelza na 15 A przykr
e'/fy'cl>~1 i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. I rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do uzftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
ZAWARTOSC DODATKOWEJ PlYTY DVD
TYLKO Ol_A
niezbtidnik
PRltlUMlRATOROW
elektronika EPl/2015 1. Lattice Diamond
1. Altera Quartus II 14.1 Najnowsza wersja pakietu Quartus II firmy Altera (bezplatny Webpack), z kornpletem bibliotek do syntezy logicznej projekt6w w ukladach Arria 11, Cyclone IV, Cyclone V, a Laboe MAX II, MAX V i MAX 10.
~86
x64
~1~:~1:&::!:fi~~ ~p~~r:~·ri~~~nne~.
Najnowsze wydanie (7.2.0) bezplalnej wersji popularnego pakietu Eagle do projektowania PCB i rysowania schemat6w,
4. Freescale Freemaster Graficzny pakiel konfiguracyjno-debugujqcy do analizy pracy mikrokonlroler6w oferowanych przez firm~ Freescale, w tym uklad6w z rodziny Kinetis.
5. Microchip MCC MPLAB X Plugin Plugin o nazwie Code Configurator dla pakielu MPlab X firmy Microch ip, kl6ry umozliwia latwe i wygodne przygotowanie driver6w do obslugi blok6w peryferyjnych wbudowanych w mikrokontrolery tej finny.
6. Microchip MPlab X 2.30 Najnowsza wersja interfejsu TOE (srodowiska programislycznego) MPlab X firmy Microchip, kt6re jest uniwersalnym narz~ dziem dla wszystkich programist6w mikrokontroler6w produkowanych przez firm~ Microchip. Na plycie publikujemy wersj~ dla Windows i Linuksa.
przeglijdalli~prajektONydr,
Bezplatna, najnowsza wersja pakietu MultiSIM firmy National Instruments, wyposazona wylqcznie w biblioteki podzespo16w z oferty firmy dyslrybucyjnej Mouser. Jest lo zinlegrowane srodowisko projeklowe, umozliwiajqce rysowanie schemat6w, symulowanie i analizowanie projekt6w oraz projektowanje PCB.
Dodatkowe informacje: Astat Sp. z o.o. ul. D~browski~o 441. 60-451 Poznan tel. (61) 848 88 71 , faks (61) 848 82 76 www.astat. com.p/, e-mail: [email protected]
Teoretycznie napificie sieciowe wystfipujqce w Polsce w sieci niskiego napificia to sinusoida o wartosci skutecznej 230 V AC i CZfiStotliwosci 50 Hz. ,,Teoretycznie", bo w praktyce maze to wyglqdac inaczej. Wystarczy, ze jestesmy oddaleni od stacji transformatorowej i juz napificie maze bye niisze. Dodatkowo, w sieci mogq wystfipowac zapady, przepificia i wiele innych niekorzystnych zjawisk, na kt6re sq wrazliwe urzqdzenia elektroniczne. W artykule opisano sposoby rozwiqzania tego problemu.
> er:: 0
I-
<(
Fotografia 3. Kolumna regulatora napii;:cia z rolk'l
Podz1al ze wzgl~du na
napi~cie
zasilania odbiornika
Urzqdzenia na zas1lama
Urzqdzenia na nap1i;:c1e zas1lama
nap1~c1e
230...400VAC
12...24, 24... 48 V DC
...J
::> ~
::> ~
<(
Stabilizator napii;:cia
Zasilacz bezprzerwowy UPS
Zasilacz buforowy
Rysunek 1. Przykladowy algorytm post'lpowania p rzy rozwi<1zywaniu problem6w z zasilaniem Czasan1i nav,,ret nie w ie1ny, Ze \
prawidlowe dzialanie urz<1dzenia le:i:y nie ty le w nim, co w s ieci zasilajqcej. jak temu zaradzic, jesli nie chcemy, b
Stabilizator napi!lcia \l\lsp61czesne stabilizatory napi'lcia S
--- --
==
Fotografia 2. Stabilizator napii;:cia Vega
Zaletami tego rozwi'lzania S'!: 1. Bardzo dobra stabilizacja napi'lcia wyjsciowego na poziomie :!:0,5% przy zmie-
niaj'lcym si'l napi'lciu wejsciowym w zakresie :!: 30%. Szybkosc stabilizowania s iq napiqcia ksztaltuj'l s iq na poziomie 8 ... 16 ms. 2. Nie ma potrzeby stosowania akumulator6w, kt6re bywajq kosztowne i co okolo 6 lat nale:i:y je wymienic na nowe. Wady: 1. N ie rozwi4zuje problemu zwiqzanego z przerwami w dostawie pn1du. )esli chcemy uzyskac czasow'l autonomi'1 na· lezy zastosowac UPS.
UPS (bezp rzerwowy zasilacz) on line Zasilacze UPS online dzialajq na zasadzie podw6jnej konwersji. to jest napif1cie wejsciowe jest proslowane, laduje akumula tor, a nastf1pnie to napif1cie za pomocq falownika jest zn6w przeksztalcane na przem ie nne. Wsp61czesne zasilacze UPS dzialajq w oparciu o tranzys tory IGBT, co daje swietne rezultaty w postaci podwy:i:szenia sprawnosci, zwif1kszen ia obci<1zalnosci i niezawodnosc i. Przykladowe zasilacze UPS o mocy 1 kVA oraz 30 kVA pokazano na fotografiach 4 i 5. Wsr6d zalet stosowania zasilaczy UPS mozna wymienic:
e' ', 1 cl>6ni e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
od zakl6ce6 sieciowych, poniewaz uzyskuje siq je dzi'lki podw6jnej konwersji. 2. W wypadku zaniku napiQcia sieciowego energia jest pobierana z akumulatora, od kt6rego pojenmosci zalezy czas pod· trzymania zasilania. W praklyce zasilacz UPS slandardowo podlrzymuje zasilanie przez okolo 10 minul, ale mo:i:na ten czas wydluzyc dolqczajqc kolejne akumulato· ry. jednak, jesli chcemy zwiqkszyc autonomiQ d o godzin czy dni, lepiej zastosowac zestaw UPS + agregat pr<1dotw6rczy. 3. Nie wystqpuje tu op6:Znienie, jak przy zastosowaniu stabilizatora. Wady: 1. Akumulatory wymagajq wymiany co okolo 6 lat. Warto dodac, ze nowoczesne zasilacze UPS aulomalycznie wykonuj'j test zywolnosci alcumulator6w i informujq uzytkownilca 0 potrzebie wymiany na nowe. 1. Napif1cie wyjsciowe jest wolne
uzftku Vilt asn ego
Zasilacz buforowy (DC - UPS) Zasilaczy buforowych uzywa siQ w szczeg61nym przypadku, gdy zasilanym urzqdzen ie m jest dla przykladu sterownik PLC zasilany napiQciem stalym 24 V Przy k1adowy zasi· lacz buforowy pokazano na fotografii 6, natomiast wsp61pracujqcy z nim mod ul baterii na fotografii 7.
Fot ografia 4. Zasilacz awaryjny typu UPS online o mocy 1 kVA rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
Jakosc zasilania
Fotografia 7. Modul bateryjny 7 Ah/24 V DC
Fotografia 5. Zasilacze awaryjne UPS o mocy z zakresu 6 ... 30 kVA
Zaletami zastosowania zasilacza buforowego Sq: 1. To rozwiqzanie jest taflsze i bardziej kompaktowe niz UPS. 2. Wsp6lczesne zasilacze S<\ wykonywane jako impulsowe, co umozliwia uzyskanie duzej sprawnosci oraz mozliwosci zasilania napi~ciem wej§ciowym z zakresu 93 .. .264 V AC przy zasilaniu 1-fazowym z sieci 230 V AC. Jednoczesnie taki zasilacz ma bardzo dobry wsp6lczynnik stabilizacji, nawet przy zmiennym obci<1zeniu.
Fotografia 6. Zasilacz buforowy 24 V DC/SA
3. Przy zaniku napi'lCia z sieci energetycznej zasilacz bez przerwy zasili odbiornik korzystajqc z energii zgrornadzonej w akumulatorze. Co ciekawe, gdy jest zasilanie z sieci energelycznej, zasilacz moie w razie potrzeby dostarczyc do obci
UPSy, kontrolui'l stan wsp6tpracujl\cych z nirni akmnulator6w i powiadamiajq o konieczno§ci ich wymiany. Podsumowujqc - opisane wyzej urzqdzenia pozwalajq na zalezne od potrzeb i dost~pnego budzelu uniezaleznienie si~ od zmiennycb parametr6w sieci. Pelnq autonorni~ na czas nieokreslony uzyskamy stosui
Astat Sp. z o.o.
RF.KLA~I A
ASTAT
Cl"Gt.OSC ZASILANA OPARTA NA AKUMULATORACH
WYBOR KONSTRUKTORA
Akumulatory kwasowo-olowiowe
> er::
Akumulatory kwasowo-olowiowe sq najpopularniejsze i najtal'1sze wsr6d wszystkich akumulator6w. Wynalezione ponad 150 lat temu (Gaston Plante, 1859), niezbyt du:Zo sii; przez ten dlugi czas zmieni/y. Wprawdzie pojawily sii; wersje tak zwane bezobslugowe, a takZe akumulato1y ACM i ielowe, jednak zasada dzialania podstawowe parametiy elektiyczne wszystkich sq jednakowe. Warto o tym pamii;tac wybierajqc akumulator do projektowanego przez siebie urzqdzenia.
i rozladowywane. Akun1ulatory olowiowe
0
100
znajdujq szerokie zastosowanie z urzqdzeni ach bezprzerwowego zasilania, poczqwszy od malych domowych zasilaczy UPS do pot~znych system6w w serwerowniach. W takich zaslosowa niach akumulalory kwasowo-olowiowe pracujq w tak zwanym trybie buforowym: sq na stale podlqczone do ladowarki, kl6ra utrzymuje na akumulatorze ,.napi~cie buforowe" i jest on stale gotowy do oddania energii w przypadku zaniku napi~cia w sieci energetycznej. W pokrewny spos6b akumulatoy kwasowe pracuj'l w samochodach. Podczas pracy silnika regulator alternatora utrzymuje na akumulatorze okreslone napi~cie (14.4 VJ, zapewniajqc, ze jest on w pelni naiadowany.
I-
<( ...J
::> ~
::> ~
Wp rawdzie kluczowe wlasc iwosci akumulator6w kwasowo-olowiowych sq stabsze, niz wi~kszosci innych akumulator6w, jednak ni ska ce na powoduje, iz nadal s4 to akumulatory najbardziej popularne. Akumulatory olowiowe S'l powszechnie wykorzystywane do nap<'/du eleklrycznych w6zk6w widlowych, w6zk6w golfowych, skuter6w elektrycznych itp. W takich zastosowaniach pracujq cyklicznie: na przemian Sq ladowane
"'
'C:
~
0
~ 50 •(J
•(/)
0
c: ~
I.!
Q.
I/)
<(
Stopien natadowania [%] 100
"'
'C: 90
,,~
--
0
~
:i;: 80
,/ ·
,,,.."
...-·--· -·- ---i--I
,,_
--·-·
0
c: ~
~
0.001
Rysunek 1.
0.002
0.005 Pr~d
I/)
Zalei:no~c
0.01
---0.02
~o· c
Zasada dzialania
we
Przypomnijmy, ze w akmnulatorze kwasowo-olowiowym podstawq magazynowania energii jest odwracalna zam iana melalicznego olowiu [i llenku olowiu) w siarczan olowiu (PbSO,), co zachodzi przy udziale elektrolitu, kt6rym jest dose mocny, bo 37-procentowy roztw6r kwasu siarkowego (H,SO,).
o•c 0.05
0.1
tadowania wzgl~dem wartosci C
sprawnoSci ladowania od stopnia naladowania (g6ra) oraz pr<1du
ladowania (d61)
Fotografia 2. Akumulatory z korkami
e' ', 1 cl>8ni e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
uzftku Vilt asn ego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
Akumulatory kwasowo-olowiowe
b) Tr
D
+
E
" ~
c~
+
E
"'<"
Tr
Rysunek 3. Proste ladowarki do akumulator6w kwasowych Najprosciej m6wiqc, w naladowanym w peln i akumulatorze elektrolil - kwas siarkowy ma maksymaln
so:- so:--
Fotografia 4. Samochodowy akumulator bezobslugowy z ,.magicznym oczkiem" (Centra Futura)
akumulator dochodzi do stanu calkowitego naladowania. W zasadzie to oczywiste, ie gdy reakcji ulegnie cala masa czynna akumulatora, nie ma juZ czego Jadov~'aC, a gdy pr4d dalej plynie i dostarczana jest energia, to nie moze ona bye wykorzystana i po CZQsci zarnienia siii na cieplo, a po CZQSci powoduje elektroliz~ wody. czyl i gazowanie. Niepokoj'lce jest to, :i:e sprawnosc ladowania zaczyna s iQ zmniejszac juz przy naiadowaniu do okolo 75%. A Lo oznacza. ze szczeg6ln4 uwag~ nale:i:y poswiecic wla§nie ko6cowej fazie ladowania. Dotyczy to zwlaszcza wersji ze szczeln
Rodzaje akumulator6w kwasowych \II/ klasycznych akumulatorach ka:i:de ogniwo ma korek-zaw6r. Do dziS produkowane Sq akum ul alory, lzw. s ucholadowane, k t6 re p rzed pierwszym u:i.yciem Lrzeba nape lnic elektrolitem (o gQstosci 1,28 glcm' }. a potem dolewac wody destylowanej, gdy poziom elektrolitu spadnie poni:i:ej zaznaczonego minimum. Fotografia 2 pokazuje akumulalory z korkami, pozwalaj<1cymi na dolewanie wody. Podczas ladowania s tarych akumulator6w lego lypu nalezaio odkrQcic korki, by umozliwic ulolnienie si~ z wn~trza powsta jqcych gaz6w. IN nowszych odkrQcanie kork6w nie jest potrzebne, bowiem wbudowane zawory wypuszcz4 nadmiar gaz6w. W kazdym razie akumulatory wyposa:i:one w korki nie wymagajq szczeg6lnych warunk6w ladowan ia. Gdy nastqpi ich przeladowanie i w procesie gazowania czQsc wody zostan ie zamieniona w lien i wod6r, rnozna latwo naprawic problem, dolewajqc wody destylowanej. \II/ da wn ych akumulatorach konlrolowanie gQstosci elektrolitu za pomoc
eWy·d a ei~T«~mi
Wydanie
Takie stare ak'tmmlatory nie baiy siQ przeladowania. Towarzyszqce lemu gazowanie nie uszkadzalo akumulatora, a jedynie elektrolizQ i ubytek wod y. Wystarczylo co jakis c zas dolewac wody destylowanej. PostQp tech niczny, miQdzy inn ymi zastosowanie jako dodatk6w wapnia zamiast a ntymonu, pozwolilo s tworzyc akumulatory, w kt6rych w prawidlowych worunkoch eksploatacji majq bardzo maly t1bytek wody. Pows taly tak zwane akumulatory bezobslugowe. Samo okreslenie .,bezobslugowy" oznacza tylko tyle, :i.e ubytek wody jest maly i producenl nie przewiduje polrzeby dolewania wody. Niemniej w wielu .,bezobslugowych" jak najbardziej istnieje mozliwosc d olania wody. Doshwne Sf\ tez wersje calkowicie bezobstugowe, kt6re nie majq kork6w do wlewania wody, a co najwy:i.ej zawory c iSnieniowe lub jeden wsp6lny zaw6r, umo:i:l iwiajqcy usuni~cie nadmiaru gaz6w w przypadku przeladowania. Zawory te chroni
GELiAGM W wielu zastosowaniac h potrzebne sq a kumulatory bezpieczne w eksploatacji, calkowicie szczelne, w kt6rych na pewno nie naslqpi wyciek zrqcego kwasu. Powstaly akumulatory nazywane VRLA battery (va/1,e-regulated lead-acid battery), czasem okreslane jako SLA (Sealed Lead-Acid}. Tu podstawq jest nie tylko zastosowanie szczelnych zawor6w, ale lez uwi~zienie elektrolitu w celach. Znane sq dwa lyp y akumulator6w VRlA, a mianowicie bardziej popularne ACM i z nacznie rzadziej spotykane zelowe (GEL}. ACM to skr6t .,Absorbed Glass Mat''. W celach miQdzy plytami umieszczona jest
59 bez prawa do rozpowszechniania.
WYBOR KONSTRUKTORA
Fotografia 5. Przykladowe akumulatory AGM
> er:: 0
I-
<( ...J
::> ~
::> ~
<(
wata (mata) szklana, w kt6rej uwi~ziony jest zr(\Cy elektrolit. Na fotografii 5 pokazano r6Zne akumulatory AGM. Natomiast w akumulatorach zelowych (fotografia 6) elektrolit ma poslac ielu, a to dzi~ki dodatkowi krzemionki. Przeci~tny uzytkownik nie dostrzefo ,,na oko" r6znicy mi~dzy AGM i zelowymi, poniewai ich konstrukcja i obudowa mog(\ bye jednakowe, czego przyklad pokazuje fotografia 7 (akumulatory brytyjskiej finny Camden). Cz~sto oznaczenia AGM na akumulatorze nie ma; nic zawsze tez na zelowych jest napis GEL. Takie szczelne akumulatory nazy\¥ane sq niesiusznie ,,Zelowyrni",
choc
najcz~sciej
Sq to akumulatory AGM.
R6znice mi~dzy akumulatorami AGM ielowymi polegaj(\ gl6wnie na trwalosci oraz zalecanych warunkach ladowania i rozladowania. Og6lnie biorqc, wi~kszosc ielowych nie maze pracowac przy duiych prqdach, wi~c np. do UPS-6w powszechnie stosuje si~ akumulatory AGM. Natomiast zelowe maj<1 zwykle wi~ksz<1 trwalosc, ale lylko w lagodniejszych warunkach pracy. Spotyka si~ jednak akumulatory zelowe do ci~zkiej pracy cyklicznej i gl~bokiego rozladowania - przyklad na fotografii 8. Nalezy bardzo wyraZllie podkreslic, ze z jednej strony zalelq akumulalor6w AGM i zelowych jest szczelnosc i bezobslugowosc,
a z drugiej wymagajq one starannie dobranych warunk6w ladowania. Wprawdzie mai'l one zawory, jednak zadzialajq one tylko w przypadku awarii, gdy nastqpi przeladowanie i silne gazowanie. Natomiast podczas prawidlowego ladowania wydzielai'l si~ wprawdzie pewne ilosci gaz6w, rosnie cisnienie, ale dzi~ki obecnosci katalizalora, nast~puje rekombinacja, czyli ponowna zamiana wodoru i tlenu w wad~. Zawory Sq zamkni~te, a olworzq s i~ tylko przy duiym wzroscie cisnicnia, gdy nastqpi silne gazowanie wynikajqce z przeladowania. Trzeba wiedziec, ie nawet jednokrotnc silnc przcladowanie jest zawszc bardzo
Fotografia 6. Przykladowe a kumulatory zelowe
Fotografia 7. Przeci!ltny uzytkownik nie dostrzeze ,,na oko" r6znicy mi!ldzy AGM i ze lowymi, poniewaz ich konstru kcja i obudowa mo9<1 bye jednakowe
e' ', 1 c!'iflni e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
uzftku Vilt asn ego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
Akumulatory kwasowo-olowiowe Temperatura +25°C
Fotografia 8. Akumulatory zelowe do ci~zkiej pracy cyklicznej i gl~bokiego rozladowania szkodliwe i moze bezpowrotnie zmniejszyc pojemnosc akumulatora ACM i zelowego. 0 ile w przypadku starych, klasycznych, olwartych akumulalor6w, gazowanie bylo dopuszczalne, o tyle nie wolno dopuscic do gazowania w akmnulalorach AGM i zelowych. Bardzo szkodliwe, zwlaszcza w akumulatorach AGM, jest tez nadmierne rozladowanie. W gr~ wchodzi kilka niekorzystnych zjawisk, mi(ldzy innymi tzw zas iarczen ie, czyli wytworzenie wewnqtrz akumulalora nieprzewodz<1cej warstewki krysztalk6w nieprzewodz<1cego siarczanu olowi u. Nawet jednokrotne ,,wyladowanie do zera wolt6w" moze spowodowac powa:Zn
sowac uklad sygnalizacji obniienia 11apii;cia, a gdzie lo mozliwe (przy mniejszych pr<1dach pracy] dodac uktad aulomalycznego odl<1czania. Sama idea jest prost.a. Jednak optymalne wykorzystanie akumulator6w AGM i zelowych wymaga pewuej wiedzy i odpowiedniego sprz~tu. Zanim przejdziemy do szczeg616w, jeszczc jeden dose istotny szczcg6t.
Przeznaczenie ... Nietrudno zauwazyc, :Zc akumulator samochodowy o danej pojemnosci jest zdecydowanie lanszy od ,,niesamochodowego" o lej samej pojemnosci. Wynika to przede wszystkim z faktu, ze akumulator samochodowy jest przeznaczony do pracy w slosunkowo lagodnych warunkach. Wprawdzie zmiany temperatury podczas jego uzytkowania Sq du:i.:e, od -20°C do ponad + 40°C, jednak w samochodzie jest on stale podladowywany przez alternator i regulator, utrzymywane na nim jest wledy nap i'lcie 1.4,4 V, a pn1d oddaje niezbyt cz~sto, na pewno duzy prqd przez kilka do kilkunastu sekund podczas
rozruchu oraz niewielkie pn1dy podczas postoju. W zwi<1zku z tym akumu- ~ ao..-----\""'\----t-'i~.-+---+---t-----'._~ latory samochodowe majq :ib g oo..----1c=J--+--C::::J-+--gl-~bo -1-kos~ · c--+---L-~ stosunkowo delikatnq budoE roztadowania -~40t---+---+----+----+-----+--__,..,__ w~ i nie nadajq si~ do ci~iliej Cl. pracy cyklicznej, gdy po naladowan iu Sq rozJadowywane prawie calkowicie, wi~c nie 200 400 800 1000 1200 600 Liczba cykli pracy nadajq sill, na przyklad, do nap~du elektrycznych w6zk6w Rysunek 9. Zaleznosc trwalosci akumulatora widtowych i golfowych ani od gl~bokosci rozladowania do nap'ldu elektrycznych silzelowych, r6:i.:niqcych si~ m.in. wla:lnie nik6w do lodzi w~dkarskich . Przy ci~:ikiej pracy cyklicznej (ladowanie/petne rozladozdolnosciq do pracy cyklicznej oraz :Zywotwanie], b'ld'I po prostu miec zaio5nie malq nosciq. I tak na przyklad Yuasa opr6cz serii trwalosc i strac<1 pojemnosc po niewielkiej podstawowej NP, ma le:i.: seri'l ,,dlugow ieczlicznie cykli. nq" NPL oraz scrie NPC, YPC, En, ENL, UXF, FXH. Europower obok podstawowej serii Do ci~zkiej pracy cyklicznej, np. w w6zEP oferuje serie EPL, EV, EH, EPS, UPS, EC kach widlowych czy golfowych. produkowane S
./4-
zasilania w stosunkowo
lagodnych warunkach. W kartach katalogowych mozna sprawdzic, czy dany lyp nadaje si'l (jest zalecany] takZe do pracy cyklicznej. Koniecznie lrzeba tez wiedziec, ze poszczeg6lni producenci majq w ofercie kilka, a nawet kilkanascieserii (rodzin) akumulator6w
przeznaczone wytqcznie do uZ.ftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
61
WYBOR KONSTRUKTORA (koniecznie MOSFET-a P) na typ o mniejszej rezyslancji, prqd maksymalny bqdzie odpowiedn io wi~kszy. Mozna na przyklad wykorzystac lani i popularny IRF4905 o pn1dzie maksymalnym ponad 70 A i rezy stancji R0 So., 20 miliom6w. W jednym z pierwszych numer6w EdW (4/ 1996) p rzedstawiony byl bardzo prosty uklad zabezpieczenia akumulatora z wykorzystaniem duzo popularniejszego tranzystora MOSFET N . Do tego pozylecznego sch ematu jeszcze wr6cimy.
Ochrona przed przeladowaniem
> er:: 0
I-
<( ...J
::> ~
::> ~
<(
Zasadniczo sprawa jest bardzo pros ta, poniewa:i: akurnulatory kwasowe majq t~ bardzo wazni:i zaletfl, ze nap iflcie odzwie rcied la stan naladowania. Aby uniknqc przcladowania po prostu nic nale:i:y przekraczac okreslonego nap il;cia. Prqd tadowania zawiera siii zwykle w granicach 0.1 C ...0,3 C (w nielicznych do 0,4 C). czyli jest liczbowo r6wny 10%...30% pojemno§ci akumulatora (C) wym:i:onej w amperogodzinach. Przykladowo dla akumulatora o pojemnosci C = 7 Ah prqd 0,1 C wynos i 0,7 A, a 0,4 C to 2,8 A. Zwy kle w karcie katalogowej podany jest maksymalny pn1d ladowania dan ego aku mulatora - przyktad na rysunku 11, dotyczy pop ularnych akumulator6w AGM Europower seril podstawowej EP. Przyl
Szczelne, bezobslugowe akumulatory olowiowo-kwasowe taki spos6b konlroli nie zda seri i egzaminu. Trzeba wyelimiUn P o jemn osc Waga Rezyst Maks. nowac udzial czlowieka . Typ [Ah) wewn. prqd Ponadto wielu producenakum ulat. [VJ ladow. t6w podaje, ze akumulalory 20[h]10[h) 5 [h) 1 [h) [kg) [mn] [A] AGM i :i:elowe powinny bye 1,2 1, 14 l ,02 0 ,72 0,30 0,36 E P 1,2 - 6 65 ladowane ,,gladldm" pn1· l<: l' 3- 6 3 ,0 2,85 2,55 1,8 0,65 30 0,9 dem slalym o jak najmniejE P 4,S - 6 6 4,S 4,28 3,83 2,7 0,9 1 21 1,35 szej zawartosci h;tnien. EP 7-6 7,0 6,65 5,95 4,2 1,30 16 2, 1 Dlatego do wsp6lpracy F:l' 12 - 6 12 ,0 11 ,4 10,2 7,2 2 ,05 10 1,6 z akumulalorami :i:elowymi 12 I 14 I 02 .Q,72 0 59 120 0,36 E P 1.2 - 12 i AGM stosuje siQ ladowarE P 2.3 • 12 2.3 2.19 196 1,38 0 94 75 0 69 ki, kt6re w istocie Sq stabil<: P 3,6- 12 3,6 3,42 3,06 2, 16 1,35 1,08 50 1izatoram i o okreslonym EP -12 4.75 4 25 30 1,92 27 I5 napiQciu, zwykle zawiera7.2 6.84 6,12 4,32 2,54 25 2,16 EP z,2~ jqcymi te:i: obw6d ograniczE P 12 - 12 12 11 ,4 10,2 7 ,2 4 ,03 18 3,6 n ika pn1du. E P 17 - 12 17 16, 15 14,4' 10,2 6,15 16 5, 1 Schema! ladowarki EP 28 - 12 12 28 26,6 23.8 16 8 960 10 84 z ogranicznikiem pr'ld u poli'P 'l'l. I? 'l'l '114 ?II I 10 II II ?~ a 00 kazuje rysunek 12. W po- Rysunek 11. Maksymalny pr
k..................... tryb cv ··················O> na rysunku 14. Przy (niezmenny pr'ld) j (stale napi~ci e) takim prqdzie czas lanapi~cie akumulatora dowan ia wynosi 15... 20 godzin, co w wielu przypadkach bytoby czasem niedopuszczalnie dlugim. Mozna skr6cic czas ladowania, zwiQkszaj&c pr<\d do katalogowej tadowarka pracuje tadowarka pracuje war tosci maksymalnej. jako stabilizator jako stabilizator napiqcia (ogranicznik) pr
EUROPOWER
s
razy dtuzszy. n i:i: wynikaloby z podzielenia
e' ', 1 di2ni e d Ia: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
EP
so
Rysunek 13. Przeb ieg najpopularniejszej procedu ry ladowan ia CCCV (constant curren t, constant voltage)
uzftku Vilt asn ego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
EUROPOWER® akumulacja jakosci
aI ' a
emu T
EMU Sp. z o.o. Sp. k. ul. Twarda 12, Gdansk, tel. 58 344 04 01+03
eWyd an i e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI Wydanie elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
bez prawa do rozpowszechniania.
WYBOR KONSTRUKTORA
> a:: 0
I<( ...J
::> ~
::> ~
<(
Dopuszczalne napi~cie Cycle use dotyczy pracy cykliczncj, czyli takiej, gdy akumulalor jest w ciqgu kilh1 do kilkunastu godzin ladowany, a polem w dluzszym lub kr6tszym czasie rozladowany. Przykladem jest akumulator od elektrycznego skutera, kt6ry pracuje cyklicznie. Natom.iast Standby use to tzw. p raca buforowa, gdy akmnulator jest caly czas pod napi~ ciem, gotowy do pracy. Typowym przykladem jest UPS. lnny p rzyklad do rezerwowe zr6dlo zasilania domowego systemu alarmowego. V\ltedy przez caly czas aJ..'Uillulator dO!l\CZOllY jest do ladowarki-zasilacza, wi~c nic dziwnego, ze napi~ie jest ni:i:sze, niz przy pracy cyklicznej. Jak widac na fotografi.i 15, napi~cie przy pracy buforowej ma wynosic 13,5...13.8 V, przy pracy cyklicznej koC1cowe napi~ie ladowania mo:i:e wynosic 14,4 ...15,0 V. Poniewaz akmnulator 12-woltowy ma szesc eel. daje to w trybie buforowym 2,25...2,30 V/cel~, a w trybie cykli=ym 2,4 ... 2,5 V/cel~.
Problem temperatury Podane zakresy napi()cia koncowego zasadniczo dotyczq temperolury 2
EUROPOWER EP c harakterystyka ladowania (praca buforowa) jak najszybciej naladowac 120 0, 14 akumulator pracujemy / ~ ~ z moi.liwie duzymi, maksy- l: »100 ju / / c ~ / malnymi dopuszczalnymi .!! .!! I " prqdami ladowania, rz~du 11 so c I ~ 0,2...0,3 C. Przy pracy bu1.Akumulator. EP7.2-12 t 60 .!! 2. Rozladowanle forowej problem wysl()puje ¥-1 100~%l (o osc,l.f]'20[h)) Q. 6 • c r7..adko, bo zwykle ternpera3 .ta!°Jan1o0, SC[ '10[h)) z " 11 ~~~ieie;gz~~~·= •3,65M tmy pracy sii niZsze, a pn1· 40 10 ntdladowanla: ,1C[A] ... Te mperatura: 20 [•CJ dy ladowania mniejsze, cz~slo 0,1 Club mniej. 20 W kaZdym razie problem przebicia termicznego 10 15 20 25 Czasladowanla [h) szczel nych akumulator6w :i:elowych i AGM przy pra- Rysunek 14. Chara kterystyka ladowania cy cykli=ej jest istolnym zagrozeniem, kt6rego nie nalezy lekcewazyc. W niekt6rych kartach katalogowych podaje si~ wartosci wsp61czynnika cieplnego, najcz~sciej -3 rnVfC na eel~ dla pracy buforowej oraz -5 mVfC na eel~ dla pracy cyklicznej. Ola ako.1111tilatorowa 12-woltowego daje to odpowiednio -18 VfC Or'dz -30 mVf C. Moina trafic na informacj~. ze wsp6lczynnik cieplny powinien bye dostosowany nie tylko do trybu pracy (cykliczna/buforowa), ale tez... lempe· ratury. W niZszych lemperaturach korekcyjny wsp61czynnik cieph1y powinien bye wioikszy. W jeszcze innych kartach katalogowych mozna znalezc wykresy, a ich nieliniowy przebieg wskazuje, iz kwestia kompensacji cieplnej jest dose zlofona. Przyklad masz na rysunku 17. Nie zawsze jednak ladowarka mus i miec Fotografia 15. Na obudowach niekt6rych obw6d czujnika temperatury, korygujqcego naakumulat or6w jest podany maksymalny piticie ladowania. Przyk.ladowo, je:i:eli akumulapr
a
...
...i
.. r·
j12
..• ..
'
J/ I
~~ l"
I
niskowym duzq ladowarkq prqdem 10 A. Nalezy zalozyc, ze podczas upalnego lata otoczenie
e' ', 1 di~1 ie d Ia: a Ie ksa n de r@kawe czynski. pI W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
uzftku Vilt asn ego
Rysunek 16. Cha ra kterystyka przejsciowa diody 1N4148 rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
Akumulatory kwasowo-olowiowe 0 stopni Celsjusza, akumulatora po prostu nie nalad ujemy. Przy wsp6lczynniku - 30 mVf'C zakres napi
w
te1nperalurze
bliskiej zeru powinien wynosic 15,0...15,6 V. Natomiast przy temperaturze akumulatora + 55°C napitJcie kof1co- Rysunek 21. Przebieg ladowania we powinniSmy zmniejszyc przyspieszonego do 13,35... 13,95 V, by nie dopuscic do gazowania i przebicia sprzyjaj'!Cll jest fakt, ze nagrzewanie wn~trza 2.2 '--'---L-_JL___:;..L_ _.L_ _L_==='-"'!:..:l aklllllulatora znacznym pn1dem ladowatermicznego. -20 -10 0 10 20 30 40 Temperature ("C) nia b~dzie najsil niejsze w pierwszej fazie. Zgadza si'l to, a przynajmniej Rysunek 17. Zaleznost napi11cia ladowania jak najbardziej zgadzaiit sitJ g6rne Natomiast po osi 23 Rysunek 18 pokazuje znacz· ciej, bo p6zniej zacznie sil.l'>.l'---J'---1--1--1--1--+--+-I parametry i trwalosc. i i.nformacje o poziomach napi
I
-
--M--1 .1--·--~-. . I
£
1-
---t -
..
A400
2,50 _ 2.45
• J max. 2.40 Vpc for max. 48h
~2.40
"'~st/Equal~lng for m1x. 48h
:g,2.35
-
~ 2.30 > 2,25
Float
2,20
............
2,15 2,10- 0
-10
0
10
20
30
40
Temperature
r CI50
ASOO
2.55 .,2,50
..
" -• . max. 2.45 Vpc for max. 48h
~2,45
'1
.. '5
~2,40
It
" "oost/Equalizin llM max. 48~
2,35 > 2.30
~
Float
2,25 2,20
~
0
10
20
30
.....
40
• J max. 2.40 Vpc for m~x. 481
~2,4
--.
~2.3
~
50
Temperature [° CJ
t
~oost/Equalizing for
2,3
"""
>2.2 5 ~
-10
A 600 A 700
2,5 02,4
2,2 2,15 2,1
- 0
-10
0
10
Float
20
30
-
max. 48t
40
50
Temperature (° CJ
Rysune k 20. Zalecenia dotyczijce r6znych serii akumulator6w zelowych Sonne nschein
eWy·d a ei~T«~mi
Wydanie
65 bez prawa do rozpowszechniania.
PREZENTACJE
Miniaturowe moduly akumulatorowe Seiko
> er::
Mobilnosc, maly cuizar i nieduze wymiary to wazne cechy nowoczesnych urzqdzefi elektronicznych. Aby je uzyskac, nie wystarczq juz typowe akumulatorki w postaci paluszk6w, gdyz charakteryzujq siti one zbyt malq gtistosciq energii, a ich ksztalt utrudnia uzyskanie ergonomii urzqdzenia. Dlatego warto zwr6cic uwagti na niewielkie litowo-jonowe moduly akumulatorowe, sterowane zintegrowanym, inteligentnym kontrolerem. Znajdziemy takie w ofercie firmy Seiko. r6Zllych klient6w. Ponadto niekl6re elementy oferowanych modui6w mogq zostac przeprojektowane na potrzeby danego 1.am6wienia. Jui standardowo mozna samodzielnie dobrac dlugosci i przekroje przewod6w oraz zlqcze wyprowad zen ia. Co wi<:)Cej, mo:i:liwe jest nawel zbudowanie modul6w baleryjnych wzbogaconych np. o dodatkowe termistory, czy zlqcza.
0
I-
<( ...J
::> ~
::> ~
<(
Fotografia 1 . Modul SEL172272
Kontroler KluczoW)~ll
)apollska firma Seiko Instruments Inc. wytwarza wysokiej jakosci, nieduie akumulatory litowo-jonowe, przeznaczone do zastosowania w maiych urzqdzeniach, w kt6rych konieczna jest obecno8c przeno5nego. wydajnego, a zarazem niezawodnego Z..6dla energii elektrycznej. Producent opracowal specjalne procesy technologiczne, kt6re pozwalajq budowac miniaturowe ogniwa, dopasowane wymiarami do oczekiwan
elementem, decydujqcym o moz-
lhvoSciach i niezawodnoSci n1odul6w jest ich
kontroler. jest to wysokiej jakosci uklad scalony, zaprojektowany przez infynier6w Seiko. Otaczajqce go komponenty pasywne r6wniez sq produkowane w )aponii, co gwaran tuje ich bardzo dobrq jakosc. Podzespoly montowane sq na bardzo cienkiej plytce, aby niepolrzebnie nie powi~kszac pakielu. Dodatkowo,
Charge_CCICV 4_2V. O.OSC-cut off, Discharge. CC 0.2C. 3.0V cut off.
plylka jest montowa.na do reszty element6w poprzez zgrzewanie rezystancyjne, dzi~ki czemu wyklucza si~ wszelki ruch element6w wzgl~dem siebie, kt6ry m6glby prowadzic do uszkodzenia. jednak nawet gdyby doszlo do jakiejs usterki, to redundantna architektura moduh.t sprawia, ze pojedyncze uszkodzenia nie powodujq zaprzestania dzialania modulu. Kontroler moze wsp6lpracowac z opcjonalnym termistorem, kt6ry pozwala na monitorowanie temperatury pakietu zabezpieczajqc go przed przegrzaniem. W opracowaniu jest takze druga, ciekawa opcja, pozwalajqca na bezprzewodowe ladowanie akumulator6w.
Rysunek 4. Charakterystyki temperaturowe modulu SEL172272 s losowanych w omawianych akumulatorach. Przoprowadzono szcroko zalcrojonq anali~ polencjalnycb usterek oraz opracowano szczeg6lowy system kontroli produkcji. Dziqki tcmu udalo siQ tak doslosowac proces produkcyjny, by nie lylko zminimalizowac odrzuly z linii, ale lez niemal zupelnie wyelim inowac ustcrki pojawiajqcc siQ w trakcie uzytkowania akumulator6w. Przykladowo, caly montaz odbywa siti w spos6b w polni zaulomalyzowany, za pomocq maszyn. Nalomiasl krawQdzie i rogi ogniw S!\ specjalnie laminowane, aby zapobiec ic h owe n lualnym uszkodzeniom mechanicznym. Nadz6r nad produkcj4 oraz zaslosowanie golowych modul6w w innych urz'ldzeniach sq ulatwione dziQki znalcowaniu 2-wymiarowymi kodami graficznymi. Pozwalai'I one na prowadze nie zautomalyzowanej inspekcji zaraz po produkcji, ~lcdzcnie pojcdynczych modul6w oraz na icb rozpoznawanie w trakcie monlaiu u klient6w. Warto dodac, :i;e omawiane akumulatory majq ccrtyfikaty UUUN.
Przyktady Omawiane moduly umicszczono w labcli 1. lcb przykladowe zastosowania obejmujq wszelkiego rodzaju UJ'Z'ldzenia przeno5ne, takie jak np. sluchawki i innc produkty, kol"'qstaj
Marcin Karbowniczek, EP °'"'ll< CCJCV 4 lV. 0 SC. 0 OSC-cut olf. 2s·c
Cycle Characteristics
D!Khorvo CC 0 2C 3 OV·
-10c:yc
...
- 10 )\J~
-JOO
-SOOcy
t ,.
Ju ••
,,,.__________________......_....._____, 0
50.0
lOG.O
200,0
c..,.dly/lnAll
Rysune k 5. Zmiany charakterystyk pracy modulu SEL172272 wraz z kolejnymi cyklami ladowa nia i rozladowania
~Wy •l EilliKT~Nfl
Wydar
PRE ZENTACJE
iPDA
lnteraktywny Program do Doboru Akumulatorow Dodatkowe informacje:
iPDA to nowoczesna aplikacja internetowa wspomagajqca obliczanie, wyszukiwanie oraz dobieranie optymalnych rozwiqzafl do zasilania awaryjnego i podstawowego. Narzitdzie jest przeznaczone dla projektant6w, serwisant6w oraz konstrnktor6w, kt61ych urzqdzenia zasilane sq akumulatorami AGM i zelowymi z oferty firmy EMU.
> er:: 0
I-
<( ...J
::> ~
::> ~
<(
Uruchomiona w 2007 roku przez firm~ EMU aplikacja lo lalwe w obsludze i wyposafone w szereg uzylecznych modul6w oprogramowanie, kt6re przyspiesza, uia-
twia i usprawn ian ia wszelkie prace zwi(!zane z eksploalacj'l bezobslugowych akumulalor6w i ogniw kwasowo - olowiowych. Zaimplemenlowane w iPDA narz~dzia zaprojeklowano pod kqlem uzyleczno§ci w branzy zasilania awaryjnego, jednakze zachowa na uniwersalnosc i elaslycznosc powodujq, ze program spetni oczekiwania zar6wno profesjonalist6w zajmuj11cych si~ szeroko poj~t'l temalykq zasilania gwarantowanego, jak i konslruklor6w i hobbyst6w poszukuj11cych odpowiedniego akumu latora do zasilenia swojego urz11dzenia. Podstawowq funkcjonalno§ciq aplikac ji, z kt6rej korzysta wi~kszosc zamieszczonych modul6w jes t mechanizm odpow iedzialny za dokladne ustalanie czasu podtrzymania akumulatora oraz obliczania jego wydajnosci mocowej i pr11dowej dla wskaza nych p unkt6w czasowych. \i\lhudowane, specjalnie skonstruowane algorytmy liczqce wykorzystuj&c indywidual ne slalomocowe i slalopn1dowe tabele akumulator6w wiernie inlerpoluj11 ich rzeczywiste charakterystyki rozladowania. Dzi~ki lemu otrzymywane sq precyzyjne rezultaty o dokladnosci znacznie wi~k szej niz gdyby do obliczeil uzyto og6lnodost~p nych wzo r6w pomocniczych. lub wykorzystywano by inlerpolacj~ prostym i (rysunek 1). W iPDA najistolniejsze dla u:i:ytkownika S'l umieszczone w menu Norzr;dzio moduly narz~dziowe, z kt6rych kazdy pelni r6zne funkcje. Jednym z nich jest ciesz(!Cy si~ najwif!ksZ'l popularnosci:t modul do doboru akumulator6w (Narz~dzio » Dob6r baterii). To najwyzej ocen iane przez projeklant6w narz'ldzie iPDA, kt6rego mozliwo§ci tak naprawd'l zalez11 od kreatywnosci obslugui&· cego. Zoplymalizowane pod k<1lem przydalnosci w branzy zasilania awaryjnego i dedykowane dla os6b w niej pracuj11cych, kt6re korzystajq z op rogramowa nia najcz~sciej przy doborze akumulator6w do zasilaczy bezprzerwowych UPS (Norz~dzia » Dob6r
Przemyslaw Kujaszewski Doradca Techniczno-Handlowy EMU Sp. z o .o. Sp. k. ul. Twarda 12, 80-8 71 Gdar\sk info@emu .com.pl, www.emu.com.pl
baterii » Sta/omocowy), oswietlenia awaryjnego lub silowni tel ekom unikacyjnych [Norzr;dzia » Dob6r botcrii » Sto/oprqdowy). Dzi~ki wspomnianej elastycznosci modul ten jest takZe doskonalym wsparciem np.: przy doborze akumulatora do podstawowego lub rezerwowego zasilania urzqdzenia eleklronicznego, do pojazd6w eleklrycznych, przyczep i samocbod6w campingowych, czy nawet w doborze baterii do odnawia lnych ir6del energii.
Przeprowadzenie doboru, czyli szybkie wyszukanie od powied niego akumulatora wy maga od uzytkownika posiadania zaledwie podslawowej wiedzy z elektrotechniki oraz z zakres u budowy akumulatora. Sprowadza si'l do podania niezb'ldnych danych wejsciowych takich jak np. warlosc s podziewanego obciq:i:enia, ilo§(; ogniw w szeregu, oraz co najistotniejsze zdefiniowania m inimalnego czasu podlrzymania (d la wymagaj<1cych dosl~pne
Rysunek 3. Ekran z propozycj<1 zabezpieczen elektrycznych oraz kabli wygenerowany w module doboru baterii S<\ zaawansowane opcje domyslnie nieak-
tywne). Wynikiem wyszukiwania jest propozycja spelniajqcych kryteria wejkiowe aku mulator6w ze wskazanych wcze:ln iej serii z oferty EMU wraz z innymi uzytecznymi informacjami jak uzyskane czasy aulonomii dla nowej oraz wyeksploalowanej [z uwzgl~dnieniem wsp6kzynnika starzenia) baterii, obliczone minimalne parametry wyrniany powietrza w pomiesz-
czeniu z bateriq, propozycje zabezpieczef1 elektrycznych oraz kabli i inne. Znikomy czas jaki nalezy przeznaczyc na dob6r akumulatora w por6wnaniu z tradycyjnymi ,,r~cznymi" metodami to gl6wna ale nie jedyna zaleta tego narz~dzia. Warto takZe nadmien ic, ze ustalony z rnzdzielczosci<1 1 minuty czas autonomii baterii jest czasochlonny i bardzo trudny do uzyskania melod<1 lradycyjn
z dosl~pnej pomocy i podpowiedzi (rysunek 1 , rysunek 2 ). Drugq, r6wnie uzyteCZllq funkcjonalnosciq programu jest modul obliczeniowy sluzqcy do symulowania rozladowania akumulatora (Norzi:dzio » Hoz/adowanie). Narz~dzie najcz~sciej okazuje si~ pomocne w sytuacji, kiedy uzytkownik posiada akumu lator oraz urzqdzenie, w kt6rym on pracu je i chce obliczyc czas podtrzymania tego zestawu. Mozliwosci modulu sq jed nak duzo wiElksze i ograniczone pomyslowosciq obslugujqcego, kt6ry z powodzeniem moze uzyc go m.in. r6wniez do przeprowadzania dobor6w baterii. W6wczas po wprowadzeniu parametr6w wejsciowych rozladowania i wskazaniu modelu akumulatora otrzyma on przewidywany czas podtrzymania nowego oraz wyeksploatowanego akumulatora lub balerii akumulalor6w. W ten spos6b mozna dokonac sprawdzenia czas6w podtrzymania wszystkich dost~pnych modeli i samemu zadecydowac o przydatnosci kt6regos z nich. Opr6cz narz~dzi obliczajqcych dosl~pne S
moduly, dzi
dostqpna jest dla wszystkich pa rtner6w EMU. w ramach demonstrac'i 1eln ch mozhvoSci ro ramu rzv otowanc zosla lo ec'a lne . o raniczone czasowo konto lo-
in i haslo: e avt z dost em do wsz stich modul6w, kt6re ozostanic aktvwnc rzez ierwszv kwartal te o roku. Cz'lSC z opisanych w artykule modul6w jest obecnie w fazie ostalnich wewn~trz nych test6w i w momencie publikacji niniejszego numeru powinno zostac juz udosl~pnione. Uruchom ienie pelnej funkcjonalnosci iPDA planowane jest na koniec lutego tego roku.
--·
Moo.IP'L Zl• l l 5.i!•!:l'l
-
....~u
~
----1~
H[A~(C.)
w. t,TO(Jitl ~"'M9¥- n ~. ,.,
----------
•• Rys4. Dodatkowe informacje dotycz<1ce wybranego modelu akumulatora wyszukanego w module Doboru baterii
••
_... ,_--
....
. . . -.1-ccm. '""'"' ~ 1•-12 11tio1
,_
not
U...
1a
._
nn
IW/oplw
M 1o1rt
'"''~
Rys.5. Obliczanie czasu podtrzymania akumulatora w module Rozladowania
eWy·d a ei~T«~mi
Wydanie
' ,. B"'
-
·_..,..._ ~ -~ ...,........
t.lll!lt•IEUfOllO'Qf
Tf("""'"'• AQM H_.:.. 12M
69 bez prawa do rozpowszechniania.
WYBOR KONSTRUKTORA
Akumulatory niklowe (zasadowe)
> er:: 0
I-
<( ...J
::> ~
::> ~
<(
Historycznie najwcze§niejsze byly akumulatory kwasowo-otowiowe (Plante 1859). W 2 potowie XIX wieku inne, lepsze akumulatory pr6bowal skonstruowac mi~dzy innymi Edison, kt6ry w roku 1901 uzyskat patent na akumulator niklowo-zelazowy. Niekt6re wlasciwosci miat lepsze od kwasowych, na przyktad gt1stosc energii, ale byl drozszy i miat stabe wlasciwosci w n iskich temperaturach. Akumulatory niklowo-zelazowe, choc malo popularne, byly produkowane w niewielkiej liczbie przez ostatnie sto lat. Niepor6wnanie wit1kszq popularnosc zdobyty akumulatory n iklowo-kadmowe (NiCd) i niklowo-wodorkowe (NiMH) . Akumulatory niklowo-kadmowe zacz'llY zdobywac popularnosc od pocz&tku lat 40. XX wieku. W wielu zastosowaniach okazaly si~ lepsze od kwasowo-otowiowych. Nie jest p rzypadkiem, ze nadal S'l stosowane w taf1szych elektronarz'ldziach, choc generalnie ustqpity miejsca akumulatorom niklowo-wodorkowym. Ozis prawie wszystkie aku mulatorki o rozmiarach .,paluszka" (AA = R6) to akumulatory NiMH. Choe og6lnie bior11c. akumulatory niklowe sq wypierane przez akurnualtory litowo-jonowe, niemniej na razic majq moc1111 pozycj~ na rynku.
Rodzaje akumulator6w niklowych Hislorycznie biorqc, najpierw pojawily si~ akumulatory niklowo-zelazowe (NiFe). Byly stosowane w niekt6rych krajach w kolejnictwie i g6rnictwie. Na pocz
-···
pojazd6w spalinowych i parowych. Nie nadawaly si'l natomiast jako akumulatory rozruchowe do samochod6w spali nowych. Podobnie nie odniosty komercyjnego sukcesu akumulatory niklowo-cynkowe (NiZn), r6wn iez opatentowane w roku 1901 przez Edisona. Ogromny sukces odniosty natomiast akumulatory niklowo-kadmowe, wynalezione w roku 1898 przez malo znanego Szweda Waldemara jungnera. Najpierw byly to klasyczne akumu.latory mokre, z cieldym elektrolitem. Okazaly si~ niezawodne i odporne na ci'lzkie warunki pracy u wielokrotne calkowite rozladowania, co jest wyj<1tkiern wsr6d akumulator6w. Fotografia 1 pokazuje mokre akumulatory NiCd, d o dzis oferowane na rynku. W polowie XX wieku pojawily si'l akumulatory NiCd ze spiekanymi elektrodami. Szybko okazalo sill. ze ogromnie przydatne okazaly si'l szczelne akumulatorki NiCd, i.asl'lpujqce baterie jednorazowe
-···-
•.'..
•
Fotografia 1 . Mokre akumulatory NiCd
e'f, 1 cf.011 i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI
Fotografia 2. Akumu latorki NiCd zast<:pujijce baterie jednorazowe - fotografia 2 . Pojemnosc akumulatork6w NiCd o wielkosci ,,normalnego paluszka", czyli AA wynosila 5 0 mAh do 1000 mAh. Mialy wprawdzie pojemnosc kilka razy nizsz'l od alkalicznych baterii jednorazowych i nizsze napi~cie [1,2 V zamiast 1 ,5 VJ, jednak mogly pracowac przy wielokrotnie wi'lkszych pn1dach obciqzenia. We wszyslkich akumulalorach ,,niklowych" katoda jest zbudowana z NiOOH, kt6ry to zwi&zek n azywany jest oksowodorkiem niklu Ill, nodwodorotlenkiem niklu lub zasodowym tlenkiem niklll. W NiCd anoda zbudowana jest z kadmu [g 2Ni[OH), + Cd[OH)2 Analogicznie jest w akumnlatorach NiFe iNiZn. Mokre i szczelne akumulalory NiCd znalazly szerokie zastosowanie w przemysle i w modelarstwie. Sluzyly tez jako ekonomiczny zamiennik baterii jednorazowych w urzqdzeniach, pobierajqcych znaczny prqd. jedrn1 z powaznych wad jest w nich zawarlosc truj11cego kadmu. W lalach s iedemdziesiqlych XX wieku opracowano akumulatory, w kt6rych elektrod<1 dod atni!( tez by! NiOOH, na tomiast druS'l kluczowq subslancjq by t gazowy wod6r. Zapis kluczowej reakcji wygliida nast~pujiico: rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
W) d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do u±'ftku Vilt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.
Akumulatory niklowe (zasadowe)
Fotografia 5. Akumulator przeznaczony do cel6w wojskowych
Fotografia 3. Akumulatorki o rozmiarach standardowych baterii
NiOOH + H2 . . Ni(OHJ,. Akumulatory niklowo-wodorowe (NiH) wykorzystywano tylko w misjach kosm icznych. Mialy one istolne zale ty, w tym gf!slosc magazynowania energii du zo wi~ksz& od NiCd, ogrornm1 trwa:losc oraz brak trujqcych substancji. Jednak byly to kosztowne, wysokocisnieniowe zbiorniki, zawierajqce wod6r pod du:i:ym cisnien iem. Przez kilkanascie lat bezsku tecznie pr6bowano skomercjalizowac akumulatory wodorowe,a gl6wn<1 przeszkodq by! problem cifo ie nia wodoru i szczelnosci obudowy. Rozwiqzaniem problemu bylo zastosowanie w roli anody stopu r6:i:nych metali, takich jak na przyldad wanad, ty tan, cyrkon, nikiel, c hrom, kobalt, :Zelazo. Co jcdnak bardzo wazne, metalowa anoda nie bierze udzialu w reakcjach takich, jak w akurnulatorach NiCd, NiFe, NiZn. Rolq anody jest tylko wi<1zanie gazowego wodoru w postaci wodork6w r6:i:nych metali zawartych w anodzie, co zapisujemy jako MH. I tak dochodzimy do akumulatora NiMH, zwanego wodorkowym lub niklowo-rnetalowo-wodorkowym. Reakcje zachodzqce w katodzie Sq takie same, jak we wszystkich innych akurnulatorach niklowych: NiOOH lqczy si~ z dodatnim jonem wodoru (protonem) w N i(OHJ, i na odwr6t. Natomiast w anodzie gazowy wod6r na przemian jest uwalniany i wi'lzany w wodorki metaIi.
Akumul atorki wodorkowe pojawilysif! na rynku dopiero w roku 1991, czyli praw ie sto lat po NiCd. Dzis w przenosnym sprz"!cie elektronicznym wykorzystujemy przede wszystkim cylindryczne akumulatorki NiMH o rozmiarach slandardowych ,,paluszk6w", przed e wszyslkim AA (R6) oraz AAA (R03). Przyklad na fotografii 3. Akumulalorki o w ielkosci AA majq pojemnosc do 2500 mAh. Niekl6rzy prod ucenci podajq znacznie wif!ksze pojemnosci, jednak albo jest to tylko chwyt markelingowy, albo pojemnosc po pierwszych cyklach pracy znaczqco sif! zmniejsza. Warto parni~tac, :i:e opr6cz ,,paluszk6w", ist.niejq te:i: akumulatory NiMH o innej budowie i innej wielkosci. Dawniej akumulatory NiCd i NiMH byly podsawq w rnodelarstwie. Dzis zostaly wyparte przez akumulatory litowe, niemniej nadal mo:i:na kupic niedrogie pakiety modelarskie NiMH - przyldad na fotografii 4 . Fotografia 5 pokazuje wersjq przeznaczonq do cel6w wojskowych . Wi~ksze akumulatory NiMH S'I tez wykorzystywane w samochodach elektrycznych i hybrydowych oraz w duzych systemach bezprzerwowego zasilania. Akumulatory NiMH Sq lepsze niz NiCd pod wzglQdem pojemnosci oraz braku substancji toksycznych (kadmu). jednak akumulatory NiCd Sq trwalsze, do 1000 cykli, odporne na przeladowania i calkowite
rozladowanie, mogq pracowac p rzy d u zych prqdach ladowania (1C ...4C) i rozladowania (10C). Dobrze radzq sobie w niskich lemperalurach. Dawniej uwaiano, ie d uzym problemem w akum ulatorach NiCd, kt6re nie Sq do kofica rozladowywaoe, jest lzw. e fekl pami
ls tolnq wad& zar6wno akumulator6w NiCd, jak i NiMH jest duze samorozladowanie, zwlaszcza w podwyzszonych lemperaturach. Po niewielu miesi11cach przechowywania akumulator moze si~ okazac pusty. Wiodqcy producenci oferujq wersje o malym samorozladowaniu i polepszonej stabilnosc i. W roku 2005 Sanyo, firma, kt6ra juz wczesniej byla znana z prod ukcji akumulalor6w wysokiej jakosc i, wypuscita na rynek ulepszone akumulatorki NiMH, kt6re maj'I bardzo male sa morozladowanie. Dodatkow<1 zaletq jest podwy zszona t.rwalosc, nawet ponad 2000 cykli pracy, plaska krzywa rozladowania oraz potwierdzona p rzez uzylkownik6w stabilnosc parametr6w, w tym pojemnosci. Dzis Sanyo jest cz~sciq koncernu Panasonic, a ulepszone akumula lorki Sq sprzedawane pod markq eneloop - fotografia 7.
Ladowanie Fotografia 4. Pakiety modelarskie NiMH
eWy·d a ei~T«~mi
Wydanie
Standardowy, bardzo prosty i skuteczny spos6b ladowania akumulator6w NiCd i NiMH
Fotografia 6. Przykladowa oferta akumulator6w Ni Cd
lo ladowanie pn1dem o wartosci 1/1O ich pojemnosci nominalnej (0,1Cj przez 14 ...16 godzin. Ogniwa mo:i:na przy tym lqczyc w szereg. Rysunek 8 pokazuje proste uklady tadowarek. Co bardzo wa:i:ne, przy lak niedu:i:ym prqdzie omylkowe ladowanie przez dluzszy czas nie grozi ani uszkodzeniem, ani zmniejszeniem pojemnosci akumulatora NiCd - nadmiar energii zamienia siti na cieplo. Przy takim trybie ladowania, ladowarka moze bye bardzo prosta i nie musi za\\~e rae ani zadnych uklad6w stabilizacyjnych, ani wylqcznik6w czasowych. W skrajnym przypadku ladowarkq jest transformator z prostownikiem. Oznacza to, ze majqc akumulatorki NiCd o niewiadon1y1n slanie rozlado\.vania moZna je smialo naladowae wedlug standardowej procedury (0,1C; 14... 16h). Jest to cenna wlasciwosc popularnych akumulator6w NiCd. Niekt6rzy producenci akumulatork6w NiMH nie zalecaj<1 przekraczania czasu ladowania 16 godzin; podajq, :le akumulatory NiMH mog11 bye dowolnie dlugo ladowane, ale nie prqdem O, lC, lylko prqdem trzykrotnie mniejszym - o,o3C. Szczeg616w nalczy szukae w katalogach. Stqd nawet w niekt6rych prostych ladowarkach z prqdem O,lC. przeznaczonych dla akumulatork6w NiMH stosowane byly u.k.lady czasowe wylqczajqce lub zmn iejszajqce pri\d ladowania po uplywie okreslonego czasu. Praca buforowa. Z podanych wiadomosci wyn ika wazny wniosek praktyczny: akumu.lalor NiCd lub NiMHmo:le bye caly czas podladowywany niewielkim pn1dem: 0,05C dla NiCd, 0,03C dla NiMH. Nie ma tu zgodnosci: jedne :Zr6dta podajq, ze prqd lakiego konserwacyjnego ladowania powinien wynosic 0.001 ...0.oozc (1 mN t Ah ... 2 mNl Ah), inne zc 0,03...0,05C. W razie potrzeby nalezy szukac informacji n producenta konkretnego
akumulatora. Bezpiecznq wartosci
a)
b) +
0--.---• .,. . . , +
pracy, ponowne naladowanie go tak malym prqdem konserwujqcym jest moZ!iwe. ale trwaloby bardzo dtugo (przy zuzylych, slarych akumulatorach maze bye niemozliwe). Je§li przewiduje si~ mozliwosc gl~bokiego rozladowania lak pracujqcego akumulalora, trzeba przewidziee moZ!iwose r~cznego lub automatycznego naladowania go wi~kszym prqdem, np. 0, 1C.
Ladowanie przyspieszon e Producenci infnrmujq o mozliwosci ladowania wi~kszym prqdem. Dawniej reklamowano specjalne aku mulalorki NiCd, kt6re AKU1
Standard O'C-45'C Ambient Charge Fast 10'C-45'C Dim e1~sions Temperature without Tube (mm) Discharge -3 0'C-60'C Storage -20'C-40 'C D 22. 00±0. 10 d 10. 00±0. 08 Internal Impedance(mil) s; 12 (After Charge) H 42. 00±0. 50 h 41. 50±0. 50 Weight 48 g I I
e'f, 1 cR2ni e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI uzftku Vilt asn ego
W) d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
Akumulatory niklowe (zasadowe)
GP. Batteries
Nominal Voltage:1.2V Capacity:Nominal: 2200mAh Charging Condition:220mA for 16 hrs at 20°C
Fast Charge:1100mA to 2200mA (0.5 lo 1C) charge termination control recommended control parameters: -tN : 0-5mV t1T/dt : O.S' C/min (0.5 to 0.9C) : 0.8 -1 ' C/min (1C) TCO : 45 - SO' C Timer : 105% nominal Input (for ref. only} Continuous Overcharge: 220mA max. current for 1 year Internal Resistance:Average 22mn upon fully charged (Range 16-28mn) at 1000Hz Max. Charging Voltage: 1.5V at 220mA charging
Rysunek 11 . Zaleinosc napiE:cia na a kumulatorze od wladowanej energii przy r6inych temperaturach mozna bylo naladowac w ciqgu 15...30 minut. Oferowane dzis wersje NiCd do elektronarz~dzi i NiMH o r6znyrn przeznaczeniu zazwyczaj mogq bye ladowane zwi~kszonym prqdem 0,3C , rzadko prqdem lC. Rysunek 9 pochodzi z karty katalogowej akum ulatora NiCd, a rysunek 10 - z NiMH. Sposoby przyspieszonego ladowania w czasie 1,2... 4 godzin pn1dem ladowania 1C...0,3C, z wylqcznikiem czasowym (aby wladowac okolo 110... 120% pojemnosci C) wyglqdajqna bezpieczne. Choe przy uwzgl~d nieniu r6znej sprawnosci energetycznej
mogq bye slosowane do wszyslkich akumulator6w NiCd i NiMH, Sq wykorzystywane Sf! zalecane przez producent6w akumulalor6w. Chodzi gl6wnie o to, :le ktos moze poddac cyklowi ladowania akumulatorki tylko troch ~ rozladowane. a poza lym akumulatory z czasem mogq stracic pojemnosc, a wledy przy witikszych prqdach latwo o przeladowanie i nadmierny wzrost temperalury. A lemperatura jest zab6jczo szkodliwa: zalecana g6rna granica dla ogniw NiCd wynosi tylko + 45°C, dla NiMH + 60' C. Tylko przy prqdzie 0,05...0,lC w akumulatory NiCd i NiMH mozna bez obawy wladowac do 160% ich pojemnosci nominalnej. niezaleznie od stanu naladowania. Przy prqdach znacznie wi~kszych niz O,lC nawet jednorazowe przeladowanie, np. omylkowe ladowanie przez calq noc, znacznie skraca zywotnosc, a nawet moze prowadzic do uszkodzenia ogniw. Skutecznq eliminacj~ ryzyka daje kazdorazowe rozladowanie wszystkich ogniw do napi~cia 0,8...1 Vi dopiero wtedy zaaplikowanie cyklu przyspieszonego ladowania. Ze wzgl'ldu na wi'lkszy prqd, konieczne jest wtedy zastosowanie tajmera wylqczaj11cego ladowanie po ustalonym czasie. Podczas ladowania pn1dami wi~kszym i niz 0,1.C warto
eWy·d a ei~T«~mi
Wydanie
0
m
40 00 oo W01W 140160 Wfadowany fadunek O/oC
Rysunek 12. Przebieg zmian napiE:cia i temperatury akumulator6w NiCd i NiMH podczas ekspresowego ladowania d uzym pr<1dem
stosunkowo rzaclko i, co moZe zaskoczyC, nie
~ 1.7
.. .,,..~
1.60
~ 1.55 .. 1.50
GP220AAH
Recommended discharge current 220 to 6600mA
tez co jakis czas konlrolowac temperatur'l ladowanych ogniw. Szybszy wzrost temperatury jest sygnalem. ze ladowanie trzeba zakoiiczyc. Nie mozna natomiast sprawdzac stanu naladowania przez sprawdzanie wartosci napi~cia akumulatora - taka kontrola daje dobre efekty tylko w przypadku akumu lalor6w lilowych i kwasowo-otowiowych.
Szybkie ladowanie W przypadku wszelkiego rodzaju akumulator6w NiCd i NiMH problem polega na tym. :i;e w trakcie ladowa nia wzrost napi'lcia nie jest miarodajnym wskafoikiem slopnia naladowania - udowadnia to rysunek 11 gdzie pokazana jest zaleznosc napi
73 bez prawa do rozpowszechniania.
WYBOR KONSTRUKTORA
> er:: 0
I-
<( ...J
::> ~
::> ~
<(
• nasl'!p uje szybki wzrost temperatury, wystQpuje spadek napiQcia akumulatora. Zjawiska te mog'I bye kryterium wyznaczaj<1cym koniec ekspresowego ladowania. Choe wartosc napi~cia akumulatora nie jest dobrym wska:inikiem stanu naladowania, przy szybkim ladowaniu takim wskaznikiem mog<1 bye zmiany napiitcia (t.V/6t). Poniewaz dzis w ladowarkach stosowane S'! mikroprocesory (z przetwornikami cyfrowo-analogowym i) lub specjalizowane uklady scalone, stosunkowo latwo mozna wykryc fakt, ze napi'!cie akumulatora przestaje rosn4c (t.V/M =O). Nie powinno to jednak konczyc ladowania, bo akumulator nie jest jeszcze pelny. Po wykryciu tego faktu mozna jeszcze ladowac akumulator przez ustalony, niewielki okres czasu (np. przez 20 minut pn1dem 0,lC). W praktyce stosuje si'! tez uklady, wyl4czaj4ce pr4d po spadku napi~cia o 10... 20 mV ponizej napi
konca ladowania wyslqpi po prostu wczesniej i pr
szybka ladowarka-samor6bka moze radykalnie zmniejszyt trwatosc ogniw, a nawet doprowadzit do ich wybuchu - ze wzrostem temperatury silnie wzrasta bowiem wewn~Lrzne
ciSnienie gaz6'"'·
e'f, 1 cMn i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI
W) d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do uZ.ftku Vilt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.
PODZESPOtY Digital Output for MCU control
Low-power 12C interface NFC and RFID compatible RF interface
High-reliability EEPROM
Energy Harvesting (M24LRxxE)
Dwuportowe pamic:ci EEPROM z NFC z oferty STMicroelectronics Produkowane przez STMicroelectronics pa mirtci EEPROM z rodziny M24LRI SR majq niezwykle wlasciwosci: modyfikacja ich zawartosci maze odbywac sirt za pomocq typowego interfejsu PC lub bezprzewodowego interfejsu radiowego, bazujqcego na popularnym protokole RFTD (tor radiowy pracuje na czrtstotliwosci 13,56 MHz zgodnie z TS015693). lnterfejsy bezprzewodowe sq stosowane w coraz wi
inlerfejs radiowy 7.apewnia nie tylko dwuw pasmie 13,56 MHz, z pr~dkosci
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Wydanie
75 bez prawa do rozpowszechniania.
PODZESPOlY Tabela 1. Zestawienie podstawowych danych i cech parni~ci EEPROM z rodzin M24LR/SR Typ M24LR04E·R M24LR16E-R M24LR64-R M24LR64E·R M245R02·Y M245R04-Y M245R16-Y M24SR64-Y
Pami~ci M24LR w aplikacjach energyharvesting Pami~i z serii M24LR wyposazono w system pozyskiwania energii z pola elektromagnetycznego
fali noSnej sygnalu, kt6rym Scl transmitowane dane
z i do
Fotografia 2. Wygl<1d zestawu M24LR-DISCOVERY
pamiqci jest chroniona od strony interfejsu radiowego za pomocq 32-bitowycb base! (moze bye ich kilka), haslo dost~powe mozna wykorzystac takZe torze dostqpu do danych od strony magistrali FC. M24LRxxE, kt6rych cechy uzytkowe S'l takie same jak pamiqci M24LR, dodatkowo wyposaiono je w system pozyskiwania energii z toru radiowego, dzi~ki czemu mogq - podczas prowadzenia wymiany danych z czytnikiem - zasilac wsp6lpracujitce uklady. W zaleznosci od trybu pracy i mocy loru nadawczego, moc wyjsciowa loru pozyskiwania energii moze dochodzic do 10 mW (1,7 V/6 mA), co w zupelnosci wystarcza do zasilania dobrze skonstruowanego systemu mikroprocesorowego, czego dowodz i zestaw M24LR-DISCOVERY - fotografia 2. 1N sklad zestawu wchodzq dwie plytki, z kt6rych jedna spelnia rolfi in terfejsu-czytnika RFID (z transceiverem CR95HF), druga (z wyswiellaczern LCD) lo system docelowy. Ta plytka jest wyposaiona w pami~c z rodziny M24LR, kt6ra zasila - mi~dzy innymi - mikrokontroler STM8L152C6T6. M24SR, kt6re Sq lakZe wyposaione w inlerfejs radiowy pracuj11cy w pasmie 13,56 MHz, ale spelniaj
danych wynosi do 106 kb/s, co wiqze siQ z ograniczeniem zasi'lgu transmisji do kilku-kilkunastu centymetr6w.
pami~ci.
Kazda pam i~c z rodziny M24SR ma indywidualny identyfikator o dlugosci 56 bit6w. Zawartosc pami~ci M24SR jest chroniona 128-bitowym haslem, a trwalosc matrycy EEPROM wynosi (tak samo jak w pami~ ciach M24LR) 1 min cykli kasowanie-zapis. Czas bezpiecznego przechowywania da nych w malrycy pami'lciowej wynosi 200 lat, co jest jednym z lepszych wynik6w na swiecie (uzytkown icy pami'lci M24LR mog
~ -----
eWyc'r/.f5ni e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI W) d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
uzftku Vilt asn ego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
Dwuportowe pami~ci EEPROM z NFC z oferty STMicroelectronics
Fotografia 5. Zestaw startowy M24SR- DISCOVERY Z myslit o ulatwieniu testowania prezentowanych w artykule pami
Fotograf ia 6. Wygl
/r-r1 ISO 1 5693 re ade r -wr1
Rysunek 8. Przykladowe ekrany apl ikacj i na Android do obslugi via NFC pami(lci M24LR
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Wydanie
Piotr Zbysiriski, EP
~ LR1 d'1d M24LR pr od11~
-> Place your phone
Fotografia 7. Zestaw ewaluacyjn y z antenami RFID dla pami(lci M24LR/SR
prezentowanych pami
77 bez prawa do rozpowszechniania.
PODZESPOlY
Kontroler FT801 w wySwietlaczach Riverdi Ostatnio firma Riverdi rozszerzyla ofert~ swoich wyswietlaczy o nowe produkty wyposa:i:one w kontroler FT801 firmy FTDI. Ten innowocyjny uklad rozszerza mozliwosci, wczefoiej opisywanego juz na lamach Elektroniki Praktycznej, modelu FTBOO m.in. o obslug~ pojemnosciowych ekran6w dotykowych. Dzi~ki temu nowe wyswietlacze Riverdi pozwalajq na tworzenie nowoczesnych, multimedialnych, graficznych interfejs6w uzytkownika, w niczym nieust~pujqcych najnowszym trendom. Co wi~cej, specyfika uklad6w z rodziny FTDI EVE sprawia, ze wszystko to jest mozliwe bez wi~kszego obciqfonia gl6wnego mikrokontrolera aplikacji. Podstawowq zaletq uklad6w serii EVE jest latwosc obslugi wyswietlacza i pane1u dotykowego. Dane i polecenia pom i~ dzy m ikrokonlrolerem a wyswietlaczem z ukladem FT800 lub FT801 Sq przesy!ane przez interfejs FC albo SP!. Uklad FTBOO jest stosowany w wyswietlaczach bez ekranu dotykowego lub z ekranem rezystancyjnym. Uklad FT801 - w wersjach z ekrancm pojcmnosciowym, r6wniez z wielodotykiem. Ponadto uklad FT801 jest w pelni kompatybilny z FT800, a to za sprawq mozliwosci wyboru trybu pracy. W trybie kompatybilno5ci obsluguje tylko pojedyncze punkty dotyku, dzi~ki czemu maze udawac uklad FTBOO, pomimo
podlqczenia do ekranu pojemnosciowego. W trybie rozszerzonym jest obslugiwane do 5 punkt6w dotyku. Schematy polqczenia obu uklad6w zostaly pokazane na r ysunku 1, a schema! blokowy FT801 zilustrowano na rysunku 2.
Wyswietlacze Riverdi serii B Kontroler FT801 zastosowano w nowych wyswietlaczach Rivcrdi zaliczanych przez producenta do serii B. Majq one identyczne, 20-pinowe zlqcza ZIF (rozstaw 0,5 mm) oraz wbudowane przetwornicc do zasilania podswietlenia sterowane za pomocq sygna!u PWM pochodzqcego z uklad6w FT800/FT801. Przedstawiciele Riverdi
RGB (6,6,6)
TOUCH XV
AUDIO
SPEAKER
RGB [ 6,6,6)
Ff801
Capacitive
Touch
Audio
Rysunek 1. Schemat podl
~ Riverdi
~ our pixels behave
(ll~lllSYSTEMI TW6J PARTNER W ELEKTRONICE Dodatkowe informacje: UNISYSTEM ul. Aleja Grunwaldzka 212, 80-266 Gdansk tel. 58 761 54 20, faks 58 553 29 68 [email protected], www.unisystem.pl
twierdzq, ze sq to pierwsze na §wiecie wyswietlacze, ktorych zastosowanie pozwala kons truktorom na unikni~cie samodzielnego wykonywania proced ur obslugi ekranu pojemnosciowego. lnformacje o koordynatach punkt6w dotyku lub o wykonywanych gestach Sq odczytywane z odpowiednich rejestr6w kontrolera. Do t
eWyc~sn i e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s W) d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do uzftku Vilt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.
Kontroler FT801 w wyswietlaczach Riverdi
.. Prze. Rozdziel· czosc k<1tna RVT3.5B320240CNWC81 3,5" 320 x 240 Typ
Temperatura przechowywania mo:i:e wynosic od -30°C do + 80°C. Obecnie dost~pne modele Riverdi serii B zostaiy zebrane w tabeli 1.
Podsumowanie Nowe wyswietlacze pozwalajq na latwe wykorzystanie efektownej lechnologii dotykowej, o parlej o ekrany pojemnos· ciowe, a kompatybilno§c z analogicznymi modelami z ekranami rezyslancyjnymi umo:i:liwia szybkq modernizacj" dotych· czasowych projekl6w. Co wazne, nowe
wyswie tlacze dost.,pne sq z magazyn6w, bez potrzeby dlugiego oczekiwania na realizacj~ zam6wienia. W Polsce produkty Riverdi oferuje firma Unisystem - jeden z najbardziej rozpoznawalnych dostawc6w wyswietlaczy w kraju. Warto tez dodac, ze niebawem w dystrybucji majq si~ pojawic kolejne modele Riverdi z ukladem FT801, nale:i:qce do se· rii uxTouch . Rodzina ta cechuje si" atrakcyjnym wyglqdem, uzyskanym dzi"ki ramce ze szkla dekoracyjnego. 0 wyswiet· laczach tych poi n formujemy czyteln ik6 w.
u:±ytku wtasnego bez prawa do rozp ows:ze c, h n i an i a.
PRE ZENTACJE
Nowa funkcja Sciemniania ukladOw oSwietlenia domowego ,,Zar6wki" LED to kolejna generacja ir6del swiatla o szerokim zakrnsie zastosowan, obejmujqcym oswietlenie mieszkan/dom6w, budynk6w komercyjnych, ulic itd. Zalet}' wynikajqce ze stosowania :i:ar6wek LED zamiast ir6del :i:arowych obejmujq takze oszczftdnosci energii, kt6re mozna jeszcze bardziej zopt}'malizowac stosujqc funkcjft sciemniania. Do czego jest potrzebna funkcja sciemniania oswietlenia? Zastosowanie lamp LED powoduje nie tylko znaczne obnizenie rachunk6w za energi~ elektryczn<1, Jeez takze nowe doznania estetyczne wyn ikajqce ze stosowania urz&dzen sciemniajqcych, np. stworzenie atmosfery w danym pomieszczeniu/pokoju, kt6ra ma wplyw na zachowania si~ os6b w nim przebywajqcych. Moze to spowodowac, ze dzi'lki tej funkcji domownicy lubiq sp'ldzac wi'lcej czasu w swych mieszkaniach, a klienci rnbiq wi'lksze zakupy. Czasami pomieszczenie o obnizonym nal'lzeniu oswietlenia maze odgrywac rol'l w terapii medycznej. Dzi'lki lemu funkcja sciemniania oswietlenia ma znaczqcy wplyw na wzrost popytu na Jampy LED. W artykule opisano stars zq 1netod~ Scien1niania lamp Zarowych oraz nowoczesn'1, stoso\o\ran-1
w przypadku lamp LED-owych b~d<1cych funkcjonalnymi odpowiednikami :lar6wek, kt6ra maze zn iwelowac niedociqgnif!cia niekt6rych zastoso\•v all.
Por6wnanie metod sciemniania oswietlenia - :.iar6wki i lampy LED Pierwsza metoda regulowania nat'lzenia oswietlenia stosowana z typowymi zar6wkami wykorzysluje zmian<: kszla llu fali wejsciowego pr<1du przemiennego przy uzyciu p6lprzewodnika. Wynika to z faktu, :le swiatlo emitowane przez zar6wk'l jest proporcjonalne do kwadralu wejsciowego napi<:cia skutecznego. Sciemniacz z kontrolowanym ksztaltem fali prqdu przcmiennego zapewnia szcroki zakres napi~ cia skutecznego poprzez usuni'lcie cz'lsci fali napi'lcia zasilajqcego o ksztalcie sinusoidalnym. Metoda ta jest nazywana odcinaniem fazy i zapewnia bezpieczne oraz niedrogie rozwi'lzanie ul
producenta. W wyniku lego opracowywano potencjometry elektroniczne, kt6rych zadaniem jesl zastqp ienie rezyslor6w sciemniajqcych. Potencjometr elektroniczny jest og6lnie nazywany sciemniaczem DCl-lOV. Obecnie jest to bardzo szeroko stosowane urz<1dzenie do sterowania za r6wkami lradycyjnymi i zr6dlami LED. Na rysunku 1 pokazano og6lny schemat ideowy konwencjonalnego sciemniacza DCl-lOV. Obw6d przedstawiony na rys. 1 wymaga do pracy zastosowania zewnQtrznego zr6dta pr'ldu. NapiQcie na zacisku zalezy od rezystanc ji potencjometru VR1. Potencjometr VR2 stuzy do dol
ZD
VR1
14,70hm...40k
8"'
c
3
VR2 18,2...40k
> N
~
<
TB1: -
Rysunek 1. Typowy sciemniacz DC1-10B
e' Vy·ce011 ie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do
wejsciowe: 1...1 OV
TB1: +
uzftku Vilt asn ego
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
N
diody LED N
Driver LED
ir6dlo swiatla
Wyt~cznik.I
$ciemnlacz
Rysunek 2. Podstawowy uklad oswietlenia domowego to uklad z przel<1cza niem jed nostronnym W budynkach zwykle wymaga si~ stosowania protokol6w komunikacyjnych, dziflk i kt6rym slerownik LED komunikuje Si'l z kompu· terem zarzqdzaj<1cym obiektem, np. DALI, DMX ilp. W przypadku stosowania w lrudnodost~pnych lokalizacjach lub nieprzewidywalnych warunkach, skuleczniejsze Sq rozwiqzania bezprzewodowe. Cz~sto stosowane protokoly dla tych rozwiqzal\ to Bluetooth, WiFi, Zigbee oraz Enocean. S& to rozwiitzania niewymagajqce stosowania akumulator6w.
ZASILACZE DO LED
Funkcje sciemniania oswietlenia w zastosowaniach domowych - przel
t ZASILACZE MODUtOWE
ZASILACZE NA
SZYN~
DIN
ZASILACZE TYPU OPEN FRAME
~
:5 ~ ~------------------------------
eWy·d a ei1E<:Tll.'mi
Transfer Multisort Elektronik
sam problem, jak ze sciemniaczem DCl10. W tym wypadku niemo:i:liwe jest nawet wl<1czenie lampy LED, gdy jeden z rezyslor6w jest zwarty. Dobrym rozwi<1· zaniem jest zastosowanie funkcj i sciemniania przyciskiem zasilania. Wymaga ona zastosowania dw6ch proslych przycisk6w (rysunek 4). Poniewa:i: przyciski S'! poi&czone r6wnolegle, ich liczbQ mozna z latwosci'I zwi~kszyc (rozwi<1zanie tr6jstro nne itd.). Kazdy przycisk wlqcza/ wylqcza oraz sciemnia zr6dto swiatta, co pozwala na unikni~cie ograniczen nakladanych przez inne konwencjonalne sciemniacze opisane powyzej. Dlatego teZ to roz\.viqzanie jest
Sciemniacz
Rysunek 3. W jednej lokalizacji maze znajdowac si~ tylko sciemniacz, aw drugiej tylko przel'lcznik
uv~raZane
za bar-
dzo ekonomiczne.
Wnioski
L
Funkcja sciemniania jest ba rdzo wazna w rozwi'lzaniach oswielleniowych. Uwaza sill, ze oswietlenie LED z funkcjq sciemniania zapewn ia wi~cej dodatkodiody LED wych korzysci. W przeszlosci z powodze• N Lokalizacja 1 Lokalizacja 2 Driver LED niem stosowane byty typowe sciemniacze, L jednak okazalo si~. ze w niekt6rych roz· c:8 c:8 ,.....- • ~~jSci~ paycisku sc1emniacza wiqzaniach nie spelniajq one wszystkich / / wymaganych funkcji. Nowe sterowniki .l. .l. LED zapewnily integracj'l funkcj i sciem(l Zr6dlo ~wiatla ~ ~ ~ v niacza, co skutkuje uzyskaniem kompletL L nego i ekonomicznego rozwiqzania. Do wymienionych zaslosowan poC=> C=> lecamy zasilacze z funkcj'l sciemniania firmy Mean Well - swiatowego lidera Przycisk funkcji Przyclsk funkcji Sciemniacza Sciemniacza w produkcji zasilaczy. Aby dowiedziec siQ WiQcej zachQcamy do odwiedzenia Rysunek 4. Sciemnianie za pomoc'l przycisku zasilania strony internetowej oficjalnego i najwi'lkszego dystrybulora marki Mean umiescic tylko jeden sciemniacz, a u:i:ytkownik wci'l:i: mo:i:e wylqczaC/ Well - firmy Transfer Multisorl Elektronik (www.tme.eu). kt6ra ma w ofercie ponad 2000 produkt6w Mean Well, m.in.: zasilacze wl&czac :i:ar6wk'l w r6:i:nych lokalizacjach. Czy w ukladach z dwustronnym przel<1czaniem funkcji sciem- do LED, zasilacze modutowe, zasilacze na szynQ DIN, zasilacze niania mozna zastosowac slandardowy rezyslor? To rozwi
-
._. _
"
"'
--c..
-
e' Vy·cs-:2ni e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI
rnKTRON1KA PRAKTYUNA 21201 s
W, d an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e wyt 'lczn i e do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
Programowanie aplikacji mobilnych (1) lnstalacja narz~dzi programistycznych Wi~kszosc urzctdzen elektronicznych, ktorych uiywamy, wymaga interakcji z uiytkownikiem, a wi~c interfejsu sterujctcego. Typowym sposobem, po jaki si~gajct iniynierowie elektronicy, jest montai przyciskow i diod lub wyswietlaczy, ktore pozwalajct na przekazywanie komendy do urzctdzenia oraz odczytywanie jego stanu. A gdyby tak zrezygnowac z tych elementow i sterowac zaprojektowanym urzctdzeniem za pomocct smartfona? Rozpoczynamy kurs, ktory - mamy nadziej~ - umoiliwi czytelnikom tworzenie interfejsow uiytkownika, a w praktyce nawet samodzielnych aplikacji, ktore b~dzie moina uruchamiac na wi~kszosci popularnych mobilnych systemow operacyjnych: Androidzie, iOS, Windows Phone, BlackBerry OS, a nawet na Firefox OS czy Tizen.
Ten kurs zostal napisany dla elektronik6w i przez elektronika, co istolnie r6zn i good wszelkich kurs6w programowania aplikacji mobilnych dost~pnych w Internecie. Wybrano taki zestaw narz~dzi, aby tworzenie program6w bylo jak najlatwiejsze, kod przenosny oraz zeby wyjasnic wszelkie wqtpliwosci, jakie mogq pojawic siQ w glowie in:i.yniera niezaznajomionego z wykorzystywanymi technikami programowania. Wybrane narz~dzia majq pewne ograniczenia, ale maim zdaniem idealnie nadai'l si~ do tworzenia interfejs6w uzytkownika, czyli aplikacji, kt6re same w sobie nie wymagajq ogromnej mocy obliczeniowej, ani nie realizujq bardzo skomplikowanych zadaii. Maj11 natomiast pozwolic na szybkie i latwe utworzenie programu sternj11cego, kt6rego opraw~ graficzn'l mozna w razie potrzeby upiQkszyc, tak by nie ust~powala najnowszym trendom w tworzeniu graficznych interfejs6w uzytkownika. Zakladam, ze czytelnicy, po dota rciu do konca kursu, b~d'I umieli stworzyc wlasne programy, korzystaj&ce z podzespol6w smartfona czy tabletu, takich jak np.: • akcelerometr, • GPS, • kamera, • mikrofon, • glosniki, • zyroskop, • interfejs sieciowy (Wi-Fi lub kom6rkowy}, • intcrfejs Bluetooth, • interfejs USB. Pozwoli to na znaczotce zwi~kszenie atrakcyjnosci tworzonych projekt6w urzqdzen elektronicznych, usprawnienie ich obslugi, a nawet zmniejszenie koszt6w ich proclukcji. W koncu rezygnacja z wyswietlacza i klawiatury, kl6re zastqpi ekran dowolnego telefonu kom6rkowego lub tabletu, pozwala na osi&gni~cie duzych oszcz~dnosci.
Co wazne, praktycznie wszystkie narz~dzia uzywane w trakcie kursu Sq bezplatne. jedyny problem maze stanowic przygotowanie aplikacji na system iOS, kt6ra - aby byta doslQpna dla kazdego urzqdzenia z tym
KURS PROGRAMOWANIA APLIKACJI MOBILNYCH DLA ELEKTRONIKOW
ELEKTRe NIKA
PRAKr«2NA
systemem - musi zostac wprowadzona do sklepu Apple App Store, co maze wiqzac si~ z dodatkowymi koszlami. Natomiast ze wzgl~du na popularnosc i elastycznosc poszczeg6lnych platform, wi~kszosc kursu b~d z ie koncentrowala siQ na systemic Android, a dopiero p6:Zniej
nie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI e elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
ELEKTRON1KA PRAKTYCZNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
83
Tabela 1. Mozliwosc kompilacji aplikacji korzystaj<1cych z Apache Cordova dla poszczeg61nych system6w mobilnych, w zaleznosci od systemu operacyjnego srodowiska deweloperskiego. Platforma Browser umozliwia symulacjti mobilnego systemu operacyjnego w przegl<1darce internetowej Google Chrome.
...P.l~tfC>.rlTl~.. ~C>.c~l~~~/~~~~l()Jl.e.rs_k~.. : Windows : Linux Mac OS ; Amazon FireOS ...... : t~~...... i~~:::::::J
J : nie : tak . J tak ....,' tak.....,: iak ..........;i : tak
~ie
: nie
: nie
wi ~d~;;;~ ..(SO, 8.1, Windows Phone 8.1) :: iak. tak ........: ~i~ .....: ~~~..... ................................................................... . ' tak ' nie i1.~e~
::Jl : :J\
· :iak.....: ~ie..:::
. .i~~:::~:J pokazQ, jak przeniesc kod d o aplikacji pozostalych syslem6w operacyjnych.
Co musisz juz umiec? Jednym ze sposob6w na stworzenie uniwersalnej aplikacji, dzialajqcej na wielu r6Znych mobilnych syslemach operacyjnych, jest wykonanie jej w lzw. lechnologii webowej. jednakZe przygolowanie strony inlemelowej, kl6ra bylaby interfejsem do jakiegos urz.qdzenia sieciowego, uruchamianym w przeglqdarce inlernelowej to cos znaczqco inn.ego niz stworzenie samodzielnej aplikacji, instalowanej na telefonie i korzystajqcej z jego podzespol6w. W niniejszym kursie pokazujemy to drugie rozwiqzanie, kt6re pozwala na stworzenie w pelni profesjonalnej aplikacji. Niemniej b~dziemy korzystali z i'izyk6w programowania, stosowanych w stronach internelowych: z HTMLu i javaScriptu. Oba sq jednym.i z prostszych do nauki, a ponadto w przypadku HTMLu wystarczy tylko jego podstawowa znajomo§c. \Vy:iszy stopiefl znajomooci jQzyka HTML oraz znajomosc CSS bQdq pomocne przy rozbudowie szaty graficznej aplikacji. Natomiast znajomosc i'izyka JavaScript b
Czym jest Cordova? W jaki spos6b umiej'itJ1osc tworzenia stron internetowych w HTMLu i JavaScripcie ma umo:i:li'A~C stworzenie uniwersalnej aplikacji na smartfony, gdzie programy uruchamiane na Androidzie sq napisane w javie, a iOS bazuje na opracowanym przez Apple j~zyku Objective-C? Kluczem do sukcesu jest platforma Cordova, kt6rej tw6rcami i opiekunamj S
wszystkie ftmkcje wywolywane S'! tak samo. Isrniejq tylko pojedyncze wyjqtki, zwiqzane z n iedostQpnosciq nielicznych funkcji w niekt6rych systemach operacyjnych oraz r6znice w definiowaniu ustawiexi i konfigu.racji aplikacji. Aplikacja napisana w HTh!Lu i javaScripcie, korzystaj&ca z bibliotek Apache Cordova oraz dowoh1ych in nych bibliotek JavaScriptowych, jest nast~pnie kompilowana pod k<1tem wybranego syslemu operacyj nego i w ten spos6b powstaje pill<, kt6ry mo:i:na np. wgrac do telefonu z Androidem, czy nawet umiescic w sklepie App Store albo Google Play. Naturalnie kod napisany w JavaScripcie, kt6ry jest j~zykiem interpretowanyn1 na fywo, ~dzie pracowac znacznie nmiej wydajnie. ni:i: progran1 stworzony bezposrednio w pot~:i:nym Objective-C. ale w pelni wystarczy do real iz.acji nawet bardzo dyn amicznych interfejs6w uzjrtko\\~lika .
Srodowiska deweloperskie a docelowe Napisalismy, ze Ictus b~dzie opieral si'i o wykorzystanie darmowych narz~dzi, a le juz na wsl~pie zrobimy pewien wyjqlek, gdy:i: skorzystamy z syslemu operacyjnego Windows 7, kt6ry prawdopodobnie btldzie bli:i:szy wielu in:i:ynierom elektron ikom, ni:i: Linux. Co wi~cej, zale:i:nie od systemu, n a kt6rym jest kompilowany projekt oparly o platform~ Cordova, S'l r6zne m.o:i:liwosci wyboru system6w, na kt6rych a plikacja b'ldz ie mogla bye u rucham iana. Inaczej m6wiqc - niezaleznie czy postugujcmy si~ systemem Windows, Linux, czy Mac OS, mozemy rozwijac program na dowolny z mobilnych system6w ope racyjnych, ale samo zbud owanie p liku wykonywalnego (inslalowalnego) jest ju:i: ograniczone. Korzystajqc z Windowsa mo:i:na kompilowac aplikacje dla dowolnych system6w operacyjnych, za wyjqtkiem iOS. Korzystajqc z Mac OS mozna kompilowac aplikacje dla dowolnych system6w operacyjnych, za wyjqtkiem Windows Phone i Windows. A korzystajqc z Linuxa nie mozna skompilowac program6w ani pod systemy z rodziny Windows, ani pod Mac OS. Ograniczenia te zostaly przedstawione w ta beli 1. jest lo jeden z czynnik6w, d la kl6rych kurs koncenlruje si~ na aplikacjach kompilowanych na Androida, kt6ry nie dose, :i:e jest bardzo popularny, to nie wprowadza tak ich ograniczefi. jak iOS, czy Windows Ph one.
PhoneGap i PhoneGap Build
APACHE
CORDOVA™ Apache Cordova to zestaw bibliotek i interfejs6w programistycznych, kt6re umo:i:liwiajq dost~p do zasob6w urzqdzefl mobilnych, pracuj&cych pod kontrol& r6:i:nych system6w operacyjnych. Biblioteki zostaty przygotowane w r6:i:nych wersjach, dla poszczeg6lnych syslem6w operacyjnych, ale zachowano w nich identyczny spos6b wywolywania polecefi i interfejs programistyczny, dzi~ki czemu niezale:i:nie od systcmu, na kt6rym b~dzie uruchamiana aplikacja,
Taka syluacja moze sugerowac, ze posiadacz komputera z systemem Linux n ie b~dzie w stanie przygotowac programu na potrzeby bardzo popularnych przecie:i: iPad6w, iPhone'6w czy iPod6w, ale i na lo jest rozwiqzanie. Nie lrzeba kupowac MacBooka, lylko wyslarczy skorzyslac z u slugi Ph oneGap Build, swiadczonej przez firm'i Adobe. Usluga ta oferowana jest w wersjach: bezplatnej i platnej, kt6re r6Zniq si~ ograniczeniami. Przygolowane pliki projektu S'! tadowane na serwery Ad obe i kompilowane w chmurze. w efekcie czego u:i:y tkownik otrzymuje pliki gotowe do wgrania do smarlfona, czy do umicszczenia
e' Vy·c1t4!1i e Ec~kmcml~~ncthM·@diawe czynski. pI W, d an i e e I e~:tro n i czn e p rzezn a czo n e w,tt 'I.czn i e do uZ.ftku Vilt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.
Tabela 2. Ograniczenia uslugi Adobe PhoneGap Build, w zalei:nosci od rodzaju wybranej subskrypcji; stan na styczeri 2015 r. ; Pl t bk . i Subskrybenci Adobe ~ Bezp1atna : a na su s rypqa : Creative Cloud :
w sklepie z aplikacjami. R6znice pmni'ldzy wersjami bezplatnq a platnq polegaj(I na ograniczeniu dopuszczalnej wielkosci aplikacji (50 MB i 100 - 1024 MB, odpowiednio), oraz w tym ze w wersji darmowej aplikacja nie moze korzyslac z bibliotek stworzonych przez uzytkownika. innych niz oferowane przez Adobe. Co wi'lcej, w ramach jednego konta Adobe, poprzez PhoneGap Build mozna skompilowac tylko jedn
Phone Gap Warto tez zauwazyc, ze PhoneGap Build opiera si'l o darmowq platform'l PhoneGap, kt6ra jest pewnego rodzaju dyslrybucjq platformy Cordova. W praktyce PhoneGap jest prawie identyczna z Cordovq i teoretycznie moze zawierac dodatkowe elementy, kt6re firma Adobe dodala do pakietu instalacyjnego. Drobne r6zn ice pojawiajq si'l tez na etapie instalacji lub ladowania bibliotek, ale w praktyce najcz
Podstawowa instalacja Zaczynamy od instalacji uniwersalnej, minimalnej wersji platformy Cordova, kt6rq nast
Adlont. .- h lM -
... Gil ..... ,,. ..................... . . . ..,...-
Rysunek 1. lnst alow anie programu GIT
i program do korzystania z zasob6w Git, czyli srodowiska do kontro!i wersji, ktore CZ'lStO uzywane jest przez doSl8WC6W bibliotek, przydatnych podczas programowania. Node)S pobieramy z witryuy nodejs.org i instalujemy, jak kazdy normalny program. W naszym wypadku pobralismy NodeJS w wersji 0.10.35 na systemy 64-bitowe i skorzystalismy z domyslnych opcji instalacji. Nast'lpnie pobieramy pakiet Git ze strony git-scm.com (w naszym przypadku w wersji 1.9.5-preview20141217) i r6wniez instalujemy go na komputerze, przy czym dla ulatwienia na przyszlosc, w oknie wyboru informacji wpisywanych do systemowej zm iennej srodowiskowej PATH, wskazalismy opcj~ .,Use Git from Uie Windows Command Prompt" (rysunek 1), kt6ra pozwoli nam p6Zniej bezproblemowo, samodzielnie pobierac dodatkowe biblioteki z dowolnych repozytori6w GIT. Majqc zainstalowany NodeJS mozemy przystqpic do instalacji platformy Cordova. kt6ra zostala przygotowana w postaci pakietu srodowiska Node)S. Do instalacji pakiet6w NodeJS sluzy komenda npm, wywolujqca menediera pakiet6w. Uruchamiamy wi
ni e dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI e elektroniczne przeznaczone Wy'tqcznie do
!25 aplikacji
uzftku Vlltasnego
ELEKTRON1KA PRAKTYCZNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
ss
pakiet6w npm, ale mozna i
do przechowywania plik6w graficznych, a js do kodu JavaScript. Uzyskana struktura katalogowa zostala przedstawiona na rysnnku 2.
Dodanie obslugi mobilnych systemow operacyjnych Po przejsciu do katalogu g16wnego stworzonej aplikacji sprawdzmy, dla jakich mobilnych system6w ope racyjnych mozemy kompilowac aplikacje na danym komputerze. W tym celu wydajemy polecenie: cordova platform ls jezeli wszystko poszlo zgodnie z planem, powinnismy nie miec': jeszcze zadnej platformy zainstalowanej dla naszej aplikacji, ale na liscie dosl~pnych platform dla komputera z systemem Windows 7 powinny pojawic': siEl: • amazon-fireos,
Pierwsza aplikacja
•
Minimalne srodowisko deweloperskie jest juz gotowe. Jak na razie rno:ina z niego korzystac jedynie z linii polecen, kt6ra slanowi calkiem wygodny spos6b rozpoczynania budowy aplikacji. Zaczynamy od stworzenia katalogu, w kt6ryrn b
• android, • blackberryto, • browser,
• fi refoxos, • windows,
• windows8, • wp8.
Android, a wi4=C Java My zaczniemy od Androida, ale nim to zrobimy, musimy zainstalowac srodowisko deweloperskic Java, czyli JDK. Pobieramy je r~cznie z witryny fumy Oracle (www.or acle.com), z dzialu Downloads-> Java SE, gdzie wybieramy wersjQ Java Platform (JDK) 8 - w naszym przypadku Update 25 dla komputer6w Windows z systemem 64-bitowym (plik jdk-8u25-windows-x64.exe). lnstalacja przebiega z domyslnymi ustawieniami i obcjmuj~ instalaciEl takZe srodowiska uruchomieniowego javy ORE), gdy:i: nie bylo ono wczesniej zainstalowane na naszym kompulerze. Nast~pnie nalezy dodac do listy zmiennych systemowych zmienn<1 JAVA_HOME, kt6rej wartosc ma wskazywac': scieZkEl kalalogu, w kl6rym zainslalowany jest Java Development Kit. W naszym wypadku jest to: c:\Program Files\java\jdkt.8.0_25 Wartosc tEl wpisujemy klikaj&c prawyrn przywybierajqc ciskiem myszy na ,,M6j Kompuler" ,,Wlasciwosci". NaslElpnie z menu po lewej stronie wybieramy ,,Zaawansowane ustawienia systemu" i w zakladce .. Zaawansowane" klikamy przycisk ,,Zmienne srodowiskowe". W dziale ,,Zmienne systemowe"
~-~-~-~ .- ~ ...
I ::.:---....-'ldl--~
==...._,,..,._..,....__, ·-.,.,_.,.. ___ -_
-
,._ •
plugins
img
i•
Rysunek 2. Struktura katalogowa noweg o projektu Cordovy
w l\'vorzeniu slron internelo\•Vych
---o=:::=..~':
,,___,.,.._..,,........
1-
<-. ·.10_,on,s._.
....
-.'ft
w.-.P'J·-· 1 0.
\NY·
ja5niamy, :i:e podkatalogi css, img i js, umieszczone w katalogu www sluz
Rysunek 3. Oodawanie i edycja syste mow ych zmi ennych srodowiskowych
e' Vy·cS-6n i 8EC~Rcml~~ncth11r@d1awe czynski. pI W, d an i e e I e~:tro n i czn e p rzezn a czo n e
w,tt 'I.czn i e
do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
klikamy ,,Nowa ..." i jako nazw
Tabela 3. Wersje Androida, ich nazwy kodowe i odpowiadajqce im poziomy API (API Level). Poziom 20 r6ini siE: od poziomu 19 dodatkowq obs!ugq urzqdzeri noszonych, takich jak np. inteligentne zegarki
ANT
API Level ! Android i..................... :;·:0................ .
Teraz kolej na konieczne narzBinary Distributions". Szukamy linku do ,,main distribution directory" lub od razu przechodzimy do adresu www.apache.org/dist/ ant/binaries/. Nasttip nie wybieramy jedyny plik zip w zestawieniu, kl6ry zawiera wersjQ ANT dla Windows. W naszym przypadku jest to apache-ant-1.9.4-bin.zip. Pobrany plik rozpakowujemy do wybranego katal ogu. My wrzucilismy go do C:\Program Files (x86). Program nie wymaga instalacji, ale konieczne jest dopisanie §ciei:ek do zm iennych srodowiskowych. Nalezy uslali6 zmiennq ANT_HOME, kierujqcf! do gl6wnego kalalogu programu ANT oraz do zmiennej PATH dodac scie:i:k
Android SDK i ADT To jeszcze nie wszyslko. Konieczne S'! te:i: narz
Android Studio pobieramy z adresu developer. andraid.cam/sdk. W naszym przypadku jest lo plik android-studio-bundle-135.1641136.exe. Moze lo chwilq potrwac, gdyz zajmuje on ponad 800 MB. lnstalujemy z domyslnym i opcjami - w lym z emulatorem Androida. Podczas pierwszego uruchomienia pomijamy import danych z poprzedniego srodowiska Android Studio oraz czekamy na aktualizaci
2
kompilacji przykladowej aplikacji. Nalom iasl konieczne bQdzic dopisanie do zmicnnych srodowiskowych kolejnej sciezki. "fym razem dodajemy zmiennq ANDROID_ HOME, kierujqc'l do katalogu gl6wnego Android Studio - w naszym przypadku jest to: C:\Users\ \AppData\Local\Android\sdk gdzie W miejsce wpisujemy naZW \AppData\Loca/IAndroid\sdk\ tools;C:\Users\\AppData\Local\Android\ sdk\platform-tools lub innq, odpowiadajqC<\ lokalizacji tych katalog6w. Oczywiscie w miejsce < username> wpisujemy nazwQ uzytkownika Windows. Uwaga! Te katalogi b~dq si~ znacz4co r6znic, w zalei:no§ci od wersji SDK Androida i w razie trudnosci z ich zlokalizowaniem warto przeszukac dysk w poszukiwaniu pliku android.bat. Po wpisaniu zmien nych srodowiskowych. dla pewnosci warto zrestartowac komputer.
Konflikty wersji Teorelyczn ie mamy juz zainstalowane wszystko co potrzebne, ale w praktyce najprawdopodobniej wyst'!pi konflikt wersji oprogramowania. Apache Cordova i Android rozwijane sq przez niezale:i:ne zespoly i niezale:i:nie od siebie wydawane. Dlatego najcz~sciej Cordova nie jest przyslosowana do obslugi najnowszej wersji Androida, kt6ra automatycznie pobiera siq wraz z Android Studio. Tymczasem od strony programistycznej r6:i:nice pomi
nie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI e elektroniczne przeznaczone Wy'tqcznie do
Nazwa
..............................................
uzftku Vlltasnego
ELEKTRON1KA PRAKTYCZNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
87
YZP
·-.·-r-m..-.f -p;•-
,., _SOt;....._ ./ - D C " - -
, _fl)I(__
./ -~...._
.r -m-.; _1:1<_ _
./" _Roi..._ ./ - 1 ) ( - -
./ - 1 : ) ( - -
.; _oc,......_
, _,,_.....,._
.;-OI!-.; -~.; -~-
,,_I)(--
./ - l : ) ( - -
r::.-u1 wiai Q_ -
a WOJ.... 1-
-·. ·-
_ ......-_ .
Kompilowanie aplikacji dla Androida
.lll.JJ't-
.,
.au
,.._
... ... "' ..
au...__
::: w
.... ~·
. ._
"
r. -•.•.J"""lli!
i:_-...u1r.ut1«1 C ; ; . -0..UWlll')
.
c:. -o.iJLU!lf.I
"""'-
t; ......UJ(,Olll$)
~ ~~~=:
- J~
---
lrochfl potrwac, a po zakonczeniu instalacji zamykamy mened:i.era.
'- -·~ -------~ o
•·
Rysu nek 4. Menedzer SOK Androida stosowanego nazewnictwa. Dia programisty wazny jest poziom AP! {AP! Level), wspierany przez dane urzqdzenie z Androidem. Poziomy i odpowiadaj(\Ce im wersje Android6w zostaly zebrane w tabeli 3. W naszym przypadku pobrane SDK jest dla 21 poziom u API, czyli Andro ida 5.0 Lollipop. Natomiast Cordova 3.6.4 zostala przys tosowana do SDK Androida 4.4 Kitkat, a wiflc 19 poziomu AP!. Problem ten mozna rozwi11zac na dwa sposoby: • zmieniajqc poziom AP! w ustawieniach Cordovy, • instalujqc starszq wersjfl SDK Androida. P ierwsza opcja jest szybsza i teorelycznie powin· na dzialac. Og6lnq zasadq jest bowiem, ze oprogra· mowanie przystosowane do pracy na starszej wersji Androida bfldzie te:i dzialac na wersji nowszej, a wiSDK Manager"), albo samodzielnie z katalogu gl6wnego SDK Android a: c:\Users\Mar cin\AppData\Local\Android\o;dk\ SDK Manager.exe W praktyce cziisto dziala tez polecenie: a ndroid Po u ruchomien iu menedzera automalycznie pojawi si'l lista zainstalowanych wersji SDK (rysunek 4). Domyslnie tez menedzer Rysune k 5 . Stru kt ura sugeruje instalacj'l dodatkowych element6w, k t6re w tej chwili nie b
Ponownie uruchamiamy lini'l polecen i przechodzimy do katalogu gl6wnego utworzonej, przykladowej aplika· cji. Mozemy juz dodac do niej obslug11 platformy Android na poziomie API 19. W tym celu wpisujemy: cordova platform add and roid Spowoduje to pojawienie siti w kalalogu platfonns podkatalogu android , zawieraj11cego kompletny zestaw plik6w potrzebnych do skompilowania aplikacji pod Androida 4.4 (rys unek 5). Warto zwr6cic uwag11 na uzyskanq strukturey katalogowq. Katalogi cordova i CordovaLib zawieraj11 biblioteki Cordovy. Pierwszy z nich obejmuje biblioteki napisane w JavaScripcie. zwiqzane z s rodowi· skiem Node)S. Drugi - biblioteki javy, a wi~c natywne dla Androida, kt6re s tanowiq trzon aplikacji androidowej. Kalalog res zawiera zasoby aplikacji androidowej - w tym przypadku gl6wnie ustawienia i grafiki (ikonki). Natomiast katalog assets zawiera podkatalog www, do kt6rego przekopiowane zostaly kluczowe plik i kodu ir6dlowego, z katalogu www, znajdu jqcego sifl w katalogu gl6wnym aplikacji. W przypadku korzystania z edytor6w takich jak Eclipse, podka talog www w kalalogu assets b
v~rygenerowa
ne przez polecenie cordova build. Z nalazly SiQ one m.in. w dw6ch nowych podkatalogacb katalogu platforms\ android. Kluczowy jest an t-build, w kt6rym znajduje
Rysu nek 6. Pierwsza kompila cja p rojektu Cordova na Androida
e' Vy·cesni 8EC~Rcml~~nd'!M"@d1awe czynski. pI W, d an i e e I e~:tro n i czn e p rzezn a czo n e
w,tt 'I.czn i e
do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
APACHE CORDOVA MM1lij 3j4J;lfMMM
Rysunek 7. lnstalowanie wlasnej aplikacji wymaga ustawienia w telefonie pozwolenia na aplikacje z nieznanych 2:r6del si~
gotowa aplikacja. W naszym przypadku jest to plik CordovaApp-debug.apk. Pfil ten mozna teraz wgrac na smartfon lub tablet i zainstalowac. Wazne, by w opcjach ur2'\dzenia zezwolic na instalacj~ aplikacji z nieznanych :l.r6del (rysunek 7), czyli takich, kt6re nie
Rysunek 9. Nasza aplikacja pomyslnie uruchomiona na telefonie
pochodzq np. zc sklepu Google Play. W przcciwnym wypadku aplikacji nie da si~ wykonac tego kroku. Po zainstalowaniu naszej aplikacji (rysunek 8) mozna i'I uruchomic (rysunek 9).
Emulowanie Androida Skompilowanie i uruchomienie aplikacji na telefonie to jeszcze nie koniec przygotowywania srodowiska do dalszego programowania. Warto zadbac o odpowiednie emulatory, kt6re pozwolq na lestowanie program6w na rM.nego rodzaju telefonach, tabletach, a nawet inteligentnych telewizorach czy zegarkach. Android SDK jest dostarczany wraz z calkiem dobrym, bezplatnym emulatorem. Domyslny emulator androidowy z SDK mozna uruchomic z linii polecei\ Cordovy, korzystajqc z komendy: cordova emulate android
APACHE CORDOVA M.J ... J;j· ij.,W
Rysunek 8 . lnstalow anie utw orzonej aplikacji na telefonie
Rysunek 10. Domyslny symulator now oczesnego telefonu z Androidem
nie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI e elektroniczne przeznaczone wytqcznie do
uzftku Vlltasnego
ELEKTRON1KA PRAKTYCZNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
89
Trzeba jednak troch'l poczekac na wlqczenie si'l emulatora (rysunek 10), a ponadto btidzie to najnowsza wersja dosl'lPnego syslemu Android, czyli w naszym przypadku Nexus 5 z APT 21 i procesorem x86. Moze to powodowac problemy na niekt6rych starszych komputerach, albo np. w sytuacji. gdy caie srodowisko programistyczne i system operacyjny mamy
-~ 0 •.-W.--
CJ A..-ool-•-
zainstalowane na rnaszy-
nie wirlualnej. Warto wi
Rysunek 1 1. Menedzer definicji sprzi:tu wirtualnych domyslnego emulatora Androida
W tym celu wywolajmy znaSt:lio: Q'IGA a4(!d.20) ny juz Android SDK Manager, O.,.,tity. Mfdium (115(1) l.J lule ~lo mhi:t np. korzystajqc z komendy: android "'°"".,.,. M [i) wpisanej w linii polecef1. So'e1 1,JO Nast'lpnie z menu ,;fools" wybieramy ,,Manage AVDs". czyli okno zarzqdzania urzqdzeniami wirtualnymi. Znajdziemy tam dwie zak.ladki. ,,Device Definitio ns" (rysunek 11) za- Rysunek 15. Opcje wiera definicje sprz
Rysunek 16. Emulow ane urz<1dzenie z rozbudow an<1 klawiatur<1 sprzi:tow<1
e' Vy·c9011i8 EC~Rcml~~ncth11r@d1awe czynski. pI W, d an i e e I e~:tro n i czn e p rzezn a czo n e
w,tt 'I.czn i e
do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
Tabela 4. Oprogramowanie zainstalowane w tej czi:sci kursu. lqcznie zajmujq one okolo 21 GB przestrzeni d skowe·
......................... ...................................... ! : Platforma programistyczna dla pisania aplikacji na systemy mobilne w j~zykach ......................: ~!~~..:+-...Ja.v.as_criP.t .f .. SSS ........................................................ ...........................i Java SDK ~ ..uP.~.a.te_. _2_5_. _(x~~) ........: ~-a r.~~d.~_ia... ~~;vel_oper_s~ie_. J_a_va. ...+... sr~~°.;vis_k°...U. ru.~h_o_ni_i_e.~i~;v~ ..Ja.v_a_. 9.R.9.... ANT : 1.9.4 : Narz~dzie do kompilowania, wykorzystywane w wybranej wersji platformy Cordova Android stud;~ ... ~~~~;~·. ·;~·~-.·; ~~; ·; ~~......: Zi·~-i~·;;;~;;;~-~~: .. ;~fi~~~ ~ ..~-;~d~-~i~k~. ·d·~~~i~p~~-ki~ . ";jj~· ·A~d;~id~·; ··;;;;~·~· ;··~·~·;~~d~·i·~-~i· 4.1.2
g
~e~mWioti~~·~·Jl::· 1
Mill ...
"'
---
['O
1 ,...,
ll~~~1,~:u1:;0~ Andr~ida -
..
...
iill•w .., ............
iMs'-'MK'""""''~~
Podsumowanie
AVJll~b1e virtual dev1c:n:
-
Rysunek 17. Przykladowe profile realnych urzijdze n, mozliwych do symulacji w emulatorze Genymotion
Genymotion Emulator Genymotion pobieramy ze strony w ww. genymotion.com. Jest on doslQpny w wersji darmowej oraz platncj (24,99 Euro za miesiqc). Wersja darmowa nie obsluguje wielu funkcji poza GPSem i kamerii oraz jes t przeznaczona tylko do uzytku osobislego. Wersja biznesowa wspiera obstugQ wielodotyku, akcclerometry, symuluje llv!El, precyzyjnie, co do p iksela odwzorowuje obraz na ekranie a nawet pozwala na symulacjQ slabej jakosci polqczenia sieciowego. Pobranie Genymotion wymaga rejestracji uzytkownika, a poniewa:i oprogramowanie bazuje na wirtualnym srodowisku VirtualBox, sq one domyslnie i.nstalowane razem. Proces instalacji Genymotion jest bezproblemowy. Po uruchomieniu programu nale:ly dodac nowe urzqdzenie wirtualne. Genymolion korzysta z internetowej hazy urz4dzen, dziQki czemu moma blyskawicznie uruchomic symulacjQ na emulatorze, odpowiadaj11cym jednemu z wielu popularnych, realnie istniejqcych smartfon6w czy tablet6w. Co wiQcej, przygotowane sq nawet gotowe profile dla r6:inych wersji systemu zainstalowanego na danym modelu mzqdzenia (rysunek 17). Jeszcze przed uruchomieSC.-.iM · °"""'· n iem wybra.nego profilu o-
r
dyfikowac'.: jego szczeg61y (rysunek 18), a gotowy, muchomiony emulator ma dodalkowe przyciski (rysunek 19), slu :i:qce np. do obracania ekra.nu, zmia.ny stopnia naladowania baterii czy choeby okreslenia pozycji odczylywanej z modulu GPS (rysunek 20).
W niniejszej CZQSCi kursu stworzylismy sobie kompletne srodowisko deweloperskie dla aplikacji na Androida, przy czym niewiele potrzeba, by rozbudowac je o programowanie aplikacji dla innych mobilnych system6w operacyjnych. Osoby um.iejqce programowac strony internetowe juz teraz mogq zaczqc w bardzo latwy spos6b tworzyc i leslowac aplikacje androidowe. W naslQpnych czQsciach kursu pokaiemy, jak skorzyslac z zewnQtrznych bibliotek, z zaso- Rysunek 20. Ustawie n ia b6w sprzQtowych smartfona, jak komu- emulowanego modulu n ikowac siQ ze swiatem zewnQtrznym GPS w Genymotion z poziomu aplikacji oraz jak uzyskac dost~p do danych zapisanych w urzqdzeniu. Pokazemy tez, jak skompilowac aplikacje na inne systemy operacyjne i jak wykorzystac doslQpne narzi:dzia programistyczne do usprawnienia programowania. PoswiQcimy tez trochQ miejsca na przedstawienie dobrych prakty k progra.mowania aplikacji z u:iyciem platformy Apache Cordova.
Marcin Karbowniczek, EP
..
....-.v---..-.
~,.....,.~
Oltunn:tUll ......,.. nU.~moclt
Rysune k 18. Opcje uruchamiania emulowanego urzijdzenia w programie Genymotion
Rysunek 19. Emulowane urzijdzenie androidowe w Genymotion, wraz z dodatkowymi przyciskami
nie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI e elektroniczne przeznaczone Wy'tqcznie do
uzftku Vlltasnego
ELEKTRON1KA PRAKTYCZNA 21201 s
bez prawa do rozpowszechniania.
91
Internet Rzeczy w przykladach (2) Konfigurowanie oprogramowania dla mikrokontrolera CC3200 i projekt ,,zero" W tym artykule zaprezentujemy sposob pobrania, zainstalowania oraz skonfigurowania pakietu programow narz-:dziowych niezbt:dnych do pracy z mikrokontrolerem CC3200. Utworzymy tei projekt bazowy, ktory tu nazwalem projektem ,,zero" i przygotujemy go do pracy z modulem CC3200 LaunchPad oraz technologi<1 Internet Rzeczy. Mikrokontroler CC3200 jest obslugiwany przez kompilator CCC oraz przez kilka srodowisk programistycznych, takich jak: Code Composer Studio (wersja 6.0.1 + ), JAR Embedded Workbench for ARM (wersja 7.20+), Energia, EmbcdXCodc. Wspicrana jest obsluga system6w czasu rzeczywistego: FreeRTOS, TI-RTOS. Dost~pny jest tez przygotowany przez Texas Instruments pakiet oprogramowania CC3200 SDK zawierajftCY ponad 50 przyklad6w Warunkiem konieanym do pobrania oprogramowania ze strony Texas Instruments jest posiadanie konta w serwisie ti.com. Aby utworzyc konto, nalezy na stronie ti.com wypelniC formularz rejestracyjny (Login/Register). Rejestracja w serwisie ti.com jest bezplatna.
dla CCS, TAR, CCC, procedury SimpleLink APT, biblioteki, sterowniki, schematy i szczeg6lowq dokumentacj~. Do programowania zewn~trznej pami~c S-FLASH Texas Instruments przygotowal aplikacj~ CCS UniF/ash, natomiast do konfigurowania linii wejscia-wyjscia mikrokontrolera aplikacj~ Pin Mux Tool.
Srodowisko CCSv6 Podczas kursu b~dziemy korzystali z rozwijanego przez Texas Instnunents srodowiska prograrnistycznego Code Composer Studio wersja 6. W wersji darmowc j CCSv6 dla mikrokontroler6w CC3200 ma ograniczeny czas dzialania. Licencja darmowa jest aktywna przez 90 dni
Rysunek 1. lnstalowanie Code Composer Studio v6: a) akceptowanie licencji, b) wskazanie lokalizacji, c) wybranie produkt6w do zainstalowa nia, d) insta lowanie emulatora XDS100, el pomini11cie dodatk6w, f ) zakonczenie
e' Vy·c92n i 8EC~Rcml~~nd'!M"@d1awe czynski. pI W, d an i e e I e~:tro n i czn e p rzezn a czo n e
w,tt 'I.czn i e
do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
V CCSApp Ctntt1 ti
Code Composer Studio Add-ons
•e
Tl-RTOS fors1mplel
Rysu nek 2. lnstalowanie oprogramowania CCSv6 App Cente r od momentu zainstalowania oprogramowania, jednak d la modulu startowego CC3200 LaunchPad , ograniczenie czasowe nie obowi~zuje i mozemy bezter minowo kor~ystac z pelnej wersji oprogramowaitla! Oprogramowanie CCSv6 mo:i:na pobrac ze strony ti.com/tool/ccstudio. W sekcji Download Sq dost~pne we rsje CCSv6 dla system6w operacyjnych Windows oraz Linux. Ten kurs dotyczy wersji dla systemu Windows i to i'I nalezy pobrac i za insta lowac. W tym celu logujemy siQ na konto w serwisie Li.com i wypclniamy formularz informacyjny. Po przeslaniu formularza, na adres e-mail podany w jego tresci otrzymamy link do pobrania oprogramowania (aktywny przez 6 dni]. Pobieramy oprogramowanie CCSv6 oraz uruchamiamy instalator. W kolejnych krokach konfigurujemy paramelry instalacji. Akceptujemy licencjQ [rysunek la). Wybieramy miejsce instalacji oprogramowania_ Zalecana lokalizacja to c:\ti (rysunek l b). Zaznaczamy produkty, dla kt6rych ma bye przeprowadzona instalacja. Nam polrzebne btid&: Tl AllM Compiler oraz CC32xx Device Support [rysunek le). Potwierdzan1y instalacj(j emulatora
XDS100 (rysunek ld) i przechod zimy dalej. W tym momencie rozpoczyna sitj instalowanie oprogramowania. Na koniec jestesmy pytani o dodatki. Pomijamy ten krok (rysunek le). Nasltipnie potwierdzamy zakonczenie instalowania CCS (rys unek t i). Na p ulpicie i w menu start jest lworzony - po klikniticiu rozpoczyna siti pierwsze uruchornienie CCS v6. Po uruchom ieniu aplikacji w zakladce View zaznaczamy opcje CSS App Center. Nasltipnie, w polu wyszukiwania App Center wpisujemy frazti cc3200, aw opcjach wyszukiwania wybieramy fu nkcjtj All. Zostanq wyszukane aplikacje: CC3200 Add-On, oraz T/-RTOS. Zaznaczamy obie aplikacje oraz naciskamy przycisk Install Software (rysunek 2). Powoduje to uruchomienie instalatora. Akceptujemy postanowienia licencyjne (dla obu aplikacji), a po zainstalowaniu obu d odatk6w ponownie uruchantlamy CCS.
CCS UniFlash - programowanie pamif:ci 5-Flash Mikrokonlroler CC3200 ma pami!lci RAM i ROM. natomias t brak w jego stru kturze programowalnej pamitici nieulotnej Flash. Aby pracowac z CC3200, nale:i:y dolqczyc zewntilrznq pami(!C programu. W module startowym CC3200 LaunchPad zamontowano pami<;c S-Flash o pojemnosci 1 MB. Po wl11czeniu zasilania mikrokontroler CC3200 kopiuje p rogram z zewntitrznej pamitici S-Flash do wewntilrznej pamitlci RAM, skqd jest on u ruchamiany. Aby u mo:i:liwic programowanie zewn titrznej pamitic i S-Flash z.a instalowanej w module CC3200 LaunchPad firma Texas Instruments p rzygotowata aplikacjq CCS ln stalow anie sterownika FTDI Korzystaj<1c z modulu startowego LaunchPad naleiy zainsta lowaC dostarczony przez Texas Instruments sterownik FTDI. Plik sterownika jest dystrybuowany razem z aplikacj ami CCSv6, CC3200 SDK. SDK UniFlash. JeSli w systemie jest zainstalowane oprogramowanie CCSv6, to po dolijczeniu modulu LaunchPad do zlqcza USB komputera PC sterownik zostanie zainstalowany automatycznie. Powoduje to utworzenie w syst emie wirtualnego portu COM o nazwie CC3200LP Dual Port (Panel sterowania -+ Menedier urz~dzerl -+ Porty COM i LPD. Utworzony port COM sluiy do programowania i sterowania pracct emulatora mikrokontrolera CC3200 oraz do przesylania danych do PC przez UART. Dodatkowo jest on uzywany podczas komunikacji Z zewn~trznq pami~Ciq S-Flash (programowanie, kasowanie itd.).
... . Se•· «SUnlf..,., (Otn:(dtllonl.U
W•komt toU'lt OC$UNflu h • OCl1::idGl>on U J ~·1riu1d1.
f7 Ltun
Rysunek 3. lnstalo w anie CCS UniFlas h: a) u ruc homie nie instalatora, b) akce ptow anie w arunk6w licencji, c) wyb6r lo ka lizacji, d ) rozpocz11cie instalowan ia. e) koniec p racy inst alat o ra
ni e dIa: a I e ksa n de r@kawe czynski. pI
ELEKTRON1KA PRAKTYCZNA 21201 s
e elektroniczne przeznaczone Wy'tqcznie do u±'ftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania_
93
Akt ualizowanie oprogramowania
r,....,.,..,._._..__
Aby zaktualizowac oprogramowanie dla mikrokontrolera CC3200 (*) naleiy wykonac nast~puj~ce czynnofo: Konfigurujemy modul LaunchPad w trybie programowania pami~i S-Flash (rysunek 5). Dol~czamy modul LaunchPad do portu USB komputera PC. Uruchamiamy program CCS UniFlash, podajemy numer portu COM dla modulu LaunchPad. Z zakladki CC31x Flash Setup and Control programu CCS UniF/ash (okno po lewej stronie aplikacji) wybieramy /syslmcuimg.bin. w nowo otwartym oknie programu (rysunek 6) zaznaczamy opcje
• ((Jl.
,,,,...,,._ .....-.,_
''""-'or
,,,._._we.., -~
.
""''M ~ ·-tlo
...
lhoto.fot-
~ -~.......ftoiti ...... l>t)'I-•·
1- ·-i,.,..l ·~·-•J>t
............
Erase.Update, Verify. W sekcji Uri podajemy adres pliku binarnego programu, kt 6ry chcemy wgrac (naciskamy przyc.isk Browse oraz odnajdujemy plik na dysku komputera PC - rys. 6). Z menu programu CCS UniF/ash wybieramy Operation, a nast~pnie Program (rys. 6).
Rozpoczyna si~ programowanie pami~c i S·Flash. JeSli zostaniemy poproszeni
II Rysunek 4. Ekran gl6wny programu CCS Uni Flash
o restart mikrokontrolera, naleiy nacisn~c przycisk SW1. Po zakor\czeniu aktualizowania oprogramowania. zamykamy program CCS UniF/ash oraz od l~czamy modul LaunchPad od portu USB komputera PC. Zmieniamy konfiguracj~ sprz~tow~ modulu LaunchPad (z pola SOP usuwamy zwork~ z pozycji numer 2 .,Flash", zworki J6 i J7 ustawiamy w pozycji BP).
Po wlctczeniu zasilania modut l aunchPad mikrokontroler CC3200 skopiuje program wgrany do pam i~i S-Flash do wewn~trznej
pami ~i
RAM i aplikacja
zostanie uruchomiona. (") oprogramowanie dla C0200 moZemy r6wnieZ aktualizowat korzystajqc z CCSv6 (launchPad w trybie programowania pamii:ci S-Flash, CCSv6 w trybie debuggowania projektu).
UniF/ash. Plik in stalatora CCS Un iF/ash dla CC3200 pobieramy ze strony ti.com/too//uniflash . Procedura pobiera nia aprogramowa n ia jes t identyczna, jak w wypadku CCSv6. Po zapisaniu oprogramowania n a dysku uruchamiamy instalator (rysunek 3a). Akceptujem y postanowienia licencyjne (rysunek 3b). Zatwierdzamy proponowane przez ins talator m iejsce ins talacji (r ys unek 3c) i potwierd zamy ch~c zainstalowania programu (r ysun ek 3d). W tym momencie rozpoczyna si~ instalowanie oprogr am owania. Gdy oprogramowanie CCS UniF/ash zostanie zainstalowane, kol1czymy prac~ instalatora (rysunek 3e). Na pulpicie jest tworzony skr6t do oprogram owania. Przy p ierwszym uruchomieniu programu jest wyswie tlany ekran konfiguracji CCS UniF/ash. Z dost~pnych opcji konfiguracyjnych wyhieramy New 1/Jrget Configumtion i zatwierdzam y ustawienia dla CC3200: Connection -+ CC3x Serial(UARTJ Intelface, board or device -+ Simp/eLink H'1/i CC3100/CC3200. Nast~pnie jest pokazywany ekran gl6wny programu CCS UniF/ash. (rysunek 4). Oost~p do pami~ci S-Flash zainstalowanej na plycie modulu LaunchPad jest mozliwy po odpowiednim, sprz~towym skonfigurowan iu modulu . W miejscu port6w Pl...P3 (zl<1cze 20-pinowe po lewej slronie) nie nalezy montowac iadnych zworek. W polu SOP ustawiamy zwork~ w pozycji n u mer 2 (Flash). Montuje my zworki w polach od J8 do J13. Zworki J6 i J7 ustawian1y w pozycji ,,FLASH''. Ustawien ie zworek konfiguracyjnych pokazano na r ysunku 5. Oodatkowo, w programie CCS UniF/ash w polu COM Port nalezy podac n u mer porlu COM d o obslug i modulu La unchPad. Uruchamiamy Menedier urz'ldze(1 i w zakladce Porty (COM i LPT) odnajdujemy CC3200LP Dual Port. Odczytujem y n u mer port u COM i wprowadzamy w aplikacji CCS UniF/ash.
Pakiet CC3200 SDK Pakiet oprogramowania CC3200 SDK (Software Developmen t Kit) zostal przygotowany przez Texas Inst rumen ts w celu ulatwienia pracy z mikrokontrolerem CC3200 oraz modulem startowym CC3200 LaunchPad.
Rysunek 5. Prog ramowanie pami11ci $-FLASH. Ust awienie zworek konfiguracyjnych modulu launch Pad W ramach pakietu SOK jest oferowanych ponad 50 przykladowych p ro jekt6w, kt6rc mo:i:n a uruchomic korzystaj'lc z plytki startowej LaunchPad (folder example). Przyklady zostaiy napisane w j~zyku C i S'l to apl ik.acje sieciowe oraz aplikacjc d o obsl·ugi peryferi6w m ikrokontrolera. Projekty utworzono dla CCS, !AR, aw niekt6rych wypadkach r6wnie:i; dla GCC. Oodatkowo, w SOK udost~pniono projekty do wygenerowan ia b ibliotek obslugi: serwera http, klienta lftp, klien t6w smtp i xmpp (folder netapps). Innym elementem SOK jest biblioteka do obslugi modul6w peryferyjnych mikrokonlrolera CC3200 (folder driverlib). W pami~ci ROM mikrokon trolera umieszczono procedury obslugi USART. l'C, SPI, timer6w, przetwornika A/C ilp. Programista moze uzywac sterownik6w korzystaj<1c z dostarczonego przez Texas Instruments API (dokumen tacja w folder ze docs) . Kluczowym eleme ntem pakietu SOK jest SimpleLink Framework (folder simple/ink). Przygotowa ny p rzcz Texas Instruments framework zawiera zbi6r procedur do obslugi sieci Wi-Fi (obsluga gniazdek UDP(fCP, adresacja IP/MAC, skan owanie AP, lqczenie z AP, usluga p ing, itd.). Procedury SimpleLink mog'l bye obslugiwane bez uzycia systemu czasu rzeczywistego l ub z u zycie m system u FreeRTOS lu b TI-RTOS. Ten oraz inne parametry konfigurujemy w pliku user.Ii Do obslugi SimpleLin k wykorzyslujemy d osta rczone p rzez Texas Ins truments API (dokumentacja w folderze docs/simplelink_api). W pakiecie SDK jest dost~pne r6wnie:i: oprogramowania firm lrzecich (folder third_party). S'l to system czasu rzeczywistego FreeRTOS oraz system plik6w FalFs. Plik instalacyjny CC3200 SDK pobieramy ze strony ti.com/tool/cc3200sdk. Proces pobiera nia oprogramowania jest i den tyczny ja k w przypadku CCSv6. Podczas
e' Vy·c9~1i8EC~Rcml~~ncth11r@d1awe czynski. pI W, d an i e e I e~:tro n i czn e p rzezn a czo n e
Po zakonczeniu kasowania z opcji programu wybieramy przycisk ServicePock Update. Na dysku kompulera PC odnajdujemy plik binarny z oprogramowaniem Service Pack (plik z rozszerzeniem bin w folderze inslalacyjnym Service Packa) i zatwierdzamy aklualizowanie. Restartujemy modul LaunchPad (przycisk SWl) i czekamy na zakonczenie aktualizowania oprogramowania. Po zakoncze niu zamykamy apl ikacj~ CCS UniFlash.
Narz-:dzie do konfigurowania wyprowadzen Pin Mux Tool
Rysunek 6. Aktualizowanie oprogramowania dla CC3200 instalowania akceptujemy postanowienia licencyjne (rysunek 7b), zatwierdzamy proponowan'I lokalizacje plik6w c:ltil (rysunek 7c). Kolejne kroki instalatora pokazano na rysunku 7.
CC3200 SDK Service Pack Dodalek Service Pack dla pakielu CC3200 SDK zawiera plik binarny z aktualn'I wersj11 oprogramowania dla mikrokontrolera CC3200. Dodatek Service Pack nalezy wgrac do zewnQlrznej pami~ci S-Flash zainslalowanej na plycie modutu CC3200 LaunchPad. Dodalek ServicePack dla CC3200 SOK pobieramy ze strony li.com/too//cc3200sdk (CC3200SDKServicePock). Proces pobierartia oraz instalowania jest identyczny, jak w wypadku pakietu oprogramowania CC3200 SDK. Aby uaktualnic Service Pack przelqczamy modul CC3200 LaunchPad w lryb programowania pamiQci S-Flash [rysunek 5 ). Dot11czamy modul LaunchPad do portu USB komputera PC i uruchamiamy oprogramowanie CCS UniFlash. Z doslQpnych opcji programu wyhieramy przycisk Formal (pojemnosc pami~ci 1 MB). NaslQpnie restarlujemy modul LaunchPad naciskaj'IC SWl. Rozpoczyna siQ kasowanie pamiE!ci S-Flash.
Aby ulatwic konfigurowanie linii wejscia-wyjscia mikrokontrolera CC3200 firma Texas Instruments udost~p nila apl ikacj~ Pin Mux Tool. Moina j4 pobrac ze slrony li.com/tool/pinmuxtoo/ (PINMUXTOOL-V3 dla CC3200). Proces pobierania oprogramowania jest identyczny jak w przypadku CCSv6. Instal acja przebiega analogicznie jak w przypadku CCS Uniflash. Kolcjne kroki inslalacji pokazano na rysunku 8. Obsluga programu jest latwa inluicyjna. Uruchamiamy Pin Mux Tool. 1'worzymy nowy projekt dla mikrokontrolera CC3200 (Start a new project -+ Device - CC3200 -+ Start). Gdy program zostanie uruchomiony, dodajemy moduly, dla kt6rych chccmy skonfigurowac linie wejscia-wyjscia ( np.: SP!, UART, GP!O, NC). Definiujemy konfiguracj~ dla wyprowadzen mikrokontrolera. Na zakoflczenie generujemy plik wynikowy z konfiguracjq (przycisk Generate w opcjach programu). We wskazanej lokalizacji na dysku kompulera PC lworzone sq pliki: pin_mux_config.c, rom_pin_mux_config.c oraz pin_mux_config.h. Do projektu CCSv6 dolqczamy plik pin_nwx_config.h oraz jeden z plik6w z rozszerzeniem ,,c" [pin_mux_config.c, jesli chcemy korzystac z proccdu r ohslugi linii we-wy z hiblioteki drivera, rom_pin_mux_ config.c, jesli chcemy korzyslac z procedur zapisanych w pamiQci ROM).
Projekt ,,zero" Projekty dla mikrokonlrolera CC3200 (plytka starlowa LaunchPad) bE!dziemy tworzyli z wykorzystaniem srodowiska programistycznego CCSv6. W projeklach
TEXAS INSTRUMENTS
Rysunek 7. lnstalowanie CC3200 SOK: a) ekran powitalny instalatora, b) akceptowanie warunk6w licencji, c) wskazanie folderu, d) rozpocz11cie instalowania, e) koniec pracy instalatora
nie dIa: a I e ksa nde r@kawe czynski. pI
ELEKTRON1KA PRAKTYCZNA 21201 s
e elektroniczne przeznaczone wytqcznie do uZ.ftku Vlltasnego bez prawa do rozpowszechniania.
Rysunek 8. lnstalowanie Pin Mux Tool: a) ekran powitalny instalatora, b) akce ptowanie warunk6w licencji, c) wskazanie folderu, d) rozpocz~cie instalowa nia, e) koniec pracy instalatora
Tabela 1. Pliki dot<1czane do projektu dla CC3200 ...........L~.k~li~a.ci.a..P..li.k.6.vv..................... ...................C>P..i.s.............. .,${CC3200_S DK_ROOT}/inc" Pliki nagl6wkowe dla ' cc3200 ..................... Biblioteki peryferi6w dla cc3200 ..${ CC3200_SDK_ROOT}/driverlib" : Sterowniki peryferi6w dla : cc3200 ,,, ,,, ,,,.............................. .,${ CC3200_SDK_ROOT}/simplelink/" ..${CC3200 SDK ROOT}/simplelink/include" SimpleLink framework '.'$JCC32_D.o)_D_(R.0.().T}/sirnP.leli.nlD/.~~li.bC.................... ; syst~ITl. ope.ra_ cyj_nx_ __R~C>.s.
Tabela 2. Biblioteki dolijczane do projektu dla CC3200 Nazwa Lokalizacja biblioteki Opis biblioteki ....................................................................... ........ driverlib.a .....: '.'$JCC32_00_SDK._R_O.()_T}/driv~rli~/~cs!Rel~~se::. ~riv~ry_
~i.rnP.!.~ li~k.·.?....: ....sJ.c.c.3.?.?.o.-.s.o.K._R.O.C>.TJl.~ i1T1P.1.~1;~1
1~~~~~~~:3. .....'. :·.H~.c.3.?.9.?~.~-~.K.~~.O.C>.'.H?.s l~~!C~s/f.r_e~~~.o.s:·.......'. F.~~-~.~.'.~s.....'. bQdziemy korzys tali z frameworka SimpleLink, ze sterownik6w sprzQtowych driverlib oraz z systemu czasu rzeczywislego freeRTOS. Aby zademonstrowac konfigurowanie projektu dla CC3200 LaunchPad utworzymy projekt startowy tzw. projekt .,zero". Uruchamiamy srodowisko programislyczne CCSv6. Ustalamy lokalizacjQ dla projekt6w CCSv6 [Select a workspace). W naszym wypadku bQdzie to folder ep w lokalizacji c:lti (wpisujemy c:lti\ep w polu workspace). NastQpnie lworzymy n owy .,pusty" projekl dla m ikrokontrolera CC3200. W tym celu menu programu wybierarny opcj~ Project -+ New CCS Project. Zaznaczamy mikrokontroler CC3200. Podaje my nazw~ projektu. Zatwierdzamy ustawienia przyciskiem Finish [rysunek 9). Gdy projekt zoslanie ulworzony przechodzimy do opcji konfiguracyjnych projeklu (Project -+ ProperUes). DostQpne S
tyy;>tfilttrtt:d;
..
Crute>•n •mptyprajutfully1nit1ahndfor
ri EmptyPf(ljttt
4
[i fmptyPra1nt{withm111A.() [o EmptyAmmbly-onlyPr"tut [i EmptyRTSC Pro,tct G:I Bu 1cExtmpl'1
lo
HtlloWorld ~ TI·RTOSfofSlmpl,lint
Rysunek 9. Tworzenie projektu dla CC3200 Nast~pnie przechodzimy do zakladki Build gdzie w polu ARM Compiler wprowadzimy ustawienia d la kompilatora. W polu Processor Options ustawiamy wsparcie dla liczb zmiennoprzecinkowych (--float_support funkcja fpa/ib). IN polu Advenced Options -+ Predefined Symbols definiujemy flagi: USE_FREERTOS ( uzycie systemu czasu rzeczywistego freeRTOS), SL_Pl..ATFORi\.f_MUL17_ THREADED [framework SimpleLink w trybie obslugi wielu w11tk6w). W polu Include Options (dol11czanie plik6w zr6dlowych ) wprowadzamy uslawienia, jak w labeli 1. NaslQpnie, nie opuszczajqc zakladki Build, w polu AllM Linker wprowad zamy ustawienia dla linkera. W polu Basic Options uslawiamy rozmiar slerty [Ox8000) oraz slosu programu [OxBOO). W polu File Search Path dodajemy pliki z bibliotekami dla driver6w, SimpleLink oraz FreeRTOS. Dodatkowo, podajemy sciezki dostE:pu do b ibliotek. Ustawicnia umieszczono w labeli 2.
e' Vy·c9J5n i 8EC~Rcml~~nd-!M"@d1awe czynski. pI W, d an i e e I e~:tro n i czn e p rzezn a czo n e
W projektach dla CC3200 korzystac b'ldziemy z bibliotek: driverlib . simplelink. free_rtos. Kody zr6dlowe bibliotek w wersjach dla cc s. IAR. GCC dost~pne Sil w pakiecie oprogramowania C0200-SDK.
--
Cr;;;;:;;-~ ..... ~_ _ _---:] _~- ~
--
'l!i!£!!= .=..,----~::i
r-=-
I
':l
SDK w folderze cc3200-sdk/tools/ccs_patch odnajdujemy plik CC3200.ccxml. Importu jemy plik z opci'I kopiowania do projektu. Nast~pnie w oknie Target Configurations zaznaczamy zaimporlowany plik CC3200.ccxml i naciskamy prawy przycisk myszy. Z dost~pnych opcji wybieramy Set as Default. Konfiguracja debuggera zostaje przypisa na do projektu.
Podsumowanie Rysunek 10. Konfiguracja projektu dla CC3200 Konfiguracj~ debuggera (zakladka Debug) imporlu· jemy z pliku dostarczonego w pakiecie oprogramowania CC3200 SDK. Zamykamy konfiguracj~ projektu i z menu programu wybieramy View -+ Tc:1rget Configurotions. W oknie 1/Jrget Configurations zaznaczamy opcjQ User Defined. Naciskamy prawy przycisk myszy i z dost~p nych opcji wybieramy Import Target Canfiguration. W mie jscu instalacji pakietu oprogramowania CC3200
W tym artykule opisano spos6b zai nstalowania pakiet program6w niezb~dnych do pracy z mikrokontrolerem CC3200. Korzystajqc z srodowiska programistycznego CCSv6 utworzylismy projekt startowy tzw. projekt zero dla CC3200. W kolejnym numerze EP zaprezentujemy projekt sterownika inteligentnej szafy na ubrania. Urz4dzenie odczyla z Internetu prognoz~ pogody i na jej podstawie zaproponuje uzytkownikowi odpowiedni zeslaw ubran. Za baz~ sprz~towq projektu poslu:iy nam plytka starlowa CC3200 LauchPad. lukasz Krysiew icz, EP
Serwisywww dla brani:y elektroniki i automatyki
•
• Sabo 000
ElektronikaB2B
AutomatykaB2B
Ponal brantowy dla elektronikOw
Port.;11 braniowy dla a\t\Qm01tyk6w
odston miesi~cznie
ponad
140 000 ui:ytkownik6w
~r1
miesi~cznie
ooo
subskrybent6w codziennego newslettera bez prawa do rozpowszechniania.
STM32 dla poczcttkujctcych (i nie tylko) RTC, czyli zegar i kalendarz Uklad zegara RTC stanowi integralnct czc:sc kontrolerow STM32. Podane informacje i przyklady powinny pomoc w jego zastosowaniu w roinych aplikacjach wymagajctcych odmierzania czasu. W artykule om6wiono wybrane 7.astosowania modulu RTC zaimplementowanego w STM32. Opisano funkcje biblioteczne sluz<1ce do obslugi RTC oraz Backup Domain. Zaprezentowano przykladowe procedury obslugi sluz<1ce do odczytu czasu, daty, korekty daty. Na koniec zaprezentowano program demonstracyjny, w kt6· rym praktycznie zrealizowano przykladowy zegar.
RTC zastosowania Najbardziej oczywistym sposobem wykorzystania ze· gara RTC (Real-time clock) jest budawa r6Znego typu czasomierzy z kalendarzem i budzikiem, jednak zastosowan moze bye znacznie wiElcej. Dol<1czenie do kontro· !era pamiQci wymiennej typu karta SD i zapis danych w formacie standardowych plik6w wymaga podania
RTC zasada dzialania i budowa
BTI
GND~ I 1i------ - - - ~32 3V/KOSZVK BAT
s
PDO-OSC_IN
~
>
§>
PDt-OSC_our PD2 PCO
PCI PC2 PC3 PC4 PCS
PC6 PC7
PCS PC9
PCIO PCll PCl2
2
GNDt1 - --
I
3 -; 1-------~-1 PCl4-0SC32_1N !Sp
C4
GNDl1 - --
PCl3·TAMP_RTC
!Sp
C3
rzeczywistego czasu i daty ich utworze nia. Moina oczy· wi§cie markowac te warto§ci, ale znacznie rozsqdniej jest uzyc odczytanego z zegara realnego czasu. Za pomoc'I RTC mozna lei okreslac i zapamii:tywac moment wyst<1· pienia rejestrowanych zdarzefi. W rM.nego typu s terownikach zegar mozna wykorzystac do inicjowania akcji w zaleznosci od pory dnia czy daly. do pom iaru czasu ild. Zegar RTC mofo bye uzyty do wybudzenia urzqdzenia zasilanego z baterii z trybu obniionego poboru mocy. W dalszej czEliici tekslu skupimy siEl na podstawowych sposobach wykorzystania RTC do pomiaru czasu. Z kwestia· mi precyzyjnego strojenia zegara czy jego nietypowego uzycia np. do wybudzania systemu mozna siEl 7.apoznac chociazby w notach aplikacyjnych dostqpnych na slronach www. st.com powiqzanych z konkretnym typem mikrokontrolera.
~768kHz
I
-< 1-- - - - -- '4- --< PCIS-OSC32_our
Rysunek 1. Elementy zewmitrzne niezbEldne do pracy RTC
Uklad !UC do dzialania potrzebuje :Zr6dla precyzyjnych impuls6w zegarowych. W mikrokontrolerze STM32 mozna wykorzystac w tym celu np. wewnqtrzne impulsy taktuj<1ce, jednak lepiej postuzyc si
e' Vy·c98n i 8EC~Rcml~~nd'!M"@d1awe czynski. pI W, d an i e e I e~:tro n i czn e p rzezn a czo n e w,tt 'I.czn i e do uZ.ftku Vilt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.
PCLK1
Jak to wczefoiej napisalem gl6wne bloki zegara sq nieprzcrwanie zasilane alba nap iQciem zasilan ia m ikrokontrolera, albo podtrzymywane bateryjnie. Na rys. 2 te bloki zaznaczono ciemniejszym kolorem. Z pozostalymi nkladami kontrolera zegar RTC komnnikuje siq poprzez wewn~trznq magistral~ APBl. Dokladny opis bndowy i om6wienie rejestr6w nl
RTC_CR
RTC_Seoond RTC_Ow!tt6ow RTCfi&lm
RTC i Backup Domain
-·-
Obwody zegara nie S
--·..
WKUP pin
Rysunek 2. Schemat blokowy zegara RTC
Na szczeg6lna uwag~ zasluguj4 RTC_GetCounterO i RTC_SetCounterO pozwalaj'lce na odczyt i zapis rejeslrn zegara RTC_CNI Funkcja FrfC_SetAlam10 pozwala zapisac now4 wartosc do rejeslru ala rmu RTC_Alarm. lstolne Sq tak· :le d wie oslatnie funkcje na liscie: RTC_ 1'\bitForLastThskO - czuwaj11ca nad prawicilowym zakonczeniem kolejnej operacji zwiqzanej z dost~pem do rejeslr6w RTC oraz RTC_ 1'\bitForSynchroO -synchronizuj'lca przeptyw danych pomi~dzy blokami RTC a magistralq APB1. W podobny spos6b mo:i:na podejrzec funkcje zwiqzane z rejcstrami z Backup Domain . W pasku wyszukiwarki nalezy wpisac BKP. Z wyswietlonej listy najbardziej interesuj<1ce sq fnnkcje BKP_ReadBackupRegisterO i BKP_ lNriteBackupRcgister[). Dzi~ki nim jest nlatw iony odczyt i zapis 16-bitowej danej do wybranego rejestru z Backup Domain.
Funkcje biblioteczne Przejrzenie funkcji STM32F10x Standard Peripherals Firmware Library zwiqzanych z zegarem czasn rzeczywistego jest mozliwe po otworzcnin pliku stm32f10x_stdperiph_lib_um.chm i wpisanin w poln wysznkiwarki skr6tu RTC. Po wybraniu opcji STM32F1 Ox Standard Peripherals Library -Footer i polem HTC_ Exported_Functions zostanie wyswietlona lista doslQpnych funkcji.
lnicjowanie RTC W czasie wylqczenia gl6wnego zasilania zegar RTC jest podtrzymywany przez bateri~ jednak po restarcie nalezy kazdorazowo zainicjowac dost~p do jego rejestr6w.
; Listing 1 . Inicjowanie zegara czasu r zeczywistego ~ //ini c jowanie zegara czasu rzeczywi s t ego : void RTC Inicjac j a (vo id) : { /* Enable PWR and BKP c l ocks */ RCC APBlPe r i phClockCmd(RCC APBlPeriph PWR
/* Wait unti l last write operation on RTC registers has finished * / RTC Wait ForLast Task() ; / * Enabl e the RTC Second */ / / RT C ITConf i g I RTC I T SEC ,
~
l
ENABL E) ;
1
I* En3ble the RTC-Al3rm */
~~cw!~~o~~~{~Tia~~-:~~~eE~~=~!~~on
on RTC
i
regis t ers has fini shed*/
J
RTC Wa i tForL ast Task () ;
/* Set RTC prescal er : set RTC period to lsec */ RTC SetPrescal er(32 7 6 7 ) ;
:
:
1_i
/ • RTC period= RTCCLK / RTC PR =
( 3 2 . 7 6 8 KHz ) / (32767+1 )
*/
/ * Wai t until last wr ite operation on RTC regi sters- has fin ished * / RTC_ WaitForLastTask{) ;
