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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Interface com um multímetro digital de computador série 830. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Microcontroladores 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 estudar a variação dos parâmetros de um grupo de componentes ou as alterações de tensão e capacidade das baterias durante o processo de descarga. Pode-se imaginar uma série de outras aplicações de tal “tandem”. 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 de um multímetro em um computador para processamento posterior. Multímetros com esse recurso geralmente são equipados com interface RS232 e são relativamente caros.
O adaptador proposto é feito com componentes baratos e amplamente disponíveis. Os dados numéricos são lidos diretamente dos pinos ADC do multímetro e transmitidos por um link serial. Para esta modificação, não é recomendado o uso de multímetros que possuam microcircuito ADC instalado em versão empacotada. 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 de conversão de dados de um ADC (multímetro LCD) e um bloco de transmissão de dados para um computador. No bloco de conversão, registradores de deslocamento CMOS com carregamento paralelo DD1-DD3 são usados para determinar o estado dos pinos de controle do indicador de baixa corrente (Fig. 1). O dispositivo funciona da seguinte maneira. Quando o pino 1 dos registradores DD1-DD3 está baixo, o carregamento assíncrono é executado. Depois que um nível alto é aplicado a este pino (através da linha RD), os dados são capturados, os quais são deslocados ao longo da borda dos pulsos de clock no pino 2. Os dados são levados do pino 9 do registro DD3 para o barramento DATA. Como o código de sete segmentos é redundante (os bits c e d são “extras”), esses bits podem transmitir adicionalmente informações sobre vírgulas. Esta informação é obtida dos pinos 12 e 16 do multímetro LCD. Esses pinos podem ser conectados aos coletores dos transistores ou diretamente à chave multiposição do multímetro. Essa chave, por sua vez, os conecta diretamente ao terminal positivo da bateria (nível alto). Esta condição não permite distinguir vírgulas em alto nível no pino VR (pino 21 do ADC). Ambas as vírgulas serão apagadas, pois há nível alto nos pinos 12 e 16 do LCD. A unidade de transmissão de dados pode ser construída de diversas maneiras. Sua versão simples é mostrada na Fig. 2. Ele é usado para fazer interface 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 ХР2 e ХРЗ são conectados usando um cabo plano com conectores correspondentes - IDC-10F. O plugue XP2 pode estar faltando se o cabo estiver conectado diretamente à porta. Quando o conector XP2 é desconectado, os chips DD1-DD3 são desenergizados e o multímetro pode ser usado da maneira usual. A transferência de dados é controlada inteiramente pelo computador. O código-fonte do programa de controle para DOS está localizado no arquivo mjpt.cpp do arquivo do programa. A versão indicada do bloco não possui isolamento galvânico, portanto deve ser utilizado com muito cuidado. Se, por exemplo, uma tensão de 30 V entrar na porta LPT devido a uma falha no chip ADC, isso poderá 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 de memória de programa FLASH, 64 bytes de memória de dados, 6 portas de E/S e um gerador de clock interno de 4 MHz. Não possui transceptor de hardware (USART), portanto o protocolo RS232 é reproduzido em software. Tabela 1
O microcontrolador opera a partir de um gerador de clock interno de 4 MHz, para o qual é fornecida calibração de software. O bloco também pode utilizar o microcontrolador PIC12F675, idêntico ao PIC12F629 com um ADC adicional de quatro canais (10 bits). Os demais parâmetros destes microcontroladores e documentação técnica podem ser encontrados em [5, 6]. A programação pode ser feita usando o programador EUR. O firmware é mostrado na Tabela 1. 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 byte duplo mediante solicitação. Uma solicitação através do optoacoplador U3 é gerada no pino 7 do DD5 por uma queda de sinal do nível alto para o nível baixo, o que corresponde ao computador transmitindo um byte zero. Após receber a solicitação, em 3 ms, os dados são carregados dos registros DD1-DD3 e convertidos. A seguir, 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 transmissão de dados é desligado até a próxima solicitação. O formato dos bytes transmitidos é mostrado na Fig. 4. NUM1 é o dígito mais significativo do LCD, NUM4 é o dígito menos significativo, respectivamente. KF é o coeficiente pelo qual o valor do indicador resultante 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 sejam suficientes neste dispositivo. O firmware do microcontrolador define a taxa de transferência para 4800 bps. O nó de saída da unidade de transmissão é feito por meio de optoacopladores U1 e U2 de acordo com um circuito simétrico. Os diferentes níveis nos pinos 5 e 6 do DD5 ligam o diodo emissor de um dos optoacopladores. Os resistores R5 e R6 servem para proteger a porta COM em caso de instalação incorreta 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 acoplador óptico da tensão reversa na entrada. Agora algumas palavras sobre o funcionamento do software. O software de controle do computador e do controlador PIC é construído da mesma forma [7]. Cada ciclo de conversão de dados numéricos do multímetro LCD consiste nas seguintes etapas. Primeiro, a informação é gravada (escrita) em registradores, depois é deslocada e lida na memória, todos os bits são invertidos em alto nível no pino 21 (BP) do ADC, o sinal, as vírgulas e o bit mais significativo de o LCD é lido, os bits restantes do LCD são convertidos e os erros são verificados. O programa para o controlador PIC compacta adicionalmente os dados em dois bytes e os transmite por um canal serial.
Em vez dos optoacopladores U1 e U2 indicados no diagrama, você pode usar um dispositivo TLP521-2 duplo. Capacitores C2, C3 - K50-35 ou outros pequenos. Os capacitores C1, C4 são cerâmicos. Resistores - qualquer um projetado para montagem em superfície (tamanho 1206). O tipo de conector XS1 depende do cabo de extensão utilizado (mostrado no diagrama de um cabo de impressora padrão). A placa de circuito impresso é confeccionada individualmente para o modelo de multímetro existente e colocada em seu interior. Os chips DD1-DD3 são montados na superfície da placa de circuito impresso em ambos os lados. A mesma placa de circuito impresso pode conter os elementos do dispositivo mostrados na Fig. 3. O plugue XP4 é instalado diretamente no corpo 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 unilateral medindo 50x13 mm, e os demais elementos são montados em uma placa de circuito impresso separada. No entanto, devido ao passo de chumbo reduzido (1,27 mm), a instalação torna-se significativamente mais complicada. No estabilizador de tensão DA1 é possível utilizar 78L05, KR1157EN5A ou KR1157EN502A, levando em consideração a diferença na numeração dos pinos. baixar arquivo de software para emparelhar um multímetro digital com um computador. Literatura
Autor: V. Stepnev; Publicação: cxem.net
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