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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Emparelhar um multímetro digital com um computador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição Conectar um multímetro de pequeno porte a um computador pessoal permite o processamento estatístico dos resultados de uma série de medições. Por exemplo, é possível investigar a dispersão de parâmetros de um grupo de componentes ou mudanças na tensão e capacidade das baterias durante a descarga. Pode-se imaginar uma série de outras aplicações de tal "tandem", cuja criação é descrita neste artigo. Recentemente, os multímetros da série 830, por exemplo, DT830 ou M-830, se espalharam entre os radioamadores. Eles têm um erro relativamente pequeno, o que permite que sejam usados para uma ampla gama de medições. Usando o dispositivo proposto, você pode inserir dados do multímetro em um computador para processamento posterior. Multímetros com esse recurso geralmente possuem uma interface RS232 e são relativamente caros. O adaptador proposto é feito de componentes baratos amplamente disponíveis. Os dados numéricos são lidos diretamente dos pinos ADC do multímetro e transmitidos por um link serial. Não é recomendado o uso de multímetros para esse refinamento, nos quais um chip ADC é instalado em uma versão sem moldura. O coração dos multímetros da série 830 é o ICL7106 ADC (analógico doméstico do K572PV5; a descrição pode ser encontrada em [1]). A descrição do funcionamento e o esquema do multímetro podem ser encontrados em [2, 3]. O ADC interage com o LCD através do controle estático [4] - cada elemento da imagem é controlado através de uma saída separada do microcircuito, à qual são aplicados pulsos retangulares de tensão, defasados em 0° ou 180° em relação aos pulsos aplicados ao fio indicador comum. Se as fases nas saídas do LCD coincidirem, o segmento não é excitado. O dispositivo proposto consiste em duas partes: um bloco para converter dados do ADC (multímetro LCD) e um bloco para transmitir dados para um computador. Na unidade de conversão, os registradores de deslocamento CMOS com carregamento paralelo DD1-DD3 são usados para determinar o estado das saídas de controle de baixa corrente do indicador (Fig. 1).
O dispositivo funciona da seguinte maneira. Em um nível baixo no pino 1 dos registradores DD1-DD3, o carregamento assíncrono é executado. Depois que um nível alto é aplicado a este pino (através da linha RD), os dados são fixados, que são deslocados ao longo da borda dos pulsos de clock no pino 2. Os dados são levados do pino 9 do registrador DD3 para o barramento DATA. Como o código de sete segmentos é redundante (esses bits / são "supérfluos"), informações sobre vírgulas podem ser transmitidas adicionalmente nesses bits. Esta informação é retirada dos terminais 12 e 16 do multímetro LCD. Esses pinos podem ser conectados aos coletores dos transistores ou diretamente à chave multi-posição do multímetro. Essa chave, por sua vez, os liga diretamente ao positivo (alto) da bateria. Este estado não permite distinguir entre vírgulas em um nível alto no pino BP (pino 21 do ADC). Ambas as vírgulas serão canceladas, pois há nível alto nas saídas 12 e 16 do LCD. A unidade de transferência de dados pode ser construída de várias maneiras. Sua versão simples é mostrada na Fig. 2. Ele serve para combinar com a porta LPT e está completamente alojado em um invólucro de conector XS1 adequado. A energia é fornecida por uma fonte externa com uma tensão de 9 ... 15 V. Os conectores XP2 e ХРЗ são conectados usando um cabo de fita plana com conectores correspondentes - IDC-10F. O plugue XP2 pode não estar presente se o cabo estiver conectado diretamente à porta. Com o conector XP2 desconectado, os microcircuitos DD1-DD3 são desenergizados e o multímetro pode ser usado da maneira usual. A transmissão de dados é totalmente controlada pelo computador. O código fonte do programa de controle para DOS está no arquivo m_lpt.cpp [5].
A versão fornecida do bloco não possui isolamento galvânico, portanto deve ser usada com muito cuidado. Por exemplo, uma tensão de 30 V entrando na porta LPT durante uma falha no chip ADC pode danificar a placa-mãe. Para eliminar essa deficiência, um esquema mais complexo da unidade de transmissão de dados foi desenvolvido (Fig. 3). É uma unidade microcontroladora com isolação galvânica e transmissão de dados via canal serial RS232. O uso de um microcontrolador de chip único possibilitou minimizar o consumo de energia e reduzir as dimensões.
O microcontrolador PIC12F629 possui 1024 palavras FLASH de memória de programa, 64 bytes de memória de dados, 6 portas de E/S e uma frequência de clock interno de 4 MHz. Não possui transceptor de hardware (USART), portanto o protocolo RS232 é reproduzido por software. O microcontrolador é alimentado por um gerador de clock interno de 4 MHz, para o qual é fornecida calibração por software. Além disso, o bloco pode usar o microcontrolador PIC12F675, idêntico ao PIC12F629 com um ADC adicional de quatro canais (10 bits). Outros parâmetros destes microcontroladores e documentação técnica podem ser encontrados em [6, 7]. A programação pode ser feita usando o programador EPIC. O firmware é mostrado na tabela. Todos os elementos do bloco de acordo com o esquema da Fig. 3, com exceção do conector XP4, pode ser colocado dentro da caixa do multímetro, conectado à porta COM com um cabo de modem convencional. Os dados de informação são emitidos em pacotes de dois bytes mediante solicitação. Uma solicitação através do optoacoplador U3 é formada no pino 7 DD5 por uma queda de sinal de alto para baixo, que corresponde à transmissão de um byte zero pelo computador. Após receber a requisição, em 3 ms, os dados são carregados dos registradores DD1-DD3 e convertidos. Em seguida, é transmitido o primeiro byte (2 ms para uma velocidade de 4800 bps) e é mantida uma pausa de 3 ms. Depois disso, o segundo byte é transmitido e o bloco de transferência de dados é desativado até a próxima solicitação. O formato dos bytes transmitidos é mostrado na fig. quatro.
NUM1 - o dígito mais significativo do LCD, NUM4 - o dígito menos significativo, respectivamente. KF - coeficiente pelo qual o valor do indicador obtido é dividido. Por exemplo, as leituras do indicador (-12,36) corresponderão a: NUM=1, NUM2=2, NUM3=3. NUM4=6, KF=100, ZNAK=1. Optoacopladores de isolamento galvânico relativamente lentos não podem operar em velocidades superiores a 9600 bps, embora 2400 bps seja suficiente neste dispositivo. O firmware do microcontrolador especifica uma taxa de transmissão de 4800 bps. O nó de saída da unidade de transmissão é feito nos optoacopladores U1 e U2 de acordo com um esquema simétrico. Os diferentes níveis nos pinos 5 e 6 do DD5 ativam o diodo emissor de um dos optoacopladores. Os resistores R5 e R6 são usados para proteger a porta COM em caso de instalação inadequada ou outros problemas de funcionamento. O circuito de solicitação do optoacoplador (U3) é feito de acordo com um circuito assimétrico. O diodo VD1 serve para proteger o LED do optoacoplador contra tensão reversa na entrada. Agora, algumas palavras sobre a operação do software. O software de controle para o computador e o controlador PIC é construído da mesma forma [8]. Cada ciclo de conversão de dados numéricos do LCD do multímetro consiste nas seguintes etapas. Primeiro, as informações são gravadas (escritas) nos registros, depois são deslocadas sequencialmente e lidas na memória, todos os dígitos são invertidos em alto nível no pino 21 (BP) do ADC, o sinal, vírgulas e dígito de alta ordem de os dígitos restantes do LCD são lidos, os dígitos restantes do LCD são convertidos, verificação de erros. O programa para o controlador PIC adicionalmente empacota os dados em dois bytes e os transfere por um canal serial.
Em vez dos optoacopladores U1, U2 indicados no diagrama, você pode usar o dispositivo duplo TLP521-2. Capacitores C2, C3 - K50-35 ou outros pequenos. Capacitores C1, C4 - cerâmicos. Resistores - qualquer um, projetado para montagem em superfície (tamanho 1206). O tipo de conector XS1 depende do cabo de extensão utilizado (no diagrama é indicado para um cabo de impressora padrão). A placa de circuito impresso é feita individualmente para o modelo de multímetro existente e colocada dentro dele. Os chips DD1-DD3 são montados na superfície da placa de circuito impresso em ambos os lados. Na mesma placa de circuito impresso, os elementos do dispositivo mostrado na Fig. 3. O plugue XP4 é instalado diretamente na caixa do multímetro. Você pode usar um análogo importado do registro KR1564IR9 - 74NS165 em uma caixa de montagem em superfície. Em seguida, os microcircuitos DD1-DD3 são montados em uma placa de circuito impresso de um lado medindo 50x13 mm e os demais elementos são montados em uma placa de circuito impresso separada. No entanto, devido ao passo reduzido do pino (1,27 mm), a instalação é muito mais complicada. No regulador de tensão DA1 é possível utilizar 78L05, KR1157EN5A ou KR1157EN502A, levando em consideração a diferença na numeração dos pinos. Literatura
Autor: V.Stepnev, Moscou
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