Page 1

Sterownik bipolarnych silnik6w krokowych • USB Audio DAC - karta muzyczna z interfejsem USB np. do RaspberryPi • Aktualizacj a oprogramowania sterownika urz<1dzen zasilanych z sieci • LED Dimmer - regulator oswietlenia LED • lzolator JTAG • Reduktor mocy e woru • Klnzonk~ llgnik ere STM32LO: Cortex-MO+ do energooszczi:dnego kompletu •Volte raft LSG-4 DMM - lokalizator przewod6w z multimetrem • Materialy termoprzewodl'!ce • u-blox C027 - zestawy startowe do aplikacji typu Internet of Things· Seria 57-1500: modul licznika technologicznego TM Count 2•24 V • Yokogawa PX8000 - oscyloskop do pomiar6w mocy

l Przegl<1d modul6w ethernetowych • Uklady zasilania wzmacniaczy lampowych - zasilanie obwod6w zarzenia lamp elektronowych • Czy nadszedl czas na zmiam~? Migracja z platform 8-bitowych do 32-bitowych • Uiycie biblioteki graficznej Microchipa Z Swietlaczem LCD D sterowolkiem 8SD1289


OD WYDAWCY M iesi~znik

Cenne zestawy do wzi ~cia W majowym numerze Elektroniki Praktycznej sypnEllo fa ntami! NaprawdEl warto zwr6cic uwagEl na zestawy, kt6re doslownie sq do rozdania zupelnie za darmo. vVystarczy zarejestrowac siEl lub podzielic pomyslem na aplikaciEl· W zamian za zarejestrowanie siEl na stronie internetowej fumy Microchip, mozna otrzymac zestaw ewaluacyjny ,,MiWi Protocol to Wi-Fi \<V't reless Demo Kit" (numer DM182018) bEldqcy pomostem pomiEldzy technologiami MiWi i Wi-Fi. Standard MiWi jest protokolem lqcznosci bezprzewodowej opracowanym przez firmEl Microchip, bazujqcym na uktadach radiowych standardu CEEE 802.15.4. Stuzy on do tworzenia sieci lokalnych WPAN, a przy jego opracowywaniu kierowano siEl gl6v.rnie kryteriami !atwosci uzycia, niewielkiej liczby komponent6w oraz oszczEldnosci energii. Oryginalnie ten standard transmisji jest przeznaczony do uktad6w a utomatyki budynk6w, sieci czujnik6w, zdalnego sterowa.nia itp. Oferowana przez Microchip plytka gt6wna maze zostac dolqczona do komputera lub smartfonu za pomocq sieci Wi-Fi. Dzi!lki temu, komputer maze korzystac z urzqdzen z interfejsem MiWi, z kt6rymi plytka g!6wna komunikuje siEl bezprzewodowo. Na kazdej z trzech plytek nalezqcych do zestawu zamontowano transceivery Microchip MRF24J40MA pracuj(lce w standardzie MiWi w pasmie 2,4 GHz. Plytka gl6wna ma takze transceiver Wi-Fi 2,4 GHz - Microchip MRF24WGOMA Kolejnym wartosciowym zestawem, doslownie swiezynk.1, kt6rq moin1 zdaniem nalezy siEl bezwzgl!ldnie zainteresowac, jest RioTboard. Zestawy te to bogato wyposa:Zone mikrokomputery, przystosowane do pracy pod kontrolq system6w operacyjnych Android i Linux. !ch sercem jest mikroprocesor z rdzeniem Cortex-A9 - multimedialny Freescale i.MX 6Solo. Opr6cz Lego plalforma RloTboard zawiera wiele modul6w peryferyjnych, w tym: kartEl sieciowq Ethernet lOM/lOOM/Gb, interfejsy USB (1x2.0 OTG High Speed oraz 4 XUSB 2.0 High Speed 2.0), interfejsy RGB (LVDS, HDMJ i r6wnoleg!y RGB do wyswietlaczy LCD), interfejsy do obslugi kart pamiElci micro TF i SD, wejscia dla sluchawek analogowych i m.ikrofonu, interfejs dla kamery, party szeregowe, a takZe uruchomieniowe zlqcze konfiguracyjne i zlqcze JTAG. Opr6cz mikroprocesora gl6wnego na plytce zamontowano r6wniez mikrokontroler Freescale Kinetis K20, zintegrowany uklad zarzqdzania zasilaniem Freescale MMPF0100, 1 GB parni!lci DDR3 (800 MHz) oraz kartEl eMMC 4 GB. Taki mikrokomputer, a mamy ich do rozdania az 10, jest doskonalym ,,jqdrem" ukladu automatyki domowej, odtwarzacza multimedialnego i innych urz(ldzen. Aby otrzymac szanSEl na ptytkEl trzeba wejsc na strOnEl internetowq Ele ktroniki Praktycznej i do konca maja 2014 wypelnic zamieszczony tam formularz. Kolejnym zestawem ,,do wziElcia", podobnie jak RloTboard zwiqzanym z technologiq Internet of Things, jest u-blox C027 od fi.rmy Microdis. U podstaw pomyslu na opracowanie tego zestawu le:i;al fakt, :i;e \viele urzqdze11 zwi1jZanych z loT jest przeno8nych, MElC czasami z r6znych powod6w jest korzystne, aby znac ich aktualn<i lokalizacjEl. Duzym ulalwieniem przy projeklowaniu takiej aplikacji jest u:i:ycie plylek deweloperskich u·blox C027, kt6re opr6cz obslugi komunikacji przez siee kom6rkow'l, S<t tez wyposazone w odbiornik GPS. Plytki C027 firmy u-blox umozliwiajq wykonywanie prototyp6w r6znorodnych urzqdzen sieciowych. Producent z zalozenia przygotowal je pod kqtem aplikacji Z\viqzanych z technologiq loT, zapewniajqc im mozliwosc niep rzerwanej komuni· kacji z ln lerne lem. Zeslawy C027 sq wielkosci karty kredytowej, dziElki czemu !atwo za ich pomocq tworzyc urzqdzenia przenosne. !ch sercem jest 1nikrokontroler z rdzeniem Cortex-M3 wyposazony w 64 kB pamiElCi RAl\1, pamii;;c Flash mieszcz(lC<t 512 MB, taktowany przebiegiem o czElstotliwosci 96 MHz. Komunikacja z Internelem odbywa siEl przede wszystkim z uzyciem modul6w UMTS/CDMA lub GSM (zaleznie od wersji). Co wazne, zestawy mozna pr0t,>ramowac w darmowym srodowisku mbed. Ten niezwykle cenny zestaw jest do wziElcia w ranrnch klubu KAP. Wystarczy jedynie pochwalic siii pomyslem na jego zastosowanie i juz. ZachElcan1!

eWyc~.3nie

dla: Jakub Rudolf t'96006)

W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

.,Elektronika Praktyczna"

(12 numer6w w rok.u) jest wydawany przez AVT-Korporacja Sp. z o.o. we wsp61pracy z wieloma redakcjami zagranicznymi. Wydawca:

AVT-Korporacja Sp. z o.o. 03-1 97 Warszawa, ul. Leszczynowa 11 •

teL: 22 257 84 99, laks: 22 257 84 00

Adres redakcji: 03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11 tel. : 22 257 84 49, 22 257 84 60 tel. : 22 257 84 65, 22 257 84 48 faks: 22 257 84 67

e-mail: redakcja@ep.com.pl www.ep.com.pl Redaktor Naczelny:

Wieslaw Marciniak Redaktor Programowy, Przewodnicz(lcy Rady Programowej: Piotr Zbysir'lski Zast~pca

Redaktora Naczelnego,

Redaktor Prowadz~cy: Jacek Bogusz, tel. 22 257 84 49

Redaktor Dzialu Projekt6w: Damian Sosnowski. tel. 22 257 84 58

Szef Pracowni Konstrukcyjnej: Grzegorz Becker. tel. 22 257 84 58

Menad:i:er magazynu Katarzyna Wilniewska, tel. 22 257 84 65. 500 060 817

e-mail: k.wisniewska@ep.com.pl Marketing i Reklama: Bozena Krzykawska, tel. 22 257 84 42 Katarzyna Gugata, tel. 22 257 84 64 Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60 Andrzej Tumanski, tel. 22 257 84 63 Maja Gilewska, tel. 22 257 84 7 1 Sekretarz Redakcji: Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60 DTP i okladka:

Dariusz Welik Redaktor strony internetowej www.ep.com.pl Mateusz Woiniak Stali Wsp61pracownicy: Arkadiusz Antoniak. Rafaf Baranowski, l ucjan Bryndza, Marcin ChruSciel, Jaroslaw Dolir1ski, Andrzej Gawryluk, Krzysztof G6rski, Tomasz Gumny. Tomasz Jabtollski, Michaf Kurzela. Szymon Panecki, Krzysztof Paprocki, Krzysztof Pfawsiuk, Slawomir Skrzyr\ski, Jerzy Szczesiul, Ryszard Szymaniak, Adam TatuS, Marcin Wi(lzania, Tomasz Wtostowski, Robert Wolgajew

Uwaga! Kontakt z wymienionymi osobami jest moiliwy via e-mail, wedlug schematu: im i~.nazwisko@ep.com . pl Prenumerata w Wydawnictwie AVT www.avt.pl/prenumerata lub tel: 22257 84 22 e-mail: prenumerata@avt.pl www.sklep.avt.pf. tel: 122) 257 84 66

Prenumerata w RUCH S.A. WlN\<V.prenumerata.ruch.com.pJ lub tel: 801 800 803, 22 7 17 59 59

e-mail: prenumerata@ruch.com.pl

~

wydawnictWO AVT-Korporacja Sp. z o.o.

naleZy do lzby Wydawc6w Pra.sy

Copyright AVT·Korporacja Sp. z o.o.

03-197 Warszawa, ul. leszczynowa 11 Projekty publikowane w .,Elektronice Praktycznej" mogq byCwykorzystywane wvfttcznie do wlasnych potrzeb. Korzystanie z tych projekt6w do innych ce16w, zwlaszcza

do dzlalalnoSd zarobkowej, wymaga zgody redakcji ,.Elektroniki Praktycznej". Przedruk oraz umieszczanie na stronach internetowych caloki lub fragment6w publikacji zamieszczanych w .,Elektronice Praktycznej" jest dozwolone wyf(lcznie po uzyskaniu zgody redakcji. Redakcja nie odpowiada za treSC reklam i ogtoszerl zamieszczanych w .,Elektronice Praktycznej".

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp oV11SZe c. h n i an i a.


Rozwiqzania lnteligentnych Sensor6w 10-Link (I EC 61131-9) jest pierwszq_ magistralq_ wykorzystujq_cq_ niezaleznq_ technologi~ 10 b~dq_cq_ swiatowym standardem przeznaczonym do komunikacji z inteligentnymi czujnikami i aktuatorami. Potq_cz si~ z przysztosciq_! Teraz!

Najwai:niejsze ,~hy

latwa integracja interfejsu "" Ethe~

Duza niezawodnosc

Mafy pob6r mocy lnteligentna obstuga czujnik6w analogowych

Dowiedz si~ wi~cej i zarejestruj, aby otrzymac szans~ na wygranie zestawu Remote¡l/O ToolBox lub RL78 10-Link Slave:

www.renesas.eu/iolink

Skalowal nose Miniaturowe obudowy

www.renesas.eu

~ENESAS


Nr 5 (257) Maj 2014

Projekty Miniaturowy serwer http. Pomiar t emperatury i sterowanie przekafoikami przez WWW.... .......... 20 Sterownik bipolarnych silnik6w krokowych .................................................................................... 26 USB Audio DAC. Karla muzyczna z interfejsem USB.. ... 30 Aktualizacja sterownika AVT 5408......................................................................... .. .......... 36

Miniprojekty LED Dimmer - regulator oswietlenia LED ........... lzolator programatora JTAG AVR. Red uktor mocy cewki elektrozaworu ..

................................................... 39 ... 40 ...41

Projekt Czytelnika Kieszonkowy licznik Geigera

............................................ 44

Wyb6r konstruktora Przeglqd modut6w ethernetowych .....

. ............. ................................ JW.M.Jl.!l'JIJ"1E.RIJ .... 50

Notatnik konstruktora Ethernet w najbliiszych latach ..................................................................... Projektowanie rozproszonych system6w pomiarowych ...

.f.:~.";JI.! .N.IJ.M,E_ RIJ) ... 57 ... 68

Obliczanie strat syg natu radiowego w pasmie o CZfislotliwosci 2.4 GHz ..................... .. ... 72 Uktady zasilania wzmacniaczy lampowych (2). Zasilanie obwod6w iarzenia lamp elektronowych ......................................................................... 76 Uiycie biblioteki graficznej M icrochipa z wyswietlaczem LCD ze sterownikiem SSD1289.... ... 90 Zasada dziatania wzmacn iacza klasy D ........ 106

Podzespoty Uktady i moduty sieci radiowych Tl i LS Research ............................................. STM32LO: Cortex-MO+ do energooszczfidnego kompletu

J!~.M.ll.!l'JIJ"1E.~IJ.... 54

.......................

Czy nadszedt czas na zmianfi? Migracja z platform 8-bitowych do 32-bitowych.

.. .. 61 ... 66

Nie znacie? -A szkoda! u¡blox C027 - zestawy startowe do aplikacji typu Internet of Things ........................................... 74

Sprz~t Voltcraft LSG-4 DMM. M ultimetr i loka lizator przewod6w ........................................................... 78 Yokogawa PX8000. Oscyloskop do pomiar6w mocy i obwod6w zasilania, CZfiSC 1 - przeglqd rozwiqzan i przyrzqd6w do pomiar6w mocy i obwod6w zasilania .

... 80

Kursy 32 bity jak najprosciej - STM32FO (5). Przechowywanie danych w pami'ici Flash i monitorowanie zasilania ............................................ 83 ISIXRTOS obstuga USS-DEVICE na platformie STM32 .................................................................... 86 ... 96 Analiza protokot6w (3). A nalizowanie interfejsu SPI ........................... ...................... . 100 C2000 Piccolo LanuchPad (13). tatwe programowanie system6w czasu rzeczywistego

Automatyka i Mechatronika Praktyczna Seria S7- 1500: modut licznika t echnologicznego TM Count 2x24V Robotyka przemysl owa w ofercie firmy WObit...

. 11 4 . 118

Materiaty termoprzewodzqce............. . 120 Sieci Ethernet w przemysle. Modyfikacje d la potrzeb aplikacji przemystowych ............................ 122 Od wydawcy .... Nie przeocz. Podzespoty.

.. .................... 4

.. .. 8

Nie przeocz. Ko ktajl nius6w ........ ...................... ... 14 Info...... .................................................................................................................. . 109 .. ...................................... 126 Kramik.................. Oferta ................. .. .. .................................... . 128 Prenumertat a ....... . 129 Zapowiedzi ........... . 130 Niezb<idnik elektronika

....................... ..................... ............................................. wklejka ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

t~cznie

do uÂąy11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


Committed to excellence

life. augmented

Rodzina mikrokontroler6w STM32LO Krok w prz6d w energooszcz~d nosci

Szeroki zakres napi~c zasilania (MHz) 32

(

24

16 12

1.65 -

Energooszcz~dne mikrokontrolery STM32® od teraz takze z rdzeniem ARM® Cortex™- MO+

Mikrokontrolery STM32LO Sq najlepszym wyborem dla aplikacji mobilnych, zasilanych bateryjnie oraz zorientowanych na zminimalizowanie poboru energii. Potqczenie oryginalnej, energooszcz~dnej architektury CPU z blokami analogowymi o niewielkim poborze mocy, a takie zastosowanie 4 tryb6w oszcz~dzania energii powodujq, ie mikrokontrolery STM32LO Sq idealnym wyborem dla wielu r6inorodnych aplikacji, jak na przyktad myszki i manipulatory komputerowe, liczniki i mierniki energii elektrycznej, gazu i ciepta, automatyki budynkowej, system6w i czujnik6w alarmowych, aplikacji medycznych oraz sportowych. Mikrokontrolery STM32LO doskonale nadajq si~ takie do stosowania w aplikacjach pracujqcych w otoczeniu o wysokiej temperaturze. Zachowanie dobrych parametr6w w trudnych warunkach zapewnia zaawansowana, autorska technologia produkcj i struktur CMOS firmy STMicroelectronics.

STM32LO S4!-ries

1.8 -

F1ast'I +RAM+ EEPROM ()ynamk YQltage sc;.atlng (Ovs• 17() µNMHz down t o Si' JiNMHz {frQm Flast'I) RAM+ EEPROM OMA+ USART+ SPI +rte H ig h-speed oscillator+ WWDG + al l o mers OQwntQ4S µA

RAM+ EEPAOM OMA+ USA.RT + SPI + fC H igh ~ed oscillator • WWDG +all timers

Downto4pA Full RAM 400 nA RTC 32 kHz 400 nAo'LTC 100 Hz 4-0 nA Low-powe-r hO'ui'r/low-pcYwc-r UART LCD, USB, DA(. LP t1met LP UART compa.iatot opt!o 3

5tA~Vt4lkl Up

POR + PfJ R + PVD + Al,•,u + 1,•,l)(, R'( ; 10 b~1< •

)~(,PIO

/70 '1A '.Of" w•lu u p

2.2

2.4

competitOf E

-

2.7

3.6

compehtOfR -

(VJ

eompetitorT

Energooszcz~d ny

licznik-timer • zminimalizowany pob6r mocy • zliczanie impuls6w mozliwe w trybie oszczfldzania energii STOP • niezaleiny 16-bitowy licznik pracui<lCY w trybie STOP • pracuje bez aktywnego systemu tatuj11cego (LSE, LSI, HSI, APB) • maze wybudzac CPU z trybu STOP • programowalny fi ltr zakl6cen • tryb pracy jako licznik enkoduj11cy


Serwisy dla braniy elektroniki i automatyki AutomatykaB2B Po-tal branZOWf dla automatykow

.

,A

-

Sabo 000

odston miesi~cznie . .

ponad

140 000 uiytkownik6w miesi~cznie

~~r1

ooo

subskrybent6w codziennego newslettera


NIE PRZEOCZ Podzespoty

nowe

podzespoly z kilkuset nowosci wybralismy te, kt6rych nie wolno przeoczyc. Biezcice nowoSci mozna sledzic na www.elektronikaB2B.pl

Nowe mikrokontrolery z rdzeniem ARM Cortex-M4 Atmel wprowadza do oferty d\~rie nowe rodziny energooszcz~d­ nych mikrokon troler6w z rdzeniem ARM Cortex-M4 i jednoslkq FPU. Sq one polecane do kondycjoner6w sygna!6v\r z czujnik6w o raz do u rzqdzeti o zabateryjnym. s ilaniu Uk.lady le Sq taktowane p rzeb iegiem o cz~slo­ tliwosci do 48 MHz. Pobierajq prqd mid u 100 µ_A/MHz w stanie aktywnym i 7 µ_A w trybie uspienia z podtrzymaniem zawarlosci pami<Jci SRAM. Przechodz<t z trybu uspienia do stanu aktywnego w czasie 3 µ_s. Zapewniajq pelnq funkcjonalnosc (przelwornik NC, odczyl i zapis Flash] juz przy napi<lciu zasilaj<1cym 1,62 V. Nowa oferta obejmuje mikrokon trolery w wariancie podstawowym z serii SAM G51 i rozszerzonym SAM G53. R6zni<1 si~ one m .in. pojemnosciami wbudowanych pami~ci Flash i SRAM, wynosz4cymi odpowiednio 256 kB/64 kB i 512 kB/96 kB oraz interfejsem I'S dost~pnym w ukladach z serii G53. Wszystkie mikrokontrolery S<t wyposai:one w inlerfejsy USART, UART, TWI i SP!, 16-kanalowy licznik/ timer pracuj<1cy w lrybach Capture/Compare/PWM, zegar RTC i 32-bilowy timer czasu rzeczywistego. Mikrokontrolery S<t produkowane w dw6ch warianlach obud6w: WLCSP-49 (3 rnmX3 mm) i TQFP-100. Pracuj<t w przemyslowym zakresie temperatu ry.

~

M

http://goo.gl/y7yh]i http://goo.gl/yPXzLr

:IO=tniCO

Jorojoklowan:e\lrz(dzoi\isyslenOw

• "progmmowunie srstemfw wbiidowurrdt • wdroione wyrobawdo psodulGi •

kl~ly E.ltC I b.donl• SrodowiW.t

Z.ldd llelctrema:ay lllHllCD u1 1.foif..l)'tl1k•'X16J.44~""

t-mllil

-41.aau•san i.. ·'3.t11 10sss11

~1~~

PAM8304 to monofoniczny wzmacniacz audio klasy D o mocy 3 W, z r6zn icowym wejsciem, niewymagai<1cy dot<1czania filtru wyjsciowego. Dziqki duzemu s tosunkowi sygnalu do szumu SNR (do 95 dB) i oraz dobremu tlumieniu tqlnien zasilania PSRR (-70 dB) wzmacniacz zapewnia maty poziom szum6w i tqtn iel1 w sygnale wyjsciowym. Sprawnosc si~gajqca 90%, male gabaryty ukladu oraz mozliwosc przelqczenia w tryb czuwania o poborze prqdu ponizej 1 µ_A sprawiajq, ze uklad jes t idealn y do zastosowania w urz<1dzeniach p rzenosnych. PAM8304 moze sterowac glo5niki o impedancji juz od 3 n (przy Vcc=5 V). Dopuszczalny zakres napi~cia zasilania wynosi 2,8 .. .6 V. Standardowy m uklad jes t zabezpieczony przed zwarciem wyjscia, zbyl niskim napi~ciem wejsciowym i przeg rzaniem. PA!vl8304 jest produkowany w dw6ch wariantach obud6w: DFN3030-BL i MOP-BL.

http://goo.gl/1OkFNG

Przetwornice DC/DC i regulatory R-78 w atrakcyjnych cenach

REKLAl-!A

Wzmacniacz audio klasy D niewymagaj<icy filtru

-.bonit..ct11Lpl

eWyca:rnie dla: Jakub Rudolf t96006) W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

~ g

Recom International rozszerza portfolio produkt6w o 7 nowych linii tanich przetworn ic DC/DC E-series i reguJator6w R-78. Charakteryzujq siq one podobnymi parametrami elektrycznymi, co poprzednie wersje, a r6wnocze§nie nawel o polowq nizszq cen<1 wynikai<!C<t z optymalizacji projektu, uproszczeniu procesu produkcyjnego i rozpocz<JciU produkcji wielkoseryjnej na wlasnych liniach lechnologicznych Recom. Nowa oferla modul6w E-se ries obejmuje 7 modeli: • RtSE-0505 (nieregulowany, o mocy 1 W, w obudowie SMD), • REE-0505S i RBE-0505S (nieregulowruie, o mocy 1 W, w obudowie SIP7, r6zn i(!ce si~ roz mieszczenie m wyprowadzeti), • ROE-0505S (nieregu lowany, o mocy 1 W, w obudowie SIP4), • RKE-0505S/H (nieregulowany, o mocy 1 W, w obu dowie SIP7, o izolacji 3,75 kV DC), • R-7BE5.0 (regulator impulsowy, obciqialnosc 500 mA, w obudowie SIP3), ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


Konkurs

KONKURS MICROCHIP HIWI PROTOCOL TO WI-FI MIRELESS DEMO KIT Firma Microchip organizuje konkurs dla czytelnik6w Elektroniki Praktycznej, w kt6rym mozna wygrac zestaw demonstracyjny MiWi Protocol to Wi-Fi Wireless Demo Kit (numer DM182018). Pozwala on na testowanie i eksperymentowanie z protokolem MiWi i bramkami MiWi -Wi-Fi. Zestaw zawiera ptytko: dewelopers~ z wbudowanymi transceiverami do komunikacji MiWi i Wi-Fi oraz dwie plytki demonstracyjne MiWi, kt6re umoiliwiai<1 tworzenie trojelementowej sieci MiWi. Plytka gtowna moie zostac podt<1czona do komputera lub telefonu, za pomo<it sieci Wi-Fi. Dzio:ki temu, komputer moie korzystac z urzijdzer\ MiWi, z kt6rymi omawiana plytka komunikuje sio: bezprzewodowo. Na kaidej z trzech plytek, naleiitcych do zestawu znalazty si~ tran>eeivery Microchip MRF24J40MA, pracuj<1ce w standardzie MiWi, na cz~stotliwo5ci 2,4 GHz. Plytka gl6wna ma takie transceiver Wi-Fi 2,4 GHz - Microchip MRF24WGOMA. Ponadto w zestawie dost~pne jest 6-pinowe zlitcze ICSP. kabel mini USB i 4 baterie MA.

cO

FUJITSU

emea.fujitsu.com/components

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wydanit! elel<troniczne przeznae;zone

w,t~cznie

9 do uÂąy11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszechniania.


Podzespoty wynikajqce z malej pojemnosci wewnfllrznej i malego ladunku bramki. SSM6N5BNU moze pracowac przy maksymalnej temperaturze zt4cza + 150°C. jest zabezpieczony przed wyladowaniami ESD do 2 kV. Pozostale parametry techniczne: c,ss' 129 pF, R0510.,1: od 67 mfl przy 10 = 2 Ai V05 = 4,5 V, • Q,,: 1,8 nC przy 10 =4 A, czasy wlqczania/wyt4czania (t0 J t0 ff): 26 ns/9 ns, • PD: 2

w.

http://goo.gl/pSWFrO

Przelwornica DC/DC o 300 W/cm3

g~slosci

Ill

mocy blisko

Firma Vicor wprowadza na rynek pierwszy w swojej

ofmfe modol BCM oowef "'"'rac;; ChfP ""''"""'

housed in Package). BCM380y475x1K2A30 to specja- ' • lizowana, izolowana przetwornica DC-DC pracujqca jako pierwszy stopien konwersji mocy w wysokonapi~ciowych systemach dystrybucji zasilania stosowanych w centrach danych, centralach telefonicznych, aplikacjach przemyslowych i w transporcie. Charakteryzuje si~ bardzo wynosz4co ok. 98% i bezprecedensowq gflslosciq mocy az blisko 300 W/cm3 (1880 W/cal'). Ta g(!stosc jest blisko czterokrotnie wi~ksza niz w modulach konkurencyjnych. Przetwornica jest przystosowana do pracy przy znamionowym napiQciu wejsciowym 380 V DC i generuje stale napi~cie dla szyny posredniej wynosz4ce 48 V. Maze dostarczyc do obciqzenia moc ciqgt4 1200 W. Zawiera zabezpieczenie pod- i nadnapi~ciowe, nadpn1dowe, zwarciowe i termiczne. Cena modelu BCM380y475x1.KZA30 wynosi 120 USD przy zam6wieniach hurtowych. Pozostale dane lechniczne: dopuszczalny zakres napi~cia wejsciowego: 260...410 V DC,

[!]

dopuszczalny zakres napi~cia wyjsciowego: 32,5...51,25 V, • izolacja: 4242 V DC, • cz~stotliwosc kluczowania: 1,25 MHz, wymfary: 63 mmx23 mmx7,3 mm, wersje do montazu przewlekanego i SMD, mozliwosc l4czenia r6wnoleglego w celu zwi~kszenia mocy wyjsciowej. http://goo.gl/pCuf7t

REKl.AMA

,

,

NOWOSC Tektronix® / MD03000 oscyloskop z wbudowanym: "" Generatorem "" Multimetrem "" Analizatorem protokot6w "" Analizatorem widma "" Analizatorem stan6w logicznych Siedziba Firmy; 54-413 Wroclaw, ul. Kleciliska 125, tel. 71 783 63 60, tel. 22 675 75 42 Biura Handlowe: 02-672 Warszawa, ul. Domaniewska 37, 81-451 Gdynia, Aleja Zwyciestwa 96198

tespol@tespol.com.pl • www.tespol.com.pl

eWyd a1Ettitt.1<r~'<llmt<d ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.

11


NIE PRZEOCZ w aplikacjach koncowych. Serie R-78E i ROF-78E majq wszys tkie zale ty regulator6w impulsowych (duzq sprawnosc, szeroki zakres nap iflcia wejsciowego i precyzyjna stabilizacja napiflcia wyjsciowego), nie wymagajq dolqczania zewnfllrznych komponent6w, a dziflki duzej sprawnosci (okolo 92%) nie wymagajq stosowania radiatora. Pomimo nizszej ceny, moduly E-series charakteryzuj11 sifl bardzo dobrq jakosciq wykonania. Sq obj~te 3-letniq gwarancjq producenta.

hllp://goo.gl/RV.'aAtq

Modul radiowy Wi-Fi 802.llh/wn do aplikacji M2M

• ROF-78E5.0 (regulator impulsowy, obciq:i:alnosc 500 mA, konstrukcja open-frame). Przetwornice DC-DC o mocy 1 W, izolowane, z wejsciem i wyjsciem 5 V zapewniaj11 sprawnosc siflgai'leit 75% w zakresie temperatury otoczenia -40 ... +85°C. Sq produkowane w 5 r6znych wariantach obud6w, mogq stanowic bezposrednie zamienniki dla wczesniejszych wersji. Pomimo niskiej ceny Sq w pelni kompatybilne z UL60950, dzi~ki czemu nie wymagajq czasochlonnej i kosztownej certyfikacji

Firma eConais prezentuje jeden z najmniejszych na rynku modul6w radiowych SIP obslugujqcych standard Wi-Fi 802.l lb/g/n. WiSmart Model EC19D, przeznaczony do zastosowan w a plikacjach MZM, charakteryzuje si!I malymi wym iaram i i bardzo malym poborem pr<1du w trybie standby. Pozwala na szybkie i latwe rozszerzanie urz<jdzen o funkcjonalnosc Wi-Fi, a dzi~ki malym wymiarom [!]~,ti;[!] wynoszqcym zaledwie 8 mmx8 mm moze bye zintegrowany z praktycznie dowolnym urz&dzeniem. Uzyskal certyfikaty FCC, IC i EC. Mod ul ma wbudowany stos protokol6w TCP/IP, obsluguje tryby pracy Wi-Fi D irect, WPS, Wi-Fi Client i SoftAP oraz protokoly HTTPS/SSL i DHCP Client/Server. Opracowana przez firmf) eConais metoda konfiguracyjna ProbMe pozwala na skonfigurowanie EC19D z dowolnego urzttdzenia WiFi bez potrzeby stosowania jakiejkolwiek aplikacji programowej. Mozliwe jest tez r6wnoczesne konfigurowanie kilku modul6w.

~~ @g

http://goo.gl/SrBJbF

Miniaturowy, podwojny tranzystor n-MOS o prctdzie drenu do 4 A SSM6N58NU to podw6jny, n-kanalowy tranzystor

MOSFET, oh•rak'°'Y'" j'cy '''

ro~°''°'nio

~

d";ym dopuszczalnym pr(!dem dren u i malym i gabarylami, • zaprojektowa ny do zastosowania w ukladach zarzll• , dzania mocq w smartfonach, tabletach i laptopach. Jest produkowany w obudowie UDFN6 o wymiarach 2 mm x 2 mm x 0,75 mm. Moze przewodzic prqd ciqgty o nal~:i:eniu do 4 Ai impulsowy do 10 A. )ego zaletq sq tez kr6tkie czasy przel<1czania

[!J,

eWycn.©nie dla: Jakub Rudolf t96006)

'

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

Wydanit! elektroniczne przeznaczone w,t~cznie do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


NIE PRZEOCZ PRM

BCM

..,, ""-"'

"""

SOURCE. RTN

Przykladowa ko nfiguracja zasilacza z modulem BCM Chip wyjsciowe moglyby r6wnocze5nie znajdowac si~ w stanie przewodzenia, co groziloby ich uszkodzeniem. W przypadbt obciqzenia o pojemnosci 1 nF. czas propagacji MTC4605 jest r6wny 35 ns, a czasy narastania/opadania nap i~cia wyjsciowego wynoszq po 20 ns. Uktad jest produkowany w dw6ch typach obud6w, SOIC-8 i TDFN-10 i w dw6ch wersjach: MIC4605·1 z wejsciami TTL do niezaleznego sterowania bramek tranzyslor6w high-side i low-side oraz MIC4605-2 z pojedynczym wejsciem PWM sterujqcym r6wnoczesnie bramkami obu tranzystor6w. Cena hurtowa wersji w obudowie SOIC-8 wynosi 0,55 USD przy 7.am6wien iu 1000 stuk.

http://goo.gl/jHk7vX

:ii

Sterownik tranzystor6w MOSFET w ukladzie p6lmostkowym MIC"" '""'

""row"""m

ko"'rolotocym P'"''

dw6ch tranzystor6w MOSFET polqczonych w ukla- ~ ~ dzie p6lmostkowym, zaprojektowanym do zaslosowania w ukladach napfldowych i wysokonapiflciowych l':I • regulatorach step-down. Zawiera uklad adaptacyjnej ko:ntroli czasu marlwego i zabezpiecze:nie Shoot-Through. Prac uje z napi~ciem zasila:nia od 5,5 do 16 V, natomiast moze bye stosowany w aplikacjach, w kt6rych napi~cie na drenie tranzystora high-side moze osiqg:nqc 85 V. Uktad adaptacyjnej kontroli czasu marlwego aktyw:nie monitoruje prac~ moslka wyjsciowego, zapew:niajqc minimalny czas pomi~dzy przelqczeniami tranzystor6w high-side i low-side. Ma to na celu uzyskanie maksymalnej sprawno§ci ukladu sterowa:nia oraz eliminuje potrzeb~ kontroli czasu martwego przez uzytkownika. Z kolei zabezpiecze:nie Shoot-Through zapobiega sytuacji, w kt6rej oba tranzystory

L!J ••

Podwojny i poczworny UART z interfejsem LPC XR28V382 i XR28V384 to odpowiednio podw6jny i poczw6rny UART z inlerfejsem LPC (Intel Low Pin Count) mog'\ce albo calkowicie wyeliminowac uklad Su per 1/0, albo stanowic dla niego uzupelnienie

I

... [!]

·•

[!] • ...

- - - - - - KEKLAMA

rofesjonalne narz~dzia dla elektronik6w iprogramist6w urWlersalne progamatory uldad6w scalonych

• analizatory stanew logicznych • oscytoskopy cyfrowe • systemy do v.yNalania i pomiaru drgari • oprogramowanie CAD, CAM, CAE • emulatory, symul~. debuggery dla romych rodzin procesor6w • kompilatory CIC++ da r6Znych rodzil procesor6w • szkolenia wzakresie FPGA,VHDL • n~dzja na procesory sygnalowe DSP • projeklujemy, prO<iJkt4emy, szkofmy, dystrybwjemy

.

JJ ~ --

eWycn2nie dla: Jakub Rudolf t96006) Wyd an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


Podzespoty zwiQkszaj(lce liczbfl inlerfejs6w szeregowych w systemie. Uklady S<\ al ternatywq dla przejsciowej USB(IJART. Poniewaz zestaw wewniitrznych rejestr6w XR28V382/84 od powiada standardowi UART 16550, dlatego tez uklady te mogq wsp61pracowac bezposredoio z oprogramowaniem zawartym w BIOS bez koniecznosci instalowania dodatkowych sterownik6w. Oznacza to kompatybilnosc z dowolnym syste· mem operacyjnym, poniewaz konfiguracja odbywa si{l jeszcze przed zaladowaniem systemu. XR28V382 i XR28V384 s11 produkowane w obudowach QFN-32 (5 mm x 5 mm) i TQFP-48 (7 mmx7 mm) o osmiokrotnie mniejszej powierzchni od uklad6w Super 1/0 produkowanych w obudowach 128-wyprowadzeniowych. Zawieraj'l po 128 B pamiflci FIFO w torze nadawczym i odbiorczym. Zapewniaj'l szybkosc transmisji do 3 Mbps w kazdym z kanal6w UART. Pracujq w przemyslowym zakresie temperatury. Mogq znalezc zastosowanie m.in. w komputerach przemyslowych/ jedooplytkowych i routerach. Ceny hurtowe wersji 2· i 4-kanalowej wynoszq odpm,~ednio 2,40 i 3,50 USO przy zam6"~eniach 1000 sztuk. http://goo.gl!GwZIS7

Precyzyjny cyfrowy czujnik RGB do optymalizacji parametr6w obrazu ISL29125 to precyzyjny cyfrowy czujnik RGB do ul<lad6w automa· tycznej regulacji kontraslu i jasnosci ekranu w urz<1dzeniach mob ilnych i odbiornikach TV pracuj11cych w r6znych warunkach oswiel· leniowych. Jak podaje Jntersil, jes t to najbardziej precyzyjny i ener· gooszczQdny, a zarazem najmniejszy cyfrowy czujnik RGB sposr6d dostewnych obecnie na rynku. Pobiera <0,5 µ.A prqdu w trybie power down i 85 µ.Aw stanie aktywnym. Zawiera filtr eliminujqcy skladow11 JR, dziflki czemu funkcjonuje poprawnie zar6wno przy bezpo5red· nim naslonecznieniu, jak i w ciemnych pomieszczeniach. Ma dwa zakresy czulosci: 0,0057 ... 375 Ix i 0,152 ... 10.000 Ix, przel11czane

optymalnie w zaleznosci od wymagaf1 aplikacji. Uklad wsp6lpracuje z mikroprocesorem za posrednictwem interfejsu l'C sluzqcego r6wnoczesnie do konfigurowania paramelr6w i transmisji wynik6w pomiar6w. jest produkowany w ohudowie o wymiarach zaledwie 1,65 mmX l ,65 mmx0,75 mm. Pozostale parametry: • 16-bitowy przelwornik calkuj<1cy o stalym czasie konwersji 100 ms/kolor, r6Znice wynik6w pomiar6w pomi{ldzy poszczeg61nymi egzemplarzami: mniejsze n iz ± 10%, napiQcie zasilania: 2,25 .. . 3,63 V (1,7.. . 3,63 V dla interfejsu FC), zakres temperatury pracy: -40 ... +85°C. Ceny hurlowe ISL29125 zaczynajq siii od 1,12 USO przy za· m6wieniach 1000 sztuk. Producent oferuje ptytk'l ewaluacyjnq IS· L29125EVAL1Z w cenie 99 USO.


Koktajl nius6w Rittal zaprezentowal nowy katalog Firma Rittal zaprezentowala nowy katalog prod ukt6w, kt6rego adresatami s11 klienci z branzy przemyslowej oraz IT. Katalog na lata 2014/ 2015 to publikacja liczqca 744 stron, dostElpna w 20 iElZYkach i nakladzie 220 lys. egzemplarzy. Zawiera ona kompleksowe informacje dotycz11ce systemu szaf i obud6w oferowanego przez Rittala. Zdaniem przedstawicieli fumy cechuje si{l ona przejrzystq nawigacjq, dzi'lki kt6rej uzytkownik maze szybko znalezc produkty w zakresie szaf sterowniczych, rozdzialu mocy, klimatyzacji, infrastruktury IT oraz oprograrnowania. Ponadto dziElki powi<1zaniu z informacjami na stronie internetowej www.rittal.pl dostqpne sq dodatkowe, szczeg61owe informac je o produktach, aktualne rnodele 30 CAD, inforrnacje o ates tach, deklaracje zgodnosci poszczeg6lnych produkt6w oraz szczeg6lowe opisy i komple tne instrukcje montazu .

Polska, ale r6wniez kraje baltyckie, to kwitnqce rynki z wieloma osrodkami nniwersyteckimi i przemyslowymi przodujqcymi w rozwoju technicznym. Wzrost innowacyjnosci i aktywnosc badawczo-rozwojowa, kt6re majq miejsce w tych krajach, r6wnolegle z rosnqcym zainteresowaniem narzqdziami do symulacji EM wykazujq znaczny potencjal dla sprzedazy produkt6w CST w tym regionie. Menedzerem CST w Polsce jest Jaroslaw Kwiatkowski (dawniej Rohde&Schwarz).

Seminarium na temat skanowania ze sciezkci kraw~dziowci Firmy FlowCAD i XJTAG zorganizowaly 26 marca w Warszawie jednodniowe seminarium poswi(lcone technice testowania uklad6w elektronicznych metodq sciezki krawEldziowej. Nacisk polo:iono na lestowanie skomplikowanych uklad6w prototypowych pod kqtem wyst~powania bl'ld6w sprzEltowych w oparciu o zestaw testowy finny XJTAG.

Seminarium na temat EMC

Szkolenia Astat w 2014 r

Laboratori um Urzqdzen Elektronicznych lnstytutu Logistyki i Magazynowania w Poznaniu oraz firrna Wtlrth Elektronik zorganizowaly 12 marca 201 4 roku seminarium poswiElcone komponentom i lechnikom ukladowym eliminacji zaburzen elektromagnelycznych w ukladach elektronicznych. Cz{lsci<1 spotkania byla takze prezentaciEl i zwiedzanie Laboratorium EMC TLiM z nowf! komorf! bezodbiciowf!.

Poznaf1ski Asta! zaplanowat w 20 14 rokn przeprowadzenie cyklu az 32 szkolen i wyklad6w poswiElconych zagadnieniom energetycznym takim jak jakosc energii, och rona przepi~ciowa , pomia ram i, testowaniem, a takZe kompatybil nosciq elektromagnetycznq. Tak zdecydowany ruch firmy zakladai<1cy polozenie nacisku na przekazywanie wiedzy wpisuje s i~ w szerszy trend widocz ny na rynku, zakladajqcy wzrost wysilk6w w zakresie transferu kompetencji i wiedzy od producent6w i dostawc6w do klient6w. Szkolenia techniczne o Sqskiej i dobrze sprecyzowanej tematyce kierowane dla wqskich grup specjalist6w organizu je dzisiaj coraz wiqcej firm , nierzadko w formie objazdowej w lokalizacjach bliskich dla klient6w. Jest to wyraz11<\ zmia nri w stosunku do popula rnego pokazywania sla jd6w omawiajqcych calq ofertq dla szerokiego gremium i zapowiedz specjalizacji.

CST otwiera nowe biuro w Polsce Niemiecka firma Computer Simula tion Tech nology (CST) o tw iera biu ro w Warszawie, kt6re wzmocni dotychczasowe kanaty sprzedazy i wsparcia w zakresie elektromagnetycznych narZfldZi symulacyjnych w Polsce i krajach baltyckich. B'ldzie to centrum operacyjne dostarczajqce wspar¡ cia lechnicznego na poziomie eksperckim dla aktualnych i przysztych uzytkownik6w oprogramowania CST. Decyzja taka wynikn'lla z tego, ze


NIE PRZEOCZ

.

koktajl

,

n1usow Fundusze unijne dla przedsi~biorcow trudniejsze do zdobycia Duze i male przedsiflbiorstwa wypatrujq kolejnych szans na wsparcie z nowych funduszy unijnych. Ale zdobycie pienifldzy bfldzie trudniejsze, a wysokosc wsparcia mniejsza niz do tej pory. Szefowie firm, starajqc sifl o wsparcie z funduszy unijnych, bfldl\ musieli udowodnic, :i:e unijna pomoc rzeczywiscie jest im potrzebna. To wymyslony przez Bruksel~ tzw. efekl zach~ty. Teraz tylko duzi przedsi~biorcy muszl\ udowadniac, :ie bez unijnego wsparcia nie mogq prowadzic inwestycji. W rozpoczfltej wlasnie perspektywie bfldl\ to robily te:i male i srednie firmy. Firmy nie dostanq juz pie1lilldzy na kazdy projekt, ale tylko na wybrane dzialania, np. wiflkszosc z wartego blisko 10 mld euro programu operacyjnego .,lnteligenlny rozw6j" lrafi lylko do lych przedsiQbiorc6w, kt6rzy chcq prowadzic badania, dopracowywac kupione technologie albo wypuszczac na rynek nowe produkty. Unijna pomoc b~dzie cz~slo przybierac form~ inslrument6w zwrolnych, np. pozyczek, gwarancji kredytowych. Niekt6re instrumenty, np. kredyt technologiczny, maj<i bye tylko dla mniejszych firm. Zmieni<i si11 Laki.e z.asady dotycz<ice pomocy publicznej. Przedsiflbiorcy, realizuj<tC inweslycifl z unijnymi pieni~dzmi, bfldl\ musieli wylozyc wi<lcej z wlasnej kieszeni. Jeszcze dziS UE mo:ie dolo:iyc du:iemu przedsi11biorcy nawet do 40-50% koszt6w in westycji, a malemu i sredniemu odpowiednio o 20 i 10% wiQcej. Od Ii pea to przedsiflbiorcy b~dq wykladac wi~cej. Np. du:iej firmie ze sciany wschodniej Bruksela wci<i:i dorzuci do 50% koszt6w, ale tej z Malopolski - tylko 35%. a przeds i~biorcy z Dolnego Slqska - jedynie 25% koszt6w imvestycji. Mate i srednie fumy b~dq w nieco lepszej sytuacji i dostan'l o 10-20% Wiflcej ni:i duzi. jedyna dobra w iadomosc to Laka, :i:e pieni~dzy b~dzie duzo. Na najbli:i.sze siedem !al dla firm przeznaczono min. 15 mid euro.

rzystwa Przesylu i Rozdzialu Energii Elektrycznej. Poznafiska impreza jest uzupelnieniem wrzesniowego Energetabu, stanowi<tC dla niej naturalnq przeciwwagfl i uzupelnienie. W tym roku zostanie ju:i zorganizowana po raz 6smy, co dowodzi, ze trwale wpisala si11 w krajobraz naszej bran:i:y. W zeszlym roku Expopower zgromadzi-1 okolo 250 firm. Wieycej informacji na www.expopower.pl

Dyrektywa EMC - bezplatne badania urzqdzen elektronicznych na znak CE Instytut Logistyki i Magazynowania zaprasza mikro i male przedsifl· biorstwa do skorzystania z uslug badawczo - rozwojowych oferowanych przez Instylut w ramach programu .,Bon na innowacje edycja 2014" finansowanego przez Polskq Agencjey Rozwoju Przedsi11biorczosci. W ramach Bo nu mo:i:na sfinansowac badania kompalybilnosci elektromagnelycznej EMC na znak CE oferowane przez Laboralorium Urz<tdzen Elektronicznych Instytutu Logistyki i Magazynowania. Celem Programu jest zainicjowanie kontakt6w mikro lub malych przedsi~biorc6w z jednoslkanli naukowymi. Wsparcie jest przeznaczone na zaku p uslugi, kt6ra bezposrednio dotyczy rozwoju produktu lub technologii. UslugEl dla przedsiElbiorcy mo:le realizowac wylqcznie jedna jednostka naukowa. Program jest skierowany do mikro i malych przedsi11biorc6w, kt6rzy w roku zlozenia wniosku oraz w Ci<tSu 3 lat kalendarzowych poprzedzaj<icych .rok zlo:ienia wniosku o udzielenie wspa1·cia, nie korzyslali z ustug jednostki naukowej w zakresie wdro:ienia lub rozwoju produktu lub technologii. Wielko§c wsparcia mo:ie wynosic do 100% wydatk6w kwalifiku.i<tcych sifl do objflcia wsparciem pod warunkiem, i:i rzeczywisty koszt nelto zrealizowanej uslugi dotyczqcej wdrozenia lub rozwoju produklu lub lechnologii wynosi maksymalnie 15000 zl. Program finansowany jest przez Ministerstwo Gospodarki ze srodk6w bud:ietu paf:tstwa.

Nagroda dla firmy JM elektronik Gliwicki JM elektronik zostal uhonorowany lytulem ,,Premiu m partner 2013" przez lajwaf:tskiego producenta diod LED i modul6w duzej mocy Edison Opto. Tytul ten przyznawany jest za wybilne osi<tSniElcia w zakresie sprzeda:iy i promocji produkt6w Edison Op to

Targi Expopower 2014 W dniach 13-1 5 maja 2014 odb~dq si~ w Poznaniu kolejne targi Expopower poswh;cone bran:iy energetycznej. Ich fonnula jest dose szeroka i obejmuje energetyk~. elektrotechnik~. oswietlen ie, maszyny i urz<tdzenia elektryczne, systemy slerowania i konlroli, automatyk~, czy budo"~1ictwo energetyczne i ochroney srodowiska w energetyce. WyslawEl uzupelniajq konferencje naukowo-techniczne organizowane przez Stowarzyszenie Elektryk6w Polskich, konferencje tematyczne Polskiego Stowarzyszenia Elektroinstalacyjnego oraz Polskiego Towa-

eWycn!jnie dla: Jakub Rudolf t96006) Wydanit! elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


NIE PRZEOCZ

Stoisko firmy Dipol i ciekawy pomysl na

prezentacj~

zlijczy

Targi Swiatlo 2014 zaskakiwaly r6znorodnoscict W d ni ach 26-28 lutego w Warszawskim Centrum Expo XX! odbyla si<l kolejna, juz dwunasta, edycja targ6w Swiatlo i Elektrotechnika. Jmpreza ta z roku na rok cieszy siti coraz witiksz<t popularnosci& i zgromadzilaw tym roku ponad 400 fi rm. Od slrony wystawienniczej targi le przypominajq lrochti Aulomaticon, bo odbywai'I siti w tym samym miejscu i zajmujq mniej w iticej podobnq powierzchn iti w lrzech halach. Wyslawti uzupeln iaj<i seminaria i wyklady, przez co formula targ6w wydaje siti bye z pewnoscifl znajoma i sprawdzona. Gl6wna tematyka tej imprezy lo oczywiscie swiatlo, w domysle najCZflSCiej le generowane przez nowoczesne diody LED, ale w praktyce blizsza prawdy jest raczej nazwa ,,oswietlenie", bowiem w ekspozycjach znalezc mozna bylo takZe oprawy oswietleniowe, zar6wki, swietl6wki oraz lampy uliczne i sygnalizacyjne. Duzl\ CZflSC lworzy tez elektrotechnika, a witic zl11cza, zasilacze, przewody, osprztil instalacyjny, a nawel obudowy, sprz<ll pomiarowy i narz<ldzia. Efekt jest taki, ze funkcjonujflca w branzy nazwa imprezy ,,Swiatlo" dose lu:Zno wi11ze siti z tym, co faktycznie jest tam prezentowane, bo ekspozycja od slrony tematyki jest znacznie szersza. Przykladem mogfl bye ekspozycje poswiflcone wzornictwu w zakresie opraw oswietleniowych, instalacje zwiqzane z inteligentnym budynkiem, czy tez samochody demonstracyjne ze sprztitem audio oraz tablety z grami firmy Lech pol. Wsr6d wystawc6w targ6w Swiatlo znalezc mozna sporo firm znanych z Automaticonu i Energetabu bowiem wszystkie le trzy imprezy majq wyrafoie widoczn& CZtJSC wsp6ln11. S<t to m.in. Contrans TI, kt6ry na tej imprezie postawil na promocj<l zlqczy, JM elektronik, kt6ry pokazywal gl6wnie diody moduly oswietleniowe fumy Edison Opto oraz Marilex, kt6ry skupil siti na promocji diod Cree.

Samochody demonstracyjne Lechpolu z car audio slabo korelowaly si~ z profilem imprezy Wystawialy si~ takZe TME, MPL Power Elektra, Zamel. Byl tez Dipol, ITR, Sonel, Lovato Electric, a takze Lech pol. Jak widac imp reza zgromadzila juz calkiem liczne grono wyslawc6w powiqzanych mniej lub wi~cej z rynkiem elektroniki. Calkowicie odmiennq od wszyslkich imprez krajowych byl slopiel1 nasycenia larg6w Swiatlo wystawcami z Dalekiego Wschodu, kt6rzy de facto zajtili polowti powierzchni wyslawienniczej w Expo XX!. Co witicej specjal nie dla nich utworzo no ,,Ch ina pavilon" zajmujqcy calf\ jednq duzq ha!~, a ponadto stoiska takie zaj~ly tez CZQSC trzeciej (tzw. nowej) hali. Nie nalezy tego jednak odczytywac jako nagly wzrost popularnosci targ6w, bo nielrudno bylo doslrzec, ze by! to zorganizowany wyjazd lf\czony, kt6ry wspieralo chil1skie biuro pro-

REKLAl-!A

Dtawiki dwuuzwoieniowe Fervster wofercie TME

~~

-

M ¡ DiSTllYBUTOR

~ERWSZEGD WYBORU

ITl.lMJ tme.eu

~ Electronic Componentt

Wn~trze

eWycn.6nie dla: Jakub Rudolf t96006) Wyd an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

China Pavilion ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

w, t ~ czn i e do uÂąy11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c, h n i an i a.


mocji handlu. Wys tawcy ci w wi~kszosci prezentowali ledowe zr6dla swiatla i z przyczyn organizacyj nych i transportowych mieli w zasadzie jednakowe i bardzo skromnie urz:idzone stoiska. Niestety przez to pawilon cbif1ski by! troch~ monotonny i odr6znial si~ na mi.nus od lokalnych ekspozycji, oczywiScie z wyj11tkiem jasnosci oswietlenia. Odwiedzajqcych swiatlo bylo sporo, w sumie podobnie jak na innych d uzych i znaczqcych imprezach targowych w kraju, z r6znych branz, niekoniecznie tez producent6w, jest to konsekwencia tego, ze w odr6znieniu od wielu innych branzowych imprez targowych. Swiatlo ma najmniej sp6jne grono wystawc6w i czasem odnosi siQ wrazenie, ze jest tam wszysl.ko. Dia jednych firm, jak np. JM elektronik, jest to zaletq po pozwala dotrzec do innych grup klient6w, nieznanych i nieobslugiwanych wczesniej. Inni, jak na przyklad Sonel z aparatttrq pomiarowq dla energetyki, raczej slabo trafili w potrzeby go5ci. Na razie trudno ocenic jak zmieni si~ to w przyszlosci, ale na plus organizatora Swiatla dziala dose szybkie reagowanie na potrzeby wystawc6w i rynku, znacznie dynamiczniejsze niz na Energetabie i bez por6wnania do pelnego inercji Automaliconu . (RM)

Dia elektronik6w na Gieldzie interesuj<tCY m6gl okazac sill projekt wysokosprawnego rezonansowego zasilacza impulsowego opracowanego na AGH

Gielda wynalazkow 2014, czyli wspolpraca nauki z przemyslem w praktyce \IV dniach 11-12 lutego w Centrum Nauk.i Kopernik Stowarzyszenie Polskich Wynalazc6w i Racjonalizator6w juz po raz 21. zorganizowalo retrospektywnq imprez~ o nazwie ,,XX! Gielda Wynalazk6w nagrodzonych na swiatowych wystawach i targach innowacji w 2013 roku". Do udzialu w tej cyklicznej imprezie zapraszani s11 gl6wnie przedstawiciele swiata nauk.i, a takze firm prywatnych oraz przedstawiciele przemyslu, kt6rych innowacyjne rozwi4zania otrzymaly medale i inne wyr6Znienia na swiatowych wystawach wynalazk6w. Gl6wnym celem wystawy jest promocja osi<1gniElc i miEldzynarodowych sukces6w jednostek sfery nauki, innowacyjnych podmiot6w gospoda rczych oraz indywidualnych wynalazc6w poza srodowiskiem naukowym, zwi~kszenie zainteresowania przedsi~biorc6w polskimi rozwiqzaniami oraz produktami innowacyjnymi. vV praktyce tego przemyslu na gieldzie praktycznie nie bylo widac i calosc ekspozycji zdominowaly uczelnie i instytu ty, kt6re prezentowaty swoje osi11gniElcia nierzadko ze skrajnie r6znych dziedzin techniki. Drugiego dnia, w kt6rym ws lllP by! wolny dla wszystkich, odwiedzajqcych bylo malo, a cz(lsc wystawc6w ponacl godzin(I przed kon cem imprezy poszla do domu. Organizatorzy nie zadbali ani o promocj~ gietdy w branzy ani o naglosnienie jej w mediach zwi<1zanych z przemyslern, koncentrujqc si~ na wlasnyrn towarzystwie i zapraszajqc jedynie przedstawiciel i wladz panstwowych. Po raz kolejny okazalo s i~. ze wsp6lpraca nauki z przemyslem to pusty slogan.

< Embedded World - tylko dwie firmy z kraju ;; Ostal.nie dwa dni lutego lo okres, kiedy co roku najwazniejszym tematem dla branzy elektronicznej :S w Europie staj& siQ targi En1bedded World w Noryn1berdze. Thrgi skup iajci blisko tysicic wystawc6w ~ i ponad 25 tysi~cy odwiedzaj(\cych, co zapewnia tej imprezie cluzy rozmach i pozwala traktowac ill jako wiodqce wydarzenie, pod kt6re ustala sill daty premier nowych produkt6w i technologii. \IV zalozeniach targi poswi~cone S<! tematyce zwiqzanej z mikrokontrolerami i komponentami programowalnymi, w lym oprogramowanie, narz~dziom, a taki:e usiugom. Poniewaz poj~cie embedded jest bardzo szerokie, la wsl~pnie nakre§lona lematyka rozrosla si~ w kienmku calego otoczenia mikrokontrolera. Innyini slowy embedded world to targi elektroniki, w kt6iych sercu sq

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'!J6006) Wydanit! elel<troniczne przeznae;zone

w,t~cznie

do u±y11o.u wtasnego bez prawa do

Fl30COM www.fibocom.com

FIBOCOM G510 • Najtanszy modut GSM/GPRS na rynku ! • Najwyisza wydajnosc wbudowanego stosu TCP • Kompaktowa budowa • Duia niezawodnosc • Znajduje zastosowanie w r6inorodnych aplikacjach M2M


Koktajl nius6w Na rynku SSD sytuacja zmienia si'l dynamicznie. W styczniu br. doszlo do przejqcia przez Toshihfl jedncgo z potenlal6w rynku, firmy OCZ pogn1:i:onej w klopotach finansOV\'YCh. Dzialalnosc OCZ Storage Solutions w dalszyn1 ci'ISU prowadzona b'ldzie w San Jose, gdzie pozostala tak:i:e siedziba firmy.

[mlddol.)

16 12

Apator prognozuje obroty powyzej 1,5 mld zl w 2019 r.

8 4

0

2011

2012 2013 2014 2015 2016

Prognoza obrot6w na rynku SSD w mid dol. wedlug IHS

p6lprzewodnikowych oraz nagrywarek CD i DVD w ubieglym roku wy· niosly 755 mln sztuk, podczas gdy rok wczesniej firtny dostarczyly ich na rynek 794 mln. Wedlug !HS globalny rynek dysk6w SSD wzr6sl w skali roku o 82%, do 57 mln sztuk, jednak sprzeda:i: dysk6w HOD zmniejszyla si~ o 7%, do 444,4 mln sztuk, a nagiywarek zmalala o 12%, do 254 mln sztuk. Analiza !HS nie dotyczyla dostaw nap~d6w niezwi<tzanych z rynkiem PC, a w iflC dla scklor6w samochodowcgo, przemyslowego, gier, pamiflci ze1,~1<itrz­ nych, lelewizji przemyslowej, dekoder6w i nagrywarek lelewizyjnych. Zmiany technologiczne, jakie zachodz<t na rynku pami~ci przekladai<t sifl hezposrcdnio na wielkosc sprzedazy w poszczeg6lnych segmentach. Segment SSD rosnie w szybkim tempie, wci<t:i: najwi'lk· szy segment magnetycznych dysk6w lwardych przechodzi trudnosci, nalomiasl nagrywarki dysk6w optycznych ju:i: slopniowo wychodz<t z u:i:ycia.

Torunski producenl licznik6w przedstawil wyniki finansowe za miniony rok i now<1 strategi'l do 2019 r. W 2013 r. przychody Apato· ra nieznacznie wzrosly - o niecale 2% w skali roku, do 679,1 ml n zl. W tym samym czasie zysk stopnial jednak az o 28% i si'lgn<tl 68,97 mln zl. Zarz<1d toruii.skiej sp6lki deklaruje wyplat'l dywidendy z zysku za ubiegly rok w wysokosci co najmn iej 0,6 zl na akci'l· Przy uslaleniu poziomu wyplaty zostaly wziflle pod uwag'l "'Ysokie wydatki inwestycyjne zwi&zane z planowanym przej'lciem za okolo 90 min zl firmy Elkomtech - doslawcy rozwi4zaf1 informalycznych i urz<1dzen telemechanicznych. Nowa strategia Apatora na lata 2014-2019 zaklada osi&gniflcie wiod<tcej pozycj i jako doslawcy syslem6w i urz<idzen opomiarowa· nia medi6w, ze szczeg6lnym uwzgl'ldnieniem energii elektrycznej. W Polsce chce rozwijac si'l w obszarze system6w teleinformatycz· nych oraz wsp6lpracuj<tcych z nimi urz4dzen umoidiwiaj<tcych zdalne monilorowanie, sterowanic i odczyl. Natomiasl na pozostalych rynkach kluczowy b'ldzie rozw6j w obszarze urz&dzefJ. inteligenlnych i wsp6lpraca z parlne ram i w zakresie integracji system6w. Cele finansowe sp6lki tom.in. osi~ni~cie do 2019 r. docelowego poziomu przychod6w powy:i:ej 1,5 mld zl, wypracowanie ponad 60% przychod6w z rynk6w zagranicznych oraz 50% EBITDA z sektora dystryb ucji energii elektrycznej.

REKl.AMA

rnAAPl - - - . -- -JTFR - - - - rn!'JTRO! - - - .. - - - - --s

JII

1!!

ROADSHOW ALTIUM DESIGNER Gdansk· l6dz • Krakow 20-22 maja 2014 Zobacz wi~cej na: www.ccontrols.pl/roadshow Computer Controls Sp. z o.o. ul. Budowlanych 1 43-300 Bielsko-Biafo

tel.: +48 (33) 499 98 70 fax: +48 (33) 472 04 20

e-mail:info@ccontrols.pl http://www.ccontrols.pl

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.

19


NIE PRZEOCZ Foxconn inwestuje w nowe zaklady w Di:akarcie Foxco1m plan uje wydanie do miliarda dol. na centrum fabryczne w Indonezji. Firma podpisala z wladzami kraju list intencyjny o budowie zaklad6w w Dzakarcie. Dzialalnosc zaklad6w ma si'l rozpoczqc w ciqgu piQciU lat obejmujqc produkcjQ i montaz urzqdzen, jak r6wniez badania i rozw6j oraz tworzenie projekt6w produkt6w elektronicznych. W skutek rosnqcych wynagrodze6. pracowniczych Foxconn s topniowo zmniejsza obecnie skalQ inwes tycji w Chi nach, gdzie zatrudnia juz ponad m ilion os6b.

mikrokontrolery. W tym roku wiodqcq tematykq byla komunikacja M2M, loT pol11czona poj'lciem smarter world. Na targach pojawily Si'l jedynie dwie fumy z Polski - Elproma Elektronika i Antm.icro (na zdjflciu).

Targi Enex W d niach 18-20 marca w Kielcach odbyly si'l XVII Mi<idzynarodowe Targi Energetyki i Elektrotechnik.i ENEX, poswi'lcone prezentacji rozw iqzan i technologii dla ,,zielo nej energii". lmpreza skupila ponad 200 firm, kt6re poza wystawq przygotowaly takze szereg szkole(1 i konferencji, na tema t zarzqdzania energiq, budowy instalacji solarnych, budynk6w energooszCz'ldnych i efektywnosci e nergetycznej. W por6wnaniu z poprzedniq edycjq targ6w widac w tym zakresie spory wzrost zainteresowania tematyk11 PV. lini~ SMT W styczniu 2014 roku firma Merawex uruchomila now11 lini'l do montazu powierzchniowego. Linia zostala oparta o profesjonalne maszyny firmy )uki, kt6re umozliwiai'l wielokrotne zwi'lkszenie wydajnosci oraz popraw'l jakosci montazu. Dzi'lki tej inwestycji Merawex jest w stanie realizowac najbardziej wymagajqce zlecenia kontrahent6w krajowych jak i zagranicznych.

Merawex ma now14

Toshiba wyspecjalizuje medycznego

si~

w produkcji sprz~tu

Toshiba bQdzie inwestowac w produkcjQ urzqdzef1 medycznych, kt6re obok oddzial6w energii i magazynowania danych majq stac si'l trzecim gl6wnym filarem dzialalnosci firmy. W ramach rozwoju rozwi11zan na potrzehy ochrony zdrowia dostawca chce dzialac w czterech segmentach - w profilaktyce, diagnozowaniu i terapii, prognozowaniu i opiece pielQgniarskiej oraz w promocji zdrowia. Firma zaklada, ie z tych obszar6w uzyska w 2015 r. przychody okolo 4,2 mid euro. Toshiba juz jest znana na swiecie z produkcji sprzQtu do d iagnozowania i terapii, w lym tomograf6w kompu terowych. W profilaktyce powszechne zastosowanie znajdq m.in. urzqdzenia do monitorowania stanu zdrowia pacjent6w.

Przedwiosnie czasem szkole:ii Poczqtek marca to tradycyjny okres, kiedy finny rozpoczynajq prac'l szkoleniowq organizujqc seminaria, warsztaty i konferencje. Trzeba przyznac, ze w tym roku takich inlprez jest v.'}'jqtkowo duw, a co wi'lcej, coraz cz<iSciej odchodzi si(l od nuiqcych seminari6w, na kt6rych pokazywane sq prezentacje slajd6w. Finny cl1c<1, aby szkolenia mialy moZ!iwie w najwi'lkszym stopniu techniczny cilarakter i starajq si'l organizowac je w r6znych miejscach kraju, tak aby podr6z na nie byla nie byla uciqzliwa dla gosci. Przykladem moze bye cykl spotkan .,Teclmiczne Srody z Relpolem" zaplanowany az w 15 miastach calego kraju w ciqgu 2014 roku, cykl warsztat6w o LabVIEvV firmy National Instruments, kt6ry b(ldzie mial miejsce w kwiet.niu i w maju w 10 miastach. To takZe cykl ,,Lumel Tour" i cykl spotka6. Roadshow Altimn Designer 14 organizowany przez firm'l Evatronix oraz Warsztaty Altium Vault, kt6rymi zaj1nie Si'l Computer Controls. Kolejne potwierdzenia widac w innych informacjach, jakie prezentujemy w dziale aktualnosci w tym miesiqcu.

Nagroda dla Eltroniki za dystrybucj~ produktow Apem Firma Eltron ika otrzymala od Apem - renomowanego producenta element6w elektromechanicznych nagrodQ za znakomite wyniki i wzrost sprzedazy w roku 2013. To niew<1tpliwie rzadka sytuacja, aby krajowy dystrybutor na zostal w ten spos6b wyr6Zniony w branzy przycisk6w i przel11cznik6w. Apem Wf'lczyl podobne nagrody tylko czterem dystrybutorom na calym §wiecie. Jedna z nich trafila do Polski, a pozostale trzy do dys trybutor6w z Azji.

eWycn.snie dla: Jakub Rudolf t96006)

Wlosi mogq odsprzedac udzialy w STMicro Wloski rz<1d rozwaia moZliwosc sprzedazy swojego 13-procentowego udzialu w STMicroelectronics, poin.formowal w lutym br. sen¥is Electronics Weekly na podstawie informacji z dziennika Malta Independent. Rzqdy Wloch i Francji S<\ w posiadaniu lqcznie 27,6% udzial6w w STMicro, z czego na kazdy z nicil przypada r6wno po polowie. W styczniu b r. byly juz premier Wloch Enrico Letta powiedzial, ze przychody ze sprzedai:y posiadanych przez panstwo aktyw6w pomoglyby w redukcji dlugu publicznego Wloch. SprzedaZ 13-procentowego udzialu w STMicro przy jego warto§ci rynkowej obecnie wycenianej na 7,7 mid dol. przynioslaby Wlocl10m okolo miliarda do!.

Google obejmie udzial w Lenovo o wartosci 750 min dol. Po sfinalizowaniu transakcji przej'lcia przez Lenovo Motoroli, dostawcy smartfon6w, jej dotychcz.asowy wlasciciel, czyli Google, obejmie 5,9% akcji w chl(lskiej finnie, o warto§ci 750 min do!., poinformowala agencja Reutersa na podstawie danych z gieldy w Hong-Kongu. Google stanie si'l wla§cicielem ponad 618 mln akcji Lenovo. Motorola przeszla w f(lCe Lenovo pod koniec stycznia za 2, 9 mld do!.

Dostawy SSD rosnct kosztem dyskow twardych i nagrywarek Pomimo niemal dwu.krot.nego wzrostu dostaw dysk6w p61przewodnikowych, rynek umidzen do zapisu danych zwiqzanych z sektorem PC na §"~ecie w 2013 r. skurczyl siQ o 5%, poinformowala firma badania rynku !HS. L<iczne dostawy magnetycznych dysk6w twardych fHDD), dysk6w ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

Wydanit! elektroniczne przeznaczone w,t~cznie do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


PROJEKTY

Miniaturowy serwer http Pomiar temperatury i sterowanie przekaznikami przez WWW Miniaturowy serwer http umozliwia sterowanie czterema niezaleinymi przekainikami oraz pomiar temperatmy za pomocq dolqczanych czujnik6w zewnrttrznych. Serwer jest przeznaczony do pracy w lokalnej sieci Ethernet. Do jego kontroli wystarczq kompute1; laptop lub tablet mogqce komunikowac sirt z sieciq i wyposazone w dowolnq przeglqdarkrt internetowq. Rekomendacje: serwer mozna zastosowac np. do zdalnego nadzoru i sterowania pracq urzqdzenia grzewczego. Moim zamiarem bylo wykonanie urzqdzenia lalwego w budowie i obsludze. R6wnie:i: opis serwera gl6wnie zawiera informacje praktyczne na temat, co z czym polqczyc i co przelqczyc, aby wszyslko zadzialato prawid!owo. Od strony u:i:ytkownika urzqdzenie dziala podobnie do .,du:i:ych" serwer6w wyswiellajqcych witryny inlernelowe - przesyla do komputera u:i:ytkownika miniaturowe, uproszczone slrony inlernetowe wyswiellane przez przeglqdark~ . U:i:ytkownik klikajqc na wyswieUane symbole element6w sterujqcych powod uje prze!qczanie przekainik6w i odczyt temperatury. Prostota rozwiqzania polega na tym, :i:e do obslugi serwera i sterowan ia przekafo ikami nie jest potrzebny :i:aden dodatkowy program. Wystarczy dowolna przeglqdarka internetowa.

Schema t elektryczny i opis ukladu Na rysunku 1 pokazano schema! elektryczny urzqdzenia. Na mini serwer skladajq si~ trzy gl6wne bloki funkcjonalne: • blok sterowania z mikrokontrolerem Ul, • blok interfejsu z ukladem U4 umoi:l iwiajqcy podlqczenie do sieci EUrnrnel, • blok wykonawczy z przekaznikami PK1.. .PK4 i gniazdem J4 dla magislrali 1-Wire (przeznaczone do dolqczenia czujnik6w temperatury). Jako sterownik zastosowano mikrokontroler STM32F103CB w obudowie LQFP48. )ego gl6wnymi zadaniami Sq sterowanie

eWyd~@nie

w ofercie urzqdzeniami wykonawczymi i - w zale:i:nosci od ustawieii. - dynamiczne generowanie wygh1du strony wysylanej do przeglqdarki inlernetowej u:i:ylkownika. Strona po ka:i:dym zapytaniu przegl<tdarki jest tworzona od nowa, poniewa:i: informacja o aktualnych ustawieniach przekaznik6w i mierzona lemperatura mog'l si~ zmieniac. Interfejsowy u.klad scaJony ENC28J60 poprzez Rj45 z wbudowanym transformatorem (Sl) lqczy serwer z sieciq Ethernet. Przesylanie danych pomi~dzy ENC28J60 a mikrokontrolerem odbywa si<l za posrednictwem SP!. Styki czterech przekaznik6w PK1 ... PK4 wyprowadzone Sq na osobne gn iazda JP2 ... JP5. W slanie spoczynku styk przelqczny przekafoika (COM) jest zwarly z wyprowadzeniem NO. 'IV stanie zalqczenia COM jest zwarty z wyprowadzeniem NC. Do gniazda )4 mo:i:na dolqczyc do 4 czujnik6w DS18B20. W pamitici EEPROM U3 Sq przechowywane naslawy serwera. Na jego lryb pracy wplywajq ustawienia zw6r JP6 i JP7 zwiqzane z dodawaniem do syslemu nowych termometr6w oraz ustawianiem adresu sieciowego. Ich funkcje dokladniej zostanq opisane p6Zniej. Do zaprogramowania mikrokontrolera mo:i:na u:i:yc gniazda J6 , na kt6re wyprowa-

dla: Jakub Rudolf t'96006)

W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

AVT* AVT-5450 A AVT-5450 B AVT-5450 C AVT-5450 UK Podstawowe mformac e • Ukfady wykonawcze. 4 przekatn1k1 przefqczne zamontowane na plytce serwera . • Ukfady pomiarowe: obsfuga maksymafnie 4 elektronicznych termometr6w OS 18820 dolqczanych do serwera za pomoc<1 2-prze· wodowej magistral i 1-Wire. • Obstuga: praca w lokalnej s ieci Ethernet, obsfuga za pomocq dowolnej przegfqdarki internetowej. • Adres IP: statyczny tub dynamiczny. • Za bezpieczenie d ost~pu: hasto uZytkownika. • Napi~cie zasilania: +5 V. • Pob6r r du: maks malnie 350 mA.

.... .

ftp://ep.com.pl, user: 86341 , pass: 54cqkf85

I

k PCB

Pro1ekty pokrewne na FTP: (wym1en1one artykufy s.q w catoSci

dost~pne

na FTP)

AVT-5375 Serwer WWW (EP 12/2012) AVT-5366 Sterownik uniwersa lny zgodny z Arduino (EP 10/2012) AVT-5340 Konwerter Ethernet/UART (EP 4/2012) AVT-1668 AVTduino Ethernet - modut Ethernet dla Arduino (EP 3/2012) AVT-5250 Karta przekafnik6w z interfejsem Ethernet (EP 8/201 O) AVT-5200 Uniwersalny sterownik ethernetowy EP 9/2009

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


~ (ti

i~ ~

Q_ - · Q)

m !'fl

~

:..

'<

"'c:

m --<

.,,::>

0

~

~ ~ t:<l

~. ~

~ ~

~ [ "'=' 'fi'i NN ~ §' ::I

ru 0

~

""'

ti.. ~I

5

CTI

-=

"'~

~

N -

Q

3

~

.,,a:

.

LLI- - ,U l ~

~l~l~I

~

~

,., ~~----'--

'"' ~I~~-~~

~ ~~

Cl

PBIO r B ll

15p

PBIZ

GI\~

Pfl14 PIJJS

o :;m" C1 CNl:t--1

' "'

~=!

l'Dl·OSC_OOT

l>"

K l'ij:!

Mt

P9S ...JJ...._ 1>86 ___,il_

,., _._,_ reg. ___j1_ P89 ·Hi

PCl4-0SC'J2 IN

RESET

PAI PAO· WKl)J'

0. 0

PCIS-OSCJ2_0U'f

'"' PAJ

PCIJ-TAMP_RTC

PA4 l'AS

:~~

C6

GNI)~

iru

KNRST

1

) >IK)Q"[!!

ii

""

LEDA LED B

Sl

D

IOI» I _4, 7ull

l

Cll

\Sp

.

19R9

f--io~o

''°" I

R: R9 lJ:R'>

11----IGNU

'

19R9

oscz OSCI

vs-

~

VSSJNI

VODpll

VSSn; TNNTPIN+

VSSh Tf'OUT+ Tl'OIJT.

Vl>Ou:

11

LEO_Y K LED YA LED-O K

l..E.D=Gi'

Sll Sll 0800-IXIT--06-F

VOOI:•.

NC2&J6CJ

~~~~ii~~

rn

r

\ ' l)Ow.:

!:!....__ 1t£S!:.T

Rbi;c1

II

vno

VSS

so

QI 25MH2.

c,.t;:OUT INT n.~.

f>Bll ~t~~-~~

J'OO-OSC_IN

iil

v~,

'"'

'<

::i

!c

15p

3'0

GND

CTI

m

ITC9 IT C10

t~~t~ t~

n

.,,::T

~

Cl2

lf--ioNo

'[

VI

:; .,,~

~~

JVJ

lVl

GniaJ:do RJ.45 z transfonnaLorcin G•D

=f,:==::~:::i

JP2

JPl

JP4

JPj

IS

J.1,,.-

_JL_ -:o;,' _ _

PAS ...lL PA9 .....J!L_

t NlS'f

~~:~ -7~1;------1.WO:

! BOOTO

PA12 - " -

~:•:1 :1

::>

~~:! :jt:===~~l

(C

0

0 11

08

~

?:

~y~_:_JJM

m

LEDSMD

ST\1JlFl(IK'B

J.k7

"'

t:r

m

N

"'='

;;;

zwory wyboru 1 r~·bu

~ ru

p rogrMllowanl:a

0.

QI BOOTc:t-0. BOOT! -0

kl

0

0

TRS"r

"'='

TMS.

N

TOI

~

TCK

b

~

101.:LJ

~

l· Win : pod.llfCT.enic:' termometr6w DS J8lJZO

>Vl

P'"'l''"'"'"''"MiicFl. ASll·'"p<lpf lC'Z JTA G

Z I :QN OQOTQz l prvgrai1'IO~V11c ~LASH41 pop~UARTI

.,•,

TOO RF.SITT

R2

'""'

m <>

RJ

~I

~

::>

GNO

ru ru

JVJ

~

~_J GND

OC2. 11$.$

N

µorl UARTI

IUMPl:.R

GNO

z:isil:mk.>+5V

::>

~ LT~~1

r

100~

BOOTI

U!'O

~cis

T J c16 Tc11 =6

T'"" '""" UNO

JVJ

GND

G~D

GND

r JUMPOR

GND

Rejcslr. tcnn.Sttt/DllCP Sygnali.ta<:ja

(do 1>odl~e:tt11la l'lll- AVT_1\100 09)

I ·· ~ JkJ

3'0

Jk3

llXln

GNO

KPA9


Pomiar temperatury i sterowanie przekaznikami przez WWW Karta sieciowa

-

lycznego. Rozwarcie zwory uruchom i tryb pracy, w kt6rym urz11dzenie wykorzystuj11c protok61 DHCP b~dzie pobieralo z rutera sw6j adres.

Mini serwer Kompute r Rysunek 5. Serwer bezposrednio przyl<1czony do komp utera

Ustawienia domyslne ,,fabryczne"

ncgo na plytce, a po kolejnych nacisnifl· ciach Next powinna zostac wyswietlona tablica opcji programowania. 4. Za pomoc11 opcji menu Download To File nalezy wskazac polozenie pliku HEX z oprogramowaniem do zapisu do pamieici Flash mikrokontrolera. 5. Po zaznaczeniu opcji Download To Device, Optimize, Verify after download i nacisniE1ciu Next pamiE1c mikrokontrolera zostanie skasowana, zaprogramowana i zweryfikowana. 6. je:i'.eli wszystko przebiegnie prawidlowo, nalezy zamkn<tc program Flash Loader Demonstrator, odl<1czyc kabel USB i usun11c pot11czenie zwory Zl na plytce urz11dzenia. Sygnalem. ze urz<1dzenie funkcjonuje jest dwukrotne migni~cie diody DZ po ponownym zasileniu plytki nlini serwera.

Sieciowy adres serwera: IP statyczny lub przydzielany dynamicznie Kazde urz<1dzenie w sieci jest identyfikowane za pomocq adresu - w sieciach Ethernet nosi on nazw~ adresu IP. W obr~bie jednej sieci lokalnej nie mog<t funkcjonowac d wa urzqdzenia o takim samym adresie IP. Opisywany mini serwer moze m iec adres IP statyczny lub dynamiczny, przydzielany za pomocq protokotu DHCP. Adres statyczny moze bye nadawany przez uzytkownika i po zapami~taniu w pami~ci EEPROM urzqdzenia pozos taje niezmienny nawet po wyl<1czeniu i ponownym zal<1czeniu zasilania. Adres przydzielany dynamicznie jest aktualny co pewien czas i przy kole jnych whiczeniach urz<1dzenia moze si~ zmieniac. Za przydzial adresu odpowiada ruler zarzqdzajqcy fragmentem podsieci, do kt6rej jest przyillczony mini serwer. Stan zwory JP7 decyduje o tym czy urzqdzenie b~dzie poslugiwalo si~ adresem IP statycznym czy dynamicznym. jezeli w momencie wl<1czenia zasilania zwora jest zwarta aklywny jest lryb ad resu sta-

Po zmontowaniu nlini serwera a przed podtqczeniem go do sieci nalezy przeprowadzic operacj~ zmian y ustawiefl na domyslne .,fabryczne". jest to niezb~dne na etapie uruchamiani a serwera, p6foiej ustawienia - a szczeg6lnie haslo - powinny bye zmienione na \-vlasne. WartoSci ,.fabryczne" sq nast~p uj11ce:

hasto: 123456, • adres IP: 192.168.1.25, adres numer MAC: 54:55:58:10:0:Z5. Zmiana ustawiell. na domyslne nast<1pi, jezeli w momencie wl<tczania zasilania zwora )P6 b~dzie zwarta. Jezeli przez kolejne 3 ... 5 sekund po wl<1czeniu zasilania zwora nie zostanie usuni~ta, serwer znlienia ustawienia na domyslne. Operacj~ sygnalizuje migotanie diody LED (DZ]. kt6ra po 5 sekundach zacznie swieci c swiatlem ci<tglym. Po usu ni~ciu zwory mini serwer zaczyna pracowac z ustawieniami ,,fabrycznymi". Wymuszenie ustawiefl domyslnych jest jedynym sposobem odzyska n ia dost~pu do serwera w przypadku zapomnienia hasla.

Uruchamianie: podlctczenie mini serwera do sieci Najproslszym sposobem w t<1czenia serwera do sieci jest podl<1czenie go do wolnego portu rutera. Dotyczy to zar6wn o rozleglych sieci z w ieloma urz11dzeniami, jak i malej, domowej sieci z jednym czy dwoma kompulerami podlqczonymi do zarzqdzaj11cego ni11 rutera. Na rysunku 3 przedstawiono sytuacj~, w kt6rej serwer wraz z komputerem i przykladowym innym urz<tdzeniem tworz'I w~zel sieci lokalnej. Mini serwer jest dol<1czony do portu rutera za pomocq standardowego kabla wielo:i:ylowego, prostego, zakoflczonego wtykami RJ45. Na rysunku 4 pokazano pohiczenia zyl i rozlozenie sygna!6w w takim kablu. jezeli serwer uslawiony jest do pracy ze statycznym IP pol<1czenie z nim uzyskuje si~ po wpisaniu w pasku adresu przegl11darki jego statycznego adresu IP. Bezposrednio po wymuszeniu ustawiefl fab rycznych nalezy wpisac 192. 168. 1.25.

Mini serwer

Ruter

Kabel skrzyiowany

RJ45 Jack

RJ45 Jack Cable Wiring

Connector

Tx+ TxRx+ Rx-

1 2 3 6

Connector

3

Rx+ Rx-

6 1

Tx+

2

Tx-

Rysunek 6. Kabel z przeplotem sluz<tCY do pol<1czenia bezposredniego

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'!J6006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego

Jezeli w podsieci eternetowej b<id'I pracowaty dwa lub wi~cej serwery to na etapie uruchomienia po zmianie ustawiefi na domyslne uzytkownik musi po kolei przypisac kazdemu z serwer6w unikatowy adres IP. Rabi si~ lo w opcjach serwisowych takze z poziomu przegl<1darki. Tak wi~c na samym poczqlku uruchamiania serwera trzeba najpierw wymusic jego uslawienia domyslne zeby dotrzec do ustawiefi serwisowych! jezeli serwer ustawiony jest do pracy z dynamicznie przydzielanym adresem IP, lo aby polqczyc si~ z mini serwerem, lrzeba poznac jego adres. Nalezy skorzystac z przeznaczonego do tego oprogramowania s ieciowego np. op rogramowania narz~­ dziowego rutera. Potrzebnej informacji zaleznie od u:i:ytego oprogramowania powinnismy szukac w opcjach lub podstronach nazwanych .,DHCP Serwer". ,,DHCP klient list" lub podobnie. Na wyswietlanej liscie podlqczonych urzqdzefl DHCP nalezy zidentyfikowac mini serwer jako nowe urz11dzenie lub poprzez jego numer MAC. Zeby polqczyc si~ z mini serwerem, nalezy wpisac adres IP w przeglqdarce internetowej, podobnie jak w przypadku statycznego IP. Jezeli w podsieci b(jd'I pracowaly np. dwa mini serwery, ruler sam zadba, zeby przydzielic im r6Zna adresy IP. Poniewa:i: protok6l DHCP w czasie negocjacji wykorzystuje adres MAC, dwa mini serwery nie mog11 si~ poslugiwac takim samym adresem MAC. Na elapie uruchom ienia u:i.ytkown ik powin ien zmienic numer MAC serwera na unikatowy. Najprosciej wykonac w nast~­ puj11cy spos6b: 1. Uruchamiany serwer ustawic do pracy w trybie statycznego IP. Z. W opcjach serwisowych r~czn ie zmienic nu mer MAC na dowolny inny niz te, kt6rynli poslugui'I si~ pracuj<1ce w tej cz~sci podsieci urzqdzenia. 3. Po zatwierdzeniu zmian nalezy wyl11czyc sen,,er i rozl11czyc zwor~ j P7. Po jego kolejnym wlqczeniu b~dzi e pracowal w trybie dynamicznie przydzielanego IP z unikalowym adresem MAC. REKl.AMA


PROJEKTY katod<:. Do gniazd zw6r JP6 i JP7 nalezy wlutowac 4 szpilki dla jumper6w.

Programowanie mikrokontrolera Wykorzystujqc do programowania mikrokontrolera port UART nalezy poliiczyc gniazdo J6 mini serwera z wolnym portem USB komputera. Jako posredniczqcy interfejs najwygodniej zastosowac modut AVT_MOD09. Nalezy polqczyc przewodarni wyprowadzenia rnodulu z odpowiadajqcyrni irn zh1czarn i gniazda )6: Tx z Tx, Rx z Rx itd. Nast<:pnie modul AVT_MOD09 podlqcza si~ za posrednictwem slandardowego kabla do wolnego portu USB komputera. Przed w lqczeniem zasilania nalezy kawalkiem przewodu zewrzec na plytce pola lutownicze zwory Z1. Do zapisu oprogramowania do pami<:ci mikrokontrolera mo:i:na uzyc oprogramowania firmy ST pod nazw<t Flash Loader Demonstrator. Programowanie nalezy przeprowadzic w kolejnych krokach: 1. Zasil ic plylk<: min i serwera napi<:ciem +5

Rysunek 2. Schemat montazowy serwera

dzono sygnaly RxD i TxD inlerfejsu UART1 mikrokontrolera. Gniazdo umozliwia bezposrednie dolqczenie modulu AVT_MOD09 pracuj<icego w charaklerze inlerfejsu pomi ~­ dzy gniazdem )6 a porlem USB komputera. Na dodatkowym gniezdzie JPl wyprowadzono sygnaly magistrali JTAG. Napi<:cie zasilajqce + 5 V jest doprowadzone do gniazda J2 zabezpieczonego diodq 05 przed odwrotn<\ polaryzacjq zasilania. Napi<:cie zasilania oznaczone za diodq etykietq VZ sluzy mi<:dzy innymi do zasilania przekainik6w. Za stabilizatorem U2 napi'lcie 3V3 jest podawane na pozostale uklady ser-

wodzie zasilania nie ma zwarc. Najwygodniej najpierw przylutowac mikrokontroler a dopiero potem otaczajqce go cz<:sci w tym ulrudniajqcy montaz rezonator X1 . Jako gniazdo )6 przewidziano grzebie(1 4 szpilek. Jezeli nie b<:dzie uzywany port JTAG mozna nie montowac gn iazda Jl i opornika SlvlD Rl. Podczas montazu nalezy zwr6cic uwagQ na wlasciwq polaryzacj<: diod pami<:tajqc. ze w ob rysie obudowy wyr6znienie wskazuje

I

v.

2. Na komputerze uruchomic program Flash Loader Demonstrator ustawiaj<ic nastqpujqce opcje: Port Name: z listy rozwijanej wybrac port COM. do kt6rego podlqczone jest urzqdzenie (w Windows informacje o wirtualnym porcie COM dost<:pnym przez USB mozna znalezc w aplikacj i Menedzer Urzqdzet\]. Baud Rate: 115200. Parity: Odd. Echo: Disabled. 3. Po nacisni<:ciu Next powinno nastqpic wykrycie mikrokontrolera zamontowa-

Ruter

I

\•vera.

Stos TCP/IP Do dzialania mini serwera opr6cz cz<:sci sprz<:towej niezb<:dne jest oprogramowanie obslugujqce funkcje sieciowe, czyli lzw. stos TCP/IP. \IVykorzystano przyklady stosu zamieszczone na stronie http://goo.gl/SehjYP przeznaczone dla 8-bitowych mikroko nlroler6w AVR. Z analizy kodu wynika, ze przyktady oparto na otwarto zr6dlowym stosie uIP. Na potrzeby projeklu stos zostal dostosowany do 32-bilowego mikrokonlrolera STM32 i ukladu interfejsu ENC28J60.

I

I Karta sieciowa

lnne urzcidzenie sieciowe

Mini serwer Komputer

Rysunek 3. Serwer w raz z komputerem i przykladowym innym urzi!dzeniem tworzil w~zel sieci lokalnej Mini serwer

Ruter

Mon laz plytki mini serwera Schema! montaiowy serwera pokazano na rysunku z. Montaz radz<: rozpoczqc od uklad6w zwiqzanych ze stabilizatorem UZ. )ezeli po wlqczeniu zasilania na wyjsciu stabilizalora pojawi si<: napi'lcie 3,3 V± 5%. to mozna przyslqpic do monlazu pozoslalych element6w majiic pewnosc. ze przynajmniej w ob-

eWyt~2nie dla:

RJ45 Jack

Connector

Tx+

1

Tx+

Tx-

2 3 6

Rx+

Rx+ Rx-

TxRx-

Rysunek 4. PolC1czenia .zyl i rozlozenie sygnal6w w kablu RJ45

Jakub Rudolf t'96006)

W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

RJ45 Jack

Connector

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


PROJEKTY Czujnik 1

Yo..i cen oet [P ~tling~.ir.:~ed •utr;>matio:a'lyif yrurr11:iviolk. R.(lp0rts ttil ~!ty, ott-.eo .4!e, your'ffd toa9!.vw netll.«t ad'rl~tralOI fur!heapeitqY!Dtle:IPSet1r9S.

J4

.., Obtlfn en IP •ddru~ &Jtom1~~

Czujnik 4

DS18820

DS18820

GND DO VDD

GND DO VDD

i u ... ~ flilo...ng ~..d:Feu:

DO

l~•dthlol:

2u . m . 2ss . o

ao a

GND

0

cti1.. l ~-•'1!f ¥-»•...,! ~lk~lt

i, U• h fulu..n;i Cf'6

"'ere«ed ONS!Ef~EH

• rwr

I •

l'd:h~u:

-----

o

§?

(BOTTOM VIEW)

Rysunek 8. Spos6b dot<tczenia czujnik6w do magistrali 1-Wire Rysunek 7. Konfigurowanie adresu IP komputera PC

... .

..., ....., ,a

"""·--·

PO~IL\RISTERO~'A,'1E

s erwer HTTP v.1-ll

Podl'lczenie mini serwera bezposrednio do komputera z kart<\ sieciow'l

......

M ini serwer moze bye takze s terowany bezposrednio przez kompu ter bez przyl <iczania do sieci Ethernet. Tak<t sytuacjEl pokazano n a rysunku 5. Serwer nalezy pol<1czyc z gniazd em karty sieciowej komputera kablem RJ45 z przeplotem, jak n a r ys unku 6. Opr6cz pokazanych na rysunkn, pozos tale przewody kabla przy takim pol <icze n iu nie odgrywaj<i waznej roli. W tej konfiguracji ogran iczeniem jest mozliwosc pracy ser wera ty lko ze s talym adresem IP, aby uzyskac pol4czen ie z m ini serwe re m numer IP serwera nalezy wpisac w pasku adresowym przegl4darki. jezeli nie mozn a uzyskac pol4czenia, moie lo oznaczac, ie w a kt u alnych ustawien iach karta s ieciowa nie obstuguje puli adres6w IP. w kt6rej znajduje si~ adres min i se rwera. Zakladajqc, ze pracuje on z domyslnym adresem IP 192.168.1.25 nalezy wykonac n asttipuj<tce c zynnosc i (opis od nos i siEl do systemu Win do ws 7): 1. Korzystaj11c z Panelu kontrolnego nalezy wejsc do u stawiefi sieciowych:

Control Panel->Network ond Internet· >Network and Sh oring Center. 2 . Wybrac opcjl): Connections-> Local Area Connection. 3 . Klikn11c Properties, podswietlic pozycjEl Internet Protocol Version 4 (TCP/ IPv4), kl iknqc Properties. 4 . Wybrac opcill Use the following IP address: i wpisac wartosci takie jak n a r ysunku 7 . 5 . Przyc iskiem OK zaakceptowac wprowadzone zmiany i zamkm1c Panel kon-

trolny . Od tej chwili dostllP do mini ser wera powinien bye mozliwy, czasem trzeba wyl <iczyc i ponow nie wl4czyc kompule r tak aby nowe ustawienia staly sill a ktyw n e. Jezeli po zakoficzonej pracy chcemy wr6cic do popr zed nic h ustawiet'i n alezy wykonac analogiczne czynnosci jak powyzej tylko w punkcie 4 nale zy zaznac zyc

eWyd~!jnie

Rysunek 9. Zrzut ekranu z wyswietlon<t stron<t logowania

Obtain on IP odress outomoticoly . Naleiy o tym pamilltac, poniewaz pozostawienie nowych ustawiefi moze u niemozliwic p rac~ kompulera w dotychczasowej sieci Ethernet i p olqczenie z Internelem.

Podl(\czanie do mini serwera HTTP czujnik6w temperatury Operacill podl11czania czujnik6w do serwera i ich rejestracill w pamillci urzqdzenia mo:i:na przeprowadzic w dowolnym momencie. Gdy serwer jest juz zas ilony, zwarcie zwory JP6 rozpoczyna rejestrowanie czujn ik6w. Najpie rw z pam i ~ci usu wane s4 d ane dotychczas u zywany ch sen sor6w, naslllpnie ser wer oczekuje na d ol11czen ie p o kole i nowych czujnik6w DS18B20. 0 wejsciu w tryb rejestracji informuje migo tanie diody D2 z cz~stotliwosciq ok. 1 Hz. Czujniki dolqcza s i ~ do dw6ch p rzewod6w magislrali 1-Wire , DQ i GND, doprowadzonych do s tyk6w zlqcza J4. Na rysunku 8 p okazano obudowEl czujnika wraz z poloi.eniem poszczeg61nych wyprowadzefi oraz spos6b polqczenia czujnik6w, magistrali i zlqcza. Gdy m i ni serwer wykryje dolqcze n ie do magis trali 1-Wire n owego czujnika, d ioda D2 sygn alizuje ten fakt wydlui.aj4c impuls sw iece nia . Czujnikowi na dawany jes t numer z przedzialu 1.. .4 w kolejnosc i dolqc zenia go do magislrali. Proces

dla: Jakub Rudolf t'96006)

W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

rejeslracji moi.na p rzer wac w dowolnym mo me nc ie p rzez usuniQcie zwory )P6. Serwer moze pracowac bez zarejeslrowanych cz ujn ik6w (zadne pomiary temperalury n ie b~dq wykonywane ) lub z uzyciem mnie jszej liczby czujnik6w n iz 4.

Korzystanie z serwera: logowanie i sterowanie Po wpisaniu a dresu IP na pasku adresowym p rzegl4darki, mini ser wer zglasza sill wyswietlajqc podstronll logowania z z11dan iem hasla doSIE)pU. Na r ysunku 9 pokaza no z rzu t ekra nu z wyswietlonq podstron11. Po wpisaniu h asla zakonczonego naci5nillciem Enter, jezeli jest ono wlasc iwe, zostan ie wyswie tl on a poclslron a pom iar6w i sterowa nia . Na r ysunku 10 zamieszczono zrzut ekranu tej podstrony. W tabeli na s tronie pom iar6w wy§wiella ne sq temperat ury zmierzone przez d olqczone do serwera czujniki. Jezeli c zujnik n ie jest zareje strowa ny w sys temie lub odczyt za rejeslrowan ego czujnika n ie jest moi.liwy zamiast temperatury wyswietlane sq znaki podkresle n ia. W drug im w ie rszu labe li u mieszczone sq 4 przyciski wplywajqce na stan zah1czenia przekaznika o numerze odpowiadajqcym pr zyciskowi. Kolejne na cisni~cia przycisku ustawiajq przekafoik w stanie przeciwnym. Jezeli jest on zal11ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


Pomiar temperatury i sterowanie przekaznikami przez WWW Wykaz elem ent 6w Oznaaenie Zl

JP7 JP6

Stan

Funkcja

Rezystory: (5MD 0805)

Zwarta

Wejscie w t ryb programowania mikrokontrolera poprzez port UART

Otwarta

Normalna praca mini serwera

R1 : 10 kn R2, R3: 100 kfl

Zwarta

Serwer pracuje ze statyanym adresem IP

R4 ... R7: 49,9 fl

Otwarta

Serwer pracuje z dynamicznie przydzielanym adresem IP

Zwarta

Po uplywie 3 sekund nast~puje zmiana ustawieri serwera na domyslne

Otwarta

Pow r6t do normalnej pracy z ustawieniami domyslnymi

Uwaga: nastawy Sq odczytywane w momencie restartu mini serwera.

R8, R9: 3,3 kfl R10: 3 kn R1 1, Rl 2, R2 1: 330n R13 .. . R20: 4,7 kn R22: 2,32 kn Kondensatory: (SM O 0805) Cl , 0, C9, C10 15 pF C2 ..C6, Cl 1 .. .C13, Cl 6, Cl 7: 100 nF

PO:\llAR Y I STEROWA.'\lE

C8, Cl 4, C15: 10 µF {CEL 5M0140) P61przewodni ki:

T4-= __'C Staa•J1it

- - -- 'tt'Yf

WYJ

,_,' Y..

02, 08 . .. 0 11 : LED (5MO 0805) 03 ... 07: 00-2 13AB 02 ..05: BC847 (SOT-23) U1: 5TM32F101 (LOFP48) U2: LMl 117-3,3 {T0-252) U3: AT2402 (508) U4: ENC28J60 (50L-28) lnne : J2: DG127 -5.08/2 (terminator, zlqcze .,pod srub~")

J3 : OC2, 1/5, 5 (gniazdo zasilania) J4, JP2 . ..JP5: OG1 27-5.0/3 (terminat or, zlqcze " pod sru b~") Rysunek 10. Zrzut e kra n u z wyswietlon<i podstronq z wynika m i pomiar6w

J6: zl<icze 51P-4 JP1 : zl<icze JTAG JP6, JP7: goldpin x 2 + zworka

czony kolor tla przycisku b~dzie czerwony. Pod tabelq znajdujq s i~ trzy przyciski funkcyjne: • ,,NOWY ODCZIT' sluzqcy do uaktualnienia odczyt6w temperalury. • .,USTAWIENIA" wywolujqcy przejscie do podstrony wyboru ustawiefl serw iSO\r\rych mini senvera. • .,WYLOGUf' do zablokowania dos l~pu do serwera i przejscie do podstrony logowania.

Funkcje serwisowe Po nacifoi~ciu na stronie pomiar6w przycisku USTAWIENIA zoslaje wyswietlona strona z listq link6w do podstron zmieniajqcych kolejne ustawienia serwera. Lin k do strony serwisowej pozwalajqcej zmienic dotychczasowe haslo dost~pu do ser wera. Zmieniajqc haslo najpierw w pierwszym okie nku trzeba wpisac stare haslo a w kole jnych okienkach d wa razy podac nowe haslo. W hasle dopuszczalne Sf! cyfry i li tery (bez polskich znak6w). Akceptowane sq hasla o dlugosci od 3 do 30 znak6w. Jezeli haslo zostanie zaakceplowane naslf!p i automatyczny powr6t do podstrony z listq doslfipnych operacji serwisowych. W przypadku blQdu zos tani e wyswietlony stosowny kom unikat. Nowe hasto obowi<tzuje od chwili akceptacji. ijilui41.,tijl Link do slrony serwiso~ we j pozwala jqcej zmienic dotychczasowy numer MAC na nowy. W kolejnych okien·

mm

kach wyswietlanych jest 6 cyfr w formacie heksadecymalnym, k t6re uzytkown ik moze zm ienic. )ezeli numer zostanie zaakceptowany nastqpi au tomatyczny powr6t do podstrony z lislq dost~pnych operacji serwisowych . W przypadku b!Qdu zostan ie wyswietlony stosowny komunikat. Nowy numer zacznie obowiqzywac po najblizszym restarcie serwera. !'i!!ll!!lnl Link do strony serwisowej po· zwalajqcej zmienic dotychczasowy statycz· ny adres IP na nowy. W kolejnych czterech okienkach wyswietlane s11 cyfry dziesiQtne dotychczasowego adresu, kt6re uzytkownik moze zmienic. Nowy statyczny adres IP zacznie obowi11zywac po najblizszym resecie serwera.

L1 · 4,7 µ H (dlawik SM O 0805) PK1 .. .PK4: przekaznik RM96P12 0 1: kwarc 25 MHz (SMO) 51: 08B0-1X1T-06-F (gniazdo RJ4 5 z t ransformatorem) 5W1: przycisk push-button X1: kwarc 8 MHz (5MD) Zl: zwora

Przy magistrali 1-Wire o dlugosci znacznie przekraczajqcej 50 m do prawidlowego dzialan ia cz ujnik6w tempe ratury maze okazac si~ konieczne zasilenie ich konc6wek Vdd napi~ciem + 3,3 V. W tym celu nalezy odl<1czyc ko nc6wki czujnik6w od masy i podac na nie zasilanie z dodatkowego zasilacza polqczonego z masq magistra li 1-Wire.

Informacja o zarejestrowanych czujnikach

Rysza rd Szymaniak, EP

Link do slro ny serwisowej, na kt6 rej wyswietlane sq numery fabryczne aktua lnie zarejestrowanych czujnik6w. Zarejestrowane czujniki powiqza ne Sq z nume rami kole jnymi, pod kt6ry m i w taheli pomiar6w wyswietlane sq ich odczyty lemperatury.

REKLAMA

Uwagi koncowe W tej wersji oprogramowania (1-12) wys tQpujq problemy z cofan iem do poprzed nio wyswietlanej podstrony w przypadku korzystania z narzQdzi przeglqdarki . Nawigacja pomi11dzy podslronam i dziala prawidtowo, gdy uzywa si~ przycisku .. POWROT' umieszczonego na podstronach.

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego


Sterownik bipolarnych silnik6w krokowych voo

voo

voo R<

01 1N4148

voo

OJ

05

1N4148

1N4148

1k

vuo

""' '"" "'"

RS 1k

GNO

cs

02

04

1N4148

1N4148

R6

~148 '--[::::J--...J 1k

'"

JP1

USJ8

s.t<'lle

Heade.-3

voo 82 81

A2 A1

GND Header 5

VDO

10

VCC

C2

"

100ul25VD

VUD

C1

R2 100Ul2SVO

18k

1-2stale 3-4przer.

c•

S-6zew.

100u/25VO

Rysunek 1. Schemat ideowy st erownika

Dodatkowo, wiedz11c, iz roll\ przerzutnika typu D jest powtarzanie na wyjsciu Q poziomu logicznego, kt6ry w momencie nadejscia zbocza sygnah1 zegarowego znajdowal si~ na wejsciu D. mozna przesledzic obieg stan6w logicznych w tym ukladzie. Tabela 3 zawiera

taki przyklad - poleca.m samodzielnl\ analiz~ na podstawie schematu ideowego z rysunku 1.

Opis ukladu Schema! ideowy mozna podzielic na nabloki:

sl~puj4ce

• • • • •

uktad sekwencyjny generuj11cy cil\Si bit6w, lokalny generator sygnalu zegarowego, uklad sterowania zasilaniem cewek, bufory wyjsciowe, obwody zabezpieczajqce wejscia sygnal6w steruj4cych.

REKLAMA

Elektronika OEM BY EMO TECHNOLOGY

TECHNOLOGY

u l. Czardasza 2 1A. 02 - 169 Warszawa. Pol ska, +48 22 112 15 45, www.emdtek.com

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wydanit! elel<troniczne przeznae;zone

w,t~cznie

27 do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszechniania.


PROJEKTY

Sterownik bipolarnych silnik6w krokowych Uklad stanowi taniq, a przede wszystkim latwq w budowie alternatywr; dla dostr;pnych w handhi mikroprocesorowych sterownik6w bipolarnych silnik6w krokowych. Zalecany wszr;dzie tam, gdzie precyzja sterowania odgrywa mniejszq rolfi, niz cena oraz niezawodnosc. Rekomendacje: sterownik przyda sifi w ukladach napfidowych, kt6rych nie jest wymagany sterownik programowalny.

Silniki krokowe Sq coraz ch~lniej stosowanymi podzespolami. Jch pierwszorz~dne zalety to mozliwosc uzyskiwania dowolnie malych p r~dkosci obrotowych walu oraz precyzja ustawiania jego polozenia. lslolnq wadq jest skomplikowane zasilanie ich cewek. Cz~sciej wykorzyslywane Sq silniki tzw. bipolarne. poniewaz pozwalajq na zwi~kszenie uzyskiwanego momentu obrotowego o ok. 30.. .40% w stosunku do silnik6w unipolarnych o tych samych gabarytach, kt6re sq za to prostsze \'\r stero\•vaniu. Prezentowane urzqdzenie realizuje podstawowq funkcj~ kontrolera, jakq jest odpowiednie sterowanie wejsciami uktad6w wykonawczych. Tymi uktadami Sq mostki H (lub uklady spelniajqce podobnq rol~), poniewaz w procesie komutacji konieczna jest okresowa zmiana polaryzacji cewek silnika (stqd nazwa: bipolarny).

Zasada dzialania Analizuj(\C kierunki przeplywu pr(!du w cewkach silnika mozna zauwazyc, jakie

Numer taktu

Cewka A

1

0

2 3

0 0

4

0

s 6 7 8

1 0

1 0

eWydu~nie dla:

0

Cewka B

0

1

sq konieczne poziomy logiczne na wejsciach moslk6w H, wymagane do prawidlowego zasilenia cewek bipolarnego silnika krokowego, a jednocze5nie niep owodujqce zb~dnej komplikacji uktadu sterowania. Poziomy te zawiera tabela 1 . vVynika z niej, :le polrzebne S<t dwa przebiegi proslokqtne o lym samym okresie, ale przesuni~te wzgl~dem siebie o 90°. Do wykonania owego przesuni~cia zostaly zaprz~g­ ni~te dwa przerzutniki typu D - lqcznie, uklad moze si~ znalezc w czterech mozliwych stanach, zalem dwa jednobitowe elementy pami~lajqce sq tutaj wyslarczajqce. Po czlerech okresach sygnalu zegarowego, uktad powraca do slanu wyjsciowego i rozpoczyna prac~ od nowa. Elemenly kombinacyjne, okalaj'\Ce przerzutniki, majq na celu wprowadzenie dodatkowych funkcji: umozliwianie zmiany kierunku obrot6w wirnika oraz jednoczesn(\ dezaktywacj~ wszystkich wyjsc. Tabela 2 jest tablic<t prawdy bramki logicznej lypu XOR. Jezeli na jedno z wejsc zostanie podane logiczne ,.O", w6wczas wyjscie jest kopiq stanu logicznego drngiego wejscia. W drugim przypadku, po podaniu na stale logicznej ,,1", wyjscie jest negacjq drugiego

0

1 0 0

0

Tabela 2. Tabela prawdy bramki XOR

1 1

x

y

OUT

0

0

0

0

0

1 1

0 1 0 1

0

Jakub Rudolf t'96006)

W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

1 1

W ofercie AVT* AVT·5448 A Podstawowe mformac e • Plytka drukowana o wymiarach

7,5 cm x5 cm. • Zasilanie zaleine o d zastosowanych uktad6w CMOS, typowo 5... 12 V DC. • Moi liwoSC sterowania silnikiem za pomocq_

sygnal6w wewn~trznych lub zewn~trznych. • Brak wbudowanego mostka H. • Nieskomplikowana konstrukcja jedynie

w oparciu o elementy dyskretne, nieprogra· mowalne.

AVT-1725 Mikrokrokowy st erownik silnika krokowego (EP 8/2013) AVT-1756 Mostek H (EP 8/2013) AVT-1726 Generator dla sterownika silnika krokowego (EP 2/2013) AVT-1724 Uniwersalny sterownik si lnik6w DC (EP 2/201 3) AVT-1682 Sterownik bipolarnego silnika krokowe o EP 7/2012

wejscia. Bramka la zostanie wykorzystana jako ,.sterowany negator", slui::icy zmianie kierunku obrot6w. Doklad niej rzecz ujmujqc, za jej pomocq zostaje zmieniony znak fazy okreslajqcej przesu ni~cie m i~dzy dwoma sekwencjami sygnal6w sterujqcych: z +90° na - 90°. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


PROJEKTY Dzialanie tego nieskomplikowanego ukladu sekwencyjnego polega na wytwarzaniu czterobitowych ci11S6W podawanych na wyjscia stemjqce cewkami i zostalo szczeg6lowo om6wione we wst<ipie teoretycznym. Dodac nalezy, :i:e zostal on zbudowany na przerzublikach zawartych w ukl.adzie CD4013. \l\1ynika z tego, iz ich zadziatanie odbywa si'l na narastajficym zboczu sygnalu zegarowego, co ma znaczenie przy podawaniu zewn<itrznego sygnalu taktujqcego. Bramki XOR pochodzq z ukladu CD4030. Lokalny generator sygnalu zegarowego ofentje moZliwoSC \.vprmvienia silnika w ntch w sytuacji, gdy nie zachodzi koniecznosc taktowania go z zewn<itrznego, dokladnego zrodla. Taka sytuacja moze miee miejsce np. w czasie tesl6w. 1Nykonano go z dw6ch pozostalych bra· mek XOR pelni<1cych rol<i negator6w. Zakres cz<istotliwosci generowanego sygnalu zegaro· wego zawiera si'l w p•L.edziale od ok. 1 Hz do ok. 29 Hz przy zasilaniu napi~iem 12 V Regu· lacji dokonuje si<i potencjometrem Pl. Rezystor Rl us tala g6rn<t CZElSlotliwosc, a rezystancja scie:lki Pl - doln<1. W roli bufor6w wyjsciowych zastosowano b ramki NAND z ukladu CD4093. Jedno wejscie kaZdej z n.ich jest sterowane przez wyjscie przerzutnika, zas drngie wejscie tunozliwia sterowan iem przeplywu sygnal6w sterujqcych. Analiza tabeli 4, b<iditcej tabelit prawdy branili NANO, potwierdza ta.kit moZliwosc. Zostala ona tak ulozona, aby byla widoczna rola wejscia X. Gdy jest ono usla\\1one, w6wczas na wyjsciu wysl'l· puje zanegowany stan wejscia Y Je:i:eli jednak wejscie X zostanie wyzerowane, wtedy wyjsciu branlki wyst<)puje poziom wysoki, niezaleznie od stanu logicznego na wejsciu Y Wlasnie l'l cech<i wykorzystano do wyl<1· czania uzwojen silnika: podanie ,,O" na wejscia wszystkich bran1ek skutkuje ustawien.iem ich wyjsc. Moslki H, kl6re zasilajq cewki silnika, podadZli na obydwa zaciski tych cewek jednakowy potencjal - nie jest wazne, czy b<idzie on zblizony do dodatniego, czy do ujemnego biegwrn zasilania. DziQki temu, na cewce nie wysl'lpuje r6znica potencjal6w, co doprowadza Wykaz element6w Rezystory: R1, R2, R3: 18 kn (SMD 1206) R4, R5, R6: 1 kn (SMD 1206) Pl 500 kn (montaiowy, leiqcy) Kon densatory: C1 ..C4: 100 µ F/25 V (SMD ,,D") C5: 1 µF (SMD 1206) P61przewodniki: D1 ... D6: LL4148 (SMD) T1: BC856 (SOT-23) US1 CD4030 SMD US2 CD4013 SMD US3 CD4093 SMD lnne: J1: ARK2 5 mm J2: goldpin 4-pin, pojedynczy J3 : goldpin 5-pin, pojedynczy JP1. ..JP3: gold pin 3-pin, pojedynczy JP4: goldpin 3-pin, podw6jny Cztery zworki

eWyd~8nie dla:

mm Numer taktu zegara

1. 2. 3. 4.

s. 6. 7. 8.

0 1 1 0 0 1 1

..

'

1:.iet

'~

Zwrot = Przerzutnik A

1"

Zwrot = Przerzutnik A

O"

Przerzutnik B

Q

Q

Q

Q

- Q 1 0 0 1 1 0 0

0 0 1 1 0 0 1

-Q 1 1 0 0 1 1 0

0 0 1 1 0 0 1

-Q 1 1 0

0 1 1 0

Przerzutnik B

0 1 1 0 0 1 1

-Q 1 0 0 1 1 0 0

...

do braku przeplywu pn1du. z drugiej zas strony, nie ma moZliwosci pojawienia si'l stanu nieustalonego na wejsciu mostka H, jak mogloby to miec miejsce w przypadku zastosowania np. kluczy analogowych. Ten sterownik wyposa:i:ono r6wniez w bardzo prosty uklad sterujqcy zasilaniem cewek silnika krokowego. W przypadkach, gdy nie jest potrzebny pelny moment obrolowy, za lo jest po7.qdana redukcja pobieranej mocy i wydzielanego w uzwojeniach ciepla, mozna wylqczac owe uzwojenia. Zrealizowany zostal na tranzyslorze Tl i kilku elementach biernych wok6t niego. Kondensator C4 i rezystor R2 tworzit obw6d r6Zn.iczku jqcy sygnal taktujqcy

przerzuhliki. Jednoczesnie rezyslor R2 sluzy do polaryzacji bazy tranzystora tak, aby by! on normalnie w stanie wylqczonym, dzi<iki czemu poziom logiczny wyjscia jest niski i zmien ia si~ na wysoki w momencie nadejscia zbocza opadajqcego oraz utrzymuje si'l niecilugo po nim. Wplyw takiego rodzaju sterowania jest "1doczny na rysunku 2, kt6ry pokazuje prze· biegi napi'lc sterujqcych jednym mostkiem H po zastosowan iu tej prostej melody redukcji pobom pr<1du: przez wi<ikszosc czasu cewka jest wylqczona (takie san1e poziomy logiczne na wyjsciach) i zah1czana jest w momencie wy· krycia kolejnego okresu sygnalu zegarowego. Rysunek 3 obrazuje, cila por6wnania, to samo

Rysunek 2. Przebiegi napi~c na wyjsciu sterujqcym jednq cewkq silnika przy uaktywnionym wyl<1czaniu cewek

Rysun ek 3. To samo w yjScie, a le b ez wyl<1czania cew ek

Jakub Rudolf t'96006)

W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

• 11:..

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


PROJEKTY

USB Audio DAC Karta muzyczna z interfejsem USB Na Jamach EP 1/2014 opisywalem kart£; USB Audio Codec majqcq wejscia/wyjscia analogowe i cyfrowe. Zauwazylem, ze wiele os6b bylo zainteresowanych podobnq kartq, ale w wersji tylko z wyjsciami analogowymi i cyfrowymi. Sklonilo mnie to do jej zaprojektowania. Podobnie jak poprzednio, diwi£;k uzyskiwany za jej pomocq mial bye najwyzszej jakosci. Modul opisywany w artykule zaprojektowaiem gl6wnie z myslq o jego zastosowaniu z komputerkiem Raspbeny Pi. Rekomendacje: projekt zainteresuje wielu milosnik6w dobrego, cyfrowego brzmienia, ale przede wszystkim posiadaczy Raspberry Pi. Stereofoniczne sygnal analogowy w mikrokomputerze Raspberry Pi jest pobierany bezposrednio z wyjsc PWMO i PWMl procesora BGM2835. Zastosowanie karty USB Audio DAG znacznie poprawia jakosc wyjsciowego analogowego sygnalu dzwi~ku i umozliwia jego transmisj~ w standardzie S/PD!f W ofercie uklad6w au dio p rodukowanych przez firm~ Texs as Instruments jest grupa .,Stereo Audio DAG with USB Interface". Sq to uklady lypu PGM2704G, PGM2705G, PGM2706G oraz PGM2707C. Uklady PGM2704G i PGM2705G sq kompalyb il ne pod wzgl~dem rozmieszczenia wyprowadzen. Podobnie jest w przypad ku uklad6w PGM2706G i PGM2707G. Na mojej p lylce drukowanej mozna wlutowac uklad PGM2706G albo PGM2707G. Uklady le S<! obslugiwane za pomocq klasy HID (Human lnlerfoce De.,ice). Klasa urzqdzeii HID obejmuje takie urz<1dzenia jak: klawiatury, myszki, przel<1czniki, joyslicki, czytniki kod6w kreskowych , te rmome try i wiele innych uklad6w wejsciowych i wyjsciowych. Uklad PGM2706G umozliwia wykorzystanie trzech (opcjonalnie nawet siedmiu) nalezqcych do klasy HID przycisk6w: Volume+, Volumeoraz Mute (ewentualnie r6wnie:i;: Next Track,

Previous Track, Stop oraz Play). Systemy Windows powinny rozpoznac podlqczone urz<1dzenie klasy HID i automatycznie zainstalowac potrzebne sterowniki. Bez potrzeby instalacji dodatkowego oprogramowania w systemach Windows (sprawdzilem w XP, 7) automatycznie jest instalowane oprogramowanie dla przetwornika DAG (odslugujqce S!PDTF Out) . Uklad PGM2706G jest r6wniez rozpoznawany w systemach Linux. Uklad te n z najduje s i~ takze n a lisc ie kompatybilnych z Raspberry Pi przetwornik6w DAG. Jakosc dzwi~ku dost~pnego na wyjsciu Raspberry Pi n ie jest najlepsza. Napillcie zasiJania procesora jest jednocze5nie napi~ciem odniesienia d la wytwarzanych sygnal6w au d io. wi~c w pewnych okolicznosciach moze wyst~powac slyszaln y przydzwi~k sieciowy i/lub dodatkowe ,.brz~­ czen ie" spowodowane zmianami napi~cia podczas odczytu danych z pami~ci USB. Wyjscia PWMO i PWMl wyposazone sq tylko w proste filtry dol noprzepustowe pierwszego rz~du . Raspberry Pi nie ma te:i; cyfrowego interfejsu S/PDIF. Opisywany modul mozna r6wniez dol<1czyc do laptopa lub kompulera stacjonarnego w charakterze ,.lepszej" karty dzwi~kowej.

eWycl3@nie dla: Jakub Rudolf t'96006)

• Gl6wny uklad scalony ..AUDIO DAC" typu PCM2706C (Texas Instruments). • 1 wyjkie analogowe ,, Line Out"" (l/R). • 1 wyjscie cyfrowe SPDIF COAXIAL (CX) . • 1 wyjscie cyfrowe SPDIF OPTO (FO). • Sygnalizowanie stanu pracy ukladu PCM2706C oraz stanu wyjsc za pomoc4 diod LED. • Znieksztalcenia nieliniowe (THD+N) na wyj· Sciu .. Line Out"" - 0,006%. • Stosunek sygnal/szum (SNR) na wyjSciu ,,Line Out": 98 dB. • Nier6wnomiernosc charakterystyki cz~stotli­ wosciowej (DAC) :!:0,04 dB. • Przetworniki NC: 16-bitowe, delta-sigma. • Akceptowane cz~stotliwosci pr6bkowania: 32; 44.1; 48 kHz. • USB - Full S eed ver. 2.0.

AVT-5430 USB Audio - karta muzyczna z interfejsem USB (EP 1/2014) AVT-5299 Karta d:!wi~kowa z przetwornikiem PCM2902 i interfejsem US8 (EP 7/2011) AVT-5188 Kompaktowy przetwornik CIA dla Audiofil6w (EP 6/2009) AVT-379 Audiofilski przetwornik CIA (EP 2/2005) AVT-5084 Audiofilski przetwornik CIA audio EP 10-1 1/2002 • Uwo19.t: Z<i!>tawy AVT rntig41

AV! no:o. AVl

Lit(

un A

wy:Sl\:pl'.)Wll~

w

n&>~j~yt.h wt!r>j.kh• fyl~o i wyf.tanit.

to z.eprog1"""6wtny ukbd. dod.!otkowyt:I\.

ptytM d•ukOwdtl4i PC8 Oub ptytl.o W)"lll'lit U21'1Klotl0•.

dru~f:ffll!n<i!,

8t! tltment6w jieili w QPhlt

~2

elM1«110w dod.!otkowycl\. AVl :WO:.. A+ ptytU dH1k0wan.;, ; tapr<>";jratni:lw.'lny ukbd (Q)li Po41!ch"~ wer>ji A. i wtnji UK) btz l!ttrntntOw doda1kowyd't AVT XJ<U B ptytta du.1kOwk'l.i (lub ptytki> Or'll2 kom~t ~""'ntbw wymienionv w zai~anilu pdf AVl x.u:.. C to ...., in~ j&k zrnontow.iiny zniaw 8. C2yli ,;,li'menty wh,1towan.e w PCB. N•ly mitt n.t uwadtt. tt o ile flit uznauono Wytah'lit w opisi~ zi!'Jtllw llM 1111! ma obudowy a111 ~n!Ow dod.lltkowycl\. lt6re nie zos!.tl~ wymienione w 1al4cznil11 pdr AVT ioo:o. CD opr09Jarnowa.'lie (noec::zi:st.o >t)O!ykana ~ja, lea Jri!i wyst~p• . lo nielbi:d~ oi:irog1amowanie moh.a X...,gn¥:,. ...._,j~c w lin~ umihletony w opi1ie kilu) Nie hid~ mtaw AVf W'f'1~P• we wsiystkkh ~r!j&c:l'I! K.ttda Mui" m.!I Hl~(Z<>f'I)' ten sam pll. pd!! Pod(UIS >lliKlania u.m6-1111 "P"W"" s.c;. UOr~ w~Sk 1..,,._.1t! tUK.. A. A+. B lub 0 . /'tr1p.J,Wep.a-t.#

Jej dodatkowq zaletq jest mozliwosc pozbycia si~ r6znych zaburzefl na wyjsciach analogowych cz~slo wysl~pujqcych na plytach gl6wnych komputer6w ze zintegrowanymi karta mi. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

W) d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze c. h n i an i a.


Sterownik bipolarnych silnik6w krokowych Tabela 5. Konfiguracja zworek JP1 .. .JP4 Nazwa zfqcza

Zwierane piny 1 - 2 (stale) 2 - 3 (zew.) 1 - 2 (GND) 2 - 3 (VCC)

JPl Kierunek obrot6w

0

0 0

JP2 Kieru nek obrot6w

1 - 2 (gen.) 2 - 3 (zew.) 1 - 2 (stale)

JP3 Taktowanie JP4 Tryb zasilania cewek

3 - 4 (przer.) 5 - 6 (zew.)

Dzialanie Kierunek obrot6w jest ustalony na stale Kierunek obrot6w ustalany sygnalem z zewnqtrz Podanie ,,O" do sterowania kierunkiem kr~cenia Podanie ,, 1" do sterowania kierunkiem kr~cenia Sygnal zegarowy podawany z zewnqtrz Sygnal zegarowy podawany z lokalnego generatora Cewki silnika sq zasilane caly czas Zalqczanie przez wbudowany ,,przerywacz" Uzwojenia zalqczane sygnalem z zewnqtrz

Tabela 6. Zaleznosc pobieranego pr<tdu od dostarczonego napi11cia zasilaj<tcego Napi~cie

-

zasilajqce

M 3

-

5

9 12 15

sterownika

wyjscie, Jeez bez ,,przerywacza", z cewkami stale uruchomionymi. Oscylogramy zostaly rozsuni~te w pionie, aby nie naldadaly si~ na siebie. Sterownik pozwala na sterowanie silnika za pomocq sygna16w zewn'llrznych, kt6re nale:i:y doprowadzic do zlqcza )2. Wymagane sygnaly to: • sygnal zegarowy (doprowadzenie takt), • sygnalu zmieniajqcego kierw1ek obrot6w silnika (doprowadzenie kier), • sygnalu zalqczajqcego cewki (doprowadzenie ster). Aby nie dopuscic do uszkodzenia uklad6w CMOS, wejscia le zostaty zabezpieczone dio-

-

Pobierany pr<1d [mA) 0,3 0,7 2 3,5 10

dami 01. ..06. W przypadku zbyl wysokiego napi~ia (przekraczajqcego poziom napi'lcia zasilania), przewodzi dioda dolqczona katodq do szyny zasilajqcej. Z kolei, w j)f'<:yJ)adku przypadkowego podania napiQcia ujemnego wzglQdem masy, przewodzi dioda wlqczona anodq do masy. Rezystory R4 ... R6 ograniczajq pr<\d plynqcy przez diody. Nale:i:y pami{ltac, :i:e wejscia ukiad6w CMOS maj4 bardzo dui.q impedancj'l wejsciowq. Z tego powodu nalezy zadbac, aby :i:adne z nich nie bylo niepodlqczone, poniewaz gromadzqcych Si'l na wejsciu ladunek wywoluje nieznany poziom logiczny.

Montaz i uruchomienie Uklad zostal zmontowany na dwustronnej plytce drukowanej o wymiarach 7,5 cmx5 cm. jej schema! monta:i:owy pokazano na cysunku 4. Wszystkie eleme nty, poza potencjometrem i zl4-

czami, lutm·v ane sq powierzchniowo na g6rnej

warstwie. Warstwa dolna zawiera jedynie sciez-

ki, nie znajdujq siQ na niej :i:adne opisy ani podzespoly. Prawidlowo polutowany uklad jest od razu gotowy do pracy i nie wymaga :i:adnych regulacji. Jedynq czynnosciq przygotowawczq jest nalo:i.en ie czlerech zworek na zlqcza JPt. ..JP4 zgodnie z tabelq 5 . Sterownik nale:i:y zasilic napi{lciern stalym, dobrze filtrowanym, najlepiej stabilizowanym. z przedzialu akceplowalnego przez uktady CMOS rodziny 4xxx. Zale:i:nosc poboru prqdu prz.ez uklad modelowy od napi~ia zasilan.ia przedstawia tabeta 6 . Wartosci te zostaly zmierzone przy taktowaniu wewnQtrznym generatorem z najwi~ksz.q cz4stotli wosciq oraz przy braku jakichkolwiek doprowadze(1 z zewnqtrz. Dwa slowa nalezq si~ r6wniez mostkom H, kt6re b~d<t dzialaly z tym s terownik iem. Po\vinny one akceptowac na swoich wejsciach wszystkie mozliwe stany logiczne (00, 01, 10, 11), bez ryzyka wyst4pienia jakiegokolwiek uszkodzenia. W niekt6rych konfiguracjach mostk6w budowanych z element6w dyskretnych, z.abronione jest jednoczesne zalqcz.anie d w6ch wejsc - nie mo:i:na ich stosowac z l)nn sterownikiem. Mostki wykonane jako uklady scalone (np. 1293, L298) s4 na to odporne.

M ichal Kurzela, EP

REKLAMA

KOMPUTER SBC FireBoard by EMO Technology Procesor:

Freescale MCIMX535

Pamii:c:

1 GB DDR3

Oysk:

SSD on chip (eMMC)

Wymiary:

86,5 x 70,5 mm Petna gama kart rozszerzeri

Petna dokumentacja: http://wiki.emdtek.com

TE C HN OLOG Y

ul. Czardasza 21A, 02-169 Warszawa, Polska, +48 22 112 15 45, www.emdtek.com

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'!J6006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

29


Karta muzyczna z interfejsem USB

,---

V00

VCCP

PGND

AGNDL

AGNOR

DGND

ZGND

----- ~ -- -o- -- ~ -- v -- ~--,

I I

1

I I I I I

Power Manager 5-V to 3.3-V Voltage Regulator

Vaus USB

- -- - - - - + - --1

Protocol Controller

Analog PLL

DAG D+

Control Endpoint

S/PDIF

DOUT

FSEL

Encoder

o----

FUNCO o-<>---.-<: 1 - - -FUNC1

o-.,__..._~

FUNC2

o-.._.....:....~

--1

l2S Interface

BCK 1--- -- 1

I

DIN

I

I

ISO-Out Endpoint

FIFO

Buffer

___J

FUNC3 T~-;--<-----<~

-

;;;D;S~p1i) -

-

------------

HID6: Play/Pause' '> PSEL ,,__ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __.._._,

HID Endpoint

------------

I

OT HOST

HIDO/MS Serial Perlpherali - - --o HID1 /MC 121 lnterface HID2/MD

------- --

erI I I I

PLL (x 8)

12 MHz

CK

Hio;P;;;vi;;;;s :r;ackl'l-

I I I I I I L - -

XTI

EEPROM 11 lnterface '

111 HID3: Next Track

I 1 L _

TEST

D-

96MHz

Tracker (SpAct)

XTO

Rysunek 1. Sche m at blokowy ukla d6w scalonych PCM2706C/PCM 2707C REKLAMA

by EMO Technology AC/DC:

xSMPS.AP400

DC/DC:

xSMPS.DDN 150

Petna dokumentacja na stronie: www.emdtek.com

T E CH N OLOGY

ul. Czardasza 21A, 02-169 Warszawa, Polska. +48 22 112 15 45, www.emdtek.com

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'!J6006) Wydanit! elel<troniczne przeznae;zone

w,t~cznie

31 do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszechniania.


Karta muzyczna z interfejsem USB Karla USB AUDIO DAC jest wykrywana r6wniez przez Raspberry Pi. W systemie ,,Raspbian" moze bye potrzebna modyfikacja fetcfmodprobe.d/alsa-base.co11f zbioru Ponizej podaje ostatnie linie zbioru /etc/ modprobe.d/alsa-base.conf zmodyfikowane

tak aby aby karta USB miala wyzszy priorytet niz .,karta" procesora BCM2835. Niezbqdne modyfikacje pokazano na listingu 1 . Najwazniejsze Sq zmiany wykonane w liniach 2, 4 oraz oslatniej. Po zmianach w zbiorze konfigurac)inym karta jest obslugiwana przez PINR

CU4 1u0

AOUT

SO

0

0

CU3 1u0

programy ,,play", .,mplayer", .,mocp" itd. W systemie ,,Raspbian" zainstalowanym na ,,Raspberry Pi" pojawia sifl cyfrowy dzwiflk na wyjsciu S/PDIE Udalo mi sill r6wniez wl11czyc mojq kartQ w systemie ,,Raspbmc". W ,,Raspbmc" nalezy w ustawieniach Sy-

CU2

1u0

~

!a

5 a: >-

0

::>

0: 0 > >

""

-' >::>

0

>

l(3

5 0

-' Q

z

d "'

">

<(

Q

z

" N

VBUS(5V)

VCCP(O\Jt)

D•

..__ ___._, MOST

D-

FU NC31DIN

U1 PCM'.2706

24 23

USBXP

22

USBXN

VOD(Ol.il)

VDD CU1 4u7

DGND

FUNCOllRCK

FUNC1/BCK GNO

~---+-+--"""'-< ~----+-+----"-<

HID11MC

FUNC2JSYSCK

Hl02/MO

DOUT

18

R4

33R

17

SPOIF_ DO

-'

>-

Q

w

"' 0.

Z2

~

l

voo-<>-'-

vcc

RX 1

GND

~s

VDD

1MO

R6 RS 180R

1

~~

~---+--I

R7 33R

33R RS

SPOIF DO MCLK B LK

LRCLK DIN

£:&1

C97 12p

GND

SPDIF_DO

vcc

U9A GND

74LVOO

GND

Rysunek 5. Schemat ideowy karty USB Audio DAC

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wydanit! elel<troniczne przeznae;zone

w,t~cznie

33 do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszechniania.


- - - -------- -Jl Jl Jl JUl

PROJEKTY SYSCK

(256fg)

1/fs

LRCK

l Jislru1_-- -Slflf1J1_- --rlJ1ruL---Slflf1J1_- --rU1nfl ~ I+-+' 1

BCK (64 f5 )

I

f

L-Channel

I

R-Channel

i.--..'

... ,~-..'T",- -

I

I

I

I

I

DOUT

Q 2

3

MSB

DIN

6I 2

E-----1 I 14

1s

9sI

LSB

3

E-----1 I ~s I 14

1s

I

Q 2

3

F-----l 14 I 1s

MSB

LSB

~ I E-----l I 2

3

14

Rysunek 2. Przebiegi czasowe linii in terfejsu I' S wykorzystywanego w ukladach PCM27060 07C

Uldady scalone PCM2706C i PCM2707C Schema! blokowy uklad6w PCM2706I PCM2707 pokazano na rysunku 1. S<t one wyposazone w wewn~trzny stabilizalor napi~cia 3,3 V, kt6ry zasila wewn~trzne bloki funkcjonalne uklad6w PCM2706C/07C. Linie D+ i D- przez interfejs USB STE komunikujq si~ z blokiem USB Protocol Controller. jest on odpow:iedzialny za transmisj~ danych do przetworn ika CIA i enkodera S/PDTF oraz opcjonalnie do bloku I'S. W strukturze ukladu scalonego umieszczono r6wnie:i: blok generatora kwarcowego 12 MHz. )ego sygnal jest mno:i.ony przez B przy u:i.yciu p~tli PLL i nast~pnie taktuje blok interfejsu USB oraz generator PLL przetwornika Cl A. Na schemacie blokowym uklad6w PCM2706IPCM2707 (rys. 1) elementy wyst~puj&ce tyko w ukiadzie typu PCM2706C oznaczono (1), a elementy wysl<lpujqce lylko w ukladzie typu PCM2707C oznaczono (2). W ukladzie typu PCM2706C jest mo:i.liwy odczyt trzech (opcjonalnie siedmiu) przycisk6w - wejscia HlDO, HlDl i HID2 (opcjonalnie r6wnie:i: FUNCO... 3). Mog<1 one pracowac jako przyciski \!olume+, Volume- i Mute (opcjonalnie FUNC0 .. .3 mogl\ pracowac jako Next Track, Previous Track, Stop, Play). W prototypie nie zamontowalem fadnych przycisk6w, ale jest to mozliwe. Uklad typu PCM2707C nie pozwala na dol<1czenie przycisk6w steruj<1cych, ma natomiasl szeregowy interfejs do sterowania przez zewn~trzny procesor. Uklad PCM2706C jest wytwarzany w obudowie TQFP32. Oodatkowego om6w:ienia wymaga blok interfejsu I'S. Uzywa on 5 sygnal6w: DIN, SYSCK (MCLK), BCK (BCLK), LRCK (LRCLK) oraz DOUT. lnterfejs ten pracuje w fom1acie 16-bitowym I'S (MSB danych op6Zniony o 1 bi t). Blok interfejsu I'S jest uruchamiany jesli na wejsciu FSEL zostanie podane logiczne ,,O". Wtedy na wyjsciu DOUT pojawiaj<1 sill <lane (16-bitowe pr6bki audio), a na wyjsciach FUNCO... 2 sygnaly taktujqce, od-

9sI ==== ~ fis1====~ I

powiednio: LRCK (LRCLK), BCK (BCLK), SYSCK (MCLK). Wewn<ilrzny przetwornik CIA zostaje odlqczony od strumienia danych z interfejsu USB, a <lane (16-bitowe pr6bki audio) dla przelwornika CIA sq czylane z wejscia DIN (wyprowadzenie FUNC3). Umozliwia lo wsp6lprac<i przez interfejs I'S z zewn<ilrznym procesorem DSP np. lypu TAS300x. Mo:i.liwe jest r6wnie:i. dolqczenie do interfejsu I'S zewn.11trznego przetworni· ka CIA o jeszcze lepszych pa rametrach, niz wbudowan.y w uklad. Dolqczajqc zewn~trz­ ny przetwornik CIA najlepiej wyjscie OOUT polqczyc z wej§ciem DIN - zapewnimy sobie w ten spos6b obstug<i r6wnie:i: wewn<ilrznego przetwornika CIA . Jesli na wejscie FSEL zostanie podana logiczna ,,1'', to na wyjsciu DOUT pojawi siQ przebieg cyfrowy S/PDlF. W tym trybie pracy uklad6w PCM2706C/ 07C wyprowadzenia HID0 .. .2 i FUNC0 .. .3 pelniq funkcje opisane wcze§niej.

1s

I

MSB

" "l l'llll ~USllUDICll:

~lo,•

...,_, k1•·1.1 H~ W.

<wt,,...

-

Rysunek 3 . .,Glosniki USB Aud io DAC" na liScie urz<idzen Audio

Karta USB Audio DAC

nie mo:i.na przesytac danych skompresowanych (AC3 lub DTS). W systemach Windows sygnaly wyjsciowe pojawiaj<1 si~ jednoczesnie na wyjsciach analogowych i cyfrowym. W systemach Linux nie zawsze tak jest. W .,Raspbmc" jest obslugiwane tylko wyjscie analogowe ukladu PCM2706C (PCM2707C).

Po dol<1czeniu przez kabel USB do komputera modul bez problemu instaluje si<i jako .,USB Audio DAC" (rysunek 3). Po zainstalowaniu karta ma (Windows XP, Linux) jedno wyjscie ,,Glosniki USB Audio DAC" z mazliwosci<t programowej regulacj i poziomu glosnosci, jednak fizyczn.ie uklad PCM2706C (wzgl<idnie PCM2707C) ma dwa wyjscia - slereofoniczne analogowe oraz cyfrowe SI PDIF. Regulacja poziomu wyjsciowego dotyczy tylko wyjscia analogowego. Wyjscie SPDIF pracuje zawsze z pelnym wysterowaniem. Przez wyjscie SIPDIF mojej karty

Rysunek 4. Wyb6r opcji Dual audio out put w systemi e Raspbmc

Lis ting 1 . Modyfikac ja zbioru /etc/modprobe d/alsa-base.conf # Keep snd-pcsp from beeing loaded as first soundcard options snd- pcsp i ndex=- 2 j Keep snd- usb- audio from beeing loaded as first soundcard options snd- usb- audio i ndex=O j options snd- usb- audio nrpacks=l j Prevent abnormal drivers from grabbing index 0

opt i ons o ptions o ptions opt i ons options o p t i ons

eWycl32nie dla: Jakub Rudolf t'!J6006)

bt87 x i ndex•-2 c x 88 a l sa i n d e x• -2 snd-atiixp-modem i nde x •-2 snd -in tel 8x0m i ndex• -2 snd-via82 x x-modem index•-2 snd - b c m2835 index•-2

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

W) d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze c. h n i an i a.


PROJEKTY

Rysunek 6. Schemat montafowy karty USB Audio DAC

L1

L2

L3

Znaczenie Obecnosc napi~cia 3,3 (po renu meracji USB)

v

Oznaczenie USB

Obecnosc przebiegu SPDIF DO na wejsciu DOUT Poziom wyjsciowego L/R sygnatu analogowego

stem/Audio output zaznaczyc opcj~ Dual audio output (rysunek 4). Wyjscie Audio output najlepiej ustawic wtedy na HDMI a Speaker Cofiguration na 2.0. Schemat ideowy karty pokazano na rysunku 5 . Gl6wnym elementem karty dzwi~­ kowej jest uklad scalony Ul typu PCM2706C (lu b PCM2707C). Aby uzyskac lepsz'l fu nkcjonalnosc karty dodatem kilka dodatkowych element6w. Uklad scalony PCM2706C pracuje w lypowej konfiguracji Bus Powered. Wyjsciowe sygnaty audio VOUTL i VOUTR zostaty doprowadzone wprost do gniazda wyjsciowego JOUT typu Jack stereofoniczny 3,5 mm. Dia ohci"t:i:enia r6wnego lub wi~k­ szego od 10 kfi znieksztalcenia nieliniowe na tych wyjsciach nie powinny przekraczac 0,006%. Aby zmniejszyc ewentualne zafalowania charakterystyki przenoszenia zwiqzane z obciqzeniem pojemnosciowym (pojemnosc dolqczonych kabli) dodalem szeregowo w wyjsciami rezystory RML i RMR o wartosci 56 n. Wartosc ich rezystancji mozna ewentualnie zmniejszyc do 33 n. Kondensatory ceramiczne C9L i C9R odcinajq skladowq stalq wyst~pujqcq na wyjsciach VOUTR i VOUTL. )esli przewidujemy podtiiczenie do gniazda }OUT sluchawek o impedancji 30 n. mozna zwi~kszyc pojemnosc tych kondensator6w do 100 µ.F Elementy CL1, CR1. RL1. .. RL4 oraz RR1...RR4 zostaly dodane zgodnie z notq katalogowq uklad u scalonego PCM2706C. Uktad scalony PCM2706C ma wyprowadzenie SSPND (n6zka 11). Po podlqczeniu karty do portu USB (przez zh1cze }2) napi~­ cie magistrali USB VBUS zasila tylko uklad Ul(PCM2706C), a na wyjsciu SSPND wysl~puje logiczne ..o". Komputer nad rz~dny (Host) inicjuje proces enumeracji urzqdzenia USB. Gdy proces ten zakonczy si~ pomyslnie

Fotografia 7. Karta USB Audio DAC

na n6zce SSPND zostaje ustawiona. Powoduje to wysterowanie tranzystora Tl i uruchomienie prostego slabilizatora zbudowanego na tranzystorach T Z i T3. Na kolektorze lranzystora T3 pojawi si~ napi~cie \ICC zasilajqce pozostale bloki karty. Dioda Ll swi~ci si~ dopiero po prawidtowyrn rozpoznaniu karty przez komputer nadrzfldny. Port USB maze miec podl<1czon<1 pojemnosc nie wiQksz& niz 2,2 µ.F. Dlatego kondensator CU2 ma pojemnosc tylko 1 µ.F, a kondensator C22 - 470 nF. Kondensatory CU1. ..CU4 o pojemnosci 1 µ.F filtrujq wewnfllrzne napi~cia zasilania ukladu PCM2706C. Na karcie zamontowano cyfrowe wyjscia sygnalu S/PDIF Wyjscie optyczne obsl'uguje nadajnik TOO (TOTX147PL). Wejsciowy sygnal dla lego eleme nlu to SPDIF_DO. Wyjscie SPDIF COAXIAL jest buforowane przez 2 bramki U9C i U9D. Wyjscie z bramki U6C zawiera rezyslory ROl (120 H ) i Rl 14 (200 fl) . Zapewniajq one impedancj~ wyjsciowii zblizonq do 75 om6w. Poziomy na wyjsciach sygnalizuj"t diody LED (tabela 1). Sygnaly S/PDIF majq CZQSlo-

Lliwosc od 2 do 3 MHz (zaleznie od liczby transmitowanych .,1" w sygnale). Dioda Ll sygnalizuje obecnosc przebiegu S/PDIF na wyjsciu DOUT uklad u PCM2706C. Dioda la jest slerowana z wyjscia uniwibralora zbudowanego na bramkach U9A i U9B. Un iwibrator zwiQksza szerokosc impuls6w sterujqcych diodq L2 do okolo 1 ms. Dia wyjsc analogowych zbudowalem na tranzystorach T4 i T5 prosle fr6dla prqdowe slerowane ujemnymi pol6wkan1i sygnal6w sinusoidalnych. Pary tranzystor6w steruj"t dwukolorowq diodQ LED (L3). Dia sygnatu z lewego kanatu swieci sifl dioda zielona, dla sygnalu z prawego kanalu swieci si~ clioda czerwona. je§li obecne Sq sygnaly w obydwu kanalach diody te swiecq kolorem wypadkowym zblizonym do z6ltego. Na plylce drukowaniej umiescilem olwory pod goldpiny KEY i dla ewentualnych przycisk6w Volume+. Volume- oraz Mute. Podanie logicznej ,.1" na <lane wejscie odczytywane jest jako nacisniecie przycisku. Podobnie mozna wykorzystac otwory pod goldpiny 125. Dia zwartych pin6w 1 i 2 zworki

a::

::::3

USB AUD\O DAC

Fotografia 8. Karta USB Audio DAC w obudowie

eWycl3.'1nie dla: Jakub Rudolf t96006)

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

W) d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze c. h n i an i a.


Karta muzyczna z interfejsem USB

23 ~ 15,4 .... ~

~

,

3 otw o 3, 1

~I

Q1

<B 0 I

,..._ ("")

I

I :

! I

I

I

'

I

R1 ,q

("")

,,,.

:

-

l

~ I

:

I

I

.\..J

ei 6,2

,... lllir.....

:

48 1 ... 14,8 ,.,

_ 17 L

~

282 ., 31 ,..... 40 48,4 I

1 ~

~

~1

. ,

Rysune k 9. Otworowanie obudowy dla karty USB Audio DAC Z2 (FS) przyciski Next Track, Previolls Track, Stop oraz Play dolqczamy odpowiednio do pin6w LRCK, BCLK, MCLK, DIN. Przyciski obslugiwane Sq tylko przez uklad scalony typu PCM2706C. Dia zwartych p in6w 2 i 3 zworki Z2 (FS) uk..tady scalone PCM2706C/07C wykorzysluj<t piny SPOIF_DO. MCLK, BCLK, LRCK, DIN jako magistrali I'S. Spos6b "'Ykorzystania tej magistrali maze bye r6zny [wspominalem o tym wczesniej). Po szczeg6ly odsylam do noty katalogowej PCM2 704C_2 705C_2 706C_2707C.pdf Osobiscie sprawdzilem, ze w lym trybie p racy polqczenie wyj§cia SPDIF_DO z wej§ciem DIN powoduje odtwarzanie dzwiQln1 na w yjsciach analogowych (przez wewn~trzny przetwornik DAG uklad6w PCM2706C/07C).

Monta:i: i uruchomienie Schema! monta2owy karty muzycznej pokazano na r ysunku 6. Montaz element6w najlepiej rozpocz(!c od wlu lowania ukladu Ul typu PCM2706C. Uklad ten umieszczono w obudowie TQFP32 o rozstawie n6zek r6wnym 0.8 mm. Po wlutowaniu tego elem en lu nalezy sprawd zic czy nie wystqpily zwarcia miedzy wyprowadzeniami. W miejsce ukla-

du Ul mozna ewentualnie wlutowac uklad typu PCM2907C. Uklady le maja iden tyczne rozmieszczenie wyprowadzen i majq takie same bloki funkcjonalne. Po wlutowaniu uktadu Ul proponuj"l wlu towac kondensatory CUL. .CU4 oraz C22, rezystory R20 .. .R22 oraz zlqcze micro USB (J2). NaJezy r6wniez wlutowac kwarc 1 2 MHz, kondensatory C96 i C97 (12 pF) oraz rezystor RXl (1 M!l). Po wlutowaniu tych el ement6w mozna dolqczyc plylk~ za pomocq kabla USB do komputera. Komputer p owinien " 'Ykryc kartQ i zains talowac sterowniki dla USB Audio DAG. Jesli karla zostanie wyk.ryta, lo proponujQ wlutowac tranzystory Tl.. .T3 w raz z elementami bezposrednio z nimi zwi<1zany mi. Warlo r6wniez wlulowac diod~ LED LI. Po ich zamontowaniu kazde dol<1czenie karty do komputera powinno s powodowac zaswiecenie si~ diody Ll. Naslflpnie montujemy elementy ko ndensatory CLI, CRI, rezystory RL1...RL4, RR1.. .RR4 oraz zlqcze JOUT. Nalezy pol(!ci.yc p iny 1. i 2 zworki Z2 (FS) u stawiaj11c w ten spos6b ,.normalny" tryb pracy ukladu PCM2706G/07C. Po wlutowaniu tych elem e nl6w mo:i.n a dol <1czyc do zl<1cza JOUT sluc hawki. Pozwol11 one na sprawd zenie poprawnosc dzialania wyjscia

Wykaz element6w Rezystory: (5MD 0805) R1: 10!1 R2, R3, R22, R23 : 1,5 kO R4 .. R7, RL3, Rl4, RR3, RR4: 33 0 R8: 180!1 R9, R11 · 6,8 kO R10, R16 : 470 !l R12. R15: 10 kn R20, R21 22 !l R30, Rl 14: 200 !l R32 : 330 !l R36, R37 39 kn RL1, RL2, RR1, RR2: 3,3 k!l RML, RMR: 56 0 R01: 120 0 RX1: 1 M!l Kondensatory: (5MD 0805) C22: 470 nF C96, C97: 12 pF CE1: 10 µ F (5MD 3528) CL1, CR1: 22 nF CU1 : 4,7 µ F C6, C7, CU2 . CU5: 1,0 µF C8, C9, C90, C110: 100 nF C9L. C9R: 47 µ F (5MD 12 10) C22: 470 nF C96, C97: 12 pF CE 1: 10 µ F (5MD 3528) CL1 , CR 1: 22 nF CU1: 4, 7 µ F P61przewodniki: D4 1: BAT54S (SOT-23) L1 : dioda LED. czerwona L2: dioda LED, niebieska L3 : dioda LED, dwukolorowa T1, T2: BC84 7 (SOT-23) T3 .. .T5: BC857 (SOT-23) U1: PCM2706C (TQFP32) U9: 74LVOO (50 14) TOO: TOTX14 7PLt ransceiver 5/ PDIF lnne: J2 : g niazdo micro USB JO: gniazdo chinch JOUT: gniazdo Jack 2,5 mm QX: kwarc 12 MHz analogowego karly. Odsluchiwa ny dzwi'lk powinien bye czys ty, bez znieksztalcefl. W n ast()pnym kroku przylutowujemy u klad scalony U9 (74LVOO lub 74LVGOO). rezys tory i kondensalorami wok6t n iego . Teraz montujemy elementy interfejs6w cyrrowych S/POIF: zl(!c ze JO i nadajnik TOO [TOTX147PL). Interfejsy le najlatwiej sprawdzic przez dol11czenie ich do wejsc am p litunera kina domowego. W kolejny m kroku nale:i.y wlutowac podw6jn'l diod'l LED L3 i tranzys tory T4, T5 oraz elementy bierne wsp6lpracujqce z n imi. Plylkfl drukowanq umiescitem w czarnej p lastikowej obudowie (po elementach elektronicznych) o wymiarach okolo 58 nun X41 mmX 17,5 mm [fotografia 6 i fotografia 7). Rysunek, na kt6rym zwymiarowano otworowanie obudowy pokazano na r ysunku 8.

Zbyszko Przybyl zbyszekjob@i nteria. pl

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

35


Aktualizacja sterownika AVT5408

.

•a:11T:JP;-

Nr przycisku

Nazwa w kodzie

Komenda wysylana przez pilot

1

P MUTE

13

2 3 4

P_POWER P_1

12 1 2

P_2 P_3 p 4 p 5

5 6 7

PK1 PK1 PK2 PK2

Wlqczony Wylqczony Wlqczony Wylqczony

6 7

PK1 PK1 PK2

Program Program Program

PK2 PK1 PK1 PK2

Program Program Program Program

3 4

15

Chwilowy Chwilowy Chwilowy

0 15 15 1S

30 15 30 1S

Program Program Program

Chwilowy Chwilowy Chwilowy

1S 0 0

30 30 60

PK1 , PK2 PK1, PK2 LCD PK1 , PK2

Program Program Program Program

Chwilowy Chwilowy

0 0

120 180

Chwilowy

60

30

PK1 , PK2 PK1, PK2 PK1, PK2 PK1

Program Program Program Program

Chwilowy Chwilowy Chwilowy Cykliczny

60 60 60

60 120 180

5:30

6:30

PK1 PK2 PK2

Program Program Program

Cykliczny Cykliczny Cykliczny

5:30 S:30 5:30

7:30 6:30 7:30

36 35 30 46

PK1 PK1 PK2 PK2

Program Program Program Program

Cykliczny Cykliczny Cykliczny Cykliczny

6:00 6:00 6:00 6:00

7:00 8:00 7:00 8:00

SS S4

so

PK1 PK1 PK2

Program Program Program

Cykliczny Cykliczny Cykliczny

7:00 7:00 7:00

8:00 9:00 8:00

S2 44 43 41

PK2 PK1 PK1 PK2

Program Program Program Program

Cykliczny Cykliczny Cykliczny Cykliczny

7:00 8:00 8:00 8:00

9:00 9:00 10:00 9:00

60

PK2

Program

Cykliczny

8:00

10:00

P_PP P_MENU P_PROG_GORA

14 48 32

PK2 PK1, PK2 PK1 , PK2

17 18 19 20

P P ARR P P_VOL_LEWA P OK P VOL PRAWA

34 17 S9 16

21 22 23 24

P ARR LEWA P_PROG_DOL P ARR PRAWA P TV

21 33 22

25 26

P_AV P SLEEP P TIME

63 S6 38 42

P INF P_l_ll P NEXT P HIDE TELETEXT

32 P TELETEXT_RED 33 P TELETEXT GREEN 34 P TELETEXT YELLOW 3S 36 37 38 39

P TELETEXT BLUE P F MINUS P F PLUS pM P TELETEXT

-

c

..'..J ~ L.... L.., 5 6 7 B __J ---J L., L 9

Q

-1--

---J L.,

Wyl<tCZ za (minuty)

30 15

P_MINUS

2S

Wl<tCZ za (minuty)

0 0

14 15 16

29 30 31

Czas wyl<tczenia (hh:mm)

0

8 9 0 10

27

Czas wl<tczenia (hh:mm)

Chwilowy Chwilowy Chwilowy

8 9 10 11 12 13

P_9 p 0

Tryb pracy

Chwilowy

5

P_6 p 7 p 8

.

Obslugiwane Stan elementy przekainika/ 6w PK1, PK2 Wlqczony PK1 , PK2 Wylqczony

B

pp

L

0

1

__, 5

-

2 -.-J .....__, 6

7

L

~ L.., 0 -1-

L.,

..___. L.,

L

pp

c A

RC 6 LX

Rysunek 3 . Nadajnik podczerwieni typu RC6 LX

RC

LX

B

Rysunek 4. Podzial przycisk6w nadajnika na sekcje

RC6LX

Rysunek 5. Numeracja przycisk6w nadajnika IR

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyda nit! e l el<tron i czne przeznae;zone

w,t~cznie

37 do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszechnian i a.


PROJEKTY

Aktualizacja sterownika AVT 5408 Prezentowany zasilanych z Aktualizacja polega polecefl z pilota.

uklad jest aktualizacjq do ,,Sterownika urzqdzefl 230V AC" (AVI'5408) opisywanego w EP 8/2013. na rozszerzeniu mozliwosci sterownika o obsfug~ Ma to na celu zwi~kszenie komfortu korzystania z urzqdzenia. Rekomendacje: urzqdzenie przyda si~ w automatyce domowej, do sterowania zraszaniem ogrodu itp. R1

100 C1

IR1

4.7u

R2 10k

t:r-11 ~: t-+----+-~ ~NO

TSOP1730TB1

Rysune k 1. Schemat ideowy modulu odbiornika podcze rwieni

~~

g;~ Rysunek 2. Schemat monta:Zowy modulu odbiornika podczerwieni Na rysunku 1 pokazano schernal ideowy modulu dla zmodyfikowanego urzqdzenia. Schema! powslal zgodnie z zaleceniami w nocie PDF odbiornika TSOP31236.

Kondensalor Ct oraz rezysto r Rl sluzq do tlumienia zak16ce(1 zasilania. Rezystor R2 podciqga lini~ danych do linii zasilania. Na plytce umie§cilem takie trzy gold piny sluzqce do polqczenia odbiornika podczerwieni z ukladem sterownika. Schemat rnontazowy plytki z odbiornikiem jest przedstawiony na rysunku 2. Plytka ma niewielkie wymiary (zaledwie 21 mmx14 mm), co pozwala na latwe przymocowanie jej w dowolnym miejscu. Przy lulowaniu, uklad TSOP powinien znajdowac na stronie element6w SMD. Dzi~­ ki temu mamy jedn4 stron~ plytki PCB bez jakiegokolwiek elemenlu, co znacznie ulalwi np. przyklejenie odbiornika do obudowy.

Oprogramowanie Zbi6r wynikowy do zaprogramowania procesora zawiera kompletny program ze sterowni-

: Listing l. Oefinicje przycisk6w nadajnika RCS PILOTA IR 13 // Nr p r zycisku na rysunku : 1 1 2 // Nr przycisku na r ysunku : 2 : ffdefine p- 1 1 //Nr p r zycisku na r ysunku : 3 ~ ffdefine p 2 2 // Nr przycisku na rysunku : 4 p : ffdefine 3 3 // Nr p r zycisku na r ysunku : 5 : -ltdefine p-- 4 4 //Nr p r zycisku na r ysunku : 6 ~ #define p- 5 5 // Nr przycisku na rysunku : 7 : -ltdefine p- 6 6 // Nr p r zycisku na r ysunku : 8 ff define p- 7 7 // Nr przycisku na rysunku : 9 ff define p 8 8 // Nr p r zycisku na r ysunku : 1 0 ff define p-- 9 9 / / Nr p r zycisku na rysunku : 11 ff define p 0 0 // Nr przyc isku na rysunku : 1 2 ff define P-MINUS 1 0 //Nr p r zycisku na r ysunku : 1 3 ff define p pp 1 4 // Nr przycisku na rysunku : 14 ff define P-MENU 48 // Nr p r zycisku na r ysunku : 1 5 -It define p PROG GORA 32 / /Nr p r zycisku na rysunku : 1 6 ff define p PARR p 34 // Nr przyc isku na rysunku : 1 7 ff define p- VOL LEWA 1 7 // Nr p r zycisku na r ysunku : 1 8 ff define P- OK 59 // Nr przycisku na rysunku : 1 9 p ff define VOL- PRAWA 1 6 // Nr p r zycisku na r ysunku : 20 ff define P- ARR LEWA 21 / /Nr p r zycisku na rysunku : 2 1 ff define p PROG OOL 33 // Nr przyc isku na rysunku : 22 : ffdefine P- ARR PRAWA 22 // Nr p r zycisku na r ysunku : 23 ~ -ltdefine p TV 63 // Nr przycisku na rysunku : 24 : ffdefine P-AV 56 // Nr p r zycisku na r ysunku : 25 : ffdefine p- S LEEP 38 //Nr p r zycisku na rysunku : 26 ~ ffdefine p- TIME 42 // Nr przyc isku na rysunku : 27 36 // Nr p r zycisku na r ysunku : 28 ~ ffdefine p INF : -ltdefine p- I I I 35 // Nr przycisku na rysunku : 29 ! ! define p-NEXT 3 0 // Nr p r zycisku na r ysunku : 3 0 ; ffdefine p- HIDE TELETEXT 46 //Nr przycisku na r ysunku ~ ffdefine p TELETEXT RED - TELETEXT- GREEN 55 //Nr prz yc isku na rysunku p ; ffdefine 54 //Nr p r zycisku na rysunku ~ -ltdefine p TELETEXT YELLOW so //Nr przycisku na rysunku : ! define p- TELETEXT- BLUE 52 //Nr p r zycisku na rysunku 44 //Nr p r zycisku na rysunku : 3 6 ~ -ltdefine P F MINUS : ffdefine P- F- PLUS 43 / / Nr przyc isku na rysunku : 37 ~ ffd efine P-M41 // Nr p r zycisku na r ysunku : 3 8 : ffdefine p- TELETEXT 60 // Nr przycisku na rysunku : 39

! //Oefi nicje klawi s z y : -tldefine P MUTE ! ! define p- POWER

eWyclH~nie

dla: Jakub Rudolf t'96006)

ka AVT5408, poszerzony o obslug~ odbiornika podczerwieni. Program napisany dla nadajnika podczerwieni widocznego na rysunku 3, model RC6 LX. Wszyslkie przyciski pilota zostaly wykorzyslane. Podzielitem je na trzy sekcje, widoczne na rysunku 4. Przyciski z sekcji ,,PC wykorzyslywa.ne S<t do obslugi pierwszego przeka2nika. Przyciski z sekcji ,,B'' obslugujq przeka.Znik drugi, natomiast przyciski z sekcji ..C" obsluguj<j oba przekafoiki jednoczesnie. Po wci§ni~ciu przycisku pilota, wysyta on <lane w ramce, w kt6rej znajduje si!l adres oraz kod komendy. W zasadzie gl6wnym punktem programu jest sprawdzanie komendy olrzymanej z pilota i odpowiednie zareagowan ie na ni4. W celu latwiejszej identyfikacji przycisk6w postanow:iiem wprowadzic indywidual n<j numeracj~. Spos6b w jaki to zrobilem jest widoczny na rysunku 5. Dzi~ki wprowadzonej muneracji jest latwiej takZe zrozumiec Dodatkowe material

na FTP

Wlqcznik urzqdzer\ zasilanych z sieci 230 V AC (EP 8/2013) AVT-1714 Automatyczny wlqcznik kina domowego (EP 12/201 2) AVT-1689 Przekainiko wy wylqcznik czasowy (EP 8/2012) AVT-1684 Automatyczny wylqcznik czasowy (EP 8/201 2) AVT-1535 Przekainik czasowy (EP 8/2009) AVT-1459 Uniwersalny uklad czasowy (EP 12/2007) AVT-2800 Sterownik zegarowy i nie tylko ... (EdW 9/2006) AVT-724 Uniwersalny uklad czasowy (inteligent ny wylqcznik schodowy) _ lEdW 712004) • Uwaga:

i~t.3~A~t~~ir~1~=aa,,ty ~kl":J.t~rro~~'iq~~~t~:Bez

elemt>n-

t6w dodatkowych,

AVT xioor: A plytb d rukowana PCB (lub p fytki drulcowane. j~h w o piAVT xioor: A +sle

31 32 33 34 35

~:!n~n:1ca!:~oi°~~~gr!=~~u~~a{~~~lq-.

a t-nie wersji A i w e rsji UK) bez elemt>nt6w dOOad.:owy.c.h AVT xioor: B plytlca d rukowana (kJb plytlci) Of.U lcomplet element6w ~mieniony

w zal-tezn llru pdf

AVT xioor: C to nk .nnego jak ZMOOtowany zestaw 8, c:zyli elementy

tMutowane w PCB. Naleiy Ma.el na uwadze, ie o 1le niie z.unaczono wyrllnte w o pisie, zestaw ten nie ma obudowy ani et.ernent6w dodatkowych, kt6re n le zosta/y ~mlenione w za tqanllcu pelf AVT xioor: CDoprogramawame (niecZf:SIG spofyk.ana. wersja, _lecz ~ ~Stf:puje. to ntezbf:dM o progta.mawanie mozna ktctgnql.. lchlcaj-te w lmk umieszczony w o pi1ie kitu)

!:rsr:Z::r.i z".:1~C:yvr1:!~~~i.1cW:d~~<! ~~:sA!:! ~~6w1enia ~l/:=~-~- kt&i!: wersJf: zaMawian! (UK, A, A+, 8 lub http.II 2

C).

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

W) d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze c. h n i an i a.


PROJEKTY listingi. Pierwszy z nich (listing 1) zawiera definicje wszystkich przycisk6w. Po #define mamy nazw~ przycisku, kt6rq wykorzystujemy w kodzie programu. Nast~pnie mamy liczb~ oznaczajqca komend~ wyslanq przez pilot po wci§niqciu danego przycisku. \IV komentarzu wpisany jest kolejny muner zgodnie z numeracjq przedstawionq na rys. 5. Kiedy mamy juz gotowe definicje przycisk6w, mozemy przejsc do obslugi sterownika z poziomu pilota. Program sprawdza jaka komenda przyszla z pilota. Nast~pnie dopasowuje i'l do odpowiedniego kodu (zgodnie z listingiem 1) i odpowiednio reaguje. \IV listingu 2 (patrz: malerialy dodatkowe na serwerze ftp) mamy kompleksow'l obslugq funkcji urzqdzenia dla wszystkich przycisk6w pil ola. Zaprezentowane domyslne oprogramowanie jes t jedynie propozycjq uzycia funkcji sterownika. Do kazdego przycisku mozna dopasowac odpowiedniq funkcjq wedlug w lasnych potrzeb. Listing 2 zawiera kompletne wzory zachowafl, kl6rych mo:i. na uzyc przy personalizowaniu ustawien sterownika.

Funkcje Stero"~1ik

moie nadzorowac practi ka:ldego przekaznika wymuszajqc jeden z trzech stan6w. Kazdy przekainik moze bye wlqczony, wylqczony lub wykonywac prac~ programowq. Praca programowa dzieli siq na dwa try· by : cykliczny oraz chwilowy. Analiz~ funkcji pilota zaczniemy zgodnie z numeracjq, kt6rq wczesniej przyjqlismy. Przyciski z numerem 1 oraz 2 nalezq do sekcji ,,C", czyli dzialaj<( na oba przeka:lniki jednoczesnie. Przycisk numer 1 (zielony) wl<1cza oba przekaznik.i natomiast przycisk nr 2 (czerwony) wyh1cza. Przyciski z sekcji ,,/'I.' majq swoje od po· wiedniki z sekcji ,,B''. Tak wiqc przycisk nr 3 spelnia dla przekaznika 1 lll sam<i fu nkcj11 co przycisk nr 5 dla przekainika 2, przycisk numer 4 t~ samq funkcjq dla przekaznika 1 co przycisk nr 6 dla przekafo ika 2 itd. Do pierw· szej sekcji ,,J'I.' nalezq przyciski z m unerami: 3, 4, 7, 8, 11, 12, natomiast do pierwszej sekcji ,,B" przycisk i: 5. 6, 9. 10, 13, 14. Przyciski le wt11czaj11 odpowiednie przekazniki w slan

pracy programowej, w lrybie chwilowym. Do drugiej sekcji ,,J'I.' nalezq przyciski: 24, 25. 28, 29, 32, 33, 36, 37, nalomiasl do drugiej sekcji ,,B": 26, 27, 30, 31, 34, 35, 38. 39. Przyciski le wlqczajq odpowiednie przekazniki tak:i:e w stan pracy programowej, tylko w Lrybie cyklicznym. Wyj(!lkami w lej sekcji sq przyciski 3, 4 oraz 5, 6. Przyciski 3 i 5 wlqczai<t odpowiedni przeka2nik a przyciski 4 oraz 6 wyl(\czaj(\. W ostatniej sekcji ,,C", do kt6rej nalezq opr6cz wspomnianych juz przycisk6w numer l i 2, przyciski od 15 do 23. Przyciski od 15 do 18 oraz od 20 do 23 wlqczajq oba przeka2niki w tryb pracy chwilowy. Wcisniq· cie przycisku z numerem 19 powoduje pod· swietlenie wyswietlacza LCD na 10 seknnd. Dokladne czasy wl11czania i wyl11czania przekafoik6w odpowiadajqce odpowiednim przyciskom, dla przejrzystosci i latwosci ich uzycia zostaly przedstawione w tabeli 1.

Tomasz Piechowicz tomaszpiechowicz1@gmail.com

REKLAMA

10 zestawow RloTboard do rozdania wsrod tworcow aplikacji! W tym miesiqcu firmy Farnell element14 i Freescale przygotowaty dla Czytelnik6w Elektroniki Praktycznej 10 ptytek RioTboard o wartosci 74 dolar6w kazda !

ft

RioTboard Block Diagram

Zestawy te Sq wyposai:one w procesor multimedialny Freescale i.MX 6Solo o archit ekturze ARM Cortex-A9. Zostaly one przystosowane do wydajnej obslugi systemu Android, przy czym mog'! tei: pracowac pod kontrol'! Linuksa. Platforma RloTboard to bardzo dobrze wyposai:ony komputer j ednoplytkowy. Ma szeroki wachlarz modulow peryferyjnych, w tym kart~ sieciow'! Ethernet 1OM/1 OOM/Gb, kontrolery USB: 1 x 2 .0 OTG High Speed oraz 4 XUSB 2.0 High Speed 2.0, interfejsy RGB: LVDS, HDMI i rownolegly RGB, interfejsy do o bslugi kart pami~c i micro TF i SD, wejScia na analogowe s!uchawki i m ikrofon, interfejs aparatu fotograficznego, porty szeregowe, a taki:e uruchomieniowe zlqcze konfiguracyjne i zli!CZe JTAG. Wszystko tow polqczeniu z niskim zui:yciem energii sprawia, i:e jest to idealne rozwiqzanie do projekt6w z zakresu Internet of Things. Ograniczenie koszt 6w syst emu, wymiar6w plytki drukowanej , liczby pod zespol6w ko niecznych do zam6wienia i zloi:onosci opracowywanego rozwi<1zania oraz niewielkie zui:ycie energii to tylko niekt6re cechy platformy Freescale, kt6ra obejmuje nie tylko procesor i.MX 6 Solo (taktowany przebiegiem o cz~stotliwosci do 1 GHz). ale takZe mikrokontroler Freescale Kinetis K20, zintegrowany uklad zarz<1dzania zasilaniem Freescale MMPF0100, 1 GB 32-bitowej pami~ci DDR3 800 MHz oraz kart~ eMMC 4 GB. Wi~cej informacji moi:na znalezc na stronie http://www.premierfarnell.com/content/element14-starts- riot.

W jakim projekcie chciafbys zastosowac ten zestaw? Aby wzictc udziat w konkursie i zyskac szans~ na otrzymanie jednego z takich zestawow, nalefy w terminie do konca maja 2014 wypetnic form1..ila .7 um!e!"7.Ccuily m1 'ilnmie internetowej Elektroniki Praktycznej i odpowiedziec na pytanie: ktore p!ar'!Owane przez Ciebie projekty sprawiaj<1. ze zainteresowate5 si~ zestawem RloTboard?


MINIPROJEKTY

LED Dimmer - regulator oswietlenia LED Sterowanie jasnosciq tasm LED daje ogromne mozli wosc kontroli nad emitowanym przez nie swiatlem . fednak, aby je w pelni wykorzystac w spos6b bezpieczny dla diod LED oroz innych urzqdzefl czy instalacji elektrycznej, nalezy uzywac odpowiednich regulator6w i zasilaczy. Rysunek 1 przedstawia schemal niezawodnego regulatora nat<izenia oswietlenia, wl<1czanego pomil;idzy ir6dlo zasilania a tasmf! LED. Analizujqc dzialanie, inwerter UlD pracuje w ukladzie jedno-bramkowego generalora przebiegu prostok4tnego. Cz~sto­ tliwo§c jego pracy wyznacza pojemno§c C3, oraz rezys tancja polencjometru Pl. Polqczone r6wnolegle bramki UlE, UlF sterujq lranzystorem MOSFET Tl. Wejscia niewykorzystanych bramek zostaly dolqczone do masy zasilania. Potencjometr Pl pozwala zmien iac • 12...24V

leOUT-2

74HC14

• 12...24V

•5V

C3

I 100nF GND

GND

GND

GND

GND

Rysunek 1. Schemat ideowy sciemniacza LED wsp6lczynnik wypelnienia generowanego przebiegu (PWM) w bardzo szerokich granicach od okolo 2% do 99o/o. Przebieg impulsowy podany na bramk<i tranzystora Tl cyklicznie go otwiera i zamyka. a srednia mac doslarczana do odbiornika dolqczonego do zl4cza OUT jest zalezna od wsp6tczynnika wypelnienia przebiegu z generatora. W ten Rysunek 2. Schemat montaiow y sciemniacza LED spos6b potencjometr PRl umozliwia plynn 4 pularnych tasm LED i wynosi tylko 14 mm, stalego. Prezentowany modul sciemniacza regulaci'l mocy dostarczanej do odhiornika. Dzi<iki pracy impulsowej, straty w tranzystozas dlugosc 95 mm. Regulator mozna wykopoprawnie pracuje r6wniez przy napi<iciu rze Tl Sf! niewielkie i nie wymaga on dodalrzystac tah e przy sciemnianiu i.ar6wek 12 v 24 V Sposoby dol4czenia wymienionych odbiornik6w przedstawia rysunek 3. Przy oraz sterowaniu pr<idkosciq silnik6w pr11du kowego radialora. Podstawowym zadaniem slerownika jest regulowa nie MIN jasno§ci swiecenia tasm oraz modul6w LED. Dzi<iki zastosowaniu potencjometru suwakowego szerokosc modulu nie jest du2:o wi<iksza od po- Rysunek 3. Spos6 b dol<iczenia obci<izenia do 5ciemniacza LED

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

39


MINIPROJEKTY W ofeme AVT" AVT-1 800 B AVT-1 800 A AVT-1 800 C W kaz element6w Rl : 470 n (5MD1206) R2: 10 kn (5MD1206) R3: 10 n (5MD1206) Pl: 10 kn suwakowy C1...C4: 100 nF (5MD1206) CS: 10 1-'F (5MD, tantalowy) Dl: 55 14 (BY510-45) D2. D3: 1N4148 (MINI MELF) LD1: dioda LED zielona (SMD1206) IC1: 74HC14 (501 4) T1 : IRF7201 (508) US1: 78LOS (SOT89) IN.OUT: ARK2/S mm

...

lto:/feo.com.ol user: 86341 oass: 54cakf85 ,' WZOry_RIY!~ ek ~P~ C~ B~~~~~~~~~---<

wsp6!pracy z obciqzeniem o charakterze indukcyjnym, w praktyce z silnika.mi prqd u stalego (komutatorowymi) niezb~dne jest do!qczenie r6wnolegle do wyjscia ,.szybk.iej" diody p61przewodnikowej, np. Scholtky'ego. Bez diody D na drenie tranzystora Tl w chwili jego wylqczania pojawialyby siEl impulsy dodalnie o napi~ciu znacznie wii:kszym niz napi~cie zasilai'lce. Mialyby one a.mplitudEl k.ilkudziesi~ciu wolt6w, co mogloby doprowadzic do uszkodzenia tranzystora. Przy sterowa.niu jasnosci'l ,.zwyklych" zar6wek niema potrzeby dol<tczania zad.nych dodatkowych element6w zewn~trznych. Schema! montafowy sciemniacza przedstawia rysunek 2. Monta:i; nalezy zaczqc od wlutowania element6w SMD. Kolejnym krokiem bEldzie przylutowanie zl11czek srubowych oznaczonych, jako IN i OUT. Ostatnim elemenlem bfldzie wlutowanie polencjometru suwakowego. Aby poprawic odprowadzanie cie pla ze stabilizatora US 1 i tranzy-

slora T1 na plytce zostaly przewidziane pola, kt6re powinno siQ dodatkowo pocynowac. Podczas monta:i;u nalezy zwr6cic szczeg61nq uwagf! na spos6b wlutowania element6w biegunowych: kondensalora C5, diod, lranzystora, stabilizatora oraz ukladu scalonego, kt6rego wci~cie w obudowie musi odpow iadac rysunkowi na plylce drukowanej. Ulatwieniem podczas monlazu b~dzie fotografia lylulowa. Po zmon towaniu ukladu lrzeba bardzo starannie skontrolowac, czy podczas lutowania nie powstaly zwarcia punkt6w lulown iczych. Po skonlrolowaniu poprawnosci montazu mozna dotqczyc zasilacz oraz lasm~ LED. Uklad bezblEldnie zmonlowany ze sprawnych element6w od razu bEldzie poprawnie pracowal. Wskaznikiem dolqczonego zasilania jest dioda LED LDl. Przedstawiony modul sciemniacza poprawnie pracuje z obciqzeniem do 75 W.

Ja kub Sobanski mavin@op .p l

lzolator programatora JTAG AVR W Elekt.ronice Praktyczn e nr 8/2013 opisano izolator programatora ISP dla AVR. Teraz prezentujemy izolotor programatora /TAG, kt.6ry w por6wn a niu do programatora ISP czy DebugWire jest szybszy i z n acznie pewniejszy w dziala niu. UrZ<tdzenie jest przeznaczone dla konstruklor6w pracujqcych z urzqdzen iam i zasilanymi napi~ciem niebezpiecznym dla zycia tub znajduj11cych si~ na potencjale znacznie wyzszym niz polencjal ziemi. Budowa i zasada dzialania izolatora jest taka sama jak AVT-1770 opisanego w EP 8/2013, wi~c w opisie skupiEl sill na r6znicach. Schema! ideowy izolatora pokazano na rysunku 1. W izolatorze JTAG zh1cze od st.rony programatora jest 10- a nie 6-pinowe i pasuje do wyjscia )TAG, zawierajqcego tak:i;e linie ISP w programatorze Dragon, podobnie jak w DragonSafe (AVT-1796). Ponadlo, ze wzgl~du na to, :i;e uklad bufora 74HC125 zawiera tylko cztery bramki, linia Reset nie bufo rowana. tylko izolowana lransoplorem U7, natomiast buforowana jest linia TMS nieu:i;ywana w trybie ISP. Ze wzgl~du na duze pr~dkosci interfejsu JTAG zaleca sifl zaslosowanie transoptor6w 6N137-E pracujqcych do prEldkosci 10 MB/s (w AVR maksymalna p r~dkosc JTAG wynosi leorelycznie 5 MB/s) ale godzqc siEl z mniejszq prfldkosciq, mozna zastosowac transoptory 6N137 (1 MB/s). Po-

dobnie jak w AVT-1770, uzyto przetwornicy NME0505S, kt6rq mozna i.asl<ipic zasilaczem dolqczonym do zlqcza )2. Izolator ma zabezpieczenia tak.ie jak Dragon Safe. Po szczeg61owe informacje odsylam do arlykulu w EP 8/2013 na str. 78. jumper jl uslawiamy zaleznie od trybu pracy w pozycji JTAG (zwarle piny 2-3) lub ISP (zwarle p iny 1-2). Ustawienie zworki w pozycji )TAG, gdy pracujemy w trybie SP!, spowoduje, ze linie inte rfejsu nie hEld<i odlqcza ne po zaprogramowaniu, co uniemozliwi wykorzyslanie ich przez mikrokontroler do innych cel6w.

eWycMnie dla: Jakub Rudolf t'96006) W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

Schema! monta:i;owy izolatora pokazano na rysunku 2. Monlaz jest lypowy i nie wymaga omawiania, trzeba tylko pamiEllac o zamontowaniu pi~ciu zw6r. Musimy tak:i;e i.adecydowac. czy montujemy prze twornic~ Uo czy zasilamy lransoptor ze zlqcza )2. Pod uk!ad UZ warto zastosowac podstawkEl. Nie polecam ,,zwyklych" podslawek, kt6re z czasem tracq swoje wlasciwosci. W swoich konstrukcjach stosuj~ podstawk.i precyzyjne, lak zwane tulipanowe. vVym iary plytki przyslosowano do ohudowy KM-35.

Slawomir Skrzynski, EP ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do uÂąy11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


MINIPROJEKTY US1

01

78L09

....~~~~our

P1

IN>--"~....~-«--~~~~~~~~~~~~~~~~~-<>

~~~.-~~~--~~~~-.~~~~~~~

+ zas

GNO

i; C3 l 2u/16VB

PR1 20k

R1 2,7k

R6 V k

P2 wyjScie

PR2 200k T1

02

IRF540NS

43V

P3

R3 R2 2.7k

I'O n C4

I

I 3,3n

2,7k

C5

R4

+ C6 22u/16V B

GNO

2,7k

Rysunek 1. Schemat ideowy ukladu regulatora mocy cewki elektrozaworu ~·

~

.Jv=-"

aUc1 ·c•...... i~ a.

,

g~ u,

:>

~~

N"

-@ (/) '°' ::l

@~

u __ ~~·

N

~©( <!I

°' ~ ·i ~

a@~o

<I

a: -

0-

I

.

-

a: ..

u

-

-

... - - . z.a: -

... u

u

a:

-

e1

W ofeme AVT* AVT-1801 A W kaz element6w R1 ... R6: 2,7 kll (SMO 1206) PR1 : 20 kfl (mont azowy lezqcy) PR2: 200 kn (mo ntazowy lezqcy) C1, C2: 100 nF (SMO 1206) C3, C6: 22 fLF/16 V (SMO .,B") C4: 10 n F (SMO 1206) C5: 3,3 n F (SMO 1206) 01: 1N4148 (SMO) 0 2: 1.5KE43CA T1 : IRF540NS (02PAK) US1: LM78L09 (T0-92) US2: TL084 50· 14 I '

t.

kt6re jest na okladkach rozladowanego kondensatora C6. Efektem tego por6wnania jest pojawienie si~ napillcia zbliwnego do 9 V na ""yjsciu wzmacniacza operacyjnego pracuj<1cego w otwartej P<llli sprz<lzenia zwrotnego. Thanzystor Tl zostaje calkowicie ohvarty. W mi~ narastania napi~ia na C6, na bramk~ tranzystora trafia przebieg prostokqtny o malejqcym wypehtieniu. Minimaln11 wartosc wypelnienia ustalana jest wspomnianym juz potencjometrem PRl. Schema! monta:Zowy regulatora jest pokazany na rysw1ku 2. Plytka jest jed.nostronn a, jej wyrniary to 50 nunX33 nun. Wszystkie elemenly, p oza potencjometrami i stabilizatorem USl, montowane s11 powierzchniowo. Poprawnie zlozony uklad nie wymaga iadnych czynnosci uruchomieniowych, poza eksperymen talnym ustawie1tiem polo:i:enia slizgaczy potencjometr6w PR1 i PR2. Oost~pne

.

ftp://ep.com.pl, user: 86341, pass: 54cqkf85 • wzory p!ytek PCB

+ zas

OUT

UKtAD GND

Rysunek 3. Spos6b wlqczenia ukladu w o bw6d e lektrozaworu

eWyc~2nie

dla: Jakub Rudolf t'96006)

W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

N

0

Rysunek 2. Schemat montai:owy ukladu regulatora mocy cewki elektrozaworu stosci zbocza majq ksztalt wykladniczy, lecz to odst~pstwo nijak nie zmienia zasady pracy uldadu. Z kolei, potencjometr PR1 ustala maksymalne napi~cie, do jakiego naladuje sill kondensator C6, zas PR2 wraz z rezystorem R6 okre§lajq stalq czasow11 takiego obwodu . Wzmacniacze US2B i US2C polqcwne Sq jako wt6rniki napi~ciowe i petniq rol~ stopnia sterujqcego bramkq tranzystora MOSFIIT T L Dioda D2 zwiera impulsy napillciowe, kt6re moglyby uszkodzic tranzystor. Ozialanie jest nast~puj4ce: przez chwil~ od w t11czenia zasilania, komparator ,,por6wnuje" przebieg quasi-tr6jk<tlnY z napillciem bliskim OV.

0

N

- 1r.r a ' ~- CI N

00

Mt-

a: u

fltiJ

~~

in

' ' ~gi N M

PR2

Futrzaczelc:

US1

<C

OUT

Q ©

+zas

zakresy regulacji dla warto§ci element6w poda· nych na schemacie: - koficowe wypelnienie: od 0 do 100%, - c7,as do rozpocz~ia kl uczowan ia tranzysto· ra Tl: od killcudziesi~ciu milisekw1d do ok. 4 s. Podc-,ws ustawiania minimalnego wypelnienia przy wl<1cwnyin zasilaniu nalezy miec na uwadze, ze reakcja ukladu ~dzie op6Zniona z racji koni eczno§ci naJadowania lub rozlado· wania C6. Rozladowanie tego kondensatora po odl<1czeniu zasilania zajmuje kilkana5cie sekund -warto o tym pam i~tac podczas uslawiania PR2. Napi<icie zasilania ukladu powinno zawierac si~ w przedziale 12...35 v. Prqd .,konsumowany" przez um1dzenie n ie prz.ekracza 10 rnA. Sterowany elektrozaw6r powinien bye przystosowany do zasilania napi~ciem stalym, n ie wi~kszym n.iz ok. 40 V. przy pobor-;.e pr(!du do ok. 4 A. Prawidlowy uklad polqczefi prezentuje rysunek 3 przy zalo:i:eniu, ze napi~cie zasilrutia nie przekracza warto§ci maksymalnej dla ukla· du 7BL09.

Michal Kurzela, EP ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


MINIPROJEKTY pVCC

vcc

vcc

vcc

vcc

vcc

vcc

vcc

vcc

c 1C4 1cs1cs 1c 1cs ! "o' 7

2

1oonFI

1ooni1' 100ni1'1oonFI

GND

GND

GND

100nFI

GNO

1oonF

"'.:

GND

Prg

R1 5 470R

~

!

• 04

< Pow

R16 470R

GNO

tTOI

vcc

R14 15Rlub PTC0.1A

GNO

JTAG

tvCC

ffMS 100R

SPI R6

TCK

R3

Rezystory (SMD 1206) Rl. RS, R7. R10, R11. Rl S: 1 k!l R2: 1 Mfi R3, R4, RS, R9, R17: 330 R6. Rl 2. R13: 100 n R14: 15 n przewlekany lub bezpiecznik polimerowy 100 mA R15, R16: 470 n CL .CS: 100 nf (SMD 1206) C9, C10: 100 µ F/min. 10 V U1, U3 ... U5, U7: 6N137-E (DIL-S) U2: 74HC125N (DIL14+podstawka) D1: BASS5 D2: dioda Zenera 5,1 V/1,3 W np. 1N4733 D3 : dioda LED 3 mm, Z61ta D4: dioda LED 3 mm. zielona JP3: gniazdo ZL231-10PG (1 0-stykowe. proste, do druku, wannowe) Jl: listwa goldpin 1 x3+zworka J2: zlqcze NS25-W2P U6: przetwornica DC-DC NME0505S JP1: gniazdo ZL23 1-10PG (10-stykowe, proste, do druku, wannowe) JP2: gniazdo BH06S (6-stykowe. proste, do druku, wannowe

n

.

' '.

..

ft :/le .com. I user: S6341

ass: 54c kfS5

tTCK

100R

330R pVCC 6N137-E pVCC

pVCC

v c pVCC

R2

IM

GNO

1C10 I 100uF pGND

Rysunek 1. Schemat ideowy izol atora JTAG

0

0

0--0

0

9

0 Rysunek 2. Schemat monta:Zowy izolat o ra JTAG

Reduktor mocy cewki elektrozaworu Elektrozawory sq urzqdzeniami szeroko rozpowszechnionym i w przemysle oraz poza nim. Niepodwa:Zalna wygoda stosowania jest okupiona znacznym poborem mocy przez cewk~, kt6ra w oczywisly spos6b - nagrzewa si fl do znacznej temperatury, natomiast duza sila jest potrzebna jedynie podczas ruchu rdzenia w elektromagnesie. Zapreze11towa11y uklad pozwala na wyeliminowanie tego prob/emu.

Schemal ideowy proponowanego rozwiqzania jest przedsta1'~ony na rysunku 1. Multiw:ibralor wykonany na wzmacniaczu operacyjnym A ukladu US2 generuje fa)~ prostokqtnq o c~slolliwo§ci ok. 23 kHz. Sygnal ten jest calkowany przez obw6d zloi.ony z rezystora R5 i kondensatora C3 - przebieg napi~ia na tym drug:im jest zbli2ony do tr6jkittnego. Zbli2ony, poniewa.Z w rzeczyw:i-

eWyd a1Etti1t.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wydanit! elel<troniczne przeznae;zone

w,t~cznie

41 do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszechniania.


Bon podanmkowy Dot;,czamy 110 z n.111lepuynw zyczwmn1 dla C1ebie, 1 stys~c a Tvoich pasj1eh chcielibyimy proolt Cl! o p1zyJ1cle ltgo oto podan.wlku dla ludzl 1PISM We1dt na W'#W ulLJb 00~11:rosi ,.'P-1'JMJN>~ 1wyblerz Twolt ulubjoneczasop1smo sPo!rOd pokazanych no0Jw1ocl1 Iago bOlll Cll'*'1y () Poda<Oo>t p<enu....ar1jodnogo2fyCh czasoplsm, obejmu~C< ty1e 1umerdw. lie P<*azan<> na otwazt:u ICJbl wkOf'iu) Wystarc.zy. te powotasz Sit na untkalny Kod Podany-~ Aâ&#x20AC;¢~ ...Jdi no www ulubionykio:l< pl/podarunc~ 9dzie molm P'lt.rze6 kaZde czasopiYOO 1zamO#tt W)1tRq preoumerat~

Pnd"'"""Y

Tw6J Kod Podarunkowy

----

Zpodziwem dla. Twojej pas1i AV!


PROJEKT CZYTELNIKA Dzial .,Projekty Czytelnik6w" zawiera opisy projekt6w nadeslanych do redakcji EP przez Czytelnik6w. Redakcja nie bierze odpowiedzialnosci za prawidlowe dzialanie opisywanych uklad6w. gdyi nie testujemy ich laboratoryjnie. chociai: sprawdzamy poprawnosc konstrukcji. Prosimy o nadsylanie wlasnych projekt6w z modelami (do zwrotu). Do artykulu nalei:y dolqczyc podpisane oswiadczenie, i:e artykul jest wtasnym opracowaniem autora i nie byt dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publ ikacj~ w tym dziale wynosi 250.- zl (brutto) za 1 stron~ w EP. Przysylanych tekst6w nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie prawo do dokonywania skr6t6w.

Kieszonkowy licznik Geigera Licznik Geigera, a dokladnie Geigera-Mullera, gdyz urzqdzenie to zostalo opracowane przez Hansa Geigera i Waltera Mullera w 1928 roku, jest najpopularniejszym wsr6d detektor6w gazowych. Czqstka jonizujqca wpadajqca do wnl;)trza takiego detektora wytwarza w nim Jadunek elektryczny, kt6ry po wzmocnieniu w samym detektorze oraz w ukladzie elektronicznym maze zostac zarejestrowany w ukladzie elektroniki odczytu. f esli taki licznik zostanie wyposafony w uldad programowalny, mogqcy zliczac impulsy w jednostce czasu czy tez szacowac dawkl;) pochionil;)tego promieniowania jonizujqcego, stanie Sil;! on pelnowartosciowym przyrzqdem pomiarowym. UrZ<tdzenie jest zbudowane w oparciu o tub~ licznikowq STS-5. kt6ra CZllSto jest stosowana w przenosnych radiomelrach/licznikach tego typu. Zliczaniem powstalych po detekcji impuls6w zajmuje sill mikrokontroler ATmega8, a wyniki prezentowane Sq na wyswietlaczu LED. W ttldadzie znalazlo si~ takze miejsce na przetwornicll podwyzszajqcq. kt6ra dostarcza napiQcia 400 V do polaryzacji tuby licznikowej. Cale urzqdzenie jest zas ilane bateri<i 9 V. a jego obsluga sprowadza siQ do kilku proslych czynnosci. Po wlqczeniu urzqdzenie jest gotowe do pracy i dziala w trybie mi erzenia liczby impuls6w na sekund'l [cps). Kolejne naciS!li<icia przycisku ,.Mode" powodujq przejscia do kolejnych tryb6w pracy: zliczenia na minutii. szacowanie mocy dawki promieniowania pochloniQtego (uSv/h] i bezwzg!Qdny licznik impuls6w [Counter). Dzialanie kazdego z tryb6w sygnalizowane jest swieceniem odpowiedniej diody na panelu przednim. Zaswiecen ie diody X1000 swiadczy 0 koniecznosci pomno:i:enia wyniku przez 1000. Dodatkowo miganie tej diody raz na 3 sekundy

eWyc~~nie

swiadczy o przekroczeniu rocznej dopuszczalnej dawki promieniowania 1 mSv/rok dla os6b z og61u ludnosci. a szybkie m iganie swiadczy 0 przekroczeniu dawki pracowniczej 20 mSv/rok. Wszystko to przy zalozeniu, ze aktual nie mierzony poziom promieniowania utrzymuje sill przez rok. Opracowanie ttldadu sprawilo, by znacznie w illcej problem6w gdyby nie pomoc znajomych. Nale:i:q Si<) tutaj podzi<lkowania dla: jakuba Moronia za stworzenie programu do sterowania licznikiem, Przemyslawa Terleckiego za pomoc w budowie przetwornicy podwy:i:szaj11cej i Szymona Kulisa za cenne

dla: Jakub Rudolf t'96006)

W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

uwagi odnosnie budowy elektroniki odczytu samego detektora.

Dzialanie Licznika Geigera Licznik Geigera obok licznika proporcjonalnego i komory jonizacyjnej nalezy do grupy deteklor6w gazowych. Og6lna zasada dzialania tego typu detektor6w (licznik6w) polega na wytwarzan iu w ich objlltO§ci czynnej sygnal6w elektrycznych (impuls6w prqdowych]. Impuls prqdu elektrycznego przeplywajqcy przez op6r roboczy wylwarza na nim spadek napi~cia [kr6tkotrwaly). czyli impuls napiQcia. Ten impuls napi'1cia ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


PROJEKT CZYTELNIKA wosci wykorzyslania wewn~lrznego klucza wyjsciowego, a zamiasl lego zastosowany zostal wysokonapi'lciowy tranzystor MOSFET T6 (STP6NK600Z) o maksymalnym napif!ciU dren-2r6dlo dochodz11cym do 600V. W celu zwi'lkszenia szybkosci przeh1czania klucza T6 zaslosowano dodatkowy lranzystor Tt (BC556), diodfl Dl (1N4148) oraz rezyslory R2(1 k) i R3 (20R). Gdy na n6zce 2 ukladu U1 pojawia si ~ poziom wysoki, poprzez diodf! D1 i rezys tor R3, tranzystor T6 zaczyna przewodziC, a energia z zasila-

;;:

~

~

0

z

NO

~~~

>-en "''"

:::>

kondensator Cl (470 µF) filtruje napif!cie zasilania ukladu U1. Elementy R7 (10 kfl), RB (3,3 Mfl) i P2 (500 kfl) stanowi'l dzielnik sprZflZenia zwrotnego przetwornicy. Za pomoc11 potencjometru P2 mozliwe jesl ustawienie napi'lcia wyj5ciowego. Kondensator CZ (1 nF) filtruje napi'lcie z dzielnika sprz'lzenia zwrotnego zanim trafi ono na wejscie komparatora wewn'llrznego. Drugim waznym podukladem jest elektronika odczytu tuby licznikowej D3 (STS-5). Rezystor R4 (4,7 Mfl) stanowi tutaj

..u~~~

If

Oif

nia gromadzo na jest w dlaw iku Ll (470 µH). W drugiej polowie cyklu na n6zce 2 ukladu U1 pojawia si'l poziom niski, tranzystor Tl otwiera sif! i naslf!puje natychmiastowe rozladowanie bramki tranzystora T6, co powoduje jego odci'lcie. Impuls wysokiego napif!cie powstaly w tym momencie na odt11czonej kof1c6wce dlawika L1 doladowuje kondensator C4 (220 nF 275VAC X2) pop rzez szybkq diodf! D2 (UF4007). kondensator C3 (3,3 nF) ustala czQslotliwosc pracy oscylatora wewn 'llrznego, natomiast

,.,

"'

~

NO

0. :?l :i::

::;

R Ci

0

z

t')

"

~

<O

,.,,.,11;

"'

ri

Uri

u ~

u (/)

0

a;

0.

UJ

"u

(/)

0

:;;:i;

""

!lo

u u

>

0

z

z

t')

0.

::; 0 u

t')

~~

ii: >

0

ON~

u

::;

g~

'5

-~ Uv

~

&'.

"' ~~

0

z

t')

-o.:o---+I Rysune k 3. Schemat ideowy licznika Ge igera

eWycM~nie

dla: Jakub Rudolf t'96006)

W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


Kieszonkowy licznik Geigera Kaloda

Anoda

c --~~~~--------1------o R

GND

Rysunek 1. Zasada d zialania Licznika Geigera

jest przewa:inie sygnatem mierzonym przez wsp6lpracujqcy z licznikiem uktad elektroniczny. Cz(!stki jonizuj(!ce wpadaj(!C do wn~lrza detektora wytwarzaj<1 w nirn pewna liczb~ no5nik6w ladunku. Tymi nosnikami Sq elektrony oderwane od atom6w gazu wewn<1trz licznika oraz jony dodatnie tego gazu. Proces ten nazywany jest jonizacjq pierwotD(!. Detektory gazowe maj(! najcz~sciej posta6 kondensatora cylindrycznego. Elektroda wewn~lrzna nazywana anod<1 jest tutaj elektrod(! zbiorcz(!. Zbudowana jest ona jako cienki drut napi~ty miedzy dwoma izolatorami w osi komory cylindrycznej. Scianki komory Sq elektrod<t zewn~lrznq (katodq) i stanowiq jednoczesnie obudow<j licznika. Ide<j dzialania licznika oraz jego typowq konslrukcj~ przedstawia rysunek 1. Katoda znajduje si~ zwykle na potencjale masy, wysokie napi~cie dodatnie podawane jes t na anod<l przez rezyslor roboczy R. Nie jest to jednak zasadq i zdarzajq si<j inne schematy polaryzacji tuby, tak jak chocia:iby w przypadku opisywanego ukladu. W takim klasycznym przykladzie z rysunku 1 impulsy generowane w ukiadzie, w postaci spadku napi~cia na anodzie, s(! ujemne wzgl~dem wysokiego napi~cia zasilajqcego licznik, a kondensator C stanowi tutaj separacj~ mi~­ dzy wysokim napi<lciem zasilania, a uk!ada-

mi przedwzmacniacza, zasilanymi zwykle z niskiego napi~cia. W licznikach Geigera-Mu llera opr6cz jonizacji pierwolnej, bardzo wa:ina jest tak:ie jonizacja wt6rna o charakterze lawinowym spowodowana du:iym nat~­ zeniem pola elektrycznego. Elektrony uwalniane z atom6w S<! przyspieszane do energii wystarczajqcej do jonizacji lub nawet wzbudzania kolejnych atom6w. Wy!adowanie lawinowe w liczniku Geigera jest tak du:ie, :ie nie zale:iy ono od jonizacji pierwotnej. Nie mozna zatem zarejestrowac energii czqstki, a jedynie fakt jej obecnosci w obj~tosci czynnej detektora.

Dzialanie Caly licznik Geigera, czyli tuba licznikowa wraz z ukladam i zasilania, sterowania i zliczania impuls6w przedslawiony zoslat na rysunku 2. W urz<1d zeniu mozna wyr6znic lrzy podstawowe bloki: • Zasilacz wysokiego napiQcia - zbudowany jako przetwomica podwyzszaj<1ca. • Tuba licznika Sl'S-5 wraz z eleklronikq odczytu. Mikroprocesorowy uklad licz<1co-slerujqcy. Przetwornica generuje napi~cie 400 V niezaleznie od mikrokontrolera, przez co tuba licznikowa zasilana jest caly czas po

Detektor i elektronika odczytu +400V

00

Mode

Reset

wl<1czen iu urzqdzenia. Wygenerowane w lubie impulsy, po wslQpnym wzmocnienin, trafiai'I do uklad u licz<1cego poprzez izolacj~ oplycznq. Na podstawie zliczonych impuls6w i czasu, w kt6rym to naslqpilo m ikrokontroler wylicza z<1dane wielkosci fizyczne i prezentuje je na wyswietl aczu LED. Schema! ideowy uktadu elektronicznego licznika przedstawiony zoslal na rysunku 3. Na samym pocz(!tku warto zwr6cic uwag~ na uktad Ul (MC34063), gdyz za jego pomocq wykonana zoslata przetwornica podwyzszaj(!ca (S tep-Up) do zasilania tuby licznikowej. Uktad MC34063 jest monolitycznym kontrolerem zawierajqcym wszyslkie podstawowe elementy do budowy przelwornic DC-DC. Zawiera on w swojej strukturze temperaturowo kompensowane zr6dlo napi~cia referencyjnego, komparator, oscylator o regulowanym wypetnieniu oraz uklady ograniczenia pr<1dowego. Uklad zostat tak zaprojektowany, aby mo:i;liwe byto zbudowanie przetwornicy o minimalnej !iczbie element6w zewn~trznych. 1)'powy schema! aplikacyjny ukiadu Ul zostal rozbudowy w celu poprawy sprawnosci przetwornicy. Ze wzgl~du na wysokie napi~cie wyjsciowe nie bylo mo:i;liREKI.AMA

c

HI-

Zasilacz W. N. 9V/400V

R

GND 19V ateria

I

GND

II-

11 11 11 - - 11 11 11

- - -

I I

Uk!ad liczqco-sterujqcy Mikrokontroler

Rysunek 2: Schemat blokowy licznika Geigera

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf r.J6006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego


Kieszonkowy licznik Geigera tak zwany op6r roboczy. Impuls napi~cia na tym rezystorze swiadczy 0 wykryciu przez licznik czqstki jonizu· j11.cej. Kondensator C5 (68 pF) stanowi separacj!l mi~dzy tub(! zasilan4 wysokim napi~ciem, a reszt<1 elektroniki odczylowej zasilanej niskim napit:iciem. Kondensator ten przewodzi jedynie impulsy, a jego wartosc zostala tak dobrana, aby uzyskac maksymalnq mozliwq cz~stosc zliczen (ilosc impuls6w w cza· sie), ale jednoczesnie pojemnosc ta nie moze bye za mala, aby wysokosc impulsu byla zdolna do otwarcia tranzysto· r6w T7 i TB (BC546) pracujq- Rysu nek 4. Schem at m ontafowy uklad u cych w ukladzie Darlingtona. Rezyslor RS (4, 7 Mfi) sprawia, ze tranzyslory Budow a Plytkq zaprojeklowa no w taki spos6b, aby T7 i TB Sq zalkane, gdy nie ma impulsu. Dioda Zenera D4 (9,1 V) zabezpiecza lranzyslory mozna jq bylo zamknqc w obudowie Z-49. T7 i T8 w przypadku pojawienia s i~ duzego Gotowy otw6r na wyswiellacz 4 cyfrowy impulsu na rezystorze R4. Kondensator C12 w tej ob udowie znacznie zwiqksza jej wa(100 µF) filtruje zasilanie tranzystor6w T7 lory estetyczne. Schema! monta2owy jest i T8 ze wzgl"ldu na impulsowy charakler pra· widoczny na rysunku 4. Po przylutowaniu wszystkich zworek budowq nalezy rozpo· cy. Emiler TB powoduje wysterowanie transoptora U2 (LTV817) i diody D5 (LED) oraz czqc od uruchomienia przetwornicy wysokiego napi~cia, czyli ukladu U1 i jego glosniczka Pl. Dioda D5 stanowi wizualn4 konlrolk~ zarejestrowanej w licz niku czqstki, element6w pomocniczych. Ze wzgl.:idu na a glosniczek Pl generuje w tym momencie brak m iejsca w obudowie, kondensalor C4 charaklerystyczny dla licznika Geige ra stuk. nalezy zamontowac lezqco od strony druku, Sygnal z wyjscia transoptora podciqgni"lnatomiast tranzyslor T6, lezijco po stronie elemen t6w. Pomocq tutaj na pewno bqdq fo. ty do + 5 V za pomoc<1 R6 (10 kfi) trafia do mik rokonlrolera na wejscie przerwania ze· tografie ukladu modelowego. jesli przetworwn~trznego Into i na wejscie sprz~towego nica ju:i. dziala nalezy na jej wyjsci u ustawic licznika Counlerl. napiqcie r6wne 400 V wzglqdem masy. Elemenlem sterujijcym calym licznikiem W nast{lpnej kolejnosci warto zmonto· Geigera jest mikrokonlroler U4 (ATmega8), wac elementy w torze sygnalowym tuby licznikowej, tranzystory T7 i T8, kondensatory taktowany rezonatorem kwarcowym Xl C5, C12 oraz diody, transoptor U2 i rezystory (16 MHz). Kondensatory ClO i Cl 1 (22 pF) konieczne Sq do prawidlowej pracy rezonakonieczne do ich poprawnej pracy. Na tym tora kwarcowego. Rezystor R22 (10 kfi) vtyetapie mozliwe jest juz uruchomienie samemusza wysoki stan na n6zce resetu mikrogo licznika. Po zamontowaniu tuby i wl11kontrolera. Stabilizalor U3 (7805) doslarcza czeniu zasilania 9 V dioda D5 sygnalizui'l· zasilania do cz{lsci sterujqcej licznika. Konca zliczenia powinna migac przynajmniej densatory C6 (100 µF), C7 (47 µF) oraz CS raz na 2-3 sekundy, co obrazuje rejestracjq i C9 (100 nF) filtrujl\ napiQcie zasilania. 1/Vypromieniowania tla. Je:i:eli chodzi o monla:i: niki pomiaru reprezentowane Sq na 4 pozysamej Luby liczn ikowej na plytce to mozna cyjnym wyswietlaczu siedmiosegmentowyrn do tego wykorzystac uchwyty z duzych bezLED Wl oraz za pomocq dodatkowych diod piecznik6w lutowane w plytk~. wykonac samemu uchwyt z kawalka blaszki miedzianej D6 .. .D10. Zar6wno wyswietlacz jak i diody sterowane SIJ. z mikrokontrolera za pomoc11. lub po prostu przylu towac wyprowadzenia mullipleksowania z wykorzystaniem lranzyh1by do kawalka srebrzanki tak jak w projekstor6w T2 .. .T5 (BC556) oraz T9 (BC556). Recie modelowym. W dalszym etapie monlazyslory R9 ... Rl3 (3,3 kfl.) ograniczajq pr11.dy zu nalezy przylutowac wszystkie rezystory baz lych lranzystor6w, natomiast elementy i tranzystory odpowiedzialne za poprawnq R14 .. . R21 (680 !1) ograniczajq pr<1d struktur pracq wyswietlacza i diod konlrolnych. Pod LED wyswietlacza i diod D6 .. .DlO. Przyciski mikrokontroler U4 dobrze jest zastosowac $1 i SZ wykorzystywane Sq do obslugi licz· podstawk~. nika. Zl<1cze Prog umozliwia zaprogramowaPrzyciski $1 i SZ to mikroprzyciski nie mikrokontrolera U4 bez wyjmowania go w duzej obudowie, warto zadbac, aby ich wysokosc byla wiqksza ni:i: komponent6w z podstawki.

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf r.J6006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego

wlutowanych w plytk~. Podczas wiercenia otwor6w w obudowie dobrze jest posluzyc siq wydrukiem schemalu monta:i.owego. Po przylo:i:eniu wydruku wewnqlrz obudowy mo:i.na latwo zapunktowac wszyslkie otwory. Plytka montowana jest do przedniej scianki obudowy za pomocq 4 srub M3 z lbem stozkowym. tebki srub powinny bye wpuszczone w obudow~ i nie mogq wystawac ponad jej powierzchni~. gdyz uniemozliwi to przyklejenie naklejki maskujijcej na prz6d obudowy. Przyciski powinny m iec otwory co najmniej lmm wi~ksze niz ich oski, a same muszq bye zamontowane dokladnie na r6wno z g6rnq powierzchniq obudowy [regulacji mozna dokonac za pomoq nakr~­ tek na srubach M3 mocujqcych plytkq). Elastycznosc naklejki pokrytej foliq samoprzylepn<1 umozliwi wtedy wygod ne naciskanie przycisk6w. Naklejkq w formacie PDF mozna pobrac ze slrony EP. nalezy jq wydrukowac na papierze sa.moprzylepnym, nie stosuj<1c :i:adnego dopasowania do strony, a by byla odpowiedn iej wielkosci. Wydruk nalezy pokryc jeszcze warstw11 folii samoprzylepnej, a potem calosc nakleic na obudowq. Z boku ob udowy konieczne jest wyciqcie ,.okienka", aby promieniowanie moglo dotrzec do tuby REKLAMA


Kieszonkowy licznik Geigera

Listing 3 . Procedura

zliczenia na

wyliczaj~ca

sekund~

(cps)

, Calculate cps Value • 0

-· 8

WDTON

O<OPT

, I f current buffer poi n t er <10 sum Oto buf poi n t er and ... If Buf_ptr < 1 0 Then For Fo r _ cnt "" l To Bu f_pt r Val ue= Value+ Buf_ val (for_ cnt) Next For_cnt

, I f previous va l ues are stored i nto buffer sum the r est up t o 59 If Ful l_buf = 1 Then For _ i nit = 51 + 8uf_ptr For For_ cnt = For_ init To 60

El

BOOTSZI BOOTSZO BOOTFtST-

~

""""" """" SUTI SUTO

O<Sll3 O<SllZ _ 000.0

cnt

Else

Val ue "" Value • 10 Val u e • Value I Buf_ptr End H

~-f-'""'""'"'""

Ell

WAVE

°"""

Value • Value + Buf_val ( fo r cnt ) Ne xt f'or

, I f buffer is empty predict value of cps

f

-....."""'"'

[EIPROMinemay ispresesved thr~thec:hp Etase 1xmu:Boot Sitt (see Tbblt 8Z fordet.ls)

Boot Size C-1'ble 82 '" detals) I~ i;;'Sdect Reset Vector

0

D

:g

[Bt'OM'tout detec.tortrwer~

BrownoutdttcctorenKlle

~start-uptme

-

5electstart.yp00..

0

(])6.$1)11(.

D

5elect:CldS<Uce

- 81::::

Ztwn~tl'D•Y Rtzouator Kwru-rowy

3-16Mllz

111\tst =C!>, Ullst=FF

, I f buffer pointer >10 sum l ast 10 va lues El s e

For i n i t = Buf ptr - 9

Rysunek 5. Ustawienia fusebit6w mikrokontrolera ATMega8

For-~or_cnt "" For_ini t

To Buf_ptr Val ue= Val ue+ Buf_val (for_cnt)

Nex t For_cnt

End I f ,Di splay cps , 0 - 1000 r ange If Value < 10000 Then , Set dp to digit 1 ( 0 . 1 resolution )

Dp_ pos

=

&8111 11 101

Reset K_led

• 1000 - 10 . 000 El seif Value < 100000 Then , Set dp to digitO (1 res . )

Va l ue = Value I 10 Dp__pos = & 81111111 O Reset K_led , >10,000 El se

, Overflow Reset K_led Set F_ over

End I f Listing 4 : Procedura wyliczaj~ca , Display countinous coun te r

bezwzgl~dn~

liczl)e zliczel'i

, 0- 1000 It Count_ val < 10000 Then , Set dp to d i git 0 (1 r es . ) Dp_pos = &811111110 Reset K_led Value • Coun t _ val

, 1000- 10, 000 El sei f Count_ val < 100000 Then , Set dp t o digit 2 (0 . 0l k res . ) Value = Coun t _ va l I 1 0 Dp_pos • &811111011 , Set xlOOO led Set K_l ect , 10 , 000 - 100, 000 Els eif Count_ val < 1000000 The n

, Set dp to d i git l (0 . l k res .) Val ue = Count _ val I 100 Dp_pos = &Blllll l Ol Set K_ l e d , 100, 000-1 , 000 , 000 Elsei f Count_ val < 10000000 Then , Set dp to d i git 0 (l k res . Val ue = Count_val I 1000 Dp_pos = &BllllllO Set K_le d

, >l , 000 , 000 El se , Overflo w Reset K_led Set F o v er

, Di sab le conti nous cou nter i nterrupt on overflow to p r eserve Count_val to loop to zero Disabl e Into

End I f

sku Reset. Procedura na pierwszy rzut oka jest skomplikowana, jest to wynikiem automatycznej zm iany zakres6w, kt6r4 chciano uzyskac. Gdy ilosc zliczeli jest mniejsza n iz 10000 lo dioda x 1000 nie jest zapalana a na wyswietlaczu prezentowana jest bezposredn io ilosc zliczel1. Gdy wartosc w zmien nej Count_val przekroczy 10000 to dioda x 1000 zoslaje wl<1czona a wyswie tlacz prezentuje wynik w kilo zliczeniach czyli w tysiqcach zliczeti. W zaleznosci od wartosci precy-

zja wskazal1 to 0.01 k, 0.1 k lub 1 k zlicze6. W efekcie uklad moze mierzyc do 1000000 impuls6w a po przekroczen iu tej liczby zglaszany jest blqd i uklad si~ zatrzymuje . Pozos tale fragmenty progrnmu pozwalai'I obliczyc ilosc zliczefi na m i nut(! oraz oszacowac dawk~ p romie11iowania pochloni~tego. Procedury te napisane Sf\ bardzo podobnie do tych z listi ng6w 3 i 4, zatem nie warto przedstawiac tutaj ich dokladnego opisu. Caly kod zr6dlowy jest dost~pny do pobra-

Wykaz element6w Rezystory: R1: 2 fl R2 lk!1 R3: 20 .fl 4R4, RS: 4,7 Mfl R6, R7. R22: 10 kfl RS: 3,3 M.fl R9 .. .R13 3,3 kfl R14.. .R21:330fl R2S: 680 !1 P2 : SOO k!1 (potencjometr) Kondensatory: C1: 470 µ F C2: 1 nF (MKT) 0: 3,3 nF (MKl) C4: 220 nF/27S V AC (X2) CS: 68 pF C6, C12: 100 µ F C7: 47 µ F CB, C9: 100 nF C10, C11: 22 pF P61przewodniki: D1: 1N4148 D2: UF4007 D4: d ioda Zenera 9, 1 V DS ... Dl O: dioda LED TL .TS, T9: BCSS6 (T0 -92) T6 : 5TP6NK60Z (T0-220) Tl, TB: BCS47B(T0-92) U1: MC34063 U2 : LTV817 U3 780S (T0-220) U4 : ATmega8-16PI Wl · wyswietlacz LED. 4 cyfry lnne: D3: Tuba licznikowa 5T5-S (CTC-5) BAT: koszyk dla baterii 6F22 (9 V)+bateria J l . goldpin 1 x 3 L1 : dfawik 470 µH Gfosniczek p iezzo Prog: goldpin 1x5 51, 52: mikroprzycisk Xl: kwarc 16 MHz

nia ze strony EP. Podczas programowania wai:ne jest takze ustawienie fusebit6w mikroko ntrolera ATMega8 (wartosci szesnastkowe: hfuse=C9, lfuse=FF), bez tego uklad na pewno n ie b~dzie dziatat prawidlowo. Pomoe<1 b~dzie tu na pew no rysunek 5 , na kt6rym przedstawiono zrzut z programu Burn-0-Mat.

Miroslaw Firlej elektronika@firlej.org http: llmirley. firfej.org

eWyd a1Ettiit.1<T~'<llmKd ~~1~.:rl11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

49


PROJEKT CZYTELNIKA Listing 1 . Procedura

zamontowanej w srodku. Wynika to z faktu, ze rejestrowane promieniowan ie to glownie cz11stki beta, dla kt6rych kilka milimetr6w obudowy z tworzywa sztucznego stanowi juz powaznq przeszkodP,.

, 4ms * 250 • l s I! Cnt_ tm = 250 Then Cnt_tm = O , I ncr ement buffer pointe r , l oop at 6 1, star t f o rm 1 (bascom array ) I ne r Bu f _ pt r I f Buf_ptr = 61 Then Buf_ptr = l

, At first loop 61 - >l indicate that buffer is full for cps calculation

Program do mikrokontrolera Atmega8 zostal napisany w Bascomie przez jakuba Moronia [jakub.moron@gmail.com), a jego kluczowe fragmenty przedstawione zostaly ponizej. Najwa:i:niejszym fragmentem programu jest obsluga przerwania TimerO, gdyz tutaj wlasnie dokonywany jest odczyt licznika systemowego Counterl , obslugiwana jest klawiatura i wyswietlacz siedmiosegmentowy. Przerwanie TimerO wyst~puje co 4 ms, a jego preskaler sprz~towy zostal ustawiony na 256. Na listingu 1 przedstawiono fragment prograrnu odpowiedz ialny za odczyt impuls6w z elektroniki odczytu licznika Geigera trafiajqcych na wejscie Counterl. Procedura la wykonywana jest co 4 ms jednak zmienna Cnt_tm zliczajqca do 250 pozwala taktowac odczyt licznika systemowego co 1 s. Dokladnie co 1 s zwi~kszana jest wartosc Buf_ptr stanowi:ica wskaznik bufora odczytu Buf_val. Bufor ten stanowi w istocie tablic~ zmiennych typu Word [60 element6w). do kt6rej cyklicznie zapisywane sq kolejne wartosci licznika Counterl zarejestrowane w ci4gu ostatniej seku ndy. Gdy wskainik bufora Buf_ptr przekroczy wartosc 60 tablica zaczyna bye nadpisywana od poczqtku, a jednoczesnie ustawiona zoslaje naga FUll_buf. Ma to potem swoje konsekwencje przy obliczaniu wartosci mierzonych. Po odczycie warlosci Counterl zawartosc licznika jest kasowana oraz ustawiana jest Oaga F_upd, dzi'1ki kt6rej mo:i:liwe jest uaktualnienie wskazafl wyswietlacza w innej cz~sci prograrnu. Listing 2 przedstawia procedur~ obslugi wyswietlacza i diod kontrolnych, kt6ra wykonywana jest kai.dorazowo p rzy wyst:ipieniu przerwan ia Timero. Licznikiem multipleksera jest tutaj zmienna Led _ptr, kt6rej wartosc jest zwi~kszana cyklicznie po kazdym wykonaniu tego fragmentu kodu. Dia wartosci 0-3 na wyswietlaczu pokazywane S<t cyfry, natom iast dla warlosci Led _ptr = 4 zaswiecajq si'l diody kontrolne. Zaraz po wejsciu do obslugi wyswiellania sprawclzany jest stan Led_plr i gaszona jest aktywna wczesniej anoda wyswietlacza. Potem zwiflkszana jest war1osc Led_ptr i w zalefoosci od niej katody wyswietlacza (lub diody) przyjmujq od powiednie warlosci. Tublica Led_dig[x) przechowuje aktualne wartosci, jakie powinny bye wyswietlone na poszczeg6lnych pozycjach wyswietlacza. Wszelkie obliczenia dokonywane s:i w P'ltli gl6wnej programu, gdy flaga F_upd zostanie ustawiona. W zaleznosci ad ustawionego trybu pracy [zmienna Mod_ptr) program wylicza: zliczenia na sekundo;i (cps),

eWyc~8ni e

Counterl

Ine r Cnt_tm

Programowanie

Set F ul l _bu f End I f

, Store counter value Buf_val{buf_ptr l = Counterl

, Cl ear count er Counte rl • 0 , Set flog for d isplay u p date Set F_upd End I f •• • ••• • •••••••• ••• • •••••••••••••••••••••u •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

zliczenia na minut'l [cpm), szacuje dawkfl pochlonititego promieniowania lub pokazuje bezwzgl~dn(! l i czb~ zliczefl. Zmien na Mod_ ptr przyjmuje wtedy war to§ci r6wne odpowiednio 1, 2, 4 i 8. Na listingu 3 przedstawiono spos6b wyliczania zl iczefl na sekund~. Na samym poczqtku zerowana jest zmienna przechowu jqca wyliczom1 wartosc [Value). Tablica Bu f_val(x) przechowuje zrnierzone wartosci nalorn iasl wskaznik bufora Buf_ptr wskazuje na najnowszy wynik z pomiaru. Do usrednian ia zawsze brane jest 10 ostatnich wy nik6w. jesli wartosc wska:Znika jest witlksza lub r6wna 10 Ptllla For sumuje 1O ostatnich wynik6w i jest to gotowa wartosc cps pomnofona przez 10. Gdy wartosc wska:Znika jest mniejsza od 10 to sumowane Sf\ wszyslkie wa rtosci od l do Buf_ptr, a naslQpnie dopelnienie do 10 wynik6w jest brane z konca tablicy pocz:iwszy od wskaznika 51 + Buf_ptr do konca tablicy (do 60). Wynika to z faktu, iz bufor pomiarowy jest nadpisywany cyklicznie. jedynym wyj(\tkiem od tej melody obliczefl jest pierwsze zapelnienie bufora, gdy urz:idzenie zostaje

wl11,czone lub zresetowane, a FUll_buf = 0 i nie zapisano jeszcze co najmniej 10 kom6rek Buf_val[x). Wynik przewidywany jest wtedy na podstawie aktualnej ilosci wykonanych pomiar6w. Wyswietlanie zliczen na sekund~ podobnie jak pozostalych parametr6w wyposazone jest w automatyczn'I zmianti zakres6w/wskazafl. Gdy wyliczona wartosc jest mniejsza ad 1000 to wyswietlacz wskazuje wartosc z doktadnosciq do 0.1 cps, natomiasl jesli wynik jest witlkszy od 1000, to precyzja pomiaru wynosi 1 cps. Na listingu 4 zaprezentowano drug:i z czterech procedur wyliczaj<1ca wskazania prezentowane przez licznik. Jest to tym razem procedura pozwalajqca obliczyc bezwzgltidn<! liczbo;i zliczen rejestrowanych w tub ie STS-5. Zmienna Mod_p tr w tym trybie pracy przy jmuje wartosc 8, a do zliczen nie jest w tym przypadku wykorzyslywany Counlerl, a licznik programowy dzialaj:icy na przerwaniu zewnfltrznym lntO. Licznikiem programowym jest tutaj zmienna Coun t_val, kt6ra reselowana jest po uruchomieniu urz<1dzenia lub wcisni'lciu przyci-

........................................................................................................................................................................

j Listing 2. Procedura obslugi wySwietlacza : , LED displ ay multipl exer · If Led_ptr • 255 Then

·

, Down mode leds anode (next Led_ptr=O =>digit 0 on LED disp l ay ) Set Leds_mode_a Else , Down prevoi us d i git anode on LED display Set Portb . l ed_ ptr End I f Iner Led_ptr I f Led__pt r = 4 Then 1Display mode l eds , set Led._ptr to 255 so next increment move it to O Led_pt r = 255 , x l OOO l ed Led_ e = Not K_ led , cps led Led_d = Not Mode_ptr . 0 , cpm led Led_ dp = Not Mode_ ptr . l l ed 1 u Sv/h Led_c • Not Mode_pt r . 2

, counter led

~ ~

: ;

.

Led g = Not Mode ptr . 3 1Up- mode l eds anOde Reset Leds mode a Else , Display digit , arrray index Led tmp • Led ptr + 1 Led- a Led dlg ( led tmp) . 0 Led- b Led- dig ( led- tmp) . 1 Led- c Led- dig (led- tmp) . 2 Led- d • Led-dig (le d-t mp) . 3 Led- e Led- dig ( led- tmp) .4 Led-f Led-dig ( led-tmp) . 5 Led- g Led- dig ( led- tmp) . 6 Led- dp =Led dig(led tmp) . 7 , Up- digit anOde Reset Portb . l ed_ptr

digit no . + 1 (bascom array starts at 1 ? ! )

i ':.~.d" '~'f" '" '" '" '"'"''''''' ... .. ............................................................................................................................

dla: Jakub Rudolf t'!J6006)

W\ d an i t! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

odc~ytu

, Every ls read pulse counter

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


WYBOR KONSTRUKTORA

Przegl~d

modul6w ethernetowych

LL.

Mozliwosc dolqczenia urzqdzenia elektronicznego do sieci jeszcze kilka lat temu byla atrakcyjnym sposobem no wzbogacenie jego funkcji. Obecnie Ethernet stal sirt podstawowym m edium komunikacyjnym wirtkszosci nowoczesnych gadiet6w elektronicznych i wielu urzqdzeri przemys!owych. Z punktu widzenia elektronika, budowa urzqdze11 wspierajqcych Ethernet wymaga zastosowania nowoczesnych mikrokontroler6w z wbudowanq obslugq interfejs6w ethernetowych lub zastosowanie odpowiednich uklad6w alba i calych modul6w sieciowych. Modul Tibbo EM200

1-

w

z

a: w

::c

1-

w

~

::>

c 0

~

Powstale juz wiele lat temu hasto .,In ternet of Things" zaczyna nabierac realnego znaczenia . 0 ile 2-3 lata wstecz m6wilo si~ o tym, ie niebawem wszystkie urzqdzen ia elektroniczne b~d'l podl<1czone do s ieci - nawet przyslowiowa lod6wka, wydaje si~. ze dota rlismy do momentu, gdy w rzeczywistosci lak wlaS!lie jest, a podlqczenie lod6wki do s ieci wydaje si~ calkie m sensownym rozwi4zan iem. To co r6Zni aktualnq rzeczywistosc od pelnej realizacji koncepcji ,.Internet of Th ings" to fakt, ie jak na razie do s ieci podlqczamy przed e wszystkim urzqdze nia bardziej skomplikowane, kt6rych wartosc przekracza chocby 100 zlotych , a nie pojedyncze czujniki. Dlatego tez wciqz popularnym rozwiqzaniem jest korzystanie z gotowych modul6w e thernetowych, jako sposobu n a rozbudow~ funkcji urzqdzef1 o in terfejsy sieciowe. Dotyczy to zar6wno modul6w przeznaczonych do realizacj i kablowego Ethernetu, jak i do tworzenia sieci bezprzewodowych - czyli tzw. Wi-Fi.

Rodzaje modulow Dost~pne na ryn ku mod u ly mozna przede wszys tkim podzielic na urz<1dzenia do sieci przewodowych i bezprzewodowych. Niezaleznie od tego podziatu, w obu tych grupach znalezc mozna dosyc r6znorodne modele, cech ujqce s i'l z nacznie odm iennymi parametrami. Najprostsze moduly mogq pracowac tylko i wytqcznie dziflki sterowaniu z zewn~trz nego mikrokonlrolera. Te bardziej zaawansowane majq wbudowane mikroprocesory i odpowiednio duz<1 pami~c. by samodzie lnie p elnic funkcj'l c hocby prostego serwera WWW. Komunikacja z modularni moze bye prowadzona - w zaleinosci od modelu - po¡ przez interfejsy szeregowe, takie jak RS232 , RS485, I'C lub SPI albo bezposrednio przez

8- lub 16-bitowe szyny dany ch. Polqczenie realizowane jest za pomoc<1 r6:inego rodzaju zh1czy, przy czym c hyba najpopularniejsze Sq moduly z wyprowadzeniami w postaci pin6w o rastrze 2,54 mm lub 2 mm alba z padami do l utowan ia powie rzchniowego. W zaleznosci, czy dany modul realizuje funkcj~ sieci bezprzewodowej czy kablowej, moze bye wyposaiony w gniazdo ante nowe, gn iazdo 8P8C (tzw. Rj-45), lub w piny, kt6re umozliwiaj<1 wygodne wyprowadzenie gn iazda na obudow~ catego u rz4dzenia. Wszystkie moduly majq wbudowane sprawdzone stosy komunikacyjne, w tym niekt6re calkie m i.aawansowan e. Wiele ma lez d iody LED, kt6re pozwalajq monitorowac stan pol<1czenia, czy prowadzonej komunikacj i.

Produkty dost~pne n a rynku Na rynku dziala kilka wi~kszych firm, kt6re zajmuj4 si'l tworze niem modul6w ethernetowych. Sq to te same finny od wielu lat i co ciekawe, ich oferta (w zakresie omawianych modul6w) ulega tylko cz~sciowym zmianom. Stare moduly ty lko czasami Sq zast~powane przez nowe. Znacznie CZflSCiej nowe produkty jedynie rozszerzaj4 ofe rtfl, a stare uklady pozostajq w sprzeda.Zy od wieln lat. Czasem powstaj<1 tez drobne aktu alizacje, kt6re r6zniq si~ od wczesniej oferowanych modul6w lylko pojedyn czymi, drobnymi szczeg61ami.

w 10-megabitowy in terfejs e thernetowy. To podstawowa r6znica pomi~dzy nim, a modulami d rugiej i trzeciej gene racji. EM100 ma tez n iewiele pamiflci EEPROM (256 bajt6w) i malo pami'lci Flash (ty lko 64 kB). Choe nie ma najmniejszych wymiar6w, to do jego zalet nalezy zaliczyc przede wszystkim male zuzycie energii. Pobierany p rqd nie przekracza 40 mA. Modu lem posrednim pmniiidzy pierwszq a drugq generacjq, choc zaliczanym juz do dr ugiej, jest EM120. On r6wn iez obsluguje jedyn ie 10-megabitowy interfejs ethernetowy i pobiera malo pr<1du (50 mA) oraz ma tyle samo pam i~ci co EM100, ale obsluguje juz do 9 linii wejsc i wyjsc. Ma wiflkszy bufor pami~ci niz EMlOO, a jednoczesnie mniejsze wymiary fizyczne, co udalo si~ u zyskac dziflki rezygnacji z umieszczania element6w magnetycznyc h na plytce modutu. EMlOO i EM120 to jedyne moduty zamkniflle w szczelnej obudowie. Bardziej rozbudowane sq inne moduly Tibbo drugiej generacji, takie jak EM200 i EM203. Odr6zn ia je p rzede wszystkim wi~ksza pami~c Flash (128 kB) i EEPROM (2 kB) oraz obsluga lryb u 100-megabitowego. ZwiQkszona szyb kosc transmisji niesie jednak za sob'! wzrost zapotrzebowania na moc, w zwi<1zku z czym pr<1d pobierany prze

Tibbo )ednym z najbardziej znanych i popularny ch w Polsce producent6w modul6w sieciowy ch jest niew::itp liwie Tibbo. Moduly tej firmy mozna podzielic na trzy grupy odpowiadaj4ce generacjom, w ramach kt6rych produkty te powslawaly. Z pierwszej generacji pozostal tylko modul Tibbo EMlOO, wyposazony jedynie

eWycS@nie dla: Jakub Rudolf t'!J6006)

Mo dul Tibbo EM1 2 06 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

W)i d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do uÂąy11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


~ (ti

> -:;

1

a.. "" ~ tu.......:_

=' g,. -· N

m ::::; ~

(6"

m

Cl..

0~ Q)

~- c... ~ Ci) :::i

:ii::-

"'='

:::::r

"' = ;;c = c..

N m N

:::i

ru 0

N

Q

M a o u l v ETH E RN ET ,

a4,,, r;s 1,~ 1', ,, 14 ;t ••

w, _F , '

:E

Tabela 2. Moduly serii network firmy WIZnet Model Wbudowany uklad lnterfejs

WIZSSOio W5500 + MAG Jack SPI

WIZ820io W5200 + MAG Jack SPI

WIZ830MJ W5300 + MAG Jack 8-/16-bitowa ma9istrala

WIZ810MJ W5100 + MAG Jack 8-bitowa ma9istrala, SPI

WIZ811MJ W5100 + MAG Jack 8-bitowa ma9istrala, SPI

WIZ812MJ W5100 + MAG Jack 8-bitowa magistrala. SPI

NM7010B+ W3150A + MAG Jack 8-bitowa magistrala, SPI

8 Nie 1x8, 1 x6 2,S

8 Tak Dwa 1 x6 2,5

8 Tak Dwa 2x14 2,5

4 Tak Dwa 2x14 2

4 Tak Dwa 2x10 2,54

4 Tak Dwa 2x 10 2,5

4 Tak Dwa 2x 14 2

od -40 do + 85 Tak

23x2Sx 18 od -40 do + 85 Nie

S3.3x34x 19,S od -40 do + 85 Nie

s2x25x21 od -40 do + 85 Nie

5S,Sx25x23,5 od -40 do + 80 Nie

SS.Sx2Sx23,5 od -40 do + 85 Nie

52x25x21 od -40 do + 85 Nie

Ztqcze (I. pin6w) Auto MDIX Wyprowadzenia Rozstaw pin6w [mm[ Wymiary [mm) Temperatury pracy ['CJ Adres MAC

g ...

... ~

5 CTI

"'~

Q

;: o

Model Rodzaj interfejsu UART

WIZ100SR 1xTTL (3,3 V)

WIZ10SSR 1 xTTL (3,3 V)

WIZ110SR 1 x RS232

WIZ107SR 1xTTL (3,3 V) lub 1x RS232 (opcjonalnie)

WIZ120SR 2 x m (3,3 V)

WIZ12SSR

1 x RS422/485

2xRS232

WIZ140SR 4 xTTL (3,3 V)

Piny

Piny

DB9

Piny

Piny

Piny

DB9

Piny

I

Piny

Transformator Dwa 1x 12

RJ-45 2x6

RJ-45 brak

RJ-45 2x6

RJ-45 2x6

Transformator Dwa 1x14

RJ-45 brak

Transformator 1x14

I I

RJ-45 1 x 14, 2x14

o CTI

N :::i

Rodzaj wyprowadzenia UART Interfejs sieciowy Wyprowadzenie w postaci pin6w Rozstaw pin6w [mm)

m 0. 0

!c iru

Temperatury pracy ['CJ Wymiary [mm)

""

:::i

m (C

WIZ108R

WIZ1 4SSR 4xTTL (3,3 V)

2

2

n.d.

2,5

2,5

2

n.d.

2,5

2,5

od O do 80 50x30x 12 WIZ1OOSR-EVB

od O do 80 40x62x17 WIZ105SR-EVB

od0do80 75x50x17 N/A

od -40 do +85 45x30x18 WIZ107SR-EVB

od -40 do + 85 48x30x18 WIZ1 08SR-EVB

od O do 70 50x30x9 WIZ120SR-EVB

od O do 70 60x89x 18

od O do 70 48x36x16 WIZ1 40SR-EVB

od O do 70 48x61 x25 WIZ145SR-EVB

NIA

0

t:r

m

N

Model

"'='

;;;

Tryb pracy

I I Stacja

~ ru 0.

Sta ndard IEEE lnterfejsy

0

0

N

"'='

~ ~

Budowa (spos6b montaiu) Pob6r mocy I prqdu

m Q 0~

" 0'

:::i

~

:::i

"

i);" ~ i);" ~

s V1

-"

Wizfi220

Wizfi630

Stacja (umidzenie klienckie). prograPunkt dosepu. bramka. stacja mowy punkt dost~pu. Ad hoc (urzadzenie klienckie), Ad hoc. Punkt dost~pu i klient. WDS 802.11 b, 2.4 Ghz 802.11 b/g/n, 2.4 Ghz UART, SP!, GPIO, ADC LAN(3), UART, USB(3G/Wibro modem)

802.11 b/g/n, 2.4 Ghz UART, SP!, GPIO, ADC

802.11 b, 2,4 Ghz UART, SPI, GPIO, ADC

SMD I poprzez wyprowadzone piny Odbi6r: 120 mA Transmisja: 265 + 385 mA

SMD Spoczynek: 35 µA Odbi6r: 125 mA Transmisja: 135 + 250 mA

SMD Spoczynek: 35 µA Odbi6r: 125 mA Transmisja: 135 + 250 mA

mini PC!e 210 + 320 mA (przy 5 V)

WIZ610wi Punkt dosepu. bramka. stacja (urzadzenie klienckie) 802.11 bi g. 2,4 Ghz Mll(l), UART poprzez wyprowadzone piny Poniiej 480 mA (przy 3,3 V)

I

Polecenia AT. przez interfejs WWW

Polecenia AT

Polecenia AT

Moc wyjsciowa

I

802.11 b: 16,5 dBm 802.11g: 13+1 5 dBm 802.11 n: 12+14,5 dBm

8 dBm

17 dBm

802.1 1b: 17 dBm 802.1 19: 14 dBm 802.11 n: 14 dBm

poniiej 100 ms od -20 do + 60 28x20x1,9

poniiej 100 ms od -40 do +85 32 x23,3 x2,9

poniiej 100 ms od -40 do + 85 32 x 23,3 x2,9

okoto 15 s od -10 do +70 33x43 x 5

okoto 15 s od -30 do + 70 39 X32X4)

WizFi2 50-EVB

WizFi210-EVB

WizFi220-EVB

WizFi630-EVB

WIZ61 Owi-EVB

z 0

Wizfi210 Stacja (urzqdzenie klienckie). programowy punkt dost~pu. Ad hoc

Spos6 konfiguracji

)>

'N

Wizfi2SO (urzqdzenie klienckie). programowy punkt dost~pu

Czas uruchamiania Temperatury pracy [' CJ Wymiary [mm) Plytka ewaluacyjna

I Polecenia

szeregowe. przez interfejs WWW. przez narz~dzie z komputera PC

Polecenia szeregowe. przez interfejs WWW. przez narz~dzie z komputera PC 802.11 b: 16 dBm 802.119: 14 dBm

-< c;J

;:J:I

"'0z

V)

-i ;:J:I

c

"'0 -i

;:J:I

)>


Przeglqd modul6w ethernetowych te moduly moze wzrosnqc do 220 mA, przy zasilania na poziomie 5 V Moduly Tibbo trzeciej generacji zostaly juz przystosowane do zasilania napi'lciem 3,3 V i w zalezno§ci od wersji, pobierajq do 230 lub do 260 mA pn1du. Modele EMlOOO, EM1202 i EM1206 maj'I wbudowanego watchdoga i detektor spadku napi'lcia zasilania. Co w i'lcej, w pelni obslugujq jezyk Tibbo BASIC, co umozliwia latwe tworzenie zaawansowanych aplikacji. W zalezno§ci od modelu, mieszczq 512 kB lub 1024 kB danych w pami'lci Flash. Mai'I tez znacznie wi'lcej obslugiwanych linii wej§c i wyjsc. Nieco mniejszy model EM500 ma mniejszq pami'lc. mniej linii 1/0 i mniejsze wymiary, ale r6wniei. w pelni obsluguje Tibbo BASIC. napi~ciu

0

0

0 0

00

..."'::li:

C>

"'

., '°x ~~ ;:; x

~

0

~ ~~ <(

E

~ cc

0 0 0

:;;:

>::: :;:

"'

.,.

.....

N

3:: - - -

0

.c .c \0 0

~

u::

u

-

0 -0

" ""' .,.

i...

~ ·a.

-

0

s:0

1 .c 0

E

·u-

x N ...., -

....,

(!:!

~

c:n

a.

0

c.

"' .,. "c. .,.

WIZnet Bogaty wyb6r modul6w ma firma WIZne t, kt6ra dzieli swoje produkty na trzy kategorie. Do grupy modul6w sieciowych nalezy obecn ie 7 urz<1dzefl, kt6re lqCZ'l Si'l z nadrz'ldnym mikrokontrolerem za pomoc'l interfejsu SPI lub poprzez 8-bitowq magistral'l. Poszczeg61ne modele r6:i:niq Si'l przede wszyslkim wbudowan)~ll chipsetem oraz liczbq i rozstawem wyprowadzen, a takze wymiarami.

to

..... 0

0

-0

.....

i...

11: ~

c. 0 c.

,,.~

.s:. 'B

..,. ""

g 0

i...

"'

"

"' to

.c

..,.

0

00

C>

0

N

"'

,.,

:a ""-x

..,.

0

.....

...::li:

::;: 00-

0

C>

0 0 W

g

.....

...::li: 0 .....

i...

s: _

-

=

<( M

E ,._-

.,

z

., z

., z

z

., "' 0

s:

C>

- ~ ..,. <O

'B ·;o

.;

z

.c

~

N

0

...

.,

"iij

0

: ::li:

M

~

00 N

-

x a'

0

C>

u >er:

>

~~ N

00~

Modul WIZnet WIZ811 MJ

x Drug'! grup~ produkt6w WIZnetu stanowiq moduly b'ld<1ce konwerlerami interfejsu szeregowego na elhernetowy, kt6re opr6cz r6znych wymiar6w i rodzaj6w wyprowadzefl, cechuj<1 si'l te:i: zdecydowanie odmiennymi zakresami temperatur pracy. Trzeci<1, oddzieln'I grup~, stanowi'I mod uly Wi-Fi. Tu r6:i:nice Sq dosyc znaczqce, gdyz dohierajqc modul mozna zaoszcz~­ dzic, ograniczaj<1c si!I do wsparcia jedynie starszych odmian standard u IEEE802.11. Poszczeg6lne moduly mogq tez pelnic r6zne funkcje. Opr6cz podstawowych tryb6w pracy, tj. jako stacja kliencka lub punkt dostqpowy, modele takie jak WizFi630 mogq np. pracowac w trybie WDS, bramka, czy Ad hoc. Projektujqc urzqdzenie nale:i:y si'l zastanowic, czy jest sens wspierania takich tryb6w polqczefl, czy tez warto pozostac je-

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

51


Przeglqd modul6w ethernetowych

Modul Digi RabbitCore RCM5400W

Modul WIZnet WIZ1OOSR dynie przy pracy w ramach slworzonej, slalej infrastruktury sieci Wi-Fi. Poszczeg6lne z Lych modut6w mail\ zbli:lone moce nadawcze, a jedynym wyjqtkiem jest WizFi210, kt6rego moc wyjsciowa to jedynie 8 dBm. Nalezy Lei. zaznaczyc, i.e modele bardziej zaawansowane, czyli WizFi630 i WIZ610wi, znacznie dlui.ej sio:i uruchamiail\· Wymagajl\ ai. okolo 15 sekund do pelnego starlu, podczas gdy pozoslale moduly Wi-Fi finny WIZnet dzialajq jui po niecalych 1 oo ms. Wynika to po CZ<lSci z faktu, i.e oba bardziej zaawansowane moduiy moi.na konfigurowac nie tylko za pomoc<1 komend AT, ale lei. poprzez interfejs webowy i za pomocq narzfldzia programowego, inslalowanego na komputerze PC.

Digi International Waznym graczem na rynku modul6w komunikacyjnych jest firma Digi International. Prodnkuje ona moduiy podzielone na kilka rodzin, r6:i:niqcych sifl archileklurq i budowq fizycznl\. Podstaw~ oferty stanowiq moduly ConnectCore, kt6re majq postac kart System· On-Module. Alternalywq Sq moduly Digi Connect, kt6re wyglqdajq jak duze gniazda ethernetowe 8P8C, czasem wyposa:i:one od razu w anlenfl Wi-Fi. Urzqdzenia Digi ConnectCore i Digi Connect pracujq w oparciu o procesory z rdzeniami ARM. Dostf)pne Sq lei. moduly z procesorami Rabbit, przyjmujqce postac modul6w RabbitCore lub mniejszych - Rabbit MiniCore. Sposr6d serii ConnectCore warto wyr6i.nic modele i.MX53 i Wi-i.MX53. Maj([ one szyblci procesor z rdzeniem ARl'vl Cortex AB,

obslugujq do 8 GB pami'lci NAND Flash i do 2 GB DDR2 RAM. Maj& ba rdzo wiele r6znych interfejs6w oraz wspieraj11 r6:lnorodne standardy szyfrowania (w tym AES). Ich moi.liwosci ethernetowe skupiaj(I si~ na sieci 10/100 Mb/s z obslug11 PoE, a model Wi-i.MX53 obstuguje dodalkowo siec Wi-Fi IEEE 802.lla/b/g/n w pasmach 2.4 GHz i 5 GHz, z dwoma wyjsciami antenowymi i pelnym wsparciem dla wszystkich stosowanych slandard6w zabezpieczei\ sieci Wi-Fi. Co ciekawe, moduly ConnectCore i.MX53 i Wi-i.MX53 sq dosl~pne w wersjach z procesorem taktowanym zegarem BOO lvlHz lub 1000 lvlHz, z czego ta pierwsza moze pracowac w temperaturach od -40 do + 85°C, a ta druga w temperaturach od - 20 do +70°c . Sposr6d modul6w Digi Connect, ciekawe wydajq sifl modele l\.1E 9210 i Wi-ME 9210. Maj& 75-megahercowy procesor z rdzeniem ARM926EJ-S, 2 lub 4 MB pami<ici Flash (do B MB w przypadku Wi-ME), 8 MB [do 16 MB w przypadki Wi-ME) pami~ci SDRAM i nfoduzy pob6r mocy. Model ME9210 obstuguje 10- i 100-megabitowq siec przewodowq. Model Wi-Fi pracuje na cz~stotJiwosci 2.4 GHz, zgodnie ze standardami IEEE 802.t tb/g/n i pozwala na podl11czenie anteny do zlqcza RP-SMA.

Red Pine Signals Firma Red Pine Signals specjalizuje si~ w technologiach bezprzewodowych i oferuje niernal niezm ienny od lat zestaw modul6w. Sq one podzielone na trzy rodziny: nLink, Connecl-io-n i WiSeConnect.

Rodzina nLink zostala zaprojektowana tak, by uzyskiwac wysokie przepustowosci, przy jak najmniejszym zuzyciu mocy. Obsluguje ona standard IEEE 802.11 n i pozwala na transmisj~ za pomocl\ jednego strumienia danych. Wszystkie moduly tego typu maj11 zintegrowane uklady i stosy MAC oraz elementy tom radiowego. Wbudowany procesor pozwala realizowac dodatkowe funkcje, bez koniecznosc i obci4iania nadrz~dnego kontrolera. Modu!y le Sq bardzo male, co pozwala na montaz ich w urz<1dzeniach przenosnych. Wariant RS91 l0-N-11-02 wspiera standardy 802.1 lb/g/n w pasmie 2,4 GHz, a RS9110-N-11-03 standardy !EEE802.11a/ b/g/n w pasmach 2,4 lub 5 GHz. Oferowany jest tez model RS9113, kt6ry opr6cz obslugi dwupasmowej Wi-Fi, pozwala te:i; na komunikacj~ za pomocq sieci BlueTooth i ZigBee. Modu!y Connect-io-n Sq natomiast wykonane tak, aby jak najbardziej uproscic wzbogacanie tirzqdzenia o obslugfl standardu IEEE 802.lt n. Potqczenie z procesorem nadrzfldnym realizowane jest za pomoc11 standardowych interfejs6w UART lub SP! i majq wbudowane pelne stosy protokol6w, dzi~ki czemu nie obci<1zajq nadrz<idnych procesor6w. Dost~pne Sq w wersjach jednoi dwu-pasmowych. Moduly WiSeConnect wspieraj11 standard 802.1 la/b/g/n i s11 przeznaczone do aplikacji M2M w przernysle, medycynie i r6inego rodzaju aplikacjach zgodnych z przytoczonq na poczqlku arlykulu ideq ,,Internet of Things". Obsluguj& standard WiFi-Direc t, dzi~ki kt6remu mog11 bezposrednio komunikowac si~ z urzqdzeniami mobilnymi, bez potrzeby podl4czania do infrastruktury z punktem dost~powym. Moduly WiSeConnecl Sq w pelni zinlegrowane i nie polrzebujq dodatkowych element6w do dzialania. Zaimplementowany interfejs programistyczny pozwala szybko rozwijac oprogramowanie i komunikowac si~ z rnikrokontroleram i za pomoq interfejs6w UART lub SPI.

Marcin Karbowniczek, EP

HostSyst.m UART Pert

- :J

SPIHoSI

I/(

>.3V

s~pp1y

fe.J.t Port

Modul Digi ConnectCore i-MX6

eVVyda 1E.ttiit.1:<r~'<llmKd~bvt11:z~5d0J lf

Schemat blokowy modulu Red Pine Signals RS9110-N-11-22

t'96006)

Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

53


PODZE SPOLY

Uklady i moduly sieci radiowych Tl i LS Research Poszukujqc rozwiqzan z zakresu komunikacji sieciowej trudno nie natknqc sift no p rodukty firmy Texas Instruments. Gdyby swoje poszukiwania skoncentrowac na komunikacji bezprzewodowej, warto byloby przyjrzec Sift r6wniez ofercie firmy LS Research, kt6ra blisko wsp6lpracuje z Tl i tworzy ciekawe moduly Wi-Fi oraz Bluetooth. Produkty obu wymienionych marek sq dostftpne w ofercie Contrans Tl.

LL.

1-

w

z

a: w

::c

1-

w

~

::>

c 0

~

Standard IEE 802.11 w wersjach a, b, g i n to aklualnie najbardziej popularna teclmologia bezprzewodowej transrnisji danych w sieciach radiowych, a przy uwzgl(/dnieniu takze odmiany 802.llac - r6wniez najszybsza. Stale sifl rozwija nie tylko pod wzgl~dem opracowywanych uaktualnien standard6w, ale tez liczba urzqdzefi wspierajqcych tzw. Wi-Fi szybko wzrasta. Obecnie szacuje sifl, ze na rynku funkcjonuje okolo 3,5 miliarda urzqdzefi obslugujqcych Wi-Fi, a rocznie produkowanych jest ich okolo miliarda.

Modut CC3000 Bardzo ciekawym rozwiqzaniem z oferty Texas Instruments jest modul SimpleLink Wi-Fi CC3000. Dzi~ki zastosowanym w nim rozwiqzaniom, upraszcza nawiqzywanie i utrzymywanie polqczenia, minimalizujqC tym samym narzuty obliczeniowe, nakladane na jednoslk<i centralnq. Pozwala to na tanie i szybkie rozbudowanie

dowolnego urz<1dzenia elektronicznego, wyposaionego w niedrogi, energooszcz~d­ ny mikrokontroler, o komunikacj~ Wi-Fi. Fakt, ze CC3000 jest oferowany w postaci modulu sprawia, :i.e skraca si~ czas potrzebny na projektowanie gotowego urz<1dzenia oraz obniza koszty wykonania plylek drukowanych. Co wa:i.ne, wykorzyslanie modutu znaczqco ula twia wykonanie projeklu osobom, kt6re nie majq duiego doswiadczenia w samodzielnym projektowaniu uklad6w radiowych. Dodatkowo, fakt iz modul jest dostarczany z komplelnq

••

Uklady i moduly Texas Instruments Firma Texas Instruments juz dawno temu zaobserwowala ten trend i od niemal dekady dostarcza nowoczesne uklady radiowe do sieci Wi-Fi, przygotowane z myslq o urzqdzeniach przenosnych i energooszcz~dnych. W tym czasie powstalo juz 8 generacji produkt6w, kt6re swietnie wpisujq si~ w popularm1 obecnie koncepcj<i ,,Internet of Things". Opr6cz uktad6w wspierajqcych jedy:nie Wi-Fi, oferuje tez wersje scalajqce w sobie obslug<i zar6wno Bluetoolh, jak i Wi-Fi. Sq one ch<itnie wy:bieranym rozwiqzaniem, gdyz pozwalaj11 kosztem niewielkiej przestrzeni zaimplementowac dwa najbardziej popularne interfejsy komunikacji bezprzewodowej (pomijajqc GSIYl/3G/LTE), stosowane w bardzo wielu urzqdzeniach elektronicznych. Integracja Wi-Fi i Bluetooth w jednym scalaku ulatwia tez zmniejszenie zapotrzebowania na energi~.

Dodatkowe informacje: Contrans Tl Sp. z o.o. ul. Polanowicka 66. 51-180 Wroclaw tel. 71 32526 21, faks 71325 44 39 e-mail: contrans@contrans.pl, www.contrans.pl

re-.--..--=--,€---1

Rysunek 2. Typowy schemat zastosowania modulu CC3000 firmy Texas Instruments VBAT -

I I

i

Host processor running ~ Linux'" or Android'"

lJ I i

~o

• • ---: . .. .

..

4

~

:~:: i Wi-Fi I SDIO I

*'M;llM'i* *.ll.¥ M* 1

I

~ UART

JJ

WL18XXMOD

I I II I

I

l

i

L~~--~-~-~--~-------~~--J

Fotografia 1. Modul Tl CC3000MOD

Rysunek 3. Schemat zastosowania modulu Wilink WL18xx firmy Texas Instruments

eWycfi?jnie dla: Jakub Rudolf t'96006)

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

W)i d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze c. h n i an i a.


Uklady i moduly sieci radiowych Tl i LSResearch a) M PU Apphcat1ons

DNS

I

Radio Conlrol SDIO

TX Processing

TCPf lP Stack

RX Processing

Wi-Fi Management

WLAN

W i·Fi Chipset Driver SDIO Driver

·1

DNS

II Security

II

Radio Control

IDHCP Client Supplicant TCP/ IP Stack Wi- Fi Management Wi-Fi Chipset Driver

TX Pro<:essing RX Proc-essing

CC3000

Rysunek 4. Por6wnanie sposobu obslugi i narzut6w na jednostki: ce ntraln<i w przypadku zastosowania: a) modul6w Wilink z rodziny WL127x lub WL1 Sxx i bl modul6w CC3000, wykorzystuj<icych interfejs Simple link platform4 sprZf1lowo-programowq - w tym ze sterownikami, przykladowymi opisami, podr~czn ikiem do API i dokume ntacj<\. sprawia :i:e nawel poczalkujqcy projektanci powinni poradzic sobie z uzyciem CC3000.

Pod wzgl~dem obslugiwanych standard6w, CC3000 wspiera IEEE 802. 1 lb i 802.1.1.g oraz ma za implementowany stos protokotu TCP(IP dla IPv4. Jest prosty w konfiguracji, dzi~ki funkcji SmartCon·

fig. Jego moc nadawcza wynosi 18 dBm, przy lrybie 11 Mb/s, a czu to§c -88 dBm. Moze bye zasilany napi~ciem z zakresu od 2,7 do 4,8 Vnc Jego wymiary to 16,3 mmx13,5 mmxz mm i mo:i:e pracowac w temperaturze od -20 do + 70'C. Osoby zainteresowane rozwijaniem projekt6w z jego u:i:yciem mogq si~gn4c po zestawy deweloperskie: • modul ewaluacyjny CC3000EM, kompatybilny z trzema plytkami eksperymentatorskimi firmy Tl • BoosterPack CC3000, kompatybilny z plytkami Laun chPad firmy TI, • liczne pakiety, zlo:i:one z modulu ewaluacyjnego, plytek eksperymentatorskich, boosterPacku i plytek typu LaunchPad. Warto dodac, ze projekt referencyjny z modulem CC3000 i anten<1 jest dost~pny i ma certyfikaty FCC, IC, CE i TELEC. Modul CC3000 jest przeznaczony do zastosowan w a utomatyce budynkowej, systemach alarmowych, urz11dzeniach domowych, inteligentnych miernikach energii elektrycznej i w komu nikacji MZM.

Moduly WiLink Dia system6w opartych na bardziej wydajnych ukladach ARM, Texas Instruments poleca swoje najnowsze moduly 8. generacji,


NOTATNIK KONSTRUKTORA

Ethernet w najbliiszych latach Przeglqdajqc teclmologie i standardy komunikacji elekt:J:onicznej, kt6re powstaly na przestrzeni lat, da silj zauwaiy6, ie w poszczeg6lnych okresach dominowaly kt6res z nich, po czym najczljsciej zastfjpowane byly przez nowoczesniejsze rozwiqzania. jest jednak jeden standard, kt6rego popularnosc nie maleje juz od dawna i nic nie wskazuje na to, by byla zagrotona. Choe stopniowo ewoluuje, Ethernet wciqz stanowi bardzo wygodnq i niemal niezastqpionq metodfi komunikacji. Swq popularnosc Ethernet zawdzi~cza wielu r6znym czynnikom, do kt6rych przede wszystkim nalezy jego budowa i odpornosc na Lrudne warunki w lransmisji. Ponadto tak si~ zlozylo, ze rozw6j Ethernetu nastqpil w okresie, gdy komputery osobiste zaCzElly taniec, a popularnosc zaczql zyskiwac Internet. Niskie ceny komputer6w pozwolily osobom prywatnym na posiadanie wiElcej niz jednego urzqdzenia Lego lypu w tzw. gospodarstwie domowym, a mozliwosc polqczenia tych maszyn w siec dawala dodatkowe korzysci. Opr6cz wsp61dzielenia plik6w i grania w gry kompulerowe przez siec, Ethernet pozwalat tez na latwe dzielenie poh1czenia internetowego i byl taftszy od wielu rozwi11zaft konkurencyjnych.

Ethernet niejedno ma imi~ Slowo Ethernet to jednak dosyc szerokie okreslenie, kt6re pasuje do wielu rodzaj6w protokol6w i sposob6w lransm isji danych.

Jego specyfikacja zostala opisana w standardzie IEEE 802.3, a koncentruje si~ na przesyle danych poprzez drzewiast11 strukturi:i sieciowq z w~zlami w poslaci lzw. koftc6wek sieciowych. przelqcznik6w, router6w i bramek - inaczej ni z np. siec Token Ring, w kt6rej konieczne bylo utrzymanie topologii pierscieniowej. Jednak:i:e to, co charakteryzuje nowoczesny Ethernet lo przede wszystkim protok61 IP i mozliwosc transmisji polqczeniowej TCP/IP. Jeszcze w latach 90. ubieglego w ieku, wi~kszq popularnosciq cieszyl si~ proslszy w implementacji protok61 ethernetowy lPX, kt6ry niestely nie gwarantowal takiej pewnosci i niezawodnosci transmisji, jak TCP/IP. Obecnie popularnosc Ethernetu sprawila, ze rozwiqzania typowe dla tego slandardu sq te:i: implementowane dla lqczy radiowych, przystosowywane do pracy w wymagajqcym §rodowisku przemysfowym o raz przenoszone na szybsze rozwiqzania fizyczne, kt6re

®

Fotografia 1. Przew ody ethernetowe z przemyslowymi zl<iczami firmy Weidmuller

pozwalajq podnosic efektywnq przepustowosc transmisji.

Im szybciej tym lepiej Trzonem rozwoju Ethernetu Sq klasyczne sieci przewodowe, oparle o lqcza elektryczne, wykonane z miedzianej skr~tki lub tez 0 swiatlowodowe. Wsr6d rozwi11zafi konsumenckich trudno wyr6znic technologi~ dominujqcq, gdyz bardzo zblizon11 popularnosciq cieszq si~ zar6wno interfejsy 100-megabitowe (100-Base-TX). jak i gigabitowe (1000-Base-T). Ze wzgl~du na niewielkie r6:i:nice w cenie oraz fakt, ze wiele urzqdzefi konsumenckich obsluguje multimedia wysokiej rozdzielczosci, widac zdecydowany lrend zwi(!zany ze wzrostem popularnosci interfejs6w gigabitowych. Jednakze w przypadku tanszych urzqdzefl oraz tych, dla kt6rych dost11p do Elhernelu jest tylko malo znaczqcym dodatkiem, producenci w celu minimalizacji koszt6w wciqz instaluj4 uklady do Fast Ethernetu. Rosn11ca przeplywnosc mullimedi6w przetwarzanych przez urz11dzenia elektroniczne sprawia jednak, ze coraz cz~sciej nawet interfejs gigabitowy staje siii wqskim gardlem w komunikacji elektronicznej. Choe ju:i: dawno lemu. bo finalnie w 2006 roku, opracowano 10-krolnie szybszy standard dla sieci opartych o skr~tk~ - 1OGBase-T, wciqz nie zyskal on popu larnosci ani w§r6d rozwiqzafi konsumenckich, ani w przemysle. Wynika to po cz11sci ze znacznie wi~kszego kosztu transceiver6w potrzebnych do realizacji takich I11czy oraz z faktu, :i.e dla zapewnienia poprawnosci tak szybkiej transmisji konieczne jest u:i:ycie wysokiej jakosci zlqczy i przewod6w. Dlalego cz<jsciej stosowanq alternatywq jest raczej implementowanie dw6ch niezale:lnych interfejs6w gigabitowych i umozliwienie programowego ztqczenia ich tak, by w sumie sluzyly jako jedno !4cze o przepustowosci 2 Gb/s. Takie podescie pozwala znrniejszyc koszty oraz daje szanse na rozbudow~ funkcji urzqdzenia, np. o tworzenie polqczeft redundanlnych lub o lqczenie jednego urzqdzenia do dw6ch sieci jednoczesnie. Fakt, :le niekt6re drozsze komputery stacjonarne tez majq dwa lqcza ethernetowe ulatwia korzystanie z agregowanych pol11czeft o lqcznej przepustowosci 2 Gb/s. Kole jne rozwitti<jcie standardu Ethernetu przewodowego to IEEE 802.3ba-2010, a nast~pnie 802.3bg i P802.3bj, zatwierdzone

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'!J6006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

57

LL.

tw

z

0::

w

::c tw


PODZE SPOLY Tabela 1. Wersje najnowszych modulow Wilink WL18xx firmy Texas Instruments 6smej generacji Wi-Fi

Model

802.1 1

MIMO

b/g/n WL1801MOD WL1805MOD WL1831MOD WL1835MOD

tak tak tak tak

nie

tak nie

tak

TiWi-SL

vcc

Bluetooth v4.0

32 kHz

FEM

0

nie nie

ta k tak

/5

WLAN

SPl(Wi-Fi)

MAC/BB/RF 2.4 GHz BPF

PWR_EN

0

~-,,.LS RESEARCH

a LL.

j 00:25:CA:02:0E:43

Rysunek 6. Schemat bl okowy modulu LS Research TiWi-SL

Model: TIWl-SL Rev2 P/ N: 450-0067 FCC: TFB-TIWISLOl IC:5969A-TIWISL01

~-,,. LS Research

ajoooao3 Fotografia 5. Modul LS Research TiWi-SL

1-

w

z

a: w

::c

1-

w

~ ::> c 0 ~

seri i WL18xx . S<t to u klady zintegrowane, obsluguj4ce nie ty lko Wi-Fi, ale i standard Bluetooth Low Energy (i w zale:i:nosci od wersji, takze Bluetooth v 4 .0). Moduly ser ii W LlBxx pracuj4 w pasmie 2,4 GHz, zgodn ie ze standardem 802 .11 b/g/n z kanalami o szeroko5ci do 40 MHz i, w zalezno5ci od wers ji, z obslugq MIMO 2x2. Jch maksymalna teoretyczn a przepu stowosc wynosi 110 Mb/s w s ieci Wi-Fi. W siec iach Bl uetooth i Wi-Fi uzywajq tej samej anleny. a do komunikacji z procesorem u:i:ywai<t SD!O dla Wi-Fi i port u UART d la Blue looth. Mog(! pracowac w zakresie temperatury od -20 do + 70°C i S<t wsl~pnie certyfikowane (FCC/ IC/ETSI), co ulatwia ich wykorzyslanie w projektach. Wymiary omawianych modul6w to 13,4 mmx13,3 mm x 2 mm. Moduly WL18xx Sil przeznaczone do wszelk ich aplikacji zgodnych z zalozeniem ,,Internet of Things" , a przede wszystkim do multimedi6w i domowych urz<jdzeii. e lektronicznych. Producent dostarcza r6wniez sterown iki dla syslem6w Linux i Android, wraz z zestawami deweloperskimi. Na rynku dosl~pne s& le:i: moduly z wczesniejszej generacji, tj. ukiady WL127x.

REV 3

Fotografia 7. Modul LS Research TiWiS

uzyciu modulacji CCK (dla IEEE 802.11.b) i ty lko 187 mA przy mod u lacji OFDM. stosowru1ej w IEEE 802.llg. W trakcie odbioru pobierany pn:1d nie przekracza 92 mA. przy czym modul mo:i:e bye zasilany napi~ciem z zakresu od 2,9 do 3,6 Voc· Modul LS Research TiWi5 obsluguje zar6wno standard IEEE 802.11 a/b/g)n (w pasmie 2,4 GHz oraz 5 GHz). jak i Bluetooth 2.1 oraz Bluetooth 4 .0 +LE. Dodatkowo wspiera opracowany przez TI standard komunikacji ANT. Pozwala na przesy l strumienia danych Wi-Fi z przepuslowosciq do 65 Mb/s. Wymaga n ieco wi~kszego zaangazowania ze strony jednostki centralnej (interfejs SDIO) niz TiWi-SL. Dziala bowiem w oparciu o WiLink WL1273L i swietnie wsp6tpracuje z ukladami Tl OMAP i TI Sitara.

Do zalet modulu nalezy n ie tylko szerok i zakres te mperatur pracy (od -40 do + 85°C), ale tez niewielkie wymiary (18 mmx13 mmx1.9 mm). Pob6r pn1du u trzymuje si~ na niskim poziomie i jest tym mniejszy w czasie transn1isji, im nowszy standard Wi-Fi jest wykorzystywany. Wyn osi od 166 d o 247 mA dla pasma 2.4 GHz i od 219 do 298 mA dla pasma 5 GHz (IEEE 802.11a). W trakcie odbioru nie p rzekracza 93 mA dla pasma 2,4 GHz i too mA d la pasma 5,8 GHz. Moze bye zasilany napi~­ ciem z zakresu od 3,0 do 4,8 Voc· Gl6wnym przeznaczeniem mod utu sq aplikacje bezpieczenstwa, HVAC i zarz&dzanie poborem e nergii, sieci czujnikowe oraz zastosowania medyczne .

Pozostale moduly Opr6cz om6wionych, finny Texas Instruments i LS Research oferuj<1 takze liczne modu!y wspierajqce lylko technologi~ Bluetooth, bez Wi-Fi. Szczeg6l nie god ne polecenia Sil TiWi-uBl, TiWi-uB2 (pelne wsparcie BT 4.0) i nowy modu! CC2564, zgodny z BT 4.1. Do podzespol6w tych przygotowano r6wnie:i: odpowiednie narz~dzia deweloperskie. Marcin Karbowniczek, EP

TiWiS™

3.6 V or VBAT

32 kHz

0

Moduly firmy LS Research Sposr6d modul6w firmy LS Research , warlo zwr6cic szczeg6ln<1 uwag~ n a modele TiWi-SL i TiWi5 . Pierwszy z nich zos tal przygotowany do p racy w warunkach przemyslowych , tj. w zakresie lemperatury od -40 do + 85°C i jest oparty na ukladzie TI CC3000, dzi~ki czemu nie obci<1za gl6wn ej je dnostki obliczeniowej urzqdzenia, w kt6rym jest instalowany. )ego obsluga wymaga jedynie 3 kB pruni~ci RAM i 6 kB pami~ci Flash . Proste AP! sklada si~ z 35 polecel1, kt6rych latwo si~ nauczyc. W trakcie transmisji pobiera 269 mA przy

5010 (W i-Fi )

TCXO

UART (Bluetooth)

"

L 8V Digital Power Source Debug l/F

Rysunek 8. Schemat bl okowy modulu LS Research TiWiS

eWyc56nie dla: Jakub Rudolf t'96006)

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

W)i d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


NOTATNIK KONSTRUKTORA

LL.

1-

w

z

a: w

::c

1-

w

~

::>

c 0

~

w 2011 roku. Maj11 one pozwolic na transmisj<i z szybkosciq do 40 lub 100 Gb/s, na r6znych dystansach, zaleznych od uzytych przewod6w. Trzeba jednak zaznaczyc, ze odmiana standardu obejmujqca transmisi<i po miedzianej skr'llCe zostala zatwierdzona dopiero rok temu i nosi nazwQ IEEE P802.3bq. Umozliwia on transmisj<; z przepustowosciq do 40 Gb/s na odleglosci do 30 m, z uzyciem skrQlki kategorii 8, kt6rej specyfikacjQ r6wniez okreslono dopiero rok temu. Alternatywnym medium komunikacyjnym moze bye tez kabel dwuosiowy, podobny do zwyklego koncentrycznego, ale z dwiema zylami wewn4trz, zamiast jednej. Pozwala on na transmisjQ sygnatu r6zn.icowego, co ma umozliwiac osiqgni<;cie przepustowosci do 100 Gb/s na odleglosci do 7 m. Dluzsze dystanse mo:i:na uzyskac tylko z uzyciem swiatlowod6w. Tymczasem, r6wniez rok temu, czlonkowie stowarzyszenia IEEE zaCZQli prace nad tzw. Ethernetem terabitowym, kt6ry na razie w praktyce ma umozliwic transmisje z przepustowosciq rz<idu 400 Gb/s, a docelowo nawet 1 Tb/s. Na wyniki ich prac trzeba b<jdzie jednak poczekac do 2017 roku, a na pierwsze uklady tego typu - jeszcze dluzej.

jed nak uzyski wane transfery byly zdecydowanie ni:isze ni:i: zakladane i z tego wzglQdu urzqdzenia pracujqce zgodnie z IEEE802.11g nie oferowaly takiego komfortu pracy, jak nowsze modele. Dom.inujqcy obecnie IEEE802.11n jest natomiast standardem bardzo rozbudowany:m, gdy:i okresla w iele mocno r6:ini<1cych si<i od siebie tryb6w pracy oraz zezwala na transmisi'l w dw6ch r6znych pasmach radiowych. Wiele z produkowanych modul6w i uklad6w zgodnych z IBEE802.11n zapewnia obslug<; obu pasm, CZflSto jednocze5nie, choc taflsze odmiany pracujq tylko na cz<;stotliwosci 2,4 GHz. Poszczeg6lne modele mogq tei Si'l r6inic wspieranymi trybami dziala-

Drog<t radiow<t Szybko rozwija si'l te:i: standard Ethernetu bezprzewodowego, czyli tzw. Wi-Fi (Wireless Fidelity). Standardy z rodziny IEEE 802.1 la/b/f!)n/ac zyskaty na popularnosci przede wszystkim ze wzgl<idu na rozw6j przewodowego Ethernetu, kt6rego sq bezposrednim rozwini<iciem. Zastosowany w Wi-Fi protok61 IP oraz przewa:iajqca w zastosowaniach topologia gwiazdy po- Fotografia 2. Router Wi-Fi 802.11 ac firmy Netgear zwalajq latwo tworzyc bezprzewodonia, kt6re to decydnjq o dost'lptwj szybkosci we sieci lokalne, od wzorowujqce sposobem dzialania klasyczny Ethernet. Ewolucja tego transmisji. jest to jed.na z gl6wnych cech, standardu na przestrzeni lat skierowana byla kt6re powinien brae pod uwag'l konstruktor implementujqcy obslug'l sieci Wi-Fi w swoi jest przede wszystkim w celu zwi<ikszenia szybkosci transmisji, a przy okazji wydluzeim urzqdzeniu. Poszczeg6lne tryby pracy nia zasi<igu sieci. wymagajq nie tylko r6Znej mocy obliczeniowej, czy odpowiedniej precyzji uklad6w Obecnie najbardziej popularnym stannadawczo-odbiorczych, ale te:i: zastosowadardem Wi-Fi jest TEEE802.11n, kt6ry w praktyce wprowadzil mo:iliwosc komuninia dodatkowych anten. Podstawowe tryby pracy ur14dzeft zgodn_ych z IEEE802.11n kacji nie tylko w pasmie w okolicacb cz<istotliwosci 2,4 GHz, ale tez 5 GHz. Gwoli scisloobejmowaly komunikacj<; za pomocq dw6ch jed.noczesnie przesylanych strumieni sygnasci, juz wersja 802.lla pracowala na cz<;sto16w, odbieranych i nadawanych za pomocq tliwosci 5 GHz, ale tak naprawd<i nigdy si<i dw6ch par anten. Przy zastosowaniu maknie spopularyzowala i mozna bylo iii znalez6 zaimplementowan4 niemal tylko w niekt6symalnie wydajnego kodowania (64-QAM, rych urzqdzeniach przemyslowych. Dopiero 5/6 symboli istotnych), dosyc duzych, bo 40-megaliercowych kanal6w i minimalnego wersja 802.llg sprawila, ze Wi-Fi stalo si'l faktycznie powszechnie stosowanym stan400-nanosekundowego odst<;pu pomi<idzy dardem, gdyz jej teoretyczna przepustowosc transmilowanym i symbolami, pozwalalo to teoretycznie uzyskac przepustowosc wynosila nieco ponad polow'l przepuslowosci klasycznej, 100-megabitowej elhernetona poziomie 300 Mb/s. W praktyce jed.nak wej sieci przewodowej. W rzeczywistosci zdolnos6 do przeslrzennego rozr6in iania

eWyc58nie dla: Jakub Rudolf t'!J6006)

tych strum.ieni, przy tak okreslonych parametrach sygnalu jest ograniczona i sprawia, ze najcz<isciej uzyskiwana przepustowosc wynosi okolo 60 Mb/s, nawet, gdy odbiornik znajduje si'l w poblizu nadajnika. Co wi<;cej, niedlugo po pojawieniu si<; pierwszych urzqdzeii zgod.nych z Wi-Fi 802.1 ln, wielu producent6w zacz'llo tworzyc wyposa:lac taflsze odmiany swoich produkt6w w zubo:i:onq wersi<i standardu, obsluguj11c11 jedynie 1 strwnie(1 danych. Zacz'lto je okreslac mianami takimi jak np.: ,,Wi-Fi 802.lln lite" lub ,,Wi-Fi 11150". W praktyce byly one istotnie ta(lsze w budowie (jedna antena, mniejsze wymagania odnosn.ie szybkosci przetwarzania danych), a uzyskiwana szybkosc transmisji ksztaltowala si'l na poziomie 40 Mb/s, przy czym producenci mogli chwalic swoje produkty um ieszczajqc na nich logo wciqz wte· dy nowego standardu 802.lln. W momencie, gdy prace nad standardem IEEE802.11n zostaly zakoftczone, zostal on opublikowany w wersji rozbudowanej o 32 tryb6w Lransmisji, z uwzgl'ldnien iem komunikacji za pomoq trzech a nawet czterech r6wnoleglych strumieni danych, co ma teoretyczn ie skulkowa6 maksy· malnq przepustowosciq na poziomie 600 Mb/s. Trzeba miec jednak na uwadze fakt, ie obecnie bardzo niewiele urzqdze11 jest wyposa:i:onych w wi'lcej niz dwie anleny i umo:iliwia prac<; w tzw. standardzie ,.n450", a urzqdzeft ,,11600" praktycznie si'l nie spotyka. Rzeczywista przepustowosc tego typu urzqdzeft dochodzi do okolo 120· 140 Mb/s, ale najcz'lsciej nie przekracza 70 Mb/s, pomijajqc ju:i: fakt, :i:e nierzadko przesyl danych w kierunku od urzqdzenia km1cowego do routera lub transfer na kilkumetrowq odleglosc poprzez scian'l jest kilkukroln ie wolniejszy. Obecnie promowane Sq jednak przede wszystkim urz<1dzenia zgodne z najnowszq odslonq standard u Wi-Fi: IEEE802.1lac. Narzuca on obslug'l szerokich, 80-megahercowych kanal6w i wprowadza opci<i bardzo szerokich, bo ai 160-megahercowych ka nal6w. Opisuje tez komunikacj'l za pomocq az 8 jednoczesnie transmitowanych stru:mieni, oraz zwi<jksza zlozonosc modulacji do 256· QAM. Szybkosc transmisji uzyskiwanej przy uzyciu wielokrotnych strumieni odpowiada odpowiednio zwielokrolnionym przepustowosciom podanym w tabeli. W momencie powstawania tego artykulu, na rynku mozna bylo znalei6 co najwyi.ej modele wspieraj4ce modulacj~ 256-QAM z kodowan iem 5/6 i obslug11 80-megahercowych kanal6w przy 3 strumieniach transmisji, czyli teoretycznie zdolne do uzyskania przepustowosci na poziomie 1300 Mb/s. Najbardziej zaawansowane urzqdzenia mobilne, tak.ie jak telefoELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

W)i d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


NOTATNIK KONSTRUKTORA nie szybkosci transmisji danych sprowadzai<i si~ przede wszystkim do minimalizacji op6Znieii, a nie maksymalizacji przepustowosci. Jednakze w ostatniln czasie prowadzone S<! prace, umozliwiajqce r6wnoczesne zwi~k­ szenie dost~pnych szybkosci transmisji, przy zachowaniu przemyslowych rygor6w pracy. Oczywiscie, latwosc aklualizacji konkretnego standardu do wersji opartej o Ethernet gigabilowy zaJezy przede wszyslkim od spo· sobu, w jaki zostal on zmodyfikowany, by na· dawac sifl na potrzeby przemyslu. Niemniej, doslflpne S<! juz produkty, w pelni wspieraj&ce gigabitowe. przemyslowe interfejsy ether· netowe.

Pozostale rozszerzenia

LL.

1-

w

z

a: w

::c

1-

w

~

::>

c 0

~

Na koniec warto dodac, ze Ethernet to n ie tylko transmisja danych, ale takze powiq· zane z n im dodatkowe uslugi i mozliwosci. Protokoly takie jak SNMP. czy mechanizmy QoS pozwalaj<i na zarzadzanie calymi sieciami, ich zdalnq konfiguracj~. wspomniana juz priorytetyzacja ruchu, czy chocby tworzenie sieci wirtuaJnych. Z punktu widzenia kon· slruklora, bardzo korzyslnym dodatkiem do standardu Ethernet jest PoE, czyli Power over Ethernet. Metoda ta umozliwia przesyfanie prqdu w ilosciach pozwalajqcych np. na zasilanie sieciowych urz<1dzel1 elektronicznych, bez potrzeby stosowania innych fr6del ener· gii. Zatwierdzona w 2003 roku wersja PoE w postaci standardu IEEE 802.3af pozwalata na przesyl do 350 mA przez skr~tkl) ether· netowq, przy napi~ciu z zakresu od 44 do 57 Voc na zasilaczu. Ze wzglfldu na opory na przewodzie, urz<idzenia zasilane musialy bye uwzgl<idniac fakt, ze odbierane napi<i· cie moze miec napiflcie na poziomie od 37 do 57 V. Dost~pna w praktyce moc wynosi w tedy niecale 13 W, co wystarcza niestety tylko dla niekt6rych urz11dzeii. Dlatego w 2009 roku. pod oznaczeniem IEEE 802.3at zatwierdzono now11 odmian~ lego standar· du, nazywan'I PoE plus lub PoE+ . Napi~cie na zasilaczu podniesiono do zakresu od 50 do 57 Voc• a maksymalny pr<1d zwi~kszono do 600 mA. Jednoczesnie standard zaklada korzystanie z przewod6w kategorii 5, a nie kat. 3 i kat. 5, co pozwala przyjqc, ze w poprawnie wykonanej instalacji, op6r na kablu

Ta bela 1. Cechy standard ow PoE i PoE + Cecha

802,3af (802,3at typu 1)

802,3at typu 2

Moc dost~pna dla urzqdzenia zasilanego

12,95

w

25,50

w

Maksymalna moc dostarczana przez zasilacz Napi~cie na zasilaczu Napi~cie na urzqdzeniu zasilanym Maksymalny prqd

15,40

w

34,20

w

Maksymalna rezystancja przewodu Zarzadzanie poborem mocy

Maksymalna zmiana temperatury przewodu ethernetowego Obstugiwane przewody

44,0-57,0 37,0-57,0

v v

50,0-57,0 42,5-57,0

v v

600 mA na w~zel 12,5 Q (kat. 5)

350 mA 20 Q (kat. 3)

Trzy klasy poboru mocy, kt6rych Cztery klasy poboru mocy, wyb6r nast~puje przy nawiqza- kt6rych wyb6r negocjowany jest niu pofqczenia przy pofqczeniu lub z krokiem 0, 1 W w trakcie pracy 5 °( Brak Kategorii 3 i kategorii 5

Kategorii 5

Fotografia 4. Ethernetowe switche przemystowe firmy Siemens b~dzie niemal dwukrotoie nizszy. W efekcie, napiflcie na urz11dzeniu odbiorczym powinno miescic sifl w zakresie od 42,5 do 5 7 V, a realnie dosl~pna moc przekracza ju:i: 25 W. Ze wzgl~du na popularnosc przewod6w ethernetowych kategorii 5 oraz rosnqcq popu larnosc switchy ethernetowych, obsluguj11cych PoE+, implementacja obslugi tego standardu w nieduzych urz<idzeniach sieciowych wydaje si~ callkiem rozsqdnym pomyslem. Warto tez pami~tac, ze nawet jesli

w istniejqcej sieci nie uzyto przel'qcznik6w sieciowych ze zintegrowanymi zasilaczami PoE, to mozliwe jest podl11czenie dodatko· wego zasilacza szeregowo, pomi~dzy switch, a urzljdzenie zasilane. lniektory PoE i PoE + S<! powszechnie dost~pne, choc niestety ich ceny nie S<\ male. JednakZe ich uzycie moze bye dosye wygodnym sposobem rozwiljzania problemu zasilania zdalnych urz<idzeii sieciowych. Marcin Karbowniczek, EP

Fotografia 5. Swiatlowody przeznaczone do 10-gigabitowych sieci ethernetowych

eWycfi@nie dla: Jakub Rudolf r.J6006) W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


Ethernet w najblizszych latach nie slrumieni; ma wynosic maksymalnie do 142,4 Mb/s.

Ethernet w przemysle

Fotografia 3. lnjektor PoE firmy 0-Link

ny kom6rkowe lei s4 wyposaione w uklady do komunikacji zgodnie ze standardem 802.1 lac, ale majq tylko pojedyncze anteny i mogq leorelycznie obsluiyc przepustowosc do 433 Mb/s. Prnktyka pokazuje, ie w rzeczywistosci nie przekracza ona stukilkudziesi'lciu megab it6w na sekun d~. Warlo lei wspomniec o kolejnych planowanych odmianach standard6w szybkiej komunikacji rad iowej, czyli IEEE 802.llad i 802.11af. Pierwszy z nich nazywany jest tez mianem WiGig i ma korzystac nie tylko z CZ'lstotli wosci 2,4 GHz i 5 GHz, ale lei 60 GHz. Fale o lej ostalniej cz<lslolliwosci nie sq w slanie przenikac przez sciany, dlatego zaplano-

wano uiycie techniki .,Beamforming'', kt6ra ma pozwolic na takie sterowanie kierunkiem przesylu sygnaly, by mozna bylo niezawodnie prowadzic komun ikacj~ bezprzewodowq na dyslansie do 10 m. Szybkosc transmisji ma dochodzic do 7 Gb/s. "W przypadku standa rdu 802.11af, czyl i tak zwanego White-Fi lub Super Wi-Fi, poslawiono nalomiasl na wydluzenie zasi'lgu poprzez umozliw ienie pracy na wolnych cz~slotliwosciach z zakres6w VHF i UHF Fale w tych pasmach latwiej przenikajq przez sciany, a efektywna maksymalna przepustowosc ma zaleiec od rodzaju zastosowanej modul acji, kodowania, szerokosci kanatu i liczby nadawanych jed noczes-

Szybki i bardzo konkretny rozw6j Elhernelu mozna odnotowac w przemysle. W oslatnich latach powstalo wiele adaptacji technik ethernelowych na polrzeby standard6w przemystowych. Najcz'lstsze implementacje sprowadzajq si'l do polqczenia ze sobq dw6ch rodzaj6w lransrnisji sieciowej, za pomocq jednego zestawu przewod6w. Praktykowane metody polegajq np. na podziale czasu lransrn isji na ok na, w kt6rych nadawane Sq klasyczne ramki ethernetowe oraz okna z ramkami priorytetowymi. Alternatywq jest usprawnienie mechanizm6w QoS w taki spos6b, by ich zasady byly scisle przestrzegane przez wszystkie k.luczowe elementy aktywne sieci. Pozwala to na nadawanie wysokich priorytet6w danym potrzebnym do realizacji przebiegajqcych proces6w i mniejszych priorytet6w pozostalym pakielom. Wi'lkszosc sieciowych standard6w elhernelowych powstalo w okresie, gdy na rynku konsumenckirn dominowal klasyczny, Fast Ethernet i dlatego urz:idzenia je wspierajqce nie Sq w stanie korzystac z gigabitowych przepustowosci. Zazwyczaj nie jest lo problemem, gdyz w sieciach przemyslowych nie przesyla si~ multimedi6w i wymogi odnos-


STM32LO: Cortex-MO+ do energooszcz~dnego kompletu Firma STMicroelectronics przez d!ugi czas nie widziala koniecznosci wprowadzania na rynek rodziny mikrokontroler6w wyposazonych w rdzefi Co1tex-MO. Z racjonalnego, bazujqcego na technice, punktu widzenia byla to sluszn a decyzja, ale we wsp 6iczesnym swiecie wazniejsze ad racjonalnych motywacji sq trendy. .. Nowe w ofercie STMicroelectronics mikrokontrolery doskonale wpasowui'l siQ w dotychczasowe portfolio produkcyjne firmy, w kt6rym dost(!p ne byly uklady wyposai.one we wszystkie wersje rdzeni Cortex-M. Zalety i przewagi rdzenia Cortex-MO+ nad rdzeniem Cortex-MO spowodowaly, ze nieuniknionym dla producenta stalo siQ wprowadzenie ich do produkcji wraz z now& rodzin4 mikrokontroler6w, co nast<1pilo w lutym 2014 pod nazw<1 STM32LO. Podobnie do starszych rodzin STM32L, tak:i:e LO S<t p rzeznaczo ne do stosowania w aplikacjach wymagaj'lcych minimalizacji pohoru mocy, w czym pomaga zar6wno bardziej wydajny (n i:i w przypadku Cortex-MO) rdzen, jak i specyficzne peryferia. Rdzenie Cortex-MO + w STM32LO mog4 bye taktowane z maksymaln4 cz(!stotliwosci'l do 32 MHz, co zapewn ia prQdkosc wykonywania programu do 26 DMIPS. Podstawowe peryferia w e wszystkich podrodzinach mikrokonlroler6w S<t identyczne (rysunek 1), prod ucent

zaplanowal ich rozw6j w trzech gl6w nych kierunkach: • m ikrokontrolery wyposa:i:one w ,,bezkwarcowy" inle rfejs USB i wbudowany kontroler LCD - rodzina USB&LCD Line, • mikrokontrolery wyposazone w interfejs USB (lak:i:e n ie wymagaj<1cy stosowania specjalnego rezonalora) bez wb udowa nego konlrolera LCD - USB Line, • mikrokontrolery pozbawione przetwornika C/A, i nterfejsu USB, sprz(!towego genera tora liczb losowych oraz sensor6w pojemnosciowych na l iniac h GPIO - Sq to mikrokontrolery Access Line. Mikrokontrolery nale:i:&ce do wymienionych podrodzin Sq juz dosl(!pne (tabela 1 ), wersje mikrokontroler6w o Wi"!kszej i mniejszej liczbie pin6w oraz pami(!ciami Flash o pojemnosciach 16/1 28/ 192 kB h~dq dost~pne nieco p6foiej. Mikrokontrolery wyposa:i:one w pami(!c Flash o po-

jemnosci powyzej 128 kB b(!dq mialy dzielon<1 ja na dwa segmenty, co ulatwi m.in. wymian(! firmware'u. Ws p6lnymi elementam i wyposazenia wszyslkich m ikrokon lroler6w STM3ZLO S'l m.in.: wbudowana pami(!c EEPROM (fizycznie zaimplemenlowana, a nie emulowana w pami~ci Flash), kontroler DMA, komparatory analogowe oraz inlerfejsy komu n ikacyjne SPI (z obslugq lrybu cyfrowego a udio FS), l'C z FM + i nie wymagaj<1cy stosowania specjalnego rezonatora kwarcowego interfejs USB (z obslugq tryb6w BCD i LPM), a takZe 96-bilowy s prz<jtowy numer seryjny struktury, pozwalai<1cy zidentyfikowac urz&dzenie z wbudowanym m ikroko nlrolerem. Zastosowany w rodzinie STM3ZLO rdzefi Cortex-MO + jest promowany przez fi rm'l ARM jako jeden z najbardziej ene rgooszcz<jdnych, co - zgod nie z informacjami udzielonymi przez producenta (m.in. na rysunku 2) uda lo si(!. Zmniejszenie poboru energii przez rdzen wynika zar6wno z jego przemyslanej konstrukcji , dob rej implementacji w krzemie o raz dosl'lpnym w ielu trybom oszcz'ldza nia. Atutem mikrokontroler6w STM32!0 jest relatywnie kr6tk i czas wybudzania z tryb6w uspien ia, co trwa od 3,5 µ,s (hudzenie ze stanu STOP do RUN, przy wykonywa-

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~~1~..-rl11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

61


.

..,.. Typ

STM32l051C6

,.,;..,

.,..,

.,.,,..

Flash E2PROM SRAM [kB] [kB] [BJ

32

2048

8

STM32LO: Cortex-MO+ do energooszcz~dnego kompletu

..

,...... .,.,.

16-bitowe Przetwor- Liczba timery GPIO nik A/C (IC/OC/PWM)

5x 16-bit

10x12-bit

' Kontroler LCD

ItwPrze-.k orm CIA

...... ·I~ Zakres lnterfejsy szeregowe 1 x UART 2x l'C 2xSPI 3xUSART

37

STM32L051CS

64

2048

8

5x16·bit

10x12-bit

37

STM32L051KG

32

2048

8

5x 16·bit

10x 12-bit

27

STM32L051 KS

64

204S

s

5x16·bit

10x12-bit

27

STM32L051R6

32

2048

8

5x16·bit

16x 12-bit

51

STM32L051RS

64

204S

s

5x16·bit

16 X12-bit

51

STM32L052C6

32

204S

s

5x 16-bit

10x12-bit

37

1x 12-bit

STM32L052CS

64

204S

s

5x 16-bit

10x 12-bit

37

1X 12-bit

STM32L052K6

32

204S

s

5x 16·bit

10x12-bit

27

1x 12-bit

STM32L052KS

64

204S

s

5x 16·bit

10x12-bit

27

1x 12-bit

STM32L052R6

32

204S

s

5x 16·bit

16x12·bit

51

1x 12-bit

STM32L052RS

64

204S

s

5x16·bit

16x12-bit

51

1x 12·bit

STM32L053C6

32

204S

s

5x16·bit

10X12-bit

37

LCD 4x 1S

1x 12-bit

STM32L053CS

64

204S

s

5x 16-bit

10x 12· bit

37

LCD 4x 1S

1x 12-bit

STM32L053R6

32

204S

s

5x 16-bit

16x 12-bit

51

LCD 4x 31/ Sx2S

1x 12-bit

STM32L053RS

64

204S

s

5x1 6·bit

16x12-bit

51

LCD 4x 31/ Sx 2S

1x 12-bit

1 x UART 2xl' C 2x SPI 3x USART 2xl' C 2xSPI 3xUSART 2x l'C 2x SPI 3x USART 1 XUART 2xl'C 2xSPI 3x USART 1 XUART 2Xl2C 2x SPI 3x USART 1 xUART 1 xUSB 2xl'C 2xSPI 3xUSART 1 x UART 1 x USB 2x l'C 2x SPI 3x USART 1 x USB 2x l'C 2x SPI 3 x USART 1 x USB 2xl'C 2x SPI 3x USART 1 x UART 1 xUSB 2xl'C 2xSPI 3xUSART 1 XUART 1 XUSB 2xl'C 2x SPI 3x USART 1 XUART 1 x USB 2x l' C 2x SPI 3 x USART 1 x UART 1 xUSB 2xl' C 2xSPI 3xUSART 1 x UART 1 x USB 2x l'C 2x SPI 3 x USART 1 XUART 1 x USB 2x l'C 2x SPI 3 x USART

temperatur pracy [' ( ]

Obudowa

-40 .. . +85

LQFP48 7x7 x 1,4

·40 .. . +105

LQFP4S 7x 7x 1.4

·40 .. . + S5

LQFP32 7 x 7 x 1.4 UFQFPN325 x 5 x0.55

·40 .. . + 105

LQFP32 7x 7x1,4

·40 .. . +S5

LQFP64 10x 10x 1,4 TFBGA64 5x 5x1,2

·40 ... +105

LQFP64 10x1 0x1,4 TFBGA64 5x5 x 1,2

-40 .. . + S5

LQFP4S 7 x 7 x 1.4

·40 .. . +S5

LQFP4S 7x 7x1,4

·40 .. . +S5

LQFP32 7x 7x 1,4

·40 .. . +S5

LQFP32 7x 7 x 1,4 UFQFPN32 5x 5x0.55

·40 .. . + S5

LQFP64 10x 10x 1,4 TFBGA64 5x5x1,2

·40 .. . +S5

LQFP64 10x 10x 1,4 TFBGA64 5x5x1,2

·40 .. . +S5

LQFP4S 7x 7 x 1,4

·40

LQFP4S 7 x 7 x 1.4

·40 ... +S5

LQFP64 10x 10x1,4 TFBGA64 5x 5x1,2

·40 .. . +1 05

LQFP64 10x 10 x 1,4 TFBGA64 5x 5x 1,2

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wydanit! elel<troniczne przeznae;zone

w,t~cznie

63 do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszechniania.


PODZESPOLY Common features

STM32LOx3- USB & LCD line - 32-K to 192-Kbyte Flash

Cortex™-MO+ 32 MHz speed with MPU and MUL AES 128-bit Firewall protection' (Flash and RAM) Built-in 16 MHz, 4,2MHz and 38 kHz RC oscillators

STM32LOx2 - USB line - 32 to 192-Kbyte Flash

Multiple USART, SPI, 12C Low-power UART Multiple 16-bit timers Low-power 16-bit timer 2x watchdogs Reset circuitry PORIPDR

STM32LOx1 - Access line - 16-K to 192-Kbyte Flash

Brown Out Reset Program Voltage Detector

11• •1

2x comparators Dynamic Voltage Scaling

Rysune k 1. Wyposazenie po drodzin m ikrokontroler6w STM32LO niu programu z pam i ~ci SRAM). przez 5 µ.s [b udzenie ze stanu STOP do RUN, przy wykonywaniu programu z pami~ci Flash] az do 50 µ.s [budzenie CPU ze sta nu STANDBY d o RUN]. Optymalizacja mikrokontroler6w STM32LO do s tosowa nia w aplikacjach wymagaj'lcycb podzespol6w e nergooszczf!dnycb nie kol1czy sif! jednak wylqczn ie na wymienionych zabiegach - producent zastosowal w tycb mikrokontrolerach

tab:e bloki pe ryfe ryj ne o zm ini malizowan ym poborze mocy. Sq tom.in .: • wyzwalan y przetwornik NC pobierajqcy zaledwie ok. 200 µ.A przy czstotli wosci pr6bkowan ia 1,14 MHz, • in terfejs komu nikacyjny LPUART, kt6ry moze realizowac d u ple ksowq transmis jf! danych z pr~d kosci'l od 300 do 9600 b/s z wykorzystaniem wewn~trznego genera tora taktuj&cego 32,768 kHz [wyzsze prf!dkosci s<i

mo:i.l iwe przy zastosowa niu ge neralora taktu jqcego o wif!kszej CZf!Slotliwosci) i kt6rego wyposazenie umozliw ia szybkie wybudzen ie CPU z trybu STOP. Dodatkow'l moZliwosciq tego interfejsu jest o bsluga p6ldupleksowej komu n ikacj i dwu kierun kowej po jednym przewodzie, • 16-bitowy timer LPTIM przystosowany do realizacji funkcji odmierzan ia ,,timeout6w" podczas usp ienia CPU,

Typ current

Wakeup time: Stop to Run from Flash: 5µs • Stop to Run from Ram: 3.5µs • Standby to Run: 50µs

Dynamic Run From Flash

Low-Power Run @32kHz

Low-Power Sleep @32kHz

Stop (Full RAM)

Standby RTC Standby

Rysunek 2. Wartosci nato;izenia poboru pr<1du przez CPU w STM32LO, w r6znych trybach p racy

eWycfi2nie dla: Jakub Rudolf t'96006) W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


STM32LO: Cortex-MO+ do energooszcz~dnego kompletu przez program uruchamiany z pami'lci Flash lub RAM ulo kowanych w obszarze niechronionym. Dzialaniem tego bloku uzytkownik moze sterowac z poziomu swojego programu, wlqczajqc i wylqczajqc ochron'l w zaleznosci od biez&cych potrzeb. Obszary chronione - w zaleznosci od wybranego segmentu pami~ci - mogq miec rozmiary od 256 B do 64 kB z krokiem 256 B (segment programu i pami'lc nieulotna) lub 64 B do 8 kB z krokiem 64 B (pami'lc RAM). Firewoll jest dosl'lpny w mikrokontrolerach z podrodzin STM32LOx2 o raz STM32LOx3. W przypadku korzystania w aplikacji z maksymalnej cz'lslotliwosci tak towania rdze n ia mikrokontroler6w (przypomnijmy: do 32 MHz) konieczne jest wstawienie taktu oczekiwania podczas odczytu zawartosci pami'lci Flash , chyba ze ta ktowanie CPU ma cz'lslotliwosc do 16 MHz. Na maksymalm1 dopuszczalnq pr'ldkosc odczytu Flash ma takie wartost nap i'lcia zasilania rdzenia (rysunek 5): • w zakresie napi'lc 1,35-1,65 V maksyma lna cz~s tolliwosc taklowania ni e powinna przekraczac 8 MHz (przy odczycie bez woit-stote'6w) lub 16 MHz (z 1 woit-stotem), • w zakresie napi'lC 1,05-1,35 V maksymalna cz~s totliwosc taktowania nie powinna przekraczat 4,2 MHz w kazdym przypadku. Jak wspomniano juz wczesniej, CZ'lSC wewn~lrznego wyposazenia jes t dosl~pna wyt11cznie w n iek t6rych typach m ikrokontroler6w, jak na przyklad: • koprocesor kryptograficzny AES128, kl6ry jest wbudowywany w uklady STM32L063x8, • konlroler LCD o organizacji 8X48 wbudowany w mikrokontrolery STM32LOx3, • inlerfejsy USB 2.0FS wbudowane w m ikrokontrolery STM32LOx2 i STM32LOx3. Z naturalnych przyczyn nie mozemy przedslawic w arlykule wszystkich inleresuj&cych cech i mozliwosci mikrokonlroler6w STM32LO. Przygotowalismy go z myslq o przekazaniu waznej informacj i: opr6cz dobrze przyj'ltych na rynku mikrokon troler6w STM32L1 firma STMicroelectronics oferuje kolejn'l rodzin'l ,,niskomocow<i" - STM32LO - kt6ra dobrze wpasowuje si'l w aplikacje wymagaj11ce energooszcz'ldnych podzespol6w i relatywnie niewie lkiej wydajnosci obliczeniowej. Fi rma STMicroelectronics w raz jui: wprowadzila do sprzedazy Lan ie zestawy startowe dla nowych mikrokontroler6w, p rzy czym tym razem jako pie rwsze na rynku znalazly si'l zeslawy z serii STM32Nucleo (fotografia 6) (sprz'llowo zgodne z systernem Arduino i pakietem progra-

MHz 32

32 MHz

24

16

12

Fcpu > 16 MHz

0 D

Ra nge 1

Ra nge 3

1WS

Range 2

16 MHz

16MHz Fepu>6MHz 'INS

8 8MHz 4

OVIS

<WI 1.5V

Voo

1.65 V - 3.6 V

21 I

I

I

1.8V

1.71 V - 3.6V

I

Rysunek 5. Czi:stotliwosci t aktowania CPU w STM32LO w zale:Znosci od wartosci napii:cia zasilaj<jcego

STM32 Nucleo open development platform

Fotografia 6. Wyglctd zestawu STM32NUCLEO - wersje d la mikrokontroler6w STM32LO b11d<1 dosti:pne wkr6tce mistycznym mbed) . Zestaw STM32Nucleo - podobnie do popularnych DISCOVERY z STM32 - wyposazono w zintegrowany programator/debuger ST-LINK/V2-1 (ze zmody fikowanym firmwa re, kt6ry wsp61pracuje z pakielem mbed), podsys tem zasilania, trzy diody LED (w tym jedna dla aplikacji uiytkown ika, jedna sygnalizuj11ca wlqczen ie zasilan ia i jedna dwukolorowa - spelnia rol~ sygnalizacyjm1 w programatorze), dwa przyciski (w tym jeden RESET), zlqcze m i niUSB (do zas ilania, komunikacj i z mikrokontrolerem aplikacji v i a wirlual ny COM, emulacji urzqdzenia klasy moss storage oraz komunikacji z programalorem ST-Link). Warto zwr6cic

uwag'l, ze konslruktorzy przyzwyczajeni do klasycznych srodowisk p rogramistycznych nie b~d'l musieli zmieniac swoich przyzwyczajefi, bowiem wbudowany programalor jest zgodny z popularnym ST-Link/v2. W ten sp os6b zagwarantowano rnozliwosc wsp61pracy zeslawu ze wszyslkim i popularnymi pakielami narz'ldziowymi: Keil MOK (µVi sion), JAR EWARM [Workbench) oraz Atollic TrueStudio. Na zestaw DISCOVERY z mikrokontrolerem STM32LO musimy jeszcze chwilQ poczekac, ale zapowiada si~ interesujqco: ma bye wyposazony w wyswietlacz e-papier.

Piotr Zbysinski, EP

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

11

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

65


PODZESPOLY

E2PROM

Typ

STM32l062K8

twornik QA

[BJ

64

2048

8

5x 16-bit

10x 12-bit

1x 12-bit

27

STM32L063C8

64

2048

8

5x 16-bit

10x 12-bit

37

LCD 4 x 18

lx 12-bit

STM32L063R8

64

2048

8

5x 16-bit

16x 12·bit

51

LCD 4x31/ 8x28

1x 12-bit

lnterfejsy szeregowe

1 xUSB 2x l2C 2x l' S 3x USART 1 xUART 1 xUSB 2xl'C 2XSPI 3xUSART 1 xUART 1 xUSB 2x l'C 2xSPI 3xUSART

APB_ITF

Kernel Up/down Input 2

RCC

16-bit counte•

Obudowa

[•CJ

~LPTIM

APB clock LSE LSI HSl16

temperatur pracy

Out

-40... +85

LQFP32 7x 7 x1,4

-40... +85

LQFP48 7x7x1,4

-40.. . + 85

LQFP64 10 x 10x 1,4 TFBGA64 Sx5x1,2

a takZe realizacji innych funkcji liczn ikowych bez ingerencji CPU i aktywnego wewJHjlrzn ego gen eralora taktu· jqcego (schemat blokowy pokazano na rys unku 3), zegar RTC przystosowany do konfigurowanego przez aplikacje uzytkownika wybudzania CPU z lryb6w usp ien ia STOP, STANDBY i SLEEP. Przetwornik A/C wbudowany w m ikrokonlrolery STM32LO jest przez p roducenla reklamowany jako 12-/16-bitowy, co wynika z faklu wyposai:enia go w sprz'llOwy oversompling, kl6ry umozliwia zwi<ikszen ie jego rozdzielczosci do 16 bil6w (co sill wiqze ze zwi'lkszeniem ilosci energii polrzebnej do wyko nan ia konwersji). W zaleznosci od potrzeb liczb'l nadpr6bkowaiI u zytkown ik moze samodzielnie ustalic w zakres ie od 2 do 256 (z krokiem 2").

Prescaler

Nowosciq w w yposa:i:eniu mikrokonlroler6w STM32LO jest sprziitowy firewall (rysunek 4), k t6rego zadaniem jest ochro· na zawarlosci zadanych obszar6w pamiti· ci nieu lotnej oraz RAM przed odczylem

16-bit compare

I

segmenls

Firewall disable (reset)

Enable the frewall

Pl'Otected code jumpe

(FIREWALL_ DIS • 0)

to an unprotected oegmont Md FPA • 0

"C811gate" entry

Firewall \ ~ ( closed r Code 1 proteoted jump•

Firewall opened

to unprotected segments

or k> Volatile data segmenl withVDS•VDE :; 1

Rysunek 4. Schemat bl okowy sprz~towego firewalla chroni'lcego zadane obszary algorytm jego dzialania

eWycfi?jnie dla: Jakub Rudolf t'96006) W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

pami~ci

w mikrokontrolerach STM32LO oraz

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


PODZESPOLY

Czy nadszedl czas na zmian-:7 Migracja z platform 8-bitowych do 32-bitowych Od okolo 8 lat wspieramy specjalist6w za posrednictwem naszej spolecznosci element1 4. w tym czasie bylismy swiadkami wielu zmian na rynku mikrokontroler6w, w tym rozwoju technologii oraz udost11p11ie11ia architektury 32-bitowej, kt6ra umozliwia inzynierom tworzenie jeszcze lepszych projekt6w. Sposr6d miliard6w system6w wbudowanych uzywanych codziennie na swiecie du2a cz'lsc jest oparta na mikrokonlrolerach z rdzeniami 8- lub 16-bitowymi. Wielu specjalist6w uczylo si'l konstruowania i programowa nia urz(!dzen w oparciu o le mikrokonlrolery i pomimo uplywu lat nadal ceniq sobie ich niskie koszty, niewielkie zuzycie energii oraz prost11 architektur<i. Dzi<iki temu .,stare" ul<lady nadal utrzymywaly swoj<1 popularnosc nawet po tym. jak do powszechnego uzylku wprowadzono uklady 32-bitowe. Wlasnie dlatego, z rosrn\C(\ popularnosci11 rozwi11zan 32-bitowych rosnie tez potrzeba edukowania o r6znicach, korzysciach i szansach oferowanych przez nowsz(\ architeklur'l. Przy kazdym nowym projekcie pojawia si'l pytanie - z czego rezygnui'l wybieraj<1c rozwi11zania 8-bitowe? Co naprawd<i oferuje mi architeklura 32-bitowa? Czy w zwi(\zku z lym, ze wsp6lczesnie najlepiej sprzedajii si'l mikrokontrolery 32-bitowe przyszedl czas, aby je poznac, by nie zostac w tyle? Na szcz'lscie jedn<\ z najbardziej ekscytuj(\cych cech branzy elektronicznej jest to, :le nigdy nie przestaje si«i ona rozwijac. Takie rdzenie, jak ARM Cortex-MO+ , w kt6ry Sil wyposai;one m ikrokontrolery firm Freescale, Atmel, NXP i innych, sprawily, ze procesory 32-bitowe dotarly do punktu, w kt6rym dor6wnujii silnym stronom starszych mikroprocesor6w 8- i 16-bitowych, a dodatkowo maj11 wiele korzysci, kt6re przemawiajq za zmian11. Rdzen Cortex-MO+ zostal zaprojektowany specjaln..ie z mysl4 o tym, aby przejscie na arcbitekturq 32-bitowq bylo latwe i wygodne, a 1\,•oje nowe urzqdzenia dysponowaly witikszq mocq obliczeniowq.

emulacji protokol6w. Taka moc obliczeniowa o twiera zupelnie nowe mozliwosci umozliwiajqc uzywanie stos6w programowych (USB, Bluetooth itp.), system6w operacyjnycb czasu rzeczywislego, zaawansowanych interfejs6w uiylkownika i wielu innych technologii, a przy tym ma wystarczajqcy zapas mocy obliczeniowej na realizowanie zasadniczej funkcjonalnosci aplikacji. • Oszcz4ldnosc energii. Rdzen Cortex-MO + jest r6wniez niezwykle energooszcz<idny osiqgajqc blisko dwukrotnie lepszy wynik w tescie Coremark/mA, ni:i: jego konkurenci 16-bitowi. W pol<1czeniu z silniejszym rdzeniem Cortex-MO + , system wbudowany moze zuzywac mniej energii, kol1czqc zadania znacznie szybciej i wcze5niej przechodzqc z powrotem w tryb uspienia. Nawel w tryb ie uspienia rdzen OSiqga imponuj(\Ce wynik i, jesli chodzi o zuzycie energii. Na przyktad w mikrokontroleracb z rodziny Freescale Kinetis L w najglQbszym, dziewi<1tym trybie oszcz<idzania energii, jest pobie rany pr<\d o natQzeniu ponizej 500 nA. Dziiiki inteligentnie zaprojektowanym modulom peryferyjnym projektant syslemu ma jeszcze witiksze mozliwosci, poniewa:i: niekt6re operacje Sq wykonywane bez kon iecznosci aktywowan ia rdzen ia, co prowadzi do dodalkowych oszcz~dnosci energii. 45 40 35 30

rT"l 27

Processor Energy Efficiency

in CoreMark/mA

x2.25

cc>nex

25 20

IS 10

Dlaczego 32-hity? Jesli zapytasz swie:i:ego studenta politecbniki, dlaczego warto przeprowadzic migracjq z system u 8-bi towego do 32-bitowego, prawdopodobnie otrzymasz odpowiedz - ,,4 razy wiQcej bit6w, a WiQcej to zawsze lepiej!". W rzeczywistosci nie jest to jednak takie oczywiste. lslnieje jednak wiele przekonujqcych powod6w swiadcz4cych 0 tym , ze stosowanie mikrokontroler6w 32-bitowych ma sens nawet w tradycyjnych projektach dotychczas realizowanycb na mikrokontrolerach 8- i 16-bitowych. • Lepsza wydajnosc. Zmiana rdzenia na 32-bitowy moze dac od 2- do 40-krotne zwiQkszenie wydajnosci na kazdy MHz w por6wnaniu ze stosowanymi wsp6lczesnie archi teklura mi 8- i 16-bitowymi. Zyskuje SiQ w ten spos6b o wiele szybsze, 32-bitowe wykonywanie operacji matematycznych, w tym 32-bitow11 operacjii mnozenia wykonywa n4 w jednym cyklu zegara, a ponadto - r6wniez wykonywane w jednym cykln - operacje 1/0 do programowego sterowania transmisj11 szeregowq i og6lnie programowej

eWycfi6nie dla: Jakub Rudolf t'96006) W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

• Bardziej zwil;zly kod. Mo:i:e siti lo wydawac nienaturalne, :i:e ko rzystanie z rdzenia 32-bitowego oznacza mniejsz(\ wielkosc kodu wynikowego, jednak rdzel1 Cortex-MO+ korzysta z instrukcji Thurnb-2, z kt6rych wiele zajmuje tylko 16 bit6w w pamiQci Flash. Nalezy tez pamiQlac, ze wiele instrukcji dla rdzeni 8-bilowych jest w rzeczywis losci dluzsze niz 8 bit6w. Ponadto, w zale:i:nosci od aplikacji, kilka bajt6w instrukcji 8-bitowych mo:i:na zastwic jedn<1 inslrukcj4 32-bitowq, podobnie jak w pokazanym ponizej przyktadzie mnoienia 16-bilowego. W rezultacie zwiQzlosc kodu jest wyraznie poprawiona dziQki przejsciu na architeklurii 32-bitow(\ z ins lrukcjam i Thumb-2. Skalowalnosc. juz nigdy wiQcej asembler z"~'lzany z jednii, konkretnq architektur<1 od konkretnego dostawcy mikrokontroler6w 8-bitowych nie biidzie Ciii ograniczal w syluacji, gdy okaze siQ. ze musisz wprowadzic zmiany w projekcie tub potrzebujesz wi~kszej wydajnosci. 1'¥orzenie aplikacji dla procesor6w 32-bitowycb w Club C++ zamiast w asemELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


NOTATNIK KONSTRUKTORA

Projektowanie rozproszonych system6w pomiarowych Wsp6lczesne aplikacje pomiarowe charakte1yzujq sirt coraz wirtkszym poziomem zaawansowania, co utrudnia lqczenie poszczeg6lnych komponent6w systemu, na przyklad czujnik6w, za pomocq zwyldych przewod6w. Jest to i1warunkowane zar6wno wzglrtdami technicznymi, jak i ekonomicznymi. Koszt poprowadzenia przewod6w do wszystkich wymaganych czujnik6w, uwzglrtdniajqc zar6wno materialy oraz jak i niezbrtdny wk/ad pracy, maze okazac sirt najwyzszq cenowo pozycjq w koncowym kosztorysie projektu.

Rysunek 1. Scentralizowany system pomiarowy l<1czy wszystkie elem enty w jednym punkcie, kt6ry jest zazwyczaj znacznie oddalony od badanej jednost ki Alternatywnym rozwiqzaniem dla tradycyjnego i scentralizowanego systemu akwizycji danych jest rozrnieszczenie poszczeg6lnych urz4dzen pomiarowych jak najblizej czujnik6w oraz wykorzystanie wsp6lnej magistrali przemyslowej do przesylania danych do gl6wnego serwera, b4dz centrali steruj4cej. Om6wmy dla przykladu temat elektrowni wiatrowych. Jakikolwiek przew6d fqCZq· cy lopatki wirnika z podstaw11 konslrukcji musi przejsc przez pierscien slizgowy, kt6ry z kolei obraca si~ swobodnie wraz z ruchem smigiel. Wraz ze wzrostem liczby montowanych l11czy, wzrasta poziom skomplikowania pierscienia slizgowego, co z kolei powoduje wykladniczy wzrost zar6wno koszt6w, jak i miejsc potencjalnych uszkodzeil. Ponizszy dokument zawiera analiz~ zalet stosowania rozproszonych syslem6w pomiarowych, w por6wnaniu z CZflSCiej wybieranym, lradycyjnym rozwiqzaniem.

Porownanie scentralizowanych oraz rozproszonych systemow pomiarowych Podstawowy system pomiarowy sklada si~ z kilku niezb~dnych element6w, kt6re za-

pewniajq otrzymanie prawidlowych i uzytecznych danych. Pierwszym z nich S'l czujniki, znajduj11ce sii: w poblizu badanej jednostki (UUT - ,,Unit Under Test") i dol<1czone do uklad6w kondycjonowania sygnal6w. Umozliwiai'l one - w zaleznosci od wymagan konkretnego pomiaru - odpowiednie wzbudzenie, wzmocnienie czy filtracjf) sygnat6w. S'l one nasl~pnie przesylane do systemu akwizycji danych, gdzie po konwersji z formy analogowej na cyfrowq mozliwa jest ich dalsza obr6bka Jub logowanie. Opr6cz tego, system musi miec interfejs graficzny dla obslugujqcych pomiary technik6w. Tradyc)ine systemy akwizycji danych wykorzystui'l scentralizowanq architektur~ z duzymi szafami wypetnionymi sprz'ltem pomiarowym oraz komputerami umieszczonym..i w centrali sleruj<1cej (rysunek 1). ZaJetq takiego rozwiqzania jest odseparowanie wykorzystywanych urz11dzen od trudnych warunk6w srodowiskowych panujqcych cz~slo w poblizu testowanej jednostki oraz uproszczenie procesu u trzymania calego systernu. Nalezy jednak pami~tac, ze w wielu przypadkach jego wyb6r podnosi koszty oraz poziom skomplikowania uktadu pomiarowego. W systemach rozproszonych urzqdzenia akw izycji danych umieszczane S'l w bliskim sqsiedztwie badanej jednostki, jak najblizej wykorzystywanych czujnik6w, cz<:sto pracujqC bezposrednio w srodowisku lestowym (rysunek 2). lnterakcja z monilorowanym obiektem odbywa si~ lokalnie, natomiast dane pomiarowe przesylane Sq zdalnie do centralnego serwera, do kt6rego dost~p ma operator. Architektura la ma znaczm1 przewag<: nad podejsciem lradycyjnym. Dziel11c duzy, scentralizowany system na niewielkie rozproszone uklady, ouzymujemy mniejsze

eWycfi8nie dla: Jakub Rudolf t'!J6006) W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

Dodatkowe informacje: National Instruments Poland Sp. z o.o. Salzburg Center ul. Gr6jecka 5, 02-025 Warszawa tel: + 48 22 328 90 10, fax: + 48 22 33 1 96 40 e-mail:ni.poland@ni.com, http://poland.ni.com lnfolinia: 800 889 897

i tansze podsystemy, kt6re mozna z latwosci'! wymienic oraz naprawic w przypadku awarii. Zdecydowanie zmniejsza si'l lak:i.e koszl pol11czei1 pomi~dzy poszczeg6lnymi systemami. Zamiasl nawe t tysi<:cy przewod6w, tqczqcych wykorzystywane czujniki, stosuje si~ pojedyncz11 magistral~ komunikacyjn'l zapewniajqcq wymian<: danych poprzez wsp6lnq lini<l. Tak znaczne ograniczenie dlugosci przewod6w wprowadza nie tylko oszcz<:dnosci finansowe, ale takze zapewnia poprawf) dokladnosci otrzymywanych pomiar6w dzi~ki skr6ceniu odleglosci mi~dzy czujnikiem a urz'ldzeniem akwizycji, co zmn iejsza r6wnoczes nie podatnosc sygnatu na zakl6cenia, interferencje czy calkowit'l utratf! l'lcza. Dodalkowo, system rozproszony pomaga odciqzyc zasoby w komputerze centralnym. Wiele urz<1dzen akwizycji danych pracujqcych lokalnie posiada opcjf! doda nia wewn<:trznej logiki, kt6ra zapewnia mozliwosc wykonania wsl~pnej analizy danych bezposrednio po ich odczycie oraz red ukuje p rzesylane informacje do wartosci kluczowych. Pozwala to na wykorzystanie ta.Ilszego komputera centralnego, kt6ry pracuje zdecydowanie szybciej obslugujqc jedynie in terfejs u:i;ytkownika oraz proces

•- 1---

-

___J

Rysunek 2. Koncepcja architektury rozproszonej polega na rozmieszczeniu urz<1dzeri akwizycji danych jak najblizej miejsc, w kt6rych przeprowadzane Si\ pomiary ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


Migracja z platform 8-bitowych do 32-bitowych Comparing 1&..otlmullPY opera'Oom across pocessor arc:hieectures "18 Cycle , 48 Brte Code Size

WOVA.xt;2t,1!!.s-

WU.JoO

wove VL 3tmai;

.i..DOA,Rt,._..,

llUlAA i tme

li!Ol.'Rll'..,.,_

1~~

lilOV~0..\1~

WQVl.,.B 2~

WOVR I

J.OOC.\1<'2

6:Hil~~

f(I~

W0VA,xt..;2c""''"

WOVR21'..

WOVB. VH .3 t>f\~S

W()Vl

Wl.Jl1ot11ttfle

wove YH Ht...s

,~

X)f.:<t:Ps

AOOAR t ,!$>

WU.J.9'

WO'VR l 1t,1~

ADDAR2' 11to!R

2~

WOYR2,.i.19,ti!

WOV.\ B

yte

..odo::SILe

l Cvde. 2EMe

Code S.Ze

WULSfO.r1,IO

---

i•¥10S.ninooo4to~til""~~"'Of)'"'o)R)te

l:ir,i..

..00CAlll()2!:1)t!P'

WOVA.6

WO'VR2A.,~

J.OOC1&.1PU2~11

lilOVA.XTl. 2a,tts

WQ\l'R3._A 1 'i•~

wove

-·.. 8

2~wi;:

VL:1~1'1fos

blerze skraca jej czas opracowywania i debugowania, a takze upraszcza przenoszenie na nowsze procesory. Wzrastaj11ca popularnosc mikrokontroler6w 32-bitowych ARM na calym swiecie prowadzi do tego, ze ekosystem oprogramowania dla tej platformy juz jest ogromny i nadal rosnie.

Ale .... Pomyslisz pewnie, ze wszystko to brzmi swietnie, ale po trzebujesz mniejszej obudowy, niskiej ceny oraz tatwosci uzycia wlasciwej mikrokontrolerom 8- i 16-bilowy m. Na szCzElscie dzisiejsze mik rokontrolery 32-bitowe to zupelnie nowy rozdzial. • Wielkosc. Dzi~ki wymiarom obudowy np. w mikrokontrolerach z rodziny Kinetis KL03 wynosz<jcym zaledwie 1,6 mm x 2,o mm, te 32-bitowe mikrokontrolery z rdzeniem ARM mogq bye stosowane w miejscach o ograniczonej ilosci przestrzeni.

• Cena. Przy cenie ukiadu wynosz11cej od 49 cent6w, mikrokontrolery 32-bitowe sprawdzajq siEl w zaslosowaniach, w kt6rych dotychczas byly za drogie. Ponad to, wi~ksza zwiElzlosc kodu oznacza rnniejsze zapotrzebowanie na pami~c Flash. • Zlozonosc. Niespodziewanie, zastosowanie archi tektury 32-bitowej moze przyniesc korzysci w niekt6 rych zastosowan iach. DziQki 32-bitowej przestrzeni adresowej nie ma potrzeby stronicowania, a dosl'lP do kom6rek pami(jci odbywa si'l w spos6b bezposred ni. Architektura rdzenia Cortex-MO+ obejmuje rozbudowany kontroler przerwan, co upraszcza ich obsiug~. Bufor sledzenia zapewnia latwiejsze debugowan ie, a zaledw ie 56 inslrukcji sprawia, ze dla os6b korzystajqcych z asemblera ..przeskok" na arch itektur<l 32-bilow11 jest w rzeczywistosci bardzo latwy.

Projektowanie z wykorzystaniem 32-h itowych procesor6w Kinetis Jednq z gl6wnych <.alet korzystania z procesora 32-bitowego z rdwn iem ARM jest ogromna ilosc dostElpnego oprogramowania i narz'ldzi, w tym mn6stwo kompilator6w i debuger6w. Wielokrotne wykorzystywanie opro-

gramowania i sprz~tu jest tym latwiejsze, ze projekty mog<1 bye skalowane np. z rozwiqzafl wykorzystujqcych rdzef1 Cortex-MO+ do ,.mocniejszych", z rdzeniem np. Cortex-M4. Dzi<iki kompatybilnosci procesor6w z rodziny Freescale Kinetis na poziomie wyprowadzen pomszanie si<i po krzywej wydajno5ci i ilosci pamiElCi Flash jest teraz o wiele latwiejsze. Firma Freescale jeszcze bardziej ulatwia przejscie na technologi~ 32-bitow11 dzi~ki oprogramowaniu narziidziowemu do modelowania Processor Expert oraz systemowi czasu rzeczywistego MQX-Ule. Ulat"~ajq one i przyspieszaj<1 powstawanie nowych projekt6w 32-bitowych. Processor Expert to program narz<idziowy z graficznym inlerfejsem nzytkownika sluzqcy do generowania kodu i tworzenia wlasnych sterownik6w, znacznie skracajqcy czas opracowywania aplikacji. System RTOS MQX-Lite to uproszczona wersja popularnego rozwiqzania MQX, kt6ra zos tala zaprojektowana specjalnie na potrzeby mikrokontroler6w dysp01mj11cych m niej niz 4 kB pami~ci. Sterowniki dla tego systemu RTOS tworzy siii za pomoc11 dostarczanego z nim oprogramowania Processor Expeit, a poniewaz jest on podzbiorem ,.duzego" systemu MQX, wzgl<idne przeniesienie aplikacji na mocniejsz11 platform<i b<idzie latwe. Co wazne, dla procesor6w z obslug<t USB jest dos l(jpny r6wnie:i: stos USB. Chcesz sprawdzic, co oferuje architektura 32-bitowa, ale nie w iesz, od czego zacz4c? Na szcz'lscie na rynku jest wiele zestaw6w uruchomieniowych stanowi<1cych swietn11 platform<i do oceny rozwi11zan 32-bitowych, a wiele z nich dostqpnych jest w niskiej cenie. Bardzo dobrym wyborem w celu zapoz nania Sill z rozwi(!zaniam i 32-bitowymi b<idzie platforma FRDM-KL05Z. Dodatkowo, zapewnia ona zgodnosc na poziomie wyprowadzen z 8-bitowymi mikrokontrolerami S08 firmy Freescale. FROM-KL26Z ma interfejs USB i bardziej zaawansowane moduly peryferyjne, a FRDM-KL46Z oferuje jeszcze wi~cej dzi~ki obsludze segmenlowego wyswietlacza LCD. Jesli dla Twoich potrzeb najwazniejsza jest obsluga wejiil i wyjsc o poziomach TTL oraz wydajnosc prqdowa, dobrym wyborem bQdzie FRDM-KE02. Kazda z tych 4 plytek wielkosci pudelka miQt6wek zawiera procesor z rdzeniem Cortex-MO+ i ma dol<1czone narz'ldzie do modelowania oprogramowan ia Processor Expert, system MQX-Lite, stosy USB i wiele wi~cej . Ponadto, dziQki wbudowanemu sprz<itowemu deb ugerowi OpenSDA , debugowanie kodu i programowanie pami'lci Flash oraz komunikacjEl szeregowq mozna zrealizowac wykorzystujqc do tego jedynie zwykiy kabel USB. Oodatkowo, wszyslkie le plytki i generalnie wszystkie zestawy umchomieniowe Freescale Freedom sq zgodne z platformq Arduino i zapewniaj11 prosty dostQp do cyfrowych i analogowych pin6w I/0. Zes taw MEMS Sensors Evaluation Kit to swietny przyklad mozliwosci, poniewaz stanowi on polqczenie platformy deweloperskiej Freescale /Teedam FIWM-KL25Z z modulem ME1HS Sensor /!,valuation, zapewniajqc mikrokontrolerowi Kinetis L dost~p do zestawu najnowoczesniejszych czujnik6w. Podczas calego procesu nauki wazne jest, aby utrzymywac kontakt z innymi inzynierami, i wlasnie tulaj z pomoc<1 przychodzi spolecznosc element14. CzQsto rozwiqzanie 1\vojego problemu ktos juz wczesn.iej znalazl i wlasnie do tego najlepiej przydajq siq spolecznosci online.

32-bitowa przyszlosc Technologia nigdy nie przestaje iSc naprz6d, a trend stosowania mikrokontroler6w 32-bitowych w coraz wi~kszej liczbie system6w wbudowanych b~dzie dominowal. W elementl4 wspieramy inzyn ier6w na kazdym elapie procesu projektowania, od zestaw6w uruchomieniowych, po prototypy i produkcj'l. Chcemy, aby czuli si~ oni pewnie przy migracji do nowszej ar chitektury 32-bitowej. Lepsza wydajnosc, imponujqca oszcz~dnosc energii oraz wi~ksza zw i~ztosc kodu sprawiaj11, ze nadszedi czas na wykonanie pierwszego kroku w stron~ lepszej, przyszlosciowej plalformy 32-bitowej. Ankur Tomar, Farnell element 14 Ant ho ny Huereca, Freescale

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

67


NOTATNIK KONSTRUKTORA fali ni e bylby mozliwy, gdyz kazdy element systemu posiadalby wlasnq podstawQ czasu. Synchronizacja w scentralizowanych systemach pomiarowych jest zagadnieniem wzgliidnie latwym do realizacji, gdyz poszczeg6lne elementy znajduj11 siti zazwyczaj we wsp6lnej obudowie. Synchronizacja systemu rozproszonego wiq2e siq ze znacznymi utrudnieniami, kt6re wynikaj11 z czQsto duzych odleglosci mitidzy urzqdzeniami. Opisywany problem mozna rozwiqzac wykorzystujqc wiele technik, jak np. synchronizacjE£ progran1o'"'ct, czasowci czy sygnalowci.

Synchronizacja programowa opiera siti na generacji z poziomu oprogramowania impulsu wyzwalajqcego akwizycjtj na wszystkich u.rzqdzeniach jednoczesnie. )est to rozwi11zanie o najgorszej dokladnosci, gdyz oferuje synchronizacjQ na poziomie milisekund. )aka, ze nie istnieje bezposrednia wymiana danych miQdzy poszczeg6lnymi elementami systemu, wewntitrzne zegary rozsynchronizowujq Sitl z biegiem czasu. Synchronizacja czasowa polega na zapewnieniu wszystkim elementom systemu dos t~pu do wsp6lnego refere ncyjnego i r6d!a informacji o czasie. Maze ono zostac wykorzystane do generacji zdarzen, impuls6w wyzwalajqcych o raz sygnal6w zegarowych. W przypad ku uklad6w znajdujqcych si Q w duzych odleglosciach od siebie, popularnym rozwiqzaniem jest wyko rzystan ie powszechnie dostQpnych technik zapewniajqcych informacje o uplywajqcym czasie. jak GPS, IEEE 1588, czy IRIG-B. Wspomniane standardy umozliwiaj& korelacjQ oraz synchronizacjQ pomiar6w wzg!Qdem czasu absolutnego na calym swiecie. bez wzgl~du na to, czy istnieje fizyczne polqczenie uklad6w, czy stanowiq one w pelni niezalezne jednostki. Synchron izacja wzgl~dem czasu jest najczQsciej stosowana z myslq o unikniticiu problematycznych fizycznych polq· czen, wykorzystujqc zamiast nich istn iejqcq infrastrukturQ sieciowq lub komunikacjQ bezprzewodow'I. jak na przyklad GPS. Synchronizacja sygna!owa polega na fi. zycznej dys trybucji zegar6w oraz impuls6w wyzwalajqcych pomiQdzy podsystemami. Zazwyczaj jest to rozwiqzanie o najwyi.szej dokladnosci, lecz wymaga rozb udowanej sieci przewod6w. Do wad tej melody nalezy zaliczyc mozliwe op6foienia spowodowane r6znymi dlugosciami przewod6w.

Wbudowana inteligencja \i\lykorzysta nie inteligentnych uklad6w n ie zawsze jest wymagane w rozproszonych systemach akwizycji danych. Rozwiqzanie to wprowadza jednak znacz(\ce ko rzysci, kt6rym zdecydowanie warto poswi~cic uwag~. DziQki umieszczeniu CZQsci logiki bezposrednio w w~zlach pomiarowych. mozliwe jest lokalne wykonywanie analizy danych oraz niezalezne sterowanie podsystemami,

zmniejszajqc jednoczesnie obciqzenie centralnego kompulera. Wykonanie wsl~pnego przetwarzania informacji zmniejsza ilosc przesylanych danych. Zamiasl transferu pelnych pakiet6w pohranych pr6bek, przesyla siti jedynie wyniki pomiar6w, niezbtid· ne do proces6w decyzyjnych, zapisywania oraz p6iniejszej analizy. Oczywiscie, jesli sytuacja tego wymaga, zawsze mozemy zadecydowac o przeslaniu calego zestawu danych. W celu implementacji wstQpnie 01116wionych powyzej funkcji, u:i;ytkownik ma do wyhoru trzy opcje. Kazda z nich oferuje r6zny poziom z!ozonosci oraz elastycznoki. System operacyjny Windows jest najbardziej znanym rozwi"lzaniem. Firma Microsoft nieustannie inwestuje w rozw6j wbudowanych wersji swojego oprogramowania, minimalizujqc tym samym obawy clotyczq· ce jego niezawodnosci w aplikacjach pmuiarowych. Z pewnosciq dodatkowym atutem jest umieszczenie in terfejsu ui.ytkow nika bezposred nio na wykorzystywanym sprzQcie oraz mozliwosc uruchomienia popularn ych aplikacji, z rozszerzeniem .exe, bez koniecznosci tworzenia oprogramowania zapewniajqcego ich kompatybilnosc. Syslemy czasu rzeczywislego (RTOS) sq chtitniej wykorzystywan e w rozproszonych systemach pomiarowy·ch ze wzg!Qdu na ich niezawodnosc oraz cleterministycznq naturtj. Dzitiki gwarancji wykonania polecen oraz pomiar6w w ok.reslonym czasie, systemy czasu rzeczywistego Sq odpowiednim rozwiqzaniem w projek tach wymagajqcych precyzyjnej definicji momentu wykonania operacji oraz wysokiego poziomu niezawodnosci. FPGA (programowalna macierz bramek logicznych) jest to typ programowalnych uklad6w logicznych oferujqcych najwi~kszq elas tycznosc oraz mozliwosc dostosowania do polrzeb konkretnego systemu. Moina za jej pomocq uruchamiac aplikacje, podobnie jak przy wykorzystaniu procesora, jednak nie cechujq jej ograniczenia wyn ikajqce z liczby dost~pnych rdzeni. FPGA zapewnia, dzitiki swej strukturze, r6wnolegle wykonywanie zdefin iowanych fu nkcji, co umoi.liwia efektywny podziat dost~p nych zasob6w na poszczeg6lne operacje. Co wi~cej, jako ze kod jest zaimplementowa ny bezposred nio w strukturze krzemowej nklad u, FPGA maze analizowac sygnaly wejkiowe oraz generowac przebiegi znaczn ie szybciej niz systemy oparle o standardowe procesory.

n1inizm.

Ponizej znajduje siQ k.r6tki przeglqd spotykanych w systemach rozproszonych standard6w opartych o technikQ Ethernet. Protok6t UDP jes t wykorzystywany do transmisji danych w spos6b rozgloszeniowy i umozliwia nadawanie do kilku adresat6w r6wnolegle (Lzw. multicast). )est lo wydajna metoda do komunikacji gl6wnego kontrolera z wieloma odbiornikami. Ze wzgl~du na brak gwarancji olrzymania wiadomosci, UDP powinno bye wykorzystywane jedynie do niecztistych aktualizacji danych o n iewielkim znaczeniu. TCP/lP jest takze protokolem opartym o Ethernet. Cechuje siQ znacznie lepszym przystosowaniem do transferu danych krytycznych . TCP/IP bu foruje informacje oraz implementuje proces sprawdzania poprawnosci odebranych danych m i~dzy nadawc4 a odbiorcq (tzw. handshake), co umozliwia wymian~ krytycznych informacji. OPC (Orn for Process Control) jest standardem zaprojektowanym z myslq o umozJiwieniu komunikacji wielu urzqdzeniom, pochodzqcym od r6znych producent6w, za pomoc<i wsp6lnego, otwartego protokolu. Witikszosc dostawc6w przemyslowych urzqdzefl akwizycji danych oraz sterowa nia zapewnia kompatybil nosc z OPC. Modbus jest niedeterministycznym protokolem o prostej arch itekturze klient/serwer, wykorzystujqcym Ethernet oraz warstwQ TCP/IP. Jest to idealne rozwiqzanie dla aplikacji pracujqcych z duzq ilosci<1 urzqdzefl pochodzqcych od r6znych dostawc6w oraz wymagajqcych od niewielkich do umiarkowanych przepustowo~c i. Ethernet/IP zostal stworzony przez firm~ Rockwell Automation. Protok6l ten wykorzystuje TCP do wiaclomosci og6lnych, oraz UDP do komunikacji z urzqdzeniami we/wy i do sterowania. PROFINET jest standardem firmy Siemens i wyst~puje w trzech r6znych wersjach (TCP/lP, RT oraz IRT), kt6re r6zni<i siQ determinizmem przesylu danych. EtherCAT zaprojektowano w firmie Beckhoff. Technologia ta integruje mechanizmy synchronizacji oraz determ inistyczny transfer danych w architekturze master/slave. EtherCAT zostal zoptymalizowany z myslq o kom unikacji jednokanalowej i jes t CZtlSto wykorzys tywany w aplikacjach sterowa nia rue hem. najcz~sciej

Siec komunikacyjna Siec !<1cz(!ca poszczeg6lne elementy systemu rozproszonego, jest r6wuie krytycznym elementem jak wykorzystywany sprzQt pomia rowy. Wyb6r roz wirizania powinien bye dokonany po analizie podstawowych parametr6w systemu, takich jak odleglosc

eWycK@nie dla: Jakub Rudolf t'96006) Wydanit! elektroniczne przeznaczone

mi~dzy wtizlami, przepustowosc sieci, technika synchronizacji oraz wymagany deter-

w,t~cznie

Produkty NI wykorzystywane w rozproszonych systemach pomiarowych National Instruments oferuje szerok4 gam~ platform oraz produkt6w, kt6re spelniajq wymagania stawiane rozproszonym systeELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


zap isywania danych, podczas gdy przetwarzanie oraz analiza informacji z czujnik6w Sq wykonywane na poziomie urzqdzenia pomiarowego.

Wymagania stawiane systemom rozproszonym Wybierajqc urzqdzenia akwizycji danych przeznaczone do pracy w systemach rozproszonych nalezy pami~tae o specyficznych wymaganiach, jakie wi<1:i:'1 si~ z lego typu rozwiqzaniem. Lokalnie rozmieszczone kondycjonowanie sygnai6w oraz akwizycja danych S<\ podstawq omawianej architektury, jednak dodatkowe funkcje jak synchronizacja pomiar6w, odpornose na warunki srodowiskowe czy przetwarzanie danych mogq bye dodane w razie potrzeby, biorqc pod uwag~ wymagania danej aplikacji. Kolejnym waznym krokiem jest dob6r magislrali oraz protokolu komunikacyjnego, kt6rych szybkose, funkcjonalnose oraz przepustowosc musi bye dostosowana do konkretnych wymagan.

Lokalne kondycjonowanie sygnal6w oraz akwizycja danych W systemach rozproszonych zar6wno proces kondycjonowania sygnal6w, pobieranych bezposrednio z czujnik6w, jak i akw izycji danych, jest przeprowadzany w samych w~­ zlach pomiarowych, mo:i:liwie jak najblizej wykonywanych odczyt6w. Uktad kondycjonowania moze bye zar6wno zintegrowany z urzqdzeniem akwizycji danych, jak i stanowic oddzielny element. Wyb6r pierwszej opcji zapewnia zazwyczaj zmniejszenie koszt6w oraz rozmiar6w i poziomu skomplikowania systemu. Proces in legracji poszczeg6lnych komponent6w, testowanie oraz certyfikacja zostaiy wcze5niej wykonane po slronie producenta, co znacznie ulalwia zaprojektowanie oraz wdrozenie systemu. Cz~­ sto w takim przypadku calkowity koszt jest takze znacznie mniejszy, gdyz producenci modul6w zakupujij poszczeg6lne komponenty na wi~kszq skal~, co automatycznie zmniejsza ich cen~.

Wytrzymalosc Ze wzgl~du na koniecznosc zapewnienia jak najmniejszej odleglosci m iQdzy sprzqlem pomiarowym a czujnikami, systemy rozproszone Sq :r.azwyczaj umieszczane w tym samym srodowisku, w kl6rym znajduje si~ badana jednostka. Oznacza to, ze UfZ<jdzenia akwizycji danych Sil cz~sto na razone na dzialanie trudnych warnnk6w srodowiskowych. w kt6rych tradycyjne przyrz<jdy laboratoryj ne bylyby zawodne. Wykorzystanie sprZfilu pomiarowego oraz kondycjonujiicego b~d11cego w stanie pracowac cz~sto w trudnych warunkach. umozliwia uzyskanie dokladnych pomiar6w ju:i: podczas pierwszej pr6by, co z kolei eliminuje liczb~ przeprowa-

dzanych test6w oraz zmniejsza koszty caiego procesu. Standardowymi wymaganiami, stawianymi wybranym narzeydziom, Sq mozliwosc pracy w ekstremalnych temperaturach, wytrzymalosc na wihracje oraz uderzenia, kt6rych mozna si~ spodziewac zwlaszcza w systemach zamontowanych bezposrednio na badanym oblekcie. Wazna jest takZe certyfikacja do pracy w niebezpiecznych warunkach, takich jak przestrzenie zagrozone wybuchem czy srodowisko wodne. Pomimo faktu, :i:e teoretycznie mozliwe jest zaprojektowanie obudowy do dowolnego syslemu akwizycji danych, spelniajqcej wszystkie powyzsze wymagania, zazwyczaj jest to jednak drozsza oraz bardziej problematyczna opcja. Najcz(lsciej zakup golowego, przetestowanego oraz certyfikowanego do pracy w trudnych warunkach sprz~tu jest rozwi<1zaniem z.ar6wno tanszym, jak i wygodniejszym. Zaprojektowanie oraz wdrozenie wlasnego rozwi<jzania, wliczaj<jc w to koszty material6w, testowania i certyfikacji mogq bardzo szybko osiqgn<jc znacznii wartosc. Nalezy tez pami~tac o czasie, kt6ry musimy przeznaczyc na calq operacj~. W przypadku dostawc6w gotowych rozwiqzafl nie stanowi to wielkiego problemu. gdyz maj<j oni mo:i:liwosc amortyz.acji koszt6w rozwoju produktu na tysi<jce sprzedanych egzemplarzy. Wi~cej informacji na temat odpornosci urzqdzen o raz metodyk i doboru odpowiedniego systemu do danego srodowiska pracy znajduje siey w dokumencie ,,Choose the right hardware to reduce system cost in rugged applications" (http://goo.gl/w8b4Rj).

Nieskonczone mozliwosci na jednej platformie

Synchronizacja Synchronizacja, w bardzo uproszczonym uj~ciu, polega na zapewnieniu lej samej podstawy czasu wszystkim elementom systemu. Cel ten osiqga si~ zazwyczaj wsp6ldzielqc sygnaly zegarowe oraz wyzwalaj11ce. Czeysto w rozbudowanych systemach pomiarowych jednym z podstawowych wymagan jest mozliwosc skorelowania oraz analizy wszystkich zebranych danych. Brak mechanizmu synchronizacji uniemozliwia okreslen ie, czy dwie analizowane pr6bki zostaly pobrane r6wnolegle. W przypadku badafl odpowiedzi ukladu na wymuszenia, bez synchronizacji nie da si~ okreslic relacji mi~dzy konkretnymi wymuszeniami i odpowiedziami. Dobrym przykladem jest system wykrywania gl6wnych 2r6del halasu w konstrnkcji samolot6w, stosowany przez firm~ Boeing podczas lot6w testowych. Polega on na wykorzyslan iu rozleglej sieci mikrofon6w, rozmieszczonych na plycie lotniska, w celu okreslenia punkt6w o najwi~kszym nal(li:eniu halasu z wykorzystaniem melody triangu lacji (mierzqc op6znienie dzwi~ku z poszczeg6lnych mikrofon6w rozmieszczonych w r6:i:nych punktach pomiarowych]. W przypadku braku synchronizacji precyzyjny pomiar czasu propagacji

NI LabVIEW to kwintesencja graf icznego projektowania system6w, kt6re stanowi potciczenie srodowiska programistycznego z rekonfigurowalnym sprz\ltem. Dzi'<lki niemu moi:emy p rzyspieszyc projektowanie dowolnych system6w pomiarowych i sterowania.

>> Przyspiesz projektowanie systemowna ni.com/labview-platform

"-.'(NATIONAL , .INSTRUMENTS'" 800 889 897

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.


Projektowanie rozproszonych system6w pomiarowych

Fotografia 3. NI PXI zapewnia najwyzszij wydajnosc oraz liczb~ dost~pnych kanal6w dla rozproszonych w~zl6w pomiarowych mom pomiarowym. Poczqwszy od platfor¡ my PX!, oferujqcej duzq liczb~ kanal6" pomiarowych oraz wysokq wydajnosc poprzez zintegrowane kondycjonowani! sygnal6w w niewiel kiej obudowie, jah zapewnia NI CompactDAQ, po elastyczm platform<J NI CompactRIO, oferujqC<\ duzE mo:i.:liwosci wprowadzania zmian w funk. cjonalnosci sterownika.

NI PXI NI PXI jest przemyslow11 pla tformq komputerowq zaprojektowanq na bazie otwarlych standard6w PC! oraz PC! Express. Pojedynczy system sklada si<i z obudowy, kontrolera i do 17 modut6w pomiarowych o duzej liczbie kanal6w. Doda tkowym atutem platformy jest mozli wosc scislej synchronizacji w ielu jednostek. Kontrolery PXI. zar6wno z zainstalowanym systemem czasu rzeczywistego, jak i Windows, oferujq szereg korzysci dzi~ki wbudowanym procesorom: poczqwszy od jednordzeniowego procesora 1,66 GHz, po czterordzeniowy procesor o cz~stotliwosci zegara 2,3 GHz. Dost~pnosc ponad 450 modul6w NI PX!, z kt6rych w iele posiada zintegrowany ukiad kondycjonowania sygnal6w, zapewnia mozliwosc konfiguracji systemu zgodnie z indywidualnymi wymaganiami konkretnych aplikacji (fotografia 3). Piatforma NI PXI oferuje najwyzsze para metry w zakresie pomiar6w, synchronizacji oraz wydajnosci przetwar zania informacji, wspierajqc jednoczesnie wszystkie gl6wne przemyslowe standardy komunikacyjne.

NI CompactDAQ NI CompactDAQ jest modulowym systemem akwizycji danych skladai<icym si~ z obudowy, modul6w serii C oraz opcjonalnych sterownik6w z systemem czasu rzeczywistego, bqd:Z Windows (fotografia 4). Zap rojeklowany w mniejszej form ie oraz o bardzie j wytrzymalej kons trukcji niz PX!, NI CompactDAQ zostal stworzony w celu

Fotografia 4 . NI CompactDAQ jest niezawodnij platformij, przystosowanij do pracy zdalnej, kt6rij mozna dostosowac do pomiar6w dowolnej wartosci fizycznej

Fotografia 5. NI CompactRIO oferuje niespotykanij elastycznosc oraz efektywnosc przetwarzania danych w wytrzymalej obudowie prowadzenia niezawodnych pomiar6w zar6wno w warunkach laboraloryjnych. jak i w wymagajqcym srodowisku. Ponad 50 doshipnych modul6w serii C umozliwia pomiar dowolnych wa rlosci fizycznych, poczqwszy od napii:cia, po odksztalcenia, temperatur~ i wibracj~. Platforma ta oferuje funkcje n iezb~dne w niesta nda rdowych, rozproszonych pomiarach, gdzie wymagane jest kondycjonowanie sygnal6w. NI CompactDAQ mo:ie pracowac przy wsp61pracy z gt6wnym kompulerem sterui<icym. za pomoc<1 pol11czenia USB, Ethernet lub WiFi lub jako niezale:ina jed noslka z wbudowanym sys temem czasu rzeczywistego, bqdz Windows, co umozliwia lokalne przetwarzanie informacj i, red ukcj~ danych oraz komunikacj~ z wykorzystaniem sieci przemyslowych.

NI CompactRIO NI CompactRIO jest plalformq opart<1 o wbudowany sterownik, przeznaczony do obslugi komunikacji, logowania oraz przelwa rzania informacji, obu dow~ ze zintegrowanym programowalnym ukladem FPGA oraz moduly serii C (fotografia 5). Szeroka gama dosl~pnych konfiguracji kontroler6w pozwala na przetwarzanie danych oraz komunikacj~ poprzez inne sieci przemyslowe. Wbudowany uklad FPGA pozwala na rozbudowfl aplikacji o niestandardowe operacje na sygnalach. sprostanie scislym wymaganiom czasowym oraz implementacje nowych protokol6w komunikacyjnych, oferujqc tym samym niespotykanq elaslycznosc. National Instruments ni.poland@ni.com

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'!J6006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do uÂąy11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

71


Obliczanie strat sygnalu radiowego w pasmie na cz~stotl iwosci 2,4 GHz Przyklad na du:i'l odleglosc Dia przyktadu rozwazmy mozliwosc utrzymania polqczenia radiowego na odleglosci 1 km z uzyciem dw6ch modul6w Microchip MRF24J40MB o mocy 20 dBm i czulosci -102 dBm. Przyjmijmy, ze sq one podlqczone do dook6lnych anten o wzmocnieni u 1 dBi, wytrawionych na ptylkach drukowanych. Przewody lqczqce wprowadzaj<1 w obu modulach straty na poziomie 1 dB (po kazdej stronie). Og6lnie przyjQty model zaklada, ze w wolnej przestrzeni, dla cz~stotliwosci 2,4 GHz, spadek mocy na odleglosci 1. km wyniesie okolo 100 dB, co wynika z nastqpuj<1cego, uproszczonego

Modul

MRF24J40MA

MRF24J40MB

MRF24J40MC

Moc

Antena

Otoczenie

[dBm)

na PCB

0

na PCB

20

zewn'itrzna, 2 dBi

20+2

biuro

40-45

w otoczeniu budynk6w

75-80

w otwartym terenie

135-140

biuro

120-1 25

w otoczeniu budynk6w

190-200

w otwartym terenie

675-700

biuro

135-140

w otoczeniu budynk6w

210-220

w otwartym terenie

750-775

wzoru :

FSPL [dB] = 20 log d + 20 logf + 32,44 gdz ie: d - lo odleglosc pomiQdzy antenami, wyrazona w kilometrach; / - lo wyra:iona w megahercach CzQslolliwosc, na kt6rej prowadzona jest transmisja. Swnuj<1c moc nadawczq (20 dBm), wszyslkie zyski (po 1 dB ze wzgl~du na kieru nkowosc anten) i odejmujqc straty zwiqzane z przewodami i zl11czami (po 1 dB) oraz odejmujqc straty przesylu sygnalu radiowego w otwartej przestrzeni (ok. 100 dB). okazuje si~. ze do odbiornika dociera sygnal o mocy -80 dBm, czyli o 22 dB mocniejszy niz czulosc odbiornika. Zgodnie z dokonanymi wczesniej ustaleniami, jest to wystarczajq· cy margines dla lransm isji w olwa rlej przestrzeni. Wazne jest jednak, by zdefiniowac, co dokladnie oznacza pojQcie ,,otwarta przestrzen", gdyz bynajmniej nie wystarcza, by anleny Lylko znajdywaly siQ w swoim polu widzenia.

Strefa Fresnela Kluczowa do obliczen okazuje siQ I strefa Fresnela, kt6ra przyjmuje w przekroju wzdluznym ksztall elipsy, umieszczonej pomi(ldzy komuniknj11cymi siq antenami. Strefa ta zwi<1zana jest ze sposobem, w jaki rozchodzq siQ fale w przeslrzeni. Os wielka elipsy r6wna jest odleglosci pomiqdzy antenami. Polos mal<1 mozna obliczyc ze wzoru:

r[m] = 8,65

ft

gdzie: d - odleglosc pomiQdzy antenam i, wyra2:ona w kilometrach f - czqstotliwosc fali nosnej, wyra2:ona w gigahercach. Oznacza to, :i:e dla CZ<)Stotliwosci 2,4 GHz i odleglosci 1 km. p61os mala wynosi 5,58 m. Ola in nych pu nkt6w na dystansie pomi<idzy anlenami, promien okr<:gu b<idqcego przekrojem poprzecznym (prostopadlym do linii

MRF24J40MC

zewn~trzna,

5 dBi

20+5

biuro

140-150

w otoczeniu budynk6w

220-230

w otwartym terenie

775-800

pomiQdzy antenami) strefy w pu.nkcie na danej plaszczyinie, mozna obliczyc zgodnie z naslElpujqcym r6wnaniem:

~

R[m) = 17,3 ~df

gdzie: d - odleglosc pomiQdzy antenami, wyrazona w ki lo metrach, d, - odleglosc rozwai:anego punktu od pierwszej anteny, wyra2:ona w kilometrach, d, - odleglosc rozwa:i:anego punktu od drugiej anteny, wyra:i:ona w kilometrach, f - czQstotliwosc fali nosnej, wyrazona w gigahercach.

W praktyce, aby zapewnic transmisi'l zdecydowanej wiqkszosci mocy sygnalu porniqdzy antenami, wystarczy, by tylko 60% I strefy Fresnela bylo nieprzestoni~ te. Oznacza to, ze dla rozwazanej sytuacji w pasmie 2,4 GHz, przy 1 km odleglosci pomiQdzy antenami, najbardziej istotna z punktu widzenia transmisji jest elipsa o p61osi malej r6wnej 0,6 wczesniej obliczonej, co daje ok. 3,4 Ill .

Przeszkody Jesli na linii sygnal u lub w srodku I strefy Fresnela pojawiq si'i jakies przeszkody, to nale:i;y uwzglQdnic ich wplyw na transmisjQ. Wprowadzajq o ne r6zne slraty, w zaleinosci od swojej grubo§ci i materialu, z kt6rego si'l sk.ladak W ot:wartym terenie najczqstszymi przeszkodami Sq d rzewa. W praktyce szacuje Sifl, ze wp!yw pojedynczego drzewa, kt6re zajmuje duz<1 CZQSC okrQgu w przekroju poprzecznym elipsy I strefy Fresnela, wynosi od 8 do 18 dB. W miastach znacznie wiQksze ograniczenia stawiajq budynki. Typowe tlumien ie dla ceglanej sciany z oknem wynosi okolo 2 dB. Drewniana sciana, gruba szklana sciana lub

sciana z karton-gipsu. to okolo 6 dB strat. Sciany betonowe w budynkach mieszkalnych najczQ§ciej powodujq okolo 10-15 dB stral, a betonowe stropy: 12-27 dB. Mocno problematyczne S!\ zbrojen ia w scianach oraz metalowe drzwi. Te ostatnie, w scia nie kartonowo-gipsowej mog11 powodowac okolo 1.2 dB strat. Trudnosci sprawiajq tez lustra na scianach, kt6re odbijajq fale elektromagnetyczne. Mimo wszystko obliczanie slrefy Fresnela w budynkach tez ma sens, choc ze wzg!Qdu na szybko pojawiajqce siq przeszkody, istotne jest zapewn ienie pustej przestrzen i gl6wnie w pierwszych trzech metrach strefy. Dalej, przy CZ'lSlotliwosci 2,4 GHz, srednie tlumienie w biurach ze scianam i kartonowo·gipsowymi mozna oszacowac na poziomie 30 dB na kazde 30 m.

Przykladowe pomiary Opisane zaleznosci udalo siQ zaobserwowac inzynierom firmy Microchip, kt6rzy przeprowadzili rzeczywiste pomiary z uzyciem omawianych modul6w. Pomiary wykonano w kilkn lokalizacjach: • na otwartym terenie, plaskim • w okolicy budynk6w, • w biurze.

W trakcie Lest6w zastosowano czQstotliwosc 2480 Hz - kanal 26; przepustowosc 250 kb/s. Czulosc odbiornika wynosila -95 dBm. Mierzono zasiQg tra nsmisji z potwierdzeniami, tj. Laki, w kt6rym na wysylane datagramy otrzymywano odpowiedzi (komunikaty ACK). Wyn iki tych pomiar6w zebrano w tabeli 1. Wykonano takze pomiary dla innych lokalizacji oraz sprawdzono praCQ uklad6w dla r6inych kanal6w tra nsmisji, ale wyn iki tych badafi wykraczajq poza zakres niniejszego artykuiu.

Pradeep Sha ma nna, Microchip, Marcin Karbowniczek, EP

eVVyd a1E.ttiit.1:<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

Zasii:g [m)

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

73


NOTATNIK KONSTRUKTORA

Obliczanie strat sygnalu radiowego w paSmie o czc:stotliwoSci 2,4 GHz Pasmo na czrtstotliwosci 2,4 GHz jest obecnie bardzo czrtsto uzywane, zar6wno w systemach przemyslowych, jak i konsumenckich, do prowadzenia komunikacji radiowej na niedu:ie odleglosci. Wirtkszosc kanal6w w okolicach tej czrtstotliwosci nale:iy do grupy nielicencjonowanych kanal6w ISM - Industrial Scientific Medical. Korzystajq z nich m.in. takie standardy, jak Wi-Fl, ZigBee i Bluetooth, co prowadzi do powstania duzego ,,tloku w eterze". Wskutek tego, warto znac sposoby obliczania rzeczywistego zasirtgu urzqdzen radiowych, by umiec oszacowac odleglosc, na kt6rq mozna skutecznie prowadzic komunikacjrt w pasmie 2,4 GHz. Wi-Fi (IEEE 802.llb/gln), Bluetootb (IEEE 802.1 5 .l) i ZigBee (IEEE 802.15.4) lo n ie jedyne slandardy, kt6re korzyslajq z pasma ISM 2,4 GHz. Opr6cz nich fale o podanej CZO'/Stotliwosci nadaj<l tez urz11dzenia pracuj11ce w slandardach: Wireless Universal Serial Bus (WUSB), w r6znych standardach wlasnosciowych (np. MiWi), a takie n iekt6re telefony bezprzewodowe. Jest to r6wniez cz<istotliwosc wykorzystywana w kuchenkach mikrofalowych.

Parametry l<!cza radiowego Aby dobrze oszacowac zasitig i poprawnosc pracy urz<idzen radiowych, konieczne bylo stworzenie modeli, kt6re pozwolq na ocen<i dzialania nadajnik6w i odbiornik6w w pomieszczeni ach i na olwarlym terenie. Parametry, jakie pod.legajq ocenie, to nie tylko zasi<Jg, ale tez straty sygnalu, czu:tosc odbiornika oraz wsp61czynniki blfld6w bil6w i pakiet6w, przy zadanym rodzaju transmisji. Dia przykladu, posluzymy si'l w obliczeniach trzema modulam i rad iowym i firmy Microchip, r6Zniqcymi sill mocq i rodzajem zastosowanej anteny: MRF24J40MA, MRF24J40MB i MRF24J40MC. Wszyslkie z nich pracujq w oparciu o standard ZigBee, przyczym: • MRF24}40MA ma zinlegrowan<l na plytce PCB anlenii i jest przeznaczony do bezprzewodowych sieci czujnikowych, automatyki domowej i budynkowej i r6:i:nych innych aplikacji konsumenckich; • MRF24}40MB jest podobny. ale lepiej sprawdza siE) w aplikacjach wymagajqcych wi«ikszego zasi«igu. takich jak np. aulomatyczne odczyty licznik6w medi6w;

• MRF24J40MC ma nalontiast zewnlltrznq anten<i, co zoslalo z ilustrowane na fotografii 1. On r6wniez lepiej sprawdza s i«i w aplikacjach wymagajqcych u trzymywania polqczenia na wi"/kszych dystansach. Wszystkie lrzy moduly komunikujq s ill z mikrokontrolerami poprzez 4-przewodowy interfejs SP!.

biornika nazywana jest marginesem bud:i;etu l<lcza.

Wartosc marginesu budzetu l<!cza Modele utraty sygnalu Modele propagacji syg.n alu w dufoj skali zazwyczaj prowadz& do bardzo zbli:Zonych rezullat6w dla duzych dystans6w. Wynika to z faktu, ze modele te S<\ przede wszystkim funkcjami odlegtosci i w matym stopniu zale;iq np. ad cz~stotliwosci sygnalu. Niestety, podejscie lo nie sprawdza si<i przy kr6tkich dystansach i przydaje si~ p rzede wszystkim do zgrubnego szacowania i planowania moZliwosci transmisji. W przypadku kr6lkich dystans6w wa:iniejsze jest zanikanie sygnalu w zwiqzku ze zjawiskiem wielotorowej trans misji, odbic i w konsekwe ncji - inte rferencji, kt6re prowadz11 do wygaszania sygnalu. Tlumienie zwiqzane z od.leglosciq jest najcz~sciej traklowane jako istolnie zale:i:ne od czllstotliwosci. W praktyce, dokonujqc szacunk6w oblicza s iE) tzw. bud:i:et l<tcza i uznaje za wyslarczaj11c11 syluacj~, gdy po uwzgl~dnieniu przewidywanych s trat, moc docieraj<1ca do odbiornika jest wyslarczaj<lCO duia, w stosu nku do jego czulosci. Znaczenie ma tez zastosowany protok61 komunikacyjny, kt6ry mo:i:e nakladac dodatkowe wymagan ia na inlerfejs radiowy. R6znic a pomi~dzy wyra:Zo11<! w dBm moc<1 docierajqcq, a czulosciq ad-

eWyciunie dla: Jakub Rudolf t'96006) Wydanit! elektroniczne przeznaczone

Fotografia 1. Modul Microchip MRF24J40MC na plytce drukow anej, z przymocowan11, zewn~trzn11 antenij

w,t~cznie

W warunkach idealnych, gdy anteny Sq idealnie r6wno ustawione, nie wysl«ipuje transmisja wielotorowa ani 2adne odbicia i nie ma :i;adnych slral mocy, wymagany margines l<lcza m6glby wynosic O dB. W praktyce warlosc la hlldzie znacznie zale2ata od oczekiwanej niezawodnosci polqczenia, ale dobrq, cz~sto stosowanq praktyk<l, jest utrzymywanie go na poziomie w okolicach 22+28 dB. Natontiast margines n ie mniejszy ni:i: 15 dB d la idealnych warunk6w pogodowych, pozwala z duz11 dozq prawdopodobienstwa utrzymac stalosc pol<1czenia w sytuacji, gdy wysl(!p iq bardzo trudne warunki pogodowe, lub gdy poziom zakl6cen spowodowanych aktywnosciq slonca znacznie wzrosnie. Straty mocy zwi11zane z propagacjq sygnalu pomi~dzy antenami najcztisciej okreslane S<l w wa rtosc iach bez jednostek. znormali zowanych wzgl~dem dlugosci fali. )ednakZe w niekt6rych przypadkach, warto oddzielnie rozwa:i:yc jak zm ie niai<l Si"/ straty z dystansem, d la r6znych dlugosci fal. Wtedy tez konieczne jest sledzenie jednostek. gdy:i: ten proces obliczeniowy wi4ze s ifl z kon iecznosciq uwzgl<idniania r6znych dodatkowych slalych. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


NIE ZNACIE ? - A SZKODA!

u-blox C027 - zestawy startowe do aplikacji typu Internet of Things mbed Wspominana wielokrntnie w tym numerze Elektroniki Praktycznej, koncepcja Internet of Things, obejmuje r6znorodne urzqdzenia elektroniczne, kt6re dzi~ki podlqczeniu do Internetu sq w stanie komunikowae si~ ze sobq, pobierae dane z sieci oraz dostarczae samodzielnie zebrane informacje. Ale to nie wszystko. V\!iele urzqdzen z grupy IoT jest maiych i przenosnych, a to oznacza, ze powinny bye tanie i bye maze korzystne byioby znae ich aktualnq Jokalizacj~. Sposobem na zaprojektowanie takiej aplikacji jest uzycie piytek deweloperskich u-blox C02 7, kt6re opr6cz obslugi komunikacji przez siee kom6rkowq, sq tez wyposaione w odbiornik CPS i mozna je programowac w dmmowym srodowisku mbed. Plytki C027 firmy u-blox to kompletne zestawy startowe, umozliwiajqce prototypowanie r6Znorodnych urzitdzefi sieciowych. Producent z zalozenia przygotowal je wlasnie pod kqtem aplikacji lypu ..Internet of Things", zapewniaj<1c im mozliwosc nieprzerwanej komunikacji z Internetem. Plytki Co7 sq ponadto rozmiar6w karty kredytowej, dzillki czemu latwo z ich pomoq tworzyc urzqdzenia przenosne.

Podstawowe komponenty Sercem plytek jest mikrokontroler z rdzeniem Cortex-M3. Pracuje on z 64 kB pami!lci RAM i z zegarem 96 MHz. Wbudowana pami~c Flash ma pojemnosc 512 kB. Komunikacja

z lnternetem odbywa sffi: przede wszystkim za pomocq modul6w sieci kom6rkowych. W zaleznosci od wersji, mog11 to bye moduly Ulv!TS/CDMA lub GSM. Dostllpne wersje to: • C027-G35-0 z modulem SARA-G350 dla sieci GSM/GPRS; • C027-U20-0 z modulem LISA-U200 dla sieci W-CDMA; • C027-C20-0 z modulem LISA-C200 dla sieci CDMA, zgodnej ze standardem amerykaflskiego operatora Sprint; • C027-C20-1 z modulem LISA-C200 dla sieci CDMA, zgodnej ze standardem amerykal1skiego operatora Verizon. Istotnym elementem jest tez odbiornik system6w pozycjonowania satelitarnego

u-blox MAX-7Q. Pozwala on na tworzenie aplikacji, kt6re dzialai& r6znie, w zaleznosci od swojej lokalizacji lub tak ie kt6re podaj(\ swoj<1 pozycill innym systemom w lnternecie. W przypadku, gdy zes taw ma pracowac stacjonarnie, mozna go podl<1czyc do sieci poprzez interfejs etherne towy. Dosl!lpny jest tez inlerfejs magistral i CAN oraz 22 wyprowadzania na pinach og6lnego przeznaczenia. z interfejsami SP!, l'C, UART i I'S. Przydalne mog(\ bye r6wn iez wejscia analogowe (6) oraz fakt, 2:e 9 wyjsc mofo pracowac jako generatory PWM. Schema! blokowy zestaw6w zostal zaprezentowany na rysunku 1 . Urzqdzenie moze bye zasilane napiflciem z zakresu od 7 do 17 V, poprzez zl11cze typu jack oraz poprzez piny (rysunek 2). Wyjscia sygnat6w IO pracujq w standardzie 3,3 V, ale mog<1 przyjmowac tez sygnaly o napi~ciu 5 V. Na plytce znalazly sill dwa zl(\cza SMA do podlqcze nfa jednej anteny sieci kom6rkowej i jednej dla odbiornika GNSS (obie anteny w zes tawie). lnterfejs elhernetowy zostal wyprowadzony w postaci zl'lcza 8P8C (czyli tzw. Rj45), a CAN w postaci niewielkiego terminala srubowego. Urzqdzenie obsluguje karty mini SIM. Wymiary plytki wynoszq 53,325 X96,525 mm. Do programowania wykorzystywane jest zl&cze mini USB.

Rysunek 1. Schem at plytki u-blox C027-G35

eWycV~nie

dla: Jakub Rudolf t'96006)

Wydanit! elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


NOTATNIK KONSTRUKTORA

Uklady zasilania wzmacniaczy lampowych (2) Zasilanie obwodow iarzenia lamp elektronowych Wl6kna :larzenia lamp zazwyczaj sq zasilane napiqciem przemiennym, pobieranym bezposrednio z uzwojenia transformatora. Maze to p owodowac p roblemy, takie jak: szumy na wyjsciu wzmacniacza (przydiwiqk sieciowy}, z mniejszenie wydajnosci lamp i skr6cenie czasu ich funkcjonowania. Nieraz spotyka siq w urzqdzeniach zasilanie iarzenia lamp napiqciem staly m, ale jego stabilizacja - to juz rzadkosc. Ponadto, do rozwiq zania p ozostaje problem prqdu udarowego w momencie zalqczenia zasilania zarnika lampy. Gdy i arnik lampy jest z imny, to jego op ornosc jest okolo dz iesiqciu razy m niejsza, niz gdy jest gorqcy. Z tej przyczJmy prqd iarzenia po zalqczeniu zasilania jest wielokrotnie wiqkszy od znamionowego, co jest jedn q z najwazniejszych przyczyn skr6cenia czasu f unkcjonowania lampy. W artykule opisano przyklady rozwiqzania wsp omnianych problem6w. Przyklad stabilizatora napu~c1a :i:arzenia z ograniczeni em prqdu udarowego pokazano na rysunku 1 . Jako slabilizalor zaslosowano uklad scalony !Cl lypu L200 o obciq:Zalnosci pr11dowej 2 A. Jest lo wys larczajqce do zasilania dose rozbudowanego przedwzmacniacza skladaj<1cego si~ np . z uklad u wejsciowego na lampie 6N23P o malych szumach wlasnych, wzmacniacza kaskadowego z lampq GN1P i slerownika wzmacniacza mocy z lamp11 6N6P Sumaryczny pn1d ukiadu :i:arzenia wynos i 1,6 A (0,3 A+0,6 A + 0,7 A). Maksymalny pr<1d zal<1czenia jest ograniczony za pomocq rezystora R3. Jego wartosc mo:i:emy obliczyc korzystaj'lc z wzoru lm=U,jRJ, w kt6rym napi~cie u,., wyst~puje pomi~dzy n6:i:kami 5 i 2. Wynosi ono 0,45 V i zakladai'IC nal~zenie pr'ldu lm = l,8 A, otrzyma my R3= 0,45/l ,8= 0,25 n. Napi~cie wyjsciowe Uo=Uref(l+R2/ RJ}, gdzie Uref= Z,75 V Uo mozna regulowac zmieniajqc rezystory Rl i R2. Napi~cie Uref ma pewnq lolerancj~ zale:i:nq

od wykonania ukladu scalonego i dlalego napi~cie wyjsc iowe Uo na leiy ustawic polencjometrem Rl . Proces naras lania napi~-

Uz =f(t) 7 6

~

.S! 5 c

~

Cl)

N

4 'CJ

·N

Cl)

'2, 'Q. CJ

c

~

3

/

2

1 0

I 0

/ 4

2

s

6

10

c zas ( sek) Rysunek 2. Narastanie napi11cia wyjsciowego do w artosci znamionow ej w ukladzie z rys. 1 IC1

1 IN .---..--+--+---'i 2

OUT~5'----C::R=3}---...----,

LIM

REF

X1- 1

GND X1-2

Uo X2-2

C1

C2

C4

C3

Rysunek 1. St abilizat or napi11cia iarzenia z ograniczeniem pr<idu udarowego

eWycfs~nie

cia wyjsciowego do warlosci 6,3 V pokazano na rys unku 1. Nieco wi~kszy problem techniczny lworzy zasilanie obwod6w iarzenia lamp mocy, a to ze wzgl~du na warlosc nat~:i:enia pr<1du. Przykladowo, nat~:i:enie prqdu :i:arzenia popu larnych lamp mocy typu 6S33S (6C33C) przy pol'lczeniu szeregowym obu spiral Za· rzenia wynosi 3,3 A, a w chwili zal11czenia - do 30 A! Nielru dno sobie wyobrazic, jakie przeciq:i:enia majq miejsce czy to w ukladach zasilania lamp, czy w samych w16knach :i:arnik6w lamp szczeg6lnie, jesli w obwodzie jest stosowana wi~cej ni:i: jedna lampa (na przykiad w konfiguracji push-pull). Niestety, nie znalazlem gotowych uklad6w slabilizalor6w liniowych mogqcych pracowac z takim obciq:ieniem, kl6re dodalkowo ograniczalyby nat~ienie pn:1du zah1czenia i dlatego uznatem za celowe skonstruowanie lakiego

dla: Jakub Rudolf t'96006)

Wydanit! elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

X2-1

Wykaz element6w R1 · 1 kO (pot. wieloobrotowy) R2: 820 fl/0.5 W

R3 0,25 D/S W C1, C2: 3300 µ,F/35 V C3, C4: 330 nF IC1: L200

B1 · mostek prostown. 5 Nl 00 V X1. X2: ztqcze ARK300/2 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


Eth~rnet

e blox C027-C20/U20/G35

www.u-blox.com

---

Output enable tor modern level sh~ters.

~

~

sda

sci

L.1'L'JltJ~~~~~__,

°'

• blox

rx

GNSS

~t

pps int Anten~

Rf In/ 3.311 DC Out

Rysunek 2. Wyprowadzenia plytek u-blox C027

Programowanie i srodowisko programistyczne Du211 zalet11 omawianych plytek jest mozliwosc prostego programowania z uiyciem darmowej, olwarlej plalformy mbed, doslflpnej w lnlernecie pod adresem littp:/lmbed.org. Zawiera ona darmowe biblioteki, przykladowe projekty obwod6w eleklronicznych i narz~dzia online, stuZl(ce do zaawansowanego i szybkiego prolotypowania ttrZijdzen opartych o ukladu z rdzeniami ARM. Plalforrna daje doslE:P do wysokopoziomowych bibliotek SOK w j~zykach C i C++, napisanych zgodnie z obowiqzuj'lcymi standardami. Zawiera t.ezbaz~ s terown ik6w do r6znych komponenl6w i pozwala na tworzenie i kompilowanie kodu online. Ulatwia to dzielenie SiEl kodern , praCEl w zespole oraz ponowne uzywanie raz napisanego kodu. Wygl11d okna kompilatora on-line pokazano na rysunku 3.

f t!CLCD,h it

'"'91f\<llP • . __ _ _ _ _. .

fl~•lt;j•

...,.,..., . , .

Hllli..t •"f••·t..-.1•

1iu: ""'1D( I !

t.::1.pr11.t: r 1 •..i1

'II

a .i

I .· 1 ~

Rysunek 3. Kompilator mbed dostElpny o nline, w oknie przegl<1darki internetowej

Wgra ni e programu na plylkE: odbywa SiEl poprzez podl11czenie jej za pomocq zl11cza USB i przeci11gni~cie kodu do odpowied-

niego okienka. Latwe jest tez debugowanie z uzyciem inlerfejsu CMSIS-DAP.

Marcin Karbowniczek, EP

u-blox C027-G35 dla czytelnikow Elektroniki Praktycznej Dzi~ki

uprzejmosci firmy Microdis, Elektronika Praktyczna ma do zaoferowania swoim czytelnikom trzy plytki deweloperskie u-blox C025-G35-0, wyposa:ione w modul GSM/GPRS SARA G350. Pozwalaj<t one na szybkie stworze nie wlasnego projektu urzqdzen sieciowych, zgodnie z koncepcjq ,,Internet of Things'', dodatkowo korzystaj11cego z pozycjonowania satelilarnego. Urz11dzenia Sq oferowane zgodnie z zasadami Klubu Aplikanl6w Pr6bek. Klub Aplikant6w Pr6 bek Kontynuujemy funkcjonowanie Klubu Aplikant6w Pr6bek, w ra mach kt6rego czytelnicy EP mogq otrzymywac pr6bki uklad6w elektronicznych i urzqdzen stosowanych w automatyce oraz dzielic si~ informacjami o stworzonych aplikacjach. Zasady dzialania Klubu sq proste. W kolejnych numerach EP pojawiajq si~ oferty pr6bek podzespol6w i urzqdzen, kt6re Redakcja rozdaje zainteresowanym nimi czytelnikom. Aby otrzymac pr6bki, konieczne jest wyslanie swojego zgloszenia, w kt6rym w skr6cie opisany zostanie przewidywany spos6b zastosowania wybranych pr6bek. Osoby, kt6re przeslq najciekawsze zgloszenia, otrzymajq pr6bki i zostanq zobowiqzane do uiycia ich w wybra nej przez siebie aplikacji. Nast~pnie przeslq do Redakcji opis gotowego wdroienia, wraz z ilustracjami. Opis ten zostanie opublikowany na stronie intemetowej EP oraz, ewentualnie, na lamach Elektroniki Praktyanej. Czytelnicy, kt6rzy spelniq opisane wymagania, b~dq mogli za darmo zachowac sobie otrzymane pr6bki, kt6re stanq si~ ich wlasnosciq. Uzyskajq tei punkty, wplywajqce na pozycj~ w rankingu Klubu Aplikant6w Pr6bek. Osoby z wi~kszq liczbq punkt6w b~d<t mialy pierwszei\stwo, podczas wyboru Czytelnik6w, kt6rzy otrzymajq kolejne z oferowanych pr6bek. ~zcz.e.g.61~".'Y...re.g·u·l·a.T11i~..~~·P· ..z~a.i duje .~i.~...na .~tr~~ i~ . intern e!o..v.ej.. ~lektroni.ki .P.ra. l<tyczn.e)•.....................

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf r.J6006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

75


Zasilanie obwod6w zarzenia lamp elektronowych

illLJlj]KK1

LSPS

LSP6

LSP7

R16

Uo• 12,6V

UJ

t

s

R10

R15

03<( R11

02 R9

LSPJ®-~~-+-~-+-~-+-~+--~+--~+---~_.~~~~----<0-~---+-~~+-----+-~-i~l--_.~~~~~~~~~>--~>--+---~+----+----18! LSP2

Rysunek 3 . Schemat ideowy stabilizatora napii:cia :Zarzenia d la lamp mocy Wykaz element6w R1: 110D,12W R2, R3, R8: 2,2 k!l R4: 300!1 RS, R12, R15, R16: 10 k!l (pot.

wieloobrotowy) R6, R10, R11 : 1 k!l R7, R13, R14 : 5,6 k!l

R9: 0,1 0/5 W Cl : 0,47 µ F C2: 2200 µ.F/25 V

C3 . .. C8: 3300 µF/35 V 01: dioda Zenera 9, 1 V 02, 03: 1N4007 IC1: LM358

urz11dzenia. Schema! ideowy proponowanego rozwi(\zania pokazano na rysunku 3. jest to typowy stabll izator napiQcia regulatorem szeregowym zbudowanym z uzyciem tranzyslor6w Tl i T4 pol(\czonych w uklad Oarlingtona. NapiQcie blfldU jest uzyskiwane za pomocq wzmacniacza operacyjnego IC1A przez por6wnanie napi(lcia o warlosci zadanej, otrzymanego na diodzie Zenera 0 1 (Uz= 9,1 V) i napi'lcia dzielnika zloi:onego z rezyslor6w RZ, R3 i R5. Napi11cie to jest proporcjonalne do napiQcia wyjsciowego.

Uklad ograniczajqcy pr<td zalqczania do warlosci rz(ldu 3,5 .. 4 A sklada si'l z bocznika R9, tr6d:la napiflcia odniesienia zlozonego z rezystor6w R15 i R16 oraz diody 03, wzmacniacza napiQcia blQdu IC1B i lranzystora sterujqcego T3. Napiflcie referencyjne olrzymujemy SiEl w wyniku spadku napiflcia na diodzie 03 w lqczonej w kierun.ku przewodzenia . )ego wartosc wynosi okolo 0,7 V. Bocznik R9 ma opornosc 0,1 ll, wiflC spadek napiQcia na nim po uslabilizowaniu si'l prqdu farzenia wynosi do 0,36 V. Potencjometrem R1 5 ustawia si11 na wejsciu wzmacniacza IClB napiQcie okoto 0,4 V, tzn., ze jesli prqd zarzenia przewyzszy 4 A (spadek napiElcia na R9 bEldzie w i11kszy od 0,4 VJ, wyjsciowe napiQcie wzmacniacza IClB zacznie otwierac lranzystor T3. Napiiicie dziel nika R4(f3 zmniejszy si'l, a po· niewaz jest ono napi'lciem odniesienia sla· bilizatora, to zmaleje r6wniez i wyjsciowe napi(lcie stabilizatora do takiej wielkosci, aby prqd zarzenia nie przewyzszat zadanej wielkosci, czyli 4 A. W miar<i rozgrzewania si'l lampy pr11d zarzenia zmniejsza si<i, napiflcie wyjsciowe rosnie i proces ten trwa

do momentu, gdy pn1d spadnie ponizej 4 A, a napi'lcie wyjsciowe osi<tSnie wartosc znamionow11 12,6 V. Proces narastania napi11cia wyjsciowego Uo jest podobny do tego z rys. 2, ale poniewa:i. inercja cieplna lampy 6S33S jest dnzo wiflksza, to i czas narastania jest dluzszy i wynosi okolo 60 sek. W tym czasie natiizenie prqdu :i:arzenia nie przekracza 4 .. .4,5 A. Stabilizator ma r6wniez przyzwoite parametry w calym zakre· sie napiflcia i prqdu obciq:i.enia: Dia ll..Uin = ± 10% zmiana napiflcia wyjsciowego ll..Uo= 0,03 V. Dia ll..lo= t A (zmiana Io w zakresie 3,3 .. .4,3 A) zmiana napi<icia wyjsciowego ll..Uo= 0,01 V. Dia ll..lo=3,3 A (zmiana lo w zakresie 1.. .4,3 A) zmiana napi<icia wyjsciowego ll..Uo= 0,03 V. Tranzyslor T4 powinien bye umieszczony poza plytkq na radiatorze o powierzchni minimalne rz(ldu 400 cm' . Jerzy Grnaderjan jurekl4@gazeta.pl

REKLt\~ f t\

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf r.J6006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

77


Multimetr i lokalizator przewod6w go wygodnie doprowadzic do mierwnego pr~e­ wodu, rury metalowej, szyny, gniazdka telefonicznego i innych, bez potrzeby dodatkowego p rzelqcz.ania. Co wa:i.ne, podczas wykonywan ia pomiar6w, mimo iz przy17.<\d ma odpowiednie zabezpieczenia, testowany przew6d doh1cwny do nadajnika n ie mo:i.e bye pod napi'1ciem. Pr/-ewody nie muszq bye zwarte na koficu. Czarnym klipsern ,.lapie siE( potencjal zierni, natorniast czerwonym mierzony obw6d. Producenl podaje, Ze moma w ten spos6b odnajdywac przewody czy rury pod 15-centyrnetrowq warstwq tynku. Typowo, w naszych mieszkaniach Si\ one schowane na gl~bokosci 2-3 cm, wif1C zasiQg detekcji jest wystarczajqcy do wiElkszosci popularnych wstosowafi. Nadajnik rozpoczyna prac~ po wcis ni'1ciu przycisku ,,Tone". Za pomocq przycisku ,,Se!" mo:i.na wybrac jede n z dw6ch dzwi'1k6w - modulowany lub ciqgty. Dz;vif1k nadajnika jest slyszalny w glo§niku lub sluchawkach po wlq· czen iu odbiornika, ustawieniu odpowiedniego poziomu gto§nosci oraz naci§ni'1ciu czerwonego przycisku i zbli:leniu kofic6wki-anteny do mie rzonego obwodu. Odbiornik jest bardzo czuty i nierzadko w czasie lest6w okazywalo siEl. ze odbieral sygnal pornirno stostmkowo du:i:ej odleglosci an te ny od mierzonego obwod u, jedn ak - co oczywiste - poszuki wany przew6d czy rura instalacyjna sq tam, gdzie slychac najsilniejszy dzwiElk. Inna konsekwencja du:l.ej czutosci jest taka, :le ustawienie zbyt du:i.ego poziomu dzwiElku powod uje, :le odbiornik ,,zbiera" z otoczenia zakJ6cenia w postaci przydzwiQku. Dlatego zasadna wydaje si'1 sugestia producenta zawarta w instrukcji, aby uzywac stuchawek i dzif1ki temu rnniejszego wzrnocnienia. Z drugiej stmny wiadomo jednak, ze przy pracach instalacyjnych lub budowlanych , uzywanie sluchawek nie jest zbyt wygodne i raczej bEldzie stosowany glo§nik odbiornika. Multimetr, w kt6ry jest wyposaiony nadajnik, jest moim zdaniem raczej ,,na doczepkEl''. Umozliwia pomiar napiflcia stalego i przemiennego o wartosci do 600 V (kat. Ill), rezystancji do 20 Mf! oraz testowanie zlqcza PN i zwarc napi<Jciem l ,5 V (lypowy prqd testowy 1 mA). Cz')stotliwosc mierzonego napiElcia przemiennego powinna rniescic siEl w zakresie lj. 50...60 Hz. Zakresy pomiarowe Sq wybierane automatycznie - multimetr ma ich pif1c dla pomiaru napiElcia stalego, cztery dla przemiennego i swsc dla rezyslancji. Test ciqglosci obwodu moze bye v"y konany n a dwa sposoby. Pierwszy z nich polega na pomiarw obwodu z.a pomocq nadajnika - po wciSni<lc iu przycisku ,,Cont", jesli rezystancja obwodu jest mniejsza od 10 kf!, zaswieca si') zielony sygnalizalor u mieszcwny na g6rze p rzyrz<1du. Drugi spos6b polega na uzyciu multimetru - selektorern wybieramy test ciqglosci, dol<1czamy kable pom iarowe multimetru do gn iazd, a dalej wszystko od\Jywa si'1 w typowy spos6b. jesli rezystancja obwodu jest rnniejsza od 35 fl, to zosla nie zal4czony sygnal akus tyczny. Na

Ta be la 1. Parametry techniczne lokalizatora przewod6w z multimetrem Voltcraft LSG-4 DMM Wyswietlacz

4 cyfry + symbole dodatkowe Maksvmalne wskazanie: 2000 Rezystancja wejsciowa na zakresie Lepsza nii 7,5 Mf! Ioomiaru naoiecia Zasilanie - nadajnik z multimetrem Bateria 9 V (6F22) i dwa paluszki AAA - odbiornik Bateria 9 V (6f22l Wymiary: 162 mmx74 mmx 44 mm - nadajnik z multimetrem - odbiornik 233 mmx 56 mmx27 mm Kategoria ochrony (tylko nadajnik CAT Ill 600 V, stopieri zanieczyszczenia 2 z multimetrem) Nieoewnosc oomiaru naoiecia DC: 200 mV :!:(0,8% + 4 dgt.), rozdzielczosc 0.1 mV :t:(1 3% + 4 datJ rozdzielczosc o001 VJO01 VJO 1 V/1 V 2 VJ20 VJ 200 VJ600 v Nieoewnosc oomiaru naoiecia AC 50 ...60 Hzl: :t:(l,3% + 6 dgt.), rozdzielczosc 0.001 VJ0.01 v 2 VJ 20 v 200 V/600 v ;:(1 8% + to dat.l rozdzielczosc o 1 v11 v Nieoewnosc oomiaru rezvstancii: 200 n ±(1,0%+6 dgt.), rozdzielczosc o, 1 .n 2 kf112o kf112oo kn ± (1,5%+ 4 dgt.), rozdzielczosc 0,001 kf!I0,01 kn/O,1 k!l 2 M!l ±(2,0%+ 5 dgt.), rozdzielczosc 0,001 M!l 20 M!l ±IS 0% + 8 dat.l. rozdzielczosc O01 MO Akustvcznv tester ciaaloSci: Svanal akustvcznv: Rezvstancia < 35 0 (zabezoieczenie 600 V, kat. Ill) Test zlacza PN: Napi~cie testowe: 1,5 v Prqd testowy: 1 mA (typowo) Zabezoieczenie: 600 v, kat. 111 Nadainik svanalu testoweao: Sygnat testowy: Ciqgly o cz~stotliwosci 800 .. 860 Hz, wobulowany 800... 1050 Hz Zabezoieczenie: 7S V DC SO V AC Wskainik statusu: Napi~cie maksymalne: SO V AC Ootvcznv tester ciaafoSc'i: < 10 kn Warunki uzvtkowania: -10 ... + ss· c Temperatura : Wilgotnosc: < 80% Wvsokosc n.o.m.: Maks. 2000 m

lym zakresie dziala p rzycisk ,,Mode", kl6rego nacisniElcie powoduje p rzelqczenie porni<ldzy funkcjq porniaru zl<icza PN, a testem zwarcia. Wybrana funkcjonalnosc m ultimetru i jedn ostka pomiarowa Sq wskazywane za pomocq syn1boli na wyswietlaczu LCD. Multimetr umoi.liwia pomiarwartosci maksymalnej, kt6ra jest wykrywana i zapamiEltywana po nacisniElciu ,,Max" oraz zatrzymanie biez11cego wyniku pomiaru po naciSlliElCiu ,,Hold". R6wniez w tym wypadku, wybrane furtkcje Sq sygnalizowane na wyswietlaczu. Przyrzqd ma jeszcze jedn4 funkcj~ pomiarowq, kt6ra mo:le przydac sif1 osobom zajmujqcyrn siEl instalowaniern telefon6w analogowych . Po wlo:i.eniu wtyku Rj-11 do gniazdka telefonicznego, jesli sy gnal w nim wy stElpujqcy ma prawidlowq polaryzacj<J, to sygnalizator Ll za.Swieca sill na zielooo, je5li nie, to L2 swieci sif1 na czerwono. )esli w czasie testu zostanie odebrany sygnal dzwonienia, to sygnalizator Ll bfldzie m igotal w jego takt. Ten sam test moze bye wykonany po dok1czeniu przyrzqdu za pomocq przewod6w z klipsarni - przew6d czerwony dolqcz.a siEl do linii ,,Lb'', nalomiast czarny do ,,La" . NapiElCie mierzone nie powin no przekraczac 50 V Do wsilania komp letu nadajnik + odb iornik potrzeba 4 baterii - dw6ch 9-woltowych 6F22 oraz dw6ch palttszk6w AAA. Paluszki slu7..q do z.asilania multimetru , natomiasl balerie 9-wollowe do zasilania nadajnika i odbiornika. Przyrzqd jest dostarczany z kompletem baterii

zasilajqcych. Ich zainstalowanie wymaga jedynie u2ycia wkr<ltaka krzyzakowego. Podstawowe parametry lokalizatora przewod6w z multimetrem Voltcraft LSG-4 DMM tunieszczono w tabeli 1.

Dia kogo l.SG-4 DMM? Lokalizator przewod6w z multimetrem to solidnie wykonany przyrzqd, kt6ry przyda Si.El przede wszystkim osobom zajmujqcym SiEl utrzymaniem i remontarni budynk6w, instalowaniem okablowania sieci teleinformatycznych, elektrykom oraz mechan ikom samochodowym. Moim zdaniem podstawowq funkcjq przyrzqdu jest lokalizowanie przewod6w i raczej nie nale:i;y nastawiac s iEl na pomiary 7.a pomocq wbudowanego multimetru. Zresztq, przeciEltnemu elektronikowi Sq potrzebne funkcje pomiaru natElzenia prqdu i pojemnosci, kt6rych 1iie ma te n instrument. Miejsce uzytkowania tego przyrz4du to raczej nie warsztat, ale wlasnie powstajqcy lub remontowany budynek, hala fabryczna itp. Warto tez pamif11aC, :i:e rury instalacyjne r6wniez przewodzq prqd elektryczny, wiElC i one w pewnych warunkach r6wniez mog4 bye odnajdywane w jego pomocq. Lokalizalor LSG-4 pomo:le nam w wielu r6znych sytuacjach po prostu uzyskac odpowiedz na pytanie - sk(!d ten pr.tew6d? Moim zdaniem to nieocenione zwtaszcza w starych budynkach , dla kt6rych CZf1Sto nie isb1iej<1 schematy instalacji elektrycznych lub instalacjach elektrycznych pojazd6w, jachl6w itp. Jacek Bogusz, EP

eWyd a1Eitiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'!J6006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

79


Redakcja Elektroniki Praktycznej

dzi~kuje

firmie Conrad za

udost~pnienie

przyrzqdu Voltracraft LSG-4 DMM do test6w

Voltcraft LSG-4 DMM Multimetr i lokalizator przewodow f ak mozna znaleic, kt6n;dy przebiegajq przewody instalacji elektrycznej, telekomunikacyjnej lub naglosnieniowej? Nie stanowi to :ladnego prob/emu, jesli sq widoczne. A jesli nie? Wiele razy slyszalem o r6:lnych metodach lokalizacji, ,,wpuszczaniu" sygnal6w, lokalizowaniu przewod6w za pomocq cewki i tym podobnych. Moina posluzyc siq tymi metodami, mozna r6wniez zdemolowac pomieszczenie rozkuwajqc scianq, ale moim zdaniem lepiej jest zastosowac sprawdzonq metodq i odpowiedni przyrzqd - Voltcraft LSG-4 DMM. Wydaje mi si~, :le podstawow<i funkcj<i przyrz<idu dostarczonego nam do przetestowania jest lokalizacja przewod6w elektrycznych. M6wiqc potocznie - ulatwienie odnalezienia miejsc, w kt6rych przebiegajq ukryte pod tynkiem lub np. pod panelami czy plytkami podlogowymi i stwierdzenia, gdzie S<\ przylqczone. Oodatkowo do tej funkcji, przyrzqd jest wyposaiony w multimetr mierzqcy napi~cie, rezystancj~. umozliwiajqcy przetestowanie zl<icza PN oraz sprawdzenie przejscia lub zwarcia. Na rzecz postawionej tezy S\\~adczy fakt, ze opisywany instnunent ma przewody testowe, kt6rych nie moma odlqczyc: par~ wyposa:lonq w klipsy oraz pojedynczy, zakoi\czony 4-kontaktowym wtykiem RJ-11. W opakowaniu przyrzqdu znajdziemy dwa elementy. Jeden z nich jest nadajnikie m sygnalu testowego z multimetrem, natomiast drugi to odbiornik z antenq schowanq w twardej oslonie z tworzywa sztucznego. Odbiomik nieco przypomina wygh1dem sond~ stan6w logicznych ze wskaznikiem akustycznym. Wydaje mi si~, 7.e jest on po proslu czulym wzmacniaczem akustycznym - bye moze wyposafonym w jakis nieskomplikowany detektor diodowy na wejsciu - o czym swiadczy wrazliwosc na zaburzenia odbierane z otoczenia, przydzwiQk sieciowy oraz dotykanie koftc6wki palcami. Obw6d wzmacniac:r.a jest :r.amkn i~ty w obudowie z tworzywa sztucznego z potencjometrem i przyciskiem zalqczajqcym glosnik. Opcjonal-

~NRRD ~

nie zamiasl glosnika mo:i:na u:i:ywa6 sluchawek - ich gniazdo (jack 3,5 mm) znajdziemy na obudowie. Sil~ glosu reguluje si~ za pomocq potencjometru z wl11cznikiem. Odbiornik jest zasilany z baterii 9 V typu 6F22. Nadajnik sygnal6w testowych wygl11dern przypomina multimelr. Obudowa z tworzywa sztucznego jest osloniQla gmnowq koszulkq zabezpieczajqcq i'I przed uderzeniern i upadkiern. Z tylu obudowy umies7..czono podp6rkEl, kt6ra umoZliwia ustawienie nadajnika na stole w pozycji pionowej, kt6ra moze przydac si~ podczas pomiaru napi~cia lub rezystancji. Obudowa rozszerza si~ ku g6rze, co ulatwia jej Lrzymanie. Na ,,g6rnym" koftcu obudowy Sq zamocowane kable doprowadzaj11ce do mierzonego obwodu sygnal testowy oraz wska.Znik optyczny sygnalizujqcy za pomocq kolor6w poprawnosc napiElcia w gniazdku telefonicznym (polaryzacja i obecnosc napi~cia], sygnal dzwonienia lub ciqglosc mierzonego obwodu. PoniZej wskaz-

eWycf.8nie dla: Jakub Rudolf t'96006)

nika umieszczono gumowe przyciski, od lewej: zalqczaj<1cy nadajnik ('ibne), umozliwiajqcy wyb6r sygnalu testowego (Sel) i zalqczajqcy test ciqglosci obwodu [Cont]. Pod nimi znajdziemy typowe po~llo wybom funkcji pomiarowej, identyczne jak w wi~kszosci multimetr6w. Pod nim, co jest nietypowe, umieszczono wyswietlacz, a jeszcze nizej przyciski do wyboru trybu pomiarowego. I wreszcie, na samym dole, pod pr-,;yciskami znajdziemy gniazda przewod6w pomiarowych multimetru. Moim zdaniem, takie umieszczenie wyswieUacza nie jest zbyt funkcjonalne - przytrzymujqC pr-qrzqd r~kq lub zmiei1iaj<1c funkcj~ pomiarow<i, po prostu zaslaniamy wyswieUacz. Lokalizowanie przewod6w polega na doprowadzeniu do nich sygnalu testowego z nadajnika i poszukiwaniu go za pomoc<i odbiornika. Generator sygnalu testowego jednoc:r.esnie zasila przewody zakoi\czone klipsan1i oraz wtykiem telefonicznym RJ-11. Dzi~ki temu mozna ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

W)i d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do uÂąy11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


Yokogawa PX8000 Oscyloskop do pomiarow mocy i obwodow zasilania, cz~sc 1 - przeglctd rozwictzan i przyrzctd6w do pomiarow mocy i obwodow zasilania Flrma Yokogawa znana jest uzytkownikom na calym swiecie jako producent przyrzqd6w pomiarowych o unikatowych cechach funkcjonalnych, precyzji i pii;knym designie. W wielu przypadkach trudno byloby zastqpic urzqdzenia Yokogawy innymi. W pierwszej czi;sci mtykulu dokonano kr6tkiego przeglqdu oferty.

YOl<DGAWA

+ PXIOIJO - - -

- - ---= --, r., - -• '-=-----

. - - r---i : ;

Zanim przejdziemy do om6wienia specy· ficznego oscyloskopu, jakim jest PX8000 omawiamy kilka zagadnien teoretycznych zwiqzanych z pomiarami mocy.

~ ~ ·-· .

Moc elektryczna - definicje, poj~cia

Dcfinicja mocy dla prqdu stalego (DC) jest prosta, wszyscy i'I doskonale pamifltamy. Moc jest to iloczyn napi~cia i prqdu: P

= u•1

Cz~sto

korzystamy z Lego wzoru w odniesieniu do rezystancji odbiornika energii R, przybiera on w6wczas postac: p = J'•R lub p = U'/R Sytuacja niece sifl komplikuje, gdy mamy do czynienia z prqdem zmiennym (AC). }ezeli prqd jest w fazie z nap iflciem definicja pozostaje wzglfldnie prosta, do obliczefi nalezy jednak brae wartosci sku· teczne tych wielkosci. Wz6 r na moc przy· biera postac: p = vH.\IS * f flMS W obwodach pn1du zm iennego rzadko wys tflp ujq obciqzenia czysto rezys tancyjne, zwykle mamy do czynienia z reaktan· cyjnymi odbio rn ikami energii o charakte· rzc indukcyj nym lub pojemnosciowym. Obciqzenia reaktancyjne majq zdolnosc magazynowania ene rgii. Zasilanie ich napi~ciem zmienny m powodujc okresowy przeplyw tej energii w przeciwnych kierun ka ch (do/z odbio rnika). Zmagazynowa· na w obciqzeniu reaktancyjnym moc zwracana do zr6dla, mierzona za okres, nazy·

wana jest mocq biern.:i. Ten rodzaj mocy nie zamienia sill w pracfl mechanicznq lub cieplo. Jest to mozliwe wylqcznie dla obciqzen rezystancyjnych, w6wczas iloscio· wo opisuje to moc czynna. W tym przypadku rozpatrujemy takq ·czi:sc energii, kt6ra w analogicznym obwodzie prqdu stalego spowodowalaby ten sami skutek. Rozpatrujemy wi'lc wartosci skuteczne napi~cia i prqdu. Nalezy zauwa:i:yc, ze moc czynna b'ldzie wyst'lpmvala praktycznie w kazdym fizycznym obwodzie elektrycznym, gdy:i: zawsze b'ldzie one zawieral jakis element o czystej rezystancj i (np. przewody doprowadzajqce o niezerowej rezystancji). Opisany wy:i:ej przeplyw energii pomilldzy obciqzeniem reaktan cyjnym i ir6dlem jest przyczynq przesuni'lcia fazowego mi'ldzy napi'lciem i pn1dem. Ostatecznie moc czynna jest okreslona zaleznosciq: p = VRM.'i*I RMS * cos e gdzie a jest k&tem prz.esun illcia fazowego mi~dzy napi~ciem i prqdem. Przez wiele lat stosowano w elektron ice stosunkowo proste techn iki budowy urzqdzef1 zasilajqcych wykorzystujqce ele· menty liniowe. Rozwiqzania takie charakteryzowaly sill mal& sprawnosci<t. a wi'lc r6wnie:i; sporymi stratami, n ie sprawialy jednak wi~kszych trudnosci podczas po-

eWyc8@nie dla: Jakub Rudolf t'!J6006) W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

miar6w parametr6w. Cz~stotl iwosc sicci energetycznych r6wna 50 lub 60 Hz jest na tyle niska, ze pomiar nawet 30. harmo nicznej n ie stanowi willkszego wyzwania technicznego. Technika jednak szybko posurn:la si~ naprz6d. Obecnie coraz cz~sciej stosowane sq zasilacze impulsowe i prze· twornice pracuj11ce z duzymi CZflSlotliwosciami. Pomiary takich urzqdzefi nie Sq juz tak trywialne, ba... , coraz cz~sciej nalezy siflgac po bardzo wyrafinowane, spec jalizowane przyrzqdy. Stosowany w dalszej CZflSci artykulu termin ,,pomiary zasilania" nalezy odnosic zar6wno do wszelkiego rodzaju urzqdzef1 zasilajqcych, jak i sieci elektrycznych i energetycznych. Nie chodzi jedynie o samq moc, ale tez szereg innych zwiqzanych z niq parametr6w.

Przyrz'ldy pomiarowe wykorzystywane do pomiarow zasilania Przydatno§c zwyklego oscyloskopu cyfro· wego do pomiar6w zasilania nie jest zbyt duza z kilku powod6w. Najwa:i:niejszym jest brak funkcji pomiarowych wykonujqcych specjalistyczne obliczenia. Potrzebne S<\ r6wnie:i: odpowiedn ie sandy, np. wyso· konapi'lciowa i prqdowa. Problemem maze bye takze liczba dosl'lpnych kanal6w ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


___,., __

-

111"9'AAKllll-

-

nun

(]EJ l•tUllUJ 11111-n

lscv 1....,..,; ftll'f

miaru. vV precyzyjnym analizatorze mocy WT3000 zas losowano inne rozwi4zanie. Obliczenia oparto na usrednianiu wyktadniczym (EAMP - Exponential Average for Measuring Period) wyko rzystujqcym spec jalny fillr cyfrowy. Metoda ta w przeciw ienstwie do spotykanej r6wniez metody ASSP (Average Synchronous Source Period) nie wymaga precyzyjnego okre§lania okresu badanego przebiegu, zapewniajqc jednoczesnie bardzo du:i:4 doklad nosc obliczelL Wad'! jej jest natomiast stosunkowo dlugi czas aktualizacji pomiar6w. Ola zapewnienia duzej dokladnosci i powtarzalno§ci pomiar6w niezb~dne jest wykonywanie okresowych kalibracji przyrzqdu. Kalibracja nie eliminuje jednak blfld6w wynikaj'jcych z wyshjpowania sygnalu wsp6lnego na wejsciach napil)· ciowych i pr(!dowych . Pojawiaj(!cy si(I na nich wysokocz~stotliwo5ciowy szum stanowi ir6dlo pr'jdu przeptywaj'jcego przez pojemnosci uplywu do ziemi, a na skutek nawet niewielkich r6znic w budowie poszczeg6lnych tor6w pomiarowych generowane S(! dodalkowe bl(ldy przelwarzania analogowo-cyfrowego, a w konsekwencji dalsze bl~dy pomiar6w. W celu m inimalizacji tych efekt6w konieczne jest zapewnienie wysokiego wsp61czynnika ttumienia sygnal6w wsp6lnych CMRR (Common Mode Rejection Ratio) we wszystkich kanalach pomiarowych. W czasie wykonywania pomiar6w mocy mog(! wyst(lpowac nuktuacje obci(!zen ia. Najprostsz'l metod'l eliminacji wynika j'jcych z tego bl~d6w jest usrednianie wynik6w. W miernikach mocy WT310/ WT330 Yokogawy mozliwe jest wybieranie usredniania wykladniczego lub kroczitcego, gwarantujqce uzyskiwanie dokladnosci rzf)d u 0,1%. S(! jednak przypadki, w kt6rych usrednianie nie jest wskazane. Po wylqczeniu tej funkcji m ierniki dokonujq 10 pomiar6w w ci'jgu sekundy. W takim trybie mierzona jest na przyktad mac rozruchowa silnika, mac kuchenki mikrofalowej ilp. Coraz wi~kszq popularnosci'l wsr6d milosnik6w motoryzacji ciesz<1 si') samochody z nap~dem hybrydowym. Pomiary

"......u

mPflOftn

~ lotM

napl)du eleklrycznego mozna wykonywac na przyklad precyzyjnym miern ikiem Yokogawa WT1800. Odz nacza si~ on jeszcze wi~kszq dokladnosciq niz wspomniane WT310/WT330, oferuje ba rdzo szybkie pozyskiwanie danych umozliwiajqce dokonywanie pomiar6w napil)cia/prqdu/ mocy w sieciach 3-faz.owych, ale tez momentu obrolowego, prQdko§ci obrolowej i mocy mechanicznej z 5-milisekundowymi odsl(lpami czas u przy wyl(!czonej sync hron izacji zewnQtrznej. Po w tqczeniu synchronizacji wewn~trznej pomiary S<\ robione z odsl'lpami co 1 ... 100 ms (w zaleznosci od cz~stotliwosci zewnQtrznego przebiegu synchronizujqcego). Zaslosowania tego przy rz(!du Sq znaczn ie szersze, np.: w sprzQcie kosmicznym, energelyce alternatywnej ilp. Do rutynowych, codzien nych pomiar6w mocy mozna polecic analizator WT3000. Standardowo zapewnia on odswiezanie danych na wyswietlaczu co 50 ms, ale dost~pna jest tez opcja pomiaru cykl do cyklu. Miernik jest n iezastitpiony w pomia rach inwerler6w folowoltaicznych, i lransformalor6w mocy.

Rejestrator oscyloskopowy, systemy akwizycji danych Badanie system6w zasilajqcych cz~slo wymaga d!ugoterminowego sledzenia parametr6w, lrwaj(!cego nawel do 200 dni. Wykorzystywane do tego przyrz&dy muszit bye przyslosowane do magazynowania d uzych ilosci

eWyc82nie dla: Jakub Rudolf t'96006)

danych, najczl)sciej zachowujq przy tym funkcjonalnosc zwyklych miernik6w mocy. W ofercie Yokogawy znajduje siQ ScopeCorder DL850, kt6ry z opcjq /G5 maze mier zyc 125 parametr6w syslem6w zas ilania i wyswietlac je w czasie rzeczywistym. Przyrzqd ten ma budow') oscyloskopu, ale nawet je§li tak si~ go zakwalifiku je, to nie b~dzie to zwykly oscyloskop. Wyr6ZniajqCq cech<1 jest mo:i:liwosc konfiguracji kanat6w wejsciowych zawierajqcych 16-bitowe przetworniki analogowo-cyfrowe. Elementy te poprawiajq dokiadnosc pomiar6w, kt6ra zdecydowanie przewyzsza dokladnosc osiitganit w zwyklych oscyloskopach .

Precyzyjny oscyloskop do pomiaru mocy PXBOOO to ostatni, najbardziej zaawansowany techn icznie przy rz<td Yokogawy wykorzystywany do pomiar6w mocy. BQdzie on dokladnie om6wiony w drugim odcinku artykulu, a teraz tylko kr6tko go scharakteryzowano. PX8000 pokonuje ograniczenia zwyklych miernik6w mocy i oscyloskop6w wykorzys tywanych do takich pomiar6w. Mozna go z pewnosciq zakwalifikowac jako oscyloskop, polwierdzeniem tego jest zasada pomiaru wykorzyslywana w podstawowym trybie pracy. Przyrzitdem tym mo:i:na mierzyc zar6wno stale, jak i zmienne parametry mocy. Cech'! wyr6zniaj'jca S'j pomiary kursorowe, wyznaczaj<1ce przedzial analizy przebiegu. Jest to lryb szczeg6lnie przydatny na przyktad podczas analizy zjawisk przejsciowych. Podobnie jest z badaniem zuzycia energii przez urz(!dzenia b<id&ce w stanie uspienia, a nast~pnie przechodzqcych do stanu aktywnego. Stany przejsciowe mierzy si ~ oscyloskopem PX8000 wykorzystujqc Lryb analizy trendu cykl po cyklu. Najwi~ksz<1 zalet<1 oscyloskopu PXBOOO jest duza szybkosc akwizycj i danych i szerokie pasmo. Dzi~ki tym cechom, przyrz'jdem tym mog'l bye wykrywane nietypowe zjawiska wystl)pujqce w nowoczesnych syslemach zasi lania, przetwornicach, falownikach, zasilaczach impulsowych ilp. Jaroslaw Dolinski, EP

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze c. h n i an i a.


Yokogawa PX8000 - oscyloskop do pomiar6w mocy i obwod6w zasilania pomiarowych, np. do zmierzenia napi~c i prqd6w w sieci 3-fazowej, do dyspozycji nalezy miee co najmniej 6 wejSt. \IV ofercie Yokogawy znajduje si~ wprawdzie oscyloskop DLM4000 oferowany z opcjami programowymi do pomiar6w elektrycznych, ale trudno ten przyrz&d zaliczye do typowych. Jest to pol~ima, 8-kanalowa maszyna, kt6ra z dedykowanymi opcjami zbliza sill bardziej do przyrz&du specjalistycznego ni:i; uniwersalnego, jednak zestaw element6w regulacyjnych jest charakterystyczny dla zwyklych oscyloskop6w. W nowoczesnych oscyloskopach cyfrowych implemen towane sq ztozone obliczenia matematyczne, kt6re mog& bye wykorzystane do wyznaczan ia parametr6w zasilania. Potrzebne do tego wartosci napif)e i pr&d6w zbierane Sq w procesie akwizycji. Do obliczenia np. mocy czynnej wystarczy wprowadzic odpowiedniq formulfl w funkcji obliczeniowej. W og6lnym przypadku mac czynna jest wyrazana wzorem:

I I I k~N-1 P = ;-: 11(1) · i(t)dt : - L:u(k) · i(k) · l\t

1

f 0

N

t•O

gdzie T jest okresem przebiegu, a N jest liczbq pr6bek zebranych w jednym okresie. Dost~pne funkc je obliczeniowe to jednak nie wszystko. Do pomiar6w parametr6w zasilania, szczeg61nie w przypadku nowoczesnych urzqdzet'l, stawiane sq ostre wymagania dotycz'lce w ielu parametr6w oscyloskopu (lub specjalizowanego miernika). Sq to: • Pasmo analogowe. Pasmo oscyloskopu musi bye na tyle szerokie, aby obejmowalo skladnik widma mierzonej mocy o najwy:i:szej czf)stotliwosci. \IV dokumentacji technicznej podawane jest zwykle lzw. pasmo 3-decybelowe, co oznacza, ze na jego ko ncu sygnat jest zmniejszony o 30% w odniesieniu do poziomu sygnatu z poczqtku pasma. Gdyby przyj'lc takie parametry, oznaczaloby to, ze pomiary najwyzszych harmonicznych bytyby zani:i:one. Z tego wzglf)du zalecane jest, aby pasmo oscyloskopu bylo szersze, niz najwyzsza harmoniczna mierzonej mocy. • Pamif)c i szybkosc pr6bkowania. Szybkose pr6bkowania powinna bye wif)ksza ad najwyzszej skladowej widma. Aby prawidlowo oddae ksztalt sygnalu, czf)stotliwose pr6bkowania powinna bye wyzsza np. 10-krotnie. Pr6bki sygnatu S'! zapisywane w pa· mif)ci. Jej wielkosc m usi bye na tyle duZ8, aby pomiescila wymaganq liczbfl petnych okres6w przebiegu. • Dokiadnosc. Dokladnosc oscyloskop6w zwykle miesci sifl w przedziale mif)dzy 2,5 a 3% dla pomiar6w DC. Parametr ten pogarsza sif) dla pomia·

r6w AC. Prod ucenci Czflsto nie podajq wprost dokladnosci oscyloskop6w, kojarzq jq z parametrem ENOB, czyli rzeczywistq rozdzielczo,iciq. W wi~k­ szosci oscyloskop6w stosowane sq przetworniki 8-bitowe. • Wplyw paramelr6w sond na wyniki pomiarow. Oscyloskopy sq przystosowane do pomiar6w napif)e (i to niezbyt wysokich, rz~du kilkudziesifl· ciu wolt6w). Pomiary urzqdzen i sieci zasilajqcych wymagajq stosowania specjalnych sond wysokon api~cio­ wych i prqdowych, kt6re dopasowujq sygnal wejsciowy do dopuszczalnego zakres u i postaci. Kazda so nda moze jednak pracowac w okreslonym dla niej pasmie. Powstaj'l wif)c dodatkowe bl~dy wynikajqce z tego ograniczenia. Nie bez znaczenia dla pomiar6w zasilania S'l op6znienia i wsp61czynniki slew rates charakteryslyczne dla zastosowanych sand. Sq one przyczynq powstawania blfld6w fazowych , kt6re powinn y bye korygowane podczas wykonywania obliczef1. • Wplyw wszystkich element6w torn pomiarowego na calkowitq dokladnose pomiaru mocy. Jak wynika ze wzoru na moc w obwodzie prqdu zmiennego, parametr ten zalezy od kilku czynnik6w mierzonych r6Znymi kanatami pomiarowymi, z uzyciem r6znych sand pomiarowych. Calkowita dokladnosc pomiaru zalezy wiqc od parametr6w kazdej z zastosowanych sand, przy uwzglf)dnieniu wnoszonych przez nie bl~d6w fazowych.

Korzysci wynikaj<ice z oscyloskopowej melody pomiaru mocy Pomiar mocy sieci jednofazowych mozna wzgl-idnie latwo przeprowadzic wykorzysluj qc oscyloskop. Trudno nato miasl oszacowac bl'ld takiego pomiaru i zapewnic duzq powtarzal nose wynik6w. Mozna szacowac, ze bez specjalnej kalibracj i uzy· skuje sill dokladnosc rz-idu 5... 10%, a wif)c wystarczajqC'I do wstf)pnej oceny badane-

go obiektu i sprawdzenia zgodnosci z norn1ami.

Do pomiar6w mocy bardzo dobrze nadaje sifl 8-kanalowy oscyloskop DLM400 Yokogawy z opcjq /G4. Zapewnia on calkow icie automatyczne wykonywanie pomiar6w mocy, praktycznie bez zadnych czyn· nosci manualnych i bez wykorzystywania kursor6w. Automatycznie dokonywana jest tez korekcja parametr6w stosowanych sond. Opcja /G4 zawiera funkcje obliczajqce parametry jako5ci mocy. Oscyloskop ten nadaje sill m.in. do pomiar6w przetwornic pracujqcych z wysokim i CZflSlolliwosciami, dla kt6rych nawel wysokoczf)stotliwosciowe mierniki mocy okazujq sill niewystarczajqce.

Mierniki i analizatory mocy W przeciwienstwie do oscyloskop6w, specjalizowane mierniki mocy i analizatory jakosci mocy charakteryzuj& sif) ba rdzo duzq dokladnosciq. np. miern ik Yokogawa WT3000 zapewnia dokladnosc 0,02...0.04% zakresu. Tak d u:i:a dokladnose wymaga kal ibracji w specjalizowanych laboratoriach gwarantujqcych mate niepewnosci pomiarowe i umozliwiaj'lcych przeprowadzenie kalibracj i dla wysokich CZflStotliwosci. jednym z lakich laboralo· ri6w jest Yokogawa European Standards Laboratory. Mierniki mocy mierzq mac sredniq wydzielan'l na obciqzeniu w zada nym przedziale czas u. Wykorzystywany jest do tego najcz~sciej procesor DSP wyko nujqcy operacjfl calkowania napiflcia i pr'ldu w ka:i.dym cyklu przebiegu. Po ewentualnych innych obliczeniach wynik jest wyswietlany na wskazniku cyfrowym. jedn'l z wiflkszych lrud nosci spraw ia dokladne okreslenie cyklu mierzonego przebiegu . Najczl)Sciej wykorzystuje sill do tego detektor przejscia przez zero, ale na skutek wplywu ewentualnych sktadowych wysokoczflstotliwosciowych i szumu, operacja ta maze bye wykonana z ograniczon& doktadnosciq. Zaslosowanie fillru dolnoprzepustowego nie jest wskazane ze wzglfldu na jego ewentualny wplyw na wynik po-

[•

IJ IJ

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~~1~.:rl11:z~5d0J lf t'!J6006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

81


32 bity jak najproSciej - STM32FO (5) Przechowywanie danych w pamic:ci Flash i monitorowanie zasilania Kolejny przyldad dla plytki STM32FODISCOVERY prezentuje uiycie pami~ci Flash i monitora napi~cia zasilania. Pretekstem do przedstawienia tych blokow mikrokontrolera b~dzie projekt urzctdzenia rejestrujctcego catkowity czas swojej pracy. Podczas pracy urzqdzenia nasttlpuje zliczanie czasu, a przy wylqczaniu zasilania calkowity czas jego pra· cy w sekundach jest zapisywany do pamitici Flash. Przy ponownyrn wlqczeniu licznik czasu pracy jest inicjowany wartosci4 zapam ititanq w pamitici nieulot· ncj. Gotowy projekl o nazwie PVD-Fl as h jest zawarly w nowej wersji pliku FOt u tor ial . zi p . Przedslawiony przyklad mo:i;e bye uruchomiony na dowolnym mikro kontrolerze rodziny STM3ZFO za wyjqtkiem serii STM32F030, kt6ra nie jest wyposa:i:ona w monitor nap iticia zasilan ia.

Organizacja pamif:ci Flash Pamitlc Flash w mikrokontrolerach STM32FO jest po· dzielona na slrony o rozmiarze 1 KiB. Najmniejszq jednoslkq kasowania jest strona, a jednostkq zapisu - slowo 16-bitowe. W stanie skasowanym wszystkie bity kom6rki pam i~ci majq wartosc 1. Do bezpiecznego przechowywania danych w pamitlci Flash nale:i:y zarezerwowac przynajmniej dwie strony, tak, aby podczas kasowania jednej z n ich informacja byla trwale zapisana na drugiej slronie. Cala pamitlC Flash stanowi w STM32FO jeden blok - podczas wykonywa· nia operacj i kasowania lub zapisu :iadna kom6rka pamitlci Flash nie mo:i:e bye odczytywana. Pr6ba odczytu pamitlci, np. w celu pobrania instrukcji, powoduje wslrzymanie pracy procesora do zakoficzenia operacji kasowania lub zapisu.

Sposob przechowywania danych Program dernonstracyjny bfldzie zapisy· wal do pamitici Flash slowa 32-bitowe zwierajitcc wartosc licznika czasu pracy. Aby uniknqc zbtldnego kasowania pami~ci, powodujqcego jej zu:i:ycie, ko· lejne wartosci licznika bfldit zapisywane do kolejnych kom6rek pamitlci, a zapis btidzie nasl(/ powal podczas wyh\czania zasilania urzqdzenia. Na przechowy wanie danych zostanq zarezerwowane dwie kol ejne slrony pami~ci polo:i:one poza obszarem zajmowanym przez program. Na ka:i:dej stronie mozna zapisac 256 wartosci licznika. Kaso wan ie stro ny b~­ dzie naslQpowalo po je j za pelnieniu i za-

nie dla: Jakub Rudolf t'!J6006)

pisaniu pierwszej wartosci na drugiej stronie. W ten spos6b b~dzie my mieli gwaran cj~. ze pami~c b~dzie zawsze zawierata waznit warlosc licznika. W rozwiqzaniu produkcyjnym nale:i:aloby wzmocnic bez· pieczeiislwo danych przez dodanie zabezpieczenia przed blQdnym zapisem, np. poprzez wprowadzenie sumy kontrolnej; w naszym przykladzie pominiemy to zabezp ieczenie.

Kasowanie i zapis pamif:ci Flash Operac je na pamiQci Flash sq wykonywane za posrednictwem slerownika pamitlci, kt6rego rejestry stern· jqce Sq rep rezentowane w iflzyku C przez struklu rfl FLAS H. Przed wykonaniem operacji kasowania lub programowania niezbtldne jest wlqczenie modulu F LAS H w rejestrze R CC> AHBENR oraz odblokowanie dosl~pu do pamiqci przez kolejny zapis dw6ch kluczy do rejestru F LASH- >KEYR. Warto§ci kluczy Sq zdefiniowane w pliku stm 32 fOxx . h pod nazwami FLASH_ FKE Yl i FLASH FKEY2 .

Operacje na pamitlci Sq inicjowane przez zap is re· jestru F LAS H- >CR. W celu skasowania slrony nalezy: • zapisac do rejeslru FLASH- >CR stowo z uslawionym bitem PER; • zapisac do rejeslru F L ASH- >AR adres nalezqcy do kasowanej strony; • zapisac do rejestru FLAS H->CR slowo z uslawionym bitem STRT .

l Listing

················· ~ ······· · ·· · ··· · ·· · · ·········· ········· ··· ···· ··· · ·· · ··· · ···················································

j

1 . Proqra.m demonstracyj ny : /* ; STM32FO tutor i al PVD and Flash data s t orage demo . gbm, 04 ' 2014

~

i j

j

*I

1 ff i nclude " s tm32f0discovery . h"

i //==================================================== i #def ine SYSCLK FREQ (HSI VALUE) ! #define SYSTICK_FREQ 100 : #def ine BAUD_ RATE 115200

i #define i #def ine

DFLASH ADDR Ox08003800 dflashl 6 ( (uintl6 t *) DFLASH ADDR) ; #define dflash_p gO ( (u i nt32=t ') DFLASH=ADDR) : #define dflash_pgl ( (u int32_ t *) (DFLASH_ADDR + 1024) )

i1 11---------------------------------------------------voi d Sys ternin i t (void) iI :)

ELEKTRONIKA PRAKlYCZNA 5/2014

e elektroniczne przeznaczone w,t~cznie do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.

83


..................................................... Listing 1 . c . d.

I

/ /= =================================================== static const struct init_ entry_ ini t _table ( J {

II

enabl e per ipher a l s

{&RCC->APBl ENR, RCC_APBl ENR_PWREN) , {&RCC->APB2ENR, RCC APB2ENR USARTl EN ) , {&RCC- >AHBENR , RCC AHBENR GPI OAEN // UART I RCC_ AHBENR_ DMAlEN 1-RCC_ AHBENR_ RSTVAL) , II port setup {&GPIOA- >AFR [l ] , BF4{ 10 , l l I BF4 (9 , 11 ) , //USART pins 10 - RX , 9 - TX {&GPIOA->MODER, GPI OA MODER SWD I BF2(10 , GPIO MODER AF) I BF2(9 , GPIO_MODER_ AF) ) , II UART pi ns as AF II Flas h u nlock {& FLASH- >KEYR , FLASH_ FKEYl } ,

(&FLASH- >KEYR, FLAS H_ FKEY2) , II USARTl setup { ( I032pl&USART1- >BRR, (SYSCLK FREQ + BAUD RATE I 2) I BAUD RATE ) , {&USART1- >CR2 , USART CR2 TXINV T USART CR2 RXINV) , // I nvert- TX & RX {&USART1- >CR3 , USART- CR3- DMAT ) , /I e nabl e-Tx OMA {&USARTl->CRl , USART- CRl-TE I USART CRl UE) , // enable l/SysT ick set up { &SCB->SHP ( l ] , Ox 80c00000} ,

Pe ndSV l o west p r ior ity,

II

Systi ck hi g he r

{&SysTick - >LOAD , SYSCLK FREQ I SYSTICK FREQ - ll , I &Sy sTick - >VAL,

0} ,

-

{&SysTick- >CTRL , SysTick CTRL CLKSOURCE Msk I SysTi ck_CTRL_TICKINT_Msk I SysTick_CTRL_ENABLE_ Mskl , II PVD setup {&PWR- >CR, PWR CR PLSV(5) I PWR CR PVOE ) , // 2 . 5 8 v, enable

II

i n ter r up t s and-s l eep

-

-

{&EXTI ->RTSR, 1 « 16 ), I I PVD {&EXTI ->IMR, 1 « 16), II PVD {&NVIC - >I SER[O] , 1 << PVO I RQn} , //enable interrupts {&SCB- >SCR, SCB SCR SLEEPONEXIT Msk} , II s l eep while not i n handler I 0 , 01 -

l;

//========================================================= s tatic vol a t i l e u i nt32_t p rev_up_time = 0 , up_t i me = O; stati c u i n t 32 t i dx • O; II flash data i n de x sta t i c u i n t 8 i t i me [ l l ) • '' 1234 56789 \ r\nn ;

//==========~==============================================

i nt main(void) {

writereg s(init table ) ; DMAl Channel2-> CMAR

=

(u i nt32 t)time ;

DMA1-Channe l2 ->CPAR = (u i nt32- tl &USART1->TDR; (dflash_ pgO[ 0 I ! • Ox f fffffff && dflash_pg l [ 0 I ' • Oxffff f fff )

I I i

i i

i i i

!:

li

!: !; i

l: i i

l; ; ; ; ; ;

l l l

I

if {

II both pages in use - one should be e rased FLASH - >CR = FLASH_CR_ PER; II se l ect page to erase FLASH - >AR = dllash pgO[O J < dllash pgl [OJ luint32 t)dJlash pgO : (u i nt32 t)dflash pgl ; FLAS H- >CR =- FLASH_CR_STRT ;

-

FLASH->SR • FLASH_SR_EOP ;

I

)

if (dflash_pg l [ 0 I ! = Ox ffffffff ) i dx = 256 ; I I use page 1 while (idx < 512 && dflash pgO I idx ) ! = Oxffffffff l prev_up_ time = dflash_pgO [Tdx ++ ] ; i f (id x == 5 1 2) idx = 0 ; up_t i me = prev_up_t i me ;

I

//go to s l eep

~WFI () ;

l

// === ===== == ===== = == == ============= === ==== ====== == == = = = ====~

void PVO IRQHandler {void ) { EXTI - >PR = 1 << 16; // c l ear in t errupt rq i f (up t1me 1= prev up time) { - -

II

coun t

c hang ed - write

Flash

FLASH - >CR • FLASH_CR_PG; ,_. 2 ] = up time ;

dflashl6[idx FLASH - >SR = FLASH - >CR = dflash l 6 [ i dx FLASH - >SR =

FLASH SR EOP ; FLASH:CRJG; * 2 + 1 ) = up time » FLASH_SR_EOP ; p rev_up_t i me = up_time ;

I i

16 ;

l

//=========================================================~

voi d SysTick Handler (voidl {

static uint8 t s di v = 50 ; i f (++ sdi v ~= SYSTICK FREQ) { u i nt32_ t t ; i nt i ; sdiv = 0 ;

t = ++ up time ; II show for Ii = 8 ; i >= 0; i -- l {

time [ i ] t

=

t

% 1 0 + ' 0 ';

/ • 10;

)

II

init OMA for time stri ng transfer

OMAl_Chan nel 2->CCR = 0; II d i sable DMAl Channel2- >CNDTR = s i zeof l t ime l; II no . of items II iOcrement memory adress, mem->periph , enable DMAl Channel2->CCR = DMA_CCR_MINC I DMA_CCR_ DIR I OMA_CCR_EN;

I I i

li i

I I ; l l

; ; l l l

Il

·············-·-·-··--·-·--·-·-·-·································································································-·-·-·-·-····-·-·-·-·-·-·-····-····-···································.!

eWyc8!jni8 ECtkuRQ.~~~mrd.~Jfi t'96006) W\ d an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.


W celu zapisu slowa 16-bitowego do pami!lci nalezy zapisac do rejestru F LASH- >CR slowo z ustawionym bitem PG, a naslfipnie zap isac programowan<i wartosc slowa 16-bitowego pod adres, pod kt6rym ma ono bye umieszczone w pami'ici Flash. Operacja kasowania moze trwac do 40 ms, a zapisu siowa - do 60 µs . Poniewaz program jest wykonywany z pamiQci Flash , jego wykonanie zoslaje wslrzymane na czas operacji - dlatego w programie nie jest sprawdzany bit BSY w rejestrze FLASH - > S R. Stan ostatnio zleconej operacji mozna odczytac z rejes tru F LAS H-> SR po jej zakonczeniu. Bit EOP oznacza jej pomyslne zakoii.czenie. Po zakonczeniu operacji nalezy ten bi t wyzerowac, zapisujqc do FLASH- >SR slowo z ustawionym bitem EOP .

Monitor napi-:cia zasilania Monitor napiqcia zasilan ia jest CZQSCifl modu lu PWR. Jego dzialanie polega na generowaniu pojedynczego sygnal u PVDO, kt6ry p rzyjmuje wa rtosc O gdy napiElcie zasilania przekracza zaprogramowanq wartosc progowq, a 1 - gdy napificie zasilania s padnie ponizej okreslonej granicy. Komparator napiElcia charakteryzujc sifl histerczq o k. 100 mV. Dosl!lP do rejeslr6w modulu PWR wymaga wl<1czenia w rejestrze RCC->APBlENR. Monito r zasilan ia jest programowany poprzez zapis do rejeslru PWR->CR. Ustawienie bitu PVDE powoduje jego wlqczenie, a 3-bitowe pole P LS zawiera zadanq wartosc napi'lcia progowego. Odwzorowanie wartosci pola w poziomy napi~c jest opisane w dokumencie STM32F051xx Datasheet. Pon iewaz na ply tce STM32FODISCOVERY mikrokontrolcr jest zasilany nap i'iciem ok. 3 V, w przyktadzie zaprogramowano delektor na nominalne napi'lcie progowe 2,58 V. Aktualnq wartosc wyjscia PVD mozna odczy tac programowo z bitu PVDO rejestru P WR- > CS R. Zmiana tej wartosci moze r6wniez spowodowac zgloszenia przerwania za posrednictwem modulu EXT!.

Sterownik przerwan EXTI Sterownik przerwan EXT! posredn iczy w generowaniu sygnal6w zgloszenia przerwan z tych blok6w mikrokontrolera. kt6re mogq pracowac w stanach gl'lbo kiego uspienia i mogq powodowac wybudzenie mikrokontrolera. jednym z Lakich blok6w jest monitor napi((cia zasilania, dlatego uaktywnienie

przerv~rania

PVD wymaga zaprogramowania zar6wno slerownika EXT!, jaki i gl6wnego sterowni ka przerwan rdzenia Cortex-MO - NVIC. Sygnal stanu detektora PVDO jest doprowadzony na wejsc ie EXT! o numerze 16. W celu umozliwienia zgloszenia przerwania przy spadku napificia zasilania, sygnalizowanego zmianq stanu PVDO z o na 1, nalezy: • ustawic bit 16 rejes tru zezwolenia na zgloszenie przerwania od narastajqcego zbocza sygnaiu - EXTI - > RTSR;

ustawic bit 16 rcjcslru zezwolenia na zgloszcnic przerwan z poszczeg6lnych :lr6del - EXT I > IMR; • wlqczyc przerwanie PVD w s terowniku przerwan

Dzialanie programu Plik zr6dlowy program przedstawiono na listi ngu 1. Program demonstracyjny od m ierza czas swojego dzialania i wysyia go co sekundfi w postaci znakowej przez UART, a przy zaniku zachownje licznik czasu pracy w pami'lci flash. Do odmierzania czasu uzyto timera systemowego SystTick. zaprogramowanego na CZQStotliwosc 100 Hz. Podobnie, jak w kil ku poprzednich projektach, modul UART zostal zaprogramowany tak, ze wyjscie TXD (PA9) mikrokontro lera moze zostac pol<iczone bezposrednio z wejsciem RXD interfejsn RS232 (styk 2 zlqcza DB9), bez potrzeby stosowania translatora poziom6w. Poniewaz inlerfejs USB zapewnia poh1czenia mas, w warunkach doswiadczalnych mozna u:i;yc pojedynczego przewodu. \>Vartosc licznika moz na wyswie tlic na kompu terze PC w p rogram ie terminala, skonfigurowanym na parametry transmisji 115200, 8, n, 1. Podczas inicjowa nia nasl'lpuje obnizen ie priory· tetu przerwania SysTick, tak, aby przerwanie od zaniku zasilania powodowaio natychmiastowe wywolanie jego obslugi i zapis danych do pam i~c i Flash . Adres fragmentu pami'lci Flash uzywanego do zapisu danych okresla stala DFLASH_ADDR. Po zap rogramowan iu rejeslr6w peryferiali program najpierw sprawdza, czy wartosci licznika Sq zapisane na obu stronach pami'lci Flash u:i;ywanych do przech owywania danych . Moze to miec miejsce tylko wtedy, gdy przy poprzednim wylqczeniu wartosc licznika zostala zapisana jako pierwsza na nowej stronie. W takim przypadku p rogram kasuje stro nEl zawierajqCfl starsze (mniejszc) wartosci licznika. Nast'lpnie program sprawdza, k t6ra strona zawiera zapisa ne wartosci li cznika, po czym odczyluje z tej strony kolejne wartosc i tak dlugo, dop6ki nie znajdzie pustego slowa (o war tosci OxFFFFFFFF). Zmienna prev_up_time, przechowujqca wartosc czasu zapisanq w pami~ci Flash, zoslaje zainicjowana ostatniq znalezionq wartosciq niepustq; jednoczesnie zmienna i d x zostaje ustawiona tak. by wskazywala ona pierwsze puste slowo pamiQci, w kt6rym bqdzie zapisana nowa war tosc licznika. Wartosc prev_up_time sluzy do zainicjowania zmiennej up_time, kt6 ra sluzy jako liczn ik sekund czasu pracy. Odliczanie czasu nast~­ pu je w procedurze obslug przerwania timera SysTick. Po zliczeniu kazdej sekundy nast'lpuje konwersja wartosci czasu pracy do poslaci znakowej i wyslanie go przez UART przy uzyciu OMA. Spadek napiElcia zasilan ia powoduje zgloszen ie przerwan ia PVD i wywolanie jego obslugi. Jezeli biezqca wartosc licznika czasu r62ni sifi od wartosci przechowanej w pami'lci Flash , w procedurze obslugi przerwan ia nasl~puje zapis do pamiqci nowej wartosci w dw6ch porcjach po 16 bit6w. Jezeli wartosc napiElcia zasilania wr6ci do normy, nie spowoduje to fadnych nega tywnych skutk6w. Przy kolejnym spadku nastqpi ewentualny kolejny zapis, o ile licznik czasu pracy zm ienil swojq wartosc. Grzeg o rz Mazur

NVIC.

Procedura obslugi przerwania PVD musi jawnie skasowac zgloszenie przerwania poprzez zapis do rejestru EXTI - >PR slowa z us tawionym bitem 16.

nie dla: Jakub Rudolf t'96006) e elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

ELEKTRONIKA PRAKlYCZNA 5/2014

do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.

85


Poza specyfikacjit samego protokolu USB DEVICE standard USB definiuje r6wniez klasy standardowych urz.1dzen, kt6re powinny bye obslugiwane przez systemy operacyjne bcz koniecznosci pisania specjalizowanych sterownik6w urz<tdzen. Stas dostarczony przez produceuta mikrokoutrolera r6wniez zaw:iera definicj~ podstawowych klas, kt6re sq zdefiniowane przez standard. Dodalkowa warstwa klasy urzqdzenia zapewnia obslug~ wszystkich zqdail zdefiniowanych przez danq klas~ oraz definiuje wywolania zwrotne specyficzne dla klasy, co znacznie upraszcza przygotowanie odpowiedniego sterownika. jednq z takich klas zdefiniowanq przez standard USB jest CDC-ACM (Conununicatian Device Class). kt6ra pierwotn ie zostala przeznaczoua do obstugi modem6w, telefon6w itp. W szczeg6lnosci jedm1 z jej funkcjonalnosci jest mozliwosc zdefiniowania wirtualnego portu szeregowego. Ostalniq warstw(l stanov.~ sterownik wirtualnego portu szeregowego VCP (Virtual Comm lbrt), kt6ry stanom interfejs AP! dla uZylkownika korzystajqcego z wirlualnego portu szeregowego. Modul VCP wykorzystuje interfejs CDC-ACM do obsiugi zqdail specyficznych dla klasy CDC oraz bezposrednio uzywa biblioteki USB Device library. do obslugi z&dan specyficznych dla urzqdzenia. Wszystkie :i:qdania i caly stos producenta S<t obslugiwane gl6wnie w kontekscie przerwania, co zdaniem aulora nie jest najlepszym rozwi11zaniem. Sterownik VCP wykorzystuje tak:i:e AP! systemu !SIX, do komunikacji mi~dzy stosem USB a procesem uzytkownika, dzi~ki czemu proces uzytkownika nie marnuje cykli procesora w oczekiwaniu na dane i jesli dane S<t niedost~pne lub bufor nadawczy jest pelny proces uzytkownika jest usypiany do momcntu nadejscia danych lub zwolnienia miejsca w buforze. Dodatkowo sterownik wykorzystuje inlerfejs puli pami~ci isix_mempool, kt6ry jest wykorzyslany do przechowywania ramek USB, kt6re w trybie full speed majq melkosc 64 bajt6w. Zastosowanie tego mechanizmu pozwala na w pelni dynamiczn<\ alokacj~ pami~ci dla sterownika, zapobiegaj<ic defragmentacji slerty. Po1nimo iz architektura sterownika wydaje si~ skomplikowana, jednak uzytkowanie sterownika wirtualnego portu szeregowego jest proste, a cale AP! sprowadza siq do wywolania kilkunastu funkcji. lnterfejs sterownika zostal zdefiniowany w pliku nagl6wkowym usbdevserial.h kt6ry stanowi czqsc wydzielonej biblioteki libusbstm32 i sktada Sil) z nastl)pujqcych funkcji: /• Initialize the USB serial module •/ int stm32_ usbdev_ serial_ open ( void) ; Funkcja ta iuicjalizuje sterownik VCP , i pomrma zostac wywolana przed uzyciem innych funkcji biblioteki. W przypadku pomyslnego wykonania zwraca wartosc success (O), lub odpowiedni kod blfldu. /* Write data to t he virtual serial com port • @par am [in] buf Pointer to dat a buffer • @par am [in] buf_len Buf fer length • @param [inl timeout Timeout or ISIX_TIME INFINITE

*

@r e turn Number o f b y t es written o r nega-

oczekiwania na jaki zostanie zablokowany Wqlek, w przypadku, gdy nie bqdzie miejsca w buforze nadawczym. Podanie parametrn ISIX_TIME_INFINITE, spowoduje ustawienie nieskonczonego czasu oczekiwania. Funkcja zwraca ilosc zapisanych danych w przypadku powodzenia, ISIX_ETIMEOUT w przypadku braku miejsca w buforze po zadauym czasie, STM32_USBDEV_ERR_NOT_CONNECTED, w przypadku, gdy port USB nie jest podt11czony do hosta, lub inny systemowy kod blfldtt. / • * read data from the virtual se r ial com po rt * @pa r am [outl buf Point er t o data buffer • @par am [in] buf_len Buffer length * @para m( i n] t imeout Positi ve t i meout s ee s t rn32_usb dev_se ria l_t imeout_mode

or @

* @return Number of bytes read or negative error code if fail */

int stm32_usbdev_serial_read( void *buf, size_t buf_len, int tout_mode ); Fi.J.nkcja odczytuje dane z wirtualnego portu szeregowego. Dane przekazywane Sq do bufora wskazywanego przez paramelr buf. Parametr buf_len okresla rozmiar bu fora, nalomiast tout_mode, okresla czas lub tryb oczekiwania na dane. Jesli parametr tout_mode jest wielkosci<i dodatniq, w6wczas okresla liczbti mUisekund, po przekroczeniu kt6rych proces zostanie wybudzony nawet jesli nie nadejdq nowe dane. Jako argument tout_mode mozemy podac r6wniez jednq z ponizszych wartosci: enum s t m32_usbdev_ se r ial _t i meout_mode II STM32 block timeout mode USBDEV_ SERIAL_ NONBLOCK = 0 , USBDEV_SERIAL_BLOCK_TO_LEN = -1 , USBDEV_SERIAL_BLOCK_TO_DATA_AVAIL

=

-2 ,

};

USBDEV_SERIAL_NONBWCK oznacza, ze wywolanie funkcji nie ~dzie powodowac usypiania procesu, w przypadku braku danych w do odczytania zostanie zwr6cony bl<1d. USBDEV_SERIAL_BWCK_TO_LEN oznac,..a, ze proces zostanie uspiony do momentu, gdy na wirtualnym porcie szeregowym zostanie odebrana scisle okreslona przez buf_ Jen liczba znak6w. USBDEV_SERIAL_BWCK_TO_DATA_AVAIL oznacza, Ze proces zostanie uspiony do czasu, gdy w wirtualnym porcie szeregowym pojawi si~ dowolna liczba danych > 0. F\rnkcja zwraca ilosc odczytanych danych w przypadku powodzenia, ISJX_m1MEOUTw przypadku braku miejsca w buforze po zadanym czasie STM32_USBDEV_ERR_ NOT_CONNECTED w wypadku, gdy port USB nie jest podlqczony do hosta, lub inny systemowy kod blfldtt. /* * Wait for device connected * @param[in ) t imeout Positive value with timeout or is i x t i me infinite * @return ISIX status */

tive error code if fail

int

*/ int

int timeout ) ; F\rnkcja blokuje proces wywolujitCY do czasu, gdy do gniazda zostanie podt11czony host USB, albo do momentu przekroczenia czasu oczekiwania zdefiniowanego przez parametr timeout. W wypadku, gdy zostanie wykryty dol<iczony host USB funkcja zwraca success (0), ISJX_ETIMEOl.fr

stm32_ u sbdev_se rial_ write (

canst

void

*buf, size_t buf_len, unsigned timeout ) ; F\rnkcja zapisuje dane wskazywane przez parametr buf o rozmiarze okreslonym przez buf_ten do wirtualnego portu szeregowego. Ostatni paran1etr timeout okresla czas

nie dla: Jakub Rudolf t'96006) e elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

s tm32_ u sbd e v_wai t _ f o r_device_conn ect ed(

ELEKTRONIKA PRAKlYCZNA 5/2014

do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.

87


ISIXRTOS obsluga USB-DEVICE na platformie STM32 lnterfejs USB jui od ponad 10 lat gosci w urzctdzeniach elektronicznych szybko wypierajctc z komputerow i innych urzctdzen inne interfejsy, takie jak RS232 czy LPt Niestety, wygoda uiytkownika oraz uniwersalnosc sprawiajct, ie obsluga USB jest zdecydowanie bardziej skomplikowana, jesli porownac jct do innych, starszych rozwictzan. Z uwagi na trudnosc obslugi USB, dui.q popularnosciq cieszq s iEl interfejsy szeregowe oparte o standard RS232. Do dnia dzisiejszego sq chQlnie stosowane w niekt6rych urzqdzeniach, gdzie nie Sq potrzebne zaawansowane mechanizmy, czy d uza pr'ldkosc lransmisji. Z uwagi na lo, ze w zasadzie :laden wsp6lczesny komputcr nie ma wyprowadzonego portu RS232, stosuje si'l konwertery RS232/USB dostElpne w poslaci oddzielnych uklad6w scalonych. Z zaslosowaniem takiego gotowego konwertera wiqze si'l niewqtp liwie pewna zaleta, a mianowicie po stronie hosta n ie trzeba pisac iadnych slerownik6w urzqdzeti, a dolqczone urzqdzenie jest w idoczne jako wirtualny port szeregowy. 0 ile takie rozwiqzanie wydaje si'l slosunkowo wygodne, lo wi4ze si'l z dodatkowymi kosztami oraz powoduje, ze uklad staje si~ mato nowoczesny. Dodatkowo, wqskim gardlem jest pr'ldkosc transmisji szeregowej pomi'ldzy mikrokontrolerem a ukladem kon wertera. Ou:la c~sc nowoczesnych mikrokontroler6w ma wyspecjaliz.owany kontroler USB, dlatego duzo lepszym rozwiqzaniem - zamiast stosowania przejsci6wek - btidzie bezposrednie uzycie wbudowanego kontrolera USB. Rozwiqzanie takie btldzie tai\sze oraz umozliwi osiqgn i'lcie wi'lkszej pr'ldkosci lransmisji. Stosowanie interfejsu USB wiqze si'l ze skomplikowaniem oprogramowania, jednak producenci - z powodu coraz wiQkszej konkurencji - bardzo CZQSto udoslQpniajq gotowe bibliotek:i u latwiajqce to zadanie. Podobnie jest i w wypadku mikrokontroler6w z rodziny STM32, dla kt6rych producent udosll)pnia kompletnq bibliotek~ do obslugi USB. Aby nie wywai:ac otwartych drzwi, w systemie !SIX, w przypadl-u architektury STM32, postanowiono zaadoptowac bibliotekq producen ta do wymagai\ systemu. Korzystanie z golowej biblioleki znacznie ulatwia zadanie, ale uzywanie jej w dalszym ciqgtt wymaga specjalistycznej wiedzy na temat USB. Aby ulalwic rozpoczElcie przygody z USB, korzystajqc ze wspomn ianej biblioteki, opracowano gotowy slerownik w:irtualnego portu szeregowego d la systemu !SIX umozliwiajqcy latwe uzycie USB we wtasnej aplikacji. Od slrony systemu !SIX biblioteka ma bardzo prosly in terfejs AP! umoiliwiaj(!cy wysylanie i odbieranie danych, natomiast po stronie kompu lera uklad jest widoczny jako wirtualny port szeregowy. Zatem bez koniecznosci pisania sterownik6w mozemy obslugiwac komunikacj~ z urz&dzeniem, tak jak w wypadku zwyklego portu szeregowego.

\IVymagania syslemowe oraz cechy charakterystyczne b iblioteki Sq nasl~puj<1ce: • Mikrokontroler STM32 wyposafony w uklad USB· OTG np. STM32F107 STM32F2/F4. • Proste AP! bez koniecznosci poznawania szczeg616w dzialania USB. • Brak koniecznosci pisania sterownika urzqdzenia po stronie hosta (u rz.qdzen ie jest w idziane jako port szeregowy). • Dodatkowa konfiguracja sterownika umozliwiajqca dostosowan ie parametr6w do w!asnych potrzeb.

Opis API sterownika wirtualnego portu szeregowego ISIX. Czyli USB tak proste jak port szeregowy Oprogramowanie wirtualnego portu szeregowego w syslemie !SIX zostalo napisane w jQzyku C, z uwagi na lo, ze s tos USB dostarczony producenla jest r6wniez napisany w tym j'lzyku. Pliki nag16wkowe sterowni.ka w przypadku korzyslania z poziomu kodu C+ + definiujq AP! w przestrzeni nazw stm32::dev, aby unikn11c ewentualnych konflikt6w. Archltektura biblioteki USB jest zorganizowana w spos6b modulm")'· Za fizycznq komunikacj'l z interfejsem USB jest odpowiedzialny sprZ'ltowy konlroler USB On The Go, kt6ry moze pracowac zar6wno w trybie host, jak i trybie device (urzqdzenia). Wykorzystuj<1c wewn'ltrzne zasoby mikrokonlrolera zapewnia on obslugEl standardu USB2. 0 Full Speed charakleryzuj4c4 si'l pnidkosciq transmisji 12 lvtbps. Niekl6re wi'lksze mikrokontrolery majq mozliwosc dol11czenia zewn'ltrznego ukladu PHY t1111ozliwiajqc prac'l z pr'ldkosciq HiSpeed (480 ,\fbps), jednak jest lo rozwi4z.an ie stosunkowo malo wygodne i niezbyt ekonomiczne z uwagi na koniecznosc zakupu dodatkowego ukladu oraz komplikacjEl plytki urzqdzenia. Najnizszq warstw'l biblioteki stanowi sterownik, Low Level Driver, kt6ry jest odpowiedzialny za bezposredniq obslug~ ukladu OTG. Kolejnq warstw~ stanowi b iblioleka USB Device library~ kt6ra wykorzyslujqc AP! sterownika niskiego poziomu, zapewnia obslug'l protokolu USB DEVICE. Wa.rstwa la jest n iezalezna od urz.qdzenia i po zmianie slerownika Low Level Driver mo:le bye wykorzystana z i..tmymi ukladarni USB. Podczas tworzenia sterownik6w urzqdzeft USB, bqdziemy wykorzystywac gl6wnie funkcje interfejsu tej biblioleki.

eWyc86ni e EctkuRQ..lin:krm~m~wHi t'96006) W\ d an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.


ctbprint f (,,R: %ct %s", r et, t buf ); ret

write(long_text , TIME_ INFI NITE );

=

stm32 usbdev_ serial

sizeof( l o ng_text)-1 ,

ctbprint f( ,,W: %ct %ct", s i zeof(long_text )-1) ; else i f( ret

~~

ISIX_ ret ,

S TM32_ USBDEV_ ERR_ NOT_

CONNECTED stm32_ u sbdev_ wait

f or_ devic e _ con-

ne cted ( ISIX_ TIME_I NFINITE ) ; else

break;

Zadanie to sklada si11 z nieskonczonej pfllli, w kl6rej najpierw za pomoCl[ funkcji st11132_usbdev_serial_reodO odczytywane Sq dane nadchodzqce z portu szeregowego. Jako argumenty funkcji przekazane sq: bufor danych, jego wielkosc oraz parametr okreslaj11cy czas oczekiwania na nowe dane, kt6ry zostal zdefiniowany na wybudzenie wqtku po odebraniu danych (USBDEV_SERIAL_BWCK_W _DATA_ AVAIL}. 'IVywolanie funkcji odczytuj11cej z powyzszyrni argumentami spowoduje uspienie procesu do odebrania danych z wirtualnego portu szeregowego lub wyst11Pienia bl~du. \I\/ momencie, gdy w programie terminalowym po stronie hosta wcisniemy dowolny znak, proces zostanie wybudzony z uspienia a funkcja zwr6ci ilosc odczytanych danych. Podobna sytuacja ~dzie miala miejsce w przypadku wystf(pienia bl11du, np. wyciqgni~cia wtyczki z gniazda USB, z tym, ie w tym przypadku po wybudzeniu zwr6cony ~dzie kod ujenm y oznaczajf!CY blf!d. )e.Sli funkcja odczytala dowolne dane z portu szeregowego, w6wczas na konsoli DEBUG wypisywany jest kod powrotu funkcji, oraz otrzymane dane. NaSlflpnie wywolywana jest funkcja stm32_usbdev_smial_writc, kt6ra jako argumenty przyjmuje adres bu.fora z przyk.ladowq odpowiedzi<i (tu lancuchem tekstowym), wielkosc bufora oraz parametr okreslajqcy nieskm~czony czas oczekiwania na zwolnienie miejsca w buforze nadawczym. Jesli dane do przeslania b~<i dl uzsze nfa wewn~trzne bufory s lerownika, a stos USB nie nadf)zy przesylac danych do hosta, w6wczas proces zostanie uspiony w oczekiwaniu na zwolnienie miejsca w buforze nadawczym. Po wyslaniu danych na konsoli DEBUG wypisywany jest kod zwr6cony przez funkcjq writeO i cykl zaczyna siq od pocz<itku. jesli funkcja read zwr6ci wartosc STM32_USBDEV_ERR_Ncrr_CONNECTED oznacza to, ze zlf)cze USB zostalo odlf)czone w6wczas wywolywana jest funkcja st11132_11sbdev_waitJor_device_connected, kt6rej z.adaniem jest uspienie zadania do momenlu ponownego podlf)czenia hosta do portu USB.

Opcjonalna konfiguracja sterownika Slerownik VCPDEV ma zdcfiniowane domyslne wartosci konfiguracyjne wystarczajf)ce do wit;kszosci zastosowafJ.. Nie rnniej jednak, istnieje mozliwosc zmiany ustawien niekt6rych parametr6w sterownika, na przyklad identy fikatora VID:PID, opisu deskryptor6w tekstov>'ych , czy wielkosci bufor6w odczytu i zapisu. Opcjonalna konfiguracja odbywa sill poprzez zdefiniowanie stalej pre-procesora _HAVE_

nie dla: Jakub Rudolf t'96006) e elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

CONFIG_H oraz stworzenie pliku config.h zawierajqcym wy brane parametry konfiguracyjne. \l\lyslf1Pienie danej definicji preprocesora w pliku config.h spowoduje zast<ipienie wartosci domyslnej zdefiniowanej w sterowniku, nowq warlosciq wskazanq przez u fytkownika Sterownik posiada mozliwosc zdefiniowania nastqpuj11cych parametr6w konfiguracyjnych, kl6re zast~pujq parametry domyslne:

#define NBUFS #define NBUFS

USBD_ ISIX_CDCSERIAL_ PACKET_TX_BUF_ USBD- ISIX- CDCSERIAL- PACKET- RX- BUF-

furametry te okreslajq odpowiednio ilosc bufor6w nadawczych oraz odbiorczych URB o wielkosci 64 bajt6w. )eden bufor danych mo2e zawierac jednq ramkfl USB trybu FULL SPEED. Mechanizn1 bufor6w realizowany jest z wykorzystaniem mechanizmu stalych blok6w pami~ci systemu !SIX mempool, dzit;ki czemu un ikamy defragmentacji sterty pamiqci systemowej. Im wiqksza wartosc': zdefiniujemy, tym wqtek gl6wny aplikacji b~dzie m6gl wyslac "~~k­ szq ilosc danych bez koniecznosci usypiania w oczekiwaniu na miejsce w buforze, oraz tyn1 sprawniej b~dzie przebiegalo odbieranie danych od hosta USB.

#define USBD VID #define USBD_PID

Ox0 483 Ox57 40

furametry pozwalajq zmienic identyfikator VID:PID Ul"Ujdzen ia USB pod jakim b~dzie ono widoczne przez hosta USB. \I\/ tym przypadku musimy pa.nti~tac, aby zmienic r6wniez plik INF sterownika Windows, dostosowujqc go do naszych ustawiefl:

#define USBD_MANUFACTURER_STRING ,,STMi croelectr onics" ,,STM32 Vir#define USBD PRODUCT FS STRING

- -

-

t ual ComPort in FS Mode"

#define USBD- SERIALNUMBER- FS- STRING ,,00000000050C" #define USBD CONFIGURATI ON FS STRING ,,VCP config"

-

-

-

#define USBD INTERFACE FS STRING ,,VCP In- ter f ace " Parametry powy:i:ej definiujq lafJ.cuchy deskryptor6w tekstowych USB urzqdze nia jakie b~d<i widoczne przez host USB. (Odczyt i podglf\d zawartosci deskryptor6w w systemie Linux jest mozliwy za pomoCl[ polecenia usb-devices)

Zakonczenie Ozi~ki zastosowaniu sterownika VCP wykorzystmtie wbudowanego kontrolera USB jako wirtualnego portu szeregowego w systemie !SIX jest bardzo latwe. Jest to doskonaly wst~p do rozpoczqcia przygody z USB i zrezygnowmtiu ze stosowania do dziS jeszcze lak popularnych przejsci6wek- protez RS232 < - >USB. Pomimo iz system operacyjny ,,widzi" rnikroko ntroler jako zwykly port szeregowy n ie ma fizycznej transmisji danych za pomocq protokolu RS232, a zatem zastosowanie wirtualnego portu szeregowego b~dzie charakteryzowalo Sifl du:i:o wi~kszq pl.'fldkoScifl transmisji niz uzywanie przejsci6wek Dodatkowq zalet& takiego rozwiqzania jest r6wn.iez obnizenie koszlu, ponjewa:i nie ma konieczno§ci u:i:ywan ia dodatkowych uk.lad6w. Dostosowany do potrzeb syslemu !SIX stos dostarczany przez producenta umoZliwia r6wnie:i: p rzygolowan ie innych slerownik6w ur-uidzen . Zatem gdy zapoznamy siQ juz ze specyfikacjf! USB mozemy przystf\J)ic do projektowania innych sterownik6w urzqdzen, wykorzystujqc powy7.sze rozwiqzanie.

Lucjan Bryndza, EP

ELEKTRONIKA PRAKlYCZNA 5/2014

do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.

89


w wypadku przekroczenia czasu oczekiwania lub inny systemowy kod bl<idu po wyst11pieniu sytuacji krytycznej. / * Close the USB s e ria l mo du le */ void stm32_usbdev_serial_ c l ose(void) ; Funkcja powoduje zamkni<icie wirtualnego portu szeregowego i zwolnienie wszystkich zasob6w systemowych zajmowanych przez bibliotek<l oraz stos USB.

Przyklad praktyczny Aby pokazac, :ie u:iywanie biblioteki wirtualnego portu szeregowego jest r6wnie proste jak uzywanie klasycznego portu przygotowano prosta aplikacj<i demonstracyjnq dla zestawu STM32Butterfly. Dzialanie aplikacji polegac b<idzie na utworzeniu jednego w<jtku, kt6rego zadaniem br,dzie jedynie btyskanie diodami zestawu, oraz u tworzenie drugiego wqtku komunikacyjnego, kt6ry b<ldzie odczytywal <lane z wirtualnego portu szeregowego USB, a nastiipnie 'A'YPisywal je na konsoli szeregowej przeznaczonej do debugowania. R6wnoczesnie po odebraniu dowolnych danych na porcie wirtualnym do portu btidzie odsylany zwrotnie przykladowy tekst zdefiniowany w kodzie aplikacji. Przyklad zostal skompilowany z wykorzystaniem kompilatora GCC w wersji 4.6.2. Do kompilacji zalecany jest toolchain dosl<lpny na stronie domowej projektu: hllp:/fgoo.gl/8tdpkU. Aby skompilowac przyklad nale:iy wejsc do katalogu advonced/cdcocm a nasttipn ie wydac polecenie make. Aby zaprogramowac zestaw mo:iemy posluiyc siq dowolnym interfejsem jtag zgodnym z OCDLINK (np. BF30) (polecenie make program), lub skorzystac z mozliwosci fabrycznego bootloadera. Aby w pelni obserwowac dzialanie aplikacji nale:iy r6wnie:i podlqczyc konsol<l szeregowq do portu PD5 mikrokontrolera za posrednictwem konwertera poziom6w np. z ukladem MAX232. Konsola DEBUG pracujc z prQdkosciq 115200 8 bit6w danych 1 bit stopu. Zestaw STM32Butter0y ma wbudowane gniazdo urzqdzenia USB, jednak linie D+ i D- sq nie dolqczone do gniazda USBDEVICE, a wykorzystywane jest ono jedynie do zasilania zestawu. Z tego wlasnie powodu konieczna jest prosta przer6bka polegajqca na podlqczeniu linii danych D+ i D- gniazda HOST do odpowiadajqcych im linii danych O+ i D- w gniezdzie oznaczonym jako USB_PWR. Po tej prostcj czynno§ci zesta.w jest gotowy do dziatania. w trybie urzqdzenia USB. Po zaprogramowaniu m.ikrokontrolera nalezy dol<jczyc kabel USB do komputera, co powinno spowodowac wykrycie nowego urz11dzenia USB przez system. W przypadku systemu linux nie s.1 potr-.r.ebne fadne dodalkowe czynnosci , a dot11czone urzqdzenie powinno bye widoczne jako /dev/ ttyACMO (lub pod innym kolejnym nwnerem). Identyfikator dol<jczonego urzqdzenja mozemy sprawdzic sprawdzaj<jc logi kernela za pomocq polecenia dmesg. W przypadku systemu Windows sprawa jest bardziej skomplikowana, pon.iewa:i Windows nie potrafi automatycznie wykryc sterownika urzqdzenia na podstawie jego l<lasy zdefiniowanej przez standard USB a identyfikuje urz11dzenia jedynie po ich identyfikatorach VID:PID, co wymaga u:iycia dodatkowego pliku INF. Odpo"1edni plik o nazwie stmcdc.inf zostal dolqczony do przykladu. Po pierwszym podl<1czeniu urzqdzenia system Windows powinien za pytac o instalaci<l plik6w sterownika. W6wczas nalezy wskazac loka.li2acjEl, w kt6rej znajduje siq wspomn.iany plik stm32cdc.inf Po wykonaniu tej czynnosci sterownik powin.ien zostac zainstalowany. a w Mened:ierze Urzqdze6 powinien pojawic si~ wirlualny port szeregowy o nazwie ,,Sf/11 Virtual COM Fbrt". Korzystaj<1c z managera

urzqdzefJ. nale:iy zidentyfikowac numer portu COM, a nastqpnie uruchomic program terminalowy wskazujqc na znaleziony pmt szeregowy. Przy korzystaniu ze sterownika VCP-ISIX ustawienia parametr6w transmisji szeregowej w programie terminalowym sq zupeh1ie bez znaczenia, poniewa:i fizycznie nigdzie nie transmitujemy danych poprzez rzeczywisty port szeregowy, a dane przeslane przez USB trafiaill wprost do bufor6w sterownika VCP. Po podlqczcniu si<l za pomocq programu terminalowego do portu, gdy wci.Sniemy na l<lawiaturze dowolny znak, do terminala powin.ien zosta.c odestany zwrotnie przykladowy tekst zdefiniowany w programie. jednoczesnie ua konsoli szeregowej DEBUG powinien bye widoczny wcisni<ltY kod znaku, oraz status wywolania funkcji stm32_usb_serial_rcod/wrile. Kod przykladowej aplikacji demonstrujqcy u:iycie portu VCP zdefiniowany zostal w pliku cdcacm.c. Program rozpoczyna dzialanie od funkcji mainO: //App mai n e nt r y point int main (voi d) dblog_init (us a rts i mpl e_putc, NULL, usart s i mple_init, USART2 , 115200 , true, PCLKl_HZ, PCLK2_HZ) ; //Create rsrx bli n king task i s ix_tas k_cre ate (blinking_task, NULL, I SIX_PORT_ SCHED_MI N_ STACK_DEPTH, BLINKING_TASK_PRIO ) ;

isix_ta sk_crea t e (cd c_ task, NULL, 102 4, BLI NKI NG_TASK_PRIO ) ;

dbp r i nt f (,.Hello from CDCACM usb exampl e"); / * Initialize the usb s e ria l • / stm32_u s bde v_ serial_open (); //Start the i six schedul er isix_start_scheduler (); Na poczqtku jest inicjalizowana konsola DEBUG, naStElpnie tworzone sq dwa zadania systemu ISIXRTOS - jedno sluzqce do blyska.nia diodami LED, drugie obslugujqce wqtek komunikacyjny. Nast<lpnie jest wywolywana funkcja stm32_usb_dei,_serial_openO, kt6ra i.nicjalizuje bibliotekEl wirtualnego portu szeregowego, po czym nastqpuje uruchomienie schedulera systemu poprzez wywolanie funkcji isix_stort_schedulerO. Po wykonaniu tcj czynnosci system !SIX rozpoczyna prac<l. Obsluga portu szeregowego realizowana jest przez w<itek cdc_task: static canst cha r long_ t e xt [] ="test string\ r \n";

static char tbuf [2561 ; static I SIX_TASK_FUNC(cdc_ t ask , e nt r y_param) (void ) entry_param; for(;;)

r ead (t buf ,

i nt ret = stm32_usbdev_serial_ s izeof (t b uf ) , USBDE V_ SERIAL_

BLOCK_ TO_ DATA_ AVAIL ) ;

if ( r et >= 0 ) tbuf [ret l

0;

eWycasni e EctkuRQ..lin:krm~m~wHi t'96006) W\ d an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.


NOTATNIK KONSTRUKTORA

Uiycie biblioteki graficznej Microchipa z wySwietlaczem LCD ze sterownikiem 5501289 Na Jamach EP3/2014 opisalem mozliwosci bezp/alnej biblioteki graficznej firmy Microchip na podstawie przyklad6w uruchamianych na firmowym module ewaluacyjnym Mull'imedia Expansion Board (MEB) . Microchip przygotowal dla tego modu/u kompletnq konfiguracjft wszystkich niezbftdnych modu/6w sprzftlowych mikrokontrolera oraz definicjft linii port6w niezbftdnq do prawidlowego sterowania wbudowanego modu/u TFT i panelu dotykowego. Wykorzystanie modulu umozliwilo mi skupienie sift na mozli wosciach samej biblioteki bez koniecznosci zajmowania sii; problemami sprzi;tu. To bardzo komfortowa sytuacja, ale po zapoznaniu sift z bibliotekq prftdzej czy p6iniej przyjdzie moment, kiedy zechcemy wykorzystac na przyklad wtyczkft Graphic Designer Display X do zaprojektowania i wykonania interfejsu graficznego we w/asnym urzqdzeniu.

Aby zastosowac wyswietlacz kolorowy TFT, trzeba go sterowac za pomoc11 przeznaczonego do tego celu sterownika lub mikrokontrolerem z odpowiednimi uktadami peryferyjnymi. jak wiemy, biblioteka graficzna wspiera spon1 liczb~ sterownik6w i mo:i:e bye stosowana z jednym mikrokonlroler6w rodziny PIC24 lub PIC32 w roli slero\,~1ika wyswietlacza TFT. Poniewa:i: w module MEB jest uzywany sterownik SSD1926, to na poczqtku najbardziej naturalnym wydaje si~ u:i:ycie wyswietlacza TFT z takim sterowni-

kiem. Niestety, po sprawdzeniu oferty krajowych dystrybutor6w nie znalazlem takiego wysw:ietlacza. Si~gm1tem po raz kolejny do dokumentacji bibliotek:i i znalaztem informacj~. :i:e mozliwe jest jej proste skonfigurowanie do pracy z alternatywnym sterownikiem $1013517 firmy Epson. I tu r6wniez poszukiwania nie daly pozytywnego wyniku. Pozostalo znalezienie wyswietlacza TFT ze sterownikiem z listy wspieranych przez bibliotek~ lub w ostatecznosci z dowolnym sterownikiem i napisanie wlasnych proce-

Fotografia 1. Wyprowadzenia wyswietlacza

eWyc9@nie dla: Jakub Rudolf t'96006)

dur warstwy Device Driver Layer. To ostatnie, przy pewnym doswiadczeniu, nie powinno bye specjalnie trudne. W trakcie dalszych poszukiwa(l kupilem na aukcji wyswietlacz TFT o rozdzielczosci 240X320 pikseli, z ukladem SSD1289 b~­ dqcym na liscie wspieranych sterownik6w. Dodatkowo, wyswietlacz by! wyposa:i:ony w podswietlenie LEO, rezystancyjny panel dotykowy ze sterownikiem XPT2046 oraz zlqcze dla karty SD. Je:i:eli dodamy do tego cen~ ok. 70 zlotych, to wydaje sill on idealny do slosowania we wlasnych urzqdzeniach. Niska cena bye moze b~dzie skulkowala gorszymi parametrami matrycy, ale lo nie jest przesqdzone.

Sterowanie wyswietlaczem - podstawowe funkcje warstwy Device Driver Layer Biblioteka graficzna jest przeznaczona do uzywania z mikrokontrolerami rodzin PIC24 i PIC32. Do test6w z wyswietlaczem uzylem moduiu PIC32 USB Stater kit II z mikrokonLrolerem PIC32MX795F512L. Jest to dokladnie laki sam modul, jaki slerowal wyswiellaczem w module Multimedia Expansion Board. Do polqczenia modulu z wyswietlaczem jest potrzebna specjalna plytka-przejsci6wka Staner Kit IIO Expansion Board. Oczywiscie, taki zeslaw nie jest niezb~dny. Wyprowadzenia wyswietlacza mozna poh1czyc z ply tkq mikrokontrolera w dowolny spos6b. Na plytce wyswietlacza jest zamontowane zlqcze szpilkowe 1DC40. Kazdy z pin6w jest opisany (fotografia 1), wi~c wykonanie polqczen nie powinno sprawia6 problemu. Sterownik SST1289 jest produkowany przez firm~ Solomon Sysytech i przeznaczony do slerownia kolorowymi matrycami TFT o rozdzielczosci 320X240 pikseli RGB i 18-bilowej gl~bi kolor6w. Jest wyposaiony w pami~c obrazu RAM o pojemnosci 172800 bajt6w (240X320X18/8). Sterownik ma r6wniez wbudowanq przetwornic~ DC-DC wytwarzajqCq napiElcie do zasilania driver6w matrycy LCD. Zapisywanie i odczytywanie pami~­ ci obrazu oraz rejestr6w konfiguracyjnych ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

W\ d an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze c. h n i an i a.


Ui:ycie biblioteki graficznej Microchipa z wyswietlaczem LCD ze sterownikiem SSD1289 Listi ng l _ Mo dyfikacja pli ku HardwareProfile.h

Jlel if defined (

PIC32MX

) I I defined (

dsPIC33E_)

I I defined (

PIC24E_

..~.~.~-?.~.~-~~ .. :~~~.~-f.i_?.~/.~~~~~~-~.~:.~.:~..........................................................................................................l

Listinq 3 . Zapisanie pamieci dan ych popr zez magi stral $ Inte l 8080

//zapisanie danych vo id LcdWriteDat a(unsigned int data) {

LCD RD=l ; Nop () ; Nop() ; LCD-RS= l ; Nop () ;Nop () ; LCD-CS= O; Nop () ; Nop( ); PORTE• (dato>>S) ; Nop( ); PORTD=data; Nop ();Nop () ; LCD WR • O; Nop() ; Nop () ; LCD-WR= l ; Nop () ; Nop( ) ; LcD::cs = l ; Nop ();Nop() ;

Listing 2 . Plik konfiguracyjny MY_ BOARD . h #define MY BOARO//nazwa mojej "pla tformy" sprzetowej ldefine PIC32 USB SK//definicje wlaSci we dla uZytego mikrokontrolera ,lldeflne GFX_ USE_DISPLAY_CONTROLLER_ SSD1289//uzyty sterownik

Hfdef MY BOARD #define MY_TFT_PANEL//m6j wyswietlocz Jlendif jif def ined (MY TFT PANELi I /definicje wlasciwosci # d efine

#define #define #define #defin e #define

#define I define #define #define #define

DISP ORIENTATION DISP-HOR RESOLUTION DISP-VER-RESOLUTION DISP- DATA WIDTH DISP INV LSHIFT DISP-HOR-PULSE WI DTH DISP-HOR-BACK PORCH DISP-HOR-FRONT PORCH DI SP- VER- PULSE- WIDTH DISP-VER-BACK PORCH DISP::VER::FRONT_PORCH

wy~wietlacza

0

240 320 18

Li sting 4 . Zapisa n ie rejestru kontrolnego poprzez m.agistral~ Intel 8080 vo id LcdWriteControl(unsigned i nt data)

25 5 10

{

LCD RD•l; Nop() ; Nop() ; LCD-RS = O; Nop ();Nop () ; LCD- CS • O; Nop() ; Nop () ; PORTE= (data>>Sl : Nop ( I ; PORTD• data ; Nop() ; Nop () ; LCD WR O; Nop () ; Nop () ; LCD-WR • l ; Nop() ; Nop () ; LCD-RS l ; Nop () ; Nop () ; LCD::cs • l ; Nop() ; Nop () ;

4 0

2

Jldeflned (MY BOARD) I /definicje Tinii sterujqcych magistral i r6wnole9lej Wdefine LCD CS PORTGbits . RG15 #define LCD-CS TRIS TRISGbits . TRISGlS Meline LCD-RSPORTGbits. RG14 Mefine LCD- RS TRIS TRISGbits . TRISG14 #define LCD- RDPCRTGbits . RG12 #define LCD-RD TRIS

TRI SGbits . TRI SG12

Listing S . Odczytanie slowa danych

#define Mefine Meline #define

PORTGbits . RG13 TRISGbits . TRISG13 PORTBbi ts . RB15 TRISBbits . TRISB1 5

{

LCD-WRLCD-WR TRIS LCD- RES LCD::RES_TRIS

z pami~ci obrazu unsigned short LcdReadData (void )

Unsigned short Data; LCD WR•l; Nop() ; Nop() ; LCD-RS= O; Nop () ; Nop( ) ; LCD-CS= O; Nop ();Nop() ; LCD-RD= O; Nop () ; Nop( ) ; Nop() ; Nop() ; Nop() ; Nop( );

!lendi f : • • • • • • • • • • • • • • • • • •• • •• • •• • •• • •• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • u

••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• :

umozliwiaj<j r6wnolegle inlerfejsy pracuj&ce w standardzie Motorola 6800 Jub Intel BOBO oraz szybki inlerfejs szeregowy SP!. lnterfejs komun ikacyjny wybiera sit) poprzez wymuszenie kombinacji poziom6w na wejsciach konfiguracyjnych. Producent panelu wyswietlacza maze udostl)pnic te wejscia lub nie. W naszym wypadku interfejs jest ustalony na stale i nie mozna go zmienic. jest to 16-bitowa, r6wnolegla magistrala danych z sygnaiami sterujqcymi w standardzie Intel BOBO. Wiemy juz jak musimy komunikowac siti ze slerownlkiem. vVr6cmy teraz na chwil{l do biblioteki graficznej. Projekl wygenerowa ny przez GDD X zawiera podkatalog Drivers z plikiem TCON_SSD1289.c. W opisie biblioteki podano, i.e dla sterownika SSD1289 plikiem drivera jest drvTFT2.c. Na poczqtku te dwie informacje wprowadzai'l troch{l zamieszania. lntuicyjnie chcielibysmy wykorzystac do sterowania plik o nazwie odpowiadai'lcej nazwie sterownika. Po dokladniejszej ana lizie obu plik6w okazuje sit), ze TCON_ SSD1289.c zawiera obslug~ tego wyswietlacza, Jeez za pomoc<j SP!. Z tego powodu, niestety, nie mo:i:emy uzyc go do naszych cel6w. W pliku drvTFT2.c znajdziemy parti niezb~dnych procedur, ale nie ma funkcji komun ikacji poprzez magistralti r6wnoleglq. Microchip ma do sterowania interfejsami r6wnoleglymi specjalny modul peryferyjny PMP [f\Jrollel Master Porl) . Moze on pracowat z 8- lub 16-bitowq szynq danych i jest elas tycznie konfigurowany. Ja do cel6w testowych nie uzylem PMP. a zas tosowalern programowii emulacj~ standardu Intel 8080 z 16-bitow'l magistral'l danych .

eVVyda 1E.ttiit.1:<r~'<llmKd~l~1~.:rl11:z~5d0J lf

Programowe inlegrowanie biblioteki z wyswiellaczem zaczniemy od napisania procedur emulujqcych magistralti r6wnoleglq oraz zapisywania oraz odczytywania danych z/do pami<ici obrazu i oraz rejestr6w sterujqcych. Procedury le zoslanq umieszczone w pliku drvTFT2.c. Zanirn to zrobirny, lrzeba b<idzie zdefiniowac srodowisko sprz<ltowe. Tradycyjnie w projektach Microchipa jest do tego przeznaczony plik HardwareProfile.h. W pliku wygenerowanym przez GDDX nalezy zawrzec definicje, jak na lislingu 1.

Data• PORTE ;

Data= (data»8) ; Da t .. =Da t .. 1 PORTO; LCD RD= l ; Nop ();Nop() ; LCD-RS= l ; Nop();Nop () ; LCD-CS • l ; Nop ();Nop () ; retUrn (data) ;

-·-·-·--·-·-·-·--·-·-·-·--·-··

Li sting 6 . Zapis rejestr6w sterowni ka void SetReg(WORO index, WORD value ) {

LcdWriteCon trol ( index ) ; LcdWr iteData (value) ;

·-········-·-·-·-·-----------------

Fotografia 2. Uklad testowy

t'!J6006)

Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a c:zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

91


Ui:ycie biblioteki graficznej Microchipa z wyswietlaczem LCD ze sterownikiem SSD1289 Li stin g 1 1 . Funkcja rysowania

p rostok~ta

WORD Bar(SHORT left , SHORT top , SHORT r i g ht , SHORT b ottom) {

register SHORT x , y ; #ifndef USE NONBLOCKI NG whi le ( IsOeviceBusy ()

CON~IG

si~ skompilowac bez bl~d6w. Nie sq wtedy ko mpilowane funkcje obslugi paneli z pliku 'JbuchScree11.c.

SCREEN, :i;eby projekt m6gl

! =-0 );

#else if {I sOevi ceBusy () ! = OJ return {DJ; #endif i f { clip Rg n J

Graphic Display Designer X - testy dzialania

Mamy ju:i; wszystko golowe by rozpoczqc testy d zialania biblioteki. W tym celu tworzy my proje kt w srod owisku M PALB X i uruchamiamy wtyczkEl Graphic DisplayDesigner. Pon iewaz jeszcze nie mamy obfor {y = top ; y < bot tom + l ; y++J for (x = left ; x <right+ l ; x++ J slugi panelu dotykowego, to nie mozn a PutPi xel (x , YI; testowac dzialania interakcji z uzytkowreturn (1) ; nikiem. Tes ty bEldq polegaly tylko na wy....................................................................................................................................................................... swietlaniu obiekt6w (gl6wnie widzet6w). ............................................................................................... W GDD-X utworzylem projekt ekra.......................................... .................. Listing 1 0. Czys zcze nie e k r anu nu (rysunek 4 ) z um ieszczonymi void Cl e a r De v i c e (void ) { w nim bitmap1j z logo Elektroniki Praktycznej oraz obiektami Meter i Button. Po skompil owaniu p rojektu i zaprogram owaniu m ikrokontroleWr i tePixel(_ color) ; ra te elementy zostaly wyswietlone ..................................................................................................................................................................................... prawidlowo na ekra nie wysw ietlac za (r)•s unek 5). Teraz nadszedl czas na ocen~ jakosci ma trycy wyswie tlacza. Pom imo niskiej ce ny wyswie tlany obraz jest kontrastowy CS - aktywacja interfejsu, a ktywny poziom niski RG15 i wyrazny. Nie widzialem zau wazalnej r6zRS (D/!C) - wyb6r rejestru: poziom niski - rejestr konfiguracyjny, RS RG1 4 nicy pomi ~dzy tym wyswie tlacze m , a wypoziom wysoki - dane pam i~ci obrazu swietlaczem z fabrycznego modulu MEB. RD - odczyt danych z magistrali, aktywny poziom niski RD RG12 Ekran wyswietla si~ bez d uzych op6foie6.. WR - zapis danych na magistrali, aktywny poziom niski WR RG13 To zapewne zasluga szybkiego mikrokonRES - zerowanie sterownika, aktywny poziom niski RES RB15 Lrolera, ale tez 16-bilowej magistrali r6wDATAH - 8 starszych bit6w danych DB8...DB15 REO .... RE7 noleglej (pomimo zastosowania emulatora DATAL - 8 mtodszych bit6w danych DBO.. .DB7 RDO ... RD7 progra mowego). W tym momencie mozemy uznac, ze Szczeg6lnie Bar(] przysporzyla mi troch~ do prob dzialania biblioteki. jednak GDD-X in tegracja wyswietlacza z bibliotekq zaklopot6w. Wynikaly one z tego, ze bibliotegeneruje projekt, w k t6 rym jest defin iowana konczyla si~ cz~k iowym sukcesem. Cz~s­ ka ma mozliwosc konfigurowania orientacji, ciowym, bo przed nami jeszcze wazny obsluga rezyslancyjnego panelu doty kowego, element: obsl uga interfejs u d otykowego , a ja przyjqlem , ze wyswietlacz bEld zie zokt6rym to zajmiemy si~ p6:lniej. Na tym etarientowany poziomo. Oryginalna proced ura pie ta obsluga musiala bye wylqczona przez pozwalajqca na inlerakcj~ graficz nego inz drvTFT2.c nie chciala w tej orientacji prausuni~cie definicji #define USE_TOUCHterfejsu z uzytkown ikiem. cowac poprawnie. Na poczqtku funkcji Bar(] nast~puje sprawdzenie czy wsp6lrzEldne wierzcholk6w prostokqla nie majq wartosci wi~kszych, niz wynika to z w ielko5ci matrycy wys wietlacza. Po napisaniu i uruchomieniu procedu r komunikacji ze ste rownikie m wyswietlacza, poprawnym zainicjowaniu s terownika i korekty procedur Bar i CiearDevice mozna by bylo w zasadzie przyst(!pic (

if {left < clip Left J l eft = cl i pLeft ; if (r i g ht > cli p Ri g ht Jrigh t clip Ri g ht ; if (top < ciipTop ) t op= clipTop; if (bottom-> _cl 1p Bottom) bottom = c lipBot torn;

Rysunek 4. Okno projektu ekranu w Graphics Display Designer

eVVyda 1E.ttiit.1:<r~'<llmKd ~l~1~.:rfoz~5d0J lf

Rysunek 5. Efekt dzi alania projektu ekranu z GDD-X

t'96006)

Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

93


NOTATNIK KONSTRUKTORA ! Listing 7. Inicjalizacj a sterownika SSD1289

Listi ng 8 . Procedura PutPixel jest ustawiona. to jest void PotPixellSHORT x, SHORT y) ( zapisywana pami<lc da:{ TRISD• OxffOO ; / /RDO ..RD7 wyj sciowy i f ( clipRgn) nych, jezeli wyzerowaI TRISE=OxffOO ; I /REO ...RE7 wyj sciowy i f (x < cli pLeft) return ; LCD CS TRIS=O; //sterujace linie wyjsciowe na, to jest zapisywany i f( x > -cli pRight) return ; LCD- RS- TRIS=O; rejestr (adres rejestru). i f (y < -clipTop ) <etum ; LCD-RD-TRIS• O; i f (y =cli pBottom) return ; LCD-l'lR- TRIS=O; Na rysunku 3 pokazaI LCD-RES TRIS=O ; SetAdd<ess (x , y) ; LCD- RES=l ; //cykl zerowania sterownika no przebiegi czasowe WritePixel (_col or) ; DelayMs 1so> , w czasie zapisu danych. LCD RES• O; Del ayMs 150> ; Na Iistingu 3 pokazano .................................................................................. LCD RES=l; procedur~ zapisu danej LCD- RS 0; //stany pocz~tkowe l inii steruj~cych rLi·~·;:1·~~··9·_···p~~·~·~-d~;~--~~-t~~-i~~i~--~d~~-~·i:;·i LCD-WR • l ; (zaadresowanej kom6rki ~ piksela ~ LCD-RD = 1 ; LCD-CS = 1; pami~ci obrazu), a na : in l i ne void SetAddress (WORD x, WORD y) : SetReg (OxOO, OxOOOll ; listingu 4 zapisu rejestru SetReg(Ox03, OxAAAC) ; SetReg(OxOC, Ox0002J ; sterownika. DelayMs 115) ; lvlikrokontroler jest SetReg(OxOD, OxOOOA) ; SetReg(OxOE, Ox2DOOJ ; taktowany z cz~stotli­ SetRe g(Oxl E, OxOOBCJ ; SetReg(Ox004e, y ); wosci4 80 MHz, a uklaSetReg(OxOl, OxlAOC) ; ltelse DelayMs 115) ; dy peryferyjne w tym SetReg(Ox004f, y ); jlif (DISP ORIENTATION •• 0) lte ndif SetReg(OxOl , Ox293F) ; linie port6w - z cz~sto­ LcdWriteControl(Ox0022) ; -#else tliwosci<t 40 MHz. Aby SetReglOxOl, Ox2B3F) ; :.. } ................................................................................ : Jlendif zapewnic poprawne SetReg(Ox02, Ox0600) ; poswiqconej dodawan iu nowego sterownika zbocza sygnal6w steruSetRe g (OxlO , Ox0000) ; Jlif (DIS P ORIENTATION == 0) jest opisany zestaw funkcji warslwy Device j4cych. po kazdej zmiaSetReglOxll , Ox60BO) ; »else nie ich poziomu jest wyDriver Layer niezbqdnych dla prawidlowego SetReg(Oxll , Ox60B0) ; dzialan ia wyswietlacza. Poniewaz SSD1289 konywanych klika rozJlendif SetReg (Ox 05, OxOOOO) ; jest wspierany przez bibliolekq, to teore tyczkaz6w NOP (dodalkowe SetReg (Ox06, OxOOOOJ ; op6znienie). W czasie nie wszystkie funkcje powinny bye gotowe. Del.oyMs I 100) ; SetReg(Oxl6, OxEFlC) ; zapisu danych linia !RD W praktyce jednak kon ieczne byly zmiany SetReg(Oxl7, Ox0003) ; SetReg(Ox07, Ox0233) ; mus i bye uslawiona. w kilku kluczowych procedurach. jednq SetReg(OxOB, OxOOOO J; Odczytywanie danych z najwazniejszych procedur w tej warstwie SetReg(OxOF, Ox0000) ; SetReg (0x 41 , OxOOOO) ; r6w·niez nie jest skomjest z ,,zapalenie" jednego piksela matrycy SetReg(Ox42, OxOOOOJ ; plikowane. Na lislingu 5 - PutPixel. Kazdy piksel ma dwa podslawoSetReg (Ox48, OxOOOO) ; SetReg(Ox49, Ox013F) ; pokazano procedurQ we atrybuty: adres (wyznaczany na postawie SetReg(Ox44 , OxEFOO) ; SetReg(Ox4 5 , OxOOOO) ; odczytu slowa danych wsp6lrzqdnych x , y ) oraz kolor. StandardoSetReg(Ox46, Ox013FJ ; wa procedura PulPixel ma dwa argumenty: z pamitici obrazu. SetReg(Ox4A, OxOOOO J; SetReg(Ox4B, Ox0000) ; Kazdy sterownik wsp6lrzqdnq x i wsp6lrz~dn11 y (listing 8). SetReg (Ox30 , Ox0707) ; wyswietlacza graficzneKolor piksela jest zawarly w zmiennej globalSetReg(Ox31, Ox0704J ; SetReg(Ox32, Ox0204 ); go wymaga inicjalizacji nej _co/or. Przed ustaleniem adresu i zapisaSetReg(Ox33, Ox0502) ; niem danej sprawdzane jest czy wsp61rz~dne polegajqcej na zapisaSetReg(Ox34 , Ox0507) ; SetReg(Ox35, Ox0204) ; niu rejestr6w konfiguraxi y nie majq warlosci spoza dopuszczalnego SetReg(Ox36, Ox0204) ; SetReg(Ox37, Ox0502J ; zakresu okreslonego przez wielkosc malrycy. cyjnych. W slerowniku SetReg (Ox3A, Ox0302); $$01289 zapisywanie Procedurq SetAdress pokazano na listingu 9. SetReg(Ox3B, Oxlf00) ; SetReg(0x23, OxOOOO J; rejestr6w polega na wyZaleznie od przyj~tej orienlacji (pionowa SetReg(Ox 24, Ox0000) ; lub pozioma) wsp6trzqdne sq zapisywane konaniu cyklu zapisu ; DelayMs (50) ; zantiennie komendami o adiesie Ox4e, lub adresu, a po nim cyklu Ox4f. Procedur~ koflczy wyslanie komendy zapisu 16-bitowej danej (listing 6). Kompletny cykl przykladowej iniOx22 (l>\Tite data to GRAM). Funkcja WriteOefinicja sprz{ltU zostanie mnieszczona Piksel to makro: w pliku MY_BOARD.h. Jest lo zmodyfikocjalizacji pokazano na Hslingu 7. wany do polrzeb tesl6w plik konfiguracyjny Opisywanie tutaj wszys tkich rejestr6w #define WritePixel(color) {LcdWriteData(color);} steruj4cych nie jest konieczne. Te dane mozpierwotnie przeznaczony dla moduiu MEB na sobie znalezc w dokumenlacji sterownika jest ona uzywana w dw6ch kolejnych (listing Z). Znajdziemy lu definicje stalych i na ich podstawie zobaczyc jak jest wykowaznych procedurach : czyszcZ<lcej ekran odpowiednich dla uzytego sterownika i definywana inicjalizacja. W lnternecie mozna ClearDe1riceO - listing 10 oraz rysu jqce j nicje linii steruj<1cych magistrali r6wnoleglej. prostok11t Bar{) - listing 11. Obie procedury znalezc sekwencje inicjalizacji $$01289 Magislrala Intel 8080 sklada s i~ z li nii w wersji oryginalnej nie dzialaly poprawnie. r6zniqce si{l nieco do tej z list. 7. W trakcie danych i linii slerujqcych (opcjonalnie z linii test6w wypr6bowalem adiesowych). Linie slerujqce to !WR (zapis) kilka alternatywnych i !RD (odczyl). Cykl zapisu danych rozpoczyoc na siQ od wyzerowania linii !WR, a naslflpnie i efekt dzialania byl wystawienia waznych danych na magis trataki sam. Zainicjowany wyswietlacz jest li. Narastaj(!ce zbocze sygnalu !\>llR zapisuje WR dane do rejestru sterownika. lnlerfejs slerujqgolowy do wyswietlacy jest uzupelniony o 2 dodatkowe linie: wynia zawartosci panliflci boru inlerfejsu CS i :lr6dla zapisywanych daobrazu. oo--015(wRITe1 ----~X~ ~X~--------nych D/!C ( w opisie wyprowadzefl wyswiel'v\I dokumentacji lacza ta linia nazywa si~ RS). jezeli linia D/!C biblioteki, w CZflSci Rys une k 3. Za pis danych na magistral~ ~ void

ResetDevice(void)

:' ; ;:l:~ ~)~ ~ ~ :~ ~ :

:1__·------------·-·-···-·-·-·-·----------------·-·-

__"'_.._••_"__ "

eWyc9:2nie dla: Jakub Rudolf t'96006) W\ d an i t! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez p rawa do rozp owsze c. h n i an i a .

!.,' :::. ,:


NOTATNIK KONSTRUKTORA Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 BitO A2 A1 AO MODE SER/DFR PD1 PDQ S - bit startu pomiaru (konwersji ADC) - aktywna jedynka A2 ...AO - wyb6r kanatu pomiarowego przetwornika NC MODE - rozdzielczosc pomiaru: jedynka pomiar 12-bitowy, zero pomiar 8-bitowy SER/DFR topologia uktadu wejsciowego: jedynka wejscie Single Ended, zero wejscie r6znicowe PD1..PDQ - tryb poboru mocy w stanie pomi~­ dzy pomiarami

Rysunek 6. Rejestr komendy

Panel dotykowy - obsluga sterownika XPT2046 jak juz wspomnialem, wyswietlacz jest wyposa:i:ony w 4-przewodowy, rezystancyjny panel dotykowy. Taki panel moze bye obsluzony przez m ikrokonlroler z wbudowanym przetwornikiem analogowo-cyfrowym lub za pomocq wyspecjalizowanego kontrolera - Lu jest lo XPT2046. Biblioteka Microchipa wspiera obslug<l za pomoc& przetwornika (plik TouchScreenResistive.c) oraz specjalizowanego kontrolera AR1020 (pli k AR1020.c). Jak widac, nie ma wsparcia dla XPT2046 i w zasadzie prawie identycznego ukladu ADS7843. Dlatego trzeba napisac obslug~ od podstaw. Zasada dzialania pomiaru zm iany rezyslancji rezystancyjnego panelu dotykowego jest opisana w wielu zr6d:tach. Mozna tez o tym poczytac w dokumentacji ukladu. XPT2046 komunikuje siP, z m ikrokonlrolerem z pomoc<1 szeregowego interfe jsu SP!. Podobnie jak przy kom unikacji ze sterownikiem wyswiellacza, obsluga magistrali zostala wykonana programowo, bo w trakcie uruchamiania w programowych emulacjach jest lalwiej znalezc bl~dy. Po uruchomieniu, kiedy wszystko dziala prawidlowo, mo:i:na zamienic programowq obslug<: na transmisjq wykonywan<1 przez sprz<:lowe moduty komunikacyjne. Z punktu widzeni a XPT 2046, magislrala SP! sklada siQ z naslqpu jqcych linii: danych wyjsciowych DOUT, danych wejsciowych DIN. zegara taktujqcego DCLK oraz lini i wyboru inlerfe jsu CS. lnlerfejs komunikacyjny jest uzupelniony o lini~ sygnalizacyjm1 PENIRQ. Na listingu 12 pokazano definicj<: linii porl6w, aw ta beli 1 zamieszczono spos6b pol<1czenia m ikrokontrolera z wyswietlaczem. Po zdefiniowaniu linii trzeba je z zainicjowac przez zdefiniowanie kierunku (wejscie/wyjscie) oraz stanu pocz&tkowego linii - listing 13. Do komunikacji z ukladem potrzebne b~d'I dwie procedury: za pisu 8-bitowej danej (listing 14) i odczytu 12-bitowej danej (listing 15 ). Do slerownika bQdziemy zapisywali komendy steruj<1ce jego prac<1, a potem odczytywali 12-bitow'I wartosc rezyslancji zmierzonq przez przelwornik NC. W trakcie uruchamiania transmisji napolkalem na nieoczekiwane problemy.

W prowadzenie modulu TP_DIN Dane wejsciowe DIN TP_DOUT Dane wyjsciowe DOUT

T_DIN T_DOUT

RGO

TP CLK Zegar TP_CS Wyb6r interfejsu TP-PENIRQ sygnalizacja naci5ni~cia

T CLK T_CS T_IRQ

RO RC4 RA6

.........................................................................................

Procedury zostaly sprawdzone ze sprz~to­ wym emulatorem modulu PIC32 S tarter Kit i zgodn ie z dokumenlacjq powinny dzialac prawidlowo. Jednak po normalnym uruchomieniu komunikacja nie dzialala. Obserwacja przebiegu lransm isji na oscyloskopie cyfrowym pokazala, :i:e przyczyn<1 problem6w byly zbyt male op6zn ienia po zmianach stan6w na liniach in terfejsu SP!. Dodanie dodatkowego op6znienia Delay() wyeliminowalo ten problem. Pomiar polo:i:enia naciskanego punktu powinien si~ rozpocz<1c po wykryciu momentu naciSni<lcia folii panelu dotykowego. Wykrycie nacisni~cia mozna wykonac programowo teslujqc warlosci odczytane z mod ulu. XPT2046 ma wyprowadzenie PENTRQ, kt6re w czasie nacisn i ~cia fol ii przechodzi w stan niski. Wys tarczy Lestowac stan PENIRQ by wiedziec czy panel zostal przycisn i~ty, czy nie. Ja skorzys talem z tego mechanizmu, poniewaz jest du:i:o prostszy w realizacji i pewny w dzialaniu. Po wykryciu nacis ni~cia mozna przyslqpic do odczylania poto:i:enia m iejsca nacisku. Jest ono idenlyfikowane przez wsp6lrz<:dne x orazy. Jezeli wyswietlacz ma rozdzielczosc 240X320 pikseli, to x zmienia si~ w zakresie O<x<319, a y w zakresie O<y<239 dla poziomej orientacji ekranu . Programowa idenlyfikac ja polo:i:enia b~­ dzie polegala na odczytaniu wsp6lrz~d­ nej x, a nast<:pn ie wsp61rz<:dnej y . 0 lym, kt6ra wsp6lrziidna biidzie czy tana i z jaka rozdzielczosci<1 decyduje 8-bilowy kod komendy (rysunek 6). Zeby wyzwolic pomiar trzeba uslawic bit starlu S, wybrac kanal pomiarowy i skonfigurowac przetwornik NC. Dla wyswiellacza o rozdzielczosci 320X240 pikseli wybieramy pomiar o rozdzielczosci 12-bilowej, z wejsciem r6:i:nicowym. Bity PD01.. .PDQ b~dq zerowane, tak aby pom i~­ dzy pomiarami XPT 2046 przechodzil w stan oszcz~dzania energii Power Down . Odczytanie wsp61rz~dnej x b~dzie wymagalo wyslan ia komendy Ox90, a odczytanie wsp6lrz~d­ nej y komendy OxDO. Po wyslaniu komendy

1Listing 12. Oefinicja linii interfejsu

i SPI XPT2046 : lldefine TP DCL K i ~define TP- DCLK TRIS

; ~define TP- DIN : M efine TP- DIN TRIS i ~ define TP- DOUT : Mefine TP- DOUT TRIS i ~define TP- CS : ~define TP- CS TRIS i Mefine TP- PENIRQ i ~ define T()ENIRQ_TRIS

PORTCbits . RC3 TRISCbi ts .TRISC3 PORTGb its . RGl TRISGb i ts .TRISGl PORTGb its . RGO TRISGbits .TRISGO PORTCbits . RC4 TRISCbi ts .TRISC4 PORTAbits . RA6 TRISAbi ts .TRISA6

................................................................................. 1Listing 13. Inicjalizacja interfejsu: :sPI dla XPT204 6 ~ void InitTpSpi(void)

:,' (

TP CS TRIS: O; TP- OCLK TRIS: O; TP- DIN TRIS: O; TP- DOUT TRIS:l ; TP- PENIRQ TRIS:l; TP- CS:l; TP- OCLK:l ; TP- DIN: l ; TP::c s:1:

1..).............................................................................. rLi·~·ti~~14·~···z·~~i~··a:bi't·~·~~j···~~~·i··d~··· ; XPT2046

; void Writ eTpSpi(unsigned char data)

i(

unsigne d char i =O; TP OCLK: O; for (i : O; i<B : i++ > {

i E( {data&Ox80)::0J TP_ OIN:O ; else TP DI N:l ; Delay [); TP DCLK:O; Delay() ; TP-DCLK: l ; Delay () ; data<<=l ; I Delay ();

LL...........................................................................: ................................................................................. ; Listing 15. Odczyt 12- bi towej danej ; z XPT20 46 i w sho<t Rea dTpSpi (voidJ . :,':

·

unsigne d char i =O ; unsigne d s hort dat a=O; TP DOUT:O; foi (i =O; i<l2; i++)

{

{

TP DCLK:l ; ; Delay () ; TP- DCLK: O; ; Delay (); i E( TP DOUT ) data l: l ; data<"<=l ; Dela y !l; I

return (da t a );

LL...........................................................................: za pomocq WriteTpSpi(cmd) moi.na odczyla(; wynik konwersji przez wywolanie procedury ReadTpSpi(). Poniewa:i: SP! jest emulowa-

cs

Idle

owr- ,

I I " I • I • I I • I , I , I , I I , I I "~'"".. I 11

Rysunek 7. Przebiegi czasow e sekwencji o dczytu

eWyc9!jnie dla: Jakub Rudolf t'!J6006)

r

2

1

0

wsp61rz~dnej

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

W\ d an i t! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze c. h n i an i a.


Ui:ycie biblioteki graficznej Microchipa z wyswietlaczem LCD ze sterownikiem SSD1289 ne programowo, to procedura wysyla tylko 12 takt6w zegara i odczytuje 12 bit6w wyniku. W modulach sprzf!towych trzeba bf!dzie wyslac 16 takt6w zegara i z wyniku odczytu wzi&c 12 mlodszych bit6w. Przebiegi czasowe sekwencji odczytu wsp6lrzf!dnej zostaly pokazane na rysunku 7. Trzeba pami'llac, ze po wyslaniu komendy uklad potrzebuje czasu na wykonanie pomiaru i zmierzona wartosc mozna odczytac po pewnym czasie o wyslania komendy. Do sygnalizowania tego stanu jest przeznaczone wyprowadzenie BUSY. My z niego nie skorzystamy, a potrzebne op6Znienie zostanie odliczone programowo. Do odczytania wsp61rz~dnych Sq uzywane dwie funkcje: Toucl1GetX1lAWI] - listing 16 i TouchGetYRAW- listing 1 7. Obie podajq zmierzone wartosci rezystancji w rozdzielczosci 12 bitowej, a wif!c ich wartosci zmieniajq sifl w zakresie 0 ..... 4095. Zeby uzyskac rzeczywiste wsp61rz'ldne z zakresu Lis t ing 16 . Odczytanie wsp6lrzednej x int TouchGe tXRAW ( void) f

TP CS=O; DeTay () ; WriteTpSpi (Ox 9 0); Del ay (); X=ReadTpSpi () ; TP CS=l ; return f (X&Ox OfEf) l ; : ..~ .............................................................................

·-·-·-·-·-·- ·- ·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·- ·-·--·-·-·-·· l Lis ting 1 7 . Od czy tanie ws p6lrze dne j 1 y

:

int TouchGet YRAW (void) {

................................................................................. Lis ting 1 8 . Odczy tanie przekonwertowanej wsp6lrz~dnej x S HORT To uchGetY (void) {

i nt x ;

float xp ; i f( TP PENI RQ••l) r etur n (-1) ; Del ayMs <30 I; x• To uchGetYRAW( ); i f Ix > 39001 x = 3900 ; else i f (x < 200) x = 200 ; xp• (x - 200) I 16 . 25 ;

x=xp; i f (x

> 240)

x = 2 40 ; return (x);

Lis t ing 1 9 . Odcz ytanie prz e k onwertowanej wsp6lrzednej y

SHORT Tou chGe t X(v o idl {

i nt y ; float yp ; i f (TP PENIRQ==l ) ret urn (-1 ) ; DelayMs <30 I; y=TouchGetXRAW( ); i f (y > 3850 ) y = 3850 ; e lse i f IY < 1501 y = 15 0 ; yp= I (y - 1501 I 11. 56) ; y=yp; i f (y>320 ) y=320 ; return ( y );

O<x<319 i O<y<219 trzeba odczytany wycjuj<jC<j (w naszym przypadku) programowy nik przekonwertowac. Ale najpierw trzeba inter fe js SP!. ustalic, gdzie znajduje sif! punkt pocz<jtkoTestowanie dzialania ekranu dotykowewy o wsp61rzf!dnych (0,0), bo od tego zal ego mozna szybko sprawdzic przez postawienie na ekranie obiekt6w wykorzystujqcych zy, jak b<ldzie wykonywana konwersja. )a do ustalenia wsp61rzfldnych tego punktu dla ekran dotykowy. )a uzylem trzech: przycisku Button, suwaka Slider i pokr~tla Round posluzylem sifl wtyczkq GDD-X. Na ekranie umiescilem obiekt button i tak go przesuDial (rysunek 8 ). Tes ty wykazaly, ze wszys tkie le obiekty wsp61pracu j<j prawidlowo n<jlem, by dwie wsp61rzf!dne byly zerowe. z obsluga ekranu dotykowego, a ich dzialaOkazalo sifl, ze wsp61rz~dne (O,O) S<! w lewym g6rnym rogu wyswietlacza. nie nie odbiega od dzialania takich samych Na podstawie tej informacji zostaly naobiekt6w w projekcie przeznaczonym dla pisane 2 procedury odczytujqce pomiary firmowego modulu MEB. z XPT2046 i zwracajqce po przekonwertowaniu wsp61rzf!dne x i J' punktu dotyku na Podsumowanie ekranie. Te procedury zostaly pokazane na Pokazalem jak mozna w praktyce zintegrolistingach 18 i 19. Na pocz<itku obu procewac dosl~pny na rynku wysw ietlacz LCD dur jest sprawdzany stan wej§cia PEN IRQ z panelem dotykowym z graficzna bibliotei jezeli jest on wysoki, to procedura koftczy k<i fumy Microchip. Jak juz wspomnia1em wysw ietlacz jest dost(lpny przynajmniej dzialanie i zwraca warlosc -1 . Jezeli ten stan jest niski, to odczytywana jest wartosc w czasie pisania tego artykulu i jego cena jest z XTP2046 dla konkrelnych kanal6w. Kazstosunkowo niska. W trakcie pracy nad artykulem mialem mo:i:liwosc por6wnania efekda z procedur zwraca po konwersji swoja wsp61rzfldll<j. t6w dzialania z wyswiellaczem modulu MulWr6cmy teraz do biblioteki i projektu timedia Expansions Board. Oba wyswietgene rowanego w GDD-X. Jak ju:i wspolacze zachowywaly si(l identycznie, poza mnialem, taki projekt, w kt6rym wybrano szybkosciq rysowania niekt6rych obiekt6w. MEB standardowo generuje plik.i ze skonfiNieznacznie szybszy by! wyswietlacz ze sterownikiem SSD1.926 modul u MEB. Wynika gurowan& obslug<j panelu rezystancyj nego za pomoc& przetwornik6w NC mikrokonto najprawdopodobniej z r6:i:nicy w budowie trolera. Musimy teraz go tak przekonfigusterownik6w. Poza tym nie stara1em sifl oprowac, aby biblioteka ko rzystala z obslugi tymalizowac czasowo obslugi komunikacji z SS1289. napisanej przez nas. Po pierwsze trzeba wyl<iczyc kompilacjfl dla procedur umieszlnlegracja biblioleki z nowym slerowczonych TouchSc1·eenResistive.c przez nik iem, szczeg61nie wykonywa na po raz pierwszy, nie jest zadaniem latwym, chociaz us un iecie definicji #define USE_TOUCHSCREEN_RESISTIVE w pliku konfiguracji bye moze na takie wygl<jda. jest to spowodowane dose sporym skomplikowaniem 1\1Y_BOARD.h. Obsluga panelu dotykowego sprowadza sill gl6wnie do funkprojeklu, du:i:q liczbq plik6w zr6dlowych cji void TouchGetMsg(GOL_MSG *pMsg] i nagminnym stosowaniem kompilacji warunkowej. Przykladowe projekty Microchipa umieszczonej w pliku TouchScreen.c. Ta funkcja korzysta z wcze5nie j opisanych maja lfl wlasciwosc, 2e bardzo dobrze dziaprocedur Tot1cl1GetXI] i TouchGetY(}. Ponielaj<1 z modulami formowymi, ale ich modywaz po usun i~ciu #define USE_TOUCHfikacja dla in nego sprz(ltu wymaga troch(l SCREEN_RESISTIVE n ie b~d<j funkc je wysilku. \IV przypadku biblioteki graficznej naprawdf! warto lfl pracf! wykonac, bo efekty z To uchScreenResisti11e.c, to projekt uzyje naszych procedu r. Funkcje TouchGe tMsg Sq znakomite. na podstawie odczytanych wsp61rzQdnych Tomasz Jablonski, EP x, oraz y modyfikuje skladowe struktury GOJ,_MSG dotycz(!ce obslugi pane lu dotykowego. jak widac z powyzszego opisu, zeby dodac wlasn'l obslug~ panelu dotykowego trzeba utworzyc dwie procedury, To11c11GetX(} i TouchGetY(} , zwracaj<1ce wsp61rz'ldne dotkni.:itego punktu i tak skonfigurowac bibliotekQ, aby z tych procedur korzystala. Zaleznie od uzytych rozwiqzaft sprZfllowych, trzeba tez zmodyfikowac procedur~ Touchlnit iniRysunek 8. Ekran testowania panelu dotyko wego

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

95


Redakcja Elektroniki Praktycznej dzi~kuje firmie NON z Warszawy, autoryzowanemu dystrybutorowi i serwisowi firmy Rigol, za udost~pnienie oscyloskopu Rigol 052202 dla potrzeb tego artykulu.

Analiza protokolOw (3) Analizowanie interfejsu SPI Termin ,,analiza protokotow" znany jest elektronikom nie od dzis. Specjalisci roinych dziedzin interpretujct go jednak zgota odmiennie. lniynier telekomunikacji zajmujctcy sic: systemami fctcznosci radiowej czy telefonii komorkowej analizc: protokotow bc:dzie rozumiat inaczej nii informatyk, a jeszcze inaczej konstruktor projektujctcy uktady elektroniczne. W artykule zajmiemy sic: protokotami wykorzystywanymi w popularnych interfejsach komunikacyjnych.

W poprzednich odcinkach poznalismy og6lnq zasadQ obslugi anali zatora protokol6w oraz metody badania protokolu RS-232/UART. Mielismy do czynicnia z transmisjq asynchroniczm1, r6zni<1c<1 siQ zasadniczo od tra nsmisji synchronicznej stosowanej w interfejsie SP!. W konsekwencji konieczne stalo siq zwiqkszenie linii interfejsu. Dodano wi~c lini~ SCLK, wykorzystywanq do przesylania przebiegu zega rowego taktujqcego wszystkie nadajniki i odbiorniki, a tak:i:e liniq (SS) sluzqc& do sprz~towego wybierania urz&dzenia podrzfldnego - Slave, komuni kuj&cego Sifl z urz&dzen iem nadrzqdnym - Master. Dane pojawiajq sifl wprawdzie jednoczesnie na wejsciach wszystkich od biornik6w, ale analizuje je tylko ten Slave, kt6ry zostal wybrany sygnalem SS. Biorqc pod uwagq zaleznosci miqdzy poszczeg6lnymi sygnalami mozna wyr6znic cztery tryby pracy interfejs u, k t6rym musimy s i~ bli:i.ej przyjrzec.

Tryby pracy interfejsu SPI Urzqdzen Slave moze bye w systemie kilka, ale w danej chwil i Master prowadzi komun ikacjfl tylko z jednym, wybierajqc go podaniem niskiego poziomu na liniQ SS. Jezeli Master ma komunikowac siQ z kilkoma u rz&dzen iami, musi miec odpowiedni& liczbfl wyjsc sterujqcych SS;. Program d la Mastera musi bye napisany tak, aby podczas transmisji, w danej chwili wysta~

MOSI MJSO SCLK SS1

MASTER~~;

MOSI MISO SCLK SS

-

SLAVE1

-~ MOSI MISO SCLK SS

4

~

-

---

MOSI MISO SCLK SS

SLAVE2 SLAVE3

Rysunek 21. Przykladowe pol<1cze nia urz<1d zen komunikuj<1cych si~ ze sob<1 przez interfejs SPI

Tabela 1. Tryby pracy interfejsu SPI

L............!~Y.~.............l CPOL CPHA !.?..............................:.?........::::::::::·····..·:::::::~::::::::::::::::::::::....... :.1...................

:0

Li.........................

.....

:.~..............................1.1.,,,,,,,,,,,,,,,.. ,,...........i.?..................,,.,,,,,,,,, i:................................. 3 i:................................. 1 ' : ................................ . wiac poziom a ktywny tylko na jednym wyjsciu SS" Po przeslaniu dan ych wszystkie linie sterujqce powinny bye ustawione w poziom nieaktywny (wysoki). Przykladowe poh1cze nia urz<idzen komunikuj4cych Sifl ze sob4 przez interfejs SPI przedstawiono na r ysunku 21. jak widac z schematu, koncepcja interfejsn SPI nie przewiduje bezposredniego komunikowania si<i ze sobq urzqdzei1 Slave. jesli wymaga tego ap li kacja, musi bye stworzony odpowiedni protok61 realizuj11cy sekwencj ~ polqczeii. np. Slavel- > Master, Master- >Slave2. Wr6cmy do budowy interfejsu SPJ. Zawiera on co najmniej 4 linie. Dwie z nich juz znamy. S<1 to : SCLK (Serial Clock) - przebieg zegarowy taktuj11cy transm isj11 i SS (Slave Select) - sygnal wyboru urz11d zenia Slave (poziomem niskim). Dane S<! przesylane liniam i: MOS! (Master Outp ut Slave Input) w kierunku od urz11dzenia Master do Slave oraz MISO (Master Input Slave Output) od urzqdzenia Slave do Master. Nalezy zwr6cic uwagQ na to, ze w wyniku przyjQcia takiej konwencji wszystkie wyprowadzenia MOS! Sq t11czone ze sob&. podobnie jest z wyprowadzeniami MISO oraz SCLK. W interfejs ie RS-232 wyjsc ie nadajnika TxD nale:ialo t11czyc krzyfowo z wejsciem odbiornika RxD. Zanim zaczniemy porniary nalezy jeszcze rozwazyc pewien problem techniczny zwiqzan y z taktowaniem danych na liniach MOS! i MISO. Interfejs SPI moze pracowac w kilku trybach definiowanych na podstawie polaryzacji i fazy prze biegu zegarowego. Mozliwe warianty S<t definiowane umownymi parametrami CPOL i CPHA. Parametr CPOL decyduje o poziomie sygnalu zegarowego SCLK, jaki jest ulrzymywany podczas nieaktywno§ci interfejs u, CPHA okresla natomiast zbocza sygnalu zegarowego, na kt6rych nastflpuje zmia na poziomu na lini ach MOSIO i MISO. Na przeciwnych zboczach odbiorniki odczytuj11 dane

eWyc96ni e EctkuRQ..lin:krm~m~wHit'96006) W\ d an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.


a)

-·iii•~ ""'" ' '-- ~

t:IY

j!JDY

~ 01r~ 1

. . rt t'!lf'f

~

!.lb

117 \'

UtV

'

""'1 1 t<!Y

~

c) RIGOL

~

,,.,.,,av 1

- !.o&'I

~

Rysunek 25. Wplyw pozycjonowania oscylogramu w osi czasu na poprawnosc dzialania analizatora protokol6w

linii SCLK w czasie nieaktywnosci interfejsu i zbocze sygnalu SCLK, na kt6rym jest czytany znak w analizatorze protokolu. 'Wszystkie kombinacje przedstawiono na rysunku 24. Przed przysl'lpieniem do pomiar6w nalezy okreslic pozostale parametry interfejsu SP!, a wi'lc liczb~ bit6w danej (,,Data bits") oraz kolejnosc wysylania bit6w (,,Endian"). Zgodnie z og6hui zasadl!, jesli opcji ,,Endian" nadano wartosc MSB, oznacza to, ze bity S'\ wysylane od najstarszego do najmlodszego, natom iast dla ,,Endian" = LSB bity Sl! wysylane od najmtodszego do najstarszego. W wi'lkszosci przypadk6w b~dziemy wybierac opcj'l MSB. Ostalnim paramelrem jest ,,Formal". Definiuje on s pos6b interpretowania zdekodowanych danych. Moze to bye zapis heksadecymalny, dziesi'llny. bi narny lub w postaci znak6w ASCII.

Wyzvvalanie SPI Analizator mamy juz prawie gotowy do pracy, brakuje tylko warunku wyzwolenia. Badaj'lc protok61 SP! si<:gamy naturalnie po opcje dost'lpn e dla takiego pomiaru. \IV men u ,,Triger" wybieramy opcjQ SP!, aw niej

Rysunek 26. Bl<1d odczytu danej niemieszcz<1cej sic: na ekranie

jedynym zdarzeniem. z kl6rego mozemy skorzystac jest wyzwolen ie na okreslonej da nej przesylanej interfejsem. Definiowanie danej polega na odpowiednim ustawianiu kolejnych jej bit6w, co jest metod'I skuteczn<t. ale niezbyt wygodn'I. Nalezy zwr6cic uwag<: na to, ze bity sq numerowane w kolejnosci odwrotnej, do jakiej jestesmy przyzwyczajeni - najstarszy jest bit numer O. najmlodszy bit dla danej 8-bilowej ma numcr 7. Konieczne jest jeszcze powt6rne, niezalezne od ustawien protokolu, ale zgodne z nim, przypisanie linii interfejsu SP! (SCLK i SDA) do kanal6w oscyloskopu. Dia uzyskan ia stabilnego oscylogram u, w wi'lkszosci przypadk6w konieczne b~dzie przell\CZenie uk!adu akw izycj i w tryb Normal. Po wykonaniu opisanych czynnosci spodziewamy si~ wyzwolenia oscyloskopu na zdefiniowanej danej i wysw ietleniu s tabilnego oscylogram u. Pojawiajq si<: jednak dwic Wfllpli wosci. Pierwsza dotyczy sytuacji, gd y w przesylanym komunikacie wyslQpuje wi~cej niz jeden znak podany jako wzorzec dla ukladu wyzwalania. Istnie je niebezpieczef1stwo wyzwalan ia na kazdym z nich, i dlatego nalezy raczej szukat innej danej lub zupeln ie innego wa runku wyzwalania. Druga w&l· pliwosc jes t zwi11zana z ograniczon11 liczbq kanal6w. Zauwazmy, ze odbiornik analizatora protokolu SP! zaczyna dekodowac dan11 po wyst&pien iu 8 impuls6w zegarowych (zakladamy. :i:e z takimi ramkami mamy do czynienia). Prawdziwy odbiornik interfejsu SP! rozpoczyna zl iczanie impuls6w zegarowych zawsze po uaktywnieniu linii SS, kt6rej jednak analizator oscyloskopu w og61e nie bada. Jak zatem pracu je odbiornik analizalora? lnformacj i takiej n ie znajdziemy w instrukcji oscyloskopu, ale slosunkowo tatwo mozna zauwazyt, ze jako pierwszy jest liczony pierwszy impuls zap isany w rekordzie akwizycji. Bardzo prawdopodobne jest, ze bqdzie to srodkowy bit kt6rejs z danych, a to oznacza, ze kolejne dane b~dq interpretowan e nieprawidlowo. Przypadki takie przedstawiono na rysunku 25. Jak widac, dopiero po odpowiednim przesuni~ciu oscylogramu w osi czasu, komunikat jest dekodowany prawidlowo (rysunek 25c). Przektamaniu ulega tez dana nie mieszczqca siq w rekordzie. Wystarczy, ze poza ekranem znajdzie si~ chocby jeden impuls zegarowy, aby dana zostala zdekodowana bl'ldnie. jest w6wczas wyswietlana na czerwonym tie (rysunek 26). Ustalenie odpowiedniego warunku wyzwalania jest niezb'ldne do poprawnej pracy analizato ra pro tokol6w. Opcje wyzwalania przypisane do danego proto-

eWyc9-8ni e EctkuRQ..lin:krm~m1d.~Jfi t'96006) W\ d an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.


CPHA=O MISO Z

7

6

5

4

3

2

MOSI Z

7

6

5

4

3

2

CPHA=1 MISO Z ?

7

6

5

4

3

2

0

MOSI Z ?

7

6

5

4

3

2

0

z z

Rysunek 22. Mozliwe tryby pracy interfejsu SPI

z tych linii. Mozliwc kombinacje przedstawiono na rysunku 22. Odpowiadajq im jednoznacznie okreslone tryby pracy interfejsu SPI, co wyjafoiono w tabeli 1. W protokole SPI przewidziano ramk'l zawierajqcq od 5 do nawet 32 bit6w (standardowo 8). Nie wykorzystuje si<i bit6w parzystosci. Z oczywistych powod6w nie ma tez bit6w startu i stopu. W wi'lkszosci praktycznych zastosowan bity Sq wysylane w kolejnosci od najstarszego do najmlodszego. Transmisja synchroniczna nie wymaga stosowania znormalizowanych szybkosci przesytania danych, jest ograniczona gl6wnie mozliwosciami fizycznymi uklad6w elektronicznych i medi6w przesylajqcych sygnaly. Cz'lstotliwosc przebiegu SCLK moze dochodzic nawet do 100 MHz.

Analiza protokolu SPI Podstawowym problemem zwiqzanym z analizq protokolu SP! za pomocq oscyloskopu Rigo! DS2202 jest ograniczona do 2 liczba kanal6w pomiarowych. Z tego wzglqdu zrezygnowano z badania lini i SS. Analizator nie rozr6znia tez linii komunikacyjnych MOSI

a)

i MISO. zamiast nich lini<i komunikacyjm1 nazwano og6lnie SDA (Serial Data). Menu konfigurowania analizatora protokolu SPI przedstawiono na rysunku 23. Kanaly oscyloskopu nie Sq na sztywno przypisane do poszczeg6lnych sygnal6w. Po rozwini<iciu opcji .,SCLK" i .,SDA:' mozna dokonac odpowiedniego skojarzenia kanal6w z sygnalam i interfejsu. W tym podmenu definiowane Sq tez dwa Rysunek 23. Menu parametry decyduj<1ce konfigurowania analizatora o trybie pracy anali- protokolu SPI zatora, przy czym nie maj11 one bezposredniego zwi<tzku z parametrami interfejsu CPOL i CPHA. W opcji .,SCLK" w idzimy parametr Slope, kt6ry wybiera zbocze sygnalu zegarowego (narastaj<1ce lub opadaj(!ce), na kt6rym nastE)puje odczyt danej z linii SDA (czyli MOSI lub MISO) - rysunek 23a. Analizator nie musi miec zdefiniowanej fazy CPHA, okreslana jest za to polaryzacja sygnalu. Parametr ten ustawiamy w opcji .,SDA:' -> Polarity (Low lub High) . .,Polarity"=Low oznacza, ze niski poziom napiE)cia odpowiada logicznemu zeru, natom iast wysoki poziom logiczncj jedynce. Odwrotnie jes t, gdy .,Polarity"=High. Wtedy niski poziom napi'lcia odpowiada logicznej jedynce, a wysoki poziom logicznemu zeru. Ostatecznie b'ldq nas wtasciwie interesowac tylko przypadki, w kt6rych brany jest pod uwag'l poziom

b)

-

L~

d)

c)

~]

~~f.15111

,.."""'?"Ilff"\ l

Rysunek 24. Mozliwe kombinacj e konfiguracji protokolu SPI w oscyloskopie 052202

nie dla: Jakub Rudolf t'!J6006) e elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

ELEKTRONIKA PRAKlYCZNA 5/2014

do uÂąy11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.

97


C2000 Piccolo LanuchPad (13) latwe programowanie systemow czasu rzeczywistego Uklad procesorowy serii Piccolo F2802x dobrze nadaje si~ do budowania sterownikow cyfrowych do ukladow zasilajctcych. Plytka rozszerzeniowa C2000 LED BoosterPack firmy Texas Instruments, dolctczana do zestawu C2000 LaunchPad, jest dobrct platformct dla wszystkich, ktorzy ch<ct poznac techniki programowania ukladow sterowania w czasie rzeczywistym. Zalctczony

do zestawu projekt demonstracyjny LED_Boost_PC umozliwia precyzyjne i efektywne sterowanie systemem z czasem dyskretnym. Nowoczesne cyfrowe sterowniki dla zasilaczy stosujq technikti nazywanq multipleksowaniem czasowym - TDM (Time Domain Mullilexing). Technika TDM pozwala na dzielenie pojedynczego procesora pomiiidzy wiele zadan [14]. l\vorzenie dla zasilaczy ze sterowaniem cyfrowym oprogramowania wykorzystujqcego zalety techniki TDM jest duzym wyzwaniem. jcdnak przy dobrym zrozumieniu kluczowych zasad i przy postiipowaniu zgodnie z odpowiednim wzorcem mozna tq prac-i znaczqco uproscic. Dobrym wzorcem tworzenia struktury programu dla taniego sterownika cyfrowego oferujqcego wysokq wydajnosc pracy jest aplikacja LED_Boost_PC om6wiona w artykule. No dobrze, przyznaj<: Sifl, ze z lym tytulem artykulu lo lekka przesada. Wszyscy praktycy w dziedzinie programowania system6w czasu rzeczywistego, kl6rym pokazywalem ten tytul, zaczynali siii smia6 ...l:.alwo nie jest nigdy" - m6wili. Maze to i prawda, ale przy zastosowaniu prezentowanego w artyk<1le sposobu organizacji systemu, programowanie maze slac si<: latwiejsze. Oraz la tw iejsze bfldzie p6Zniejsze uruchamianie i strojenie tego systemu.

Systemy z czasem dyskretnym Podstawowym parametrem sterowania aplikacjq TOM jest szybkosc pr6bkowania danych, okreslona przez odSl<lP czasu pomi<:dzy kolejnymi pr6bkami danych TSAMPE' Cdy jest dos tQpna biezqca pr6bka danych, to procesor ma na wykonanie obliczen tylko przedzial czasu do nasl<:pnej pr6bki. Gdy nie zd&iy, to wysl<:puje op6foienie fazowe lub blqd p<jlli slerowania. Czas wykonania kodu

sterowania jest kr6tszy niz odstQp pr6bkowania. T}'powo pozostaty czas jest zbyt kr6tki do wykonania kolejnej piitli sterowania, ale mozna go wykorzystac do wykonania wolnych dzialan kodu podstawowego BG (Background].

Wybor i-:zyka programowania Wyb6r j<)zyka programowania to trudne pytanie, na kt6re nie ma dobrej lub ztej odpowiedzi. Wyb6r zalezy od konkretnego zastosowania. Dia struktury systemu z jedrn1 procedur<1 obslugi przerwan ia JSR (Interrupt Seivice Routines) i jednym kodem BG wyb6r jest stosunkowo prosty. Piitla BG zawiera wolne i inteligentne funkcjonalnosci systemu. Typowo stanowi<t one 90% calego kodu. Najbardziej sensowne jest zastosowanie dla pf!lli BG jiizyka wysokiego poziomu, jak CIC++. Procedu ra JSR moze bye napisana w j~zyku C lub w asemblerze. Wyb6r zalezy od tego jak duza wydajnosc wykonania jest konieczna. Typowo kompilator j('/zyka C/ C+ + nie korzysta w efektyw ny spos6b z zasob6w sprzfltowych procesora, jak rejestr przes uwajqcy, tryby mno:i:enia, tryby adresowe itd. J<:zyk asemblera jest dopasowany do architektury procesora i daje kompletnq kontrol~ wszystkich jego zasob6w. Dlatego pozwala osiqgm1c najlepszq wydajnosc dla danego procesora.

Szkielet programowy Szkielet programowy (software framework) jest poj<:ciem okreslajqcym ,,infrastruklurfl" zwierajqcq kod aplikacji.

eVVycn.Šo ieEctkuRQ.lin:krm~m~wHit'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u¹01'.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.


kolu nie zawsze S<! najlepszym wyborem, CZ'lslo r6wnie dobre okazuje s i'l po prostu wyzwalan ie zboczem lub impu lsem. Na przyktad, jesli <lane S<! przesytane w paczkach z pewnymi minimalnymi odst'lpami, bardzo dobre wyniki daje wyzwalanie impulsem o zadanej szerokosci, tak jak to robilismy badaj&c in terfejs RS-232. Przyklad takiego wyzwalania przedstawiono na rys unku 27.

Rysunek 27. Wyzwalanie analizatora protokolu SPI impulsem o okreslonej szerokosci RJGOL .,,,. 1t 10J1Cll~ •:_c.;,~=;!;;;;;;===== o i,-"Bfl!mti

~

"" .. "r" l"I"'"'

"'""l"~ " I"·

............. .....-........... ~

,,.",.. "'"''" ..

•!11111

.... \. ••• -

r .. .

"l"'"J.. ""'" '" """ .

.... L• .,. _

__ ._ i..... 1.-

~

Dana•Ox80 :n:Ot

,nr

~

~ana--Ox20

Dan1•0x 0

:·~ , .. ~-

Rysunek 28. Bl<td interpretacji danych przy nieprawidlowym ustawieniu parametru .,Endian"

a) RIOOL

~

N

O.OOl:>J~

':"•"::========>

o Tl~

r n•

1'IJ'I

-

.

Skutki bl«:dnych nastaw Us tawie n ie parameLr6w protokotu niezgodnych z parametrami badanego urz&dzenia powoduje oczywiscie blEldn<1 interpretacj'l odczytywanych przez analizator danych. Tak, jak w przypadku protokol·u RS-232 , nie zawsze mozemy bye swiadomi takiego stanu. 0 n ieprawidlowym wybraniu parametru ,,Endian" zorientujemy s i'l naty ch miasl, jesli b'ldfl transmilowanc zn aki ASCII - przesytane informacje b'ld<! zupetnie nieczytelne. Jesli jednak dane mai<1 interpretaci'l liczbow<1, natychmiastowe wykrycie b!Qd u n ie bfldzie oczywiste (rysunck 28). Bl&d dekodowania nie zostanie r6wniez wyswietlony, gdy zostanie wybrane zle zbocze imp ulsu zegarowego . Na rysunku 29 przedstawiono oscylogram uzyskany podczas badania interfejsu SP! pracuj&cego w trybie 2 (CPOL = 1, CPHA = O). Podczas nieaktywnosci interfejsu linia SCLK jest utrzymywana n a poziomie logicznej ,,1", zmiany poziom6w linii danych nastEwujq na narastajqcym zboczu impu ls6w zegarowych, natomiast odczyt danych na zboczu opadajqcym. Opcja ,,Slope" powinna wi'lc bye ustawiona na zbocze opadajqce. Wybranie zbocza narastajqcego, lak jak na rysunku 29b, powodu je, :i;e moze bye odczytany zar6wno poziom bezposrednio przed impulsem, jak lez za nim. Decydujq o lym wrflCZ warunki propagacji sygnatu w danym urz1tdzeniu. Przy odrobinie szczElscia maze zdarzyc si'l, ze odczyt b'ldzie poprawny, nie mn iej, mamy do czynie n ia z bl'l<ln& konfiguracj& analizatora. Pozostala jeszcze reakcja na nieprawidlowo ustawionq dlugosc ramki. Jesli kolejne znaki Sfl nadawane z maly m i przerwami, wych wycenie tego btiidu nie b'ldzie trudne. Szybko zau wazymy, ze dlugosc danych nie odpowiada paczkom impu ls6w zega rowych, poza tym dane bQ<lll dekodowane b!Qdnie (rysunek 30). Gorzej, jesli transmisja odbywa si'l bez przerw miEldzy kolejnymi znakami, co jest w interfejs ie SP! mozliwe. Jedy nym objawem blEldu jest w6wczas nieprawidlowa interpretacja danych. Oscyloskop nie sygnalizuje jednak zadnego b!Eld u w takim przypadku. Om6wilismy zagadnienia zwiqzane z analizq protokolu SP!. Nalezy dodac, ze CZElSC uwag dotycz1tcych RS-232 jest wsp6lna d la wszystkich in terfejs6w obslugiwanych przez analizator protokol6w oscyloskopu Rigo! DS2202. Zdekodowane dane nadal mozna przegl1tdac w oknie Zoom oraz w tabeli wyn ik6w. W naslQpnym odcinku om6wimy badanie inle rfejsu I'C.

b)

Jaroslaw Dolinski, EP

RIOOL

~ L... -

r- -·t

-

1_

-

1...-

- ·· 1 n~ r--

-

!""'~-~ •

.

.... ~.v·

Rysunek 29. lnterpretacja danych dla r6znych nastaw parametru ,.Slope" a) ustawienie prawidlowe, b) ustawienie bti:dne

nie dla: Jakub Rudolf t'96006)

,..

~

· r,...I_

---

r--

e;;;;;;i • ASCI ,

Rysunek 30. Bl<td interpretacji danych wynikaji\CY ze zlego podania dlugosci ramki

ELEKTRONIKA PRAKlYCZNA 5/ 2014

e elektroniczne przeznaczone w,t~cznie do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.

99


BG loop

Tabela 1. Czas wykonania (Clock Cycles) operacji sterowania (14] Operacja i Jedna i Dwie i Trzy LED_Boost_PC !

ISR

! }

!

............................ ......................... l.~t.1~..... i.P.~t.1.e..... i.P.~~.1.~.....i..........................i L~~~!~:<.' ..s.a.~~ ..:+....1.nt:...1.~t.~~~......L1.~ .........L1.~ .........!.!.~.........L9.!.+..sl................; Lft...DC.. s~~~ic.i.n.L:f"...J\'.k··- . i4 ...L5. ...........L~ .........L~!gl.:+:~. · \.~ r.12.z...'~~~r.?.11~~.................:::::·...T25..... ..L~~.........i.~9..........L~7.(~3'··............··' L~~».'."'.1...~.~~.e.ss..............................L~...........L~ ...........J.!.~..........L1.~! :+..1.1)._..........[

C.ontcxt Smre

JSR body

: Context Restore + Int. Return : 16

: 16

: 16

: 9(+8)

·

::~~~~~:::::::.::::::::::::::::::::::::::::::::::::~S.:.:::::::;:9.?:::::::::::;:;:9.::::::I?~~··············· ···r

}

Context Res tor e

Rysunek 1. Szkielet programowy z pojedyncz<1 procedur<1 ISR i kodem BG [14)

Okresla on przeptyw sterowania oraz spos6b szeregowania zada.Il. Kluczowe zagadnienia do rozpatrzenia to: • Ile mozna zastosowac procedur obslugi przerwania JSR? • Czy procedury ISR Sij synchroniczne czy asynchroniczne? • jaki procent czasu pozostaje dla kodu BG ? • Czy zastosowac do kodowania j~zyk wysokiego poziomu (C/C+ + ) czy asembler, a mo:i:e oba? Czy jest potrzebny system operacyjny czasu rzeczywistego? • Czy komunikacja jest sterowana przerwaniami? Pewne wybory bezposrednio wplywajq na efektywnosc kodu, stopie.6. wykorzystania czasu procesora, zlozonosc aplikacji, latwosc programowania i deb ugowania. Najlepszy wynik mozna osiqgnqc stosujqc jak najprostszy szkielet programowy: pojedyncza procedura ISR oraz kod BG z realizacjq TOM z zaslosowani em techniki periodycznego podzialu czasowego (time slicing). W tym schemacie procedura ISR ma najwyzszy priorytet i przerywa dzialanie kodu BG synchronicznie z dzialaniem modulu P\l\IM (rysunek 1).

Procedura ISR Czas pracy proced ury !SR zawiera fragmenty ze stalym narzutem czasowym: • IL (interrupt latency) - op6znienie rozpocz~cia obslugi przerwania.

Loop1 '--.,\ Context Save + Int latency

• CS (context save) - zapisanie kontekstu. • IA (interrupt acknowledge) - potwierdzenie obslugi przerwan ia. • CR (context restore) - odtworzenie kontekstu. • IR (interrupt return) - powr6t z przerwania. Wszystkie te operacje S(! wykonywane jeden raz podczas obstugi przerwania i majq staly (niezmienny) czas wykonania (rysunek 2). Okreslenie czasu T !SR polrzebnego do wykonania procednry JSR jest jednym z najwazniejszych zagadnie(1 podczas projektowania systemu zasilania z cyfrowym sterowaniem. Wyliczanie lego czasu z wystarczaj4c4 doktadnosci4 okresla czy p~tla slerowania mofo bye zrealizowana. jak du:i:o czasu pozostanie dla kodu BG oraz jak du:i.:o czas u wolnego pozosta nie na dalsz<i rozbudowEl systemu. Detale konieczne do oszacowania systemu dobrze pokazuje przyklad z zamkniEll'I PEllh\ sterowania. Budowa syslemu z napi<lciowq lub prqdowq P<lll'I slerowania jest praktycznie taka sanrn. Elementy systemu ze sterowaniem przetwornicy DC/DC w topologii ,.back" zostaly pokazane w arlykule 112]. W p~tli sterowania zostat zastosowany programowy fillr ITR (2 bieguny/2 zera) zrealizowany jako asemblerowa funkcja ze standardowej biblioleki Tl. Podsumowanie zaleznosci czasowych procedury JSR jest pokazane na rys. 2. W la beli 1 pokazano typowe liczby cykli zegara systemowego procesora potrzebne do wykonania procedury !SR. Czas wykonania obliczen procedur z biblioteki jest bardzo dokladnie okre§lony i znany. R6wniez znane Sq czasy obstugi modutu ADC i modulu PWM. W tab. 1 podane Sij czasy dla obslugi jednej p~tli jak r6wniez dla dw6ch i trzech p~tli. Narzut czasowy obslugi przerwania

Loop2

controller-1

ADC service + Int Ack

Loop3 controller<~

•••

r

DPWM controller-2

C ontext Restore+ Int Return

access

Rysunek 2. Zestawienie czasu pr6bkowania i w ykonania operacji przykladowego systemu [14)

nie dla: Jakub Rudolf t'96006) e elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

ELEKTRONIKA PRAKlYCZNA 5/2014

do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.

101


..................................................................................................................................... r6w z rodziny CZOOO z rdzeniem C28x. Procedura !SR zawiera przede wszystkim obliczenia matematyczne i interfejs do przetwornika ADC oraz modul6w PWM. Po napisaniu i uruchomieniu kodu typowo nie ma polrzeby jego modyfikowania. Procedura _DPL_JSR wykorzystuje zrealizowane w j<Jzyku asemblerowym drajwery (zorganizowane jako makra]: obslugi dwukanalowej PWMDRV_DualUpDwnCnt i jednokanalowej PWMDRV_lch_ UpDwnCnt modul6w ePWM (aktualizacja zawartosci rejestr6w por6wnania) oraz drajwer ADCDRV_ lch obslugi modulu ADC (odczyt rezultatu z rejestru). Uzywane jest r6wniez makro CNTL_2P2Z obliczefJ. sterowania (2 bieguny i 2 zera). Procedura _DPL_JSR jest przepisywana z pamitici Flash do pamitici RA.tvl i slamtqd wykonywana. Dokladny opis takiego post<lpowania jest z.amieszczony w ksiqzce (19].

Organizacja pracy kodu BG Zorganizowanie pracy p<jtli BG w dobrze zestrukturalizowany spos6b jest bardzo krytyczne. Mozna to zrobic w r6zny spos6b, ale najprosciej jest zastosowac automat stan6w (stole machine). Implementacja automatu stan6w w j<izyku C jest bardzo prosla. Jest to zorganizowane w pos taci podobnej do instrukcji ,,case". Najlepszym sposobem jest zastosowanie wskaznika do fnnkcji realizujqcych stany (listing 2). Kompilator j<izyka C uzywa wtedy po§redniego trybu adresowania procesora i wywolanie jest realizowane poprzez wykonanie instrukcji skoku. Pozwala to oszcztidzic bardzo duzo czasu. f'<llla BG projektu LED_Boost_PC jest podzielona na trzy au tomaty stan6w (listing 3): A, B i C zrealizowane jako osobne funkcje AO, BO i CO. f'lllla gl6wna zawiera wskafaik na funkcj'l obstugi aklualnego stanu. Wskaznik zawiera adres wywolania biez11cej funkcji. Raz na jedno wykonanie P<ltli BG wywolywana jest jedna fnnkcja i automal koi1czy dzialanie. Nie wykonuje oczekiwania na ustawienie warunku. Dia kazdego stanu jest zap rogramowany osobny licznik Timer CPU 0/1/2 z czasami okresu, odpowiednio, 1 ms, 10 ms i 50 ms. Bit TIF rejestru sterujqcego TCR licznika jest ustawiany, gdy licznik zliczy do zera. Gdy bit Len jest ustawiony, to po jego wyzerowaniu , wykonywane jest wywolanie fnnkcji podstanu. Kazdy stan jest podzielony na dwa podstany zrealizowane jak osobne fnnkcje (np. Al, AZ). \'l'ywolanie podstan6w jest zrealizowane ze wskainikiem adresowym osobno dla ka:i:dego stanu. Automat A (co 1 ms) - listing 3 - obsluguje zabezpieczenia przeci11zeniowe i komunikacj~ z komputerem PC. Automat B obsluguje pomiar napi~c i prqd6w. Automa t C obsluguje slerowanie kolorem swiecenia diod LED. Plytka rozszerzeniowa C2000 LED BoosterPack ma trzy osobne przetwornice DC/ DC pracujqce w topologii ,,boost" przeznaczone dla szeregu diod LED kazdego koloru (12]. Podwyzszajq one napi~cie wejsciowe (12 V typ.) do napi~cia wystarczajqco wysokiego do wprowadzenia diod w stan przewodzenia. Przetwornice DC/DC Sq sterowane przez sygnaly PWM generowane przez moduly ePWM1 i ePWMZ procesora F28027 Piccolo zestawu C2000 Piccolo LounchPad.

nie dla: Jakub Rudolf t'96006) e elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

Listing 1 . Pro cedura obslugi przerwania ISR

;; #il#i#il#i#il#i#illi#il#i#il#i#il#i#illi#il#i#illi#il#i# ;; FILE : f2802x_examples/ LED_Boost_PC/LED_Boost_PC_ISR .asm ; ; TITLE : Interrupt service routines for LED BoosterPack ;; #llll#llll#llll#llll#llll#llll#llll#lltl#lltl#lltl#lltl# ;; $TI Rel ease : Launc hPad f2802x Support Library vlOO $ ;; $Release Dat e : We d J ul 2 5 10 : 45 : 39 CDT 2012 $ ;; ##1####1#1#111###11###11###11###111#111##111###11###11## ; Gives pe r i pheral addresses visibil i ty in assemb ly . cdecls C, LIST, " DSP28x_Project . h " ; Include C heade r file - sets INCR BUILD ; (used in conditional b u i lds) . cdecls C,NOLIST , "LED_Bo ost PC Sett1ngs . h"

'

I I

!; I

!I I I

!

I i I

; Inc lude fil es for the Power Library Maco ' s ; being used by the system . include "ADCDRV lch . asm" . include "CNTL 2P2Z . asm" . i nclude " PWMDRV DualUpDwnCnt . asm" . i nclude " PWMDRV=lch_UpDwnCnt . asm"

I

. global _comp Variable declaration All Terminal modules i nitially point t o the Ze r o Net t o ensure a known ; start state . Pad e x t ra locations t o accornodate unwanted ADC r esults . ; dummy variable for pointe r i nitialisat i o n ZeroNet . usect " ZeroNet_Sect ion " , 2 , 1, l ; output terminal l

I I I ;

. sect " ramfuncs "

; label to DP ISR Run function . def _ DPL_ ISR

;--------------------------------------------------------I SR Run

DPL ISR : ; (13 cycles to get to here from ISR trigger) 7CONTEXT SAVE ASP PUSH ARlH :AROH ; 32-bit PUSH XAR2 ; 32-bit PUSH XAR3 ; 32 - b it PUSH XAR4 ; 32 - bit Comment these to save cycles -------PUSH XAR5 ; 32-bit PUSH XAR6 ; 32-bit PUSH XAR7 ; 32-bit

;---------------------------------------PUSH XT ; 32- bit SPM CLRC CLRC NOP

set

0 AMO DE

c2a

mode

j

l I ;

i

I! i' ! i' I I I I

;

PAGEO , OVM

i'

ADCDRV l ch 1 ADCDRV-lch 2 ADCDRV::lch 3

; ;

i

LCR #_ comp

I ! I

CNTL 2P2 Z 1 CNTL-2P2Z 2 PWMDRV_DualUpDwnCn t

! ! ! I

CNTL 2P2Z 3 PWMDRV_lch_UpDwnCnt ADCDRV lch ADCDRV- lch ADCDRV-lch ADCDRV-lch

I I I I

I

. tex t

;

I

!'

9 10 11 12

I I I

i

; ===================================

:I

EXIT_ISR

i

;=i~~:;;~;~=::~:~:;:~~=~=~~;:=::~~==

l !'·

MOVW MOV MOVW

MOV

DP , i EPwmlRegs . ETCLR EPwmlRegs . ETCLR, jOx Ol ; Cl ear EPWMl I nt flag

@

D P , # PieCtrl Regs . PIEACK @

PieCtdRegs . PIEACK , f 0x4 ; Acknowledge PIE i nterrupt Group 3

; Restore context & return POP XT Comment these to save cycles

~g~ ~~:~

,---1~.~~-~,,-------------------

:

I

! .1

! i

.

1

I RET

:0<04_:-.::4<!..::.:~~:.~~0 ~~-~-~-··••HOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO<OHOH0-0~4-4_4_4-~~-~-·-·-·-•HJ

ELEKTRON IKA PRAKlYCZNA 5/2014

do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hnian i a.

103


jest w lych Lrzech przypadkach taki sam. Rosnie tylko (wolno) czas zwiqzany z obslugq P'llli sterowania. Zmierzone wartosci czas6w operacji dla procedury _DPL_ISR projektu LED_Boost_PC wyglqdaj<j bardzo podobnie. Czas wykonania procedury ISR jest powi'lkszony przez wywolanie pomocniczej procedury comp (j~zyk CJ o czasie wykonania ok. 117 cykli zegara. Lqczny czas wykonania procedury ISR wynos i ok. 361 cykli zegara systemowego. Wyliczenie obciqzenia ISR jest latwe - ISR_Load = ('I'15J T,..,,,wuJ X 100%.

Procesory rodziny Piccolo F2802x majq zegar systemowy 60 MHz z okresem TCLK=16,6 ns. Ola sygnalu PWM 50 kHz okres wynosi TPWM = 20 µs. jednak procedura _DPL_ISR jest wykonywana co trzeci okres sygnalu PWM, dlatego efektywny okres TSAJ>1Pl.E wynosi 60 µs (ok 3600 cykli zegara systemowego). Ola procedury _DPL_ISR projektu LED Boost PC czas wykonania wynosi ok. 361 cykli zegara, co daje czas ok. 6,01 µs i obciqzenie TSR_Load wynosi 6,1 µs/60 µs=l0,02%.

P~tla BC r.,t1a BG realizowana w ramach kodu BG nie ma okreslonego precyzyjnie, deterministycznego czasu wykonania. Typowo jest ona zrealizowana z zaslosowaniem kodu decyzji (,,if then else") zwykle napisanego w i<izyku wysok.iego poziomu. Pasmo P'llli BG mozna okreslic jako BG_ BW= 100% - ISR_Load.

Ola procedury DPL_ISR projektu LED_Boost_PC pasmo BG_BW= 89,97%. jest mozliwe okreslenie sredniego czasu wykonania p~tli BG. Srednia prQdkosc pQtli BG mo:i:na obliczyc jako BG_ LR=BG_MTPS!LPT,

gdzie: • IBG_MTPS

=

BG BW x CPU MIPS • ICPU_MIPS = wy dajnosc procesora

ILPI = liczba inslrukcji najdluzszej sciezki kodu Ola procesora rodzi.ny Piccolo F2802x moina przyjqc, ze CPU_MIPS = 60 MIPS [7, 14, 181, wtedy BG MIPS= 60x89.97% = 53.98 MIPS. Jesli zalozymy (arbilralnie), ze najciluzsza p~tla ma 300 instrukcji (jednocyklowych) to BG_LR= 53.98 MIPS/300= 17,99 kHz. Dia okreslonego czasu wykonania procedury ISR balans pomi~dzy obciqzeniem ISR_Load pasmem BG_BW jest okreslaa :> ~ targetConfigs ny poprzez odstQp pr6bkowania > ~ ADC_SOC_Cnf.c :> ~ ADCORl/_lch.asm

> ~ CNTL_lPlZ..sm

> lilJ DPllb.h > [) F2.8027. FLASH_LED·ColorMIX.cmd > (d F2.802x_H.,ders_nonSIOS.cmd ) ~ lEDJloost_PC_[)tvlnit.F2802JI.( '> [;SJ LEO_eoost..PCJSR.asm [&! lED_EloosLPCMain.c t> lh! LED_eoost..PC_5ett1ngs.h :> l&J PWM_lclt_UpOwnCnt_Cnf.c ;,. @I PWM_OualUpDwnCnt_Cnf.c !>

>

~

)

~

PWMDRVJch..UpDwnCnt.asm PWMDRV_DualUpDwnCnt.asm

'> @I SciCommsGui.c ~ dnver1ib.lib

Rysunek 3. Organizacja projektu LED_Boost_PC

T SA.MPur

Organizacja projektu LED_ Boost_PC Opis sposobu pracy programu jest zamieszczony w node aplikacyjnej Multi-DC/DC Conversion Et Color LED Control integrated Oil o C2000 Micracontrol/er (17].

Projekt LED_Boost_PC maze bye budowany w dw6ch wariantach: z otwartq pQtlq lub z zamkni(ltq

pQtlq ze sterowaniem pr<jdu. Ola diod LED kazdego koloru zastosowana jest osobna pQtla sterowania. W projekcie LED_Boost_PC zostalo zastosowane jedno przerwanie EPWM1_1NT generowane przez modul ePWMl dla co trzeciego zdarzenia CTR=PRD (zawartosc licznika podstawy czasu zgodna z rejeslrem okresu). Gl6wne pliki zastosowane w projekcie LED_Boost_PC to (rysune k 3): • LED_Boost_PC_Main.c - plik odpowiada za inicjalizacjQ, uruchamianie i sterowanie aplikacjq. Zawiera calq ,,logikQ" aplikacji. • LED_Boost_PC_Devinit_F2802x.c - plik odpowiada za inicjalizacjQ i konfigurowanie ukladu procesorowego (TMS320F28027), us tawianie generacji zegara systemowego, konfigurowanie wejsc GPIO itd. • LED_Boost_PC_Settings.h - plik zawiera globalne definicje dla projeklu. jest linkowany do pliku !-ED_ Boost_PC_Moin.c oraz pli.ku LED_Boost_PC_ISR.asm. • ADC_SOC_Cnfc - plik zawiera funkcjQ ADC_SOC_ CNFkonfiguracji modulu ADC procesora • PWM_DualUpDwnCnt_Cnfc- zawiera funkcj~ PWM_ DualUpDwnCnt_CNF konfiguracji modulu ePWM procesora do pracy dwukanalowej PWM_ 1ch_UpDwnCnt_Cnfc zawiera funkcjQ PWM_ 1ch_UpDwnCnt_CNF konfiguracji modulu ePWM procesora do pracy jednokanalowej • SciCommsGui.c - zawiera funkcje obslugi komunikacji szeregowej z komputerem PC poprzez modul SCI procesora. • LED_Boost_PC_ISH.asm - plik zawiera asemblerowy kod krytyczny czasowo. Odpowiada za jednokrotnq in icjalizacj(l obslugi przerwania w procedurze _DPL_ !nit. Zawiera procedurq obslugi przerwania _DPL_JSR. • ADCDRV_ 1ch.asm - zawiera asemblerowe makro ADCDRV_ 1ch obsl ugi modulu ADC przez procedur(l obslugi przerwania _DPL_TSR. Kopiuje rezultat przetwarzania a/c ze wskazanego rejestru ADCResult do labeli NetBus. • PWMDRV_1ch_UpDwnCnl.asm - zawiera asemblerowe makro PWMDRV_ 1ch_UpDwnCnt_lNIT inicjalizacj i obslugi jednokanalowej modulu ePWM oraz asemblerowe makro PWMDRV_1ch_UpDwnCnt jednokanalowej obslugi modulu ePWM przez procedurEl obslugi przerwania _DPL_ISR. • PWMDRV_DualUpDwnCnt.asm - zawiera asemblerowe makro PWMDRV_Dua!UpDw11C11t_[NIT inicjalizacji obslugi dwukanalowej modulu ePWM oraz asemblerowe makro PWMDRV_Dua/UpDwnCnt dwukanalowej obslugi modulu ePWM przez procedurEl obslugi przerwania _DPL_[SR. • CNTL_2P2Z.osm - zawiera asemblerowe makro CNTL_2P2Z_[NIT inicjalizacji obliczen sterowania jednego kanalu koloru oraz asemblerowe makro CNTL_2P2Z oblicze(l sterowania jed.nego kanalu koloru przez procedur<i obslugi przerwania _DPL_JSR.

Organizacja pracy kodu ASM Impulsy SOC (rozpoczqcia przctwarzania ADC) sq generowane przez modul ePWMl dla co trzeciego zdarzenia CTR= PRD. Tak samo, co trzeci okres, generowane jest przenvanie EPWM1_INT obslu giwane przez procedur<i _DPL_[SR.

ProcedurEl _DPL_ISR (listing 1) obslugi przerwania EPWM1 _INT zrealizowano w j<jzyku asemblera proceso-

eWycn.©ra ieEctkuRQ_lin:krm~m~wHit'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u±01'.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.


lv!oduty ePWM pracuj& w trybie zliczania w g6n~ i w d61 z okresem TPWM=ZO µ.s. Dia modulu ePWMl, gdy zawartosc licznika podstawy czasu TBCTR przy zliczaniu w g6r~ jest r6wna zawartosci rejestru CMPA 'Nykonywana jest akcja zerowania - ustawienie poziomu wysokiego n a wyjsciu EPWMlA [10, 18]. Gdy zawartosc Listing 2 . P e tla BG

II State Machi ne f u nction prototypes I!---------------------------------- --

11 Alpha states void AO(void} ; void BO (void) ; void CO (void} ;

//state AO //state BO //state CO

II A b r anch states void Al (void) ; //state Al void A2(void) ; //state A2

II B b r a n ch stat es void Bl (v oid) ; //state Bl void B2 (void} ; //state 82 II C b r anch states void Cl(void} ; //state Cl void C2 (void) ; //state C2

II Variable declarations void void void void

( *Al pha State Pt r ) (void) ; (*A Task Pt r )(void) ; ( * B= Task=Pt r ) (voi d) ; ( *C_ Task_ Ptr) (voi d) ;

II II

II II II II

Base States pointer Stat e pointer A b r anch State pointe r B branch State pointe r C b r anch

Ti ming s y nc for background loops Ti mer period d efin i ti ons fou nd

licznika podstawy czasu TBCTR przy zliczaniu w d6l jest r6wna zawartosci rejestru Clv!PA wykonywana jest akcja zerowania - ustawienia poziomu niskiego na wy jsciu EP\<VM1A. Poziom wysoki sygnaiu EPWM1A jest symetryczny wzgllldem najwi~kszej wartosci licznika podstawy czasu (rys. 4). Generowanie sygnatu EPW!v!1B wygliida tak sarno z zastosowaniern rejestru CMPA i z odwr6cenicm akcji. Poziom wysoki sygnalu EPWlv!lB jest symetryczny wzgl~dem zerowej wartosci licznika podstawy czasu (rysunek 4). Generowanie sygn alu EPW!v!2A wyglqda tak samo jak sygnalu EPWlv!lA Jeez z wykorzy staniem syn chronizacji fazy - jest on op6foiony o 400 cykli (6.66 µs). Aktywny poziom jest wy soki. Takie rozsunillcie wysterowania w kanalach pozwala na zmniejszenie amplitudy poboru mocy chwilowej przez uklad. Okres wszystkich sygnal6w PW!v! wynosi TPWM = 20 µs. Regulowane jest wypelnien ie. Szereg diod LED koloru niebieskiego jest sterowany sygnalem EPWlv!l A. Dia sle rowania koloru z ielonego jest sygnal EPWMlB a czerwonego sygnal EPWM2A. Na rys. 4 jest pokazany przyklad sterowania diodam i LEO dla koloru bialego z dokladnym pomiarem wy pelnienia. Sygnaly Sq pokazane nast~­ pujqco: 1 - blue (15 mA). 2 - green (20 mA), 3 - red (25 mA).

I I i n d evi ce specific F2802x d evi ce . h CpuTi mer ORegs . PRD . a l l • CpuTi merlRegs . PRD . a l l • CpuTi mer 2Regs . PRD . a l l •

II A tas ks II B tasks II C tas ks

msecl ; mSeclO ; mSec50 ;

Cwiczenie

Dokladne om6wie nie zestawu ewaluacyjnego C2000 II Tasks S t ate-machi ne init Piccolo LaunchPod jest zamieszczone w artykule I1] Alpha Stat e Pt r • &AO ; a modulu ePWlv! w artykule [10]. Dokladne om6wieA Task P t r ~ &Al ; B=Task= Pt r • &·Bl ; n ie srodowiska CCSv5 oraz pakietu controlSUlTEv3 C_Task_ Ptr • &Cl; jest zamieszczone w arly ku le [3]. Opis inslalowania najnowszej wersji srodowiska CCS i pakielu controlSUJTE jest zamieszczony w artykule [9]. // BACKGROUND (BG) LOOP 1. Dol4cz zestaw C2aaa l ounchPod z p ly tkq rozszefor ( ;; ) rze niow11 C2000 LED BoosterPock do komputera PC { II State mac hine entry & exit point wedlug opisu w artykule .,C2000 Piccolo LanuchPad (11) - tatwe s terowanie diodami LED-RGB mocy" ( *Alpha State Pt r ) () ; II j u mp to an Alpha state (AO , BO , . . ) //•••••~•••••~••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• [12]. ) 2. Uruchom CCSv5 i wykonaj trzy pierwsze kroki //END MAIN CODE zgodnie z opisem w arty kule 112). W celu debugowaCGO-X3Cl24A, f..1'151330366 Sat Jan 11164253aJ14 nia programu projektu BOOQ 1 3.30VI 2 3.3DYI 3 3.30VI 4 9.250~ 4000:1 Auto .,. LED_Boost_PC nie trzeba I ....~•i... Agilent I ponownie programowac '' I I Acquistion wewn~trznej pami~ci Flash T Normal procesora Piccolo F2802 7. '' 2.00GSa/, 1+' Po p ierwszym zaprogramoI ' I waniu wystarczy dol&czyc Channels I ' I[ Ir IJ I s i~ do procesora i wykonac I ' DC 10.0 I I tadowanie symboli (do de' 10.0: I DC 2.f bugera). DC IU.U I __ r--tfeasur~ 3. W p erspektywie CCS Edit Outvill' \•vy bierz z 1nenu View 3/ 25 .509% Target Configurations. RozMeasure Current Mean ! Ii n Max Std Dev CountI Dutv(/ I w ifl lin ie Project - T,ED_ uu1y111 LO . c.>V~< Lo .• ,,;o,,, j C. .~..:~ "' .oi.r"" U . l · ~• L"' U4~ I 31. 503% 3 .49&% 0 .( 7125% 623 I Outy(7) 31. 503~ 31. 6 ?gjl; 31 .67'i% Boost_PC - targetConfigs. Duty(31 : Duty(3) 13 . 507~ 13 . 5 ~2% : ljl.496% 13 .67 % 0 . (16803% 623 I 13 . 507% 4. Kliknij prawym klaI I w iszem myszy na lin iEl I TMS3 20F2 7802 7 . ccxml Measurement Menu [Default] i na rozwini~tej ~ Source :> Type: Add Settings Clear Meas Statistics a Out Measuremert liscie kliknij lewym klawi""'"= ""'"= ""'"= Rysunek 4. Sygnaly PWM przy wyswietlaniu koloru bialego szem myszy n a Launch Se-

//••······················································· !!·························································

!!·······················································

.

I

,

,

I

I

- ------- -- ---- --- --- --- -

,

I

l__L '

-

---- -- -- --- -- ------- - -- ---

evvycn.©1t i e EctkuRQ_lin:krm~m~wHi 1'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u±01'.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.


lected Configuration. Zostanie uruchomiony debuger i otwarla perspektywa CCS Debug. 5. Kliknij na ikon~ Connect Target ¥ . Procesor zostanie dol<1czony poprzez port JTAG do debugera. 6. Z menu wybierz View - Disassembly. Zoslanie olwarte okno Disassembly w kt6rym zostanie pokazany aktualny kod asemblerowy z licznikiem rozkaz6w PC wskazuj4cym na adres Ox3ff7bf pocz4tku proccdury bootowania. 7. Kliknij na tr6jk<1cik obok ikony Load I@ Z listy wybierz pozycj(l Load Symbols. Kliknij Browse projekt i w sciezce Led_Boost_PC - F2802x_FLASH zaznacz plik LED-ColorMix.out z kodem ladowalnym. Kliknij OK. I ponownie OK. 8. Kliknij na ikon~ flestart ~ . Program zostanie uruchomiony i zatrzymany na pierwszej instrukcji funkcji main . 9. W perspektywie CCS Edit otw6rz plik LED_Baasl_ PC_ISR.asm. 10. W perspeklywie CCS Debug kliknij Resume S• . 11. Ustaw pulapk~ na pierwszej instrukcji procedury _DPL_ISR, w linii 98 (dwukliknij) z instrukcj<1ASP. Dzialanie programu zostanie zatrzymane na lej inslrukcji. 12. Kliknij CPU Reset .,. a nast~pnie Restart <t,, Po zatrzymaniu dzialania na p ierwszej instrukcji funkcji main kliknij Resume ~•. Zobacz w pliku LED_Baast_PC_[SR.asm, :le pulapka dalej jest pokazywana.

--·-·--·--·-·-·-·------·-·-----·-·----------·-·------·-j Listing 3 . Automaty stan6w j !

// ==========================================================

' // ========================================================== !,!

~oid AO (void )

ASP

i i i Ii

II loop rate synchronizer for A- tasks

i f(CpuTimerORegs . TCR. bit. TIF == 1) {

~~~:~~~~:~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

}

T.

I ~ 98

STATE- MACHINE SEQUENCING AND SYNCRONIZATION

; II

Alpha_State Ptr = &BO ; //Comment out t o allow only A tasks

l j

!:'

voi d BO (void )

{ II

!:

loop rate synchronizer for B- tasks i f(CpuTimerlRegs . TCR . bit. TIF == 1) {

.1

VTirnerO[O]++ ; II virtua l t i mer 0, instance 0 (spare) Seri alCommsTimer++; //used by DSP2SOx SciCommsGui . c :

CpuTimerlRegs . TCR . bit . TIF

=

1;

i

,i

// clear flag

1/-----------------------------------------------------(*B_Task_Ptr) ();

II jump to a B Task (Bl , B2 , B3 , . . )

VTimerl[O]++ ;

II virtual timer l , instance 0

/1-----------------------------------------------------//(used to control SPI LEDs)

}

Alpha_State_Ptr

&CO ;

voi d CO !void l {

II loop rate synchronizer for C- tasks

if (CpuTimer2Regs . TCR . bit. TIF == 1) {

CpuTimer2Regs . TCR . bit . TIF

=

l;

// clear flag

/1-----------------------------------------------------(*C_T<isk_Ptr) ();

II jump to a C Task (Cl , C2 , C3 , .. . )

//-----------------------------------------------------} VTimer2[0]++ ;

II v i rtua l t i mer 2 , instance 0 (spare) !

~~-:::~:.~.~-~-~- -~-~:..~...~-~-~.:.............:.:....:~.~-~- ~~--:·~-~-~~--:~............................I

:......

Ale program nie zostal na niej zatrzymany. Dlacze 'O debu •er nie zatrz •mat w kunania JrU •ramu

Wd!iAJllKl\ldiffi:i 13. Zdejmij pulapk~ z linii 98. 14. Kliknij CPU Reset ~ a nasl~pnie Restart ,.:,, Po zatrzymaniu dzialania na pierwszej instrukcji fnnkcji main kliknij Resume E• . 15. Ponownie ustaw pulapk~ na pierwszej ins trukcji procedury _DPL_ISR, w lin ii 98 z inslrukcj4ASP. 'fym razem dzialanie programu zostanie zatrzymane na tej instrukcji. 16. Z menu Run wybierz Clock - Enable. Na pasku stanu zostanie pokazana ikonka Profile Clock z wartosciq zero. 17. Ustaw d rug<1 pulapk~ na ostaniej linii kodu procedury _DPL_ISR, w linii 171 z instrukcj<1 IRET. 18. Kliknij Resume E• . Licznik Profile Clock 0 : 361 po· kazuje liczb~ cykli instrukcyjnych wykonania procedury (ok. 361).

19. Kliknij Resume &• . Zobacz jaki stan pokazuje licznik. Czy lo siQ zgadza z warlosciq oczekiwanq'I 20. Skasuj licznik - dwukliknij na niego. Kliknij Resume

"""· Sprawdz liczbii cykli wykonania dla sekwencji kliku kolejnych uruchomieil programu. Wskazania licznika Si\ dok:ladne. Zliczanie jest wykonywane sprz~lowo przez modut emulacji sprz~towej procesora. Dlatego inny jest rezultat pomiaru pomi~dzy zatrzymaniami debugowymi oraz dla wykonania tego fragmcnlu kodu w pracy krokowej. W ten sam spos6b mozna sprawdzac czas dzialania r6znych fragment6w kodu, np. zapami~tania stanu lub jego odtwarzania.

Henryk A. Kowalski kowalski@ii.pw.edu.pl

Dodatkowe informacje (materialy do kursu znajdui<t si~ na serwerze EP: ftp://ep.com.pl. user: 86341 , pass: 54cqkf85): Dotychczas w EP na t emat zestawu ewaluacyjnego C2000 Piccolo LaunchPad: I1I ,,Zestaw ewaluacyjny C2000 Piccolo LaunchPad", EP 0t/2013 [2] ,,C2000 Piccolo LanuchPad (1 ) - Pierwszy program w srodow isku programowym CCS v5", EP 02/2013 [3] ,,C2000 Piccolo LanuchPad (2) - latwe programowanie z pakietem controlSUITE", EP 03/2013 [4] ,,C2000 Piccolo LanuchPad (3) - latwe programowanie do pami~ci Flash", EP 04/2013 [5] ,,C2000 Piccolo LanuchPad (4) - latwa obsluga szyny SPI", EP 05/2013 [6] ,,C2000 Piccolo LanuchPad (5) - l atwa obsluga szyny l' C", EP 07/2013 [7] C2000 Piccolo LanuchPad (6) - latwa inicjalizacja systemowa procesora serii Piccolo F2802x", EP 09/20 13 [8] ,,C2000 Piccolo LanuchPad (7) - l atwa obsluga wy5wietlacza LCD", EP 11/2013 [9] ,,C2000 Piccolo LanuchPad (8) - Budowanie biblioteki drivelib dla procesor6w serii Piccolo F2802x", EP 12/2013 [ 10] .,C2000 Piccolo LanuchPad (9) - l atwa obsfuga modulu PWM procesora serii Piccolo F2802x", EP 1/ 2014

nie dla: Jakub Rudolf t'96006) e elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

(11I ..C2000 Piccolo LanuchPad (10) - l atwa obsluga modulu eCAP procesora serii Piccolo F2802x", EP 2/2014 (12] ,,C2000 Piccolo LanuchPad (1 1) - Latwe sterowanie diodami l ED-RGB mocy", EP 3/2014 (13] ..C2000 Piccolo LanuchPad (1 2)- Latwy pomiar koloru", EP 4/2014 Bibliografia: (14] Figoli D.. Software Design for Digital Power- Programming 101 for Analog Designers, Topic 6, 2006/07 Power Supply Design Seminar - SEM 1700, Texas Instruments (15] C2000 LED BoosterPack User's Guide, SPRUHH9, 25 Jul 2012 (16] LED BoosterPack Quick Start Guide, SPRZ384, 17 May 2012 (17] Multi-DC/DC Conversion & Color lED Control lnlegrated on a C2000 Microcont roller, Application Report. SPRABR7, 01 Feb 2012 (18] Henryk A. Kowalski, Procesory DSP dla praktyk6w, BTC, Warszawa, 2011 hrtp:l/ii.pw.edu.pl!kowalski/dsplbaok, (19] Henryk A. Kowalski, Procesory DSP w przykladach, BTC, Warszawa, 2012 hrtp:l/ii.pw.edu.pllkowalski/dsplbaok

ELEKTRON IKA PRAKlYCZNA 5/2014

do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.

105


Zasada dzialania wzmacniacza klasy D Is

INTEGRATOR

Rysunek 1. Standardowy, jednostopniowy modulator sigmadelta s6w narastania i opadania przebiegu wyjsciowego oraz czasu propagacji, co skutkuje koniecznosciq obnizenia cztistotliwosci pr6bkowania. Wl<1czenie w Ptillti standardowego modulatora sigma-delta tranzystor6w MOS powoduje pows tan ie w ielu problem6w. W aplikacjach audio lranzystory MOS sterujq relatywnie niskq impedancjq obciqzenia i z tego powodu jest wymagane, aby dla spelnienia wymagaf1 zwi'lzanych z og6lnq wysok'I spraw:nosci'I wzmacniacza, ich rezystancja w sta:nie zalqcze:nia byla mniejsza od 1 !1. W rezultacie charaklerystyka przelqcze:nia takiego lranzystora znacznie odbiega od idealnej [rysu:nek 2). Te nieidealne przebiegi wyjsciowe powodujq powstanie znieksztalcefl na poziomie ok. -60 dB w stosunku do sygnalu uzytkowego. Pokazany na rys. 2 przebieg wyjsciowy jest typowy dla tranzystor6w MOSFET pracujqcych w konfiguracji przeciwstawnej, w kt6rej jeden z nich ma kanal typu ,,n", a drugi typu ,,p". W zwi'lzku z tym, ze standardowy modulator sigma-delta ma cyfrowq Ptill~ sprzti:i:enia zwrotnego, asymetryczne zbocza sygnalu wyjsciowego nie sq ,,widziane" przez integrator i w konsekwencji ten nie koryguje znieksztalcefl wprowadzanych przez tranzyslory MOS. Ponadto, poniewa:i: nowoczesne modulato ry s igma-delta uzywajq integrator6w pr6bkujqcych, proste zasilanie ptitli sprztizenia zwrotnego inlegratora sygnalem wyjsciowym tranzystor6w mocy, bez wprowadzenia dodatkowych korekt, nie spelni swojego zadania. Dzieje siti tak ze wzgltidu na fakt, ze integratory pr6bkujqce majq duze problemy wynikajqce ze zjawiska aliasingu przy duzej cztistotliwosci znieksztalcefl. Dodatkowo, op6foienie wprowadzane przez tranzystory mocy powoduje, ze sygnal pochodz11cy z ptitli sprztizenia zwrotnego nie jest wlasciwie skorelowany z sygnalem wejsciowym, w konsekwencji uniemo:i:liwiaj<ic poprawn<i practi sprztizenia. Op6foienie to moze r6wnie:i; wplyrn1c na stabilnosc pracy uktadu. S tqd te:i; korzysci wynikajqce z redukcji znieksztalcefl w modulatorze sigma-delta Sq pomniejszane przez nieidealn<i practi tranzystorowego stopnia wyjsciowego mocy. Skonslruowanie dobrego wzmacniacza malej cztistotliwosci umo:i:liwilo zaslqpienie dyskrelnej technologii PWM mikroprocesorem majqcym moZ!iwosc przetwarzania sygnal6w miesza nych. Tego typu u.l<lady Sq bardzo dobrze znane z zastosowafl w innych dziedzinach, w kt6rych sluzfl chociazby do sterowania napEldam i, korekcji wsp6lczynnika mocy, sterowania zasilaczami awaryjnymi itp. Niemniej uklad przeznaczony do sterowania wzmacniaczem audio musial bye zoplymalizowany pod kqtem takiego wlasnie zastosowania. Zadaniem impulsowego wzmacniacza sygnalu audio jest, przy

duzq moc wyjsciowq i jak najmniejsze znieksztalcenia. Aby osiqgnqc tak rozumiany rezultat, wsp6lczesne rozwiqzania uzywajq pQtli sprztizenia zwrotnego pracujqcej w trybie ciqglym, innej niz wczesniej opisywana Ptilla cyfrowa. Gwarantuje to, ze informacja z wyjscia dost~pna jest na wejsciu w celu por6w:nania, w ten spos6b pozwalajqc zmodyfikowanemu ukladowi modulatora na korekciti znieksztalcefl wprowadzanych przez tranzystory MOS podczas przelqczania. Ciqgla praca p~tli pozwala r6wniez na zmniejszenie poziomu znieksztalcefl wynikaj<1cych ze zjawiska aliasingu wysttipuj11cych, gdy podczas przelqczania powstajq cztistotliwosci harrnoniczne wyzsze niz dopuszczalna cz~stotliwosc sygnatu wej5ciowego i wraz z sygnalem sprztizenia zwrotnego pojawi11 siti one na wejsciu modulatora. Aby uniknqc tych niepozqdanych zjawisk, p~tla sprztizenia zwrolnego zawiera filtr antyaliasingowy, natomiast integrator pracuje w trybie ciqglym. Ponadto, jeden lub wiElcej integrator6w odbieraj11cych sygnal sprzEl:ienia zwrotnego pr6bkujq z cztistotliwosciq wyznaczanq na podstawie CZElSlotliwosci pr6bkowania komparatora. Praklycznie kazde z nowoczesnych rozwiqzafl lqczy w sobie opisywane wyzej techniki, tzn. ptit!El sprzti:ienia zwrotnego dla skompensowania znieksztalcen o malej czElslotliwosci i jakis uklad tlumiqcy lub redukujqcy efekt aliasingu powodowany przez sygnal wysokiej czElslotliwosci wprowadzany przez Ptillti sprz~:ienia zwrotnego. Wazny jest tez fakt, ze nowoczesne rozwi<izania nie S'I ograniczone do zakresu pasma akustycznego i po modyfikacjach zwiqzanych z danym zastosowaniem, praktycznie mogq bye oferowane nie tylko do uklad6w audio, ale r6wniez z przeznaczeniem do uzycia w innych dziedzinach wymagaj<icych wzmacniania sygnalu. Na rysunkach 3a...d umieszczono uproszczone schematy blokowe czterech wzmacniaczy PWM drugiego rzEldu, nadpr6bkuj<1cych i ksztaltujqcych sygnal zakl6cefl. Sygnal wejsciowy podawa-

'• INTEGRATOR

INTEGRATOR

zachowaniu wysokiej spra\·vnoSci, zasilanie obcictZenia \V postaci ko-

lumn glo§nikowych lub sluchawek sygnalem, kt6ry ma relalywnie IDEALNA CHARAKTERYSTYKA PRZE;\ZANIA

_J......

_l.·<..

1 _____ -...

.._____! -...

RZECZYWISTA CHARAKTERYSTYKA PRZEtl\CZANIA TRANZYSTORA MOCY MOS

Rysunek 2. Charakterystyka przelqczenia tranzystora w rzeczywist ej aplikacji

Rysu nek 3. Uproszczone schematy blokowe czterech wzmacniaczy PWM

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

107


NOTATNIK KONSTRUKTORA

Zasada dzialania wzmacniacza klasy D W klasie ,,D" pracuje wzmacniacz, kt6rego stopien wyjsciowy jest no przemian zamykany i otwierany. Dodatkowo, pomir;dzy wyjsciem wzmacniacza i obciqzeniem jest wlqczony ft/tr dolnoprzepustowy, dzil;ki kt6remu uzyskuje sii; prawidlowq, nieznieksztalconq obwiednii; sygnalu wyjsciowego, ale pod warunkiem, :le elementy wyjsciowe sq k/uczowane z czi;stotliwosciq przynajmniej dwukrotnie wyzszq ad maksymalnej cz~stotliwosci sygnalu wejsciowego. Wsp6lczynnik wypelnienia impuls6w wyjsciowych musi bye przy tym proporcjonalny do wmtosci chwilowej sygnalu wejsciowego. Wzmacniacze pracujqce zgodnie z opisanq wy:i:ej zasadq nazywajq Sifl wzmacniaczami impulsowymi. Znacznie mniej trafne jest okreslenie wymy§!one przez specjalist6w od reklamy - wzmacniacz cyfrowy (0 - Digital). bo nawa klasa wzmacniaczy niby pozwala na odtwarzanie sygnalu z ,,cyfrowq jakosciit'' przy jednoczesnym zachowaniu bardzo du:i:ej sp rawno§ci. Czy tak jest w rzeczywisto§ci? 'fypowo sprawno§c wzmacniacza klasy AB sif)ga co najwy2ej 60% przy maksymalnej mocy muzycznej, jednak buduj<1c taki uklad, lrzeba przewidziec, :i:e jego sprawno§c srednia, osi(lgana podczas normalnej eksploatacji, bQdzie znacznie ni:i:sza. Aby osi'!Snqc moc wyjsciowq 10 W na pojedynczy kanat stereofoniczny, trzeba b<idzie dostarczyc z zasilacza okolo 60...80 W energii tylko do zasilania glosnik6w. Oznacza to, :i:e sprawnosc wzmacniacza klasy AB siflga okolo 20 ...30%. Dia poprawy sprawnosci istotnej zwlaszcza dla urZ<1dze6 przenosnych zasilanych z baterii, skonstruowano nowe wzmacniacze pracujqce z modulacjq PWM. !ch gt6wnq zaletq byla wysoka sprawnosc energetyczna, ale ogromn<1 wad11 du:i:e znieksztalcenia THD+n, wynoszqce - zale:i:nie od liczby fr6del sygnal6w zakl6cajqcych wl<1czajqc w to: znieksztalcenia intermodulacyjne, przenikanie CZflSlotliwosci pr6bkowania sygnalu wejsciowego i jego harmonicznych, asymetryczne czasy narastania i opadania sygnalu wyjsciowego, asymetryczne czasy propagacji, czasy marlwe, jakosc zasilacza i inne - od 40 do 60 dBc. Zniekszlalcenia THD+n silnie zale:i:q te:i: od pasma cz<istolliwosci sygnalu wejsciowego. Dzieje sifl tak dlatego, :i:e zgodnie z prawem Nyquista, cz<istotliwosc pr6bkowania musi bye co najmniej dwukrotnie wyzsza od najwyzszej cz<istotliwosci sygnalu pr6bkowanego. Podejmowano pr6by ograniczenia poziomu z.aburzen przez podwy:i:szenie cziistotliwosci pr6bkowania, jednak ta cz<istotliwosc jest ograniczona przez minimalne czasy zalqczenia i wylqczenia element6w kluczuj<tcych - pami'ltajmy, ze pracuj<t one z silnym obci<tzeniem indukcyjnym i pojemnosciowym. Ponadto, w sygnale wyjsciowym zaczynaly wyst<ipowac inne rodzaje znieksztalcen, wynikajqce ze zjawisk fizycznych pojawiaj<tcych si~ przy podwyzszonej cz~sto­ tliwosci. Dlatego wzmacniacz PWM, mimo iz mial dobrq sprawnosc energetycznq, to nie nadawal si<i do wymagaj<1cych aplikacji, w kt6rych zqdano dynamiki na poziomie co najmn iej 90 dBc. Kierunek proponowanych rozwi<1zail by! jednak wlasciwy i wiadomo bylo, ze nie ma odwrotu od wzmacniacza PWM, jednak w ja-

eWycn.©fiie dla: Jakub Rudolf t96006) Wydanit! elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

ki§ spos6b lrzeba poprawic jakosc sygnalu wyjsciowego. Pojawily si~ .rozwiqzania wzmacniaczy z nadpr6bkowaniem, ze specjalnym modulatorem sigma-delta kszlaltujqcym charaklerystyk'l zakl6cen, jednak wl(!czenie w obw6d P'llli modulatora sigma-delta tra nzyslor6w MOS duzej mocy powoduje dodatkowe problemy, kt6re znacz<tCO wplywajq na og6lne parametry i sprawnosc wzmacniacza. Standardowy, jednostopniowy modulator sigma-delta przedstawiono na rysunku 1. Integrator jest pol<tczony szeregowo z komparatorem, kt6ry w istocie jest dwupoziomowym kwantyzatorem o cz<istotliwosci pr6bkowania f,.Wyjscie komparalora sprzl;l:i:one jest z wejsciem integratora poprzez umieszczony w p~tli sprz~zenia zwrolnego przetworn ik C/A i sumator. Sprzfl:i:enie zwrotne wymusza, aby sygnal wyjsciowy kwantyzatora sledzil wartosc sredniq sygnalu wejsciowego modulatora. Jakiekolwiek r6i:nice pomi~dzy sygnalem wejsciowym modulatora a wyjsciowym kwantyzatora akumulowane sq w integratorze i ewentualnie korygowane. W jednostopniowym modulatorze sigma-delta zakl6cenia sygnalu wynikaj<tce z bl'ldu kwantyzacji S<t redukowane o okolo 9 dB przy dwukrotnym wzroscie cz~stotliwosci pr6bkowania. W modulalorze dwustopniowym, przy takim samym wzroscie, zakl6cenia redukowa ne S<t o ok. 15 dB. Obie tezy Sq sluszne przy zalozeniu, :i:e cz~stotliwosc pr6bkowania sygnal u wejsciowego jes t zgodna z prawem Nyquista, tzn. f5 =2 x f0 • l.atwo zauwazyc, ze zwillkszajqc liczb<i stopni przetworn ika i podnosz<tc cz~stotl iwosc pr6bkowa nia, mozna zredukowac zakl6cenia. Trzeba jednak pami~tac o ograniczeniach technicznych wynikajqcych z pewnych minimalnych warto§ci czaELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


INFO Warsztaty z podstaw Lab VIEW Rozpoczf)la sifl seria warsztat6w i szkolefl z podstaw programowania w LabVIEW fumy National Jnstrwnents. Spotkania organizowane w r6znych miastach Polski i stanowi<1 c~sc Europejskiego cyklu warsztat6w LabVIEW. Podczas sesji, uczeslnicy zapoznajq sifl ze srodowiskiem LabVIEW, uruchainiai'l swoje pierwsze aplikacje oraz poznajq podstawowe architektury system6w akwizycji danych i uklad6w sterowania. Tematyka warsztat6w: Konfiguracja syslemu akwizycji danych. lvlodulowy sp17..fll doslflpny w czasie warsztat6w umozliwi odczyt danych z: • termopar; • tensometr6w; • akcelerometr6w i mikrofon6w; • wejsC/wyjsc og6lnego przeznaczenia (24 V, 0-20 mA, we/wy cyfrowe i inne). Przeglqd czujnik6w - wliczajqc w lo sensory oferowane przez firmfl NI. Podstawy oprzyrzqdowania wirtualnego - przeplyw danych, kontrolki inlerfejsu uzytkownika. Wykorzystanie funkcji wysokopoziomowych do akwizycji oraz przetwarzania sygna-

Etxopejski cykl warsztat6w LabVIEW 10 rniastw Polsc::e. od 15 kwietnia do 9 maja

low (DSP), takich jak filtrowanie, analiza widmowa (FF'!') oraz inne nmkcje niezbfldne przy podejmowaniu decyzji na podstawie danych. Raportowanie i p rezenlacja wynik6w pomiar6w, tak:i:e na urzqdzeniach przenosnych (smartfony, tablety) z systemami operacyjnymi iOS czy Android. Z powodu ograniczonej liczby stanowisk, pierwszenstwo w z.apisach majq pracownicy zaklad6w przemyslowych i instytucji badawczych oraz nauczyciele akademiccy. W kwielniu odbylo Sifl 11 sesji warsztal6w, w Krakowie, Kalowicach , Wroclawiu, Gdansku, Bydgoszczy i Poznaniu. W maju odbfld& sill sesje w Lodzi w hotelu Boutique Hotel's Ill (6 maja), Warszawie w hotelu Golden Tulip War-

saw Centre (7 maja), Lublinie w hotelu Mercure Lublin Centrwn (8 maja) i Rzeszowie w hotelu Grand Hotel Rzesz6w (9 maja). Agenda 8:30 Rejestracja 9:00 Prezentacja wprowadzajqca oraz warsztaty LabVIEW 12:00 Koniec warsztat6w porannych A w Warszawie dodatkowo druga sesja o tej san1ej tematyce: 12:30 Rejestracja 13:00 Prezentacja wprowadzajqca oraz warsztaty LabVIE\>V 16:00 Koniec warsztat6w popoludniowych

Marcin Karbowniczek

Farnell elemenl14 uhonorowany przez lnslylut Ethisphere lylulem jednej z Najbardziej Elycznych Firm Swiata w 2014 roku Finna Farnell element14 juz czwarty razz ~du zostala zaliczona przez Instytul Ethisphere do grona najbardziej etycznych firm swiata. hlstytul Ethisphere to wiodqca mif)dzynarodowa organizacja promujqca tworzenie, rozwijanie i rozpowszechnianie najlepszych praktyk w zakresie etyki biznesu, nadzoru nad firmaini, zr6wnowa:lonego wzrostu i przeciwdzialania korupcji. To juz 6sma edycja plebiscytu Instytutu Ethisphere na Najbardziej Ely cznq FirmQ Swiata (WME). Wyr6:i:nienie jest przyznawane kaZdego roku firmom, kt6re stosujqc etyczne praktyki biznesowe, dajq przyklad innym i w swoich sektorach rynkowych Sq wzorem do na5ladowania. ,,Z mdosciq przyj£tlismy infonnacjft o wyr6znieniu nas tytulem jednej z Najbardziej Etycznycl1 Finn Swiata. jeszcze bardziej cieszy nas

fakt, re Rlrnell element14 zostal niq wyr6z11io11y juz czwwty mz z rzQdu. Prowadzimy szereg inicjatyw, kt6re spmwiajq, ze jestesmy Jidemmi w obszarach etyki, nadzoru nad finnq i dzialania w spos6b spolecznic odpowiedzialny. W-;zyscy nowi pracownicy I'ome/1 eiement14 zapoznajq sift z naszym kodeksem post~powania, obejmujqcym nyznawane przez nas wortosci - najwozniejsi sq wwsze klienci i dostawcy. Fbnadto, stawiruny na pro~ grupowq, innowacyjno.~, rozw6j kadr, sp6jno.4c i zaufanie. Tu wartosci przy5wiecajq wszystkim noszym dzialo11iom biznesowym i Sq stale przypomina!le naszym pracownikom" - po\\~edzial Steven Webb, Compai1y Secretary, Farnell element14. ,,Gala spo/ecznosc Najbardziej Etycznych Finn Swiata "".lrro:ia przekonanie, ie dla klient6w, pracownik6w, inwestor6w i 01gon6w

nadzorczych, niez11~-kle istotnq kwestiq jest zaufonie, a najiepszq drogq do jego zdobycia jest etyczne postt;powanie i 111osciwy nodz6r nod firmq. Rimel/ element1 4 przyna}eiy do spolecznosci firm prognqcych o.~iqgac najlepsze "".)flliki dzi~ki stosowaniu etycZJJych proktyk biznesowych. Grotuluj~ fomell element14 tego osiqgnir;cia" - powiedzial Tinlothy Erblich, prezes Ethisphere. Do grona Najbardziej Etycznych Firm Swiata mogq zostac zaliczone firmy, kl6re spelniajq kryteria Ethics Quotient" lnstytutu Ethisphere. Sq one rezul tatem wielolelnich prac nad stworzeniem standardu, kt6ry pozwalalby oceniac dzialai1ia firm w obiektywny i sp6jny spos6b. Wiflcei informacji: http:l/ethisphere.com/worlds-most-ethical/wme-J10norees/

REK l.AMA

Jll:ZYJ NA TE STt:ION C:.clfilril.cl • t.

••DDD••t• ••D•••t • ••••••

••t •••

info@gamma.pl

www.gamma.pl r.1111 www.piekarz.pl CZ~SCIELEKTRONICZNE

PODZESPOt.Y ELEKTRONICZNE

I

sprzedaz @pi ekarz.pl tel. 22-835 -50-37 fax 22- 2 1 3-92-82

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

109


NOTATNIK KONSTRUKTORA ts

INTEGRATOR ANALOGOWY

INTEGRATOR

Rysunek 6. Uproszczony schemat blokowy wzmacniacza PW M INTEGRATOR

AAALOGOWY

Rysunek 4. Zmodyfikowane schematy wzmacniaczy PWM

ny jesl na p ie rwszy integrator przez sumator. Wyjscie pierwszego integratora przez sumator podawane jest na wejscie drugiego. Synchroniczny komparator, pr6bkujqcy z cz'lstotliwosciq fs, odbiera sygnal wyjsciowy dru giego integratora i przesyla wyn ikowy sygnal logiczny do slopnia mocy. Zaleznie od zaslosowanego warianlu, wyjscie stopnia mocy jest s prz'lzone selektywnie z wejsciami integralor6w poprzez dolnoprzepuslowy fillr a nlya liasingowy i b loki regulalor6w amplitudy sygnatu sprz'l:i:enia zwrotnego. Filtr dolnoprzepustowy redukuje zjawisko aliasingu powodowane przez skladowe o duzej Cz'lslolliwosci, obecne na wyjsciu p rzel<iczaj(!cego slop nia mocy. Wzmocnienie regulator6w jest ustawiony w taki spos6b, ze stopiefJ. integratora pracuj e na optymalnym poziomie w obr'lbie swojego zakresu dynamiki. Ten sygnal ciqglego sprziizenia zwrolnego pozwala inlegralorom ,.zobaczyC" aklualne zbocza narastaj<1ce i opadaj<1ce sygnalu wyjsciowego oraz wykonac p raw idlow<i kompensacj'l. W aplikacjach, w kt6rych na wejsc ie wzmacniacza n ie jest podawany sygnat pasmowy, fil tr anlyaliasingowy mo:i:e zawierac filtr pasmowy maj<1cy cz'lslotliwosci odci'lcia adekwatne do pasma wzmacnianych sygnal6w, a in legratory zast11powane Sq przez pasmowy e kwiwalent, taki jak wzmacniacz pasmowy. Zaleznie od wariantu, integratory mog<i bye skonfigurowane jako integrato ry pasmowe, dostrojone do wlasciwego pasma, aby osiqgnqc ten sam rezultal. Innymi s lowy, p ryncypia rozwiqzafJ. opisanych wyzej mogq bye zastosowane nie tylko do rozwi<J.zafJ. pasmowych, a le r6wniez jakiegokolwiek pasma cz'lsloll iwosci. Na przyklad nadpr6bkujqcy, ksz tattujqcy zakl6cenia procesor sygnat6w mieszanych maze bye zastosowany w stopniu wyjsciowym wzmacniacza mocy telefonu kom6rkowego pracuj(\cego w pasmie 900 MHz, polencjaln ie - ze wzgl'ldu n a podwyzszonq sprawnosc wzmacniacza - bardziej n iz dwukrotnie wydlu:i:ajqc czas zasilania z baterii. W niekt6rych zaprezentowanych rozwiqzaniach stopien komparatora wyjsciowego jest r6wnie:i: selektywne sprz'l:Zony z wyjsciem integratora poprzez konwerter C/A, zapewniajqc cyfrowe s prz'lzenie zwro lne obok P'llli sprz<:zenia ci<1glego. We wzmacn iaczu z rys. 3A do integrator6w doprowadzony jest tylko sygnal ciqglego sprzflzen ia zwrotnego. We wzmacniaczu z rys. 38 P'ltla sprz'lzenia zwrotnego doprowadzona jest jedynie n a wejscie pierwszego integratora, podczas gdy pfl tla sprz'l:i:enia cyfrowego doprowadzona jest na wejscie drugiego. We wzmacniaczu z rys. 3C P'llla sprz<:zenia cyfrowego doprowadzana jest na wejscie drugiego in-

Rysunek 5. Uproszczony schemat wzmacniacza PWM 3-go rz'ldu

eWycn.Šaie dla: Jakub Rudolf t96006) Wydanit! elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

tegratora, podczas gdy kombinacja sygnal6w sprz'lzenia ciqglego i cyfrowego doprowadza na jest na wejscie pierwszego inlegra tora poprzez sumator, aby skompensowac niestabilnosc pfllli wprowadzanq przez op6znienie filtra dolnoprzepustowego. Na koniec, we wzmacniaczu z rys. 3D kombinacja sygnal6w P<:tli ciqglej i cyfrowej jest pod awana na wejscia obu stopni integra tor6w, bez odejscia od prezentowanych wcze5niej idei rozwiqzafJ.. Na rysunkach 4a i 4b przedslawiono kolejne modyfikacje wzmacniaczy PWM. W ich P'lllach sprzflzeil nie zastosowano filtr6w antya liasingowych, poniewaz stopnie integrator6w zbudowane S<t na bazie integrator6w pracujqcych w czasie ci<tglym, kt.ore z natury akceptujq n iskie CZflSlotliwosci i odrzucajq wysokie. Pierwszemu integratorowi w szeregu poswi<:ca s i'l szczeg6lnie d uzo uwagi, bo blqd na jego wyjsciu jest domi nuj(!cym ir6dlem ostatecznych zakt6cet\. Nasl'lpny stopiefJ. integratora n ie jest ju:i: tak krytyczny i dlatego mozna w nim zastosowac integrator pr6bkujqcy, P'lll'l cyfrowego lub ci(!glego sprz'lzenia zwrotnego zawierajqC(\ filtr antyaliasingowy lub pracu j(\Cq bez niego. Na rysunku 5 pokazano uproszczony schemat wzmacniacza PWM 3-go r z'ldu. R6zn i siii on od poprzednio p rzedstawionych zaslosowaniem n ie d w6ch, lecz lrzech integralor6w. Zasada d zialan ia jest podobna do opisywanych wczesn iej. Innowacj<J. jest zastosowanie drugiego w kolej nosci integrato ra, dodatkowo wyposazonego w P'lll'l sprz'lzenia ,,w prz6d", emulujqC(\ sprz'l:i:enie zwrotne docierajqce ze sciezki sprz'lzenia zwrotnego do wejscia drugiego in tegratora. Dodalkowo, pol(!czenie lo poprawia zakres dynamiki inlegralor6w, np. zawieraj11cych przetqcza ne pojemnosci. Spotyka si'l tez rozwiqzania, w kt6rych wejscie r6znicowe jest podlqczane do wejscia komparatora przez sumalor. Dzif1ki temu mozna podac na wejscie szum losowy luh pseu dolosowy, w celu wyeliminowania kt6rejs cz'lstotliwosci skladowej. Na rysunku 6 przedstawiono kolejny, uproszczony schemat blokowy wzmacn iacza PWM, zawieraj<icego w swojej strukturze trzy integratory. W n im r6wnie:i: wprowadzono sprz'lzenie ,,w prz6d", emulu jqce sprz'lzen ie zwrotne i pop rawiaj(\ce zakres dyna miki inlegrator6w. W obw6d sygna lu P'llli sprz'lzenia zwrotnego, doprowadzony na wejscie trzeciego integratora, wlqczono antyaliasingowy filtr dolnoprzepustowy, poniewa:i: jest to integra tor pr6bkujqcy. Zaprezentowane schematy blokowe wzmacniaczy nie wyczerp ujq opisu wszystkich rozwiqzafJ., kt6re Sq wsp61czesnie s tosowane p rzez p roducent6w podzespol6w. Zwykle je dnak lypowe wzmacniacze PWM Sq zbudowane albo zgod nie z kt6ryms ze schemat6w, albo maj11 nieco inaczej polqczone ze sobq bloki funkcjonalne. Dodatkowo producenci mogq slosowac r6zne rozwiqzania w celu wyelim inowania zjawiska aliasin gu. Warto r6wniez zauwazyc, ze dosl'lpne rozwiqzania n ie za mykajq si'l w dziedzinie wzmacniania i obr6bki sygnal6w analogowych. Jacek Bogusz, EP Bibliogrofia 1. TI-ipath Technology Inc., Adya. S. Tripathi, Cary . Delano, United States Fbtent Number 5, 777,512 ,,Method and Apparatus for Oversampled, Noise-shaping, Mixed Signa; Processing". 2 . H.Ballan , M.Declerc ,.12V-k6. Amplifier in 5V CMOS Technology", sir. 559-562, molerio!y z konferencji IEEE 199.5 Custom Integrated Circuits. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do uÂą01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


INFO IV edycja Gorzowskich Spotkan Kr6tkofalowc6w Spotkania Sl\ otwartq impreZl\ o charakterze targowo - piknikowym, na kt6rej prezentowane sq techniki i teclmologie lqczno.ki radiowej. W czasie imprezy b~& zorganizowane stoiska techniczne i wydawnicze, wystawy, gielda itp. Prowadzone b'ldf\ prezentacje w formie odczyt6w i pokaz6w. Zalezy nam na wsp6Jnym zaprezentowaniu osiqgniiic profesjonalist6w i amator6w. Naszym celem jest podnoszenie spolecznej wiedzy politechnicznej w dziedzinie l'lcznosci i elektroniki. Pragn iemy propagowac radioamatorstwo jako pozyteczne i potrzebne spolecznie hobby, dajqce wym.ierny efekt w czasie kl~sk zywiolowych i innych zagroien. Dqi.ymy tak:i:e do integracji srodowiska ui.ytkownik6w fa! eteru poprzez wsp61ne z profesjonalistam.i prezentowanie stosowanych technologii lqczno· sci. Dlatego w tegorocznej edycji wzbogacamy spotkania o prezentacje sht:lb profesjonalnych, wykorzystuj(\cych l<1cznosc radiowft przy ratowaniu zycia Judzkiego i mienia. w tym gronie, sw6j udzial zapowiedzialy: 17 Wielkopolska Brygada Zmechanizowana Wojska Polskiego z JV!i~­ dzyrzecza i Komenda Wojew6dzka PaD.stwowej Strazy Po7..arnej z Gorzowa Wlkp. Podobnie jak w roku ubieglyrn, zapraszamy w goscinne progi Centnuu Sportowo-Rehabilitacyjnego ..Slowianka''. Spotkania odb~d<! si~ przy ulicy Slowianskiej 14, na wielofunkc)1nym boisku oraz na terenie do niego przyleglym,. B'ld<t tam wydzielone miejsca dla wystawc6w i ustawione gieldowe stoliki. Postaramy sill zapewnic odpo,.~edniq ilo5c rniejsca dla kazdego wystawcy. B<ldzie miejsce do prowadzenia prelekcji oraz dyskusji. Jstnieje mozliwosc zorganizowania wlasnych stoisk wystawowych

lAPJlASlAMY

ltril_lcofafowc611 orai sympatylc6w radfoamatonfllla, wra1 uod:iinarni.

dajqcych szanse zaprezentowania klub6w, finn, instytucji czy nawet regionu lub miasta. Szczeg6lnie 7..apraszamy wszyslkie kluby pragnqce zaprezentowac swoje osi~liQcia i dzialalnosc. PisZllc ,,klu by" mamy na mysli zar6wno og6lnopolskie stowarzyszenia milo8nik6w r6znej dzia· lalnosci kr6tkofalarskiej, jak i niewielkie kluby dzialaj&ce w swoich srodo\\~skach lokalnych. Spotkania odb'ld<i si~ w Gorzowie Wielko· polskim, w drugq sobot'l maja, czyli 10 maja 2014 r., oficjalne rozpocz~ie o godzi.nie 11. Udzial w imprezie bQ<lzie bezplatny zar6wno dla wystawc6w jak i od~edzajqcych. )ednoczesnie czynna h'ldzie cala baza using rekreacyjnych i gaslronomicznych ,,Slowianki''. Organizatorem Spotkarl jest Klub Kr6tkofa· lowc6w ,,Klon" SP3YPR z Gorzowa Wielkopol·

Aktualizacja standardu programowania High Integrity C + + HIC++ , czyli High Integrity C+ + to jeden z naj· bardziej uznanych i najdlui:ej islniejqcych stan· dard6w progran1owania w j~zyku C+ + . Niedawno zostal zaktualizowany, dzi~ki czemu ~dzie wspieral funkcje c+ + 11 . firma PRQA I Progranuuing Research, specjalizujqca si~ w analizach statystycznych, oglosila publikaci'l wersji 4.0 standardu programowa· nia High Integrity C+ + [HIC+ + ), kt6ry obejmuje zestaw najlepszych praktyk iniynierskich, ula· twiajqcych zespolowe tworzenie wysokiej jakosci kodu w j~zyku C+ +. HIC+ + zostal opublikowany po raz pierwszy 10 lat temu (pod koniec 2003 roku) i htczyl w sobic najlepszc zalecenia odnoS!lic programowania, jakie znano w tamtym okresie oraz pora· dy ekspert6w z PRQA. Niemalejqca popularnosc HIC++ znalazla sw6j wyraz w slowach Chrisa Rommela, wiceprezesa dzialu M2M Embedded Technology w firmie VDC Research, kt6ry powiedzial ,,Rosnqca waga slandard6w progra· mowania, to jeden z najwazniejszych lrend6w

wplywajqcych na rozw6j n~zi do testowania oprcgramowania, w przeciqgu ostat.nich kilku lat. A HJC+ + jest jednym z najbardziej popularnych z nich." ,,Jestesmy bardzo dumni z faktu, ze srodo· "~ko deweloper6w przyj~lo dobrze przyj~lo HIC + + i uznalo je za ir6dlo najlepszych praktyk programistycznych dla aplikacji w C+ +" - po· "~edzial gl6wny dyrektor do spraw technologii PRQA, Fergus Bolger. ,,Stopien popularyzacji tego standardu moi:na 7..0brazowac informacjq, ze w ciqgu minionej dekady jego kopie zostaly pobrane ponad 24 tysiqce razy''. Nowa wersja HIC+ 4.0 konsoliduje i pr6buje na nowo wprowadzic kilka z oryginalnych zasad z pierwotnej wersji HIC+ + oraz dodaje nowe, zwi(\7..ane z funkcjami C+ +11. Swiadczy too ci(!· glcj aktualnosci zalecefi HIC+ +, kt6re podq:lajq za zmianaini w j~zykach prograrnowailia. Do gl6wnych ulepszen nalez<r og61na konsolidacja zasad, tak by zamiast 202, bylo ich 155, pod zielonych na kategorie

eWyct rnie dla: Jakub Rudolf t96006) Wydanit! elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

skiego dzialajqcy jako klub Polskiego z,.~qzku Kr6tkofalowc6w h'ldqcego organizacjq pofytk·u pubI icznego. Wsp6torganizatorami sq: Telewizja Polska S.A. Oddzial w Gorzowie Wlkp., Centrurn Sportowo·Rehabil itacyjne ,.Slowianka" oraz Osrodek Sportu i Rekreacji w Gorzowie Wlkp. Partnerem zagranicznym jest okr~ Brandenburgi i niemieckiego stowar.<yszenia kr6tkofa· lowc6w DARC (Distrikt Brandenburg Deutscher AmateurRadio-Club e.V). Palronat honorowy nad impreZl! objql Prezydent Miasta Gorzowa Wielkopolskiego. Zapraszarny w imieniu wszystkich organi· 7..ator6w. Biei:qce informacje organizacyjne Sq umieszczane na stronie www.gsk4.sp3ypr.pl.

High Integrity C++

••••

i podkategorie, co pozwala na latwiejsze za· rzqdzanie nimi, • 61 nowych zasad, gl6wnie zwiqzanych z C+ + 11 (wyrazenia lambda, referencje do r-warto5ci, usprawnienia przetwar1.ania wieJow&tkowego), ale tez okre8lajqcych ilme naj· lepsze praktyki, • 80 zasad zostaJo wycofanych, a 44 zostaly zl11czone w 16, • Wszystkie zasady zostaly lepiej wyjasnione i uzupelniono je o przyklady zgodne z zaleceniami oraz przyklady kodu niespelniajqcego zaleceii.

Nowy standard programowania HIC+ + jest ju2 dost~pny pod adrescm: www.coding~tandaJ'tl. com, wraz z dokum.enlem uzasadniajqcym wpro· wadzenie wersji 4.0 standardu, prezentuj(!cym r6znice w stosunku do poprzedniej wersji oraz wskazuj<icym, jak HIC+ + ma si~ do innych stan· dard6w programowania w c+ +.

Marcin Karbowniczek, EP

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


Akcesoria pomiarowe

• Akcesoria pomiarowe 0 2mm, 0 4 mm: przewody pomiarowe, sandy, krokodylki, chwytaki, adaptery • Akcesoria pomiarowe o podwyiszonej klas ie bezpieczeristwa (CAT 111 lOOOV): przewody pomiarowe, wtyki, gn iazda, adaptery, sandy, chwytaki, krokodylki • Bezpieczne akcesoria pomiarowe wysokiej czi:stotliwosci (CAT 11 lOOOV / CAT Ill 600V): sandy oscyloskopowe, kor\cowki do sand, przewody BNC, adaptery BNC Spr~zyste

igty testowe

Moxa Solution Day 2014 - Seminarium ,.Kompleksowe rozwi<tzania komunikacji przemyslowej" Zapraszamy na kolejne spolkan ie m z firm4 Moxa, na kt6rym zostan4 zaprezentowane najnowsze rozwiqzania komunikacji przemystowej do szeroko poj~tej automatyki przemyslowej, przemystu lransporlowego, elektroenergetyki oraz dziedzin pokrewnych. Goscirmie zostan4 takZe zaprezen towane rozwiqzania firm Mean Well oraz Icron. Ponizej przedstawiamy zakres tematyczny seminarium. Agenda : 8:30

Rejestracja uczestnik6w

8:45

Wst~p

9:00

ITS - lnteligentne systemy zam1dzania ruchem

9:30

Ethernet Przemyslowy

10:15

Przerwa kawowa

10:30

Rozwiqzania dla kolejnictwa

11 :00

Komunikacja w automatyce przemyslowej Serwery port6w szeregowych, komunikacja bezprzewodowa, bramy komunikacyjne

11 :45

Obiad

12:30

Rozwiqzania dla przemyslu energetycznego

13:00

Moduly kontrolno-pomiarowe

13:30

Komputery p rzemyslowe

13:50

Przerwa kawowa

14:05

Urzijdzenia zasilajqce MeanWell

14:50

Konwertery lcron: USB i KVM

15:10

Zakonczenie

Data: 2014-V-20 Miejsce: Cenlrum konferencyjne PIAP, al. Jerozolimskie 202, Wa rszawa Koszt uczestnichva: udzial w seminarium jest bezplatny Zgloszenia lub p ytania kierowac do: drog<j mailow4 na adres moxa@e lmark. com.pl • telefonicznie 22 541 84 60 lub poprzez fax 22 541 84 61 • poprzez formularz n a stronie /Jttps:I/

www.elmark.eom.pl/moxa-moxa-solution-day-2014 Wi~ccj informacji: https://www.elmark. com.pl/moxa-moxa-solution-day-2014

• lgly t estowe do kontroli plytek d rukowanych po monta iu • lgly przel<jczaj<jce z mikroprzel<jcznikiem wewn<itrz • Piny spr~iyste • lgly ,,push back" o duiej sile spri:iystej

Podstawki i klipsy pomiarowe

Podstawki i klipsy pomiarow e do ukla d6w scalonych w obudowie: • OIL • P LCC

• BGA • SOIC

• SOP • TSOP

• QFP

Sondy oscyloskopowe

Rusza konkurs Xplore Kolejny raz firma Phoe nix Contact oglasza konkurs d la mtodych pasjonat6w automatyk.i New Automation Award XLPORE 2015. Zap roszone do udzialu w konkursie Sq zespoly szk61sred nich, tech nik6w oraz uczelni wyzszych. Wystarczy do 31 maja zarejeslrowac prezentacj~ swojego pomyslu w formie 3-5 minutowego fihnu na www.xplorc.org. W czerwcu 2014 zostanie wylonionych 100 projekt6w, kt6rych realizacje s fina ns uje Phoenix Contact. Mtodzi automatycy bQdq mieli czas na praktyczn<1 realizacj~ projektu do lutego 201.5. v\16wczas zosla n ie wylo nionych 30 nom inowanych projekt6w i ich a ulorzy zostan<1 zaproszeni do Bad Pyrmonl w Niem-

czech na finalow(! sesj~. Wsr6d uczestnik6w 2ostan4 wytonieni zwyci~zcy w 7 kategoriach. Oficjalna cerernonia rozd ania nagr6d nastqpi 13-17.04.2015 podcz.as larg6w Hannover Fair 2015. Aktywnie uczeslniczqc w tym konkursie uczes tnicy b~d4 mie li okazj~ zdobyc prak- ~ tyczn4 wiedz~. pozyskac mi~dzynarodo- :S we kontakty z czlonkami innych zespol6w ~ a takie swietni e si~ bawic. Sukces polsk iego zespotu z Un iwersyte lu Warmii i Mazur w poprzedniej edycji zaostrzyt apetyty. Wi~cej informacji: www.xplore.org

• • • • •

Sandy oscyloskopowe Sandy m iniaturowe Sondy wysokonapii:ciowe Sandy r6inicowe Sandy z optoizolacj<j

r..... ~

SEMICON SP. Z 0 .0 . ul. Zwol er\~ka 43/43a, 04· 761 Warszawa

tel: 22 615 64 31, 22 615 73 71 OZIAl USlUG DLA ELEKTRONIKI

SEMICON"'ul. Ezopa 71a, 04·805 Warszawa

tel: 22 612 67 92, 22 825 24 64, 22 6 15 27 OS

Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp OWS:ZI:! .... h n i.rn i .i. ~~~~~~~~~~~


INFO

Jubileuszowy Automaticon Jak co roku, talcie i

tyro razem komentujemy wydarzenia z Autom aticonu - najwi«:kszych w Polsce targ6w poswi«ieonych automatyce, a zarazem tez elektronice. Tegoroczna, XX edycja targ6w przeszla jui do hislorii i chyba mozna ii\ uznac za udan4, choc jak zwykle, zdania sii bardzo podzielone.

Automalicon co roku przyciqga tych samych ludzi i budzi podobne kontrowersje. jak zwykle cz~sc firm narzeka na niskq frekwencj~ alba brak za interesowania wsr6d klient.6w, podczas gdy inni cieszq si~ z wyjqtkowo duzego mchu. Jak zwykle tez slychac pytania o rejestracj~ gosci oraz deklar acje, ze w przyszlym roku przedstawiciele poszczeg6lnych firm juz nie pojawi11 si~ na tych targach. Jak to si~ sprawdza w praktyce?

Teoretycznie nieco gorzej Gdyby przyjrzec si~ oficjalnym statystykom organizatora, przedstawionym przez organizatora, tegoroczne targi wypadly nieco gorzej niz te z minionych lat. Liczba stoisk spadla z 296 w roku 2013 do 278, co poskut.kowalo zmniejszeniem powierzchni wystawie1miczej z 11900 m ' do 11000 m ' . Wsh1tek tego liczba reprezentowanych fir m lez zmalala - z 790 do 650. To az 18%. Najbardziej kontrowersyjne S'l jak zwykle statystyki odwiedzin, kt6re wci<!Z Sq tylko szacunkami. Organizator twierdzi, i.e liczba gosci spaclla do 10500 os6b, najmniej od bardzo niekorzystnego pod tym wzgl~dem roku 2010 r. Pon iewai redakcja EP aklywnie uczestniczy w targach od lat i regulamie prnwadzi notatki na temat statystyk z targ6w, w tabeli 1. mama zobaczyc por6wnanie danych pocz4wszy od 2007 roku. Mniejszq liczb~ wystawc6w i zmniejszollft powierzchn i~ wystawienn iCZi\ faktycznie

dalo si~ zauwaiyc. CZ\<Varta hala nie hyla tak wypetniona, jak wczesniej, a cz~sc firm miala po prostu wi~ksze stoiska. Ubylo tez kilku waznych przedstawicieli rynku automatyki, kt6rzy w ubieglych latach regularnie mieli swoje stoiska targowe. Z punktu w idz.enia elektronik6w, na jbardzie j zauwaialny by ! chyha brak Rlrnella i RS Components. W stunie sposr6d firm, kt6re wystawialy si~ w ubieglym roku, zrezygnowalo okolo 50, z czego wi~kszo§c zostala zasti\Piona przez inne, nowe.

Wyroznienia jak co roku przyznano wyr6znienia w posla-

ci Zlotych Medal i ta rg6w Automalicon 201.4. Otrzymaly je fumy: • Bosch Rexroth za Open Core Engineering, • C&C Partners Telecom za kamer~ Corsight COL6z7o, • Comau Poland za rohota przemyslowego Racer 7-1.4, • Rmuc Robotics za sterowanie Rmuc 30iB, • Gazopomiar za jednostk~ steruj11c11 Sigma Control L, • Tel-Ster za zintegrowany system dyspozy· torski Tel Win IDS.

istotne dla wy stawc6w i organizalor6w, ze od lat pojawiajq si~ w EXPO XX!. W tym roh1, ze wzgl~du na jubileusz, sarni organizator.r.y wspominali poc""ltki larg6w i fumy, k16re od 20 lat co roh1 majq stoiska na Automaliconie. Sq to: Apar, Compart Automation, Czaki Thermo-Product, Elmark Automatyka, Intro!, Lumel, PIAP, Polyco, CPP Prema i Sabur. Jednaki:e czasy si~ zmieniajq i spos6b prowadzenia b iznesu oraz nawi4zywa11ie kontakt6w tez. 0 ile w pierwszych latach Automaticonu juz w trakcie targ6w podpisywalo si~ kontrakty, obecnie obecnosc na tej imprezie ma gl6wnie znaczenie wizerunkowe, a brak kt6rejs fumy maze bye uznany za wskaz6wk~ odnosnie jej slabej kondycji. Wiele wskazuje na to, ze choc ohecnie znacznie korzystniejsz)~ll spo· sobem zdobywania klient6w jest organizowanie roadshow6w, niezalemych seminari6w, osobiste wizyty handlowc6w oraz kontakt telefoniczny i e-mailowy, Automaticon jeszcze przez \lliele lat b~dzie odwiedzany przez znaczqcq cz~sc polskich iilZynier6w elektronik6w i aulomatyk6w.

Marcin Karbowniczek, EP :z.djrtcio dzirtki uprzejmosci redokcji APA

Perspektywy Tegoroczne targi pokazaly, ze choc wystawc6w nieco ubywa, Automaticon utrzymuje dominujqcq pozycj~ wsr6d imprez z b ranzy elektroniki i autoMoZliwosc matyki. spotkania statych klient6w i przyjrzenia si~, co si~ dzieje w branzy sq na tyle

Tabela 1. Statystyki Automaticon6w w kolejnych latach, wg. organizator6w

Rok Liczba stoisk Liaba reprezentowanych firm Zaj~ta powierzchnia wystawienniaa [m')

2007 268 730 10800

2008 264 870 10900

2009 288 600 10900

2010 297 780 12000

201 1 289 780 11 900

2012 286 780 11900

2013 296 790 11900

2014 278 650 11000

Szacunkowa liaba odwiedzajqcych

12000

16000

15000

10000

15000

13000

11000

10500

eWyct lfa ie dla: Jakub Rudolf r.J6006) Wyd an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


Seria 57-1500: modul licznika technologicznego TM Count 2 x 24V Przedstawiamy kolejny m odul fun kcjonalny z rodziny SIMATIC 57-1500: uniwersalny, dwukanalowy licznik technologiczny wsp6lpracujqcy m.in. z enkoderami r6inego typu, przystosowany do pracy w trybie izochronicznym, wyposaiony w zaawansowane mechaniz my konfiguracji i parametryzacji. Podstawow!\ funkcj!\ realizowan!\ przez modu!· TM Count (fotografia 1) jest zliczanie, kt6re odnosi si<: do rejestrowania i sumowania zclar<:en. Llczniki moclulu lechnologicznego przechwylujq impulsy i sygnaly enkoclera i oclpowiednio je anal izujft. Kierunek zlicz.ania moi.e bye okreslony za pomoc!\ enkodera, sygnal6w impulsowych, lub programu uzylkownika. Zliczanie mozna kont:rolowac prwz wejscia cyfrowe. V\~,j­ scia cyfrowe mozna przelqczac doldadnie przy okreslonych wartosciach licznika, niezaleznie ocl programu uzytkownika. Reakcje licznik6w mo:Zna okreslic przy lli:yciu funkcji przeclstawionych w dalszej CZ<lSci artykuh1.

Schema! blokowy modulu lechnologicznego z dwoma podlqczonynti enkoderami inkremenlalnymi pokazano na rysunku 2. W kazdej aplikacji nalezy uziemic ekrany kabli polqczen ponliiidzy enkoderem a modulem technologicznym, przez podl!\Czenie ekra nu do zl!\cza przedniego (przez zacisk i uchwyt ekranu) i do enkodera. Napi<lcie zasilania (DC 24 VJ nalezy podl<1czyc do zacisk6w pol<1czeniowych L+ (biegun dodatni) i M (masa). WeWll'ltrzny uldad zabezpieczaj11cy chroni modul lech nologiczny przed zmiam1 biegunowosci napifjcia zasilania. Modul technologiczny monitoruje pol11czenie napi'lcia zasilania.

eWyct li'lie dla: Jakub Rudolf t'96006) Wydanit! elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

W celu zasilania enkoder6w i czujnik6w podl11czonych do wejsc cyfrowych, modul technologiczny doslarcza na wyjsciu 24 VDC napi'lcie zasilania o wartosci 24 V DC wzgl'ldem masy M. Napi<lcie to jest dostarczane z zacisk6w zasilania L+ i M, i jest ono zabezpieczone przed zwarciam i i przeciq_zeniami.

Granice zliczania Granice zliczania wyznaczajq uzyleczny zakres warlosci licznika. Granice zliczania sq konfigurowalne i mogq bye zmieniane podczas wykonywania programu uzylkownika. Mozliwa maksymalna warlosc graniczna zliczania wynosi 2147483647 (2 31 -1). Minimalna warlosc graniczna zliczania wynos i -2147483648 (-2' 1 ). Mozna skonfigurowac nast'lpuj11ce reakcje licznika dla gra11ic zliczania: • ko nlynuowanie lub zatrzymanie zliczania po przekroczeni u granicy zliczania (au tomatyczne zablokowanie bramki), ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


• Seria 57-1500: modut licznika technologicznego TM Count 2x24V • Robotyka przemyslowa w ofercie firmy WObit


AUTOMATYKA I MECHATRONIKA Ola wartosci por6wnawczych moi:na okreslic histerez~, wewm1trz kt6rej wyjscie cyfrowe b~dzie zabezpieczone przed ponownym wlqczeniem. Enkoder moze przejsc do stanu spoczynkowego przy okreslonej pozycji, a niewielkie rnchy mog<1 powodowac zmiany wartosci licznika wok61 tej pozycji. JeSli wartosc por6wnawcza lub wartosc graniczna zliczania znajd ujq si~ wewnqtrz zakresu tych zmian, a histereza nie jest ui.ywana, to odpowiednie wyjscie cyfrowe b~dzie wlqczane i wyl<jczane z odpowiedni<j cz~sto­ ll iwosciq. Histereza zabezpiecza przed tymi niepozqdanyrni operacjarni wlqczania.

Do wejst A, B i N moina podl4czyt nast~puj<1ce enkodery lub czujniki : z wyjsciem dostarczaj4cym pr4d (sourcing output): wejscia A, Bi N s4 przel4czane przez enkoder lub czujnik potencjatem napi<:cia 24 V DC. z wyjsciem pobieraj4cym prqd (sinking output): wejfoa A, B i N 54 przel4czane przez enkoder lub czujnik potencjatem masy M. z wyjsciem przeciwsobnym (typu push-pull): wejscia A, B i N s4 przel4czane przez enkoder lub czujnik na przemian potencjalem napi<:cia 24 V DC lub masy M. Przy tym typie enkodera lub czujnika jest mozliwe monitorowanie pod kqtem wystqpienia przerwania przewodu. Procedura wykrycia przerwania przewodu (naprzemienne przet4czanie) umozliwia zmieni<' wartosc licznika w przypadku wystqpienia bt~du (przerwania przewodu), nawet bez zliczania impuls6w, az do wykrycia przerwania przewodu.

Przerwania diagnostyczne, do zapewnienia dodatkowej diagnostyki, uaktywnia Sifl za pornoq podstawowych pararnetr6w podcws konfiguracji urzqdzenia. Kiedy wystqpi zdarzenie, kl6re wywoluje przerwanie diagnostyczne rnaj& miejsce nast~pujqce okolicznosci: • Dioda LED ERROR m iga, po wyeliminowaniu bl~du, dioda LED ERROR gasnie. • CPU 57-1500 prze rywa przetwarz.anie programu uzytkownika. Wywolywany jest blok organizacyjny OB przerwania diagnostycznego (np. OB 82). Zdarzenie, kl6re wywolalo przerwanie jest wprowadzane do informacji uruchomienia bloku organizacyjnego OB przerwania diagnostycznego. • 57-1500 pozostaje w trybie RUN, nawet jesli w CPU nie wyst~puje blok organizacyjny OB przerwania diagnostycznego. Modul technologicz:ny nadal dziala bez zmian, 0 ile jest to mozliwe pomirno bl~du. Ola modulu lechnologicznego, mozna skonfigurowac, kt6re zdarzenia mai& wywolywac przerwania sprz~lowe podczas pracy. Zgodnie z konfiguracjq modul technologiczny wywoluje przerwania sprz~towe wtedy, gdy wyst~puj& okreslone zdarzenia lub slany. Gdy wystqpi przerwanie sprzEllowe, to CPU przerywa wykonywanie programu uzytkownika i przetwarza przypisany blok

Przerwania sprz~towe Modul technologiczny moze wywolac przerwanie sprzQtowe w CPU, na przyklad w przypadku wystqpienia zdarzenia por6wnan ia, nadmiaru lub niedomiaru, przekroczenia zera licznika, oraz lub zmiany kierunku zliczania (odwr6cenia kierunku). Modul technologiczny moze wywolac przerwanie diagnostyczne, na przyklad w przypadku braku napi~cia zasilania lub wyslqp ienia blfldu na wyjsciu cyfrowym. W celu zapewnienia odpowied11iej diagnostyki wszystkie przerwania diagnostyczne sq dosl~pne. Do llumienia zakl6cen, moi.na skonfigurowac filtr wejsciowy dla wejsc enkodera 24 V oraz wejsc cyfrowych.

organizacyjny (OB) przerwania sprz~lowe­ go. Zdarzenie, kt6re wywolalo przerwan ie, jest wprowadzane przez CPU do in formacji uruchomienia przypisanego OB przerwania sprz~towego. Aktywacj~ przerwan sprz(/lO· wych uzytkownik wykonuje w programie STEP 7 (srodowiska projektowego TIA Portal) w oknie konfiguracji urzqdzenia modulu technologicznego wybierajqc ,,Bosic parometers" (Paramelry podstawowe) > ,,Channel" (Kanai) 1 lub 2 > ..Hardware interrupts" (Przerwania sprz~lowe). Jesli zachodzi zdarzenie, kt6re ma wywolac przerwanie sprzEllowe, a wczesniej wystqpilo juz identyczne zdarzenie, kt6re jeszcze nie zoslalo przetworzone, to nastElp-

,-------, '

'

'' '' '

'' '' ' '•':

'•':

kanalO

'

~- --i=..=..= --- ! __

A

1

B

2

N

3

0

..

23

0

24 25 26 0 27 0

010 0 11

- '

21 22

0

0

0

28

0

029

1------., ' ' '' '' ' ,':.

kanal 1

0

A

': '

•' ~---1------~ -

'

- ---

33

13

14 15 16 17

010 011 012 OQO 001

'

0 0

37

38 39 0 40 0

0

0

L+

j -

36

0

18

19 0 20

''

32

0

N

''

0

12

B

30 31

M

'

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-~-

- .... -:; -

...... -

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

', Rysunek 2. Schemat blokowy modulu TM Count

eWyct l6ie dla: Jakub Rudolf t'!J6006) Wydanit! elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


Seria 57-1500: modut licznika technologicznego TM Count 2x24V Wlasciwok i modulu licznika t echnologicznego TM Count 2x24V: wbudowany interfejs enkodera 24 VA, Bi N z wyjsc czujnik6w i enkoder6w pobierajqcych prqd (sinking), dostarczajqcych prqd (sourcing) oraz przeciwsobnych (typu push-pull), wyjscie zasilania enkodera 24 V z zabezpieczeniem przeciwzwarciowym, cyfrowe sygnaly wejsciowe DIO, DI I , i 012 (na kanal), cyfrowe sygnaly wyjsciowe DQO i DQ1 (na kanal), zakres zliczania: 32-bity (na kanal) monitorowanie sygnal6w enkodera pod kqtem przerwania przewodu moina skonfigurowa<' dla kazdego kanalu (kanal po kanale), przerwania sprz~towe moina skonfigurowa<' dla kazdego kanafu (kanal po kanale), filtry wejsciowe do tfumienia zakf6cen na wejsciach enkodera i wejsciach cyfrowych mogq bye konfigurowane, obslugiwane typy enkoder6w i sygnaf6w: - enkoder inkrementalny (przyrostowy) 24 V, - enkoder impulsowy 24 V z sygnalem kierunku, - enkoder impulsowy 24 V bez sygnafu kierunku, - enkodery impulsowe 24 V dla impuls6w zliczanych w g6r~ oraz w d61, • obslugiwane funkcje: - tryb izochroniczny, - aktualizacja oprogramowania firmware, - dane identyfikacyjne l&MO.

• ustawienie wartosci liczn ika na wartosc pocz11tkowq lub inn11 wartosc granicznq zliczania po przekroczeniu aktualnej gran icy zliczania.

Wartosc pocz<itkowa Wartosc poczqtkow11 mozna ustawic w zak resie wartosci granicznych zliczania. Moze bye ona zmieniana podczas wykonywania programu uzytkownika. W zaleinosci od konfiguracji, modul technologiczny mo:i:e ustawic aktualnq wartosc licznika na wartosc poczqt· kowq po synchronizacji, po uaktywnieniu funkcji przechwytywania (Capt11reactivatia11), po przekroczeniu granjc zliczania, lub gdy bramka jest o twarta.

Sterowanie bramk<i Otwieranie i zamykanie brarnki sprz{ltowej i bramki programowej okresla okres czasu, w kt6rym Sq przechwytywane syg:naly zliczallia. Sterowanie bramkq sprz{ltowq od· bywa siEl zewnEltrzn ie przez wejiicia cyfrowe modulu tech:nologicznego. Sterowanie bramkq programowq odbywa si{l przez program uiytkownika. Bramka sprzEltowa moze bye wl11czona przez parametryzacj~ (przypisanie wartosci parametru). Bramka programowa (bit w interfejs ie sterowania cyklicznych da· nych 1/0) nie moze bye wylqczona.

Pomiary Dost~pne

funkcje pomiarowe: • Pomiar CZ{lStotliwosci: srednia CZElStotl iwOsC jest obliczana przy okreslonych przedzialach czasu pomiaru na pods tawie przebiegu czasowego impuls6w zli· czania i zwraca na w hercach w postaci liczby zmiennoprzecinkowej. • Pomiar okresu: czas trwa:nia sredniego okresu jest oblicza ny przy okreslonych przedzialach czasu pomiaru na pods tawie przebiegu czasowego impuls6w zli-

czania i zwracany w sekundach w posta· ci liczby zmiennoprzecinkowej. Pomiar pr~dkosc i: srednia pr~dkosc jest obliczana przy okreiilonych przedzialach czasu pomiaru na podstawie przebiegu czasowego impuls6w zliczania oraz in· nych parametr6w, i zwracana w skonfi g urowanej jednostce miary.

Czas aktualizacji Mozna skonfigurowac przedzial czasu, w kt6rym modul technologjczny cyk.licznie aktualizacje mierzone wartosci, jako czas aktualizacji. Ustawianie dluiszych czas6w aktualizacji umozliwia usrednienie mierzo· nych wielkosci i zwi{lkszenie dokladnosci pomiaru.

Sterowanie bramk<i Otwieranie i zamykanie bramki sprz~towej i bramki programowej okresla okres czasu, w kt6rym Sq przechwytywane sygnaly zliczania. Czas aktualizacji jest asynchronicz· ny w odniesieniu do otwierania bramki, co oznacza, ze czas aktu alizacji nie rozpoczy:na s i~. gdy bramka jest otwierana. Po zamkn iEl· ciu bramki, ostatnia przechwycona wartosc mierzona jest w dalszym ci11gu zwracana.

Wartosci porownawcze Do sterowa:nia dwoma wy jsciami cyfrowymi kanalu, moina okreslit dwie wartosci po· r6wnawcze. je:Zeli wartosc m ierzona spelni skonfigurowany warunek por6wnania, to od· powiednie wyjscie cyfrowe mozna ustawic do inicjowan ia operacji sterowania bezposrednio w procesie. Wartosci por6wnawcze Sq ko:nfigurowalne i mog11 bye zmienia:ne podczas wykonywania programu u:i:ytkownika. Fu:nkcje pomiarowe maj11 nast~pujqce wartosci granicz:ne zakres6w pomiarowych: • pomiar cz{lstotliwosci: 0,04 Hz ... 800 kHz, pomiar okresu: 1,25 ms ... 25 s, pomiar pr~dkosci: zaleiy od konfigurowanej liczby pr zyrost6w w jednostce miary (increm ents p er unit) oraz podsta· wy czasu dla pomiaru pr~dkosci (time base for velocity measurement).

trol". Wybrany tryb bEldzie a utomatycznie zastosowany dla wszystkich kanal6w modutu technologicznego.

Przechwytywanie Mozna skonfigurowac zbocze zewnEllrz:nego sygnalu od:niesienia, kt6re spowoduje zapisanie aktualnej wartosci licznika jako wartosci przechwyconej. F\.mkcj~ przechwy ty· wania (Capture) mog11 wywolac nast{lpUjqce sygnaly zewnEl lrzne: • narastaj11ce lub opadajqce zbocze sygnalu na wejsciu cyfrowym, • oba zbocza sygnalu na wejsciu cyfrowym, • narastajqce zbocze sygnalu N na wejsciu enkodera. Mozna okreslie, czy zlicza:nie w wyniku fu:nkcji przechwytywallia nast~puje od aktualnej wartosci liczn ika czy od wartosci poczqtkowej.

Synchronizacja Mozna takZe skonfigurowac zbocze zesygnalu odniesienia do ladowania okreslonej wartosci pocz11tkowej do licznika. Nast~puj11ce sygnaly zewn~trzne mogq wywolae sy:nchronizacj~: • narastajqce lub opadajqce zbocze sygnatu na wej§ciu cyfrowym, • narastajqce zbocze sygnalu N na wejsciu enkodera, • narastajqce zbocze sygnalu N na we jsciu enkodera w zalez:nosci od poziomu syg· nalu na przypisanym wejsciu cyfrowym. wn~trznego

Wa rtosci porownawcze Do sterowania dwoma wyjsciami cyfrowymi kanalu, mozna okreslic dwie warto§ci por6w:nawcze. jezeli wartosc liczruka spehti skonfigurowany warunek por6wnarua, to odpowiednie wyjscie cyfrowe mozna ustawic do inicjowania operacji sterowania bezposrednio w procesie. Wartosci por6w:nawcze sq ko:nfigurowalne i mogq bye zmieniane podczas wykonywa:nia programu uiytkowruka.

Wykrywanie pozycji do sterowania ruchem Modulu technologicznego z enkoderem in· krementalnym mozn a uiyc do wykrywania pozycji w systemie sterowania ruchem 871500 Motio n Control. Wykrywanie pozycji opiera si~ na funkcji zliczania modulu technologicznego, kt6ry analizuje przechwycone sygnaly enkodera i wysyla je do systemu sterowania ruchem S7-1500 Motion Control. W oknie programu STEP 7 (srodow:iska projektowego TIA Porta.I) do ko nfiguracji urz.q· dzenia mod utu technologicznego, nale:i:y wybrac opcjEl ,,Position inpt1t for Motion Con·

Fotografia 1. Modul TM Count

eWyd a1Etti1t.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

115


Seria 57-1500: modut licznika technologicznego TM Count 2x24V ne przerwanie sprzEllOwe nie zostanie wywolane. Wtedy przerwanie sprziitowe jest utracone. W zaleznosci od przypisania parametr6w, moze to prowadzic do przerwania diagnostycznego ,,Hardware interrupt /osr' (Przerwanie sprzEltowe utracone).

Tryb izochroniczny Modut technologiczny obsluguje funkcjEl systemow'l ,,isochronous mode" (tryb izochroniczny). Umoi:liwia ona rejestrowanie warto5ci pozycji, wartosci licznika oraz wartosci mierzonych w okreslonym cyklu systemu. Tryb izochroniczny. cykl programu uzytkownika, transmisja sygnal6w wejsciowych i wyjsciowych. oraz przetwarzanie sygnal6w w module tech nologicznym Sq zsynchronizo\•vane.

Sygnaly licznika oraz enkodera

v

24 Sygnaly enkodera 24 VS'! oznaczone literami A, B i N . Moi:na podlqczyc nast<lpuj<tce typy enkoder6w: • enkoder inkrementalny z sygnalem N : sygnaly A, B i N S(! podl<tczone za pomocq odpowiednio oznakowanych zacisk6w. Sygnaly A i B S'l dwoma sygnalami inkrementalnymi przesuniEltymi w fazie o 9 0°. Sygnal N jest sygnalem znaku zera, kt6ry dostarcza jeden impuls na obr6t.

enkoder inkrementalny bez sygnalu N: sygnaly A i B s11 podlqczone za pomocq odpowiednio oznakowanych zacisk6w. Sygnaly A i B Sq dwoma sygnalami inkrementalnymi przesuni<ltymi w fazie o 90°. Sygnal znaku zera N pozostaje odl<1czony. enkodery impulsowe bez sygnalu kierunku: sygnal zliczania jest podl11czony do zacisku A. Kierunek zliczania jest okreslony za pomocil interfejs u sterowania. Sygnaly enkodera B i N pozostaj'I odl<1czone. enkodery impulsowe z sygnalem kierunku: sygnal zliczania jest podl<1czony do zacisku A. Sygnal kierunku jest pocil<1czony do zacisku B. Sygnal znaku zera pozostaje odl11czony. • enkodery impulsowe z sygnalem zliczania w g6rww d61: sygnal zliczania w g6rE: jest podl11czony do zacisku A. Sygnal zliczania w d61 jest podh1czony do zacisku B. Sygnal znaku zera N pozostaje odl<tczony. Wejscia obu kanal6w zliczania nie S'! od siebie odizolowane. Vvejscia Sq odseparowane galwanicznie od magistrali montazowej. Aby tlumic zakl6cenia, mozna skonfigurowac filtr wejsciowy dla wejsciowych sygnal6w zliczania A, Bi N. Wybrana CZElSlotliwosc filtru zalezy od stosunku czasu impul-

su do czasu przerwy w zakresie od 40:60 do 60:40. To daje pewien ustalony czas impulsu lub przerwy. Zmiany sygnalu o czasie trwania kr6tszym niz minimalny czas impulsu lub przerwy sq Uumione. Moina okreslic wartosci czElstotliwosci filtra w zakresie od 100 Hz (4,0 ms) az do 20 0 kHz (2,0 µ s). DostElpne S'I trzy wejscia cyfrowe przypadaj<1ce na kanal zliczania. Wejscia cyfrowe S1'[ wykorzystywane do sterowania bramk1'[, synchronizacji, oraz funkcji przechwytywania. Wejscia cyfrowe obu kanai6w zliczania nie sq od siebie odseparowane galwanicznie. DostQpne S'I takze dwa wyjscia cyfrowe przypadaj<1ce na kanal zliczania. Oba wyjscia cyfrowe DQO i DQ1 mogq bye wl(!cza ne lub przet11czane bezposrednio przez okreslone wartosci por6wnawcze lub przez program uzytkownika. Wyjscia cyfrowe dw6ch kanal6w zliczania nie S'I od siebie odseparmvane galwanicznie. Wyjsciami cyfrowymi S'! wyjscia dostarczaj<tCe pr11d. 0 potencjale 24 V wzglQdem masy M, i przez kt6re maze przeplywac nominalny pr<1d obci<izenia o wartosci 0,5 A. S<1 o ne zabezpieczone przed przeci11zenian1i i zwarciami. Andrzej Gawryluk

Artykul powsta/ na bazie dokumentacji firmowej finny Siemens.

REK l.A~ I A

Jestes mobilny? My r6wniez.

·-,.......___

Miesi~cznik APA dost~pny jest jako wydanie

Wydanie

Portal

Cyfrowe

Wydanie

Strona

papierowe oraz w kilku wersjach cyfrowych.

e ·~\ij_1PJ<f~ dla a~~Efl~Jd o lf-~6) W, d an i e e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do uZ.,11-.u wt.asn ego b <:!Z prawa do rozp owsze c. h n i an i a. dt.. iPad..

mobilna.


Robotyka przemyslowa w ofercie fi rmy WObit

Fotografia 3. Moduly MLAS ze srub<t kulOW<\ SMH60S o mocy nominalnej 400 W. Silnik o momencie znam ionowym 1,27 Nm i pr~d­ kosci obrotowej 3000 obr./min ma zintegrowany enkoder inkrementalny o rozdzielczosci 2500 imp./ob r. Sterowanie real izowane jest przez sterownik serwo z serii FD422 wyposazony w interfejsy RS232, RS485 lub CANopen. Sterowniki mogq p racowac w kilku trybach: krok/kierunek (analogicznie do silnik6w krokowych), kontroli pr'ldkosci, konlroli momentu, dojazdu do zadanej pozycji krai'lcowej. Poza robotami kartezjanskimi WObit proponuje r6wniei. robota SCARA wlasnej

produkcji (fol. 5).. Prototyp SCARA-Rl miat swoj<\ premier~ na ubieglorocznych targach Automalicon. Obecnie wtlra:i:ana jest nowa konstrukcja, w kt6rej mo:i:liwosc istnieje wyboru nap'ld6w (silniki krokowe lub serwonap'ldy), a co za tym idzie dynamiki ruch u robota. Zakres roboczy tego manipulatora wynos i 1000 mm a mak- Fotografia 5. Robot SCARA-R1 symalny udzwig znaczenia robota. Na bogat<1 ofert'l sktadaj<1 to 5 kg. Istotnym elementem robota jest sill chwylaki z napEldem p neumatycznym, bezpla tne oprogramowanie, umozliwiajqce eleklrycznym oraz hytlraulicznym, w kt6szybk'l konfiguracj'l oraz zapami'llanie trajektorii ruchu maszyny. Dostarczane srodorych p rzeniesienie nap'ldu jest realizowane wisko posiatla intuicyjny interfejs, tlzi'lki w r6znorotl ny spos6b, a takie p rzyssawkt6remu nauka obslugi manip u latora jest ki. Pod wzglqdem ukladu wykonawczego szybka i prosta. Elastycznosc manipulatora chwytaki w ofercie WObit mo:ina podzielic gwarantujq przyh1cze eleklryczne oraz pona dwuszCzElkowe, lr6jszCzElkowe oraz wiewietrze doprowadzone do drugiego ramienia loszcz'lkowe, a takie ch wytaki obrotowe. robota, kt6re umozliwiai'l potll<1czenie chwyStandardowo majq one otwarte na zabudowEl taka pneu matycznego lub elekkonc6wki chwytne i w zaleznosci od potrzeb trycznego. Zlljcze e lektryczne pou:i:ytkownik sam dobiera od powietlnie nasiada mo:i:liwosc podpi'lcia trzech sadki, b<1dz wykonuje je we wlasnym zakresygn al6w wejsciowych 24 voe do sie. Grippery przyslosowane Sq do monla:i:u z r6znych slron, dodatkowym u lalwieniem kon lroli pozycji grippera. W zaleznosci od potrzeb aplijest mo:i:liwosc doprowadzenia mediu m (pokacji, WObil do oferowanych rowietrza czy przyl(\cza eleklrycznego) z kilku bot6w przemyslowych proponu je stron korpusu chwytaka. r6znorodne elementy wykonawZr6:i:nicowana oferla komponent6w cze jakimi S<\ chwytaki [fol. 6). pozwala konstruklorom firmy WOb it na Slanowiq one w wielu aplikacjach lworzenie n iestantlardowych rozwiqzan doniezb'ldne wyposa:ienie maszyny pasowanych do potrzeb danej aplikacji. Od manipulacyjnej, kt6 re umozliwia proslych modul6w po wieloosiowe u klady realizacj'l zadania lransporlowego wykonawcze spelniaj'lce r6znorodne funkcje w procesie produkcyjnym. Budopocz<1wszy od monla:iu i testowania elemenwa gripper6w niemieckiej grupy l6w, p rzez operacje typu pick&place ai po Zimmer p roponowanych przez sortowanie i paletyzacjq oraz depaletyzacj'l WObit jest bardzo r6:inorodna, zadelali. Wi'lcej informacji mozna uzyskac na lezna otl kszlaltu i malerialu mastronie www.wobit.com.pl oraz pod numenipulowanego delal u, a lak:i:e przerem 61 22 27 422.

Fotografia 4. Przykladowe konfiguracje z modulami liniowymi

Fotografia 6. Chwytaki firmy Zimme r: i pneumatyczne

dwuszcz~kowe, trzyszcz~kowe

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do uÂąy11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.

11 9


AUTOMATYKA I MECHATRONIKA

Robotyka przemyslowa w ofercie firmy WObit Coraz czr;sciej male i srednie przedsii;biorstwa, aby pozostac konkurencyjne, wdrazajq r6znorodne rozwiqzania z zakresu automatyki przemyslowej, usprawniajqce ich procesy produkcyjne. W odpowiedzi na takie potrzeby firma WObit proponuje r6±norodne komponenty jak r6wniez roboty kartezjanskie i SCA.RA wlasnej produkcji, z mozliwosciq konfiguracji dla aplikacji klienta. dost~pna

Fot ografia 1. Silniki liniowe ServoTube firmy Dunkermotoren Od niedawna w ofercie WObit dost~pne s11 roboty kartezjanskie o wysokiej dynamice - przyspieszeniu do 586 m/s', prQdkosci do 10,6 m/s oraz powtarzalnosci do 0,12 mm, kt6rych baz~ stanowiq silniki liniowe ServoTube fumy Dunkermotoren (fol. 1). Silni ki DLS majq zintegrowane czujniki Halla, kt6re gwarantujq powtarzalnosc ruchu na poziomie 12 mikrometr6w. Modele z serii ST25 charakteryzuj11 si~ ci&gl<t silq w zakresie 51 do 102 N, natomiast chwilowo do 780 N. Silniki sq zamkni~le w prostokqlnej, kompaktowej obudowie dzi~ki czemu ich monlaz jest bardzo prosty zar6wno w pozycji poziomej jak i pionowej. Slandardowo silniki majq stopieli ochrony IP67, jednak dla aplikacji w przemysle spozywczym czy medycznym

-M·~ II'"-~

•o..DJI

~lllt~WitJ'

"" llllr..M

Wll -~

tWJ.""'"''

l'Joti'

IM'

hc. ~i.:lll<P-1

tnc.~

l:l•'di.~

!JH•LI

111'11;.--.

• Rysune k 2. Oprogramowanie mcTools

jest dodatkowo uszczeln.iona wersja ze stali nierdzewnej o stopniu ochrony IP69K. Dodalkowo silniki ServoTube wyposazone sq w suche lozyska polimerowe a do chlodzenia stosowana jest zwykla woda. DziQki lemu silniki nie majq :iadnego wplywu na srodowisko, ich praca jest cicha i bezobslugowa. Nap~dy lin iowe ServoTube mogq pracowac jako aktuator, wtedy elementem ruchomym jest trzpieli ze stali nierdzewnej, kt6rego srodek wykonany jest z magnes6w neodymowych. Trzpiei1 moze bye r6wniez obustro1mie przymocowany, wtedy elementem ruchomym jest silnik (silownik). Kompaklowa konslrukc ja oraz doskonale paramelry tych nap~d6w pozwalaj'l na latwe wykorzyslanie ich w u kladach bramowych czy aplikacjach wieloosiowych. Przykladowo w oparciu o silniki lin.iowe z serii ST25 oraz moduly liniowe mozna wykonac uklad XYZ z dwoma modulami pracujqcymi w osi X, jednym modulem realizuj'lcym ruch w osi Y, a jako element wykonawczy w osi Z mozna zastosowac aktuator o w ysokiej sztywnosci np. XTR 2506. Sterowanie silnikami ST25 realizowane jest za pomOCfl funkcjonal nych sterown.ik6w mcDSA-E47 niemieckiej firmy miControl, kt6rej WObit jest dystrybutorem na polskim rynku. Sterownik moze pracowac w lemperaturze od O do 70°C. jest on wyposazony w siedem wejsc i dwa wyjscia cyfrowe, wejscie enkoderowe i dla czujn ik6w Halla, a takze w wejscie analogowe. Komunikacja standardowo odbywa sill w protokole CAN, jednak dosttipne Sq r6wn iez modele wyposazone w EtherCKl: Profibus, Modbus oraz RS232. Do sterownik6w miConlrol dost~p-

eWyct laie dla: Jakub Rudolf t96006) Wydanit! elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

Dodatkowe informacje: P.P.H. WObit E. K. J. Ober s.c. D~borzyce 16, 62-045 Pniewy tel. 61 22 27 422, faks 61 22 27 439 wobit@wobit.com.pl, www.wobit.com.pf

ne jest oprogramowanie mcTools na PC (fot. 2), kt6re pozwala na kontrolQ r6zno-

rodnych parametr6w silnika. Sterownik miControl umozliwia regulacj~ silnika w Ptltli zamkni(jtej w oparciu o kaskady regulatora PID. W zaleznosci od wymagali aplikacji mamy do dyspozycj i lryb regulacji prqdu, prQdkosci oraz pozycji. Tryby pr'ldkosci oraz pozycji posiadai'l opcj~ profilu, dzi~ki ternu mozemy ustawic przyspieszenie oraz prqdkosc maksymalnq, z jakq wykonuje sifl ruch. f unkcja ta umozliwia r6wniez hamowanie z zadanym op6fo ieniem. Aplikacja za posrednictwem zakladki PID Controlers umozliwia konfiguracj~ wszystkich paramelr6w regulatora (takich jak wzmocn.ienie czasu zdwojenia, czasu wyprzedzenia, czy tez wzmocnienia sprz~zenia w prz6d). Sprz~zenie zwrolne pozycji silnika moze bye konfigurowane w zaleznosci od wyposazenia silnika, poprzez zastosowanie sprz~zenia od enkodera inkrementalnego, czujnika Halla lub regulaci'l bez czujnik6w oparlq na estymacji pozycji wirnika przy uzyciu modelu matematycznego czujnika. Program mcTools pozwala r6wniez na ustawienie parametr6w zwi'lzanych z hamowaniem, zmian~ jednostek paramelr6w, dodanie okreslonych funkcji dla wejsc i wyjsc cyfrowych, jak r6wniez dla wejsc analogowych. lnnym rozwiqzan.iem w zakresie robot6w kartezjanskich oferowanych przez WObit, S<\ kons trukcje wykonane na bazie modu:l6w liniowych Ml.A. Moduly zbudowane Sq z dedykowanego profilu al um iniowego, prowadnic liniowych i naptidu kt6ry moze bye przenoszony przez pasek MLA b11dz srub11 kulow<1 Ml.AS (fol. 3). Do ich napf!dzania moze bye wykorzystany silnik krokowy, silnik szczotkowy i bezszczotkowy prqdu slalego oraz serwonap(jd. Najbardziej ekonomiczn'l wersj<i jest robot nap~dzany silnikami krokowymi. To niedrogie rozwi'lzanie gwarantuj(\ce dokladnosc i dynam ikf! wystarczaj11c11 w wielu aplikacjach (fol. 4). Tam, gdzie niezb~dna jest wi~ksza precyzja. optymalnym rozwiqzaniem jest wykorzystanie modul6w MLAS z napfldem przenoszonym przez srub~ kulowq. w tym przypadku do naptidzan ia zaslosowac moina silnik serwo ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


AUTOMATYKA I MECHATRONIKA

Materialy termoprzewodzcice Wsp6lczesne urzqdzenia elektroniczne mogq zawierac wiele element6w p6lprzewodnikowych wydzielajqcych duze ilosci ciepla, takich jak: mikroprocesoiJ~ pamil;ci, p6lprzewodnikowe elementy mocy, diody, itp. Skuteczne odprowadzenie ciepla z tych element6w jest niezwykle istotne z punktu widzenia niezawodnosci i czasu eksploatacji urzqdzenia. Proces odprowadzania ciepla mo:i:na podzielic na trzy gl6wne fazy: 1 Przewodzenie ciepla w obr~bie obudowy elementu p61przewodnikowego. 2 Przewodzenie ciepla od obudowy elementu p6tprzewodnikowego do elementu rozpraszaj<1cego cieplo (radiator). 3 Odprowadzanie ciepla od elemen tu rozpraszaj<1cego ciepto (radiatora) do otaczajqcego srodowiska (ostateczny odbiornik ciepla). Odprowadzenie ciepla w fazach 1 do 2 odbywa siti gl6wnie na drodze przewodnictwa cieplnego, natom iasl w osta tniej 3 fazie na drodze konwekcji i/lub promieniowania. Pierwsza faza jes t na og6t poza kontrolq p rojektanta odpowiedzialnego za procesy termiczne, poniewaz wewntltrzny proces przewodzenia ciepla determinuje typ obudowy. Celem projeklanta w drugiej i trzeciej

fazie jest zaprojektowanie skutecznego polqczenia termicznego pomitidzy obudowq elementu p6lprzewodnikowego a otaczajqcym srodowiskiem. Osi<1gniticie tego celu wymaga poznania fundamentalnych praw opisujqcych przeplyw ciepta, jak r6wniez w iedzy o dosttipnych materialach zlqczowych i ich wlasciwosciach fizycznych maj(!cych wplyw na proces wymian y ciepla. Podstawowe wlasciwosci material6w termoprzewodzqcych mozemy sklasyfikowac nasttipujqco: Wlasciwosci termiczne. Podstawowymi wlasciwosciami termicznymi Sl! impedancja te rmiczna wyrazona w °C-cm'/W i przewodnosc termiczna(cieplna) wyra:lona wW/m xK. Impedancja termiczna jest zmierzonq sum<1 wszystkich rezystancji termicznych na drodze przeplywu ciepta od gorqcej powierzchni poprzez material zlqcza do zimnej powierzchni. Na impedancjQ termiczn<1 ot.vory 'llOntylacyjne

a)

0

'\\ '(!

1)"

l>

'\\

~

'O

1)" 1)"

1)"

"[)

osadzono ridiatory

z uwagi na rOine ~ysoko!ici

ukf&dy sctibne M

2 wysoko5ciach i:fy1kaPCB

Obu:lowo "*'~

b)

rae rooialora

~

1)"

1t

1t

!Mleria! lerITT>priewcd•'fY

Tll!rTJl:A-Gap ~

1t

1)" 1)"

¢:i

Rysunek 1. R6znica z komponentu

pomi~dzy

a) typowym i b) nowym odprowadzaniem ciepla

eWycn2oie dla: Jakub Rudolf t96006) Wydanit! elektroniczne przeznaczone

w,t~cznie

ma wplyw wiele czynnik6w, takich jak np. plastycznosc czy sprey:i:ystosc material6w. Przewodnosc terrniczna jest cechq materia!owq (analogicznie jak w elektrotechnice rezystywnosc miedzi). Im1ymi slowy material o bardzo dobrej przewodnosci termicznej moze w praktyce nie zapewnic najnii:szej impedancji termicznej. Analogicznie jak w elektrotechnice - instalacja elektryczna wykonana z miedzi o malej rezystywnosc i jest na tyle skuteczna w praktycznym zastosowaniu, o ile rezystancja zl<1cz i pol<1czen jest r6wniez n iska na calej drodze przeplywu prqdu. Wlasciwosci ele ktryczne. Najwa:i:niejsze pa rametry elektryczne material6w termoprzewodzqcych to: NapiE)cie przebicia okreslajqce wielkosc r6znicy napitic. kt6rq jest w stanie wytrzymac material w scisle okreslonych warunkach pomiarowych. Parametr ten jest najcztisciej mierzony wedlug melody ASTM 0149.

Rezystancja skro5na, kt6ra jest wynikiem pomiaru rezystancji elektrycznej jednostk i objQtosci material\!; parametr ten jest najCZE)Sciej rnierzony wedlug melody ASTM 0257.

Wlasciwosci mechaniczne. Wlasciwosci mechaniczne materia16w termoprzewodz&cych majq istotny wplyw na wlasciwosci termiczne. Latwosc dopasowania sitl materialu termoprzewodzqcego mieydzy dw ie powierzchnie oraz stabil nosc takiego dopasowania w czasie okazuje siQ kluczowe z punktu w:idzenia skutecznego odprowadzenia ciepla. Materialy termoprzewodzqce do wypelnienia szczelin powietrznych o wielkosciach kilku mm najcztisciej majq formti plastelinowych arkuszy lub ciastowatej s ubstancji wyciskanej z Lu by. Jest to zazwyczaj wystarczajqce, aby elementy elektroniki latwo wtopily si<i w material i sku tecznie odprowadzily cieplo. Asta! proponuje najbardziej zaawansowane materialy termoprzewodzqce firmy Parker-Chomerics, kt6rych odpowiednie zastosowanie gwarantuje znaczne obnizenie temperatury pracy element6w. Termoprzewodzqce wypelniacze szczelin sq rodzinq m ieykkich elastomer6w silikonowych domieszkowanych specjalnym wypelniaczem pelniqcym funkcje termoprzewodzqce, dzitiki czemu uzyskujemy bard zo innowacyjne w!asciwosci. W klasycznym ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


AUTOMATYKA I MECHATRONIKA

11111· 11111·

RFIDor Discrete VO

Analog VO

'

Valve Manifold

Specialty

Control

Devices

Sieci Ethernet w przemySle Modyfikacje dla potrzeb aplikacji przemystowych Bazq dla prowadzenia r6:i:nych operacji przemyslowych jest sprawna, niezawodna i wykonywana w czasie rzeczywistym wymian a danych pomi11dzy poszczeg6lnymi komponentami systemu. Rosnqca ilosc danych wymagajqcych przeslania i/lub przetworzenia wymusila opracowanie nowych standard6w dla sieci przemyslowych. Nie bez znaczenia jest tez fakt, :le wsp61czesne systemy sterujqce i zarzqdzajqce produkcjq muszq komunikowac si11 z modulami sprawozdawczymi przedsi11biorstwa, a to rodzi pewne problemy Dobrze tez, jesli wsp61pracujq z oprogramowaniem wspomagajqcym projektowanie w biurach konstrukcyjnych. Wynika z tego fakt, :le sieci przemyslowe nie mogq juz istniec same dla siebie, ale muszq r6wniez komunikowac si11 z calq infrastrukturq przedsi11biorstwa czy to bezposrednio, czy z uzyciem pomost6w. Sieci informatyczne najcz'lsciej Sf! budowane w oparciu o Ethernet. Niestety, transrnisja danych zgodnie z tym standardem odbywa siQ na zasadzie tak CZQStego powtarzania prob transmisji pakietu, az ta powiedzie Si'l. Czas potrzebny na dotarcie informacj i od nadawcy do odbiorcy jest trudny do okreslenia, poniewaz zalezy od op6Znienia dostiipu do l<tcza, a mo:i.:e o no wysl<tPic w ka:i.:dym urz<t· dzeniu posrednicz'lcym w transmisji pakietu. Dzieje si'l tak pomimo stosowania r6z-

nych urz'ldze(1 sieciowych pelniqcych r6zne zadania w sieci (repeatery, switche, huby, bramki , most, komputery itp.), poniewaz w istocie rywalizuj'l one o dostflp do sieci, a ich prawa doslflpU do lqcza Sl[ r6wnorzfldne w warstwie fizycznej. Standard Ethernet powstat w latach siedemdziesi<1lych XX wieku i by! projektowany do zastosowan typowo cywilnych. Bazuje na idei WflZl6w dolqczonych do wsp6lnego medium, wysylaj<1cych i odbieraj<1cych za

eWycn2raie dla: Jakub Rudolf t'!J6006) Wyd an it! e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

Podstawowe wymagania stawiane sieciom przemysfowym

• Niezawodnosc podnoszona gl6wnie z wykorzystaniem mechanizmu redundancji.

MoiliwoSC pracy w trudnych warunkach przemystowych, w obecnoSci zaburzen. Determinizm czasowy umoiliwiaj<1cy przewidywanie i powtarzalnoSC czasu ad wystania do odbioru informacji.

jego pon10cq specjalne komunikaty (ramki). Wszystkie wtlzly majq niepowtarzalny aclres MAC. W swojej oryginalnej wersji Ethernet nie uwzgltidnia potrzeb przernyslowych i pr6ba jego uiycia do zarz<tdzania procesami przemystowymi moze prowadzic do niepowodzenia. M6wiqc inaczej, typowy Ethernet stosowa ny przez uzylkownik6w kompuler6w pozwala na szybkq transmisj~ duzych ilosci danych, ale czas potrzebny na przeslanie pojedynczego, niewielkiego pakielu informacji jest zbyt dlugi i trudny do okreslenia, co uniemozliwia zaslosowanie tego standardu w przemysle bez zadnych modyfikacji. Pomimo wspomnianych wad Etbernetu w zastosowaniach przemyslowych, wielu niezaleznych producent6w urz&dzen dla automatyki wp rowadzilo r6zne modyfikacje standardu i obowiqzuj<1cych w nim protokol6w ELEKTRONJKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze c. h n i an i a.


Materiaty termoprzewodzqce

Fotografia 2.Material Therm-A-Gap odprowadzajijcy cieplo z ukladu scalonego bezposrednio na obudow~ pelnii!Cil rol~ radiatora

Fotografia 3. Przykladowe zastosowanie material6w THERM-A-GAP rozwiqzaniu na gorqcy element p6lprzewodnikowy montowany jest radiator. Radiator wypromieniowuje cieplo do wn~trza obudowy, zatem konieczne jest wykonanie odpowied nich otwor6w wentylacyjnych w obudowie, cz~sto z wentylatorem. Droga, na kt6rej cieplo jest odprowadzane na zewnqtrz jest zatem stosunkowo dtuga i skomplikowana.

Dzi~k i innowacyjnym wlasciwosciom termoprzewodzqcyc h wypetn iaczy szczelin mozemy znacznie skr6cic i usprawnic drog~ na kt6rej cieplo jest odprowadzane na zewnqtrz. Wystarczy na gorqcy element nalozyc odpowiedni material, tak aby wypel nil calkowicie szczelin~ powietrz¡ nq i stykal si~ bezposrednio z obudowq. W ten spos6b odprowadzamy cieplo bez-

posrednio na cal'! powierzchni~ obudowy. Przy okazji mozemy uzyskac duzo wi~k­ sz11 miniaturyzacj~ urz11dzenia, uproscic mechanik~ (przykladowo brak radiatora i otwor6w wentylacyjnych). co daje nam bardzo wymierne korzysci ekonomiczne. Rysunek 1 przedstawia r6znice mi~dzy typowym, a innowacyjnym podejsciem do odprowadzenia ciepla. Przykladem maze bye rodzina material6w THERM-A-GAP stuzqca do wypelniania szczelin powietrznych pomi~dzy gon1cym elementem a radiatorem lub metalowq obudow11. lch plastyczna natura pozwala przykryc bardzo nier6wne powierzchnie [fotografia 2). Innym rozwi(!zan iem moze bye zel termoprzewodz11cy THERM-A-GAP, kt6ry z latwosci'l dopasowuje sw6j ksztalt do kazdej szczeliny (fotografia 3). Mieszanka jest juz w pelni usieciowana, jednoskladnikowa, przez co produkt jest gotowy do bezposredniego uzycia bez potrzeby mieszania sktadnik6w. Ten ultra lekki material znacznie obniza nacisk mechaniczny na delikatnych elementach ukladu nawet w por6wnaniu z na jlzejszymi arkuszami termoprzewodz11cymi. Dariusz B<tk Product Manager w firmie ASTAT

R EKl.A~ I A

9 ExPoPoWeri Mh;dzynarodow~ Tlugi

Poz.nan:skle Sp. z: o.o. ul. Glogowska 14 60-734 Poznan

r~

"

f-1

'

ASTAT Cent rum Targowo-Wyst:awienniae Bydgoszcz 85-674 tereny Leinego Parku Kultury i Wypoczynku .Mys l ~ci nek',

ul. Gdariska 173-175

rozp owsze c. h n i an i


Sieci Ethernet w przemysle

komunikacyjnych, aby umozliwic niezwodnq komunikacj<J spelniaj<1c<1 potrzeby urz<1dzefi przemyslowych i dodalkowo umozliwic wymian~ danych porni~dzy nimi, a komputerami biurowymi i serwerami plik6w. Poszczeg61ne rozwiqzania r6zniq si<l pomi~dzy sobq, ale wszyslkie zostaly zaprojektowane w taki spos6b, aby bez wi<ikszych trudnosci mozna bylo pol<1czyc ze sob<1 w ramach tej samej sieci serwery Ethernet zwiqzane z komputerami biurowymi oraz maszyny wymagaj<1ce lransmisji danych w rygorystycznych ramach okre§lanych przez wymagania proces6w przemyslowych. Na skutek tego, nowoczesny Ethernet przemyslowy pozwala na bezposrednie dolqczanie do sieci takich urzqdzen, jak pojedyncze czujniki i moduly wykonawcze. Pomimo tego bardzo cz<isto uzywa si~ w tym obszarze podsieci zwiqzanych w wyrobami konkretnego producenta, a samego Ethernetu uzywa si~ przede wszyslkim do wymiany danych pomi~dzy panelami operatorskimi, serwerami, rohotami, sterownikami PLC i komputerami w przedsi<lbiorstwie.

n iez mechanizmy zwi<ikszajqce niezawodnosc komunikacji i mozliwosc wykonywania niekt6rych operacji w czasie rzeczywistym. Czas transmisji podzielono na cyklicznie i wyst'lpujqce po sobie naprzerniennie okresy, przeznaczone dla komunikacji zgodnej z zasadami typowego Ethernetu, tj. z uzyciem protokol6w TCP/IP oraz na okresy przeznaczone dla komunikat6w czasu rzeczywistego. Komunikacja z uzyciem protokolu TCP/IP swietnie sprawdza Sif'! do transrnisji danych pomi'ldzy serwerami, panelami operatorskimi i sterownikami oraz aplikacjami uruchamianymi na kompulerach PC dolqczonymi do infrastruktury przedsi'lbiorstwa. Pozwala na dost<ip do serwer6w z uzyciem popularnych protokol6w, takich jak: HTTP, FTP, SSH i SMTP. Op6znienia wyst'lpujqce w tym trybie transmisji wynoszq okolo 100 ms, a kolejnosc docierania pakiet6w do odbiorcy nie zawsze musi bye identyczna z kolejnosci<1 ich nadawania. Pakiety czasu rzeczywis tego sq przesylane w specjalnie wyznaczonych oknach czasowych, co zaleznie od trybu gwarantuje zrnniejszenie op6znieii do 10 ms lub 1 ms. 10-mHisekundowe op6znienia majq pakiety synchronicznego czasu rzeczywistego (RT lub SRT), przesylane bez zastosowania enkapsulacji warstw IP i wyzszych. Ponadto, wg standardu IEEE602.1Q S<! oznaczone priorytetem 6, dzi'lk i czemu szybciej docierajq do od biorcy i potrzeba mniej czasu na ich przygotowanie ornz odczytanie. Op6inienia nieprzekraczajqce 1 ms uzyskiwane sq dzi'lki transmisji izochronicznego trybu rzeczywistego (IRT), kt6ra prowadzona jest bezposrednio w warstwie sprz~­ towej, z pomini<iciem wyzszych protokol6w. Wszystkie urz<1dzenia z niej korzystaj<1ce muszq bye zsynch ronizowane ze sobq z dokladnosciq do 1 11s, dzi~ki czemu sq w stanie rozpoznac moment, w kt6rym rozpoczyna Si<l okno lransmisji trybu IRT. Z protokolu Profinet korzystajq m_in_ takie fumy, jak: Siemens. Beckhoff, Danfoss, Bosch Rexroth , Phoenix Contact itd.1 '

Profinet

Ethernet/IP

Jednym z rozwi<1zafi Ethernetu przemyslowego, kt6re zyskaly najwi<lksz<i popularnosc jest Profinet. jest to siec opracowana przez konsorcjum Profibus International, kt6re dawniej zajmowalo si~ rozwojem sieci Profibus lqczqcej automatyk'l procesowq z automatyk'l typowo przemyslow&. Obecnie ta firma zmienila nazw~ na Profibus i Profinet International, co podkresla znaczenie nowej sieci w pracach tej organizacji. Profinel l<1czy cechy sieci Profibus OP z uniwersalnosciq Ethernetu, utrzymujqc duzy stopiefi kompatybilnosci z typowymi urz&dzeniami ethernetowymi oraz stosowanymi dawniej urzqdzeniami automatyki przemyslowej. Wprowadzono w nim r6w-

W opracowanym przez Rockwell Automation standardzie Ethernet/IP (Ethernet Industrial Protocol) zastosowano protok6t· CIP (Common Ind11strial Protocol) znany z sieci DeviceNel, CompoNet i ConlrolNet oraz dwa tryhy lransmisji danych_ Zwy kle pakiety i dane konfiguracyjne przesylane Sq za pomoc4 protokolu TCP w lrybie nazwanym Explicit Messages. Dane krytyczne czasowo (Implicit Messages) transmitowane S<! z uzyciem protokolu UDP, a ich szybk<i lransm isj<l zapewnia obsluga priorytetyzacji ruch u sieciowego. Wazna jest r6wniez synchronizacja, kt6rq w sieciach Ethernet/IP realizuje sill za pomocq rozhudowanego protokolu PTP pod postaciq standardu CIPSync.

Rywalizowanie o dost~p do l<icza w Et herne cie W sieciach Ethernet urz4dzenia rywalizuj4 o dost~p do lqcza fizycznego. Odbywa si~ to z uzyciem mechanizmu CSMA/CD b~qcego jednym z wazniejszych aspekt6w komunikacji w sieciach Ethernet i kt6ry w zasadzie nie zmienil si~ od wynalezienia Ethernetu. W sieciach uiywajqcych CS MA/CD nie ist nieje centrum kontroli przydzielajqce czasy dost~pu poszcze\)61nym urz<1dzeniom sieciowym, co powoduje

niedeterministyczny czas dost~pu do l4cza_ - CSMA (Carrier Sense with Multiple Access) pole\)a na wykrywanlu wykrywanie .,noSnej" obecnej we

wsp61nym medium transmisyjnym. W sieciach Ethernet. gdy urzqdzenie chce rozpoczq( nadawanie sprawdza czy iadne inne urz4dzenie nie przesyta danych i jesli medium transmisyjne jest wolne, to rozpoczyna nadawanie. JeSli zaj~te. czeka

na j e\)O zwolnienie. - CD (Collision Detect) polega na wykrywaniu kolizji, kt6ra moze wystqpi(. je51i wi~ej niz jedno urz4dzenie rozpocznie nadawanie. Ze wzgl~du na r6znice w przesytanych pakietach danych zachodzi nakladanie s i~ sygnal6w elektrycznych zwane kolizj4. Po wyst 0pieniu kolizji urz4dzenia wstrzymujq nadawanie przez losowy czas. a nast~pnie ponawiajq prob~ t ransmisji. Jesli ponownie wyst4pi kolizja, czas jest podwajany i z nowego zakresu jest losowany nowy czas op6inienia przed kolejnq transmisjq

Protok61 Ethernet/IP jest promowany przez m.in . takie firiny jak: Rockwell Automation, Sick, Phoenix Contact, Parker Hannifin, Omron i Bosch. 1 1

Zapewnian ie jakosci i niezawodn osci W sieci przemyslowej transm ituj'lcej wiele krytycznych informacji konieczne jest zapewnienie odpowiedniej klasy CoS (Class of Service), mi<ldzy innymi poprzez nadawanie priorytet6w. Zapewnienie danym krytycznym pierwszefistwa wewn&trz przel&cznika nie jest problemem. staje si~ nim natomiast po wyjsciu na port i jest uzaleznione od obslugi etykiet priorytet6w przez urz<1dzenia koiicowe. Istnieje kilka mechanizm6w kolejkowania danych priorytetowych. Cz<isc z nich polega na obsludze ruchu na poszczeg6lnych poziomach priorytet6w w pewnym powtarzah1ym cyklu. Zwykle najlepszym rozwi<1zaniem jest jednak mechanizm kolejkowania - nadawanie priorytet6w bezposrednio danym przy zachowaniu zasady, ze wyzszy priorytel ma bezwzgl~dnie pierwszenstwo. Jet lo realizowane w warstw ie 2 i 3 modelu OSL Mechanizmy odpowiedzialne za gwarantowanie odpowiedniego poziomu CoS (Class of Service] odpowiadajq za niezawodnosc transmisji danych krytycznych przez nadawanie ramkom priorytet6w. W przypadku kolejkowania powinien zapewnic zarzqdzanie danyrni o r6znych priorytetach na drodze od zr6dla do odbiorcy. Mechanizmy maj(!Ce gwarantowac jako§c usl ugi - QoS (Quality of Service) odpowiadajq, mi<idzy innymi, za integralnosc danych oraz wymuszanie odpowiednich preferencyjnych warunk6w dla transmisji danych krytycznych. Zapewnia takie uslugi, jak stala przepustowosc dla danej serii pakiet6w [CBR - Constant Bit Rate]. przewidywalnosc op6Zniefi i rezerwacj'l pasma. DoslElpne na rynku przelqczniki zalecane do rozwiqzafl w sieciach przemyslowych zapewniajq obslug'l wi'lcej ni:i: jednej wyjsciowej kolejki priorytet6w na port. Kolejki o wysokim priorytecie rezerwowane sq dla danych krytycznych czasu rzeczywistego, oferujqc odpowiedni poziom QoS. Dodatkowo, przelqczn.iki powinny miec zaimplementowany mechanizm HoL blocking prevention, pozwalajqcy na poprawnq pracEl przelqczn ika w przypadku cz<isciowego przeci'lzenia.

Praca w trybie rozgloszeniowym Wiele aplikacji jest opartych na komun ikacji w trybie grupowym multicast lub rozgloszeniowym broadcast. Dane sq tu wysylane tylko raz, mimo ze Sq przeznaczone dla wi'lcej ni:i: jednego odbiorcy. Pakiety grupowe multicast b'!d<! jednak traktowane jak ruch rozgloszeniowy, tj. wysylane na kazdy port w sieci, jesli przelqczniki nie b<idq w stanie filtrowac ruchu grupowego.

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a_

123


Sieci Ethernet w przemysle nej dtugosci (1518 bajt6w, w niekt6rych wypadkach nawet 1522 bajty), otrzymujemy odpowiednio: l ,22 µs dla 1 Gb/s, 122 µs dla 100 Mb/s oraz 1,22 ms dla 10 Mb/s. Oczywiscie palciet 0 wysokim priorytecie moze bye r6wniez op6foiony przez inne pakiety o lym samym priorytecic, jezeli takie znajdujq sifl w kolejce. Znajqc jednak przydzial priorytet6w dla poszczeg6l nych danych i przepustowosc lqczy, obliczenie takich op6:Znie(1 najgorszego przypadku nie stanowi wi'lkszego prohlemu. Typowo dla 100 Mb/s wynosi on kilkaset mikrosekund. Wyliczenia dla przykladowego podano w ramce.

Ethernet gigabitowy W okresie p rzed pojawieniem s iri sieci gigabitowych szybkosc transm isji danych w sieciach Ethernet wzrastala od 10 do 100 Mbit/ sek. (Mbps). Sieci le nazywano Fast Ethernet. Rodzina sieci Ethernetu gigabilowego opracowana zostala w celu przekroczenia bariery 1000 Mb it/sek. Pierwsze standardy lakich sieci pojawily sifl w roku 1998 (IEEE 802.3z) dla pol<1czen swiatlowodowych i w roku 1999 (IEEE 802.3ab) dla miedzianych polqczef1 UTP. Oba te standardy Sfl dziS bardziej znane jako lOOOBASE-X. Standard Fast Ethernet okazal s i~ bardzo wydajm1 technologiq, og6lnie zaakceptowa1111 przez u:iytkownik6w. Mogq z niego korzystac ni emal wszystkie urz4dzenia automatyki i teleinformatyki. Choe przyiiito go jako podstaw'l do tworzenia sieci gigabitowych, mozna zauwai:yc ki lka istotnych r6znic. Na przyklad w standardowycb kablach sieciowych kategorii piqtej znajduje si'l 8 przewod6w (4 pary). W sieciach Ethernet lObaseT (10 MbpslO Mb/s) i Fast Ethernet lOOBaseT (100 Mbps) wykorzystuje si'l tylko cztery przewody (2 pary), jedn<t do transmisji danych, a drugft do ich odbioru. W standardzie Ethernet 10 Mbps pojedynczy bit danych jest kodowany do postaci jed nego symbolu, przy uzyciu dw6ch poziom6w napi'lc. W standardzie Fast Ethernet zastosowano juz schema! kodowania 4B/5B MLT-3 z trzema poziomami napifjc. Natomiast w sieci gigabitowej 1000Base:r dwa bity danych kodowane Sq w pojedynczy symbol PAM5, zas w linii kablowej wykorzystane S'I wszystkie cztery pary przewod6w. I chociaz siec Ethernetu gigabitowego ma t'l samq szybkosc transmisji symboli kodowanych - tzw. bod6w (125 Mbod6w), co sieci standardu Fast Ethernet, uzyskuje wyzsz11 szybkosc transmisji danych na poziomie 1000 Mbps. Stato si~ to mozliwe dziqki jednoczesnej transmisji 8 bit6w danych i przy wykorzystaniu 5 poziom6w napi~c oraz wszystkich dost~pnych przewod6w w kablu transmisyjnym. To oczywiste, ze wzrost szybkosci transmisji danych i stosowanie zaawansowanych, wielopoziomowych schemat6w ich kodo-

wania zwi~kszy wymagania do tyCzftCe jakosci sieciowych kabli transmisyjnycb. Ma to miejsce przede wszystkim ze wzgl'ldu na wi~ksze CZflSlotliwosci sygnal6w i powstajq· ce zaburzenia oraz szumy. Tradycyjne kable kategorii piqtej byly tworzone dla standard6w Fast Ethernetu. Dlatego lei przy tworze· niu sieci gigabitowych u:iyt.kownicy korzystac h'ld'I najpewniej z nowszych kabli kategorii 5e lub 6e. Tak, aby uniknftc problem6w z interferencj4 sygnal6w. !Cable kategorii 5e Sq wystarczaj11ce do budowania sieci gigabitowych, podobnie zreszlq jak kable kategorii 6e, kt6re wykorzys tac bfldzie mozna r6wniez w tworzonych standardach sieci 10-gigabito· wych. Jednak podstawowq kwestiq do rozwazenia jest zawsze odpowiedz na pytanie: czy stosowac kable ekranowane (STP), czy nieekranowane (UTP). Podstawowq zaletq kabli ekranowanych STP jest odpornosc na interferencj~ sygna16w pomi'ldzy parami w kablu oraz calego kabla na zaburzenia z zewn4trz. Jednak sq one drozsze i mniej popularne niz kable UTP. Kahle UTP Sq takie latwiejsze w ins talacji, jednak w p1·zypadku najnowszycb sieci gigabitowych osiqgajq kres swoich mozliwosci fizycznych (kategoria 6e i standard sygnalu 500 MHz). W przypadku sieci gigabitowych interferencja sygnal6w nabiera wi'lkszego znaczenia, niz to mialo miejsce w przypadku sieci Fast Ethernet. Olatego czynnik ten nalezy kazdorazowo wzi11c pod uwagq opracowujqc architektur'l sieci, szczeg6lnie w srodowiskach i.aszumionych, gdzie wySt'lplljq zewn'llrzne sygnaly elektryczne itp. Jezeli tylko to moi:lliwe, warto zastosowac jedn<t z najbezpieczniejszych opcji w takich aplikacjach, czyli swiatlowod6w. Oobrze sprawdzajq siti zar6wno w sieciach Fast, jak tez gigabitowego Ethernetu. Ola sieci gigabitowych dost~pne sq cztery standardy realizacji warstwy fizycznej - ze swiatlowodam i oraz trzema opcjami kabli miedzianych. Nie nalezy jednak ulegac przekonaniu, ze zastosowanie swiatlowod6w to doskonale rozwi(\zanie na kazd<j sytuacj'l, poniewaz uzycie niekt6rych rozwiqza(1 swiatlowodowych dzialajqcych w sieciach Fast Ethernet nie jest mozliwe w przypadku sieci gigabitowycb. Dzieje siii tak ze wzgl~du na efekt rozproszenia wewn~trznego. Niezaleinie od tego, czy siec b~dzie realizowana na swiatlowodach, czy tez za pomocq kabli miedzianych, nalezy zwr6cic r6wniez uwag~ na poprawno§(; wykonania samych czynnosci instalacyjnych, kt6re majq wplyw na osi11gi sieci. Niestaranne wykonanie prostego pol4czenia kabla kategorii 5e maze znacznie zredukowac parame try sieci i ograniczyc jej niezawodnosc. Jezeli jednak polqczenie b1jdzie prawidlowe, kabel tego typu mozna spokojnie wykorzystac do aplikowania sieci Ethernetu gigabilowego. Powiona ona pracowac bez

zakl6cen i oczywiscie szybciej niz poprzedni standard. Trzeba r6wniez sprawdzic,

czy proponowane do u:i:ycia switche oraz inne elementy infrastruktury sieciowej sq przystosowane do obslugi sieci o wyzszych szybkosciach transmisji danych. Kazdy port switcha powinien obsluzyc szybkosci 10, 100 i 1000 Mbps. Sq jednak dost~pne switche, kt6re zawsze majq zostawiony przynajmniej jeden port z obslug<t standard6w 10 i 100 Mbps. Na rynku pojawily si'l r6wniez switche obsluguj<1ce jedynie standard 1000 Mbps. Przed podjQciem decyzji o ich zastosowani u trzeba miec jednak swiadomosc, ze niemozliwe btidzie ewentualne podpi'lcie do sieci starszych urzftdzen, dzialajftcych w sieciach Fast Ethernet. Dobrq praktyk<t jest zastosowanie w sieciach gigabitowych switchy z tak<1 liczb<1 port6w, aby mozliwe bylo zwi'lkszenie przepustowosci sieci w dw6ch kierunkach transmisji do sumarycznego poziomu 2000 Mbps (1000 Mbps w kazdym kierunku). Kolejna kwestia to dobre zl<1cza kablowe. Na przyklad w aplikacjach przemyslowych, w srodowiskach zapylonych, nie mozna zastosowac klasycznych zlqczek RJ45. Konieczne jest ich dodatkowe zabezpieczenie mechaniczne. W tego typu aplikacjach dobrze jest uzyc np. zlqczek M-12. Standardowo S<t one oferowane tylko z czterema doprowadzeniami. Ola sieci gigabitowych konieczne jest wi~c zastosowanie nowych l4czy M-12 z osmioma doprowadzeniami. Standard Ethernetu gigabitowego jest w pelni kompatybilny z wi~kszosciq wsp61czesnych komputer6w klasy PC. W znacznym stopniu maze przyczynic si'l do poprawy osift86w i parametr6w komunikacji danych w przemyslowych sieciach slerowania. Na przyklad w aplikacji skladaj<1cej si'l z 20 urz<tdzefi siec gigabitowa maze w znaczqcy spos6b przyczynic siq do eliminacji ewentualnych zator6w magistrali poprzez 1.0-kroln<\ redukcj~ czasu polrzebnego na przejscie pakiet6w danych przez switche i magistrate. Fakt ten ma szczeg6lne znaczenie w tzw. aplikacjach krylycznych, zwlaszcza tzw. czasu rzeczywistego.'l Jacek Bogusz, EP Bibliografia: 1} AutomatykaOnline.pl ,,Ethernet Przemyslowy: Profinet i Ethernet/IP", http://goo.gl/ YWzw87 2} Zuzanno Wieczorek, Morein Karbowniczek ,,Internet Protocol w komunikacji przemyslowej", Elektronika Praktyczna+ nr 3/2010 3} Ralf Captur ,,Ethernet gigabitowy w zastosowoniocb przemyslowycb ", Control Engineering Polska, hltp://goo.gl/vfidYa 4} faros/aw Tarnowski ,,Przemyslowe Sieci lnformatyczne. Ethernet przemyslowy"

eWyd a1Ettiit.1<r~'<llmKd ~bvt11:z~5d0J lf t'96006) Wyd an it! e I el<tro n i czn e p rzezn a e;zo n e w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez pr awa do rozp owsze ch n i an i a.

125


AUTOMATYKA I MECHATRONIKA Jednym z najpopularniejszych prolokot6w filtrowania ruchu grupowego jest protok6t IGMP. Przelqczniki obs1ugujqce ten protok61 przechowujq zgloszenia join lub leave wysylane przez klienl6w. F1ltry grupowe sq tworzone w przel&cznikach na bazie informacji o porcie, z kt6rego takie zgloszen ia nadeszly. Z4dan ia IGMP join/leave sq przekazywane do jednego l ub wi~cej sen¥er6w/router6w IGMP. kt6re odpowiadaj(! w dalsze z<Irz.qdwnie filtrami. Wiele przelqcznik6w ma zaimplementowany mechanizm IGMP snooping, kt6ry ,,podglqda" filtry warstwy trzeciej oraz jest cz~sciowo niezale:iny od obecnosci serwera IGMP w sieci. jest to bardzo wa2:na cecha z punktu widzenia n iezawodnosci, pon iewaz oznacw. ze fi.ltrowan ie grupowe b~dzie aktywne nawet wtedy, gdy polqczenie do serwera !Glv!P zostanie utracone. Dodatkowo, poh1czenie do takiego serwera nie zoslanie przeciqZone ani nie powslanie na nim zator. W przypadku specjalnych imple· mentacji IGMP przelqcznik moze pelnic rol~ serwera IGMP - IGMP Querier. Protok61 IGMP filtruje ruch oparty o IP i inny ruch traktowany jako rozgloszeniowy. Pakiety konfiguracyjne protokolu IGMP odpm,~adajqce za tworzenie filtr6w grupowych w sieci sq domyslnie przesylane na wszystkie party typu trunk przelqcz· nika. Adresowanie grupowe w skr6cie mozna uznae za form~ adresowania posredniego.

Synchronizacja czasowa jednym z kluczowych zagadnien zwiqzanych z sieciami komunikacyjnymi, szczeg6lnie w przemysle, jest zapewnienie odpowiedniej synchronizacji i zagwarantowanie nieprzekraczalnych czas6w przesylania informacji. Przyldadem moze bye sytuacja, gdy <lane czasowo krytyczne zbierane sq z kilku niezalezn ych punkt6w i musz11 bye por6wnywane ze sob& w innym miejscu. R6:i:ne op6:inienia tras spo· wodujq, 2:e bezpo§rednie ich por6wnanie nie da poz11danych rezultat6w. Rozwi11zaniem jest oznakowanie poszczeg6lnych danych znacznikami czasowy mi, kt6re naslflpnie bfldq mogly bye przeanalizowane i uszeregowane w celu poprawnego por6wnania w pmikcie centralnym. Synchronizacja czasowa w sieci jest nie· zwykle skomplikowanym zagadnieniem. mi~dzy innymi z.e wzgl~du na trudnosc prze· widywania op62nien poszczeg6lnych tras. Te ostatnie zale:i:ne S'I od komponent6w sieci. jej obciqzen ia, przepustowosci 1<1czy. architektury przelqcznik6w sieciowych, melody przelqcza· Ilia, ilosci danych krytycznych i kolejek priory· tet6w oraz innych czynn ik6w. Rekomendowa· ne SI\ rozwiqzania oparte na protokolach SNTP/ NTP (RFC2030/RFC1305) i P1588 (IEEE 1588) ze wzgl1tdu na ich niezawodnosc oraz fakt, ze s11 to og6lno§v.'iatowe otwarte standardy.

Nadawanie priorytetow pakietom W celu minimalizacji negatywnego wptywu kolizji na transrnisj~ stosu je si~ kilka rozwiqzan:

Jak szacowac op6foie nie przelijcznika? Calkowity czas przesyla nia komunikatu liczy siE; od chw ili umieszczenia wiadomo5ci przez nadawCE; na g6rze stosu transmisji (egress) do chwili. gdy odbiorca otrzymuje dane ze stosu transmisji (ingress). Na ten okres skladajq si~ czasy potrzebne na przetworzenie i buforowanie wiadomosci przez procesory komunikacyjne nadawcy i odbiorcy oraz czas tra nsmisji przez siec kom un ikacyjnq. Czas transmisji przez siec komunikacyjnq jest zmienny w zaleinosci od kierunku i stopnia wykorzystania zasob6w sieci. W zwiqzku z tym czE;sto uiywa siE; pojE;cia RTT (Round Trip Time), kt6re okresla przybliiony czas op62n ienia w obydwu kierunkach (pakiety przesylane w protokole TCP m uszq bye zwrotnie potwierdzone, najkr6tsza ram ka to 64 B. wi~ nawet dla wyslania min ima lnej porcji informacji transmit ujemy przez siec 128 B). W przelqcznikach, d la ramek o tym samym priorytecie, jest wykorzystywana kolejka FIFO (First In - First Out) . Oznacza to. ie pakiet odebrany jako pierwszy znajdzie siE1 na pierwszym miejscu w ko lejce wyjsciowej. Do szacowania op62nienia wykorzystuje si~ kilka zaleino5ci: 1) Wartosc op6znienia transmisji (op6foienia buforow anego): L - dlugosc pakietu w bitach T - szybkosc lqcza w bitach na sekund~ 2) Wartosc op6foienia propagacji: d - odlegtosc p - propagacja (typowo 2 x 1oa < p < 3x10a m's) 3) Wartosc op6foienia kolejkowania: bk L x Pk Nat~ienie ruchu w sieci (N) wyliczyc moina nast~pujqco: N=-=-T T T - szybkosc transmisji (b/s) b, - srednia cz~stotliwosc pojawiania si~ bit6w w kolejce (b/s) L - dlugosc pakietu w bitach p, - czE;stotliwosc pojawiania siE; pakiet6w w kolejce (1/s) Wa runek konieczny dla p oprawnego dziala nia sieci to N< 1. Jesli pakiety odbierane sq cyklicznie co czas Qt, op62nienie kolejkowania nie wyst~puje. Jeieli odbierane sq one okresowo, a le impulsowo Uednoczesnie n pa kiet6w co N sekund, op6inienie sred nie wynosi (n - 1) x ~. 4) Biorijc pod uwagE1 powyzsze wartosci, op6znienie mi~dzywE1zlowe z pominiE1ciem op6foienia kolejkowania wynosi: Qw= Nx (Q ~"",+O,+Q ). opn..w- op62nienie przetwarzania zaleine od mJ'tody przelq~zania.

'=i x

Przykladowe obliczenia Przyjmijmy nastE;pujqce parametry transmisji: - przepustowosc - 100 Mb/s FDX. - metoda przel<jczania - store and forward (przel<jcznik z minimalnym wewnE;trznym op6znieniem 10 µ.s), - metoda usta lania priorytet6w - proste kolejkowanie, - maksyma lna dlugosc pakietu krytycznych danych: 200 bajt6w (przy zaloieniu, ie pakiety niezaliczajqce si~ do danych krytycznych Sq pakietami o niiszym priorytecie). - zakladamy, ie 5 innych wE;zl6w jest zdol nych wygenerowac pakiety o dlugosci 200 B i tym samym priorytecie, kt6re mogq znalezc si~ w tej samej kolejce, - wszystkie dane krytyczne Sq generowane cyklicznie przez w~zly sieci. Najgorszy przypadek op6inienia dla powyiszych danych jest niezaleiny od ruchu sieciowego o niiszym priorytecie i wynosi (zr6dlo: Sieci komputerowe. Ja mes F. Kurose. Keith W. Ross): Czas opMnienia Eleme nt wprowadzajcicy op6foienie 16 µ.S Operacje odbioru i nadawania. 10 µ.s Wewn~trzne op6inienie przelqcznika. 122 µ.S 80 µ.S 228 µ.s

Nadawanie priorytet6w zgodnie z IE EE 802.1 p wyd luia pakiet o 4 bajty. Maksymalna dlugosc znaczonego pakietu wynosi wobec tego 1522 bajty. Na leiy jednak pami~taC, i:e nie wszystkie przelqczniki sieciowe Sq transpa rentne dla takich wydlui:onych pakiet6w Metod~ dost~pu do medium CSIVW CD wykorzystywan& w wypadku pra· cy w trybie p6ldupleks; takie podejscie znacznie utrudnia predykcj~ op6:in ien; metoda ta wykorzystywana jest w kon· cenlralorach (ang. hub), ale implemenlo· wana powinna bye (jako cz~sc standard u IEEE 603.3) nadal we wszystkich urz&· dzeniach s ieciowych. - Kontrol~ przeplywu 802.3x wraz z prac'I w trybie FOX (Full Duplex Mode). - Nadawan ie p ri oryle t6w pakietom, kt6· re moze odbywac si~ wg w ielu sche· mat6w, np.: round-robin weighting (wysylan ie N pakiet6w o wyzszym priorytecie, nast«jpnie 1 o n izszym, itd.) lub strict priority (pakiet o wy:i:·

-

eWycn2i'lie dla: Jakub Rudolf t96006) Wydanit! elektroniczne przeznaczone

Przesylanie reszty pakietu o maksymalnej dlugosci. Przesylanie pi~ciu pa kiet6w o tym samym priorytecie. - Razem -

w,t~cznie

szym priorytecie ma zawsze pierw· szenstwo). W celu szacowan ia mozliwych op6znien przelqczn ik6w sieciowych jednym z CZQSto stosowanych sposob6w jest metoda worst case switch latency. Przy liczen iu op6foienia dla na jgorszego przypadku, pomimo wpro· wadzenia priorytetyzacji oraz zastosowania l rybu pracy FOX, na lezy uwzgl~dnic fakl. ze pakiet o nizszym priorytecie moze bye akural transmilowany przez przel&cznik. Nadejscie pakietu o wyzszym priorytecienie spowodu· je przerwania tej transmisji, co oznacza, ze pakiet o wyzszym priorytecie b~dzie op6z· nio ny o czas trans misji reszty poprzedn iego pakietu. Zakladajqc najgorszq ewentualno§c - pocziitek transmisji pakietu o maksymal· ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2014

do u±01'.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


Ogtoszenia i reklamy hurtowni, sklep6w, importer6w, producent6w, dealer6w, itp. sq pfatne. Cena podstawowego modutu (35 x 20 mm) wynosi 66 zt + VAT. Koszt minimalnej ramki dla ogfoszen o w ielkosci 3 modut6w wynosi 198 zt + VAT. Moduty mozna fqczyc zar6wno w pionie jak i w poziomie. Maksymalna szerokose ogfoszenia to 5 modut6w, wysokosc 12 modut6w. Rabaty stosujemy wyfqcznie dla reklam powyzej 8 modut6w: 4-6 emisji 10%, 7-11 emisji 15% i od 12 emisji 2 5% . Oferta specjalna: • publikacja fragment6w cennika w ramce o w ielkosci: 8 modul6w w pionie cena 264 zl + VAT, 9 modul6w w poziomie 305 zt + VAT • rabat specjalny dla firm poszukujqcych pracownik6w wynosi 25% (wyfqcznie dla d uzych reklam). Wszelkich informacji udziela Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60, e-mail: grzegorz.krzykawski@ep.com.pl. Reklamy do tej 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 alba pliku w dowolnym edytorze tekstu (takze z wydrukiem), jesli kr6j czcionek nie jest rzeczq duzej wagi. Male reklamy mogq bye przygotowane w redakcji (gratis) na podstawie odr~cznego szkicu lub maszynopisu. Opracowania te nie b~dq jed nak w6wczas uzgadniane z Zamawiajqcym przed oddaniem do druku. Redakcja nie odpowiada za tresc reklam i ogloszen zamieszczonych w Elektronice Praktycznej Frezarka enc

Do prac mechanicznych w elektronice

~

Podzespoty:

~

mechanlczne. elektronlczne. oprogramowarje

I T e l . ( 075)732- 4 7 - 00

RACK i Eurocarta 19" Wyposazenie szaf 19"

iii1 FIRMA PIEKARZ www.obudowa.pl .-1111 CZ~SCI ELEKTRONICZNE

Producent obud6w dla elektroniki tel. 032-230-2301

SSR

Poszerzamy ofertt;l radiator6w o nowe profile, prowadzimy pomiary rezystancji termicznej oferowanych odcink6w. L= lOOmm L= lOOmm L= lSOmm L=l 50mm L= lOOmm L=lOOmm L= lOOmm L=lOOmm l lOxlOOx60mm

Firma Pie karz Sp. J . u l. Wolczyliska 206 01-919 Warszawa www. piekarz. pl

Rok zaloienia 1989

[O

el pod

REZYSTORY PRECYZYJNE Montai THT (rezystory RWE) Rezystancja od 0,3 n do 1o Mn Tolcrancja od 0.01% do 0,5% ~ TWR (TC) od ± 5 do .±. 50 ppm/K ' -. dla RWE 0207: 1 kO, 0, 1%, 10 ppm/K

!'\"t.' :\\l:i ~ '(j.

Montai SMT (rezystory SMD) Rezystancja od 10 n do 1 Mn Tolerancja od 0, 1% do 1% ) TWR (TC) od ± 10 do ± 50 ppm/K '-. dla SMD 0805: 24,9 kn, 0,5%, 15 ppm/K

biuro@elpod.com.pl • www.elpod.com.p l ELPOD Sp. z o.o. Przew6z 34, 30-716 Krakow tel. 1 2 41 5 50-5 , fa 12 41 45 5

o

t e l. : 22-835-50-37 tel.: 22-835-50-41 fax: 22-213-92-82

25LAT DOSWIADCZENIA

Polski producent oferuje najwyzszej jakosci:

"i< o,, ';.~{\

2,13K/W 1,42K/W <0,59K/W 0,72K/ W 1, 13K/ W 1,41K/ W 2,47K/ W 1,95K/ W 0,91K/W

o

OBWODYJEDNOSTRONNE IDWUSTRONNE Z METALIZACJ.O, OTWOROW PROJEKTY I DOKUMENTACJE OBWODOW ORUKOWANYCH KROTKIE TERMINY • WYKONANIA SUPER EXPRESOWE OOWOLNE SERIE - ROWNIEZ PROTOTYPY

CENY PlYTEK DRUKOWANYCH ILOSCI PROTOTYPOWE: JEDNOSTRONNE - 14.00 zl/dm' • DWUSTRONNE -15,50 zlldm'

SERIEPRODUKCTJNE: JEDNOSTRONNE -2,30 zlfdm' • DWUSTRONNE - 6,20 zlldm'

Biuro: 02·743 Warszawo, ul. J.S. Bacha 22 Zoklad produkcyjny: 05-200 Wolomin, ul. Legionciw 11 S tel. 0601 248 144, tel.flaks 022 843 17 68, 847 48 29 www.elpinpcb.com.pl e·mail: biuro@elpinpcb.com.pl


K1ty

'T

A\ ftV

Najpopularniejsze Kity AVT dost~pne w wersjach A, B,

c

A- plytka drukowana z dokumentacj<1 B - kit, czyli zestaw element6w z plytk<1 drukowan<1 i dokumentacj<1 C - modul (urz<1dzenie) zmontowany i uruchomiony z instrukcj<1 tylko w ii:zyku polskim

Cena PLN Kod

Nazwa

Publ.

I

Cena PLN

z VAT (23%)

I

A

B

Kod

Ic

594 1023 1024 1492

Zdalnie sterowany potencjometr Przedwzmacniacz gramofonowy RIAA Wzmacniacz stuchawkowy Wzmacniacz 2 x 100 W

EP10/04 EPl 1/94 EP10/94

3S

90 19

5 5,5 15 4 7

Wzmacniacz 100 W z TDA7294

AVT 21SO AVT 2392

Wzmacniacz mocy z LM3SS6 Wzmacniacz mikrofonowy SMD

EdW2/9S EdW2/00

s

AVT 2449 'AVT 2477 AVT 272S

Filtr do subwoofera Wzmacniacz mocy 70 W na TOA 1562 Wzmacniacz mikrofonowy

EdW9/00 EdW3/01

6 7 4

Przedwzmacniacz z regulacj<1 barwy

EdW7/04 EdW5/0S

'AVT 2S64 Analizator widma AVT MOD07 Wzmacniacz stuchawkowy AVT MOD11 Wzmacniacz mocy 2x 12 W

110

26 67 24 57

AVT 2132 AVT 2153

6

36

130 30

22 S5

3S 100

20 74

35

137 3S 42

Uktady uP. uC i do PC AVT 1462

Uniwersalny adapter dla AVR

EP2/0S

lS

75

125

AVT 1610

Minimodul z ATtiny2313 ~VTduino LCD - wyoewietlacz LCD dla ~rduino AVTduino LED • wyoewietlacz LED dla Arduino ~VTduino JOY - manipulator dla Arduino AVTduino Motor - driver silnikow dla Arduino

EP2/11

8

29

37

AVT 161S AVT 1619 AVT 1620 AVT 1622 AVT 1625

AVT 1633 AVT 1646 AVT 1649

40

52

Cortexino - kompatybilna z Arduino p!ytka z LPC1114 Minimodul z ATMEGAS PICduino - kompatybilna z Arduino p!ytka z PIC1 SF2550 Uniwersalny modul rozszerzeh dla Arduino ~VTduino BT - modul Bluetooth kompatybilny z Arduino Modul karty pa mi~ci kompatybilny z Arduino

AVT 1666 AVT 1668 AVT 3500 AVT 3505

AVTduino ETHERNET Plytka testowa do kursu BASCOM AVR Plytka testowa do kursu C

733 735 1066 1459

AVT 1572 AVT 2126 AVT 2270

Monitor i konserwator akumulatora Regulator impulsowy DC Miniaturowy zasilaa uniwersalny Uniwersalny uklad czasowy

Symetryczny zasilacz warsztatowy

-

Modut wolt omierza/amperomierza z ter-

AVT 2S57

mostatem

AVT 2999 AVT 50S3

Mini Kombajn Pomiarowy Mikroprocesorowy zasilacz laboratoryjny Multimetr panelowy

AVT 5333 AVT MOD09 Konwerter USB < - > RS232 AVT MOD10 Miernik cz~stotliwoSci 50 MHz

-

AVT 1613

Regulator obrotow wentylatora 230 V z silnikiem indukcyjnym

EP4/t 1

6

34

52

AVT 2210

Najprostszy regulator mocy 230 V tadowarka akumulatorow ielowych zasilacz buforowy tadowarka akumulatorow otowiowych

EdW3/97

5,1

25

33

EdW10/9S

39

AVT 2309 AVT 2715

-

44

EP5/1 1

11

67

90

EP6/11

s

40

53

EP7/11

12

67

94

EP8/1 1

15

23

31

EP9/11

s

so

94

s

22

3S

AVT 705

34

82 200 190

EPl/11

11

63

84 65

EdW3/98

6

37

5S

EdW3/0S

31

76

9S

EdWl/12 >--EP10/02

60 40

170 56

260

EP3/12

23

49

70

-

36 46

Nowosci

27

65

110 64 140

26 16

-

25 2S ~

2S

-

-~

AVT 5437

Miniaturowy nadajnik FM z RDSem

EP2/14

24

AVT 5440 AVT 1795 AVT 1794

Sterownik z interfejsem GSM AVTduino Battery Shield Konwerter SSS na SSSN

EP2/14 EP3/14

34 11

EP3/14 EP3/14 EP3/14

71 6 12 181

AVT 1793 AVT 5442

-

-

Konwerter poziomow 3,3/5V z zasilaczem Mega DSP

-

220 29

AVT 5441 AVT 5439 AVT 543S

3'1rowy termostat Przet4cznik kolumn gtosnikowych Transmisja sygnalu audio liniq symetrycznq

EP3/14 EP3/14 EP3/14

74 20

AVT 5444

Generator DDS Generator efektu dtwi~kowego dla muzykow Tani wzmacniacz lampowy o mocy 25 W

EP4/14

19

196

EP4/14

16

84

EP4/14

14

EP4/14 EP4/14 EP4/14

16

AVT 1795 AVT 1797

lnternetowy sterownik rolet Minimodul STK_Mega32USB Sztuczne obciqienie wysokonapio:ciowe

AVT 1796 AVT 5449

Zestaw uruchomieniowy STK_Mega2560 USB Audio DAC

EP4/14

12 9

AVT AVT AVT AVT

Sterownik bipolarnych silnik<iw krokowych Miniaturowy serwer http lzolator programatora JTAG AVR

15 30

LED Dimmer - regulator o!wietlenia LED Reduktor mocy cewki elektrozaworu

s s

AVT 5443 AVT 5446 AVT 5447

544S 5450 1799 1800

AVT 1S01

-

Petna oferta oraz prezentacje techniczne kit6w i modut6w S(!

eWycn:2aie dla: Jakub Rudolf t96006)

95

EP5/12

Zestaw startowy: p<ilprzewodniki - 76 szt. Zestaw startowy: elementy mechaniczne - 600 szt. Zestaw do wykonywania plytek drukowanych

54 120 122

52

64

16

10

32

190

19

EP3/12 EdW12/02 EdWl/06

6

52

22

Zestaw slartowy: kondensatory - 265 szt. Zestaw startowy: elektrolity - 100 szt.

AVT 719 -~staw startowy diody LED - 142 szt.

MT3/97

2SO

EPS/10 EP2/12

AVT 701 AVT 703 AVT 704

AVT 710

30 57

106

Zestawy startowe

52

20 36

78

Zestaw startowy: rezystory - 660 szt.

92

5 7

29

AVT 701

66

EPS/95 EP12/07 EP6/10

59

EP8/07

8-kana!owy tenmometr do PC Czterokanatowy termometr z wyswietlaAVT 5389 czem LED AVT MOD01 Regulator impulsowy DC (15 A) AVT MODOS Bem ykowa kontrola dost~pu (RFID)

38

49 3S 24

36

AVT 5330

9

30 25 lS

24

6

wyswietlaczem LED Karta przekainikow z interfejsem Ethernet

AVT 5250

10

6 6 4

6,3

EdW3/04

- -2·kanalowy termometr z dwukolorowym - r--

EP2/12

EdWl/05 EdW3/05

Najmniejszy modut miniwoltomierza na LCD Modul miliwoltomierza do zasilaczy

90

33

Przyrz<tdY warsztatowe

48 45

69 3S

11

67

30 38

36 22

EP9/11

9S .___

6 6,5

EP4/09 EP6/09

3S

'--

40

EPS/94 EP8/01

Zdalny wl4cznik radiowy Sterownik unipolarnego silnika krokowego

29

-

143

26

55

AVT 1520 AVT 1525

10

AVT PROGl ~gramator USB - AVR (STKSOO v2) _ '-AVT PROGi"' Mini programator USB - AVR (STK500 v2)

so

50 32

EP6/ 11

92

38 67 94

28 24 50

53

350 90

51

50 140

5 4 6

43

AVT MOD05 Ethernetowy modul 110 AVT MOD06 Uniwersalny modul portow 1/0 na USB

EP6/07

22 36

36 88

EP8/0S EP8/08 EP1/09

10

22

EP4/06 EP4/06 EP9/06

17 30 22

Generator tali prostok4tnej Wt4cznik zmierzchowy Bariera laserowa

EP3/12

AVT 5272 AVTduino - sposob na AVR AVT MOD03 Konwerter USB <- > RS485 AVT MOD04 Modul przekaznikow na USB

AVT AVT AVT AVT

Ic

AVT 1476 AVT 1510

EP5/1 1

EPl 1/11

EP4/05 EPl 0/03

Termostat elektroniczny Automat do zapalania .Swiatef w samochodzie Regulator obrotow silnika elektrycznegoNajprostszy sterownik silnika krokowego

AVT 1007 AVT 1314 AVT 1474

AVT 5108

Modul wy~wietlacza LCD z mikrokontrolerem ATmega8 ~VTduino RELAY modul przekaznikow

AVT 1665

14

390 -~analowy przel4cznik RCS/SIRC 513 Zegar z 2·kanalowym termometrem 924 Programowany sterownik .Swiatef 925 Karta przekainikow na USB

AVT 990

74

EP4/11

AVT AVT AVT AVT

AVT 950/1

SS 19

AVT MOD12 Wzmacniacz mocy 2x22 W

AVT 1616

B

Dia domu, samochodu, wypoczynku i zabawy

EP11/0S EdW2/97 EdWS/97

AVT 1615

z VAT (23%)

A

RTV/AudioNideo AVT AVT AVT AVT

PubI.

Nazwa

dost~pne

290 34

39 ~

s 6

9

230

34 24

42

11 0

156 61 40

52 27

na stronie: sklep.avt.pl ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

Wyd an it! e Iektro n i czfii~e~t-ir,J!CJ!'l!';ltl'l 04!'.'111~i\l oie~vlPf~mnll5tJ'l!t· !.ilitf 1i.¥P..'l~q <;mil~tlJ.!~nl."~~~m tLY~~l~..


H\inownia clcm~ntOw elcktronii:.::mych ''AKSOT'RONlK" ;rnpras:ia do swojcgo sklcpu inte mctowego Z•lQ1Uj s~ i kupuj ON-LINE Oil o;ey,i;~j stroo.ii::

WWW.AKSOTRONIK.COM.PL :o;:,~~ Wtyk m~sk1

BtzptcCZnski domitrofal6wki

OBDl

Ply>k• ~••<N•I""

www..drell·t;a.. 1pG~fitra1rn..1p>ll

{

KIAOllERY IP

~

zmc~~=J~~6w

5.88 PLN

0.7A, 0.9A 2,9-i PLN

Ct-na 00 0,42 PLN

-J

WielkoSC matrycy: 5.0 Mpx

Cc-m1 od 0 90 PLN A d:11pttty

Obiektyw: 2.8 • 12 mm (k~t widzenia 92" • 27') Rozdzielczosc: 1920 x 1080 (1080p)

7PLCCn• Oll.

Galki

Cl'tl.!I NI 10.49 PLN

do potencjomrtrOw luminiowc rcii:nc kolory Ctn.~ od O,S9 PLN

0.

Aksotronik Socwi.ti

dopow('flod 0,59PL\l

M.em1k lcmpcnitury LCD 6.,71 PIN

I!

ELEmEnT

~

U~hwytmoolatowy 2 pod§wicllcnicl led l 6,7HPLN

"""""""

Kondc:nsatory

~1::~~~l

Ccnaod0 97 PLN '

i

Protokoty sieciowe: RT SP, PPPOE, OHCP, D ONS, NTP. UPnP, SMTP A plikacj e dla: iPhone, Android, Symbian ....

rM;nemc;idele

ELE1-TFOr1c2nE

,\,\\~\ll]~1\I-...

1

Zasi~g oSwietlacza IR: 60 m

z przycisloem

1i'!I'

Ctoaod l,HPL'l

,.. APTl-5C6·2812 Cena detaliczna brutto:

DtodylE.Ddu7..eJmocy lW,3W, 5W~IOW lOW CC'l\D. o d I 97 PLN

Llwaga11' Po....pszc cc:ny do1yc1-'zakup6w m1mmaln)'d! 1lok1h urtoW}..:h, pcprzc7 nti7 sldep mtcmetowy W swoj t-j oftteie po.uiadamy mn.i~ pOlprzewodniki (dmy, uklady scalonl, cranzydory, trW:i, elementy oproelektroniczne), e lemen1y d)'~t11nro1.1i•e, 7.lae7.:a, pr-.lel~i!Zniki, cytit, ttzy£1¢1')', k()l':ldetWitory, Jrwan::e, paodrtawki, elf'll'leftlY a.K111~ryane.

Q

788

PLN Wielkosc matrycy: 2,43 Mpx Obiekt)'w: 2,8 - 12 mm (kljt widzenia 85' - 28' ) Rozdzietczost: 1920 x 1080 (1080p) Zasi~g oswietlacza IR: 15 m Protokoty sieciowe: TCP/IP. UDP. HTTP, OHCP. RT P/RT SP, DNS, DONS, U PNP, SMTP, ONVIF, . Aplikacje d1a: iPhone. Android, Symbian. ...

,..GEMINl-6220-13 Cena detaliczna brutto:

779

PLN

Wielkosc matrycy: 2.43 Mpx Obiektyw: 2,8 - 12 mm (k~t widzenia e 1• - 23°) Rozdzielczosc: 1920 x 1080 (1080p) Zasi~g oS.wietlacza IR: 50 m

""""""'Y"""""""'"' INFO d}aksotronik.com.pl, tel: (22) 783-2051

Protokoty sieciowe: RTSP, NT P, U PNP, ONVtF, .. Wandaloodpom a, Klasa szczelnoSci IP66 WejScie i wyjScia alarmowe

Nie przegap!

,..GEMINl-622-43

Cena delaliczna brutto:

999

PLN

wv11w.drell~;a..rpo:zrmra1m..1r;>ll

interesuiacvch materiatow wsiostrzanvm czasopismie W majowym wydaniu

Elektroniki dla Wszystkich mi~dzy

innymi:

Glassbot... czyli nieskomplikowane rami~ robota, zrealizo· wane w zaskakujctco prosty spos6b, z wyko· rzystaniem powszechnie dost11pnych element6w i materiat6w. gdzie elementy mechaniczne S't elegancko wyci11te z pleksiglasu w profesjonalnym zakladzie uslugowym. Plecak Lary Croft Niezwykly plecak, uzbrojony w ogniwa sloneczne, kable, elektronik~ i ,,Swiecidetka". Daje moi:liwoSC podtadowania telefonu, zapewnia oswietlenie w nocy, nadaje si<1 do dalszej rozbudowy, no i wcict.i: jest pojemny! Praktyczny Kurs Elektroniki - Stabilizator temperatury W szesnastym odcinku cyklu realizujemy precyzyjny regulator temperatury, budujemy :i:r6dlo napiQcia wzorcowego oraz zgtQbiamy dalsze tajemnice wzmacniaczy operacyjnych . Optoizolowany sprz~g USART - USB(VCP) Prezentowany uklad realizuje optoizolowane l<tcze RS232 VCP. Wykorzystanie go jest bardzo proste. Artykul zawiera takie dodatkowe informacje dla bardziej dociekliwych Czytelnik6w. NAND Flash A mote masz llGlllYSI u clekaWI artYklf lub .,.lekt? Zapoznaj sif1 z najpopularniejszymi dzis p61SkHsn.walei urzadzenle. przewodnikowymi pamiQciami nieulotnymi, ktora Im godne za"ezentowa1la szerszeJ pubHcznoscl? kt6re S't nast11pcami EPROM, EEPROM i kt6re Mo!esz 11plsac artrklf edukacJJny? praktycznie wyparly z rynku pami11ci NOR Chcesz podZlellC sle doSWladczenlem? Flash. wlalllm razle zapraszamr do wspol"KY n1 1111110 Ponadto w numerze EletdrOllkl dla WSZYS1klch. Klllakt: edw@elpottal.pl • Zasilacz diod LED • Gitarowy paj<tk •Program: Filtry aktywne EdW 111o.!1sz zam6wlc • Komputery - poprawianie Windows 7 • RobotChallenge 2014 - okiem zawodnika 11 Sll'Mle Ulublonego Klosku: www.ulublon)tloslr.pl • Szkola Konstruktor6w -Wykorzystanie lelelonlcznle 22 257 B• 50. tu: 22 257 811 55. lamp Nixie, VFD lub jakichkolwiek wyswieMslewnle lub za PGmoca 1-malla: handlowy@aVl.pl. tlaczy tub wska:!nik6w starszego typu albo Do lwPltll1111121 w Ellltlkacb nietypowych I wszrSWcb wl•kszYC• ldtskl!Cll z prasa. • Szkola Konstruktor6w - Zaproponuj uklad Na wszelkle PJl•la czeka 111121 Dzlal Prt1111111ra1Y elektroniczny, przydatny w ogrodzie, na dziatce lub na polu 111. 22 m "' 22. (ll8flUlll6fala@aVl.pl

• oewoov

DRUKOWANE

jednostronne, dwustronne z metalizacjq obwody na podtozu aluminium • dokumentaqa technolog1czna • dokumentaqa konstrukcyjna • testowanie elektryczne

• pokrycie Sn lub SnPb • trawione szablony SMD KR6 TKIE TERMINY

Wykonania super expresowe SERIE DOWOLNE - rowniez prototypy

ELMAX Sp. j.(22) 781.63.95 05-091 ~bki ul. J. Bema 8

www.elmax.waw.pl elmax@elmax.waw.pl

STEROWNIKI PROGRAMOWALNE I

t

r~-·····~~····~~

1. . . . . . ·········

ARR ~Y

IEIMATIKI www.telmatik.pl tel. (58) 624 95 05

~.~.

-

proste sterowniki PLC od 199 zl netto prosty pane l operatorski 359zl netto uniw ersalny wskaznik TC2400 36 zl netto zasilacze impulsowe od 90 zl netto 199 zl netto licznik impuls6w TC-Pro 482xx regulator temperatury AT-503 230zl netto czujniki indukcyj ne od 49zl netto


za darmo lub poldarmo Jesli jeszcze nie prenumerujesz Elektroniki Praktycznej, to spr6buj za darmo! Warunkiem otrzymania 3-miesi~cznej bezplatnej prenumeraty pr6bnej od czerwca jest wniesienie, jako swego rodzaju ,.kaucji", opl at y za nast~pne 9 m iesi~cy (144,00 zl). Jesli nie uda nam si~ przekonac Ci~ do prenumeraty i zrezygnujesz z niej przed 16 sierpnia 2014 - ot rzymasz zwrot calej swojej w platy. Nie musisz pr6bowac, bo j estes zdecydowany na pren umerat~? Wybierz relatywnie najtansz<J. opcj~ startowq, czyli prenumerat~ 2-let ni<J., kt 6rej cen~ obnizylismy o wartosc ai 8 numer6w! Jesli juz prenumerujesz EP. nie zapomnij przedtuzyc prenumeraty. W t en sposb uzyskasz prawo do jeszcze atrakcyj niejszych znizek - nawet do 50% ceny czasopisma ! Szczeg61y na www.ep.eom.pf/oferta-prenumeraty. Prenumerata Elektroniki Praktycznej to r6wn iez: • 80% zni:i:ki na r6wnoleglq prenumerat~ e-wydan (co oznacza dost~p do najnowszych wydan jeszcze przed ukazaniem si~ pisma w kiosku!) • 50% zni:i:ki na archiwum EP (na PenDrive'ie, karcie lub DVD) - Prenumeratorzy placq tylko 48 zl • 50% zni:i:ki na wydania specjalne ,.Elektronika Praktyczna Plus" - Prenumeratorzy placq tylko 13 zl • co miesiqc_CD .,Ni.ezti~dnik Elektronika", a na nim m.in. narz~dzia programowe, karty katalogowe i noty aplikacyjne (tylko dla Prenumerator6w) • znizkl w sklepie www.sklep.avt.pl • zni:i:ki w wielu innych sklepach elektronicznych i inne przywileje Klubu AVT-elektronika (www.avt. //klub-e/ektronika)

A wi~c - zam6w

prenumerat~!

VISA Moiesz to zrobic na kilka sposob6w: • dokonuj<1c w platy na nasze konto: AVT-Korporacj a Sp. z o.o., ul. Leszczynowa 11, 03-1 97 Warszawa, BNP Paribas Bank Polska SA, 97 1600 1068 0003 0103 030 5 5153 • w ypelniaj <1c formu larz w lnternecie (na stronie www.avt.pl) - tu mozna zaplacic kartq lub dokonac szybkiego przelewu • w ysyl aj<1c na numer 663 889 884 SMS-a o tresci PREN - oddzwonimy i przyjmiemy zam6wienie (koszt SMS-a wg Twojej taryfy) • zamawiaj <1c za pomocq telefonu, e-maila, faksu lub listu.

l nformacj~. jaki prezent wybierasz, przekaz nam przed koncem kwietnia - mailem(prenumerata@avt.pl), faksem (22-257-84-00), telefonicznie (22-257-84-22) lub listownie (Wydawnict wo AVT, Dziat Prenumeraty, ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa)

Tylko Prenumeratorzy mogq kupic pel ne archiwum EP (lata 1993-2008) w formacie PDF ze znizkq 50%. Cena wynosi 96 zl, ale

dla Prenumerator6w tylko 48 zt! Archiwum wydalismy na t rzech nosnikach: DVD, karcie m icroSD i PenDrive'ie Zam6wic je mo:i:na na stronie sklep.avt.pl

Cena najnowszego wydania EP+ to 26 zl, ale... Prenumeratorzy placq j edynie 13 zl!


WYKAZ FIRM OGt.ASZAJl\CYCH Sllli W TYM NUMERZE ELEKTRONIKI PRAKTYCZNEJ AKSOTRONIK ................. .............. 127 ARMEL .. .................... .. .. ....... ........ 126

ZA MIESIAC Hity nast~pnego numeru

Elektronika Praktyczna 6/2014 Kolejne gigabajty na rz~dzi niezb~dnych do pracy konstru ktora, czyli NIEZB~DNIK ELEKTRONIKA na DVD. Tylko dla prenumerator6w EP.

ASTAT .. .... .. ........ .. ..... .. .. ....... ........ 121

Zdalny wlctcznik dwukanalowy.

BORNICO . ........ . ................ ....... .... 8

COM PUTER CONTROLS............. ...... 19

Nieskomplikowany wlqcznik radiowy zbudowany z mikrokontrolera ATtiny24, modulu radiowego TX433 i kilku element6w biernych. Z pewnosciq przyda si~ w wielu miejscach.

CONRAD ELECTRONIC .......... WKLEJKA

Automatyczny sterownik swiatel do jazdy dziennej

CODICO GMBH .. .. .... .... .. .. .... ....... .. . 13

CONTRANS Tl .... ........ .. .. ....... .......... 55 DELTA ............... .............. .... ........ 127

Za miesiqc cos dla mHo8nik6w ulepszania swoich aut. B~dzie to sterownik swiatel mijania, kt6ry obni:la ich moc do poziomu dopuszczalnego przez normy dla swiatel dziennych oraz umozliwia automatyczne, lagodne zaswiecanie i gaszenie swiatel.

ELMARK .................... .. .. ................. 15 ELMAX ......................................... 127 ELPIN ....................... .................... 127 ELPOD.. ............. ...... .. ............... .. .. 126 EMD TECHNOLOGY ...... .. .... 27, 29, 31 EVATRONIX .................................... 59 FARNE LL ELEMENT14 ... .... .. .. ... 132 FERYSTER .... .. ............ .. .. ....... .. 16, 109 FIBOCOM ........... ...... ... .. ................. 17 FUJITSU ............................................ 9 GAMMA ........... ........................... 109 KRADEX ... .... .................. .. ....... 126 NATIONAL INSTRUMENTS ... .. ......... 69 NDN ........ .. .................................. 13 1 PIEKARZ .......... .. ...... .. ........... 109, 126 PYFFEL ...................... ................... 126 QWERTY ..................................... .. . 10 RENESAS .................. ... .. ...... ............. 3 REN EX ............ .. ...... .. .. .. ... ............ 109 RK-SYSTEM ... .. .. .................. ....... .. 12 SEMICON .......... ........................... 11 1 ST MICROELECTRONICS ........ .. .. ........ .. .................. .......... .... 5, 23, 25,45,47 TELMATK .................. .. .. ... .... ....... . 126 TESPOL ........ ..... ......................... .... 11

Konwerter napi~c AVTDuinoLVC W kolejnej EP zaprezentujemy konwerter poziom6w napi~c dla plytek zgodnych formatem z Arduino, Jeez wykorzystujqcych standard napiftciowy 3,3 V np. plytki STM Maple, Kinetis, Arduino Due itp. Konwerter umozliwia tym plytkom wsp6lprac(( z modulami rozszerzen dla Arduino.

oc

Generator/tester sygnalu cyfrowego audio z interfejsem S/PDIF Od ostatniego opisu generatora sygnalu cyfrowego audio mija prawie pifttnascie lat (T Giesberts ,,Generator testowy sygnalu S/PDIF", EP 12/99). Czas nadrobic zaleglosci. .. Urzqdzenie powstalo, aby ulatwic uruchamianie lub naprawy przetwornik6w DAC, zastftpujqc wysluzony komplet odtwarzacza CD i plytft testowq.

Termometr z lampct Nixie Za miesiqc opis projektu termometru ze wskaznikiem Nixie. Szczeg6lnie polecamy go milosnikom elektroniki retro, kt6rym znudzily si~ wskainiki cyfrowe. ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/ 2014

---------------'t~cznie do u±y11o.u wtasnego bez prawa do rozpowszec.hniania.


Nowoczesne

centnun logistyczne

Ponad

380 000 produkt6w w ofercie

Pr.zedstawiciele

regionalni

wterenie

~ 24h

Technika pomiarowa

Technika ladowania

Technika zasilania

Zar6wno profesjonalisci jak i prywatni uiytkownicy, od instrumentu pomiarowego oczekujq precyzji, dokladnosci, latwej obslugi, a co najwainiejsze, najwyiszego stopnia bezpieczeristwa. Urzqdzenia Voltcraft® spelniajq wszystkie le wymagania. Voltcraft® obejmuje urzqdzenia pomiarowe zar6wno z dziedziny pomiar6w wielkosci elektrycznych jak i pomiary warunk6w srodowiskowych.

Nowoczesne akumulatory i pakiety akumulator6w aby osiqgaly maksymalnq moc i wydajnosc, muszq bye ladowane w odpowiedni sposcib. Voltcraft® oferuje nowoczesne ladowarki i stacje tadujqce, kt6re zapewniq optymalnq wydajnosc i dlugq iywotnosc akumulatorow. W ofercie Voltcraft® znajdujq si~ zar6wno urzqdzenia podstawowe jak i sterowane mikroprocesorowo stacje tadujqce dzi~ki kt6rym, moina nie tylko optymalnie natadowac, ale tal<i:e zregenerowac nawet gt~boko roztadowany akumulator.

25 lat doswiadczenia firmy i innowacje w dziedzinie zasilania gwarantujq wysokiej jakosci produkty. Oferta Voltcraft<B> obejmuje zasilacze sieciowe, falowniki, prostowniki a takie zasilacze laboratoryjne. Wszystkie zasilacze Voltcraft® charakteryzuje wysoka trwalosc, niezwykta stabilnosc, niezawodnosc i najwyiszy stopieri bezpieczeristwa.

VOLTCRAFT


ZAWARTOSC DODATKOWEJ PtYTY DVD

TYLKO DLA

niezb dnik

ele tronika 1. ABViewer 9

£P4J2014

Pakiel oprogramowania CAD umozliwiaj~cego podgl~d i podstawow~ edycj~ modeli 30, w tym zapisanych w formacie STEP, stosowanym w oprogramowaniu do projektowania plytek drukowanych, m.in. Altium

Dcsigncrzc.

1 Alh..rn Desi911trFfttViewtr NaJoowsuiopubl1kov1anap1"2tZ

:rzi,:x~~~~ri.rnikJcton-

Obsluf1"'¥1yt:bpaezpakle<

EP2/2G14

~~ phkOw~;ektowydi,

AIWm°'S«Jner.

2 C1ossWorksMSP430v2.2,1 NaJnowsza wers,a z1megrowane·

~~~sr~~~~~~~o

dla mlkrokootroler6w MSP430 (Wmdows, Un1,.111; I ~cOSJ.

2. AVX SpiCap 3 Opracowane I udost~pnione przez firm~ AVX opro· grarnowanie do symulacji 1,. 1chowania . kondensator6w ccramicznych produkowanych przcz tit firm". w tym v,rykreSlanie charakterystyk cz~stotliwoSciowych oraz badanic wsp6lczynnika napiqciowcgo kondcnsator6w.

~ret"SCaleCodeW<inlor 105

zln~~~n~r~p~:n,

~zyka{dlarn<lrci:ontrcAerOw

rrnJ;!;',eescale oraz update'~ zp amlbillllo~dlaflO't1ydl w~ mikrokootroler6w 4

FrimngvOS7b

Najnowsza wersja pakietu do projektowania PCB finny Zuken (w wersji bezplatnej), z dokumentacj4 i programami pomocniczymi.

6hhrnxhipMPlab.XIOE 1.9S Naj~2a wers,a IDE MPlab

1. Atollk TrueSTUDIOfor ARM Ute43.1

Komplelnel.D£nabazleC~.

k.16ft'i.IYl<IZIJW'.ap1S¥1ieprogG1· m6w. kCfllpllowanle, programe>wanle pam~o m1krokootrolera craz deb119owa~ w systtmie. 2 KfllMDK·AAMS.01

~l:uws.2ra~~pularrego

~1~~~ dla :~~=· 1010wcfyst~i~•btjch m1k.rota!O'Wt'j~p.,

f~d::~~~a~~rfro/r

5. Infineon DAvE 3.1.10

~~:~l:';~f::tf'('gO

firmyAJtera,

2. CSVloFootprwn

~~~~~~~Zi'!cz~u~tnroz~:~b~~~~

dlaKiCADa(".mOO).

3 Des.gnSpaitl'CB ~s. 1 Nat;'ws.za wm~ bezpfat11~0 ~ tudoproj owanla ,

Najnowsza wersja Srodowiska projektowego firmy Silicon Labs, kl6rc jest przeznaczonc do rcalizacji pro· jekt6w na 32-bitowych mikrokontrolerach z rdzeniami Cortex-M, produkowanych przcz lq firmq.

7. ST Current Sensing OpAmp Calculator

popularnego Srodowlsla Mny

=o~~)r~~&!,~ramlsc6w

kootrolef6wS~~Olowa-a.

3. fm.scale ~oellSOSJTAG

10.nna~lgnSu1ev9J

=1s.za1\'trsjasyniulatora w atialogowych o naMle

n""

EPS/2013 1.AtrndStudlo6.lz SP1.1 Niljf'IO'tlm 1\-trsjazintt>qrowanego pabetu falOQl<imlstyan~ fi~ Atmel d a m1bokootrolef w 8· I 2·bilOWJCh z ofeny Atmel 2. CodewarriorSpeool Edition 10 4

~~~1~~t!=f,og1a·

zapo100C4tl6reqomozna

rr~~Z!{l~i:lc~A~~.

Ci:*:lflrt+, DSC, Klnet.-s, Oortwa. RSOS.S08or<1zSl2Z.

OriV«S 1.10 Pabetplik6wtwo~hupgr.tde

paklel:U RMK·MDK 4, Te-.<asl1151.JUl'nentsCCS '5,3000090

~;~:~~~~~r~~fu Wm~ To;as lnsi:ruments,

5. Symulaio1Texas 11\SbWlel\ts fil'liJTI KDrnp!etnrcsymuJaoo1.bazui<lCY11a s1llliku~ce,wWt>rsJlprzelN·

:i7t!:su1~ru°:.e:.'09<l"Y<h 6. T1Vll.CCMISIS Rlr.lnes Ze-stawb1t:l1ottkCMSISdla mlhokonuoler&# z rodziny nva C Wmyfe1.a'S lnsi:ruments.

~~~~1ie 1

3. lnflneonOAvEll.6

Nillnows.tawersjaVodCl'WrSka na·

Tlva C

~~II~~~:~:~

yfeio:as lnsi:rumems,

~INl!>3~cydi m.Jn oblicztnia

9S-Ou11:tryCOOe8erlchfor MIPSElf ZOllentowananaldztrneMIPS

~Z1iac:z-0nadlasystemu

8. T1VAware 1or C serie-s vl 0 + TIVAware fo1 CSE"r~ l1bfafles

2 GJ<lSoh r.g• ~50

4. Kell/NIM MDK Atmd Edi00n4.11 WtrsjaroanegoSrodowrsk41i:ro-

dla rnilolontrolerOw Tl~a Ctirm~ Te:.as ll'ISl:ruments.

w~pC9JlaflltQClfcak:lew ~og,.ml"ycmer,: odeBeOO.,

OryOOecn.ena eZydofirrny

MentorGl"~ks.

11. STM32CubeMXY4,0 0

~~~~:'4!~~1!xci~~ £P3/2014 1 NET Micro framewOO dla Slt.132 Platforma,NHdla2esc.JWU STM32f4291·DISCO,dostarmna zbool:loadertm.dwe1amlUS8

2 AflM.MDK.501

doYis.

4, ()JwtoRouter 2013 04 Btzplatny at.RoroNter w 1wrsji be'INes1owej,~a~~cy na ws~lp1.xi: pa Jet<>w Ki ad 01az 9E APCll2t5pe<etr.\ SRenexis{ube~ltHCode

GetieratOfklt'AJ.78178KOm8KO V2 .01 00 Pak:letna~IOWJ<h

~:t'ml•

l:}Z,"'''"IJili"

6. RenexisE2Studio2 1 O

~~V:ow:f~J!uf~

dlamikfakootrolerowzrOOz1n: RL78,RX.RH850orazSupetH i5H-2 ISH-2A) J. SPIS!orrn

:~~!=~~~{wlet

8. ST L6562A PFC Calculator

taruce Na ~le"ml~ll~rny ~~l~~~-bn=~ IUnuksa,

!o~:~~~~~~ ny<Ma """" "''~ ,;;;p,i•r :t:.,,.. troler6w z zenlam Co11ex-M4

~!t!ana·r~:S~oy~~\~do· ARM

(~#E~bhku!emy

bezplat11~

~E

~~~~~~Plo~ar~~

4 L.lt1iceMkoSys1tmfor

~o~~projet.1oweooi

~10dta ~p Core) rdzetlia m1bopro· cesoo MlcoflfITTJ' Lattice, caklS.::

~~~:~~:Si~m~;~~~o

~n~~IT~~yv.\>6,edla

wszysddchw<iflilf'llad\lzoferty fimiy&,iteParacf~m.

8. STM32 STtmWlfl Pakletbezplaln)'dl, opraoowa· nychprzezflrl'l'M!St'99erblbllotek

firmy Te~as 1115trUffieflts. EP12J2011

18erkel~PtolernyU

Nowator

o~ogramowanle

11¥.l~ZIOwe d atvilirc~

v.ieklz¥ianw::wydl sys1emaw @surzeczytlistego, 2.C~~ressPSoCCleatof 3.0

~oows.zawM;apakleiiuprogra-

5 Mcoc~ MM8 Device SloctsforSim"lmt

ITl6tycznegoPS.oC Creato1.

~=~g~~~~·~=h

3 freeSGJieCodeWaroor 10.SSi

Paklet l'lilfl{'dzlpozwal~hrt·

s.iiullnl:<I.

~~~!~~r~~a~r~~~aw~~ra~:

IWtndo1vs.

3 Dl!)leniAdeJX tf.iljnows.2eWffi,1tpakleiiu

::~t\1~~~maHlf·konfi· 4 Dl!)len1Wavtformv2S.4 Najnows.2a wers;a oprog1all'(I·

:~w~:m8r.o11~~esas. :;:i~a~e:~~1~T1~orem1

fa~klo\h~~io~~esi~~~)l

~="3ia\\~?~~~~~°wde

Analog O.Soo~etyfirrny Digi~nt. SIARvlsualState

:~~:;rs_JilJ~~µ

~~~~~;;:erm1

AAMzofenyflrrnyAtmel.

~~=(~~=~~(t

:~:~~r~l=~~%°w

s1lnikuSplce.

Nalnow~ wersJa IDt: limiy

~c~f :~\i"J1o~~~~~·

8-f16- l32-hotoviychzo1eny firtnyMJCl'OC~.

~~~~°rd~~J~I

~:~,~r~i:~rrn~~srn•·

~,~~'C~n:1Wt~~~

JPrt<islOfl32De\oeloP'Tlerit Si.itel.1.2 tf.il]nows.2a wers.ia pabew p1og1a- EP1/2013 l.AlteraQuanusHWebEd'11oo it~~=~~':ka~~. y 1100.156 firfrYJ'Sll.ilbs.

~~~.:~J~ I:~~:-aotfi-

8 Queael GSWGPRS QNaY~tor ttowa(l)rsb pakiet na~zlowy firITTJ'Que<ttl.

2.Atrne1Sludlo6.l b2S6.2 ~~a ~r,p1lacja pabe1u A1me1

9 X11iiix\l'ivadoSDK20131 0616.1

3. OOus Logic Fle-.<GU1 y8 0 0

~}ektOwnauldadachfPG"-

SoCfmyx.ix.

EP912013 1. Altera Qua1ws II H.0.1 S/>1 Nainows.2a we~ be2plat11ego ~ ietu11aa(dzlo1\-tQOQuallUsll ITTJ"AJtera. 2 DesignSpark ~s

~1~~~1fy:!:~~=~di 1

udosc~pniorff ~m Wm~ RS

{OfllPOOerlts.

6

Pabe111aa~wydok-0nfi9u·

rowan1a 1tE"StowanlaC)'fro1VJ'(h uk1ad<lwaudlo. 4. 00usloglcSE'ismlcEval GUI Y2.8

=~~~O~~~~W<lotQO

mrstyaoegoPSOC 9ne1 firmy CypressSernlcondtKtor

~°!1:~~~~~OC~ndoM,

4 Kell ARM·MOK S 00

drukowan~.

4 Eagle~rt

VIO'Wqdob.iment.)(ji:

~l:u~r~~~:O~~-

CodeWamorWmyfreeSGllt'

·M!XfllnlyARWKell

1. FTDIYlsuarTFTv3.60

~~~~T~1~J~: IY

ratOfasy Hbl:iotecz~dla tdywraschemac6wwpa ·e Eaglt{aldkzeAltlumDe-sl911et"

1 STM32MlcroXplorttJl

~~i;~~::Jz~::o~~

Wet"SJilpopue;negosymulatora

IO<CAO),

=~?r:~v::t;wiw.

4. Cedar Logic SlmWl:Of

~~~~:~~m~tor S.OipTracev23.1

~r~f~:;:~~E0e;*3 ~~i~~ ~klad6w

analogOWJCh filmyUM><irTtd'lnoll>QY, 7.logidyvl.4.0

~r~~~~n::~~.

ceryrujesl~ bogatyml billllotet.l1r1 synwlCYWanych elernemOw

8. ~OOl'liJI lnstrument~AOI

~~~n~,!::~~~~~~2.0.1

9. National lnstrumencs Mul6lm UlnboaldY120.I Edul:<lcwiawersja progr.imu UltJboa1d

6.freesc.aleCodeWarrlor10,4 SE Nalnowsza 1\-trsja ~lault'go

Program~n.a~cyrol~gtne-

3.AAM-MOK4.10 Na1ncwsza, os131nla • paed l.ilpoYJiadan~Wt>rs}il SJ! · wtl'Sja

S.CypressPSC(~~ntr vS4 Nillfl()Vjszawersja~1ftiJp1og1<1·

l r.g•64<l

MacOSIUnulsa.atak2e~ ·

~~~a to pa~~~~o;z. SlhN01\'E'~er""radlovi~ch

t-Of&#transm1S)1lych.

synwla<yJnt>qO MulJSllln

danychzsy5ttmure,escr3tjl sygnatawse,smk:znych.

zrodz!n: Coldflrt,Coldfwe+, DSC, Kineli~Qorwa, PX, RSOS, SOS.002 S.12L

~~=~~~1~::1~

an~gowydl,bazu1ot::egona

2. Anal~ OtYic:esAOlslmRfvl.1

~~~:~~~%~~nego

6 MPLA!IXIOE200 NaJnowszawers,abezpfatnego ~rodcmlskaj)f~ram!S{y(Znego

WmyXiin~.

~r!,u~~~ru~too

8.TITwaWare

~=~~o~~:V~~1f~cjl

9. Xlllfll. ViYado 201l1 Nowa wtrsja pahetu ViYado

1. Mlcrodl!pMP1abX 185

mas.z~nstatiu.

troler~wPrtdS*ln32{(orte~-t.f}

~~~a1~r~;)l~~~J;

EPSf2013 wostatllld~drila<haef!Nca 2013, 1. SS~ctv203

6 61MPersona1Edioonv700h

~r:';;~~e~11.

OS -0mma1ernafyCZne.

SrodowrSb~ogfamlSl)'CZllego

10.STM1croelectror.:JSPC5 Studio

~l~=~J:~~~t~

Studio.

PMprogramlsiyanydoprzygo·

11. STMlaoelearonaST·l.wik. v25.0 Najnowsza wersia ~ogramu

8.NX/>A<»h~gicv747

·llnkN2 (a talote zgodnego z niml 1Ll0PRG),

~o~~:,~[~~r~W~ldl

0

~bs~~~J~;ios~~~ ~T·

eVVydanie dla: Jakub Rudo If t96006) Wyd an i e e I ektro n i czn e p rzezn a czo n e

bibliotet

ww~am1kr~nuoler&#

procMowanych j)QE'Z TI w wtrsjl "Mp61pr<10Jl4Celze~owlsk.lern

oril2 XMC h:n , 1odoo z olerty productnta 1ytpOWZQfTJ'(h w1dzenieCortex·M

3 l.iltticeOiamondUnulV' W1ndows 32 b.ly Najnowsza (3 0.0.97)Wt>rsja ~ro-

Studencka wersja pakietu T-I'lex CAD, kt6ry stuzy do modclowania 3D, w tym projcktowania obud6w pod· zespol6w i element6w (taki:e mechanicznych) stoso· wanych w projektowaniu plytek drukowanych.

wersilri4",werstan~zwykle

EP IQl2013 1. AUlotraKDEX2.02.00

~t:~t2~A7iii:te~~~O

Prosty w obslud,,e kalkulator pozwalaj4cy zautomatyzowaC dob6r clcment6w dla wzmacniaczy pr-tczna· czonych do stosowania w torach pomiaru nat~Zenia p rqdu (sc ric CSxx oraz TSCxxxx), ofcrowanych przez firm~ STMicroelectronics.

10. T-FLEX CAD Student Edition

2.AAM-MOK4,71a Na1nC1t12a, pi'ilWdopodobtlle osta1ni<1 z prE'fiksem w iwmffZt'

3.KJCAD Win

3

Nowa wcrsja IDE o nazwie SPC56 Studio, kt6rc bazujc na Eclipse i jest przeznaczone dla programist6w two· rt4cych apl ikacje dla mikrokontroler6w SPC56 (rdt.en PowerPC).

S Teio:as 1nsirumentsR.TOS 1.100021

EP6/20U 1.AAMDe'ooelopmentStudlo>.14 N11Wa1\'tl'SJ<lpakiet1JDSS!lrrny ARM w wersiach dla Wlfldows orazl.Jnuksa.

ptW fir~ Seogger.

~rJ!~1a~:1a~~\~~~1ko

9. ST SPC56 Studio IDE

~~~,~~~

~z~=~olfJ~~:nego,

1tomp1latoritC.CC.

COOe {omposer Studio.

11a m1bo~trole1y STMl21

Kalkulator automaty:wj4cy obliczanie wartoSci element6w w aplikacji kontrolera PFC l.6252, produkowanego przez firm~ STMicroelectronics.

·

raw

l:oorJ2:w: firmyNXP.

9. SlliconlabsPreosM'.lfl32 IOE NajnQNsza wersta kornple<niego

9.STM32-MAT

rr,'Ch l.il pomocq ,.,,,,

- w~apakletu na11~00:

Na1nowsuwers,aprogromuR.3sh

M3gic, kl0ryjes.tsamodziel~ ~iomatorem l'l'Wokonuo

{ompooents.

10. 5TM32CubeF4v 1.00 K.o~e-t blbbotek Cube dla mol:ontroler01vzrodooySTM32f4 1lrrnySlM1croelectron.G

6. SiliconLabs Smiplicity Studio

aptikaqlnasterownili PLC z rodooy tOGOI Wmy Slemt'Jls.

2 llWleonDAvEv3.1.8 Najnows.za - paMzlernlowal

~ne;~~eek~~~~~~~~

sy911aklwanalo9oviydl Icy11owy<n, te<hr11ctca<!af0Wel,

firrny~gn Soft.

~~~:'~. ~~w ~lstet-

Slllcon L.lbs dla mlkrokontrolet6w 8-tlltowydl. 4 Teio:as lnsirumentsCompoSE"r StudloS.S.0.00077 Na]nows.2a, bezpfatna wetS;a Vodowiska Code Composer StudioflrmyTI

1

::1~~~\~~~~~J

da~:rSl~~r~~zw ~~,:ig;;n~u~~~; f:bez1:.ilK.me9odzlalanla.

3 Stlabs8-bicDevetopmen1 Studt00DE v4612)

0

7,Nt'Moo 4 2.I

~~;i=ao1'~~=·

Abstraction So!tware verfladon TooO- oprog1amowanie do ba·

EP1/2G1d 1.Ahera Quartusll131

1

awnieJKell}.

8. Siemens lOGOs.oft Comfon v1

~~~~~~a~~1\~arka

1 RfC<lfe Calculator Workbook M.'\ls.2 XlS zaw!~#'f ponad 20

po.zwalaj4(Ynatwoiienlt

3 :an~ \11~.)(lo Des.gn Suite 201l4full

~s~i;~~ir~.~a1,-tisJa ~~~;:tt~f~eanoKI Najnmvsza wersja bezplatnego Srodowiska programislycznego DAvE finny Infineon. kt6rc jest przeznaczo· ne do realizacji projekt6\'\' na mikrokontrolerach z rod zin XMC1000 i XMC4000, wyposai.onych w rdzenie z rodziny Corlex-M.

~~~~~1~a~~~~ r2. 1

S Gerbt'tlogl~ Free Viewer

6 PC81nl'e'S(igator. wets,a E-Waluacyplil

Pab?lnaa~1...yfinny1nfineoo,

Nilifl()Vj~1\-trs6apopula~ ~ Jew ARM·M Kfirmy "-

1 STMlcroelectrolNC5MlcroXplorerl2 Najnw.is2a wers;a koriselwentllle rozv,ijanegoprogramu

dla p~am~6w rn1kroto r(lw Wmy l11fineon

Udost~pilooaprmfilrm:

S. lnflneonOAvEDrtvt>l 9,1

6. k.ell/AFIM MDK4 72a

''l,l;Ml"°'"P·"'r,""'

pub1ku!emY'Wt'fSJ' n~al~ne dlaWl™101vs., Lmuksa lOS·

~Je<t<o EPll/2013 ~/i:'~~:l~tQ~~~~.~ca ~~~:"~~~

WJOOSI 3HS.

ROM

l lf!dukcyjnyd1.

AAtJ.MgK'j/""!

hrn111dlapo}ek.tOwwj~zykuC

DVD. drivt'JOw do ~lln1k"6w BLD<

:l~:!dn:t~r~~~:= zkodu 1vCJC++.

cyj~Jprojek.t:.6VIPC8

Najnowsza wersja pakietu programistycznego dla konstruklor6w korzystajqcych z mikrokontrolcr6w wy· posaZonych w rdzenie ARM Corlex·M, Cortex·A oraz ARM7/9/11, opracowana na bazie kompilatora GCC przez brytyjsk~ firm~ Rowley.

1

Vivado 1Plnt~or«P1l~~f'M·

!::i~~~~~~~Tciin:p-

4. CrossWorks ARM

11\!000wana!ogowydl,baro1-t

~~~;a ~1niku Spice · prograrrw

;i~ia~~ffi~~::o~~g

:r~~~~~~= zsys1ernuArdulno.

3. CADstarExpress 14

~~~~J;1~Jb~~rw

flrmi:AJ1lumwMjabezpi?tne:i

PRlNUMBU\TOROW

w, t ~ czn i e do u±y11o.u wt asn ego b ez prawa do rozp owsze ch n i an i a.


• Szczeg6towe informacje w lnternecie na stronie www.ndn.com.pl

• Szczeg6IO'love infoonacje w lnternecie na stronie www.ndn.com.pl

• Szczeg61owe informacje w lnlernecie na stronie www.ndn.com.pl Q.

PromocJa· zmuIt'1metrem

JAKOSC

Oscyloskop RIGQL® DS1074Z: 70MHz, 4 kanaty 1 GSa/s, 12Mpkt, use, 7"

I PRECYZJA 2~ LF-8800 Profesjonalny zestaw lutujqco-rozlutowujqcy duzej mocy

:?~

DS1074Z Pasmo 70MHz, 4 kanaly Maksymalna cz~stotliwosc': pr6bkowania 1GSa/s Dlugosc': pami~ci 12Mpkt. (do 24Mpkt - opcja) Ekran 7 cali WVGA (800x480) z wielopoziomowq wizualizacjq lnnowacyjna technologia .UltraVison" Odswiezanie przebieg6w do 30 000 ramek/s Zakres wzmocnienia (1 mV/dz-10V/dz), niski poziom szum6w Opcjonalnie analizy i wyzwalania magistral szeregowych (RS232, 12c , SPI) Pelny zestaw port6w komunikacyjnych : USB host, USB device, LAN(LXI), AUX,

LF-8000

Profesjonalny zestaw lutujqco-rozlutowujqcy

~~

LF-8530

Profesjonalna stacja lutujqcorozlutowywujqca

2~

LF-2000

:?~

LF-3500

Profesjonalna stacja lutownicza

2;c

sanwa Pcsoooa

LF-8550

Zadzwon po ofertQ z tabletem.

DS2072A, DS2102A, DS2202A, DS2302A Pasmo 70MHz, 100MHz, 200MHz, 300MHz, 2 kanaly Czulosc od soouv do 10V/dz Max. szybkosc pr6bkowania 2GS/s Standardowa dlugosc pamiQci 14M punkt6w, opcjonalna 56M pkt • Wyzwalanie sygnalami szeregowych magistral RS232, 12c. SPI, CAN z funkcjq dekodowania sygnalu Wyswietlacz TFT 8" z rozdzielczosciq 800x480 Nowosc':: Wbudowany 2-kanalowy 25MHz generator arbitralny (opcja)

Promocja •na telefon• Probkowanie 1GSa/s, Pami~c 1Mpunkt

Przy zakupie

DS1052E w promocji PCSOOOa

NN

eVVydani_

®

0 •

4

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

Rudo tf {!¥6o'rYC,

Wyd an i e ei'ektro n i czn e p rzezn a e;zo n e

w, t ~ czn i e

http://www.ndn.com.pl e-mail: ndn@ndn.com.pl do u±y11-.u

wt.asn ego b <:!Z pr awa do rozp owsze c. h n i an i a.

~

i i":!!


element 14

OFERTA NIE DO PRZEBICIA PODZESPOlY ELEKTRONICZNE DLA PRODUCENTOW ;

Opakowania przystosowane do zautomatyzowanej produkcji

Atrakcyjne ceny

Bogaty asortyment produkt6w i duze ilosci

Wiodc=tca usluga sledzenia ruchu i pochodzenia produktu na podstawie daty i kodu partii

SZYBKA dostawa - nawet w cic=tgu jednego dnia

Elektronika praktyczna 05 2014  
Elektronika praktyczna 05 2014  
Advertisement