Elektromika Prakticzna 05 2015

16,00 zł (w tym 8% VAT)

PRICE: 8 EUR Nakład 27000 egz.

http://www.ep.com.pl

http://www.conrad.pl

mailto:[email protected]

OD WYDAWCY

Prenumerata na-prawdę warto

Miesięcznik „Elektronika Praktyczna” (12 numerów w roku) jest wydawany przez AVT-Korporacja Sp. z o.o. we współpracyz wieloma redakcjami zagranicznymi.

Wydawca: AVT-Korporacja Sp. z o.o. 03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11tel.: 22 257 84 99, faks: 22 257 84 00

Adres redakcji: 03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11tel.: 22 257 84 49, 22 257 84 63 faks: 22 257 84 67 e-mail: [email protected]

Redaktor Naczelny: Wiesław Marciniak

Redaktor Programowy,Przewodniczący Rady Programowej:Piotr Zbysiński

Zastępca Redaktora Naczelnego,Redaktor Prowadzący: Jacek Bogusz, tel. 22 257 84 49

Redaktor Działu Projektów:Damian Sosnowski, tel. 22 257 84 58

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

Menadżer magazynu Andrzej Tumański , tel. 22 257 84 63e-mail: [email protected]

Marketing i Reklama: Katarzyna Gugała, tel. 22 257 84 64 Bożena Krzykawska, tel. 22 257 84 42Katarzyna Wiśniewska, tel. 22 257 84 65Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60Andrzej Tumański, tel. 22 257 84 63

Sekretarz Redakcji: Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60

DTP i okładka:Dariusz Welik

Redaktor strony internetowej www.ep.com.plMateusz Woźniak

Stali Współpracownicy: Arkadiusz Antoniak, Rafał Baranowski, Lucjan Bryndza, Marcin Chruściel, Jarosław Doliński, Andrzej Gawryluk, Krzysztof Górski, Tomasz Gumny, Tomasz Jabłoński, Michał Kurzela, Szymon Panecki, Krzysztof Paprocki, Krzysztof Pławsiuk, Sławomir Skrzyński, Jerzy Szczesiul, Ryszard Szymaniak, Adam Tatuś, Marcin Wiązania, Tomasz Włostowski, Robert Wołgajew

Uwaga! Kontakt z wymienionymi osobami jest możliwy via e-mail, według schematu: imię[email protected]

Prenumerata w Wydawnictwie AVTwww.avt.pl/prenumerata lub tel: 22257 84 22e-mail: [email protected], tel: (22) 257 84 66

Prenumerata w RUCH S.A.www.prenumerata.ruch.com.pl lub tel: 801 800 803, 22 717 59 59e-mail: [email protected]

Copyright AVT-Korporacja Sp. z o.o.03-197 Warszawa, ul. Leszczynowa 11

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

Wy daw nic t wo AVT-Kor po ra cja Sp. z o.o.

na leż y do Iz by Wy daw ców Pra sy

w y d a w n i c t w o

3ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2015

Własność intelektualna16 kwietnia bieżącego roku kolejny raz wspieraliśmy konkurs o na-zwie Elektronik Roku corocznie organizowany przez Zespół Szkół Technicznych w Ostrowie Wlkp. Mówiąc krótko – wspaniała im-preza, kapitalne, pomysłowe, często wykonane metodą „makgajwe-rowską” urządzenia. Przykłady tego, co może zdziałać prawdziwy entuzjazm. Moim zdaniem szkole i jej sponsorom należy się ogrom-ne uznanie za to, że wspierają pomysły młodzieży. W sytuacji, w której bardzo czę-sto słyszy się, że wszystko już dawno zostało wymyślone i teraz, aby powstało coś wartościowego potrzebne jest ogromne laboratorium, uczniowie technikum budują takie urządzenia, że naprawdę „szczęka opada”. Ale przy okazji tej imprezy kolejny raz naszła mnie pewna refleksja.

Niektóre z przedstawionych pomysłów, oprócz tego, że naprawdę są genialne (niektóre prezentowaliśmy na łamach EP, np. breloczek z akcelerometrem sygna-lizujący upuszczenie przedmiotu, do którego jest przyczepiony), mają wymiar ko-mercyjny i można by było na ich sprzedaży po prostu zarobić.

Osoby, które kiedykolwiek rozpoczynały własny biznes dobrze wiedzą, że dobry pomysł i funkcjonujący prototyp, to troszkę za mało – do uruchomienia produk-cji potrzebne są jeszcze pieniądze. Gorzej, że jeśli nasz produkt odniesie sukces, to znajdą się też naśladowcy, więc w jakiś sposób trzeba zabezpieczyć naszą włas-ność intelektualną. I tu przydałoby się opatentować nasz pomysł. Niestety, sam proces patentowania przebiega tak, że tylko nieliczni mogą sobie na niego pozwolić.

Po pierwsze, musimy opisać nasz patent. Opis to zadanie dla fachowca, naj-częściej nie dla inżyniera – projektanta, ponieważ musi być tak skonstruowany, aby patent został przyznany i był trudny do złamania. A to już zadanie dla dobrego rzecznika patentowego współpracującego z autorem patentu lub z firmą, w której jest zatrudniony. Rzecznik najczęściej nie rozumie, na czym polega patent, a to zro-zumienie jest kluczem do napisania dobrego wniosku, więc trzeba poświęcić czas i nauczyć go, na czym polega wynalazek. Z kolei rzecznik musi wytłumaczyć wnio-skodawcy, co można opatentować, a co nie. Zdarza się, że np. z 10 elementów, które przedsiębiorca chciałby chronić można opatentować 1. Jeśli napisze się zgłoszenie na te pozostałe 9, to urząd odrzuci zgłoszenie. Napisanie wniosku patentowego zaj-muje do dwóch tygodni, a koszt takiej usługi, to od 2 do około 7 tysięcy złotych.

Kiedy opis jest już gotowy, trzeba złożyć wniosek do Urzędu Patentowego, opła-cić rzecznikowi pełnomocnictwo (min. 600 zł) i uiścić opłaty skarbowe. Np. za zgło-szenie jednego lub dwóch wynalazków – 550 zł, za każdą stronę ponad 20 stron opisu, zastrzeżeń i rysunków – 25 zł.

Wniosek o przyznanie patentu trafia do UP i wtedy rusza machina administra-cyjna. Najpierw UP sprawdza wniosek formalnie (czy są wszystkie załączniki, ry-sunki, czy opłaty są wniesione itp.) i merytoryczne (czy nikt nie zgłosił już czegoś takiego). Po 18 miesiącach urząd upublicznia informacje o wynalazku. Teraz inni gracze na rynku mają pół roku, podczas którego mogą wnosić swoje zastrzeżenia (np. jeśli używają takiej technologii, mają na nią patent itp.). Jeśli nie wpłynie żadna uwaga, po 6 miesiącach urząd zaczyna jeszcze raz badać wniosek, ale dokładniej. Gdy wszystko jest w porządku, przyznaje patent. Cała procedura zajmuje minimum 5 lat!

Sam patent to nie wszystko. Trzeba jeszcze zapłacić za utrzymanie ochrony. Pierwsze trzy lata kosztują 480 zł. Za każdy kolejny płacimy więcej, np. za czwar-ty rok musimy zapłacić 250 zł, za dwudziesty – 1550. W sumie 20 lat ochrony w Polsce kosztuje 14 630 zł.

Patent krajowy obowiązuje tylko na terytorium Polski. Zatem żadna firma nie może w Polsce produkować ani sprzedawać identycznego produktu. Ale poza gra-nicami nie ma żadnych przeszkód.

I jak na poniesienie takich kosztów (wszak to dopiero wierzchołek góry) może pozwolić sobie uczeń technikum? Jedyna nadzieja jest taka, że pomysłami zainte-resuje się też biznes, bo naprawdę warto. Ot choćby na przykład kranem, z którego wypływa woda o kolorze zależnym od temperatury. Czy nie jest to genialne?! A póki co dowiedziałem się, że niektóre z prezentowanych pomysłów w cudowny sposób już zmieniły swoich twórców… Szkoda, naprawdę szkoda.

Opracowano na podstawie http://wyborcza.biz/biznes „Ile kosztuje patent i dlaczego tak drogo”





http://www.avt.pl/prenumerata


http://www.sklep.avt.pl

http://www.prenumerata.ruch.com.pl


http://wyborcza.biz/biznes

ProjektyDSP1701_3WCRSV – trójdrożna, cyfrowa, stereofoniczna zwrotnica głośnikowa . ........................ 20ARS3-ER – sterownik z serwerem Web (1). Możliwość załączania 4 wyjść oraz kontroli/wizualizacji poziomu na 4 wejściach .......................... 24Miernik napięcia i prądu z USB ....................................................................................................... 29iControlSensor. Czujnik do pomiaru temperatury dla iControl ........................................................ 33

MiniprojektyIluminofonia LED RGB . .................................................................................................................. 40Optoelektroniczny czujnik zbliżeniowy ........................................................................................... 42Sterownik wentylatora z czujnikiem wilgotności powietrza ........................................................... 43

Projekty czytelnikówImpulsowa ładowarka akumulatorów ołowiowych ........................................................................ 46

Wybór konstruktoraModuły interfejsów bezprzewodowych sieci lokalnych i osobistych ............................................... 52

PrezentacjeSieci bezprzewodowe w przemyśle ................................................................................................ 59

PodzespołyNowoczesne technologie łączności dla IoT . ................................................................................... 60Zestaw startowy dla mikrokontrolera CC2650 ................................................................................ 63IoT według u-bloxa ........................................................................................................................ 66MSP432 – mikrokontroler do nowoczesnych aplikacji .................................................................... 68Nowe, „graficzne” mikrokontrolery w rodzinie STM32F4 ............................................................... 70PIC16F176x – więcej niż mikrokontroler ......................................................................................... 74

SprzętNovitec APM3 – wskaźnik napięcia akumulatora samochodowego do gniazda zapalniczki . ......... 73Oscyloskop Rigol MSO2102A ......................................................................................................... 78Analizowanie protokołów szeregowych oscyloskopami Rohde&Schwarz (3). CAN, LIN .................. 83

KursyPołączenie DS18B20 z STM32. Projekt dla środowiska CooCox ...................................................... 90Internet Rzeczy w przykładach (5). Sterownik inteligentnej skrzynki na listy .................................. 99Projektowanie urządzeń z modułami GSM ................................................................................... 104Programowanie aplikacji mobilnych (4). Komunikacja Bluetooth ................................................. 108

Automatyka i mechatronikaMyRIO – platforma edukacyjna od National Instruments (1) ........................................................ 118Czujniki ultradźwiękowe w automatyce przemysłowej ................................................................. 122

Od wydawcy .................................................................................................................................... 3Nie przeocz. Podzespoły ................................................................................................................... 6Nie przeocz. Koktajl niusów ........................................................................................................... 12Niezbędnik elektronika ................................................................................................................... 51Info . ............................................................................................................................................ 113Kramik i rynek .............................................................................................................................. 130Oferta . ......................................................................................................................................... 132Prenumerata ................................................................................................................................ 133Zapowiedzi następnego numeru .................................................................................................. 134

Nr 5 (269)Maj 2015

Redakcyjny serwer FTP, a na nim materiały dodatkowe oraz poprzednie części do artykułów. Dane wymagane do logowania na serwerze FTP Elektroniki Praktycznej:

host: ftp://ep.com.plużytkownik: 11877, hasło: ragjkdt9Uwaga: na serwerze FTP są dostępne materiały począwszy od numeru 12/1998 do wydania bieżącego. Dostęp do poszczególnych materiałów dla Czytelników EP po podaniu unikatowego hasła opublikowanego w EP.

TEMAT NUMERU

TEMAT NUMERU

TEMAT NUMERU

TEMAT NUMERU

TEMAT NUMERU

TEMAT NUMERU

4

Trójdrożna, cyfrowa, stereofoniczna zwrotnica głośnikowaDobre elementy bierne

do zwrotnic głośnikowych

są koszmarnie drogie. Wykonanie

i strojenie zespołu wymaga wielu

prób… A może inaczej, a może

po prostu „wyklikać” aplikację

w Sigma Studio?

Sterownik z serwerem WebNie lada gratka dla miłośników

automatyki domowej – projekt

sterownika łatwego w budowie,

ale o zaawansowanych

możliwościach. Stan 4 wyjść

i 4 wejść można kontrolować

poprzez sieć Ethernet. Sterownik

może wyświetlać strony

HTML przygotowane przez

użytkownika i wysyłać e-maile

z powiadomieniami.

iControlSensorNa łamach EP opisaliśmy

system typu „inteligentny dom”

o nazwie iControl. W bieżącym

numerze opublikujemy opis

przeznaczonego dla niego

modułu iControlSensor służącego

do pomiaru temperatury.

Miernik napięcia i prądu USBCoraz więcej urządzeń

elektronicznych jest zasilanych

z USB. Budowa złącza interfejsu

uniemożliwia wykonanie

pomiaru z użyciem „normalnego”

multimetru. Prezentujemy

urządzenie, które zmierzy

i wyświetli pobierany prąd

i napięcie USB, bez zaburzania

komunikacji.

ftp://ep.com.pl

Podstawowe cechy mikrokontrolerów STM32F7:• rdzeń Cortex-M7• taktowanie do 200 MHz• prędkość wykonywania programu do 428 DMIPS• do 1 MB Flash• zintegrowana pamięć TC-RAM• zintegrowany kontroler pamięci zewnętrznych (magistrala 16 lub 32 bity):

SRAM, PSRAM, SDRAM/LPSDR SDRAM, NOR/NAND• do 168 linii GPIO (w tym do 166 z tolerancją 5 V)• nowy system magistral (AXI/AHB)

www.st.com

STM32F7:Cortex-M7 w rodzinie STM32

http://www.st.com

nowe

Z kilkuset nowości wybraliśmy te, których nie wolno przeoczyć.Bieżące nowości można śledzić na www.elektronikaB2B.pl

NIE PRZEOCZ Podzespoły

REKLAMA

funkcji programowych. Zapewniają energooszczędną pracę, o czym świadczy pobór mocy mniejszy o 95% moc od układów Cortex M0 i mniejszy o 90% od układów Cortex M4. Aktualnie BHI160 jest naj-bardziej energooszczędnym czujnikiem inercyjnym w pełni kompa-tybilnym z systemem Android Lollipop, umożliwiającym realizację kompletnego układu 9-osiowego przy wykorzystaniu zewnętrznego magnetometru. Jego pobór prądu w trybie aktywnym nie przekracza 1,55 mA.

Sensory są oferowane w obudowach LGA o wymiarach BHI160 – 3 mm×3 mm×0,95 mm, BHA250 – 2,2 mm×2,2 mm×0,95 mm,których objętość odpowiada podobnym czujnikom inercyjnym bez wbudowanego procesora DSP.

http://goo.gl/XNBz3r

Najmniejsze układy FPGALattice Semiconductor wprowadza do sprzedaży serię układów FPGA typu iCE40 Ultra w obudowach WLCSP BGA o wymiarach zale-dwie 1,4 mm×1,4 mm×0,45 mm z 16 wyprowadzeniami w rastrze 0,35 mm. W porównaniu z najbliż-szymi odpowiednikami ukła-dy te zajmują blisko 70% mniej

Miniaturowe czujniki inercyjne zintegrowane z DSPUkład BHI160 to 6-osiowy, natomiast BHA250 to 3-osiowy czujnik in-ercyjny zintegrowany z 32-bitowym procesorem DSP Fuser Core. Mogą one znaleźć zastosowanie np. w smartfonach (systemy nawigacji iner-cyjnej, rozpoznawanie gestów), grach elektronicznych, inteligentnych zegarkach, akcesoriach sportowych lub wyświetlaczach nagłownych. Układ BHI160 zawiera żyroskop i czujnik przyśpieszenia, a BHA250 sam czujnik przyśpieszenia. Zaletami tych układów są niewielkie wymiary, mały pobór energii oraz wbudowany DSP odciążający sy-stem nadrzędny od zadań związanych z obliczeniami nawigacyjnymi. Układy BHI160 i BHA250 zawierają kompletny stos protokołów dla systemu Android Lollipop. Umożliwiają łatwe rozszerzenie funkcjo-nalności za pomocą zewnętrznych sensorów i dodawania kolejnych

Porównanie parametrów układów FPGA UltraLite / Ultra

ParametriCE40 UltraLite iCE40 Ultra

UL640 UL1K iCE5LP1K iCE5LP2K iCE5LP4KBloki LUT 640 1248 1100 2048 3520Nieulotna pamięć konfiguracyjna tak tak tak tak tak

Pobór prądu w stanie statycz-nym

35 mA 35 mA 71 mA 71 mA 71 mA

EBR RAM (Kb) 56 56 64 80 80PLL 1 1 1 1 1I2C 2 2 1 2 2SPI – – 1 2 2Oscylator 10 kHz 1 1 1 1 1Oscylator 48 MHz 1 1 1 1 1Wyjście o wydaj-ności prądowej 24 mA

3 3 3 3 3

Wyjścia łączone o wydajnościprądowej 100 mA + 400 mA

1 1 – – –

Wyjście o wydaj-ności prądowej 500 mA

– – 1 1 1

Bloki mnożnika 16 × 16 Multiply i 32-bitowego akumulatora

– – 2 4 4

PWM tak tak tak tak nie

6 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2015

http://www.elektronikaB2B.pl

http://goo.gl/XNBz3r


http://www.bornico.com.pl

´ ´Jedna platforma

nieskonczone mozliwosci´Kompleksowe srodowisko do projektowania systemów

kontrolno-pomiarowych i testujacych

800 889 897

National Instruments Poland Sp. z o.o. ■ ul. Grójecka 5, 02-025 Warszawa ■ Tel: +48 22 328 90 10 • Fax: +48 22 331 96 40 ■ Strona internetowa: http://poland.ni.comAdres e-mail: [email protected] ■ KRS 86646, Sad Rejonowy dla m. st. Warszawy, XIII Wydział Gospodarczy Krajowego Rejestru SadowegoKapitał zakładowy: 100,000.00 PLN ■ NIP 527-22-69-641

© 2015 National Instruments Corporation. Wszystkie prawa zastrzezone. LabVIEW, National Instruments, NI, ni.com to zarejestrowane znaki handlowe National Instruments. Inne wymienione produkty i firmy to zarejestrowane znaki handlowe i nazwy firmowe odpowiednich firm. 21320

´>> Odwiedz poland.ni.com/labview

´

´

´

´

NI LabVIEW to kompleksowe srodowisko projektowe, oferujace bezkonkurencyjna

integracje z szeroka gama platform sprzetowych oraz umozliwiajace spełnienie

wymagan kazdej aplikacji kontrolnej i pomiarowej. LabVIEW stanowi kwintesencje

graficznego podejscia do projektowania systemów, opartego na otwartej platformie

programowej oraz rekonfigurowalnym sprzecie, pozwalajacego znaczaco

przyspieszyc realizacje projektów inzynierskich

´

´

Oprogramowanie LabVIEW pomaga tworzyc aplikacje w sposób podobny do tego, jak myslimy – graficznie.

´ ´Zarejestruj sie, aby wziac bezpłatny udział w wydarzeniu Dzien Programistów LabVIEW: poland.ni.com/wydarzenia

NI 2014 Infinite Designs 210x290 Polish updated 2C2A.indd 1 07/04/2015 11:32

http://poland.ni.com


http://poland.ni.com/labview

http://poland.ni.com/wydarzenia

REKLAMA

NIE PRZEOCZ

tranzystorami MOSFET o wydajności prądowej 40 A lub więcej. Akceptuje napięcie wejściowe z za-kresu 4,75…25 V i umożliwia generowanie napięcia z zakresu 0,6...5,5 V. Może znaleźć zastosowanie w układach zasilania najnowszych, 64-bitowych mikroprocesorów ARM lub układów DSP, FPGA i ASIC. Układ jest łatwy do skonfigurowania za pomocą dostarczane-go przez firmę Exar oprogramowaniu PowerArchitect. Jego programo-wanie odbywa się przez interfejs szeregowy I2C/SMBus, który może być również użyty do monitorowania i dynamicznej kontroli syste-mu zasilania. Dodatkowo, XR77128 zawiera 5 konfigurowalnych linii GPIO mogących pracować jako wyjścia statusu, alarmowe lub ustala-jące sekwencję włączania napięć zasilających. Układ jest oferowany w obudowie TQFN zajmującej powierzchnię 7 mm×7 mm.

http://goo.gl/71XkmM

powierzchni. Ponadto, pobierają o 30% mniej mocy, co jest ich kolejnym ważnym atutem w przypadku zastosowania w urządzeniach zasilanych z baterii. Oprócz wersji WLCSP, są oferowane również w nie-co większych obudowach ucBGA o powierzchni 2,5 mm×2,5 mm z 36 wyprowadzeniami. Dla no-wych układów producent oferuje kilka projektów referencyjnych pozwalających skrócić czas wprowadzania nowych produktów na ry-nek. Są to m.in. krokomierz, emulator kodu kreskowego, nadajnik/od-biornik podczerwieni do zdalnego sterowania, sterownik diody LED RGB oraz ekspandery I2C i SPI.

http://goo.gl/B8IZqY

4-wyjściowy kontroler DC-DC step-down dla DrMOSXR77128 to kontroler przetwornicy DC-DC step-down do wielowyj-ściowych systemów zasilania. Umożliwia sterowanie czterema ze-wnętrznymi, niezależnymi stopniami mocy z modułami DrMOS lub

Nowy modem radiowyFirma RF Solutions wprowadziła do oferty kolej-ny modem radiowy dostarczany w postaci modu-łu do zamontowania na płytce drukowanej. Kappa pracuje w paśmie 868 MHz z modulacją FM. Charakteryzuje się bardzo łatwą aplikacją – wymaga jedynie doprowadzenia zasilania, dołączenia ante-ny i sygnału danych za pomocą UART. Zapewnia maksymalną szyb-kość transmisji 56 kbps. Moc nadajnika wynosi +13 dBm, a czułość odbiornika –121 dBm, co pozwala na uzyskanie zasięgu do 500 m. Po nadaniu modułowi indywidualnego adresu może on pracować w sieci. Obok standardowych funkcji modemowych, Kappa oferuje unikalny tryb pracy Acknowledge Secure Mode ograniczający ryzyko utraty przesyłanych informacji. W tym trybie przy braku potwierdze-nia odebrania pakietu jest on automatycznie retransmitowany (do 10 razy) przed wznowieniem normalnej transmisji. Radiomodemy Kappa są dostarczane w postaci modułów o wymiarach 31,5 mm×11 mm do montażu SMT i przewlekanego (KAPPA-M868 i KAPPA-M868-SO).

http://goo.gl/QaLwOy

Miniaturowy, barometryczny czujnik ciśnieniaUkład DPS310 to barometryczny czujnik ciśnienia MEMS opracowany przez Infineon Technologies AG, charakteryzujący się miniaturowymi wymia-rami i bardzo małym poborem mocy. Zapewnia przy tym dużą rozdzielczość odpowiadającą róż-nicy wysokości równej 5 cm! Może znaleźć zasto-sowanie w urządzeniach przenośnych do monitorowania pogody, rozpoznawania gestów lub nawigacji wewnątrz pomieszczeń. W od-różnieniu od wielu podobnych, piezoelektrycznych czujników ciś-nienia, DPS310 korzysta z technologii pojemnościowej zapewniającej dużą precyzję pomiaru nawet przy szybkich zmianach temperatury


http://goo.gl/71XkmM

http://goo.gl/B8IZqY

http://goo.gl/QaLwOy

http://www.elmark.com.pl


RE

KL

AM

A

Mikroprocesory aplikacyjne ApP Lite z kontrolerem Bluetooth i żyroskopemToshiba powiększa rodzinę mikroprocesorów apli-kacyjnych ApP Lite o dwa nowe układy o ozna-czeniach TZ1031MBG i TZ1011MBG stanowiące rozszerzenie serii TZ1000. Zostały one zaprojek-towane do zastosowania m.in. w aplikacjach IoT oraz akcesoriach sportowych przymocowywanych do ciała użytkownika. Wspólne elementy obu ukła-dów to jednostka obliczeniowa ARM Cortex-M4F z procesorem DSP, 8 Mb pamięci NOR Flash, jed-nostka obliczeń zmiennoprzecinkowych, 24-bito-wy przetwornik A/C delta-sigma z trójwejściowym multiplekserem oraz kontroler Bluetooth Low Energy z obwodem w.cz. Układ TZ1031MBG ma wbudowany żyroskop, a TZ1011MBG

otoczenia. Jest to ogromną zaletą, jeśli wziąć pod uwagę warunki wy-stępujące wewnątrz urządzeń bateryjnych, gdzie temperatura może szybko wzrosnąć z uwagi na małą przestrzeń i obecność źródeł ciepła.

Układ jest oferowany w obudowie LGA-8 o wymiarach 2,5 mm×2,0 mm×1,0 mm. W stanie aktywnym pobiera prąd o na-tężeniu 3 mA, natomiast w trybie standby 1 mA. Wbudowana pamięć FIFO przechowuje wyniki ostatnich 32 pomiarów i pozwala na do-datkowe obniżenie poboru mocy, wydłużając czas, przez który host może pozostawać w stanie uśpienia pomiędzy kolejnymi odczytami. Zakres pomiarowy DPS310 rozciąga się od 300 do 1200 hPa, a do-puszczalny zakres temperatury pracy od –40 do +85°C. Do transmisji danych przewidziano interfejs I2C/SPI. Układ zawiera wewnętrzną pamięć współczynników kalibracyjnych do precyzyjnej kompensacji ciśnienia i temperatury.

http://goo.gl/aOfVnw

9ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2015 www.rutronik.com

Committed to excellence

Discover the Internet of Things

Design SMART Products

Sensors Wireless Microcontrollers Power Management

Sensors Wireless Microcontrollers Power

RUTRONIK SMART offers you a new range of bundled hardware,software and services. RUTRONIK SMART brings together entiresolutions to build applications for:

Healthcare

Comfort

Lifestyle

Safety

Learn more: www.rutronik.com/smart

Get in touch:[email protected] o r call +49 (0) 7231 801-1320

http://goo.gl/aOfVnw

http://www.rutronik.com

http://www.rutronik.com/smart


NIE PRZEOCZ

REKLAMA

Moduły przetwornic DC/DC dla lotnictwa o mocy do 600 WFirma Vicor powiększa ofertę mo-dułowych przetwornic DC/DC DCM o nowe typy o mocy do 600 W, produ-kowane w obudowach 4623 o wymia-rach 47,4 mm×22,8 mm×7,3 mm. Przetwornice DCM290Pxxxx600A40 charakteryzują się rekordowo dużą gęstością mocy, sięgającą 76 W/cm3. Są przezna-czone dla przemysłu, lotnictwa, motoryzacji i sy-stemów telekomunikacyjnych. Dostępne są wer-sje o napięciu wejściowym 24, 28, 48, 270, 290 i 300 V DC oraz o napięciu wyjściowym 5, 12, 15, 24, 28, 36 i 48 V DC. Producent zaleca ich łączenie z regulatorami Vicor FPA (factorised power) i/lub ZVS (zero-voltage switching), z którymi pozwalają na wykonanie kompletnego, skalo-walnego systemu zasilania o dużej sprawności (do 93%) i gęstości mocy dwukrotnie większej od konwencjonalnych, modułowych prze-twornic DC/DC. Moduły mogą być łączone równolegle – maksymalnie 6 sztuk. Dostępne są też modele w nieco mniejszych obudowach 3623 (36 mm×23 mm), których moc znamionowa wynosi 320 W.

http://goo.gl/tRdclF

100-woltowy kontroler DC-DC LT3748Kontroler typu LT3748 do przetwornicy flyback jest oferowany również w wersji do aplikacji militar-nych pracujących w zakresie temperatury złącza–55…+150°C. Układ wyróżnia się szerokim zakre-sem napięcia wejściowego wynoszącym 5…100 V. Ułatwia wykonywanie izolowanych przetwornic DC/DC eliminując konieczność stosowania izolatorów optycznych, trzeciego uzwojenia transformatora i transformatora sygnałowego w torze sprzężenia zwrotnego. Wartość napięcia wyjściowego jest określana za pomocą pomiaru napięcia na uzwojeniu pierwotnym. Napięcie wyjściowe jest ustalane dzielnikiem rezystorowym i prze-kładnią transformatora. Dokładność stabilizacji wynosi ±5% w całym dopuszczalnym zakresie zmian napięcia wejściowego, prądu obcią-żenia i temperatury. W karcie katalogowej wyszczególniono typy powszechnie dostępnych na rynku transformatorów nadających się do współpracy z kontrolerem w różnego rodzaju aplikacjach. Układ LT3748 zawiera programowalny układ miękkiego startu, zabezpiecze-nie podnapięciowe i ogranicznik prądu wyjściowego. Jest oferowany w obudowie MSOP-16.

http://goo.gl/PhMGxF

żyroskop i magnetometr. Oba układy charakteryzują się bardzo dużą skalą integracji pozwalającą na realizację miniaturowych urządzeń przenośnych praktycznie bez potrzeby stosowania komponentów ze-wnętrznych. Wbudowany kontroler Bluetooth zapewnia transmisję danych pomiarowych do urządzeń zewnętrznych, np. smartfonów czy tabletów. Układy TZ1031MBG i TZ1011MBG są wytwarzane w obu-dowach do montażu SMD o wymiarach 9,8 mm×8,5 mm×1,6 mm. Rozpoczęcie produkcji masowej zaplanowano na czerwiec b.r.

http://goo.gl/qAjqmWhttp://goo.gl/UM7NAf

20-woltowy MOSFET o powierzchni 1 mm2

Si8410DB to miniaturowy n-kanałowy tranzystor MOSFET do urzą-dzeń o największej gęstości upakowania podzespołów, produkowany w obudowie MICRO FOOT o powierzchni zaledwie 1 mm2 i grubości 0,54 mm. Może być stosowany jako przełącznik zasilania lub szybki przełącz-nik o małych stratach w przetwornicach DC/DC. Charakteryzuje się napięciem przebicia równym


http://goo.gl/tRdclF

http://goo.gl/PhMGxF

http://goo.gl/qAjqmW

http://goo.gl/UM7NAf

http://www.rk-system.com.pl

Podzespoły

REKLAMA

z wbudowanego (1,22 V) lub z zewnętrznego źródła napięcia refe-rencyjnego. Mają tryb shutdown pozwalający na ograniczenie do mi-nimum poboru mocy. Pobór prądu wynosi typowo 650 nA w trybie Power Down, maksymalnie 1,9 mA przy zapisie do wewnętrznej pa-mięci EEPROM, a w trybie normalnej pracy maksymalnie 180/380 µA, odpowiednio dla wersji 1- i 2-kanałowej.

http://goo.gl/3afqFR

20 V i dopuszczalnym prądem drenu 5,7 A przy zapewnieniu skutecz-nego chłodzenia. Jego rezystancja RDS(on) wynosi 37 mV przy napięciu sterowania bramki 4,5 V oraz 41, 47 i 68 mV przy napięciu sterują-cym, odpowiednio: 2,5 V, 1,8 V i 1,5 V. W porównaniu z najbliższym odpowiednikiem w obudowie CSP 1 mm2, podane wartości RDS(on) są mniejsze o od 30 do 50%. Mała rezystancja RDS(on) uzyskiwana już przy napięciu sterującym 1,5 V oraz w dopuszczalnym zakresie na-pięcia VGS do ±8 V, równocześnie zapewnia duży margines bezpie-czeństwa i elastyczność w układach sterowania.

http://goo.gl/yNi0CH

Pamięć SSD 64 GB z samoczynnym kasowaniem zawartościFirma Microsemi zaprezentowała 64-gigabajto-wą pamięć SSD MSM064 do aplikacji embedded, w których ochrona danych jest sprawą najwyższej wagi. Układ ten oferowany w obudowie BGA o po-wierzchni 32 mm×28 mm zawiera mechanizm blo-kady oprogramowanie firmware zabezpieczający przed możliwością podmiany. Zawartość pamięci jest przechowywa-na w postaci zaszyfrowanej. Obsługą kluczy zajmuje się opracowany przez Microsemi mikroprocesor Armor III. W aplikacjach szczególnie wrażliwych klucz szyfrujący może być skasowany w czasie krótszym niż 30 ms. Po aktywowaniu drugiego poziomu zabezpieczeń kasowa-na jest cała matryca w czasie krótszym niż 10 s, nieodwracalnie nisz-cząc przechowywaną informację. Ważniejsze parametry:

• pojemność 64 GB,• technologia SLC NAND Flash,• interfejs SATA,• szybkość odczytu/zapisu 65 MB/s,• szyfrowanie: sprzętowe AES-256 w trybie XTS,• opcjonalna autoryzacja sprzętowa,• funkcja kasowania klucza w czasie poniżej 30 ms,• funkcja sprzętowego kasowania całej pamięci w czasie poniżej

10 s,• zdolność do pracy w ciężkich warunkach przemysłowych.

http://goo.gl/ASjO4e

8-, 10 i 12-bitowe przetworniki C/A z pamięcią nieulotną i interfejsem I2CDo oferty firmy Microchip dodano nową rodzinę przetworników C/A typu MCP47FEBxx wyposa-żonych w pamięć EEPROM i interfejs I2C. Są one wytwarzane w wariantach 1- i 2-kanałowych o roz-dzielczości 8, 10 i 12 bitów i oferowane w obudowie TSSOP-8. Przetworniki są przeznaczone na rynek konsumencki i do urządzeń przemysłowych. Przykłady zastosowań to mikrofony, odtwarzacze MP3, mierniki poziomu glukozy, układy napędowe i kalibratory czujników. Wewnętrzna pamięć nieulotna umieszczona w tych układach umożliwia przywrócenie ostatniej wartości napięcia wyjściowego po włączeniu zasilania, a także auto-matycznie przywraca ustawienia napięcia referencyjnego, wzmocnie-nia i trybu Power Down. Przetworniki MCP47FEBxx mogą korzystać

Oznaczenie Rozdzielczość Liczba kanałów

DNL(LSB)

Źródłoodniesienia

MCP47FEB01 8 bitów 1 ±0,25

Wewn.,zewn.,

VDD

MCP47FEB02 8 bitów 2 0,25MCP47FEB11 10 bitów 1 ±0,5MCP47FEB12 10 bitów 2 0,5MCP47FEB22 12 bitów 2 ±1,0


http://goo.gl/3afqFR

http://goo.gl/yNi0CH

http://goo.gl/ASjO4e

http://www.piekarz.pl


http://www.gamma.pl


http://www.renex.com.pl

http://www.feryster.pl

http://www.feryster.pl

http://www.netronix.pl

Wydarzenia krajowe26-28.05. Poznań, Expopower – Międzynarodowe Targi Energetyki i Greenpower – Międzynarodowe Targi Energii Odnawialnej9-12.06. Poznań, Subcontracting – Targi Kooperacji Przemysłowej24-26.06. Wrocław – X Krajowe Warsztaty EMC, Politechnika Wrocławska

Imprezy zagraniczne5-7.05. Norymberga (Niemcy), SMT Hybrid Packaging – targi technologii dla przemysłu elektronicznego20-22.05. Tokio, Techno-Frontier 2015 – innowacje w elektronice i mechatronice12-15.05. Budapeszt (Węgry), MACH-TECH – targi urządzeń przemysłowych i automatyki 12-14.05. Parma (Włochy), SPS IPC Drives Italia – targi komponentów automatyki19-21.05. Norymberga (Niemcy), PCIM Europe – targi systemów zasilania, energoelektroniki, energii odnawialnej oraz Sensor+Test – targi technologii pomiarowych, sensoryki i testowania20-22.05. Wilno (Litwa), Balttechnika – targi przemysłowe, automatyki i energetyki oraz energii odnawialnej

2-4.06. Utrecht (Holandia), Electronics & Automation – wystawa i targi elektroniki przemysłowej2-5.06. Baku (Azerbejdżan), Caspian Power – targi systemów zasilania i energii odnawialnej8-11.06. Moskwa (Rosja), Elektro – targi elektrotechniki i energetyki22-25.06. Monachium (Niemcy), Laser World of Photonics – targi technologii i systemów optycznych26-28.06. Friedrichshafen (Niemcy), Ham Radio – wystawa

poświęcona radiokomunikacji

Warsztaty, szkolenia, seminaria7.05. Wrocław, Mikrokontroler STM32F0 + GSM, Masters13-15.05. Białka Tatrzańska, XII Ogólnopolska Konferencja Techniczna nt. pomiarów w energetyce, Sonel27.05. Katowice, Mikrokontroler STM32F0 + GSM, Masters20.05. Dęborzyce, Sięgnij o robotykę, Wobit19-20.06. Włocławek, Elektryczność statyczna – szkolenie dla Koordynatorów ESD, Renex

NIE PRZEOCZNIE PRZEOCZ

koktajlNIE PRZEOCZ

REKLAMA

Kalendarium wydarzeń na początku 2015 roku

Masters rozwija ofertę produktów dla oświetlenia LED Masters został partnerem firmy Phihong – producenta zasilaczy do szerokiego spektrum zastosowań, w tym także systemów oświet-lenia LED. Produkty tej firmy obecne są w wielu branżach: od tele-komunikacji, centrów danych, elektroniki użytkowej, po systemy bezpieczeństwa, urządzenia medyczne i przemysłowe, a także wspo-mniane oświetlenie ledowe. Jakości produktów Phihong zaufali czo-łowi producenci OEM tacy jak Cisco, Motorola, Sony, Panasonic, Acer, HP, Toshiba i wielu innych. Zasilacze do oświetlenia LED do zastoso-wań wewnątrz i na zewnątrz budynków cechują się wysoką nieza-wodnością, wszechstronnymi zabezpieczeniami i szerokim zakresem napięcia wejściowego. Drugą umowę dystrybucyjną Masters podpisał z Panjit Lighting – producentem lamp, świetlówek oraz naświetlaczy opartych na technologii LED.


http://www.qwerty.pl


REKLAMA

Koktajl niusów

Merazet z Poznania. Merserwis początkowo zajmował się wyłącznie serwisem aparatury, ale po roku zaczął równoległą sprzedaż urządzeń pomiarowych i narzędzi. Obecnie Merserwis jest znaczącym dystry-butorem aparatury kontrolno-pomiarowej w Polsce, skupiającym się głównie na aparaturze dla energetyki.

Samsung otworzył nową linię produkcyjną we WronkachSamsung otworzył nową linię produkcyjną w fa-bryce we Wronkach. Inwestycja o warto-ści około 80 mln zł ma na celu zwiększenie w latach 2014-2016 mocy produkcyjnych oraz rozszerzenie asortymentu produkowanych pralek i lodówek

Atmel inwestuje w produkty dla sieci SigfoxPakietowa sieć transmisji danych Sigfox w ostatnim okresie bardzo dy-namicznie zyskuje na popularności i to nie tylko w Europie. Do obec-nie pokrytych zasięgiem krajów (Francja, Hiszpania, Holandia) dołą-czają kolejne, w tym Polska, gdzie działa już pierwsza stacja bazowa w Warszawie. Sigfox pracuje w paśmie ISM 868 MHz w Europie, co zapewnia duży zasięg, a protokół zapewnia niski pobór mocy. Dodatkowo wyróżnikiem są bardzo niskie koszty (zarówno urządze-nia jak i transmisji danych), dostęp do danych „od strony” sieci in-ternetowej, brak konieczności stosowania kart SIM, bo każdy moduł ma unikalny numer ID oraz możliwość wysłania do 140 wiadomości na dobę. Do komunikacji w takiej sieci firma Atmel opracowała spe-cjalizowany układ ATA 8250 – rozwiązanie SoC, integrujące zarówno część radiową jak i mikrokontroler. Mikrokontroler zajmuje się obsłu-gą stosu, który zapewnia poprawną komunikację z siecią. Dzięki temu użytkownik takiego układu przy wykorzystaniu interfejsu SPI wydaje jedynie komendy wysyłki danych. Układ ten został precertyfikowany, w związku z tym koszt certyfikacji całego urządzenia jest niewielki.

25-lecie Merserwisu Firma Merserwis w 2015 roku obchodzi jubileusz 25-lecia swojej dzia-łalności. Założyli ją wspólnicy Jan Salata i Andrzej Kuczmański w dro-dze przekształceń prywatyzacyjnych działającego wtedy w Warszawie serwisu Meraserw-1, należącego do Centrali Techniczno-Handlowej



http://www.tespol.com.pl

NIE PRZEOCZ

Silny czwarty kwartał 2014 r. na rynku półprzewodników w EuropieWedług raportu Distributors’ and Manufacturers’ Association of Semiconductor Specialists europejski sektor dystrybucji półprzewod-ników charakteryzował się w czwartym kwartale 2014 r. niezwykłą siłą i pod koniec roku zanotował bardzo dobre tempo wzrostu. Sprzedaż półprzewodników wzrosła w tym czasie o 10,3% do 1,57 mld euro. Pełny rok zamknął się sprzedażą o wartości 6,34 mld euro – wzrost o 7,7% w porównaniu do roku 2013 i jednocześnie blisko rekorduz roku 2011. W raporcie DMASS uwzględniono sprzedaż półprzewod-ników z wyłączeniem elementów przeznaczonych dla rynku PC.

Patrząc z perspektywy regionalnej, największy wzrost sprzedaży, przekraczający wyliczoną przez DMASS średnią, wystąpił w Europie Wschodniej, Austrii, Hiszpanii, Wielkiej Brytanii i Izraelu. Niewielki spadek zaś zanotowano w Belgii, Norwegii, Szwecji i w Rosji, gdzie jest to skutek zastosowanych przez UE sankcji. Szczegółowe wyniki wiodących w czwartym kwartale regionów przedstawiają się nastę-pująco: Niemcy – wzrost o 8,5% do 474 mln euro, Europa Wschodnia – wzrost o 23,7% do 192 mln euro, kraje nordyckie – wzrost o 6,8%do 161 mln euro, Włochy – wzrost o 6,7% do 139 mln euro, Wielka Brytania i Irlandia – wzrost o 12,3% do 135 mln euro oraz Francja – wzrost o 6,5% do 122 mln euro. W ujęciu rocznym największymrynkiem pozostają Niemcy z ponad 2 mld euro.

Jeśli chodzi o kategorie produktów, to osłabieniu sprzedaży uległy pamięci – o 0,4% do 484 mln euro, elementy logiki programowalnej – o 3,1% do 484 mln euro oraz pozostałe elementy logiczne – o 5,9% do 303 mln euro. Po stronie wzrostowej znalazły się elementy dyskret-ne – wzrost o 17,2% do 363 mln euro, podzespoły zasilające – wzrost o 10,5% do 639 mln euro, czujniki – wzrost o 9,7% do 137 mln euro,optoelektronika – wzrost o 13,4% do 644 mln euro czy elementy ana-logowe – wzrost o 9,9% do 1,8 mld euro oraz przetworniki obrazu MOS Micro – wzrost o 8,5% do 1,3 mld euro.

Semicon dystrybutorem Beau TechSemicon podpisał umowę dystrybucyjną z amerykańską firmą Beau Tech, popularnym producentem narzędzi do napraw PCB. Szczególnie interesujące są wytrzymałe cienkie sondy do usuwania zwarć, czy też mechanicznego sprawdzenia poprawności lutowania elementów. Oferowane są one tak w wersji prostej jak i z zagiętym ostrzem, w średnicach 1, 10 oraz 25 mils. Ponadto w ofercie moż-na znaleźć przydatne narzędzia jak stalowe szczoteczki do usuwania topnika, chwytaki do lutowania, czy też przyrząd do czyszczenia koń-cówek przewodów.

Elmak Elektronika rozbudowała park maszynowyRzeszowski dostawca usług EMS rozbudował swój park maszynowy, a posiadana linia produkcyjna wzbogaciła się o automat pick & place Yamaha I-Pulse M20. Urządzenie zalicza się do nowej generacji uniwer-salnych automatów o wysokiej precyzji montażu zarówno elementów SMT jak i THT. Został on wyposażony w 6-krotną głowicę montażową zapewniającą szybkość do 23000 cph i ma duży obszar roboczy do 740 × 510 mm. Automat obsługuje komponenty o wielkości od 01005 do 120 × 90 mm i pełni również rolę LED-Placera, umożliwiając mon-taż diod LED na PCB o długości do 1480 mm. Jak informuje dyrektor Grzegorz Żmuda, dzięki tej inwestycji firma znacząco zwiększyła swoje zdolności produkcyjne przy jednoczesnym podniesieniu jakości pro-cesu montażu powierzchniowego. Dokonując wyboru, zarząd przed-siębiorstwa kierował się głównie parametrami technicznymi umożli-wiającymi zastosowanie najnowocześniejszych, najbardziej wydajnych technologii produkcyjnych, które zagwarantują tym samym najwyższą jakość wytwarzanych przez Elmak układów elektronicznych.

o 9 nowych modeli. Firma przeprowadziła gruntowną modernizacjęlinii do produkcji lodówek, zainstalowała nowe urządzenia oraz roz-budowała infrastrukturę magazynową. Całkowita wartość inwestycji Samsunga w latach 2014-2016 wyniesie 387 mln zł.

XXII Giełda Wynalazków W dniach 17-18 lutego 2015 r. w warszawskim Centrum Nauki Kopernik, odbywała się XXII Giełda Wynalazków. Jest to dwudniowe wydarzenie o charakterze wielobranżowym, gdzie zaprezentowano 152 rozwiązania (wynalazków, prototypów, modeli) z akademickich ośrodków naukowych, instytutów badawczych, przemysłu jak również twórców indywidualnych. Innowacyjne projekty były nagradzane me-dalami, dyplomami i statuetkami. Z obszaru bliskiego elektronice na-grodzono inteligentny wielofunkcyjny sterownik energetyczny z komu-nikacją IEC 61850 opracowany w ITR oraz urządzenie do wspomagania resuscytacji krążeniowo–oddechowej – PIAPLife z PIAP.

Rynek półprzewodników – przychody kwartalne w latach 2013-2014 w mln dolarów, źródło: DMASS

NXP i FreescaleNXP i Freescale zawarły porozumienie, na mocy którego połączą się w jedno przedsiębiorstwo. W efekcie powstanie branżowy po-tentat wyceniany na ponad 40 mld dolarów. Z wyjątkiem wielkości,


REKLAMA

Koktajl niusów

Kierownictwo NXP twierdzi również, że firma będzie liderem w zakresie mikrokontrolerów ogólnego przeznaczenia. Analitycy VDC Research Group nie całkiem się z tym zgadzają, przedstawiając rynko-wy udział nowego NXP na poziomie 17% w porównaniu z 25-procen-towym udziałem Renesasa, lidera na tym rynku.

Co więcej, sektor układów MCU jest bardzo rozdrobniony i moc-no konkurencyjny, a większość graczy bazuje na układach ARM Cortex-M, co utrudnia zróżnicowanie. Podobnie jak rozdrobniony bi-znes MCU, firmy NXP i Freescale szeroko obejmują rynek układów wbudowanych. Czyli wygląda na to, że poza lepszą pozycją w moto-ryzacji, fuzja nie daje nic, co zapewniłoby przedsiębiorstwu ostrzejszy lub nowy punkt startowy.

Potencjał spadkowy przeprowadzonej transakcji specjaliści widzą także, jeśli nowa firma nie utrzyma wcześniejszej koncentracji działań firmy Freescale w zakresie innowacji software’owych. Jednym z więk-szych problemów przemysłu półprzewodnikowego w ogóle, jest za-pewnienie oprogramowania dla wytwarzanych chipów.

Umowa NXP i Freescale wygląda na małżeństwo z rozsądku lub też fuzję taktyczną – większy przetrwa, gdy przemysł półprzewod-nikowy zwalnia tempo wzrostu do wartości jednocyfrowych. Duże obciążenie Freescale długami jest wadą. Ze względu na długi firma ta była postrzegana jako cel przejęcia już od jakiegoś czasu. Rick Clemmer nie chciał komentować innych możliwych kombinacji i in-nych potencjalnych nabywców Freescale.

Silicon Labs przejmuje firmę BluegigaFirma Silicon Labs, dostawca mikrokontrolerów, układów komuni-kacji bezprzewodowej oraz rozwiązań dla Internetu Rzeczy (IoT), przejmuje fińską spółkę Bluegiga Technologies Oy z siedzibą w Espoo – dostawcę rozwiązań do komunikacji radiowej krótkiego zasięgu(Bluetooth, Wi-Fi) oraz oprogramowania. To strategiczne przejęcie

po połączeniu NXP-Freescale będzie miał niewiele atutów, by za-pewnić sobie przetrwanie w skonsolidowanej branży chipów. Rick Clemmer, prezes NXP i prawdopodobnie także w niedalekiej przy-szłości prezes połączonego przedsiębiorstwa, podkreśla, że nowy podmiot będzie liderem w branży półprzewodników dla motoryzacji. Problem tylko w tym, że sektor ten to jednak relatywnie niewielka część rynku elektroniki.

Zgodnie z warunkami umowy akcjonariusze Freescale otrzymają 6,25 dol. oraz 0,3521 akcji zwykłych NXP na każdą posiadaną akcję Freescale. Liczby te oznaczają, że całkowita wartość Freescale ocenia-na jest na około 11,8 mld dolarów, a wyłączając zadłużenie – około 16,7 mld dolarów.

Zakładając, że zamknięcie transakcji nastąpi do końca bieżącego roku, kierownictwo NXP jest przekonane, że uzyska oszczędności w wysokości 200 mln dolarów w 2016 r. i otworzy drogę do osiągnię-cia rocznych redukcji kosztów rzędu 500 mln. Nie ma jednak jeszcze przygotowanych celów pozwalających na przyspieszenie wzrostu oraz zwiększenie przychodów i zysków. Połączona firma będzie mieć ponad 10 mld dolarów rocznych przychodów, stając się największym – dziewiątym co do wielkości – producentem półprzewodników.Bliscy konkurenci STMicroelectronics i Renesas mają przychody około 7,3 mld dolarów każdy, Texas Instruments i Toshiby znacząco więcej. Nawet po połączeniu nowe NXP będzie miało tylko 13-pro-centowy udział w rynku.

Jako część umowy, NXP sprzeda swój dział wydajnych układów w.cz., bo pokrywałyby się z podobnymi, silniejszymi kompetencjami Freescale oraz aby uniknąć problemów prawnych. Prezes NXP powie-dział, że nie przewiduje zamknięcia żadnych zakładów. Według za-mierzeń zwolnienia będą ograniczone, szczególnie wśród inżynierów. Jednak kierownictwo musi jeszcze wypracować wiele szczegółów bizne-sowych, np. z dublowaniem się linii mikrokontrolerów ARM Cortex-M.



http://www.ccontrols.pl

NIE PRZEOCZ

Zbliżają się targi ExpopowerW dniach 26-28 maja w Poznaniu odbędą się kolejne Międzynarodowe Targi Energetyki Expopower. Tegoroczna edycja będzie odbywać się w nowej formule, w ramach której prezentowana będzie oferta z za-kresu szeroko rozumianego dostarczania energii – zarówno ze źródeł rozproszonych, jak i konwencjonalnych.

Organizator położył szczególny akcent na potencjał edukacyjno--biznesowy imprezy, czego efektem są trzy nowe wydarzenia. Pierwsze to konferencja „Energia.21”, na której spotkają się praktycy, eksperci i naukowcy. W tym gronie na targach Expopower odbędzie się dysku-sja o tym, jak dzięki współpracy nauki i biznesu tworzyć oraz wdrażać innowacyjne rozwiązania. To nowe forum wymiany myśli uzupełni ofertę wydarzeń branżowych, w której ciągle jest jeszcze mało inter-dyscyplinarnego spojrzenia na przyszłość energetyki z punktu widze-nia oczekiwań klientów.

Drugim debiutem na tegorocznych Expopower będzie prze-strzeń specjalna – Salon pojazdów elektrycznych oraz infrastruktu-ry ładowania E-Mobility. Wydarzenie ma szansę stać się impulsem

znacznie rozszerza w tym zakresie ofertę rozwiązań sprzętowych i programowych Silicon Labs. Zgodnie z porozumieniem inwestorzy Bluegiga otrzymali w gotówce około 61 mln dolarów.

Po przejęciu, Silicon Labs będzie kontynuować działalność w Espoo jako centrum doskonalenia technologicznego w zakresie sprzętu bezprzewodowego i oprogramowania. Firma będzie konty-nuować rozwój, sprzedaż i zapewnianie wsparcia technicznego dla oprogramowania i wszystkich oferowanych modułów Bluetooth i Wi-Fi dla klientów na całym świecie.

Semicon inwestuje w park maszynowy SMTW lutym 2015 Semicon zakończył instalację dwóch maszyn: drukarki szablonowej ERSA oraz AOI firmy Marantz MEK rozbudowując posiada-ną linię montażową SMT. Jednym z dwóch nowych urządzeń jest drukar-ka szablonowa ERSA – Versaprint S1. Jest to pierwsza tego typu maszyna w Polsce, w której szczególnie interesująca jest funkcja 100-procentowej inspekcji nałożonej pasty bądź kleju za pomocą skanera liniowego (tzw. system LIST). Drukarka ma obszar zadruku płytki do 550 mm×500 mm i dokładność 12,5 mm (dla 6 Sigma). Urządzenie jest wyposażone w auto-matyczną kontrolę ilości pasty do zadruku, system analizy SPC (Statistics Process Control, system wspomagający zachowanie stabilności procesu), inspekcję okien szablonu oraz system automatycznego czyszczenia szablonu po procesie zadruku każdej płytki.

Drugie usprawnienie linii produkcyjnej stanowi japońskie urzą-dzenie do kontroli optycznej – Marantz MEK 22X. Wielosensorowa inspekcja optyczna do kontroli płytek o wymiarach 460 mm×360 mm jest oparta w tym modelu na 8 kamerach bocznych, o rozdzielczości 10 mm w technologii Tilt&amp Shift oraz kamerze głównej z obiekty-wem telecentrycznym o rozdzielczości 18,6 mm. Urządzenie wyposa-żone jest w ruchomą oś Z, system Meniscus Profiler z systemem 3-ką-towego oświetlenia (białe/czerwone oraz liniowe typu DOAL), kartę CameraLink i multiplekser sygnałowy.


Koktajl niusów

REKLAMA

klientów i zwiększyła kapitały własne. Prawie 68% sprzedaży w gru-pie stanowi eksport, przychody krajowe to 35 mln zł. Firma przygoto-wuje się do kolejnych inwestycji związanych z podnoszeniem mocy i odnowieniem parku maszynowego oraz z modernizacją produktów. Jest to wieloletni plan inwestycyjny, który powinien zaowocować ob-niżeniem kosztów produkcji. Zarząd jest optymistycznie nastawiony i twierdzi, że ten rok będzie lepszy od poprzedniego i nie wyklucza przejęć.

Circuit Studio już dostępneNa mocy nawiązanego porozumienia z firmą Altium w listopadzie 2014 roku Farnell element14 stał się wyłącznym dystrybutorem opro-gramowania Circuit Studio, który jest rozprowadzany za pośredni-ctwem portalu element14 Design Center i proponowany inżynierom--projektantom układów elektronicznych.

do kształtowania się i rozwoju oferty nowych usług z korzyścią dla odbiorców energii.

Trzecim, nowym miejscem spotkań świata biznesu, nauki, poli-tyki, mediów i środowisk opiniotwórczych na targach będzie Salon innowacji w energetyce InnoPower. Wydarzenie to przeznaczone jest dla podmiotów mających ofertę naukowo-badawczą (RD3) skiero-waną do energetyki, m.in. do polskich szkół wyższych, konsorcjów naukowo-przemysłowych, instytutów badawczo-rozwojowych, admi-nistracji samorządowej i rządowej oraz podmiotów europejskich.

Edukacyjną misję Salonu InnoPower uzupełnią warsztaty w za-kresie pozyskiwania środków na RD3 i program Horyzont 2020, a tak-że poruszające tematy zarządzania własnością intelektualną w kon-sorcjach, tworzenia konsorcjów i innych podmiotów wspierających RD3. W ramach programu na targach Expopower odbędą się także wydarzenia rok rocznie cieszące się dużym zainteresowaniem, jak np. Konferencja Naukowo-Techniczna Stowarzyszenia Elektryków Polskich z cyklu „Instalacje elektryczne niskiego, średniego i wyso-kiego napięcia”. Tegoroczna edycja poświęcona będzie elektroenerge-tycznym stacjom i rozdzielnicom średniego napięcia.

Relpol podsumował 2014 rokSkonsolidowane przychody Relpolu w 2014 roku wyniosły 109 mln zł, a zysk netto blisko 6 mln zł. Oznacza to wzrost odpowiednio o 3,8% i 32%. Wzrost przychodów zanotowano na wszystkich głów-nych rynkach handlowych grupy kapitałowej, z wyjątkiem Rosji. Z powodu dekoniunktury w Rosji, sprzedaż w tym kraju wyniosła w ubiegłym roku 18 mln zł i była mniejsza o 4,4 mln zł niż w 2013 r., ale transakcje z odbiorcami w Rosji dokonywane są w dolarach, dzięki czemu spółka nie traci na spadku wartości rubla. Firma zrealizowała zaplanowany program inwestycyjny w linie produkcyjne, wprowa-dziła na rynek nowe i zmodyfikowane wyroby, pozyskała nowych


http://www.ulubionykiosk.pl

NIE PRZEOCZ

wiodącą tematyką były aplikacje IoT. Warto odnotować, że tym razem na targach pojawiło się znacznie więcej firm z Polski. Do Antmicro i Elpromy, które były także rok wcześniej, dołączyły EBS, Gryftec, TME i Wilk Elektronik.

Eltron rozszerza działalność o usługikonsultingoweFirma Eltron roz-szerzyła działalność usługową o kompleksowe doradztwo i pomoc w zakresie bezpie-czeństwa maszyn przemysłowych. Oprócz samych komponentów do budowy systemów bezpieczeństwa, Eltron oferuje profesjonalne doradztwo w zakresie oceny ryzyka, walidacji i weryfikacji nowo za-instalowanych systemów. Usługi obejmują także wykonanie pomia-rów i dobranie odpowiednich systemów bezpieczeństwa na podsta-wie ocen ryzyka. Podczas instalacji firma służy pełnym wsparciem technicznym dobranych komponentów niezbędne kalkulacje współ-czynników niezawodności oraz szkolenia z zakresu bezpieczeństwa przy budowie i użytkowaniu maszyn, oceny i metod redukcji ryzyka, wymagań bezpieczeństwa układów sterowania.

Innowacyjny tłumik mikrofalowy z Gdyni – na targach w BarcelonieGdyńska spółka TeleMobile działająca w Pomorskim Parku Naukowo-Technologicznym w Gdyni opracowała urządzenie o nazwie mobilny tłumik mikrofalowy (RFswitchATT.mobile ), pozwalający na dokład-ne testowanie zasięgu i jakości sieci bezprzewodowych we wszyst-kich systemach i terminalach. Rozwiązanie zostało zaprezentowane podczas Mobile World Congress w Barcelonie.

Urządzenie to niszowy produkt, który może być wykorzystany do pomiarów i symulacji, dzięki którym można optymalizować daną sieć radiową oraz polepszać jakość i dostępność usług radiowych. Obecnie takie pomiary są sterowane ręcznie i wymagają obsługi manualnej np. przy ustawieniu wartości tłumienia, dłużej trwają i są obarczone błędami.

Tłumik mikrofalowy, podłączony odpowiednio w tor antenowy pomiędzy anteną odbiorczą, a urządzeniem do zapisu sygnału, po-zwala na badanie, mierzenie jakości sygnału i dostępności usług tele-fonii bezprzewodowej (komórkowej). Na podstawie wyników, symu-lacji tłumienia toru radiowego, można podejmować decyzje optymali-zujące daną sieć radiową. Na podstawie danych z tłumika można np. zdecydować o wzmocnieniu jakiegoś sygnału, zmianie częstotliwości czy reorientacji anten.

Embedded World 2015 pod znakiem IoTTargi Embedded World to najważniejsza w Europie impreza poświę-cona szeroko rozumianym mikrokontrolerom, układom programo-walnym, oprogramowaniu i narzędziom projektowym. To lutowe wydarzenie skupia niecały tysiąc wystawców i ponad 25 tysięcy odwiedzających, co zapewnia tej imprezie duży rozmach i pozwa-la traktować je jako wiodące wydarzenie, pod które ustala się daty premier nowych produktów i technologii. W tym roku zdecydowanie

Circuit Studio to oprogramowanie EDA o dużej funkcjonalno-ści i możliwościach przeznaczone do tworzenia skomplikowanych i profesjonalnych projektów. Program pozwala na rysowanie schema-tu i PCB z wbudowanym autorouterem i funkcją native 3D. Całość wspierają rozbudowane biblioteki komponentów zawierające ponad 350 tys. elementów. Ze strony dystrybutora można pobrać 14-dnio-wą wersję próbną lub kupić komercyjną licencję. Ceny kształtują się na poziomie 11 tys. zł za stanowisko oraz ok. 1900 zł za roczny maintenance.

Służby utrzymania ruchu interesują się seminariami19 lutego w Radomiu odbyło się już 23. Seminarium Techniczne or-ganizowane przez wortal branżowy Energoelektronika.pl. Spotkanie przeznaczone było głównie dla Służb Utrzymania Ruchu, działów zakupowych, przedstawicieli biur projektowych oraz automatyków i elektryków. Radomskie spotkanie obfitowało w mnóstwo nowych rozwiązań, produktów oraz technologii. Nie zabrakło również spe-cjalistów merytorycznych, którzy poruszyli aspekty dotyczące zmian norm jak i tematy związane z: systemami chłodzenia przyrządów elektronicznych w warunkach przemysłowych, zasad stosowania stacjonarnych detekcji gazów, badaniami na zgodność z normami zharmonizowanymi w zakresie EMC i LVD oraz dozorem i eksploa-tacją urządzeń dla grup G1 (elektryczna), G2 (cieplna), G3 (gazowa). Informacje o kolejnych edycjach można znaleźć na www.seminarium.energoelektronika.pl.


http://www.seminarium.energoelektronika.pl

http://www.seminarium.energoelektronika.pl

http://www.freescale.com/DWF

PROJEKTY

W ofercie AVT*AVT-5501 APodstawowe informacje:• Zasilanie 7 V AC/0,2 A.• Procesor DSP ADAU1701 z rodziny Sigma

DSP.• Konwersja wejściowego sygnału stereofonicz-

nego (48 kHz/16 bitów) doprowadzonegodo złącza IN.

• Podział na trzy pasma LOW/MID/HIGH.• Łatwe korygowanie charakterystyki częstotli-

wościowej.• Realizacja minimalnych opóźnień torów

LOW/MID, aby wyrównać fazy akustyczne.• Wspólna regulacja głośności wszystkich

sześciu kanałów wyjściowych.Dodatkowe materiały na FTP:ftp://ep.com.pl, user: 11877, pass: ragjkdt9• wzory płytek PCBProjekty pokrewne na FTP:(wymienione artykuły są w całości dostępne na FTP)AVT-5404 Dwudrożna zwrotnica aktywna

(EP 7/2013)AVT-2854 Opóźniacz dołączenia głośników

(EdW 2/2008)AVT-1296 Wzmacniacz do aktywnej kolumny

(EP 1/2001)AVT-293 Wzmacniacz do kolumny aktywnej

(EP 8/1996)* Uwaga:Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów

dodatkowych.AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w opisie

wyraźnie zaznaczono), bez elementów dodatkowych.AVT xxxx A+ płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli połączenie

wersji A i wersji UK) bez elementów dodatkowych.AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymienio-

ny w załączniku pdfAVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wluto-

wane w PCB. Należy mieć na uwadze, że o ile nie zaznaczono wyraźnie w opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów dodatkowych, które nie zostały wymienione w załączniku pdf

AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje, to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w link umieszczony w opisie kitu)

Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl

DSP1701_3WCRSV – trójdrożna, cyfrowa, stereofoniczna zwrotnica głośnikowa

Dobre elementy bierne zwrotnic głośnikowych są koszmarnie drogie, natomiast dobór i strojenie zespołu filtrów wymaga wielu prób. Dlaczego więc nie skorzystać ze zdobyczy nowoczesnej techniki

i nie użyć procesora DSP? Dlaczego żmudnie stroić filtry zamiast przejść w „domenę cyfrową” i nie sprawdzić efektów poprzez aplikacji wykonanej za pomocą Sigma Studio? Prezentowany

projekt urządzenia używa układu ADAU1701 do realizacji 3-drożnej zwrotnicy stereofonicznej przeznaczonej do wbudowania w aktywny

zestaw głośnikowy.Rekomendacje: zwrotnica może przydać się w wielu

zastosowaniach, nie tylko do budowy zestawu głośnikowego. Jest też dobrym przykładem zastosowania popularnego, łatwego w użyciu

procesora DSP do wykonania zespołu filtrów aktywnych.

• Podział na trzy pasma LOW/MID/HIGH zapomocą zwrotnicy LR24.

• Realizacja minimalnych opóźnień torówLOW/MID, aby wyrównać fazy akustyczne(zależne od konstrukcji zestawu)

• Wspólna regulacja głośności wszystkichsześciu kanałów wyjściowych.

Schemat ideowy płytki zwrotnicy pokaza-no na rysunku 1. Jej sercem jest procesor ADAU1701 (U1) z rodziny SigmaDSP oferowa-nej przez Analog Devices. Rolą procesora jest:

Konwersja wejściowego sygnału stereo-fonicznego (48 kHz/16 bitów) doprowadzo-nego do złącza IN.

AVT5501


ftp://ep.com.pl

http://sklep.avt.pl


Rysunek 1. Schemat ideowy płytki zwrotnicy DSP1701_3WCRSV

Schemat aplikacji zwrotnicy pokazano na rysunku 2. Ze względu na dostępne tyl-ko cztery wbudowane w ADAU1701 kana-ły C/A w aplikacji zastosowano zewnętrzny

przetwornik C/A. Wybrałem popularny, łatwo dostępny, sześciokanałowy WM8766 (U6) fir-my Wolfson. Jest to typowy przetwornik 192 kS/24 bity stosowany w odtwarzaczach DVD

i amplitunerach kina domowego. Schemat blokowy układu WM8766 zamieszczono na ry-sunku 3. Wewnętrzne przetworniki ADAU1701 w celu minimalizacji zakłóceń i poboru prądu


PROJEKTY

Rysunek 2. Aplikacja zwrotnicy

Rysunek 3. Schemat blokowy układu WM8766

Rysunek 4. Schemat montażowy zwrotni-cy DSP1701_3WCRSV

Wykaz elementówRezystory: (SMD 0805, 1%)R1: 18,2 kVR2, R3: 8,06 kVR4: 1 kVR5…R7: 2,2 kVR8: 10 kVR9: 20 kVR10, R11, R15, R16, R19, R20, R23, R24: 470 VR12, R13: 100 VR14, R17, R18, R21, R22, R25: 18 kVR26: 33 VKondensatory: (SMD 0805)C1…C4, C9, C10, C14…C20, C30: 0,1 mFC5, C6: 22 pFC7, C21…C26: 3,3 nFC8: 56 nFC11…C13, C27…C29: 10 mFCE1, CE2, CE11…CE16: 10 mF (elektrolit.)CE3…CE10, CE17: 10 mF (SMD „A”)CE18, CE19: 470 mF/16 V (elektrolit. LOW ESR)Półprzewodniki:D1…D4: SUF4007 (MELF)Q1: BC807-40 (SOT-23)U1: ADAU1701 (VQFP48)U2: ADM811 (SOT-143)U3: 24LC256 (SO-8)U4: MAX810LD (SOT-23)U5: 74V1G14 (SC70-5)U6: WM8766 (SSOP28)U7: ADP3339-33 (SOT-223)U8: ADP3339-50 (SOT-223)Inne:IN: złącze ARK 5 mmL1, L2: 1 mH (SMD 0805)M0…M2: zwora (SMD 0805)OUTB, OUTH, OUTM: złącze ARK3 5 mmPWR: złącze ARK2 5 mmUSBI: złącze IDC10VOL: złącze kompletne SIP3 +potencjometr 22 kV/AWP: zwora SIP2XT: rezonator kwarcowy 12,288 MHz (HC49S)

są wyłączone programowo. Komunikacja po-między procesorem sygnałowym a WM wyko-rzystuje 3-kanałowy interfejs I2S (MLCK/LRCK/BCLK SD0…2).

Ze generowanie sygnału zegara taktujące-go procesor ADAU odpowiada oscylator z re-zonatorem kwarcowym XT o częstotliwości 12,288 MHz. Sinusoidalny sygnał oscylatora jest buforowany i formowany poprzez bram-kę Schmitta U5 i używany jako sygnał MCLK dla filtrów cyfrowych i interfejsu WM8766. Układ przetwornika C/A uzupełniają elemen-ty bierne tworzące sześć filtrów dolnoprzepu-stowych usuwających z sygnału wyjściowe-go niepożądane składowe będące wynikiem przetwarzania C/A.

Układ zwrotnicy jest zasilany z trans-formatora 7 V/0,2 A poprzez mostek pro-stowniczy i dwa niskoszumne stabilizatory ADP3339. Układ U8 dostarcza napięcie +5 V do zasilania obwodów analogowych prze-twornikca C/A (wyższe napięcie polepsza sto-sunek sygnał/szum przetwornika C/A w po-równaniu do możliwego zasilania z 3,3 V). Kolejny stabilizator – U9 – zasila procesor DSP. Zasilanie przetwornika C/A jest dodat-kowo filtrowane poprzez dławik L2, rezystor R26 i kondensatory CE6, CE8, C16 oraz C18. Napięcie 1,8 V zasilające rdzeń DSP jest uzy-skiwane w typowym układzie stabilizatora opartym z tranzystorem Q1. Odpowiednie potencjały zasilania są filtrowane za pomocą kondensatorów.

Pamięć U3 typu 24LC256 przechowuje aplikację oraz parametry ADAU. Zwora WP zabezpiecza pamięć przed przypadkowym za-pisem – powinna być zdjęta podczas normal-nej pracy i zwarta przy programowaniu pa-mięci EEPROM. Aplikację uzupełniają ukła-dy: U2 (ADM811) służący do generowania


OUTM i OUTH odpowiednie, pasmowe koń-cówki mocy. Do złącza VOL potencjometr 22 kV do regulowania głośności. Domyślne położenie zwór to M0 – GND, M1 i M2 – V33 ustawiające przetwarzanie 48 kHz/16 bit.

Montaż i uruchomienieModuł zwrotnicy zmontowano na niewiel-kiej, dwustronnej płytce drukowanej. Jej schemat montażowy pokazano na rysun-ku 4. Montaż jest typowy i nie wymaga opisu.

Uruchomienie modułu sprowadza się do pomiaru napięć zasilających i obecności zegara MCLK. Poprawnie zlutowany i skon-figurowany moduł gotowy jest do oprogra-mowania przy pomocy Sigma Studio. W ma-teriałach dodatkowych udostępniony jest przykładowy projekt możliwy do modyfika-cji i dostosowaniu do własnych potrzeb.

Po uruchomieniu SigmaStudio i od-czytaniu przykładowego projektu jest ko-nieczna konfiguracja sprzętowa ADAU1701. W nowszych wersjach oprogramowania musimy także ustalić organizację pamię-ci EEPROM. W tym celu klikamy prawym

przyciskiem myszy na ikonę IC2 i wybiera-my opcję „Właściwości”. Ustawiamy parame-try zgodnie z organizacją zastosowanej pa-mięci – konfigurację dla popularnego układu 24FC256 zamieszczono na rysunku 5.

Po podłączeniu programatora USBi usta-lamy konfigurację wewnętrzną ADAU1701 zgodnie z rysunkiem 6. (należy pamiętać o zwarciu zwory WP). Zgodnie z projektemwyłączamy i wyciszamy przetworniki C/A, aktywujemy interfejsy szeregowe, konfigu-rujemy interfejs I2S, wyprowadzony na GPIO (nóżki 6, 7, 8, 10, 11) oraz aktywujemy we-wnętrzny przetwornik C/A na wyprowadze-niu MP2 (regulacja głośności). Po zapisaniu konfiguracji ADAU przełączamy się na okno aplikacji konfigurując zwrotnice zgodnie z własnymi potrzebami. Konfigurację poka-zano na rysunku 7.

Jeżeli zwrotnica jest włączona w tor au-dio, możliwe jest bezpośrednie odsłuchanie efektów zmian konfiguracji. W wypadku, gdy posiadamy system pomiarowy jest możliwe skorygowanie przebiegu charakterystyki czę-stotliwościowej przy wykorzystaniu danych pomiarowych i bloku MLSSA. W wypadku zastosowania DSP banalnie proste jest usu-wanie wszelkich ostrych nierównomierno-ści, takich jak zanik, szpilka na charaktery-styce częstotliwościowej i inne. Wystarczy tylko dodać odpowiedni człon filtru z biblio-teki gotowych modułów Sigma Studio w wy-padku typowych filtrów opartych z elemen-tów R, L, C, korygowanie charakterystyki nie jest już tak trywialne. Po zaprogramowaniu moduł można podać testom w aplikacji.

Po upływie kilku miesięcy od pierwsze-go artykułu opublikowanego w Elektronice Praktycznej o rodzinie Sigma DSP, a może i nawet dzięki tym artykułom, znaczącemu obniżeniu uległa cena programatora USBi – firma Analog Devices obniżyła jego cenęz początkowych 190 USD do 80 USD, co jest łatwiejsze do zaakceptowania i umożliwia zastosowanie tych bardzo ciekawych nie tylko przez profesjonalistów, ale również przez hobbystów realizujących jednost-kowe projekty wykonane dla własnych potrzeb.

Adam Tatuś, EP

Rysunek 8. Konfiguracja zwrotnicy mo-delu

Rysunek 5. Konfiguracja EEPROM (24FC256)

Rysunek 6. Konfiguracja systemu zwrot-nicy

Rysunek 7. Konfiguracja sprzętowa ADAU1701

sygnału zerowania oraz U4 (MAX810) odpo-wiedzialny za wygenerowanie sygnału zapisu zwrotnego parametrów (ADAU1701 – WB) podczas wyłączenia zasilania.

Płytka jest wyposażona w trzy zwory M0…M2 umożliwiające eksperymenty z róż-nymi mnożnikami PLL i rozdzielczościami ułatwiając pracą z innymi częstotliwościami i rozdzielczościami próbkowania A/C. Do złą-cza VOL należy dołączyć potencjometr linio-wy o rezystancji 10…47 kV, służący do jedno-czesnego regulowania głośności wszystkich kanałów. Złącze USBi służy do przyłączenia programatora.

Schemat aplikacyjny zwrotnicy jest oczywisty i nie wymaga dłuższego opisu. Do złącza PWR należy doprowadzić napięcie z transformatora 7 V/0,2 A, do IN stereofo-niczny sygnał wejściowy, a do złącz OUTB,



PROJEKTY

ARS3-ER – sterownik z serwerem Web (1)Możliwość załączania 4 wyjść oraz kontroli/wizualizacji poziomu na 4 wejściach

Prezentowany w artykule serwer Web jest łatwy w budowie, ale ma zaawansowane funkcje. Stan 4 wyjść i 4 wejść można

kontrolować poprzez sieć Ethernet, która może być dostępna np. za pośrednictwem routera również „z zewnątrz” tj. za pomocą

Internetu. Sterownik może wyświetlać strony HTML przygotowane przez użytkownika i wysyłać e-maile z powiadomieniami. Łatwy

w obsłudze może być łatwo przystosowany do wymagań sieci, w której będzie pracował i aplikacji, której będzie elementem.

Rekomendacje: serwer przyda się w aplikacjach związanych z automatyką domową lub przemysłową.

zmian np. dołączenia elementów graficz-nych. Ostatecznie powstało całkiem nowe urządzenie, które nazwałem ARS3-ER.

BudowaSchemat ideowy sterownika pokazano na ry-sunku 1. Jego sercem jest mikrokontroler STM32F107VCT w obudowie ze 100 wypro-wadzeniami. Wyposażono go w wewnętrzną pamięć programu Flash mieszczącą 256 kB oraz pamięć RAM o pojemności 64 kB.

Sterownik powstał jako rozwinięcie wcześ-niejszej konstrukcji – zestawu AVT5450. Tamto urządzenie doskonale sprawdzało się w nieskomplikowanych zastosowaniach wy-magających jedynie zdalnego włączenia lub wyłączenia jakiegoś urządzenia. Ze względu na prostotę obsługi, miał jednak ograniczone możliwości konfiguracyjne, co utrudnia jego użycie w bardziej wyrafinowany sposób. Strony HTML wyświetlane na przeglądarce mają uproszczony wygląd bez możliwości

Mikrokontroler ma wbudowany interfejs MAC (Media Access Controller) umożliwia-jący dołączenie do sieci Ethernet. Do do-łączenia do sieci potrzebne są jeszcze dwa elementy: układ pełniący funkcje interfejsu PHY (Physical Interface Device) i transforma-tor z gniazdem do fizycznego przyłączenia sterownika do sieci. W opisywanym urzą-dzeniu w roli interfejsu PHY zastosowano układ DP83848VV. Zastosowano również gniazdo RJ45 z wbudowanym transformato-rem separującym.

Na schemacie mikrokontroler U1 poka-zano jako osobne bloki portów i segmenty pozostałych wyprowadzeń funkcjonalnych. Układ U2 jest interfejsem PHY. Łączy się z kontrolerem liniami portów programo-wo skonfigurowanymi do współpracy tych dwu elementów. Z kolei do U2 jest dołą-czony sprzęg magnetyczny J1, do którego bezpośrednio przyłącza się wtyczkę kabla sieciowego. Warto wspomnieć, że U2 (inter-fejs PHY) ma kilka wyprowadzeń wstępnie ustawiających tryb jego pracy. Stan tych

AVT5505


ARS3-ER – sterownik z serwerem Web

Rysunek 1. Schemat ideowy sterownika z serwerem Web


MontażSchemat montażowy sterownika pokazano na rysunku 2. Zmontowanie samej płyt-ki z elementami nie jest skomplikowane. Standardowo, przed rozpoczęciem montażu warto dokładnie obejrzeć płytkę drukowaną,

transmitowane są dwiema liniami TXD i dwiema RXD. W tym trybie zegar tak-tujący U2 ma częstotliwość 50 MHz i jest podawany z portu PA1 mikrokontrolera.Gniazdo Mini-USB J2 i interfejs USB U3

pełnią podwójną rolę. Umożliwiają komuni-kację programu serwisowego SerwUs ze ste-rownikiem i zmianę jego ustawień. Za po-średnictwem J2 można także zasilić sterow-nik z portu USB. Alternatywnym sposobem zasilania urządzenia jest podanie napięcia +5 V na gniazdo J4. Zasilanie może być pod-łączone jednocześnie do obydwu gniazd, po-nieważ gniazda zabezpieczone są diodami.

Wyjściowymi układami wykonawczymi są 4 przekaźniki K1-4, sterowane poprzez tran-zystory liniami kontrolera PE2-5. Styki przekaź-ników wyprowadzone są na gniazda zaciskowe do przykręcania zewnętrznych przewodów.

Na grzebień złącza J6 wyprowadzone zo-stały bezpośrednio 4 linie portów kontrolera PA4-7. Do linii można doprowadzić sygnały o poziomach logicznych 0…3,3 V, którychstan jest czytany i wyświetlany na przeglą-darce internetowej. Należy unikać podawa-nia na nie napięcia przekraczającego podany zakres, co może grozić uszkodzeniem kontro-lera, ponieważ wejścia nie są zabezpieczone.

W pamięci EEPROM (U4) przechowywa-ne są parametry konfiguracyjne urządzenia również po odłączeniu zasilania. Kwarc Q2 i bateria BT1 są jedynymi elementami ze-wnętrznymi bloku zegara czasu rzeczywiste-go wbudowanego w mikrokontroler. Dzięki baterii zegar pracuje również po wyłączeniu zasilania. Ponieważ informacje o czasie po-bierane z zegara wykorzystywane są przez system powiadomień, bateryjne podtrzyma-nie RTC jest niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania urządzenia.

Zapis programu do pamięci Flash mikro-kontrolera można wykonać za pomocą inter-fejsu JTAG wyprowadzonego na gniazdo J5 bądź poprzez port USB. O wyborze decyduje ustawienie zwory JP1 podczas restartu, który można wymusić naciskając przycisk S1.

W ofercie AVT*AVT-5505 A AVT-5505 BAVT-5505 CPodstawowe informacje:• 4 niezależnie sterowane przekaźniki ze sty-

kami przełączanymi.• 4 wejścia sygnałów cyfrowych o napięciu

0…3,3 V.• Możliwość wysyłania powiadomień e-mailem

o wystąpienia zdarzenia – alarmu lub zmia-ny dynamicznego adresu IP.

• Sterowanie ustawieniem wyjść i odczytemwejść z poziomu przeglądarki internetowej.

• Praca z predefiniowanymi lub przygotowa-nymi przez użytkownika stronami HTML.

• Możliwość ustawienia takich parametrów,jak: praca z adresem statycznym lubprzydzielanym dynamicznie, zmiana adresustatycznego, zmiana adresu MAC.

• Zasilanie z portu USB lub z zasilaczazewnętrznego +5 V/200 mA – przekaźnikiwyłączone, 400 mA – przekaźniki załączone.

• Ustawianie parametrów serwisowych progra-mem narzędziowym SerwUs.

Dodatkowe materiały na FTP:ftp://ep.com.pl, user: 11877, pass: ragjkdt9• wzory płytek PCBProjekty pokrewne na FTP:(wymienione artykuły są w całości dostępne na FTP)AVT-5450 Miniaturowy serwer http

(EP 5/2014)AVT-5375 Serwer WWW (EP 12/2012)AVT-5366 Sterownik uniwersalny zgodny

z Arduino (EP 10/2012)AVT-5340 Konwerter Ethernet/UART

(EP 4/2012)AVT-1668 AVTduino Ethernet – moduł

Ethernet dla Arduino (EP 3/2012)AVT-5250 Karta przekaźników z interfejsem

Ethernet (EP 8/2010)AVT-5200 Uniwersalny sterownik ethernetowy









Rysunek 2. Schemat montażowy sterownika z serwerem Web

wyprowadzeń badany jest podczas restartu układu U2.

Jeśli:• wyprowadzenie 26 (AN_EN /LED_ACT/

COL) jest wewnętrznie podciąganedo poziomu wysokiego,

• wyprowadzenia 27 i 28 (AN_1 /LED_SPEED), (AN_0 /LED_LINK) są poprzezdiody LED podciągane do poziomuwysokiego,

• to przy ustawieniu interfejs PHY będziepracował w trybie negocjacji. Oznaczato, że będzie możliwa praca w trybachhalf i full duplex, zarówno z wolniejszy-mi urządzeniami 10BASE-T jak i szyb-szymi 100BASE-TX.Jeśli:

• wyprowadzenie 39 (MII_MODE /RX_DV)zostanie podciągnięte do poziomu wyso-kiego opornikiem R11,

• wyprowadzenie 6 (SNI_MODE /TXD_3)jest wewnętrznie wyzerowane (zwartez masą),

• to przy takim ustawieniu wyprowadzeńukład U2 (interfejsu PHY) łączy się z U1(mikrokontrolerem) w trybie RMII (trybzredukowanej linii połączeń). Dane

Wykaz elementówRezystory: (SMD 0805)R1…R4: 49,9 VR5: 4,87 kVR6, R7, R10, R11: 2,2 kVR8, R9: 220 VR12, R13: 100 kVR14, R15, R20…R23: 3 kVR16: 10 kVR17: 1 kVR18, R19: 27 VR24…R27: 1 kVKondensatory: (SMD 0805)C1…C10, C17, C19, C23: 100 nFC11…C14: 15 pFC15, C16: 10 mF/16 V (SMD „B”)C18: 10 mF/16 V (SMD „B”)C20: 10 nFC21, C22: 47 pFPółprzewodniki:D1…D2: LL4148 (mini MELF)D3…D6: MBR0530T1G (SOD123)LED1…LED5: dioda LED SMD, 0805T1…T4: BC847 (SOT23)U1: STM32F10XVXT6 (TQFP100)U2: DP83848 (LQFP48)U3: FT230XS (SSOP16)U4: 24LC256SN (SO8)U5: LM1117-3.3 (SOT223)Inne:BT1: bateria litowa z podstawkąJ1: gniazdo RJ45 z transformatoremJ2: gniazdo mini USBJ3: złącze ARKJ4: złącze zasilania DG301-5.0J5: złącze PAK100/2500-20 3M (TM) Pak 100 4-Wall HeaderJ6: złącze FE06-1JP1: zworaK1…K4: przekaźnik np. FD41-5 (cewka na 5 V)L1, L2: 1 mH (SMD 0805)Q1: rezonator kwarcowy 25 MHz (HC49S)Q2: rezonator kwarcowy 32,768 kHzS1: przycisk OMRON B3F-10XX

PROJEKTY


ftp://ep.com.pl

http://sklep.avt.pl

producenta, czyli http://www.ftdichip.com, wybieramy element FT230X i VCP_Drivers. Następnie, zależnie od zainstalowanej wersji systemu, wybieramy plik .exe, który automa-tycznie zainstaluje sterowniki w systemie. Po tej operacji podłączenie do komputera płytki sterownika ARS3-ER powinno powo-dować dodanie informacji o nowym porcie, jak pokazano na rysunku 3.

Uruchamianie: program SerwUs i ustawienia standardoweKiedy sterowniki konwertera USB wykryją dołączenie do komputera płytki sterownika i zostanie automatycznie dodany port wir-tualny, można przejść do dalszych etapów przystosowania sterownika ARS3-ER do pra-cy w sieci. Posłuży do tego wspomniany wcześniej program narzędziowy SerwUs. Po jego uruchomieniu otrzymamy dostęp do 3 zakładek, z których pierwszą pokazano na rysunku 4.

Najpierw należy ustanowić połącze-nie pomiędzy programem a sterownikiem. Naciśnięcie przycisku „Automatyczne

na złącze JP1 i nacisnąć przycisk Reset ste-rownika. Od tego momentu znajduje się w trybie programowania. Korzystając z opcji Flash loader demonstrator-a należy wczytać plik HEX i zaprogramować kontroler na płyt-ce. Na koniec trzeba usunąć zworę z JP1 i na-cisnąć przycisk Reset na płytce.

Uruchamianie: sterowniki konwertera USBPo zapisie programu do pamięci Flash mi-krokontrolera sterownik prawdopodobnie nie będzie pracował... Należy jeszcze do pa-mięci EEPROM zapisać ustawienia standar-dowe. Potrzebny do tego będzie program na-rzędziowy SerwUs przystosowany do współ-pracy z ARS3-ER. Program komunikuje się ze sterownikiem poprzez port USB i gniazdo J2 (mini-USB).

Zanim jednak przejdziemy do zapi-su ustawień standardowych należy się przekonać czy system w komputerze „wi-dzi” konwerter USB na płytce sterownika. W Windows7 należy w tym celu otworzyć za-kładkę Control Panel Hardware and Sound Device Manager (w innych wersjach syste-mu kolejność otwierania zakładek może się różnić) i sprawdzić czy w Ports (COM & LPT)po dołączeniu sterownika został dodany nowy, wirtualny port COM, tak jak pokaza-no na rysunku 3. Oczywiście, w zależności od liczby zainstalowanych sterowników jego numer może być inny na każdym ze współ-pracujących komputerów. Jeżeli port nie zo-stał automatycznie dodany, może to wynikać z błędu montażu, uszkodzenia konwertera U3 lub niesprawnego kabla USB. Jednak bardziej prawdopodobną przyczyną może być brak w systemie sterowników do ob-sługi układu U3 (FT230X). W tym drugim wypadku odszukujemy w Internecie stronę

co zwiększa szanse zauważenia ewentual-nych przetrawionych ścieżek czy zwarć. Następnie, jako pierwszy należy wlutować mikrokontroler U1. Przy układzie ze 100 wy-prowadzeniami lepiej nie mieć ograniczeń dostępu stwarzanych przez wcześniej za-montowane inne komponenty. Przy montażu elementu o tak gęstym rastrze wyprowadzeń jest wskazane użycie dobrych narzędzi, top-nika w płynie i mała ilość lutowia na koń-cu grota. Nie bez znaczenia jest również doświadczenie. Po wlutowaniu elementu warto sprawdzić omomierzem czy nie wy-stępują zwarcia, choćby linii zasilania 3,3 V do masy. Łatwiej je będzie znaleźć i usu-nąć, niż w wypadku stwierdzenia tego faktu po wlutowaniu wszystkich elementów.

Dla ułatwienia montażu można na po-czątku wlutować także pozostałe układy sca-lone, a dopiero w dalszej kolejności konden-satory, oporniki i tranzystory SMD. Na sa-mym końcu montujemy większe gabarytowo złącza, gniazdo baterii oraz przekaźniki.

Programowanie pamięci FLASH kontrolera STM32Zapis programu w postaci pliku HEX lub pli-ku binarnego BIN można wykonać dwoma typowymi dla STM32 sposobami: poprzez port JTAG lub korzystając ze złącza USB.

Złącze JTAG J5 przystosowane jest do podłączenia programatora typu ST-Link lub któregoś z jego klonów np. ZL30PRGv2. Po włożeniu programatora do gniazda J5 należy połączyć go z portem USB kompu-tera, na którym jest uruchomiony program narzędziowy STM32 ST-LINK Utility. Przed zasileniem płytki sterownika zwora JPI musi być rozwarta. Następnie, za pomocą pole-ceń programu STM32 ST-LINK Utility należy wczytać plik HEX i zapisać jego zawartość do pamięci Flash mikrokontrolera U1.

Dla skorzystaniu z drugiego sposobu programowania poprzez złącze J2 (mini--USB) na płytce będzie potrzebny specjalny program narzędziowy uruchamiany na kom-puterze. Może to być firmowy Flash loader demonstrator lub któryś z jego odpowiedni-ków np. FlyMCU. Po połączeniu kablem por-tu USB komputera z gniazdem J2 płytki ste-rownika należy na komputerze uruchomić program Flash loader demonstrator. W tym momencie płytka jest już zasilana poprzez port USB. Następnie należy założyć zworę

Rysunek 3. Nowy, wirtualny port COM

Rysunek 4. Zakładka „Ustawienia” programu

ARS3-ER – sterownik z serwerem Web


REKLAMA

http://www.ftdichip.com

http://www.stm32.eu

zakładce powinna być wyświetlona infor-macja o adresie IP, na który będzie reagował sterownik. Po uruchomieniu przeglądarki internetowej i wpisaniu na pasku tego adre-su, powinna wyświetlić się strona pokazana na rysunku 5.

Na wyświetlanej, predefiniowanej stro-nie sterownika ARS3-ER jest kilka linków do podstron pozwalających przetestować jego działanie:

• test wejść pokazuje poziom logiczny (0lub 1) wejść IN1…IN4 automatycznieodświeżany co około 2 sekundy. Zwarciedo masy dowolnego z wejść powodujezmianę wyświetlanej informacji.

• test wyjść pozwala na sterowanie włą-czeniem każdego z przekaźników PK1…PK4.

• test hasła to przykład strony zabezpie-czonej hasłem. W ustawieniach predefi-niowanych hasło to „123456”.Zakładka „Złącza” prezentuje podręcz-

ny opis gniazd i złącz dostępnych na płytce sterownika.

W kolejnej części artykułu opiszę sposób tworzenia własnych stron sterujących wyj-ściami i odczytem wejść w oparciu o tech-nikę tagów. Zostanie także przedstawiony sposób uruchomienia powiadomień e-mail o zdarzeniach.

Ryszard Szymaniak, EP

Oczywiście, ten adres musi być unikatowy i w tym węźle nie może posługiwać się nim żadne inne urządzenie.

Sterownik ARS3-ER może pracować z adresem statycznym lub dynamicznym. Po zaznaczeniu w programie SerwUs opcji „Wybór statycznego IP” sterownik będzie od-powiadał na adres wpisany ręcznie. Można go ustawić w dowolnym zakresie akceptowa-nym przez sieć.

Przydzielając dynamiczny adres IP router identyfikuje urządzenia za pomocą numeru MAC, który powinien być unikato-wy w danym węźle sieci. Jest on 6-bajtowy i w sterowniku może być ustawiony za po-mocą programu SerwUs.

Ostatnia opcja, która wymaga ustawie-nia przed dołączeniem sterownika do sie-ci Ethernet znajduje się na zakładce „Pliki HTML” programu SerwUs. Ponieważ jesz-cze nie dysponujemy własną wersją stron HTML, do wyświetlania należy wybrać opcję stron predefiniowanych.

Pierwsze uruchomienie ARS3-ERPo zakończeniu wstępnych ustawień moż-na podłączyć sterownik do rutera. Po pod-łączeniu zasilania i odczekaniu ok. 10 s można jeszcze raz uruchomić w programie SerwUs wyszukiwanie sterownika. Powinny wyświetlić się wszystkie wprowadzone ustawienia, a w okienku logu na pierwszej

wykrywanie podłączonego urządzenia” ini-cjuje proces szukania ARS3-ER dołączonego do dowolnego portu USB. Ponieważ bezpo-średnio po włączeniu zasilania sterownik jest zajęty pewnymi czynnościami związany-mi z ustanawianiem połączenia sieciowego, wyszukiwanie najlepiej rozpocząć po 10 se-kundach od załączenia zasilania sterownika.

Jeżeli wszystko przebiegnie pomyślnie na sterowniku przez moment zaświeci się dioda LED5 a w oknie Logu programu SerwUswyświetli się część informacji pokazanych na rys. 4. Teraz należy kliknąć klawisz pro-gramu z czerwonym napisem USTAWIENIA STANDARDOWE. Rozpocznie się proces wy-mazywania w EEPROM-ie starych zapisów i zastępowanie ich nowymi pozwalającymi na standardowe funkcjonowanie ARS3-ER. Po chwili ponownie zapali się dioda LED5, a po jej zgaśnięciu na ekranie powinien po-jawić się napis informujący o sukcesie przy-wracania ustawień standardowych. W kolej-nym kroku można jeszcze otworzyć zakładkę COM i RTC dla zmiany szybkości transmisji poprzez port szeregowy (USB) oraz ustawić aktualny czas i datę na zegarze czasu rzeczy-wistego RTC. Żeby po odłączeniu zasilania ustawienia nie zostały utracone, w gnieździe BT1 należy umieścić baterię litową 3 V.

Dołączanie sterownika do sieci EthernetW domowym zastosowaniach najczęściej sieć jest organizowana w oparciu o któryś z tanich routerów. Zazwyczaj działają one bardzo podobnie, więc dalszy opis powi-nien odpowiadać większości przypadków. Komunikacja w mniejszej lub większej sieci odbywa się z wykorzystaniem tzw. adresów IP. Każde urządzenie dołączone do węzła sie-ci tworzonego przez ruter musi być identy-fikowany przez unikatowy, 4-bajtowy adres IP (w wersji v.4). Przy adresowaniu dyna-micznym adres każdemu urządzeniu jest przydzielany przez router w miarę dołącza-nia do sieci kolejnych urządzeń. Czas utrzy-mywania adresów przydzielonych urzą-dzeniom można zmienić w ustawieniach routera. Urządzenie może też występować w sieci pod niezmiennym adresem statycz-nym. Wówczas jego numer powinien mieścić się w zakresie wymaganym przez daną sieć.

Rysunek 5. Predefiniowana strona sterownika

PROJEKTY

REKLAMA

http://ep.com.pl28 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2015

http://ep.com.pl

PROJEKTY

Schemat ideowy miernika pokazano na ry-sunku 1. Najistotniejszym elementem ukła-du jest blok przetwarzania analogowo – cy-frowego. Rolę przetwornika pełni układ MCP3425. Zawiera on w swojej strukturze:

• Przetwornik A/C o rozdzielczości 16bitów.

• Wzmacniacz różnicowy o programo-walnym wzmocnieniu z wejściemróżnicowym.

• Wysokostabilne źródło napięcia odnie-sienia 2,048 V.

• Interfejs I2C.Przetwornik jest oferowany w niewiel-

kiej, 6-nóżkowej obudowie do montażu po-wierzchniowego SOT23-6. Dodatkowo, za-chęcająca jest również jego cena detaliczna: około 8 złotych w sprzedaży wysyłkowej. Ma on jednak dosyć istotną wadę: szybkość prób-kowania przy najwyższej rozdzielczości to nie więcej niż 15 próbek na sekundę. Jednak w tej aplikacji nie stanowi to istotnego problemu.

Użycie zewnętrznego przetwornika A/C było konieczne z racji zbyt niskiej roz-dzielczości (tylko 10 bitów) wbudowanego w użyty mikrokontroler. Osiągana rozdziel-czość wykonywanych pomiarów byłaby na poziomie:

• Dla napięcia: 5,5 V/210 = 5,37 mV.• Dla prądu: 2,5 A/210 = 2,44 mA.

Z kolei, zakodowanie informacji o zmie-rzonej wielkości na 16 bitach zapewnia rozdzielczość:

• Dla napięcia: 5,5 V/216 = 83,9 mV.• Dla prądu: 2,5 A/216 = 38,2 mA.

Jest to całkowicie wystarczające na po-trzeby tego urządzenia. Rezystor R17 jest bocznikiem do pomiaru pobieranego prądu. Dla ułatwienia, prąd jest mierzony od stro-ny masy (metoda low side). Wprawdzie MCP3425 dysponuje wejściem różnicowym, które umożliwiłoby pomiar między zaciskami rezystora również od strony zasilania (metoda high side), lecz taki pomiar mógłby być obar-czony błędem wynikającym ze skończonej wartości współczynnika CMRR, więc zdecy-dowano się na dołączenie wejścia „–” do masy układu i wykonywanie pomiarów względem masy. Ponieważ uzyskanie pełnej rozdziel-czości pomiaru prądu wymagałoby odłożenia na boczniku pełnego napięcia odniesienia (tj. 2,048 V), do celu pomiaru prądu wbudowany wzmacniacz jest przełączany na wzmocnie-nie 8 V/V, dzięki czemu maksymalny spadek na boczniku nie przekracza wartości 256 mV przy prądzie 2,5 A. Napięcie ze złącza USB

Miernik napięcia i prądu z USBCoraz więcej urządzeń elektronicznych jest zasilanych z interfejsu

USB urządzenia (zwykle komputera) hosta. W związku z tym, że jest to interfejs przeznaczony do użytku masowego, to musi

mieć bezpieczne złącza, uniemożliwiające zwarcie pomiędzy liniami interfejsu lub linią zasilającą, a masą. Dlatego też dołączenie

woltomierza i amperomierza do złącza jest bardzo trudne – pomiar bez użycia specjalnych adapterów jest wręcz niemożliwy.

Prezentowane urządzenie jest w stanie w wygodnej formie podaćwartość poboru prądu i napięcia dostępnego na linii zasilającej bez

zakłócania transmisji danych.Rekomendacje: przyrząd przyda się w warsztacie konstruktora

– elektronika.

W ofercie AVT*AVT-5502 A AVT-5502 BAVT-5502 C AVT-5502 UKPodstawowe informacje:• Płytka drukowana o wymiarach 110

mm×45 mm.• Rodzaj wyświetlacza LED: 4 cyfry.• Zakres napięcia mierzonego: 0…5,5 V

(z rozdzielczością 1 mV).• Zakres prądu mierzonego: 0…2,5 A (z roz-

dzielczością 1 mA).• Częstotliwość odświeżania: 1 Hz.• Uśrednianie wyniku pomiaru z 5 próbek

pobranych w odstępie 100 ms.• Rezystancja bocznika: 0,1 V.• Kalibrowanie za pomocą potencjometrów

nastawnych.• Interfejs UART zgodny z poziomami TTL.Dodatkowe materiały na FTP:ftp://ep.com.pl, user: 11877, pass: ragjkdt9• wzory płytek PCBProjekty pokrewne na FTP:(wymienione artykuły są w całości dostępne na FTP)AVT-5425 MKP – moduł kontrolno-pomiarowy

z interfejsem USB (EP 12/2013)AVT-5233 3-kanałowy woltomierz z USB









AVT5502


REKLAMA

ftp://ep.com.pl

http://sklep.avt.pl

http://www.stm32.eu

PROJEKTY

Rysunek 1. Schemat ideowy miernika parametrów napięcia/prądu USB


Miernik napięcia i prądu z USB

Wykaz elementówRezystory: (SMD 1206)R1…R4, R13, R14: 4,7 kV

R5…R12: 180 VR15: 56 kV

R16: 33 kV

R17: 0,1 V/1 WRN1, RN2: drabinki 4×10 kV (SIL5)PR1, PR2: 10 kV (potencjometry montażo-we, leżące)Kondensatory:C1, C2, C4: 100 nF (SMD 1206)C3: 22 mF/16 V (SMD „B”)Półprzewodniki:LED1: AF5643 (wyświetlacz)T1…T4: BC857US1: ATmega8 (TQFP32)US2: MCP3425US3: NC7SB3157Inne:J1: goldpin kątowy 5-pin/2,54 mmJ2: goldpin kątowy 3-pin/2,54 mmJ3: gniazdo USB do druku żeńskieJ4: gniazdo USB do druku męskieJP1, JP2: goldpin kątowy 2-pin/2,54mm+zworki

jest mierzone przy wzmocnieniu 1 V/V za po-mocą dzielnika rezystorowego R15/R16. Przy okazji, mierzone napięcie jest wykorzystane do zasilenia układu miernika.

Do przełączania wejścia przetworni-ka A/C wykorzystano klucz analogowy NC7SB3157. Ma on dwa wejścia przełączane pomiędzy jednym wyjściem, cyfrowe wej-ście sterujące i wyprowadzenia zasilania. O aktualnie mierzonej wartości (prąd/napię-cie) decyduje mikrokontroler ustawiając od-powiedni poziom logiczny na linii S.

Ponieważ komunikacja między mikro-kontrolerem a przetwornikiem odbywa się za pośrednictwem interfejsu I2C, konieczne było dodanie rezystorów R13 i R14, których zadaniem jest zapewnienie wysokiego po-ziomu logicznego dla wyjść typu otwarty kolektor.

Wybrany przez użytkownika pomiar jest prezentowany na 4-cyfrowym wyświetlaczu LED. Jego cyfry są sterowane multiplekso-wo, co redukuje liczbę wymaganych linii mikrokontrolera.

Do kalibrowania funkcji pomiaru na-pięcia i prądu służą potencjometry monta-żowe, odpowiednio PR1 i PR2. Ustawienie w środkowym położeniu nie zmienia wyni-ku, przekręcenie w skrajną pozycję zmienia go o około ±5%, zależnie od kierunku ob-rotu. Kalibracja odbywa się programowo, to znaczy mikrokontroler dokonuje pomia-ru napięcia ze ślizgacza, po czym mnoży wynik pobrany z zewnętrznego A/C przez obliczony współczynnik kalibracyjny. Takie rozwiązanie zmniejsza do minimum liczbę podzespołów biernych w torze analogo-wym, które mogłyby być źródłem zakłóceń – w szczególności potencjometry, w któ-rych niepewny kontakt ślizgacza ze ścież-ką rezystancyjną mógłby zaburzać pracę przetwornika.

Nad pracą całego układu czuwa mi-krokontroler ATmega8. Jest taktowany za pomocą wewnętrznego oscylatora RC o czę-stotliwości 8 MHz. Złącze J1 służy do zapro-gramowania go, J2 to wyjście sprzętowego UART, a funkcje zworek JP1 i JP2 opisano w tabeli 1. Służą ustawieniu parametru, który ma być pokazany na wyświetlaczu. O ile działanie JP1 nie wymaga komentarza, o tyle przy JP2 jest on wskazany.

Pomiar prądu jest wykonywany po-przez pomiar spadku napięcia na rezystorze 0,1 V. Powoduje to, iż napięcie pochodzą-ce ze źródła (komputera lub zasilacza) nie jest identyczne z tym, którym jest zasilany mierzony odbiornik. Ponieważ układ mie-rzy prąd i napięcie, jest w stanie obliczyć wartość spadku napięcia na tym rezystorze i dodać do zmierzonego na zaciskach obcią-żenia – właśnie na tym polega owa korekta.

Miernik ma interfejs UART. Umożliwia on jednostronną komunikację z kompute-rem – cyklicznie, co 1 sekundę, wysyłane

Tabela 1. Opis funkcji zworek

JP1Założona Wyświetla wartość napięciaZdjęta Wyświetla wartość prądu

JP2Założona Napięcie zmierzone na ob-

ciążeniu

Zdjęta Napięcie skorygowane o spa-dek na boczniku

Rysunek 2. Przykład komunikatów ode-branych z UART

Rysunek 3. Schemat montażowy miernika parametrów napięcia/prądu USB

są wyniki pomiarów. Najpierw jest wysy-łane napięcie w woltach (nieskorygowa-ne, tj. zmierzone na obciążeniu), potem znak tabulacji, wartość prądu w amperach i znak nowej linii. Składnia wysyłanych komunikatów jest niezmienna i niezależna od ustawień zworek konfigurujących pracę wbudowanego wyświetlacza. Użycie znaku tabulacji do rozdzielenia wartości liczbo-wych ułatwia późniejsze przeniesienie np. do arkusza kalkulacyjnego, gdyż umożliwia to automatyczne rozdzielenie pomiarów na dwie kolumny przy imporcie danych.

Parametry transmisji zestawione to 9600, n, 8, 1, a przykład odebranych ko-munikatów na rysunku 2. Ponieważ współ-czesne komputery nie są już wyposażane w port RS232, można z powodzeniem użyć modułu konwertera USB/UART, akceptują-cego poziomy napięcia układów TTL. Pin RXD w złączu J2 nie jest w tej wersji opro-gramowania wykorzystywany i może być niepodłączony.


REKLAMA

http://www.stm32.eu

Fotografia 5. Wyświetlacz pokazujący kod błędu

LED. Jest to prosty test ułatwiający wykry-cie niepoprawnie działającego wyświetla-cza. Ponadto, jest wysyłany komunikat po-witalny poprzez UART. Zasilanie pochodzi z wtyku J3, nie jest potrzebny dodatkowy zasilacz.

Po wykonaniu testu wyświetlacza, układ przechodzi do cyklicznego wykonywania po-miarów i wysyłania ich poprzez UART.

Dla dociekliwychPodczas testowania prototypu okazało się, że adres układu MCP3425, którym ten jest identyfikowany na linii I2C, wymaga ustale-nia. Odpowiedni fragment tej zamieszczono na rysunku 4.

Teoretycznie, kupiony w hurtowni układ powinien mieć adres 1101000. Tymczasem, układ zastosowany w prototypie ma adres 1101010. Aby ta niedogodność nie stwarza-ła problemów w uruchamianiu urządzenia, podczas wykonywania testu wyświetlacza mikrokontroler próbuje skomunikować się z przetwornikiem A/C przy użyciu różnych adresów, od 1101000 do 1101111. Adres, którego użycie poskutkuje prawidłową odpo-wiedzią zostaje zapamiętany i wykorzysty-wany w dalszym działaniu. Fakt ten powinni mieć na uwadze ci, którzy będą chcieli wy-korzystać omówiony przetwornik w swoich układach.

Ponadto, układ potrafi sygnalizować za-istniałe błędy. Funkcja ta może być pomoc-na przy lokalizacji usterek. Sygnalizacja polega na wyświetleniu na wyświetlaczu Err(cyfra) (fotografia 5) i wstrzymaniu dalszego działania w pustej, nieskoń-czonej pętli. Kody błędów umieszczono w tabeli 4.

Michał Kurzela, EP

Tabela 4. Kody błędów sygnalizowa-nych przez układNumer kodu Znaczenie0 Brak odpowiedniego adresu

układu MCP34251 Błąd komunikacji I2C podczas

wykonywania pomiarów

Przed przystąpieniem do programowa-nia mikrokontrolera, należy zmienić usta-wienia bitów konfigurujących w taki sposób, aby mikrokontroler był taktowany sygnałem zegarowym pochodzącym z wbudowanego generatora RC o częstotliwości 8 MHz (do-myślna, fabryczna wartość to 1 MHz).

Poprawnie zmontowany i zaprogramo-wany układ jest gotowy do pracy. Po włącze-niu zasilania, mikrokontroler na 3 sekundy zaświeca wszystkie segmenty wyświetlacza

Budowa i uruchomienieUkład został zmontowany na dwustron-nej płytce drukowanej o wymiarach 108 mm×45 mm, której schemat montażowy pokazano na rysunku 3. Montaż jest typowy i nie wymaga szczegółowego opisu. Jedyna uwaga jest taka, że rezystor R17 należy wlutować pozostawiając niewielki dystans od powierzchni laminatu, co ułatwi jego chłodzenie przy pomiarze prądu o dużym natężeniu.

Rysunek 4. Bajt adresu układu MCP3425

REKLAMA

PROJEKTY




(wyprowadzenie PD2 mikrokontrolera), dzię-ki czemu zrealizowano współpracę sterowni-ka ze scalonym termometrem typu DS18S20 zapewniając dokładny pomiar temperatury otoczenia. Część analogowa iControlSen-sor jest w zasadzie taka sama, jak w modu-le iControlSwitch, więc nie będę powielał szczegółowego opisu zastosowanych roz-wiązań sprzętowych odsyłając dociekliwych Czytelników do artykułu wspomnianego we wstępie. Jedyne, co należy podkreślić to fakt,

Podstawowe informacje:• Maksymalnie 64 modułów wykonawczych

(typu Slave) w ramach jednej sieci systemuiControl.

• Maksymalnie 16 modułów sterujących (typuMaster) wyposażonych w interfejs użytkow-nika z wyświetlaczem TFT.

• Adresy logiczne modułów wykonawczychnadawane są automatycznie przez modułysterujące podczas konfigurowania sieci,zaś adresy logiczne modułów sterującychnadawane są przez użytkownika za pomocąinterfejsu użytkownika GUI.

• Każdy moduł sterujący może zapamiętaći zaadresować 64 moduły wykonawcze.

• Wszystkie moduły wykonawcze zapamiętaneprzez dany moduł sterujący mogą zostaćpołączone w maksymalnie 8 grup, dowolniepodczas konfiguracji sieci, reprezentującychpomieszczenia, nad którymi moduł ten makontrolę (np. pokoje).

• Kilka modułów sterujących może mieć kon-trolę nad jednym modułem wykonawczym.

• W ramach graficznego interfejsu użytkowni-ka modułu sterującego każdy moduł wyko-nawczy jest identyfikowany przez unikalnąnazwę.

• Każda z 8 możliwych grup, w które mogąbyć łączone moduły wykonawcze możemieć nadaną nazwę, aktywowana lubwyłączona.

• Przewidziano 5 rodzajów modułów wyko-nawczych: wyłącznik 1-biegunowy, wyłącznik2-biegunowy, ściemniacz, sensor temperatu-ry, sterownik oświetlenia RGB LED.

• System iControl sygnalizuje dołączenie no-wych, jeszcze nieskonfigurowanych modułówwykonawczych oraz wystąpienie błędówtransmisji.

• System iControl umożliwia usuwanie mo-dułów wykonawczych z sieci, a co za tymidzie – rekonfigurację sieci.

Dodatkowe materiały na FTP:ftp://ep.com.pl, user: 11877, pass: ragjkdt9• wzory płytek PCBProjekty pokrewne na FTP:(wymienione artykuły są w całości dostępne na FTP)AVT-5490 iControl – system automatyki

domowej (1, 2) (EP 1-2/2015)AVT-5313 IntelliDom – System sterowania

inteligentnego budynku z interfejsem ZigBee (EP 10-11/2011)

AVT-5126 IDom – System automatykidomowej (EP 3/2008)

* Uwaga:Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów








PROJEKTY

Na łamach Elektroniki Praktycznej (część 1 – EP 1/2015, część 2 – EP 2/2015) przedstawiłem projekt systemu typu

„inteligentny dom”, który w roli medium transmisyjnego używa sieci energetycznej (technologia Power Line Communication).

W artykule opisano podstawowe elementy systemu nazwanego iControl, tj. urządzenia sterującego iControlMaster oraz urządzenia

wykonawczego iControlSwitch pełniącego rolę wyłącznika jedno- lub dwubiegunowego. Kolejnym rodzajem modułu, jaki obsługiwany

jest przez nasz system „inteligentnego budynku” jest moduł iControlSensor przeznaczony do pomiaru temperatury.

Rekomendacje: czujnik temperatury do systemu iControl. Może przydać się do pomiaru lub sterowania ogrzewaniem.

iControlSensorCzujnik do pomiaru temperatury dla iControl

Schemat czujnika temperatury do systemu iControl pokazano na rysunku 1. „Sercem” urządzenia jest mikrokontroler ATmega8 odpowiedzialny za realizację całej założonej funkcjonalności. Mikrokontroler za pomo-cą wbudowanego, sprzętowego interfejsu TWI steruje pracą modemu CY8CPLC10. Dane są transmitowane oraz analizowa-ne z użyciem przerwania zewnętrznego INT1. Ponadto wykorzystano programową implementację obsługi interfejsu 1-Wire

iż rozbudowana aplikacja toru analogowego wynika wyłącznie z chęci sprostania wymo-gom norm CENELEC EN50065-1:2001 oraz FCC part 15 (w jej konstrukcji posłużono się zresztą schematem aplikacyjnym firmy Cypress – nota aplikacyjna CY3274).

Z uwagi na fakt, że moduł iControlSen-sor „zadowala się” znacznie mniejszym za-potrzebowaniem na energię, niż wspomnia-ny moduł iControlSwitch, w jego zasilaczu zastosowano typowy transformator do druku


ftp://ep.com.pl

http://sklep.avt.pl

PROJEKTY

Ustawienie ważniejszych fusebitów:CKSEL3...0: 0100SUT1...0: 10CKOPT: 1EESAVE: 0

(15 V/2,6 VA) oraz dwa stabilizatory liniowe (78M12 i 78M05) zapewniającą odpowiednie napięcie zasilające.

Przejdźmy do szczegółów implementa-cyjnych programu obsługi aplikacji, które nie zostały opisane w poprzednim artykule. Wszystkie moduły systemu iControl wyko-rzystują wbudowany w modem CY8CPLC10 mechanizm detekcji zajętości magistrali da-nych (Band In Use), więc wysłanie pojedyn-czego pakietu danych, w zależności od pa-rametrów transmisji i stanu tejże magistrali,

Rysunek 1. Schemat ideowy modułu iControlSensor

Wykaz elementówRezystory: (obudowy SMD 0805)R1: 20 kVR2, R3, R25: 4,7 kVR4: 2,1 kV/1%R5…R7, R16, R17, R19, R20: 10 kVR8: 7,5 kV/1%R9: 36,5 V/1%R10, R13: 37,4 kV/1%R11: 3,.83 kV/1%R12: 41,2 V/1%R14, R26, R27: 1 kV/1%R15: 4,99 V/1%R18: 4,02 kV/1%R21: 22,1 V/1%R22: 2 kV/1%R23, R24: 20 kVKondensatory: (SMD 0805):C1, C28: 330 nFC2, C5, C9, C17…C20, C29: 100 nFC3, C4: 22 pFC6, C10, C25: 10 nFC7, C11, C12, C22, C23: 1 mFC8, C13…C16: 1000 pF/1%C21: 10 mF (SMD 1206)C24: 1,5 nFC26: 150 nF/300 V (polipropylenowy klasy X1, r=15 mm)C27: 100 mF/16 V (r=2,5 mm)C30: 100 mF/25 V (r=2,5 mm)Półprzewodniki:U1: ATmega8 (TQFP32)U2: CY8CPLC10 (SSOP28)U3…U5: LMH6639MF (SOT23-6)U6: 78M12 (DPAK)U7: 78M05 (DPAK)U8: DS18S20 (TO-92)T1: BC817 (SOT23)T2: FCX591A (SOT89)T3: FCX491A (SOT89)D1: SMAJ12CA (DO-214AC)D2: BAT54S (SOT23)STATUS: zielona dioda LED (SMD 0805)BIU: czerwona dioda LED (SMD 0805)B1: mostek prostowniczy 1A/50 V (raster 5 mm)Inne:TR1: transformator izolacyjny SMD Murata 78250MCTR2: transformator do druku HAHN BV EI 304 2043 (15 V/2,6 VA)L1: dławik SMD 1 mH (1812)Q1: rezonator kwarcowy CFPX217 (SMD 32768 Hz)V1: warystor V250LA4P


Czujnik do pomiaru temperatury dla iControl

może zając nawet 1,5 sekundy. Dlatego roz-wiązanie przesyłania danych w postaci ini-cjacji transmisji danych i oczekiwania na re-zultat jej wykonania byłoby nieefektywne.

Z punktu widzenia programu sterującego wstrzymywałoby obsługę innych, ważnych procesów. W związku z tym w aplikacji pro-gramu obsługi urządzeń systemu iControl

zaimplementowano specjalny mechanizm wysyłania, synchronizacji i kontroli pa-kietów danych. Po pierwsze, zastosowano specjalny bufor kołowy pakietów transmisji

Rysunek 1. c.d.


pętli głównej aplikacji, dzięki czemu pro-gram główny informowany jest na bieżąco o aktualnym stanie systemu. W ten prostysposób unika się niepożądanego wstrzymy-wania pracy aplikacji w przypadku prob-lemów z komunikacją po magistrali PLC. W celu zrealizowania powyższej funkcjo-nalności, po pierwsze, przewidziano prostą funkcję narzędziową, której zadaniem jest dodanie do nadawczego bufora kołowego, danych przeznaczonych do wysłania, a któ-rą pokazano na listingu 2.

Kolejnym krokiem jest implementa-cja funkcji, której cykliczne wywoływanie (co 100 ms) zapewnia sprawdzanie czy są ja-kiekolwiek dane przeznaczone do wysłania, inicjacja procesu wysłania danych, jego nad-zór i obsługa bufora kołowego, a którą to po-kazano na listingu 3.

Jak widać, przedstawiona implementacja wspomnianej funkcji zapewnia wykonanie 3 prób wysyłania kompletnej wiadomości PLC, przy czym dla każdej z wymienionych prób zmieniana jest wartość progu dla mechani-zmu BIU, który to dla kolejnych transmisji przyjmuje następujące ustawienia:

• próba pierwsza: 96 dBmVrms,• próba druga: 99 dBmVrms,• próba trzecia: wyłączenie mechanizmu

BIU.Po trzech, nieudanych próbach wysła-

nia pakietu PLC, aplikacja główna otrzymuje Rysunek 2. Schemat montażowy modułu iControlSensor

Listing 2. Funkcja odpowiedzialna za dodanie danych do nadawczego bufora kołowego//Funkcja dodaje do bieżącego miejsca zapisu bufora nadawczego nową//strukturę danych przeznaczonych do wysłaniavoid addToTransmitBuffer(uint8_t Command, volatile uint8_t *Data, uint8_t Bytes, uint8_t DAtype){ register uint8_t i = 0, writePointer = txBufferWriteTo; ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE) { txBuffer[writePointer].Status = BUF_READY_TO_SEND; txBuffer[writePointer].Trials = 0; txBuffer[writePointer].Command = Command; txBuffer[writePointer].Bytes = Bytes; while(Bytes--) {txBuffer[writePointer].Data[i]= Data[i]; i++;} txBuffer[writePointer].DAtype = DAtype; txBufferWriteTo = (writePointer+1) & TX_BUF_MASK; //Nowy adres miejsca zapisu txMessages++; }}

Listing 1. Realizacja bufora kołowego i deklaracje zmiennych odpowiedzialnych za proces wysyłania danych PLC//Definicja typu bufora kołowego danych przeznaczonych do wysłaniatypedef struct{ volatile uint8_t Status; //Status transmisji bieżącego pakietu danych volatile uint8_t Trials; //Liczba prób retransmisji volatile uint8_t Command; //Rozkaz sterujący towarzyszący przesyłanym danym volatile uint8_t Data[10]; //Tablica danych przeznaczonych do transmisji volatile uint8_t Bytes; //Liczba danych przeznaczonych do transmisji volatile uint8_t DAtype; //Rodzaj adresu urządzenia docelowego: Logiczny/Grupowy}txBufferType;

//Definicja statusów procesu wysyłania#define BUF_EMPTY 0#define BUF_READY_TO_SEND 1#define BUF_WAITING_FOR_STATUS 2#define BUF_SENT 3#define BUF_FAILED 4

//Definicje rozmiaru bufora nadawczego#define TX_BUF_SIZE 16 //Rozmiar bufora nadawczego#define TX_BUF_MASK (TX_BUF_SIZE - 1) //Maska bufora nadawczego

//Deklaracje zmiennych odpowiedzialnych za obsługę bufora//nadawczego jak i samego procesu nadawaniatxBufferType txBuffer[TX_BUF_SIZE]; //Nadawczy bufor kołowystatic volatile uint8_t txBufferWriteTo; //Wskaźnik bieżącego miejsca w buforze przeznaczonego do zapisustatic volatile uint8_t txBufferReadFrom; //Wskaźnik bieżącego miejsca w buforze przeznaczonego do odczytustatic volatile uint8_t txMessages; //Aktualna liczba wiadomości przeznaczonych do wysłania

(z odpowiednimi wskaźnikami miejsca zapi-su i odczytu), którego elementem jest struk-tura danych opisująca kompletną ramkę transmisji, a której konstrukcję (wraz z od-powiednimi zmiennymi) pokazano na listin-gu 1. Dodatkowo, przewidziano 2 funkcje ob-sługi przerwań ISR: od Timera1 (dokładnie, od porównania wartości Timera1 z wartoś-cią rejestru ORC1A), wywoływaną cyklicz-nie co 100 milisekundy, której zadaniem jest sprawdzanie czy są jakiekolwiek dane prze-znaczone do wysłania, inicjacja procesu wy-słania danych, jego nadzór i obsługa bufora kołowego oraz funkcję obsługi przerwania zewnętrznego INT1, której zadaniem jest za-równo odbiór „zwykłych” danych przesyła-nych przez moduł sterujący iControlMaster oraz odbiór statusów bieżącej i zainicjowa-nej we wcześniej wspomnianej procedu-rze obsługi przerwania, transmisji danych. W tym, drugim przypadku, funkcja obsługi przerwania zewnętrznego INT1 sprawdza status wysyłania bieżącej transmisji danych i w zależności od jego stanu modyfikuje bie-żąca strukturę danych dając asumpt do po-nowienia tejże transmisji (w przypadku jej niepowodzenia i nie przekroczenia maksy-malnej liczby retransmisji) lub też kończąc jej przebieg poprzez ustawienie odpowied-nich flag w strukturze danych (przeprowa-dzenia transmisji zakończonego powodze-niem lub niepowodzeniem) jak i flag dla

PROJEKTY


Listing 3. Funkcja odpowiedzialna za inicjowanie i nadzór procesu wysyłania danych PLCISR(TIMER1_COMPA_vect){ //Lokalne bufory zmiennych globalnych typu volatile - optymalizacja funkcji ISR uint8_t Bytes, Command, Trials, DAtype, readPointer = txBufferReadFrom; if(txMessages) //Sprawdzenie czy są jakieś dane do wysłania { Bytes = txBuffer[readPointer].Bytes; Command = txBuffer[readPointer].Command; Trials = txBuffer[readPointer].Trials; DAtype = txBuffer[readPointer].DAtype; //W zależności od statusu bieżącej operacji, podejmujemy różne akcje switch(txBuffer[readPointer].Status) {

case BUF_READY_TO_SEND: //W zależności od liczby wykonanych prób, podejmujemy różne akcje

switch(Trials){

//Inicjowanie transmisjicase 0:

//Aby nie czytać rejestru PLC_MODE_REG by //uaktywniać BIU to wczytujemy do niego parametry startowe

writePLCregister(PLC_MODE_REG, TX_ENABLE|RX_ENABLE|RX_OVERRIDE|ENABLE_BIU|CHECK_DA|VERIFY_PACKET_CRC8);

//Ustawienie poziomu sygnału dla mechanizmu CSMA writePLCregister(THRESHOLD_NOISE_REG, BIU_TRESHOLD_96DBUV); //Ustawiamy typ adresu przeznaczenia. Typ adresu nadajnika - zawsze logiczny setPLCtxAddrType(TX_SA_TYPE_LOGICAL, DAtype); //Ustawiamy adres DA: grupowy Masterów lub LA powiązanego Mastera if(DAtype==TX_DA_TYPE_GROUP) setPLCtxDA(TX_DA_TYPE_GROUP, &(uint8_t) {MASTER_GROUP_ADDR}); else setPLCtxDA(TX_DA_TYPE_LOGICAL, (uint8_t *) &Node.bindMasterLA); writePLCregister(TX_COMMAND_ID_REG, Command); writePLCregisters(TX_DATA_REG, (uint8_t *) txBuffer[readPointer].Data, Bytes); //Inicjacja procesu transmisji, w tym specyfikacja liczby //bajtów przeznaczonych do wysłania writePLCregister(TX_MESSAGE_LENGTH_REG, Bytes|SEND_MESSAGE);

break;//Zwiększenie wartości BIU i restart transmisjicase 1:

writePLCregister(THRESHOLD_NOISE_REG, BIU_TRESHOLD_99DBUV); writePLCregister(TX_MESSAGE_LENGTH_REG, Bytes|SEND_MESSAGE);

break;//Wyłączenie BIU dla Trials = 2 i restart transmisjicase 2:

writePLCregister(PLC_MODE_REG, TX_ENABLE|RX_ENABLE|RX_OVERRIDE|DISABLE_BIU|CHECK_DA|VERIFY_PACKET_CRC8);

writePLCregister(TX_MESSAGE_LENGTH_REG, Bytes|SEND_MESSAGE);break;

}txBuffer[readPointer].Status = BUF_WAITING_FOR_STATUS; //Nie robimy nicbreak;

//Nie robimy nic, gdyż czekamy na rezultat bieżącej transmisji case BUF_WAITING_FOR_STATUS: break; case BUF_FAILED: case BUF_SENT: //Usunięcie elementu z bufora - zarówno w przypadku pomyślnego jak i niepomyślnego wysłania

txBuffer[readPointer].Status = BUF_EMPTY; //Przesunięcie ogona bufora, bo zdjęliśmy jeden element txBufferReadFrom = (readPointer+1) & TX_BUF_MASK; txMessages--; //Zmniejszenie liczby wiadomości przeznaczonych do wysłania

break; } }}

Fotografia 3. Widok obwodu drukowanego modułu iControlSensor od strony BOTTOM.

informację o błędzie transmisji danych, co pozwala podjąć odpowiednie akcje. Ostatnią funkcją, niezbędną z punktu widze-nia zastosowanego mechanizmu transmisji, jest funkcja obsługi przerwania zewnętrzne-go INT1, której zadaniem jest odbiór „zwy-kłych” danych przesyłanych przez moduł sterujący iControlMaster oraz odbiór statu-sów bieżącej i zainicjowanej we wcześniej wspomnianej funkcji obsługi przerwania (list. 3), transmisji danych. Funkcji pokazano na listingu 4. Funkcję inicjalizacji modułu iControlSensor zawiera odpowiednie proce-dury konfigurujące obsługę przerwań odpo-wiedzialnych za realizację procesu wysyła-nia danych – pokazano ją na listingu 5.

MontażSchemat montażowy modułu iControlSensor pokazano na rysunku 2. Sposób wykonania obwodu drukowanego umożliwia zamonto-wanie gotowego urządzenia w typowej pusz-cze elektroinstalacyjnej o średnicy 60 mm i głębokości 40 mm. Z uwagi na sporą liczbę



Listing 4. Funkcja ISR INT1 współodpowiedzialnej za obsługę procesu wysyłania danych PLCISR(INT1_vect){ //Odebrane dane (co najwyżej 1 bajt, gdyż nie ma rozkazów, //którym towarzyszyło by więcej danych) uint8_t packetData; uint8_t receivedCmnd, packetLength, whatHappened, readPointer = txBufferReadFrom, saveNodeSettings = 0; //W pierwszej kolejności sprawdzamy czy INT1 zostało wywołane //statusem wysyłania danych czy nadchodzącą wiadomością whatHappened = readPLCintRegister() & ~(STATUS_VALUE_CHANGE|STATUS_RX_PACKET_DROPPED); if(whatHappened & STATUS_RX_DATA_AVAIBLE) //Odebrano nową wiadomosc { //Odczytujemy całą, przesłaną wiadomość by ustalić jej typ: rodzaj //rozkazu, towarzyszące dane i ich ilość readPLCrxPacket(&receivedCmnd, &packetData, &packetLength); //Teraz w zależności od rodzaju tejże wiadomości, podejmujemy //określone kroki, sygnalizując co trzeba programowi głównemu switch(receivedCmnd) {

case CMD_SELECT_NODE: Node.State = NODE_SELECTED; break; case CMD_UNSELECT_NODE: Node.State = NODE_AVAILABLE; break; case CMD_SET_LOGICAL_ADDR: //Wyłączamy diodę STATUS

STATUS_LED_OFF;//Aktualizacja parametrów Node, zapisanie ich do EEPROM//jak i aktualizacja adresu LA układu Slave

Node.State = NODE_ACTIVE; Node.LA = packetData;

//Ustalenie LA Mastera, który nadaje nam nasz własny adres LA Node.bindMasterLA = getPLCrxSA(); //Ustawienie adresu logicznego modułu Slave setPLCnodeLA(Node.LA); saveNodeSettings = 1;

break;case CMD_UNBIND_NODE:

//Aktualizacja parametrów Node, zapisanie ich do EEPROM //oraz aktualizacja adresu LA układu Slave Node.State = NODE_AVAILABLE; Node.LA = UNCONFIGURED_SLAVE_ADDR; Node.bindMasterLA = MASTER_GROUP_ADDR; //Ustawienie adresu logicznego na wartość nieskonfigurowanego //układu Slave (LA=0x00) setPLCnodeLA(UNCONFIGURED_SLAVE_ADDR); saveNodeSettings = 1;

break;case CMD_MAKE_SHARED_NODE:

//Aktualizacja parametrów Node i zapisanie ich do EEPROMa Node.State = NODE_ACTIVE_SHARED; saveNodeSettings = 1;

break;case CMD_GET_NODE_STATUS:

//Master zażądał przesłania stanu Node, więc dokonamy//tego w pętli głównej

sendNodeStatus = 1;break;

}//Jeśli żądano aktualizacji danych Node w EEPROMie to zapisujemy je

if(saveNodeSettings) eeprom_write_block(&Node, &NodeEE, sizeof(Node)); } else //Odebrano status wysyłania wiadomosci { //Wysłanie udane if(whatHappened & STATUS_TX_DATA_SENT) txBuffer[readPointer].Status = BUF_SENT; //Magistrala zajęta - podejmujemy kolejną próbę, jeśli nie przekroczono liczby prób else if(whatHappened & STATUS_BUSY) {

if(++txBuffer[readPointer].Trials>2) txBuffer[readPointer].Status = BUF_FAILED; else txBuffer[readPointer].Status = BUF_READY_TO_SEND; } //STATUS_TX_NO_ACK, STATUS_TX_NO_RESP -> Nieudane wysłanie else txBuffer[readPointer].Status = BUF_FAILED; }}

elementów i małą powierzchnię, zastoso-wano dość gęsty montaż elementów SMD po obu stronach laminatu. Na płytce urzą-dzenia poprowadzono obszerne pola masy po obu stronach obwodu drukowanego oraz zastosowano szereg przelotek pomiędzy nimi w celu zmniejszenia pojemności pasożytni-czych. Z uwagi na zastosowanie niewielkich elementów SMD, montaż tego typu układu najlepiej jest przeprowadzić z użyciem stacji lutowniczej wyposażonej w grot o niewiel-kiej średnicy, odpowiedniej jakości topni-ków lutowniczych oraz dysponując sporym doświadczeniem w tej kwestii. Jak zwykle, montaż taki zaczynamy od przylutowania wszystkich półprzewodników w obudowach SMD (po obu stronach laminatu), następnie lutujemy rezystory, kondensatory, elementy

indukcyjne, a na samym końcu wszystkie elementy przeznaczone do montażu prze-wlekanego. Wygląd obwodu drukowanego modułu od strony BOTTOM pokazano na fo-tografii 3. W układzie prototypowym, w od-różnieniu od projektu docelowego, zasto-sowano rezonator kwarcowy przeznaczony do montażu przewlekanego.

Co ważne, poprawnie zmontowany układ nie wymaga żadnych regulacji i po-winien działać tuż po włączeniu zasilania. Tak jak w poprzednim module typu Slave, na płytce drukowanej modułu iControlSen-sor przewidziano specjalną zworkę oznaczo-ną „UNBIND”. Służy ona do wyzerowania stanu modułu wykonawczego do stanu wyj-ściowego (moduł nieskonfigurowany), przy czym stan jej sprawdzany jest wyłącznie

podczas włączania urządzenia, zaś potwier-dzeniem zadziałania tego mechanizmu jest zaświecenie diody STATUS przez 0,5 se-kundy. Funkcji tej można użyć na przykład w przypadku, gdybyśmy odłączyli zalogo-wany wcześniej i skonfigurowany moduł wykonawczy od sieci (z nadanym adresem LA) i chcieli go użyć w innej sieci. W takim przypadku, jako że moduł ten miałby już nadany adres LA, nie zgłosiłby się automa-tycznie w nowej sieci i jedynym sposobem „zmuszenia” go do tej czynności byłoby sprzętowe, lokalne zresetowanie jego stanu. Niemniej jednak, nie polecam tego scena-riusza postępowania, gdyż konfiguracja czy rekonfiguracja sieci powinna być procesem przemyślanym i wykonywanym z poziomu modułów sterujących.

PROJEKTY


Listing 5. Funkcja odpowiedzialna za inicjalizację modułu iControlSensorvoid initPLCdevice(void){ //Konfiguracja interfejsu I2C (TWI) i2cInit(); //Uruchomienie i podstawowa konfiguracja modemu PLC writePLCregister(PLC_MODE_REG, TX_ENABLE|RX_ENABLE|RX_OVERRIDE|ENABLE_BIU|CHECK_DA|VERIFY_PACKET_CRC8); //Ustawienie poziomu sygnału dla mechanizmu CSMA zapewniającego //wielodostęp do medium transmisyjnego writePLCregister(THRESHOLD_NOISE_REG, BIU_TRESHOLD_96DBUV); //Konfiguracja parametrów transmisji writePLCregister(MODEM_CONFIG_REG, MODEM_BPS_2400|MODEM_FSK_BAND_DEV_3KHZ); //Uruchomienie przerwań dla wybranych zdarzeń (aktywny poziom niski //na wyprowadzeniu HOST_INT) writePLCregister(INTERRUPT_ENABLE_REG, INT_POLARITY_LOW|INT_UNABLE_TO_TX|INT_TX_DATA_SENT|INT_TX_NO_ACK|INT_TX_NO_RESP|INT_RX_DATA_AVAILABLE); //Ustawienie trybu potwierdzania pakietów danych oraz liczby //prób transmisji = 3 (domyślne logiczne typy adresów SA i DA) writePLCregister(TX_CONFIG_REG, TX_SERVICE_ACKNOWLEDGED|0x03); //Ustawienie wzmocnienia dla modułu nadajnika PLC writePLCregister(TX_GAIN_REG, TX_GAIN_LEVEL_1550MV); //Ustawienie czułości dla modułu odbiornika PLC writePLCregister(RX_GAIN_REG, RX_GAIN_LEVEL_250UV); //Przyporządkowanie Slave’a do grupy SLAVE_GROUP_ADDR (0x10) setPLCnodeGA(SLAVE_GROUP_ADDR); //Konfigurowanie i załączenie przerwania INT1 odpowiedzialnego za //ustawianie flagi zmiany stanu rejestru INTERRUPT_STATUS_REG PLC HOST_INT_PORT |= (1<<HOST_INT_NR); //Podciągnięcie INT1 do VCC MCUCR |= (1<<ISC11); //Zbocze opadające na INT1 inicjuje przerwanie GICR |= (1<<INT1); //Zezwolenie na przerwanie INT1 //Konfigurowanie przerwania CompareA Timera1 wyznaczającego czas //obsługi wysyłania wiadomości - 100ms OCR1A = 782; //Przerwanie co 100ms dla oscylatora 8MHz TCCR1B |= (1<<WGM12)|(1<<CS12)|(1<<CS10); //Uruchomienie Timer1: Tryb CTC, Preskaler = 1024 TIMSK |= (1<< OCIE1A); //Zezwolenie na przerwanie od porównania - CompareA Timera1}

Na płytkach obu układów zbudowa-no kompletne układy zasilające zasilane napięciem sieciowym 230 V AC i dlatego istnieje niebezpieczeństwo porażenie elek-trycznego, co stanowi zagrożenie dla życia

i zdrowia. W związku z tym, montaż ukła-dów w tym zakresie powierzyć należy oso-bie posiadającej uprawnienia elektryczne w zakresie eksploatacji urządzeń o napię-ciu do 1 kV. Miejsca na obwodach płytek

drukowanych, gdzie występuje wysokie na-pięcie groźne dla życia i zdrowia oznaczone zostały odpowiednimi opisami.

Robert Wołgajew, EP


REKLAMA


POLECANY PRODUKT

Bluetooth Low Energy (v4.0) z czujnikami temperatury i przyspieszenia, przeznaczony do aplikacji zasilanych bateryjnie.Nowy produkt szwajcarskiego producenta modułów do komunikacji bezprzewodowej i nawigacji, firmy u-blox, jest przeznaczony do zastosowań, które wymagają wgrania własnej aplikacji lub usług/atrybutów wykorzystujących zaimplementowany stos Bluetooth. Moduł OLP425 nie potrzebuje dodatkowych komponentów, a możliwość fabrycznego wyposażenia go w czujnik temperatury, 3-osiowy akcelerometr i diody LED czyni integrację bardzo łatwą w wielu aplikacjach. Dodatkowo, producent udostępnia kody źródłowe z ich przykładowym wykorzystaniem, oraz przykładową aplikację odczytującą wskazania (dostępna dla systemu iOS).

Podstawowe parametry:• Bluetooth v4.0 – Bluetooth low energy (Bluetooth Smart).• u-blox Low Energy Serial Port Service (w modułach OLS425) – aplikacja

emulująca profil portu szeregowego (SPP) znanego z Bluetooth 2.x• procesor do obsługi aplikacji użytkownika.• interfejsy GPIO/SPI/I2C/UART.• opcjonalne czujniki (temperatury, przyspieszenia),diody LED, bateria.• łączność z Apple iOS i Google Android.

Microdis Electronics Sp. z o.o.Suchy Dwór 17, 52-271 Wrocław

tel. 713 010 400, faks 713 010 404e-mail: [email protected], www.microdis.net

Moduły u-blox OLP425/OLS425bezprzewodowy zestaw czujników


http://www.microdis.net

MINIPROJEKTY

Napięcie polaryzujące wejście jest wyzna-czone przez dzielnik zbudowany z rezy-storów R9, R10, R13, R14. Jest ono nieco wyższe, niż połowa napięcia zasilającego. Do złącza JP1 należy dołączyć mikrofon elektretowy. Elementami wykonawczymi są tranzystory T1…T3 (BUZ11) o dużej obciążalności prądowej. Rezystory R1…R3 (10 kV) ustalają potencjał masy na bram-kach tranzystorów. Rezystory R4…R6 (330 V) ograniczają prąd w wypadku przy-padkowego zwarcia. Tranzystory T1…T3 nie wymagają radiatorów.

Na płytce znajduje się wejście Cinch dla bezpośredniego doprowadzenia sygna-łu AUDIO o poziomie 0,7 V (typowe wyj-ście słuchawkowe). Źródło dźwięku można wybrać przełącznikiem S1.

Program realizuje 7 funkcji, których wyboru dokonuje się przyciskiem S2:

• Kolor czerwony.• Kolor niebieski.• Kolor zielony.• Kolor biały.• Iluminofonia.• Zmiana losowo koloru w rytm basu.

Iluminofonia LED RGBKluczem do udanej imprezy jest nie tylko dobra muzyka, ale także

dobre oświetlenie. Przedstawiony w tym artykule układ sterownika LED RGB spełni oczekiwania nawet najbardziej wybrednych

imprezowiczów.

W ofercie AVT*AVT-1853 A AVT-1853 BAVT-1853 C AVT-1853 UKWykaz elementów:R1…R3, R17: 330 VR4…R7, R18: 10 kVR8: 2,2 kVR9: 1 MVR10, R14, R15: 33 kVR11: 220 kVR12: 22 kVR13: 390 kVR16: 100 kVC1, C6: 1 mF (MKT)C2, C4: 10 pFC3: 10 mF/25 VC5: 1 nFC7, C8: 100 nFC9, C10: 100 mF/25 VC11: 100 nF (SMD 1206)Q1, Q2, Q3: tranzystory mocy np. BUZ11 lub o większej obciążalności prądowejIC1: ATmega8IC2: LM358IC3: LM78M05Dodatkowe materiały na FTP:ftp://ep.com.pl, user: 11877, pass: ragjkdt9• wzory płytek PCBProjekty pokrewne na FTP:(wymienione artykuły są w całości dostępne na FTP)AVT-1847 Miniaturowy sterownik taśmy LED

(EP 2/2015)AVT-5487 PWMLEDz: 10-kanałowy sterownik

taśm LED z interfejsem Modbuslub SPPoB (EP 1/2015)

AVT-1800 LED Dimmer – regulator oświetlenia LED (EP 5/2014)

AVT-5400 DMX Dimmer & Relay – regulatoroświetlenia i wyłącznik z interfejsem DMX (EP 6/2013)

* Uwaga:Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów








AVT1853

Schemat ideowy nowoczesnej iluminofo-nii z diodą RGB pokazano na rysunku 1. Składa się ona z mikrokontrolera, wzmac-niacza operacyjnego oraz tranzystorów mocy. Mikrokontroler (ATmega8) jest tak-towany za pomocą wewnętrznego gene-ratora RC pracującego z częstotliwością 8 MHz. Analogowy sygnał ze wzmacniacza audio jest mierzony za pomocą przetwor-nika A/C i jest dostarczany na wejście PC0.

Oprogramowanie „wybiera” z sygnału audio składowe leżące w następujących zakresach częstotliwości:

• Wysokie: 13…14 kHz.• Średnie 6…7 kHz.• Niskie 500 Hz…2 kHz.

Sposób funkcjonowania filtra pro-gramowego pokazano na rysunku 2. Następnie, program oblicza wartość natę-żenia światła dla każdego kanału i propor-cjonalnie do wyniku steruje diodą LED.

Tor wzmacniacza audio jest typową aplikacją układu LM358 zasilanego napię-ciem jednopołówkowym. Sygnał wejścio-wy jest podawany za pomocą kondensatora C1 na wejście wzmacniacza operacyjnego.


ftp://ep.com.pl

http://sklep.avt.pl

MINIPROJEKTY

Rysunek 1. Schemat ideowy iluminofonii RGB


MINIPROJEKTY

• Wyłączenie.Schemat montażowy urządzenia po-

kazano na rysunku 3. Montaż jest typowy. Rozpoczynamy go od wlutowania stabiliza-tora IC3, następnie kondensatorów C7, C8, C9, C10 i złącze ARK2. Następnym kro-kiem jest doprowadzenie napięcia stałego +12 V do złącza ARK2 i pomiar napięcie zasilającego mikrokontroler. Jeśli jest ono poprawne (+5 V na nóżkach 7 i 8 pod-stawki), to kolejnym krokiem powinno być wlutowanie rezystorów R9, R10, R13, R14. Teraz mierzymy napięcie względem masy na nóżkach 4 i 8 układu IC2 – powinno ono wynosić +5 V. Po pomiarze możemy przystąpić do montażu reszty elementów.

Na samym końcu należy umieścić układy scalone w podstawkach. Mikrofon można przylutować bezpośrednio do płytki lub na przewodach zakończonych złączem goldpin.

Prawidłowo zmontowane urządzenie (z użyciem zaprogramowanego mikrokon-trolera) nie wymaga uruchamiania i dzia-ła od razu po włączeniu zasilania i do-prowadzeniu sygnału audio. Ustawienie fusebitów mikrokontrolera pokazano na rysunku 4.

Adrian [email protected]

12 1212

12

34

Rysunek 2. Podział sygnału na pasma akustyczne

Rysunek 3. Schemat montażowy ilumino-fonii RGB

Rysunek 4. Ustawienie fusebitów mikro-kontrolera ATmega8

Optoelektroniczny czujnik zbliżeniowyDla wielu urządzeń możliwość detekcji odległości, jaka dzieli je

od przeszkody jest cenną informacją. Metody wykrywania tychże również są rozmaite: dotykowe, ultradźwiękowe lub bardziej

złożone, jak analiza obrazu z kamery. Ten projekt opisuje jeszcze inną metodę.

widzialne. Prąd tego fototranzystora rośnie, gdy odległość od przesłony maleje. Zadaniem pozostałych elementów jest wykrycie, czy ów prąd przekroczył ustalony potencjometrem.

Schemat układu widnieje na rysunku 1. Dioda modułu CNY70 jest zasilana przez re-zystor 220 V, co w układzie modelowym po-woduje przepływ przez nią prądu ok. 18 mA. Fototranzystor, z kolei, został włączony w układzie wspólnego emitera z opornikiem R2 doprowadzającym zasilanie do kolekto-ra. Komparator US2 porównuje potencjał

nadawczego. Jako nadajnik i odbiornik został wykorzystany gotowy moduł CNY70 produk-cji Vishay. W niewielkiej obudowie znajduje się dioda świecąca w podczerwieni i foto-tranzystor wraz z filtrem tłumiącym światło

Jako zjawisko wykorzystane do oceny dy-stansu od przeszkody zostało wykorzystane odbicie fali świetlnej: im bliżej się ona znaj-duje, tym większa część wyemitowanego światła odbija się z powrotem do elementu

AVT1852



MINIPROJEKTY

W ofercie AVT*AVT-1852 A AVT-1852 BAVT-1852 CWykaz elementów:R1: 220 V (SMD 1206)R2: 18 kV (SMD 1206)R3, R5: 4,7 kV (SMD 1206)R4: 2,2 MV (SMD 1206)P1: 10 kV (pot. montażowy, leżący)C1: 100 nF (SMD 1206)C2: 22 mF/16 V (SMD „B”)US1: CNY70US2: LM311J1: goldpin 3-pin, kątowy, raster 2,54 mmDodatkowe materiały na FTP:ftp://ep.com.pl, user: 11877, pass: ragjkdt9• wzory płytek PCBProjekty pokrewne na FTP:(wymienione artykuły są w całości dostępne na FTP)AVT-1711 Włącznik zbliżeniowy (EP 10/2012)AVT-1690 Włącznik zbliżeniowy (EP 8/2012)* Uwaga:Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów








Układ został zmontowany na jedno-stronnej płytce drukowanej o wymiarach 12 mm×55 mm, której schemat montażowy pokazano na rysunku 2.

Montaż należy przeprowadzić w typo-wej kolejności, z jednym zastrzeżeniem: układ CNY70 należy przylutować z zacho-waniem możliwie długich wyprowadzeń, by jego górna krawędź znajdowała się wyżej niż pokrętło P1. Napisy nadrukowane na obu-dowie tego układu powinny być skierowane w stronę tegoż właśnie potencjometru.

Układ powinien być zasilany napięciem +5 V, stabilizowanym i dobrze odfiltrowa-nym. Pobór prądu wynosi ok. 20 mA. Poziom

Rysunek 1. Schemat ideowy czujnika zbliżeniowego

Rysunek 2. Schemat montażowy czujnika zbliżeniowego

kolektora z potencjałem ślizgacza potencjo-metru P1. Jeśli przeszkoda znajduje się daleko, wówczas napięcie na wejściu odwracającym jest niższe niż na nieodwracającym i wyjście znajduje się w stanie wysokim. W przeciw-nym wypadku, napięcie UCE fototranzystora spada poniżej ustalonej granicy, tranzystor wyjściowy komparatora wchodzi w stan na-sycenia i na wyjściu pojawia się logiczne „0”.

Rolą rezystora R4 jest wprowadzenie do układu niewielkiej histerezy, aby nie wy-stąpiły oscylacje w momencie, gdy kompa-rator znajduje się na granicy przełączenia. Z kolei, R3 chroni wejście odwracające przed przepływem zbyt dużego prądu.

wysoki jest równy napięciu zasilania, zaś ni-ski ok. 150 mV.

Jedyną czynnością uruchomieniową jest prawidłowe ustawienie P1, aby wyjście zmie-niało swój stan w żądanej odległości. Przy te-stach z użyciem białej kartki papieru ksero, uzyskany zakres zawierał się w przedziale od ok. 10 mm do zera. Należy mieć na uwa-dze, iż różne materiały w różnym stopniu od-bijają promieniowanie podczerwone.

Michał Kurzela, EP

Sterownik wentylatora z czujnikiem wilgotności powietrza

Czujnik wilgotności nieprzerwanie mierzy

poziom wilgotności względnej w pomieszczeniu i steruje

pracą wentylatora wyciągu. Dokonuje się to samoczynnie,

bez ingerencji użytkownika, gwarantując optymalne

warunki wilgotności powietrza i utrzymanie higieny

pomieszczenia.

AVT1855

Pary wodna powstaje podczas wykonywa-nia takich czynności, jak: kąpiel, gotowanie, pranie, zmywanie itp. Wilgotności względ-na w pomieszczeniu wzrasta i efektem tego są pogarszające się warunki higieniczne. Aby uniknąć takich problemów należy zadbać o odpowiednią wentylację.


ftp://ep.com.pl

http://sklep.avt.pl

MINIPROJEKTY

W ofercie AVT*AVT-1855 A AVT-1855 BAVT-1855 C AVT-1855 UKWykaz elementów:R1, R2: 330 VR3: 10 kVR4, R5: 4,7 kVPR1: 10 kVC1: 1000 mFC2: 100 mFC3, C4: 100 nF/63 VD1: 1N4148LD1: LED 3 mm, zielonaLD2: LED 3 mm, czerwonaM1: mostek prostowniczy DF08T1: BC547US1: 7805US2: ATtiny13F1: bezpiecznik 100 mAK1: przekaźnik HF115F_005-2ZSTR1: transformator V30AJ-10AEP7 6V/1,2VAX1…X3: złącze ARK2/7,5 mmX4: złącze 403-04TRX5: złącze ARK2/5 mmDodatkowe materiały na FTP:ftp://ep.com.pl, user: 11877, pass: ragjkdt9• wzory płytek PCB* Uwaga:Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów








Rysunek 1. Schemat ideowy sterownika wentylatora+

S-

12

12

12

1

3

12

X5

X1-

M1

PR1

R2

R1

R3

R4

C4

X4

Rysunek 2. Schemat montażowy sterownika wentylatora

Rysunek 3. Dołączenie sterownika do sieci energetycznej

z czujnika i poprawną pracę sterownika. Gdy kolor czerwony załączany jest z większą czę-stotliwością oznacza to problem komunikacji mikrokontrolera z czujnikiem. W przypadku

załączenia przekaźnika świeci dioda czer-wona wygaszana, co około 2 sek. na 0,5 sek. oznajmiając ciągły odbiór danych z czujnika wilgotności.

Prezentowany moduł współpracuje ze standardowym wentylatorem łazienko-wym, który nie jest wyposażony w układy elektroniczne sterujące jego pracą. Zaletą za-stosowania oddzielnego czujnika wilgotności jest możliwość umieszczenia go dokładnie w tym miejscu, gdzie jest wymagana szyb-ka reakcja urządzenia na wzrost wilgotności powietrza. Często zdarza się, że wentylator z wbudowanym czujnikiem późno reagu-je na wzrost wilgotności w pomieszczeniu. Przyczyną tego jest fakt, że takie wentylatory najczęściej montuje się w znacznej odległo-ści od wanny czy kabiny prysznicowej. Może się też zdarzyć, że dotarcie wilgotnego po-wietrza do wentylatora jest blokowane przez chłodne powietrze znajdujące się w kanale wentylacyjnym.

Schemat ideowy sterownika pokazano na rysunku 1. Aby zapewnić pełną separację galwaniczną od sieci elektrycznej w urzą-dzeniu zastosowano transformator zasilają-cy o małej mocy TR1. Stabilizator US1 do-starcza napięcie +5 V, a kondensatory C1…C4 zapewniają odpowiednie jego filtrowa-nie. Pracą modułu steruje mikrokontroler ATtiny13. Poprzez złącze X4 do sterownika jest dołączony czujnik temperatury i wilgot-ności powietrza DHT11, który z mikrokon-trolerem komunikuje się za pomocą interfej-su jednoprzewodowego. Potencjometr PR1 służy do ustawiania progu załączenia prze-kaźnika K1. Diody LED zastosowane w ste-rowniku świecą w dwóch kolorach: zielonym LD1 i czerwonym LD2. Kolor zielony ozna-cza dołączenie modułu do sieci, natomiast kolor czerwony (załączany z niewielką czę-stotliwością, co około 2 sek.) odbiór danych


ftp://ep.com.pl

http://sklep.avt.pl

MINIPROJEKTY

Płytka mieści się w obudowie Z-107, któ-ra jest przewidziana do montażu na szynie TH35. Obudowa ma szerokość 53 mm (3S).

[email protected]

Rysunek 4. Dołączenie sterownika do różnych napięć

rzeczywistym bez udziału człowieka. Gdyby wentylator nie byłby wstanie usunąć wilgoci z nadzorowanego pomieszczenia i nie wyłą-czył się automatycznie, można go wyłączyć przyciskiem ze stykami zwiernymi dołączo-nym do złącza X5.

Układ należy zmontować na jednostron-nej płytce drukowanej zgodnie z rysun-kiem 2. Montaż rozpoczynamy od wlutowa-nia w płytkę rezystorów i innych niewielkich elementów, a kończymy montując kondensa-tory elektrolityczne, przekaźnik, złącza śru-bowe i transformator.

Urządzenie zmontowane bezbłędnie, z użyciem zaprogramowanego mikrokontrole-ra i ze sprawnych elementów będzie działało od razu po włączeniu napięcia zasilającego. Na rysunku 3 znajduje się przykład, jak po-prawnie dołączyć układ do sieci elektrycznej (złącze X1) oraz odbiornik np. wentylator ka-nałowy (złącze X2). Rysunek 4 przedstawia dołączenie do modułu sterownika elementów wykonawczych zasilanych np. przez zasilacz, transformator czy z akumulatora. Styki przekaź-nika wyprowadzone na złącza X2 i X3 są od sie-bie galwanicznie odizolowane. Czujnik można bezpośrednio umieścić przy obudowie lutując jego wyprowadzenia do złącza X3 lub na 3-ży-łowym przewodzie zakończonym wtyczką pa-sującą do wspomnianego złącza.

W wypadku wzrostu poziomu wilgot-ności wentylator włącza się po osiągnięciu zaprogramowanej wartości granicznej, któ-rą ustawia się potencjometrem PR1 i działa tak długo, aż wilgotność w pomieszczeniu spadnie o ok. 3 %. Proces kontroli wilgot-ności przebiega automatycznie w czasie

REKLAMA




PROJEKT CZYTELNIKA

C6. Napięcie z kondensatora C6 jest podawa-ne na stabilizator napięcia U2, a następnie na układ SG2525. Gdy przekroczy ono 8 V, układ włącza się i zaczyna się ładować kon-densator C5 z wewnętrznego źródła prądo-wego, którego wyjściem jest nóżka 8. Służy on do ustawienia czasu narastania szerokości impulsów (soft start) od momentu przekro-czenia przez napięcie zasilające 8 V – włą-czenia zasilania. SG2525 zaczyna generować impulsy sterujące. Transformator główny Tr2 wytwarza na uzwojeniu pomocniczym prze-bieg prostowany poprzez diody D3…D6 i po-dawany na kondensator C6 zasilający układ w czasie normalnej pracy. Jeżeli napięcie na kondensatorze C6 po wstępnym urucho-mieniu generatora SG2525 ładunkiem z C4 będzie podtrzymane zasilaniem z uzwojenia pomocniczego transformatora Tr2, układ za-cznie pracować normalnie i generować prze-bieg prostokątny. Gdyby układ się nie włą-czył po pierwszym naładowaniu kondensa-tora C4 np. z powodu zwarcia wyjścia łado-warki lub zbyt dużego obciążenia, napięcie na C4 obniżające swoją wartość z powodu przewodzenia tranzystora T1 zmieni poziom na wyjściu komparatora U3A na niski przy

W sprzedaży można znaleźć wiele ładowarek akumulatorów, ale każda bazuje na typowym

transformatorze sieciowym z rdzeniem żelaznym. Wymiary

i ciężar takich urządzeń o wydajności prądowej

przekraczającej 4 A są dużo większe, niż ich odpowiedników

impulsowych, pracujących z większą częstotliwością, zbudowanych przy użyciu

transformatora z rdzeniem ferrytowym. Urządzenie, które opisuję mieści się

w obudowie KM56 o wymiarach 114 mm×87 mm×51 mm,

co pozwala na przewożenie takiej ładowarki w schowku

samochodowym, aby była osiągalna zawsze wtedy, gdy jest

potrzebna.

Impulsowa ładowarka akumulatorów ołowiowych

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

zastrzega sobie prawo do dokonywania skrótów.

Projekt

222

transformatora Tr2 na rysunku 2. Kontroler bazuje na układzie scalonym sterownika SG2525 (lub SG3525), który jest wykorzy-stany do wytworzenia przebiegu prostokąt-nego podawanego na transformator steru-jący tranzystorami kluczującymi przebieg napięcia na transformatorze głównym Tr2. Dodatkowo, układ SG spełnia funkcję re-gulatora napięcia poprzez regulację współ-czynnika wypełnienia impulsów podawa-nych na tranzystory a także ogranicza prąd do wartości ustalonej za pomocą rezystora R12.

Po włączeniu układu, prąd poprzez bez-pieczniki F1 i F2, a następnie mostek pro-stowniczy Br1 ładuje kondensatory C2 i C3, z których napięcie poprzez rezystory R1 i R2 ładuje kondensator C4. Komparator z histe-rezą wykonany na układzie U3a porównuje napięcie na kondensatorze C4 z napięciem na diodzie Zenera D2. Gdy napięcie na C4 przekroczy wartość, na wyjściu wzmacnia-cza operacyjnego oraz bramce tranzystora T1 pojawi się jego napięcie zasilania. Tranzystor ten rozładuje kondensator C4 poprzez rezy-stor R20 ograniczający prąd przewodzony przez T1, ładując tym samym kondensator

Ładowarka jest przeznaczona do szybkiego naładowania akumulatora. Natężenie prądu ładowania można ustawiać za pomocą po-tencjometru. Dlatego, gdy zacznie on spadać, można podwyższać prąd, aby dzięki temu szybciej naładować akumulator (np. w 4 go-dziny). Dzięki możliwości regulowania prą-du można około dwukrotnie szybciej nałado-wać akumulator w porównaniu z ładowarką bez takiej regulacji. Maksymalny prąd łado-wania wynosi około 8 A i został osiągnięty bez konieczności stosowania radiatorów. Zamiast nich został użyty wydajny wenty-lator firmy Sunon (model ME50151V1-A99 o wymiarach 50 mm×50 mm×15 mm).Urządzenie może oddawać do obciążenia prąd o większym natężeniu, jeżeli użyjemy transformatora z rdzeniem o większym prze-kroju oraz umieścimy diody i tranzystory na radiatorach.

Zasada działaniaSchemat ideowy kontrolera ładowarki po-kazano na rysunku 1, natomiast płytki



Rysunek 1. Schemat ideowy płytki kontrolera

Wykaz elementówPłytka kontrolera

Rezystory:R1, R2: 27 kV/1 WR3, R5: 8,2 kVR4, R15: 4,7 kVR6, R7: 22 kVR8, R9: 19 VR10: 47 VR11: 5 kV (potencjometr liniowy)R12: 1,8 V/2 WR13: 10 V/7 WR14: 10 kVR16…R20: 10 VKondensatory:C1: 4,7 nFC2, C3: 100 m/200 VC4: 1 mF/25 VC5: 4,7 mFC6: 100 mF/25 VC7: 2,2 nFC8: 100 nFPółprzewodniki:DZ1: dioda Zenera 24 V/0,4 WDZ1: dioda Zenera 5,1 V/0,4 WBr1: min 4A np. GBS4G – DIOT1: MOSFET-N min. ID=2 A (np. IRFZ 24NPBF)T2…T5: MOSFET-N min. ID=10 A/400 V (np. IRF740 PBF)U1: SG2525 (lub SG3525)U2: LM7810U3: LM358Inne:Tr1: E20/16/10, WE-1952V (opis w tekście)F1, F2: FST 1 AJ1…J3: złącze DG126-5.0-2P14

Płytka Tr2Kondensatory:C9: 470 mF/25 VPółprzewodniki:D3…D6: 1N4148D7…D10: prąd przewodzenia min. 8 A (np. MBR1660)Inne:L1: 45 mH, 41 zw. na żółtym rdzeniu ze-wnętrzna 25 mm (opis w tekście)Tr2: E32/16/9, WE-1802H (opis w tekście)J4…J6: złącze DG126-5.0-2P14

jego wartości wyznaczonej tym razem przez równanie , tranzystor T1 przestanie przewo-dzić i cykl ładowania C4 przez rezystory R1, i R2 się powtórzy. Częstotliwość oscylatora SG jest ustawiona za pomocą rezystora R15

i kondensatora C1 i wynosi około 33 kHz. Zwiększając rezystancję i pojemność zmniej-szamy częstotliwość.

Rezystor R10 służy do ustawiania od-stępu pomiędzy dodatnimi i ujemnymi

połówkami prostokąta (martwa strefa). Jego wartość powinna mieścić się w granicach 0…150 V. Wyjściem przebiegu są nóżki 11 i 14. Poprzez rezystory R8 i R9 ograniczające prąd obciążenia SG2525, przebieg wyjściowy


REKLAMA

http://www.stm32.eu

jest podawany na transformator Tr1 sterują-cy przez rezystory R16…R18 (kształtujące impuls bramkowy) na bramki tranzystorów kluczujących MOSFET T2…T5, które po-przez rezystor R13 zabezpieczający je przed różnymi „niespodziankami” oraz dławik L1 ograniczający szybkość narastania prądu przez nie płynącego (w razie zwarcia wyj-ścia, przeciążenia lub uruchamiania) zasilają transformator główny Tr2.

Zadaniem transformatora Tr1 jest od-izolowanie poszczególnych źródeł tranzy-storów (bo ich potencjały są różne) oraz zapewnienie takich samych kształtów prze-biegów na odpowiednich parach bramek tranzystorów znajdujących się po przekąt-nej i załączanych na zmianę, w zależności od polaryzacji przebiegu sterującego, aby na transformatorze Tr2 występował prze-mienny przebieg prostokątny. Potencjometr R11 i rezystor R3 służą do regulowania napięcia na nóżce 9 układu SG2525, czyli zmiany współczynnika wypełnienia im-pulsów podawanych na bramki tranzysto-rów T2…T5, tym samym również napięcia na wyjściu i prądu ładowania akumulatora. Nóżka 10 służy do skracania czasu trwania połówek prostokąta włączających tranzysto-ry w momencie przekroczenia ustawionej maksymalnej wartości prądu obciążenia. Do tego celu służą rezystory R14, R12 oraz kondensator C7. Na kondensator C7 poprzez rezystor R14 jest podawany spadek napięcia z rezystora R12. Gdy napięcie na kondensa-torze C7 przekroczy 0,8 V, układ SG odcina impuls wyjściowy i teraz kondensator C7 za-czyna się rozładowywać przez rezystory R12 i R14. Czas rozładowania jest wyznaczany przez stałą czasową obwodu R12-R14-C7. Zależy od niego, po jakim czasie generowa-nie impulsów sterujących zostanie zatrzy-mane, a później wznowione. Od oporności rezystora R12 (zwiększanie/zmniejsza prąd) zależy maksymalny prąd wyjściowy układu i dla rezystancji 1,8 V wynosi on około 8 A.

Montaż i uruchomienieModelowa ładowarka została wykonana na dwóch samodzielnie wykonanych płyt-kach drukowanych, z których płytka kon-trolera jest na laminacie dwustronnym, a transformatora głównego Tr2 z układem prostowniczym i kondensatorem wyjścio-wym na jednostronnym. Jeśli ktoś skorzysta z wzorów płytek zamieszczonych na rysun-kach 3…6, to montaż elementów powinien rozpocząć od wlutowania przelotek, zwo-rek oznaczonych na płytkach zieloną linią – jednej na płytce transformatora Tr2, dwóchna płytce kontrolera SG. Następnie lutujemy pozostałe elementy rozpoczynając od ele-mentów najmniejszych i tak, aby np. wlu-towane tranzystory nie przeszkadzały przy wlutowywaniu transformatora Tr1 lub Tr2. Pamiętajmy też o obustronnym lutowaniu

Rysunek 2. Schemat ideowy płytki transformatora Tr2

Rysunek 4. Widok ścieżek od strony mie-dzi na płytce transformatora Tr2

Rysunek 3. Rozmieszczenie elementów na płytce transformatora Tr2

Rysunek 5. Rozmieszczenie elementów i widok ścieżek od strony elementów (niebie-skie) i miedzi (czerwone) na płytce kontrolera

Rysunek 6. Widok ścieżek płytki kontrolera od strony miedzi

PROJEKT CZYTELNIKA


napięcia na bramkach tranzystorów w razie użycia tranzystorów o znacznych pojemnoś-ciach bramka-źródło.

Liczbę zwojów transformatora Tr2 zmie-nia się odwrotnie proporcjonalnie do prze-kroju rdzenia (większy rdzeń np. E42, mniej zwojów na Volt). Dla rdzenia E42 i karkasu WE-2154-1S będzie to odpowied-nio na uzwojenie pierwotne 115 zwojów, na wtórne 8 zwojów, a na pomocnicze 10 zwojów. Uzwojenie pierwotne będzie nawi-nięte trzema drutami DNE 0,4 mm, wtórne 34 drutami o tej samej średnicy, a uzwo-jenie pomocnicze 1×DNE 0,4 mm, co da wydajność prądową ładowarki ponad 17 A. Urządzenia o takiej mocy powinny być wypo-sażone w szeregowo połączony z zasilaniem 230 VAC dławik, np. taki, jak do niedawna był stosowany w zasilaczach komputero-wych (tzw. filtr PFC służący do wygładza-nia szpilek prądu ładujących kondensatory filtrujące). Rdzenie po nawinięciu powinny być ściśnięte paskiem blachy skręconym śrubami lub zlutowanym, lecz oklejenie ich kilkoma warstwami biurowej taśmy klejącej też daje zadowalające rezultaty.

Podczas uruchamiania układu należy pamiętać, że na jego elementach występuje napięcie niebezpieczne dla życia, a przerób-ki i modyfikacje wykonywać tylko przy wy-łączonym zasilaniu.

Uruchomienie układu rozpoczynamy od połączenia płytek przewodami, włącza-my szeregowo z zasilaniem z sieci do złącza 230 V J1 płytki kontrolera żarówkę o mocy około 60 W/230 V. Włączamy zasilanie 230 V, żarówka powinna błysnąć i zgasnąć. Jeżeli się świeci, to gdzieś jest błąd w montażu, błędny obwód drukowany, zimne luty lub uszkodzony element. Następnie przekręca-my suwak potencjometru R11 w stronę zasi-lania, podłączamy na chwilę (żeby nie spalić żarówki 12 V) do wyjścia układu (J1 płytki z Tr2) żarówkę 12…24 V/20…50 W. Żarówka ta powinna zaświecić jasno, a żarówka 230 V powinna zacząć się lekko żarzyć. Jeżeli tak nie jest szukamy błędów w układzie czyli: Wyłączamy zasilanie 230 V, odłączamy ża-rówkę 12 V, dołączamy dodatkowo zasilacz zewnętrzny o napięciu około 15 V do złącza J2 płytki kontrolera, włączamy zasilanie 15 V, włączamy 230 V przez wspomnianą szerego-wo żarówkę 60 W, ustawiamy suwak poten-cjometru R11 w stronę zasilania. Do wyjścia układu dołączamy żarówkę 24 V – żarówka ta powinna się zaświecić, a żarówka szerego-wa w obwodzie 230 V powinna zacząć się ża-rzyć. Oznacza to, że układ startowy nie dzia-ła. Jeżeli żarówka 24 V się nie świeci, ozna-cza to niesprawność układu głównego, czyli powiązanego z SG2525, czego przyczyną może być błędnie nawinięty Tr1, zimne luty, błąd w montażu lub uszkodzone elementy i/lub układu startowego – te same przyczyny z wyjątkiem błędu w Tr1. Podczas szukania

a po drugiej dla drugiej pary znajdującej się po przekątnej mostka – również 4 końcówki). Na końcu karkasu, po jednej i po drugiej stro-nie rdzenia znajdują się po jednej końcówce strony pierwotnej – pozostałe dwa wypro-wadzenia karkasu. Uzwojenia powinny być odizolowane od siebie cienkim materiałem izolacyjnym np. tereszpan 0,15 mm lub po-dobnym. W układzie modelowym użyto do-datkowo transformatora izolującego stronę pierwotną od wtórnej, ponieważ transfor-mator Tr2 został nawinięty zanim powstał obwód startowy i nie chciałem go zmarno-wać, lecz tu opisuję wersję, w której rolę separacyjną spełnia uzwojenie pomocnicze nawinięte na transformatorze głównym. Nie zmienia to działania układu. a jedynie elimi-nuje jeden transformator z układu.

Transformator Tr2 jest nawinięty na kar-kasie WE-1802H i rdzeniu E32/16/9 z ma-teriału 3C90 (może być inny o podobnych właściwościach materiał np. 3F3). Zasady nawijania są takie same, jak dla Tr1, ale w tym wypadku należy większą uwagę przy-łożyć do izolacji strony wtórnej od pierwot-nej właściwym materiałem izolacyjnym typu tereszpan, aby zmniejszyć ryzyko przedo-stania się napięcia przekraczającego 300 V na stronę wtórną transformatora. Uzwojenia wtórne to 15 zwojów 2×DNE 1,2 mm połą-czone równolegle – dla napięcia wyjściowe-go. Uzwojenie pomocnicze zasilające układ – 20 zwojów DNE 0,4 mm. Uzwojenie pier-wotne 235 zwojów DNE 0,4 mm. Uzwojenia wtórne i pierwotne można nawinąć wielo-ma drutami odizolowanymi od siebie tzw. licą, aby zminimalizować efekt wypierania prądu z wnętrza przewodnika. Można taki drut nabyć np. na Allegro. Do tego celu moż-na zastosować DNE o takiej liczbie zwojów i przekroju, aby sumaryczny przekrój wyno-sił dla uzwojenia wtórnego około 2 mm2 przy 8 A, np. 7×DNE 0,6 mm lub licą 28×DNE 0,3 mm itp. Nawinięcie nie jest dużym prob-lemem gdyż uzwojenia wtórne nie zawierają wiele zwojów. Na uzwojenie pierwotne moż-na użyć np. 2×DNE 0,3 mm, jeżeli komuś zależy na „wyciśnięciu” z transformatora jak najwięcej i ma odpowiednie możliwości.

Ładowarkę można przebudować przysto-sowując ją do większego prądu obciążenia. Można to zrobić zmieniając transformator na większy, nawinięty grubszym drutem oraz używając odpowiednich diod na ra-diatorach. Trzeba wtedy zwiększyć moc re-zystora R13 do około 30 W lub np. dać trzy szeregowo połączone 3,3 V/10 W oraz zwięk-szyć pojemność kondensatorów filtrujących do 220 mF. Przy zastosowaniu mocniejszych tranzystorów wytrzymujących w impulsie prąd np. 50 A można zmniejszyć wartość re-zystora R13 np do 6,8 V, jego moc do 20 W, zmniejszając tym samym straty i zwiększa-jąc sprawność ładowarki. Można też zmienić U2 na 7812, co da krótszy czas narastania

końcówek elementów, co będzie wymagało nieco wprawy. W niektórych elementach być może trzeba będzie wygiąć nieco nóżki, gdyż mogą one zachodzić na inne, lecz zmniejsze-nie wymiarów urządzenia wynagrodzi nam ten trud.

Tranzystory kluczujące T2…T5 to MOSFET-N o napięciu UDS co najmniej 400 V oraz ID minimum 10 A, w obudowach co najmniej TO-220, jeżeli nie umieszczamy ich na radiatorach. Tranzystor T1 może być dowolnym MOSFET-N o minimalnym prą-dzie ID 2 A i odpowiednim rozmieszczeniu wyprowadzeń. Diody prostownicze to dio-dy Schottky lub inne odpowiednio szybkie (250 ns lub mniej) i prądzie przewodzenia minimum 8 A, w obudowie umożliwiają-cej odprowadzenie ciepła. Diody krzemowe mają większy spadek napięcia i w razie ich użycia należy sprawdzić czy nie będą one wymagały niewielkich radiatorów przy prą-dach rzędu 6 A lub więcej. Można to zrobić termometrem (temperatura obudowy nie powinna przekroczyć około C) lub metodą uproszczoną nagrzewając układ przy po-żądanym prądzie maksymalnym, na który dmucha niezbyt silnie wentylator który ma pracować w ładowarce i po minucie odłą-czyć zasilanie, następnie szybko dotknąć diod np. wacikiem zanurzonym w kropli wody, woda może szybko odparować lecz nie powinien być słyszalny syk i efekt wrze-nia wody na diodach. Jeżeli woda nie wrze, procedurę powtarzamy z tym, że tym ra-zem sprawdzamy po czasie 5 minut. Jeżeli jest słyszalny syk i woda wrze, oznacza to, że prąd jest zbyt duży i należy dać radiatory na diody lub ograniczyć prąd.

Jako dławik L1 zastosowano dławik z za-silacza komputerowego na żółtym rdzeniu o średnicy zewnętrznej 25 mm i 41 zwojach,ale można użyć innego dławika na rdzeniu z żelaza spiekanego o indukcyjności około 45 mH. Transformatory sterujący Tr1 i głów-ny Tr2 są nawinięte na karkasach firmy Weisser.

Transformator Tr1 jest nawinięty na kar-kasie WE-1952V i ma rdzeń E20/10/6 z mate-riału 3C90, ale można wykorzystać inny ma-teriał i inne karkasy o podobnych właściwoś-ciach np. 3F3. Uzwojenia wtórne, to cztery oddzielne uzwojenia liczące po 30 zw. DNE 0,3 mm. Uzwojenie pierwotne ma 35 zw. DNE 0,4 i nawijamy je na wierzchu. Zwoje należy nawijać starannie, jeden przy drugim, w razie potrzeby dociskając je do siebie nie-zbyt twardym materiałem np. plastikowym śrubokrętem. Wszystkie uzwojenia nawija-my w tym samym kierunku, zdrapując lakier na końcach nożem, okręcając o kolejne wy-prowadzenia karkasu i lutując, poczynając od tej samej strony karkasu, zarówno po jed-nej, jak i po drugiej stronie rdzenia (po jednej stronie rdzenia wyprowadzone są uzwojenia dla jednej pary tranzystorów – 4 końcówki,



i ustawiając napięcie akumulatora pokręt-łem ładowarki na 15 V, spoglądać przy tym na amperomierz czy prąd jest już dosta-tecznie mały. Przyśpieszone ładowanie akumulatora można zrealizować pilnując, aby prąd ładowania utrzymywał się na od-powiedniej wartości np. 0,15 C i co jakiś czas (co pół godziny) mierzyć czy przy usta-wieniu 15 V na akumulatorze (latem) spadł on już do 0,02 C (zimą przy 15,8 V). Jeżeli ktoś zamierza umieścić ładowarkę w więk-szej obudowie, można wstawić w urządzenie woltomierz.

Łukasz Karł[email protected]

rozładowanym do 12 V na 0,1 C przez dłuż-szy czas może doprowadzić do utrzymywa-nia się na nim po naładowaniu znacznego prądu i w konsekwencji – doprowadzić w dłuższym czasie do uszkodzenia akumu-latora. Dlatego najpewniej koniec ładowania określa napięcie akumulatora równe 15 V przy 20°C, a w zimie przy -10°C to napię-cie powinno wynosić około 15,8 V przy końcowym prądzie ładowania wynoszącym 0,02 C. Na przykład, dla akumulatora 45 Ah, ten prąd wyniesie około 0,9 A. Najlepiej sprawdzać prąd ładowania co jakiś czas, np. co godzinę, dołączając miernik uniwer-salny do akumulatora w czasie ładowania

Fotografia 8. Widok urządzenia zamontowanego w obudowie

Fotografia 7. Widok zmontowanych i skręconych płytek ładowarki

błędu może być pomocny oscyloskop lub miernik indukcyjności. Zwykle przyczyną niesprawności jest transformator Tr1.

Na bramkach tranzystorów przewodzą-cych po przekątnej sygnały z Tr1 powinny mieć taki sam kształt, a na nieprzewodzą-cych mieć fazę odwróconą. Jeżeli tak nie jest, trzeba zamienić z sobą końcówki transforma-tora podłączone do tranzystora, w którym ten kształt nie zgadza się z pozostałymi. W razie problemów proszę pisać na mojego e-maila. Jeżeli żarówka świeci, to sprawdzamy układ startowy, czyli: wyłączamy zasilanie 230 V, odłączamy zasilanie 15 V i żarówkę 24 V od układu, włączamy zasilanie 230 V, spraw-dzamy woltomierzem napięcie na końców-ce 1 układu U3 (za pomocą dolutowanych przewodów), powinno ono zmieniać wartość co kilka sekund z zera na około 22 V i szybko spadać. Następnie sprawdzamy czy na nóż-kach 13 i 15 układu U1 dzieje się to samo z tym, że napięcie będzie się zmieniać od zera do około 19 V. Jeżeli napięcie na U1 w ogóle nie występuje, to gdzieś jest błąd w montażu. Błędnie wykonana płytka druko-wana, zimne luty lub uszkodzony element.

Płytki po sprawdzeniu działania skrę-camy dwiema śrubami M3×40 mm z na-łożonymi tulejkami dystansowymi np. TDYS3.6/35 o średnicy wewnętrznej więk-szej od 3 mm i długości około 35 mm (foto-grafia 7). W obudowie trzeba wywiercić lub wyciąć otwory wentylacyjne, aby powietrze przepływało z lewego tylnego boku obudo-wy do prawego przedniego boku obudowy, zasysane od spodu i wydmuchiwane nacię-tymi otworami w bocznej ściance obudowy. Po przyłączeniu wszystkich przewodów i usunięciu w obudowie występów przeszka-dzających w umieszczeniu płytek i wentyla-tora wkładamy układ do obudowy.

Otwory w płytkach są tak wykonane, aby obok płytki z Tr2 zmieścić wentyla-tor o grubości 15 mm, a z lewej strony am-peromierz o wymiarach 51 mm×51 mm wskazujący prąd ładowania. Obwody łado-warki zamontowane w obudowie pokazano na fotografii 8.

Metody ładowaniaObsługa urządzenia sprowadza się w naj-prostszym wypadku do ustawienia na rozła-dowanym akumulatorze pożądanego prądu ładowania np. 0,1 C, gdzie C to pojemność akumulatora w Ah i czekanie, aż prąd ten spadnie do wartości małej w porównaniu z początkowym prądem ładowania, czyli np. 20% początkowego prądu ładowania, gdyż zwykle nie będzie nam zależało na peł-nym naładowaniu akumulatora, a tylko doładowaniu, aby uruchomić samochód np. zimą. Stopień rozładowania akumula-tora to sprawa dyskusyjna, gdyż raz może być on rozładowany do 10 V, innym razem do 12 V i ustawienie prądu na akumulatorze

PROJEKT CZYTELNIKA


mailto:[email protected]%C5%82adowanym

PODZESPOŁY Mały wyświetlacz OLED

niezbędnikZAWARTOŚĆ DODATKOWEJ PŁYTY DVD

EP 4/20151. Altera Quartus II 14.1.0.186Środowisko projektowe dla użytkowników układów FPGA i CPLD firmy Altera.

2. ARM MDK dla STM32F0/STM32L0Kompletna, bez ograniczeń funkcjonalnych wersja pakietu ARM-MDK z popularnym IDE o nazwie uVision obsługująca mikrokontrolery z rodzin STM32L0 i STM32F0.

3. Infineon DAvE 4Oficjalna wersja nowej generacji (4.x) pakietu programistycznego DAvE firmy Infineon.

4. Infineon XMC Peripheral Libs 1.0.0.Pakiet bibliotek zawierających procedury obsługi peryferii wbudowanych w mikrokontrolery z rodzin: XMC4500, XMC4400, XMC4200, XMC4100, XMC1300, XMC1200 oraz XMC1100.

EP 3/20151. Analog Devices ElvesProgramowy asystent konfiguracji/parametryzacji bibliotek progra-mowych dla mikrokontrolerów ADuCM7000.

2. Analog Devices PLAToolPakiet konfigurujący matrycę logiki programowalnej PLA, zintegrowanej w mikrokontrole-rach ADuCM7000.

3. Analog Devices WASPOprogramowanie do badania wydajności toru analogowego ADuC702x.

4. ARM DS5 Ultimate EvalWersja ewaluacyjna środowiska programistycznego firmy ARM.

5. Cypress PSoC CreatorPakiet PSoC Creator firmy Cypress wyposażony w biblioteki Component Pack 1.

6. Freescale Kinetis Design Studio 2.0Bezpłatne środowisko progra-mistyczne KDS firmy Freescale (Windows i Linux).

7. Freescale USBDMOprogramowanie narzędziowe dla programatora USBDM (KINE-TIS, ColdFire oraz HS(S)08).

8. SiliconLabs Simplicity StudioKompletne, bezpłatne środowisko programistyczne firmy Silicon Labs dla mikrokontrolerów z rdzeniem 8051 oraz: EFM32 Gecko, EFM32 Giant Gecko, EFM32 Leopard Ge-cko, EFM32 Tiny Gecko, EFM32 Wonder Gecko oraz EFM32 Zero Gecko (Windows 7, Linux, iOS).

EP 2/20151. Altera Quartus II 14.1Pakiet Quartus II firmy Altera (bezpłatny Webpack) z kompletem bibliotek do syntezy logicznej.

2. Cadsoft EagleOprogramowanie do projektowa-nie płytek drukowanych.

3. DesignSparkPCBBezpłatny pakiet projektowy udostępniony przez firmę RS Components.

4. Freescale FreemasterGraficzny pakiet konfiguracyjno--debugujący do analizy pracy mikrokontrolerów Kinetis.

5. Microchip MCC MPLAB X PluginPlugin o nazwie Code Configu-rator dla pakietu MPlab X firmy Microchip.

6. Microchip MPlab X 2.30IDE MPlab X firmy Microchip.

7. MultiSIM BLUEBezpłatna wersja pakietu Multi-SIM firmy National Instruments.

EP 1/20151. Lattice_Diamond_x86_x64Wersja instalacyjna środowiska projektowego Diamond firmy Lattice (Windows 32- i 64-bit).

2. PSoC Designer 5.4 CP 1Pakietu projektowy firmy Cypress.

3. SiLabs_SimplicityStudioZintegrowane środowiska progra-mistyczne dla ARM-ów od Silicon Laboratories.

4. TI_Energia_IDEWersje instalacyjne (dla Windows, MacOS i dwóch wersji Linuksa- 32 i 64) środowiska programistycznego Energia.

EP 12/20141. AD14_OfflineSetup14_3_13Najnowsza - przed pojawieniem się szeroko zapowiadanej v15 - wersja Altium Designer.

2. Analog Devices SigmaStudioOprogramowanie narzędziowe do projektowania torów audio realizowanych na procesorach SigmaDSP.

3. Cypress_EZ-USB FX3 SDK v1.3.1 for WindowsPakiet SDK dla aplikacji USB rea-lizowanych na mikrokontrolerach FX3 firmy Cypress Semiconductor.

4. Cypress_PSoC Programmer 3.21Program obsługujący programator ISP mikrokontrolerów PSoC firmy Cypress Semiconductor.

5. Cypress_PSoC_Creator_3Najnowsza wersja oprogra-mowania narzędziowego do implementacji projektów w konfigurowalnych mikrokon-trolerach PSoC firmy Cypress Semiconductor.

6. Cypress_Sense and Control Dashboard v2.0.39Oprogramowanie do monitorowania i analizy działania sensorów zbliże-niowych mikrokontrolerów PSoC.

7. e2 studio 3.1.0.24Kompletne środowisko programistyczne przeznaczone dla 32-bitowych mikrokontrolerów RX100.

8. Infineon_DAVE v3.1.10Pakiet programistyczny firmy Infineon przeznaczony dla mikro-kontrolerów z rodziny XMC.

9. TI_CodeComposer 6Środowisko projektowe dla mikro-kontrolerów i mikroprocesorów (także DSP) produkowanych przez TI.

EP 11/20141. Atmel Studio 6.2 (build 1153)Środowisko programistyczne dla mikrokontrolerów firmy Atmel.

2. Crossworks for ARMŚrodowisko programistyczne dla mikrokontrolerów z rdzeniami Cortex-M.

3. MDK-ARM Version 5.12Najnowsza edycja pakietu MDK--ARM (Keil/ARM) z popularnym IDE o nazwie uVision.

4. NXP Flashmagic ToolNajnowsza wersja programu sterującego pracą programatorów ISP dla mikrokontrolerów firmy NXP.

5. STLink 3.4.0Najnowsza wersja programu sterującego pracą programatora ST-Link i pochodnych (opracowa-nie STMicroelectronics dla STM32 i STM8).

6. STM32F429Discovery .NET Micro FrameworkPakiet bibliotek umożliwiających implementację środowiska .NET w mikrokontrolerach STM32.

7. STM32 CubeMXNajnowsza wersja pakietu narzędziowego do graficznej konfiguracji peryferiów w mikro-kontrolerach STM32.

8. ST STVP 32Zestaw programów narzędzio-wych STVP i STVD, tworzących środowisko programistyczne dla mikrokontrolerów ST7.

9. Xilinx Vivado SDK Win 2014.3 1004 1Najnowsza wersja pakietu Vivado.

EP 10/20141. Actel LIBERO IDEBezpłatne środowisko dla progra-mistów korzystających z układu FPGA firmy Actel.

2. Actel LIBERO VaultOpcjonalne rozszerzenie środowi-ska LIBERO firmy Actel.

3. Analog Devices PLAtoolM3 v1.2

Program narzędziowy do konfigu-rowania bloków PLA w mikrokon-trolerach ADuCM320.

4. Microchip MCG3130 Software PackagePakiet oprogramowania i sterowników do obsługi inter-fejsu gestów 3D firmy Microchip – układu MCG3130.

5. Microchip MPLAB HARMONYWtyczka dla środowiska MPLAB spełniająca rolę aplikacyjnego frameworka, który ułatwia i przyspiesza pisanie programów dla PIC32.

6. Microchip MPLAB X IDE v2.20Najnowsza wersja popularnego środowiska programistycznego firmy Microchip.

7. SliconLabs Simplicity Studio Cortex-Mx IDENajnowsza wersja bezpłatnego środowiska programistycznego firmy Silicon Labs.

EP 9/20141. 3D Tool V11Bezpłatna wersja pakietu do wizualizacji, konwersji i analizy modeli 3D.

2. Blender 2.71 Win64Najnowsza wersja ewaluacyjna pakietu do projektowania i mode-lowania 3D o nazwie Blender.

3. BRL-CAD 7.24.0Najnowsza wersja open--source’owego narzędzia do modelowania 3D, szczególnie przydatna do projektowania obudów urządzeń elektronicznych oraz obudów podzespołów elektronicznych.

4. Xilinx Vivado SDK 2014.2.0612Najnowsza wersja pakietu do projektowania w FPGA i SoC o nazwie Vivado firmy Xilinx.

EP 8/20141. Altera_Quartus_II_14.0.0.200Najnowsza, bezpłatna wersja pa-kietu projektowego dla układów PLD firmy Altera, obsługująca m.in. CPLD z rodziny MAX10.

2. LTSpiceIV_07_2014Najnowsza wersja popularnego symulatora układów analogowych – LTSpice IV.

3. MDK ARM 5.11aNajnowsza wersja bazowego pakietu instalacyjnego środowiska ARM-MDK (z popularnym IDE uVision), które jest zorientowane na mikrokontrolery wyposażone w rdzenie firmy ARM.

4. Renesas e2Studio 3.0.0.22Najnowsza wersja zintegrowa-nego środowiska programistycz-nego firmy Renesas, które bazuje na GCC i Eclipse.

5. TI_Code Composer Studio 6Najnowsza wersja pakietu progra-mistycznego Code Composer firmy Texas Instruments.

EP 7/20141. AnyCAD Viewer 3.0Najnowsza wersja bezpłatnej przeglądarki plików modeli 3D pochodzących z różnych programów CAD.

2. AnyExchange3D 5Najnowsza wersja konwertera modeli 3D.

3. ARM-MDK 5.10 dla XMC1000Bezpłatna wersja pakietu MDK z IDE uVision, przeznaczona wyłącznie do obsługi mikrokon-trolerów XMC100 firmy Infineon (rdzeń Cortex-M0).

4. AtmelStudio 6.2Najnowsza wersja bezpłatnego pakietu przeznaczonego do realizacji projektów na mikro-kontrolerach firmy Atmel.

5. Eagle 6.6.0Najnowsza wersja programu do projektowania obwodów drukowanych.

6. Infineon DAvE 3.1.10Najnowsza wersja środowiska programistycznego firmy Infineon przeznaczonego do realizacji projektów na mikrokontrolerach z rdzeniami Cortex-M firmy Atmel.

7. Microchip MPLAB X IDE v2.10Najnowsza wersja bezpłatnego IDE firmy Microchip w wersjach

dla iOS, Linuksa i Windows.

8. RF AppCAD 3.0.2Uniwersalny kalkulator wspomagający obliczenia torów radiowych i torów transmisyjnych dla zakresów RF.

9. STMicroelectronics STM32MAT--TargetPakiet oprogramowania umożliwiającego przygotowanie aplikacji w MAtlabie na mikrokon-trolery STM32.

10. STMicroelectronics STM Studio 3.3Nowa wersja pakietu STM Studio, który służy do wspomagania diagnostyki działania aplikacji na mikrokontrolerach STM8 i STM32.

11. ST SPC56 Studio 3.0Najnowsza wersja bezpłatnego środowiska programistycznego dla mikrokontrolerów SPC56 (rdzeń PowerPC) firmy STMicro-electronics.

12. TI Code Composer Studio Version 6.0.0.00190Najnowsza wersja Code Compo-sera firmy Texas Instruments.

13. TI PLCLite Industrial Power--Line Communication ModemPakiet bezpłatnych bibliotek obsługujących protokoły transmisji danych za pomocą modemów PLC (z medium w postaci linii energetycznych).

EP 6/20141. Exar CAD ComponentsPakiet bibliotek komponentów (jest ich blisko 600!) dla programów CAD w formacie BXL, przygotowanych i udostępnionych przez firmę Exar.

2. Front Designer 4.3.1Program narzędziowy do pro-jektowania paneli czołowych urządzeń elektronicznych, który jest wyposażony w moduł współ-pracy z obrabiarkami CNC, dzięki czemu wykonanie tego istotnego fragmentu obudowy można zautomatyzować i przyspieszyć.

3. Murata NTC Voltage SimulatorProsty w obsłudze symulator ter-mistorów produkowanych przez firmę Murata, który umożliwia nie tylko przeanalizowanie ich działania, ale także dobranie właściwego elementu do wymo-gów aplikacji.

4. Murata EMI Filter Selector--SimulatorNarzędzie wspomagające dobór i analizę filtrów EMI do wymo-gów aplikacji.

5. Murata Medium Voltage Capacitors SelectorNarzędzie wspomagające dobór kondensatorów średnionapię-ciowych z oferty firmy Murata do specyfiki aplikacji. Umożliwia ono świadome wybranie typu kondensatora z bogatej oferty producenta.

6. Murata Power Inductor SelectorKolejna na naszej płycie bezpłatne narzędzie udostępnione przez firmę Murata: selektor wspo-magający dobór typu dławika do wymogów aplikacji, przy czym służy ono przede wszystkim do dobierania dławików mocy.

7. NXP LPCOpen 1.03/2.01Najnowsze wersje oprogramo-wania LPCopen dla mikrokontro-lerów LPC firmy NXP. Na płycie publikujemy wszystkie obecnie dostępne warianty i wersje tego pakietu.

8. NXP LPCxpresso 7.1.1.125Najnowsze wersje środowiska IDE LPCxpresso (LPCware dla mikrokontrolerów LPC firmy NXP) dla Windows i Linuksa.

9. SiLabs Simplicity StudioNajnowsza wersja zintegrowane-go środowiska programistycznego dla konstruktorów korzystających z mikrokontrolerów z rdzeniami Cortex-M produkowanymi przez firmę SiliconLabs.10. Murata SimSurfing 3.4.1Udostępniony bezpłatnie przez firmę Murata symulator podzespołów analogowych (z bazą modeli pochodzących oczywiście z oferty firmy Murata) w tym: kondensatory różnego typu, cewki i dławiki, filtry EMI,

termistory, pozystory itp. Łącznie w bibliotekach zawarto ponad 15000 typów elementów.

11. Xilinx Vivado SDK 2014.1_0405_1Najnowsza, bezpłatna wersja pa-kietu projektowego dla układów FPGA firmy Xilinx.

EP 5/20141. ABViewer 9Pakiet oprogramowania CAD umożliwiającego podgląd i podsta-wową edycję modeli 3D, w tym zapisanych w formacie STEP.

2. AVX SpiCap 3Opracowane i udostępnione przez firmę AVX oprogramowanie do symulowania kondensatorów ceramicznych.

3. CADstarExpress 14Najnowsza wersja pakietu do projektowania PCB firmy Zuken (w wersji bezpłatnej), z dokumentacją i programami pomocniczymi.

4. CrossWorks ARMNajnowsza wersja pakietu progra-mistycznego dla konstruktorów korzystających z mikrokontrolerów wyposażonych w rdzenie ARM Cortex-M, Cortex-A oraz ARM7/9/11.

5. Infineon DAvE 3.1.10Najnowsza wersja bezpłatnego środowiska programistycznego DAvE firmy Infineon.

6. SiliconLabs Smiplicity StudioNajnowsza wersja środowiska projektowego firmy Silicon Labs.

7. ST Current Sensing OpAmp CalculatorProsty w obsłudze kalkulator po-zwalający zautomatyzować dobór elementów dla wzmacniaczy.

8. ST L6562A PFC CalculatorKalkulator automatyzujący obliczanie wartości elementów w aplikacji kontrolera PFC L6252.

9. ST SPC56 Studio IDENowa wersja IDE o nazwie SPC56 Studio, które bazuje na Eclipse i jest przeznaczone dla progra-mistów tworzących aplikacje dla mikrokontrolerów SPC56 (rdzeń PowerPC).

10. T-FLEX CAD Student EditionStudencka wersja pakietu T-Flex CAD.

EP 4/20141. Altium Designer Free ViewerNajnowsza opublikowana przez firmę Altium wersja bezpłatnej przeglądarki plików projektowych, obsługiwanych przez pakiet Altium Designer.

2. CrossWorks MSP430 v2.2.1Najnowsza wersja zintegrowane-go środowiska programistycznego CrossWorks (kompilator C + IDE) dla mikrokontrolerów MSP430 (Windows, Linux i MacOS).

3. Freescale CodeWarrior 10.5Środowisko programistyczne zintegrowane z kompilatorem języka C dla mikrokontrolerów firmy Freescale oraz update’y z pakietami bibliotek dla nowych wersji mikrokontrolerów.

4. Fritzing v0.8.7bNajnowsza wersja bezpłatnego programu narzędziowego Frizting wspomagającego konstruktorów urządzeń bazujących na płytkach z systemu Arduino.

5. GerberLogix Free ViewerUdostępniona przez firmę EasyLogic bezpłatna przeglądarka plików Gerber oraz NC Drill.

6. PCB Investigator, wersja ewaluacyjnaEwaluacyjna wersja pakietu do analizy technologicznej i koncepcyjnej projektów PCB.

7. RFCafe Calculator WorkbookArkusz XLS zawierający ponad 20 kalkulatorów wspomagających obliczenia dla torów radiowych, torów dystrybucji szybkich sygnałów analogowych i cy-frowych, technice radarowej, mikrofalowej itp.

8. Segger emIDE v 2.16Instalacyjna oraz źródłowa wersja środowiska programistycznego IDE udostępnione bezpłatnie przez firmę Segger.

1. Altium Designer 14/15 UtilsZestawy dodatkowych narzędzi edycyjnych dla edytora PCB z pakietu Altium Designer w wer-sjach 14 i 15, które zostały przygotowane przez australijską firmę Desktop EDA, od lat wspierającą swoimi opracowaniami pakiet EDA produkowany przez firmę Altium.

2. Design Spark Mechanical 2.0Dwie wersje (dla Windows 32 i 64) najnowszego pakietu narzędziowego DesignSpark, tym razem w wersji dla mechaników.

3. Filter Wiz Lite 1.26Narzędzie przygotowane przez firmę Schematica umożliwiające świadome, interaktywne projekto-wanie analogowych filtrów aktywnych. Wspomaga obliczenia filtrów Butterwortha, Czebyszewa (także odwróconego), eliptycznych, Bessela, w praktycznie wszystkich topologiach: Sallen-Key, Multiple Feedback, Fliege, State-Variable (KHN), Akerberg-Mossberg, SAB, Boctor.

4. NE555 CalculatorDwa interaktywne kalkulatory umożliwiające dobór wartości elementów RC „wokół” timera 555, dla różnych konfiguracji jego pracy.

5. Renesas E2 Studio upgradeUpgrade środowiska programistycznego E2 firmy Renesas do wersji 3.1.3.06.

6. Resistor Colour CalculatorProsty w obsłudze transkoder kodów pasko-wych (różne systemu kodowania) na wartości rezystancji.

7. Segger JFlashLiteWażna nowość: okienkowa, stacjonarna wersja programu obsługującego programator-debugger Segger J-Link EDU. Dzięki temu programowi moż-na – bez konieczności uruchamiania IDE – zapro-gramować pamięć Flash dowolnego mikrokontro-lera obsługiwanego przez J-Link.

8. STMicroelectronicsSPC5-STUDIO 3.0Najnowsza wersja zintegrowanego środowiska programistycznego dla mikrokontrolerów SPC56 produkowanych przez STMicroelectronics.

9. STMicroelectronics TwisterSIMNowe, bezpłatne narzędzie z oferty STMicroelectronics: dynamiczny symulator zależ-ności elektro-termicznych zachodzących w scalo-nych przetwornicach AC/DC z rodziny VIPower. Poza symulacją działania przetwornicy, program TwisterSIM ułatwia także dobór typu układu do wymogów aplikacji, optymalizuje także warto-ści elementów tworzących jego otoczenie.

10. Xilinx Vivado 2014.4.1.0220_1Upgrade do najnowszej – w chwili przygotowy-wania materiałów – wersji pakietu Vivado firmy Xilinx, który jest wyspecjalizowaną platformą projektową dla układów SoC i FPGA produkowa-nych przez firmę Xilinx.


WYBÓR KONSTRUKTORA

Moduły interfejsów bezprzewodowych sieci lokalnych i osobistych

Na konferencji w 2010 roku Steve Jobs roku powiedział: „jeśli widzicie rysik, to spartaczyli robotę”. Gdyby wciąż żył, pewnie

teraz powiedziałby coś w stylu: „jeśli widzicie kable, to spartaczyli robotę”. Najnowszy MacBook jest idealnym przykładem aktualnego trendu do zmniejszania liczby kabli połączeniowych. Nie oznacza

to bynajmniej, że zapanowała moda na urządzenia pracujące samodzielnie, bez potrzeby łączenia się z innymi. Wręcz przeciwnie – trudno sobie wyobrazić nowoczesny sprzęt pozbawiony możliwości

komunikacji bezprzewodowej. Jak taką komunikację zrealizować i jakie interfejsy wybrać? Tego dowiecie się z niniejszego artykułu.

TE

MA

T N

UM

ER

ULO

KA

LNE S

IEC

I R

AD

IOW

E

do końca dlaczego tak jest. Rozwikłanie tych zależności pozwala dobrze zrozumieć różni-ce pomiędzy poszczególnymi standardami.

IEEE to Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Organizacja ta obej-muje liczne komitety, przy czym komitet IEEE 802 odpowiada za sieci komunikacyj-ne, przesyłające pakiety o różnych wielkoś-ciach. Dzieli się on na grupy robocze, zaj-mujące się różnymi rodzajami komunikacji. Przykładowo: IEEE 802.3 to grupa pracująca nad Ethernetem, IEEE 802.11 pracuje nad bezprzewodowymi sieciami LAN (w tym Wi-Fi), a IEEE 802.15 nad bezprzewodowy-mi sieciami personalnymi. Grupy dzielą się następnie na zespoły do konkretnych zadań. I tak np. zespół IEEE 802.15.1 pra-cuje nad Bluetoothem, IEEE 802.15.2 nad umożliwieniem współistnienia sieci WLAN i WPAN (Wireless PAN), IEEE 802.15.3 nad sieciami WPAN o dużych przepustowoś-ciach, IEEE 802.15.4 nad sieciami WPAN o małych przepustowościach (np. ZigBee),IEEE 802.15.5 nad komunikacją w sieciach o topologii kraty (realizowaną np. równieżprzez ZigBee), a IEEE 802.15.6 pracuje nad sieciami ograniczonymi do jednego człowie-ka (BAN – Body Area Network).

Co jakiś zespoły czas wydają standar-dy w postaci dokumentów, takich jak np. IEEE Standard 802.15.1-2005, w którym za-warto opis interfejsu Bluetooth v1.2. Czasem jeden standard nie opisuje całego interfejsu komunikacyjnego i dopiero na jego bazie lub na bazie kilku standardów, tworzy się kompletny interfejs, czego przykładem jest ZigBee. W warstwie fizycznej korzysta ono z osiągnięć zespołu IEEE 802.15.4, a dodat-kowo implementuje obsługę sieci o topologii krat, zgodnie z wytycznymi IEEE 802.15.5. Warto przy tym zaznaczyć, że wytyczne te mogą być równie dobrze zastosowane do warstwy fizycznej sieci opisanych przez IEEE 802.15.3.

Zaletą takiej organizacji prac jest utrzy-mywanie kompatybilności wstecznej wielu standardów, ale czasem zdarzają się wyjątki, wynikające przede wszystkim z konieczno-ści zerwania z zaszłościami technologicz-nymi, które uniemożliwiały wprowadzenie

używanych), kilka generacji sieci komórko-wych różniących się nie tylko przepusto-wością, ale i poborem mocy oraz kilka ge-neracji Bluetootha, z których nie wszystkie są ze sobą kompatybilne. Do dyspozycji są też inne standardy otwarte, takie jak interesują-cy 6loWPAN oraz własnościowe protokoły, takie jak MiWi, LoRa, JenNet, kilka przemy-słowych (np. Wireless M-Bus), a na horyzon-cie jest już ZigBee 3.0. Do tego RFID coraz częściej zastępowane jest implementacjami NFC, które także umożliwia dwukierunkową komunikację bezprzewodową.

Jeszcze kilka lat temu, chcąc zaimplemento-wać obsługę sieci bezprzewodowej w urzą-dzeniu elektronicznym, konstruktor miał dosyć łatwy wybór. Do komunikacji na duże odległości (WAN) wybierał modem sieci komórkowej, do łączenia się z siecią lokal-ną (LAN), sięgał po moduł Wi-Fi, a na po-trzeby sieci osobistej (PAN) używał modu-łu Bluetooth. Oczywiście zawsze istniała możliwość realizacji jakiejś indywidualnej metody bezprzewodowego transferu danych – jak np. w radiomodemach, oraz zawsze ko-nieczne było wybranie generacji standardu, ale była to decyzja względnie prosta, wyni-kająca z łatwych kalkulacji. Nieco później spopularyzowała się jeszcze sieć ZigBee, ale jej specyfika oraz multum różnych odmian sprawiały, że wybór którejś wersji ZigBee był determinowany z góry, ze względu na prze-znaczenie produktu. Ponadto, ZigBee wywo-dzi się z rynku automatyki, a więc w apli-kacjach typowo konsumenckich raczej nie znajdywało zastosowania.

Czasy się jednak zmieniły, a oczekiwania klientów odnośnie do bezprzewodowości otrzymywanych produktów sprawiły, że po-wstały nowe standardy oraz zupełnie nowe wersje już istniejących. Umożliwił to rów-nież postęp technologiczny, który pozwolił na realizację bardziej energooszczędnych lub nawet bardziej zasobożernych standardów. W końcu narodziła się technologia Internetu Rzeczy (IoT – Internet of Things), o którym choć dużo się mówi, to wbrew pozorom, pewnie dopiero za jakiś czas rozwinie się na poważnie i zdominuje nasze otoczenie.

Obecnie konstruktor ma do wyboru nie tylko kilka generacji Wi-Fi (równolegle

IEEEOrganizacja IEEE jest zapewne znana, choćby ze słyszenia, każdemu inżynierowi – elektro-nikowi. To ona opracowuje kolejne standar-dy w elektronice i elektryce, które następnie są respektowane i implementowane przez producentów na całym świecie. Oczywiście dotyczy to także technologii komunikacji bez-przewodowej. Poszczególne standardy IEEE są oznaczane liczbami i a niektóre z nich dodatkowo literami. Najnowsze (dostępne na rynku) Wi-Fi to IEEE 802.11ac, natomiast Bluetooth to IEEE 802.15.1. Problem w tym, że wiele z pozostałych, wcześniej wymie-nionych sieci PAN, pomimo różnic między nimi jest zgodnych z IEEE 802.15.4, a cza-sem równocześnie i z IEEE 802.15.5 i okazu-je się, że niemała część inżynierów nie wie


REKLAMA

dostępność dwóch rodzajów interfejsów bezprzewodowych w urządzeniu. Powstał więc Bluetooth 3.0+HS, który oprócz zmian związanych z kontrolą retransmisji i mocy nadawczej oraz zasilania, pozwolił na op-cjonalne użycie warstwy fizycznej Wi-Fi do przesłania większych ilości danych, po uprzednim wynegocjowaniu połącze-nia poprzez Bluetooth. Teoretycznie zwięk-szało to maksymalną szybkość transmisji do 24 Mb/s.

Gdy szybkość transmisji przesta-ła teoretycznie być problemem, zespół IEEE 802.15.1 wziął się za zmniejszenie poboru energii. W tym celu sięgnięto po ko-lejne skandynawskie rozwiązanie (pierwsza wersja Bluetootha została opracowana przez szwedzkiego Ericssona) – Wibree, zapre-zentowane w 2006 roku przez Nokię – czyli w czasach jej świetności. Wibree miało wiele zalet, w porównaniu do Bluetootha, co było


danych nawet na ówczesne czasy były dosyć skromne. Co najgorsze, pobór mocy urządzeń korzystających z Bluetootha wcale nie po-zwalał na ciągłe utrzymywanie włączonego interfejsu, jeśli źródłem zasilania były baterie. Po średnio użytecznym interfejsie Bluetooth 1.2, który zastąpił starsze, ale bardzo stoso-wane wersje, pojawił się Bluetooth 2.0+EDR, który dzięki opcjonalnej funkcji Enchanced Data Rate podwyższał teoretyczną szybkość transmisji do 3 Mb/s. W praktyce pozwalało to obniżyć zużycie energii, gdyż skracało czas potrzebny na przesłanie danych. W końcu wersja 2.1+EDR usprawniła proces parowa-nia i wykrywania urządzeń, a wraz z postę-pem technologicznym w dziedzinie komu-nikacji radiowej, Bluetooth faktycznie zaczął być użyteczny.

Pojawienie się smartfonów, wyposażo-nych w interfejs Wi-Fi podsunęło zespoło-wi IEEE 802.15.1 pomysł, aby wykorzystać

BluetoothW momencie powstania, Bluetooth był cie-kawym pomysłem, który teoretycznie miał zrewolucjonizować sposób łączenia ze sobą niedużych urządzeń elektronicznych. Duży zasięg, mały pobór mocy i specjalny proto-kół, zaprojektowany specjalnie na potrzeby nowego interfejsu miały gwarantować sukces. Rzeczywistość okazała się jednak nieco inna. Zasięg wcale nie był taki duży, jak reklamo-wano, a uzyskiwane transfery użytecznych

postępu. Tak np. jest z interfejsem Bluetooth Smart, znanym elektronikom przede wszyst-kim jako Bluetooth Low Energy, albo BLE.



http://www.microdis.net

szczególnie zauważalne w prostych aplika-cjach, gdzie nie były potrzebne duże przepu-stowości, ale długotrwała praca na zasilaniu bateryjnym. Niestety, Wibree było zupeł-nie niekompatybilne z Bluetoothem, poza tym, że pracowało w tym samym zakresie częstotliwości. zespół IEEE mimo to zde-cydował się przyjąć rozwiązanie i Wibree zostało przemianowane na Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE) oraz włączone do no-wej wersji standardu Bluetooth 4.0+LE. Tak, jak i w przypadku poprzednich standardów, w których nazwie pojawiał się znak plu-sa, obsługę transmisji w trybie Low Energy uznano za opcjonalną, co pozwoliło twór-com układów scalonych na stosowanie ozna-czenia Bluetooth 4.0 nawet, jeśli nie wspie-rały one w pełni nowego standardu.

W ostatnim czasie wprowadzono jeszcze dwie aktualizacje: Bluetooth 4.1 i Bluetooth 4.2, z czego pierwsza obejmuje głównie zmiany programowe, a druga została zapro-jektowana z myślą o Internecie Przedmiotów, i m.in. wprowadza dodatkowe mechanizmy sprzętowe, zwiększające prywatność trans-misji oraz dodatkowe profile komunikacji, ułatwiające transmisję pakietów IPv6 przez łącze Bluetooth.

Bluetooth SmartCofnijmy się jednak do Bluetootha 4.0+LE, który obecnie dominuje w nowych mo-dułach radiowych BT. Po pierwsze, ofi-cjalnie standard ten nosi już inną nazwę.

Zrezygnowano z sufiksu „+LE” i przyjęto, że Bluetooth 4.0 obejmuje dwa różne, nie-kompatybilne ze sobą standardy, których implementacja decyduje o tym, jakiego ozna-czenia może używać producent urządzenia. Bluetooth Low Energy został nazwany mia-nem Bluetooth Smart, a dawniej stosowany protokół nazwano mianem Bluetooth Classic i to tych dwóch nazw powinni obecnie uży-wać producenci sprzętu, implementujący obsługę Bluetootha w swoich urządzeniach. Zaproponowano też dodatkową, trzecią na-zwę: Bluetooth Smart Ready, która obejmu-je sprzęt wspierający zarówno klasyczny Bluetooth, jak i Bluetooth Low Energy, a więc najbardziej uniwersalny. Niemniej, w katalo-gach dostawców modułów radiowych wciąż często pojawiają się stare oznaczenia, a słów-ko „Ready” sugeruje, jakoby Bluetooth Smart był lepszy od Bluetooth Smart Ready (podob-nie jak w przypadku wyświetlaczy Full HD i HD Ready) i zapewne z czasem klasyczny BT zostanie wyparty tym, wywodzącym się z Wibree.

To nie do końca dobrze, gdyż pod pew-nymi względami klasyczny Bluetooth jest lepszy od nowego. Oferuje większą szybkość transmisji, nieco większy zasięg i obsługuje możliwość sensownego przesyłu audio czy też innych strumieni danych. Tymczasem Bluetooth Smart wyróżnia się przede wszyst-kim małym poborem mocy i idealnie spraw-dza się tam, gdzie potrzebny jest przesył krótkich komunikatów, raz na jakiś czas. W praktyce więc producenci podchodzą do tej kwestii implementując pełną obsługę Bluetootha Smart Ready w urządzeniach ta-kich jak komputery i smartfony, podczas gdy czujniki i proste elementy wykonawcze pra-cując jedynie w trybie Bluetooth Classic lub Bluetooth Smart.

Różnice pomiędzy poszczególnymi protokołami BT da się wyrazić liczbowo. Bluetooth Classic pozwala osiągnąć zasięg rzędu 10 m, dla większości nadajników i do 300 m dla urządzeń najwyższej mocy, przy użyciu odpowiednich anten. BT Smart teoretycznie – przy największej mocy po-zwala na transfer na odległości do 250 m, ale w większości implementacji również jest ograniczony do 10 m. Kluczowy jest nato-miast pobór mocy. Przyjmuje się, że w po-pularnych aplikacjach, prąd pobierany przez układy klasycznego Bluetootha w trakcie pracy wynosi do około 30 mA, choć bardzo zależy od zaimplementowanego profilu ko-munikacji. Natomiast w przypadku interfej-su Bluetooth Smart, prąd ten nie przekracza


WYBÓR KONSTRUKTORAT

EM

AT

NU

ME

RU

LOK

ALN

E S

IEC

I R

AD

IOW

E

REKLAMA

15 mA, niezależnie od tego, czy prowadzony jest odbiór czy wysyłka danych. Co więcej, czas potrzebny na ustanowienie połączenia w przypadku Bluetooth Classic dochodzi na-wet do 6 sekund, podczas gdy dla Bluetooth Smart jest on tysiąckroć mniejszy i w prak-tyce nie przekracza 6 ms. To jeden z kluczo-wych elementów decydujących o energoo-szczędności. Nawet jeśli założyć identycz-ny pobór prądu, przesłanie małego pakietu danych zajmie Bluetoothowi Smart kilka milisekund, co przekłada się na średni po-bór prądu rzędu jedynie 1 µA dla typowych zastosowań. Trzeba też wziąć pod uwagę, że krótki czas potrzebny na wzbudzenie interfejsu i przesłanie danych pozwala rów-nież znacząco zmniejszyć czas aktywnej pracy głównego mikrokontrolera urządzenia elektronicznego, tym bardziej ograniczając zużycie mocy przez całe urządzenie.

Dopiero przy większych ilościach da-nych klasyczny Bluetooth zyskuje przewa-gę dzięki znacznie większej przepustowo-ści, która w praktyce umożliwia na transfer (w trybie EDR) do 2 Mb/s użytecznych da-nych, a w przypadku Bluetootha Smart bę-dzie to jedynie około 100 kb/s.

Warto też zaznaczyć, że o ile Bluetooth Smart korzysta z wielu mechanizmów, ta-kich jak np. adaptacyjne zmienianie czę-stotliwości (AFH – Adaptive Frequency

Hopping) czy L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol), w standardowej postaci nie wspiera wygodnego w wielu zastosowaniach profilu portu szeregowego (SPP – Serial Port Profile). Niemniej produ-cenci modułów Bluetooth starają się ułatwić pracę konstruktorom i nierzadko samodziel-nie, dodatkowo implementują wsparcie dla SPP. BT Smart nie zawiera też takich profili jak HSP (Headset), OBEX (Object Exchange), A2DP (Audio Distribution), VDP (Video Distribution) i FTP (File Transfer Protocol). Różnice pomiędzy protokołami Bluetooth Smart i Bluetooth Classic zostały przedsta-wione w tabeli 1.

Wymiana danych w Bluetooth Smart standardowo opiera się o profil GATT (General Attribute Profile), który

Tabela 1. Porównanie cech interfejsów Bluetooth Classic i Bluetooth SmartBluetooth Classic Bluetooth Smart

Przepustowość użytecznych danych w praktyce do 2 Mb/s około 100 kb/sNiezawodność Bardzo duża Bardzo dużaZasięg dla maksymalnych mocy do 100…300 m do 50…250 mMożliwość pracy wielu urządzeń w bliskim otoczeniu Bardzo dobra Bardzo dobraPraca w rozległych sieciach Słaba DobraOpóźnienia w transmisji po nawiązaniu połączenia Bardzo krótkie Bardzo krótkieCzas nawiązywania połączenia Długi Bardzo krótkiŚredni pobór mocy Mały Ekstremalnie małyKoszt implementacji Mały Bardzo mały

pozwala w prosty sposób przekazywać po-między urządzeniami wartości atrybutów (Characteristics) i ich opisy (Descriptors) oraz zestawy atrybutów (Services). Aby uprościć żądania, typowym atrybutom, wraz z opisa-mi i usługami, nadano stałe identyfikatory, które pozwalają w bardzo prosty sposób po-bierać potrzebne dane z urządzeń Bluetooth Smart. Oczywiście, możliwe jest też skano-wanie w poszukiwaniu innych dostępnych atrybutów, czy całych zestawów atrybutów, by poznać ich identyfikatory i następnie w łatwy sposób żądać podania ich wartości, czy opisów.

ZigBeeKolejnym standardem, w którym ostatnio również zachodzą zmiany jest ZigBee. I tak




http://www.contrans.pl


EM

AT

NU

ME

RU

LOK

ALN

E S

IEC

I R

AD

IOW

E

6LoWPANTworząc urządzenie, które producent chce reklamować, jako wpisujące się w trend Internet of Things, należy pamiętać, że nie wystarczy, by komunikowało się ono jedynie ze swoim otoczeniem, ale też że powinno być podłączone do globalnej sieci. Nie każdy ze standardów komunikacji bezprzewodowej nadaje się do tego tak samo dobrze. Kluczowe jest wsparcie dla protokołu IP, który obowią-zuje w Internecie. Co więcej, klasyczne IPv4 może nie wystarczyć – dostępna w nim pula adresowa jest zbyt mała, by pokryć zapo-trzebowanie na wszystkie nowe urządzenia, jakie zaczynają powstawać w ostatnim cza-sie. Dlatego – jeśli chcieć rozwiązać problem przyszłościowo – konieczne jest sięgnięcie po IPv6. Szczęśliwie, istnieje standard, który został pomyślany właśnie po to, by umożli-wić obsługę sieci opartych o IPv6, ale pracu-jących jako bezprzewodowe sieci personalne (WPAN). 6LoWPAN, bo o nim mowa, zysku-je ostatnio na popularności z powyższego względu i choć jest znacznie mniej rozpo-wszechniony niż ZigBee, został już zauwa-żony przez producentów modułów M2M. Specyficzna nazwa standardu wywodzi się z angielskiego określenia IPv6 over Low-power Personal Area Networks. W przeci-wieństwie do ZigBee i Bluetootha, 6LoWPAN koncentruje się na warstwie adaptującej pa-kiety IPv6 (a więc zarazem i IPv4) do prze-syłu przez sieć WPAN małej mocy (zgodną ze standardami IEEE 802.15.4). Jej przygoto-wanie oznacza nie tylko pokonanie problemu związane z innymi minimalnymi wielkoś-ciami maksymalnych ramek (MTU), ale też rozwiązanie kwestii routingu w sieci WPAN

ZigBee 3.0Nowy standard nie jest jeszcze gotowy, więc tym bardziej nie ma co szukać na rynku modu-łów zaprojektowanych specjalnie do ZigBee 3.0. Niemniej jest to standard wstecznie kom-patybilny – korzysta z częstotliwości 2,4 GHz i protokołu ZigBee Pro do transmisji danych. Nowością w ZigBee 3.0 jest unifikacja do-tychczasowych profili aplikacji w ramach samego standardu. Zdefiniowano ponad 130 różnych urządzeń, począwszy od systemów automatyki domowej, oświetlenia, zarządza-nia energią, inteligentnych urządzeń, przez systemy bezpieczeństwa i czujniki, a koń-cząc na urządzeniach medycznych. Co waż-ne, dotychczasowe urządzenia, zgodne z naj-nowszymi profilami ZigBee będą poprawnie obsługiwane w sieciach ZigBee 3.0.

Teoretycznie, wprowadzenie ZigBee 3.0 ma pozwolić twórcom wszelkiego rodzaju aplikacji na szybkie korzystanie z funkcji urządzeń ZigBee innych producentów, gdyż w zależności od typu i funkcji pełnionej przez dany sprzęt, będzie on udostępniał konkretne, z góry zdefiniowane przez stan-dard parametry. Wszystkie urządzenia, które będą pozwalać na włączanie czegoś, będą przyjmowały identyczną komendę, niezależ-nie od tego, czym sterują itd. Ma to zdecy-dowanie zwiększyć możliwości wzajemnej współpracy urządzeń, czyli ułatwić tworze-nie aplikacji pasujących do trendu IoT.

jak Bluetooth zyskał na popularności kilka lat temu, tak ZigBee zaczyna zyskiwać teraz. Wynika to z faktu, że wychodzi poza świat automatyki przemysłowej, wkraczając naj-pierw do automatyki domowej i dobrze wpi-suje się w trend IoT.

Głównymi zaletami ZigBee są: niewielki pobór mocy, obsługa sieci o topologii kraty oraz fakt, że standard ten przyjęło całkiem wiele ważnych firm na rynku. Na przestrzeni lat, oprócz kolejnych wersji protokołu ZigBee (ZigBee 2004, ZigBee 2006 i ZigBee Pro), po-wstały też liczne profile aplikacji, podobnie jak w przypadku Bluetootha. Należą do nich m.in. ZigBee Home Automation, ZigBeeSmart Energy, ZigBee Remote Control, ZigBee IP, ZigBee Retails Services, ZigBee Green Power czy ZigBee Light Link. Występują one w różnych, nie zawsze ze sobą kompatybil-nych wersjach, a niektóre z nich bardzo zna-cząco się różnią. Przykładowo ZigBee Smart Energy 2.0 opiera się już o protokół IP, co uła-twia przesył danych pomiędzy siecią ZigBee a Internetem.

ZigBee znajduje zastosowanie aktualnie przede wszystkim w automatyce budyn-kowej, choć samo stowarzyszenie ZigBee Alliance, zajmujące się rozwojem ZigBee, dzieli tę automatykę na kilka działów. Oddzielny profil jest stosowany do komu-nikacji w ramach systemów oświetlenia, oddzielny do zarządzania i liczenia energii, a jeszcze inny do sterowania domowymi urządzeniami multimedialnymi. Ponieważ tworzy to pewien zamęt, ZigBee Alliance w ostatnio zdecydowało się zunifikować wszystkie te obszary zastosowań tworząc nową wersję standardu – ZigBee 3.0.



i pomiędzy siecią WPAN a innymi sieciami IP, wykrywanie urządzeń itp. Przykładowo IPv6 wymaga by MTU było nie mniejsze niż 1280 bajtów, podczas gdy w IEEE 802.15.4 standardowa wielkość pakietu wynosi 127 oktetów. Natomiast adresy w IPv6 są 128-bi-towe, podczas gdy IEEE 802.15.4 pozwa-la na używanie rozszerzonych adresów

64-bitowych lub skróconych, unikalnychw ramach jednej sieci WPAN, 16-bitowych.

Naturalnie w przypadku innych stan-dardów IEEE 802.15.4, w których następuje konieczność transmisji pakietów protoko-łu IP (np. ZigBee IP) również koniecz-ne było rozwiązanie wielu identycznych problemów, ale fakt, że 6LoWPAN zostało

zaprojektowane właśnie z myślą o ich po-konaniu, udało się to lepiej zrealizować. W efekcie, 6LoWPAN cechuje się mniejszą ilością nadmiarowych danych niż ZigBee, w przypadku transmisji pakietów IP. Co wię-cej, znacznie mniejsze są też wymagania odnośnie ilości pamięci na kod stosu reali-zujący taką transmisję. W przypadku ZigBee

REKLAMA

Zestawy te oparte są na procesorze Freescale i.MX 6Solo, wyko-nanym w architekturze ARM Cortex-A9. Zostały one przystoso-wane do wydajnej obsługi systemu Android, przy czym mogą też pracować pod kontrolą Linuksa.Platforma RIoTboard to bardzo dobrze wyposażony mikro-komputer jednopłytkowy zawierający kartę sieciową Ethernet 10 M/100M/Gb, interfejsy USB: 1×2.0 OTG High Speed oraz 4×USB 2.0 High Speed 2.0, złącza dla monitorów LVDS oraz HDMI i równoległe RGB (dla wyświetlacza), interfejsy do do-łączenia kart pamięci micro TF i SD, wejścia dla słuchawek i mikrofonu, interfejs dla kamery, porty szeregowe, a także uruchomieniowe złącze konfiguracyjne i złącze JTAG. Wszystko to w połączeniu z niskim zużyciem energii sprawia, że jest to ide-alne rozwiązanie do projektów z dziedziny IoT.Ograniczenie kosztów systemu, wielkości płytki drukowanej, liczby podzespołów niezbędnych do zamówienia i złożoności opracowywanej aplikacji oraz niewielkie zużycie energii to naj-ważniejsze cechy platformy Freescale, która obejmuje nie tylko procesor Freescale i.MX 6Solo (mający rdzeń taktowany przebie-giem o częstotliwości 1 GHz), ale także mikrokontroler Freescale

Kinetis K20, zintegro-wany układ zarządzania zasilaniem Freescale MMPF0100, 1 GB 32-bitowej pamięci DDR3 800 MHz orazkartę eMMC 4 GB.Aby mieć szansę na otrzymanie płytki wystarczy wypełnić formu-larz umieszczony pod adresemhttp://contact.freescale.com/LP=674. Wyniki konkursu podamyna stronie internetowej pod koniec czerwca.

5 zestawów RIoTboard do rozdania dla twórców aplikacji IoT!

Firma Freescale przygotowała dla Czytelników Elektroniki Praktycznej specjalną ofertę – 5 płytek RioTboard o wartości 74 dolarów każda


http://contact.freescale.com/LP=674

peer-to-peer o topologii gwiazdy (najmniej-szy stos) i MiWi PRO, obsługujący topologię kraty do 8000 węzłów.

Nie należy się jednak spodziewać, że MiWi, choć w niektórych przypadkach na pewno będzie wypadał atrakcyjnie w po-równaniu do rozwiązań alternatywnych, bardzo się spopularyzuje. Wynika to z faktu, że stos MiWi, choć jest darmowy i jest do-stępny (w wersjach na procesory 8-bitowe, 16-bitowe i 32-bitowe) do pobrania ze stron internetowych Microchipa, w ramach biblio-tek Microchip Application Libraries, cechuje się bardzo specyficzną licencją. Zezwala ona na użytek stosu tylko i wyłącznie do zastoso-wania w mikrokontrolerach Microchip PIC.

Marcin Karbowniczek, EP


EM

AT

NU

ME

RU

MiWiKolejną alternatywą dla ZigBee jest opraco-wany przez firmę Microchip, własnościowy standard MiWi. On także pracuje na sie-ciach WPAN małej mocy, zgodnie z wy-tycznymi IEEE 802.15.4. Powstał na potrze-by prostych aplikacji, w których dostępna pamięć programu jest bardzo ograniczona. Rozmiar stosu MiWi wynosi jedynie od 3 kB do 17 kB, co czyni go jeszcze mniejszym niż 6LoWPAN. Oczywiście nie obejmuje on ob-sługi pakietów IP, ale producent wyszedł z założenia, że opracowany standard będzie stosowany w specyficznych sytuacjach, tam gdzie użycie alternatywnych rozwią-zań byłoby niemożliwe lub zbyt kosztowne. Co więcej powstawały dwie wersje standar-du: MiWi P2P, który obsługuje proste sieci

pełny stos zajmuje około 90 kB, podczas gdy w 6LoWPAN wszystko mieści się w 30 kB.

Małe wymagania sprzętowe 6LoWPAN spowodowały, że standardem zaintereso-wało się kilkadziesiąt firm, które na czele z Google, Samsungiem, ARMem, Freescale i Silicon Labs, rozpoczęło prace nad protoko-łem Thread – bardziej rozbudowaną wersją 6LoWPAN. Thread opisuje wyższe warstwy sieciowe; obejmuje routing i transmisję UDP, ale w przeciwieństwie do ZigBee, nie definiu-je niczego w warstwie aplikacji. Ma umożli-wić wykonywanie prostych, bezpiecznych i niezawodnych instalacji domowych sieci bezprzewodowych, działających w topolo-gii kraty. Typowe zastosowania mają objąć sterowanie urządzeniami domowymi, kon-trolę dostępu, regulację temperatury i wil-gotności w budynkach, zarządzanie energią, oświetleniem oraz bezpieczeństwem. Dane pozyskiwane przez elementy sieci Thread będą mogły być bezpośrednio przekazywane do sieci Wi-Fi, za pomocą odpowiednich, ale prostych w budowie routerów. Powstające aplikacje mają koncentrować się na wyko-rzystaniu chmur obliczeniowych do składo-wania danych oraz urządzeń przenośnych do sterowania instalacjami WPAN. Prace nad protokołem Thread mają być zakończone w tym roku.


LOK

ALN

E S

IEC

I R

AD

IOW

E

REKLAMA

PREZENTACJE

Trzeba jednak pamiętać, że zaprojektowanie i wdrożenie sieci bezprzewodowej przeznaczonej do pracy w przemyśle wymaga dobrego zrozumienia wymagań tego środowiska. Wydajność łączności bezprzewodowej zależy od wielu czyn-ników, takich jak przeszkody, zakłócenia elektromagnetyczne czy opady atmosferyczne.

Na rynku występuje kilka standardów sieci bezprzewodo-wych. Rożne organizacje próbują forsować swoje standardy sieci bezprzewodowych, jednak najpopularniejsze są standar-dy otwarte takie jak Wi-Fi, Zigbee oraz Bluetooth. Standard 802.11 jest stosowany głównie w infrastrukturze sieci LAN lub do przesyłania dużej ilości informacji pomiędzy dwoma syste-mami. Najnowsza wersja IEEE 802.11ac umożliwia transmisję danych z prędkością do 1 Gigabita na sekundę oraz daje duże możliwości w zakresie topologii sieci. Większość punktów dostępowych umożliwia dodatkowo pracę w trybach: WDS, most, repeater lub klient. Wi-Fi natomiast nie jest optymal-nym wyborem dla aplikacji wbudowanych, z uwagi na duży pobór energii oraz wymaganą wielkość kodu.

Sieci Zigbee i Bluetooth dedykowane są do bezpośredniej obsługi urządzeń wykonawczych, rozszerzając możliwości sieci przemysłowych. Bluetooth przeznaczony jest do małych sieci z maksymalnie siedmioma urządzeniami i prędkościami do1 Mb/s. Zaletą transmisji Bluetooth jest duża niezawodność uzyskana dzięki technologii FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum). Transmisja odbywa się w całym zakresie pasma 2,4 GHz. Kanały, które są wykorzystywane przez inne sieci, są automatycznie wykrywane i usuwane z sekwencji skoków, dzięki czemu transmisja danych jest bardziej niezawodna. Ze względu na rodzaje zastosowań istnieje wiele profili sieci Bluetooth. W automatyce najczęściej stosowane są PAN (ang. Personal Area Networking) i SPP (ang. Serial Port Profile). W zależności od zastosowanej anteny, urządzenie z inter-fejsem Bluetooth można oddalić od komputera na odległość do 100 m.

Bezprzewodową siecią przemysłową o bardzo dużym po-tencjale jest ZigBee, która została stworzona specjalnie dla aplikacji przemysłowych. Zasięg sieci jest ograniczony do 100 m. Wszystkie odmiany ZigBee używają technologii DSSS

Kiedy liczy się szybkość...

w w w . a n t a i r a . p lFormerly Aaxeon TechnologiesTEL.: +48 22 862 88 81 | E-MAIL: [email protected]

Przemysłowy punkt dostępowy do 300 Mbps!

► Obsługa standardów IEEE 802.11 a/b/g/n► Praca jako AP, Client, Bridge, Router i

Repeater Mode► Obsługa protokołu Spanning Tree (STP)► Zgodny z IEEE 802.1q VLAN Tagging► Funkcja Watchdog i Auto Reboot► Redundantne zasilanie 12-48 VDC► Gwarancja 5 lat

Przemysłowy punkt dostępowy do 300 Mbps!Przemysłowy punkt dostępowy do 300 Mbps!

► Obsługa standardów IEEE 802.11 a/b/g/n► Praca jako AP, Client, Bridge, Router i Repeater Mode► Obsługa protokołu Spanning Tree (STP)► Zgodny z IEEE 802.1q VLAN Tagging► Funkcja Watchdog i Auto Reboot► Redundantne zasilanie 12-48 VDC► Gwarancja 5 lat

Przemysłowy punkt dostępowy do 300 Mbps!

► ► Repeater Mode► ► ► ► ►

Sieci bezprzewodowe w przemyśle

Projektanci sieci przemysłowych chętnie sięgają po rozwiązania bezprzewodowe, ponieważ

taka infrastruktura daje przedsiębiorstwu dużo więcej korzyści, niż tylko pozbycie się kabli.

Bezprzewodowa łączność umożliwia niezawodną transmisję danych w połączeniu z szybką

instalacją. Zastosowanie technologii bezprzewodowej zapewnia swobodę projektowania systemów

automatyki, przy jednoczesnym obniżeniu kosztów wdrożenia.

TE

MA

T N

UM

ER

ULO

KA

LNE S

IEC

I R

AD

IOW

E

(Direct-Sequence Spread Spectrum). ZigBee jest technologią PAN (Personal Area Network), która automatycznie ustana-wia połączenie z najbliższym węzłem. Taka sieć może zostać skonfigurowana w topologii gwiazdy, drzewa lub sieci krato-wej. Podstawową jej zaletą jest bardzo małe zapotrzebowanie na energię i prostota, która znacznie obniża koszty wdrożenia.

Stojąc przed wyborem Wi-Fi, Bluetooth czy Zigbee nale-ży się kierować wielkością aplikacji, stopniem rozproszenia, zapotrzebowaniem na energię oraz ilością i rodzajem prze-syłanych danych. W niektórych zastosowaniach wszystkie interfejsy mogą ze sobą koegzystować np. poprzez bramki Bluetooth/Ethernet. Sieć kablowa i Wi-Fi mogą tworzyć szkie-let sieci, a Bluetooth i Zigbee najlepiej sprawdzą się w komu-nikacji z czujnikami. W ten sposób różne standardy mogą się wzajemnie uzupełniać, ponieważ każdy z nich adresowany jest do specyficznych wymagań przemysłu.

Cezary KalistaAntaira Technologies Sp. z o.o.

www.antaira.pl


mailto:[email protected]%C5%82owy

http://www.antaira.pl

http://www.antaria.pl

PODZESPOŁYT

EM

AT

NU

ME

RU

LOK

ALN

E S

IEC

I R

AD

IOW

E

Nowoczesne technologie łączności dla IoT

Współcześnie trudno wyobrazić sobie brak jakiejkolwiek komunikacji i łączności pomiędzy urządzeniami. Jej wykorzystanie codziennie

ułatwia nam życie i pracę – od stacji radiowych i telefonii GSM, przez bezprzewodowe sieci Wi-Fi, Zigbee oraz łączność

Bluetooth bliskiego zasięgu. Wraz z upowszechnieniem się dostępu do Internetu otwarła się możliwość zastosowania łączności

bezprzewodowej dla nowego rodzaju usług oraz aplikacji. Powstały takie terminologie, jak M2M (Machine to Machine) – zdalna

komunikacja pomiędzy urządzeniami oraz IoT – sieć aplikacji i urządzeń komunikujących się z Internetem.

modułów komunikacyjnych pracujących w technologii LoRa. Jest przystosowany do pra-cy w paśmie 433 MHz/868 MHz i zgodny z eu-ropejską dyrektywą dla modułów radiowych R&TTE, co przyspiesza czas przygotowania i wdrożenia projektu oraz ma znaczący wpły-wa na obniżenie jego kosztu. Dodatkową zaletą nowego modułu firmy Microchip są jego minia-turowe wymiary – 17,8 mm×26,3 mm×3 mm. Dostępność 14 wyprowadzeń GPIO zapewnia elastyczność łączeniową i możliwość kontro-lowania dużej liczby czujników oraz innych układów zewnętrznych.

Moduł RN2483 jest dostarczony ze stosem protokołu LoRaWAN, więc można go łatwo po-łączyć z istniejącą, szybko rozwijającą się infra-strukturą LoRa Alliance – zarówno w zarządza-nych prywatnie sieciach lokalnych (LAN), jak

LoRaTechnologia LoRa (Long Range Radio) przy małej przepustowości danych umożliwia apli-kacjom IoT oraz M2M komunikację bezprze-wodową na dystans ponad 15 kilometrów, przy żywotności baterii mogącej przekroczyć 10 lat. LoRa umożliwia połączenie milionów bezprzewodowych węzłów z kompatybilnymi bramkami i ma kilka kluczowych zalet w po-równaniu do innych rozwiązań bezprzewo-dowych. Na przykład, wykorzystuje ona mo-dulację z rozpraszaniem widma, ze zdolnością do demodulacji sygnału leżącego o 20 dB po-niżej poziomu szumu. W porównaniu do sieci komórkowych 3G i 4G, technologia LoRa jest też lepiej skalowalna i bardziej opłacalna dla aplikacji wbudowanych. Ma przy tym znacznie większy zasięg niż pozostałe, popularne proto-koły bezprzewodowe, co pozwala urządzeniom na działanie bez wzmacniaczy, zmniejszając całkowity koszt aplikacji.

Moduł RN2483 firmy Microchip (fotogra-fia 1) to pierwszy z serii bezprzewodowych

Gdy rynek zdalnych aplikacji gwałtownie rośnie, technologia również musi iść z postę-pem zapewniając uzyskanie większego zasię-gu i prędkości transmisji, przy jednoczesnym obniżeniu zużycia energii. Postęp technolo-giczny umożliwia tworzenie innowacyjnych standardów dla nowych, wyrafinowanych aplikacji ułatwiających nam życie i pracę.

Zadanie stawiane obecnie przed inżynie-rami to dostarczenie łatwej w obsłudze oraz solidnej infrastruktury łączności, zdolnej do działania w skali lokalnej i ogólnokrajo-wej. Wymagają oni zatem rozwiązań, które są łatwe do użycia, aby w krótkim czasie wprowadzić gotowy produkt na rynek.

Dodatkowe informacje:Gamma Sp. z o. o.ul. Kacza 6 lok. A, 01-013 Warszawa tel. +48 22 862 75 00, faks +48 22 862 75 01e-mail: [email protected], www.gamma.pl

Firma Gartner przewiduje, że do 2020 roku na świecie będzie blisko 25 miliardów połączonych rzeczy (IoT, M2M)

Fotografia 1. Moduł RN2483 – pierwszy z serii bezprzewodowych modułów ko-munikacyjnych LoRa firmy Microchip



http://www.gamma.pl

REKLAMA

Nowoczesne technologie łączności dla IoT

Bluetooth. Moduł RN4020 ma wbudowaną an-tenę. Stopień nadajnika pracuje z mocą 7 dBm, natomiast odbiornik ma czułość -92,5 dBm, co umożliwia pracę z zasięgiem przekracza-jącym 100 metrów. A to wszystko w kom-paktowej obudowie o wymiarach zaledwie 11,5 mm×19,5 mm×2,5 mm.

Konstrukcja modułu RN4020 opiera się na rozległym doświadczeniu firmy Microchip w projektowaniu urządzeń Bluetooth. Moduł ma międzynarodowe certyfikaty, w tym Bluetooth Special Interest Group (SIG).

takich rozwiązań są m.in. urządzenia gospodar-stwa domowego, urządzenia medyczne, pod-ręczne, elektroniczne urządzenia codziennego użytku, zabawki, przywieszki do kluczy, piloty zdalnego sterowania, czujniki pulsu i zbliże-niowe, a nawet aplikacje przemysłowe.

Inteligentny moduł Bluetooth LE typu RN4020 firmy Microchip (fotografia 2) zawie-ra wszystkie możliwości sprzętowe, progra-mowe oraz certyfikacyjne, aby bezproblemo-wo spełnić wymagania End Product Listing (EPL) w ramach testowania zgodności QDID

i publicznych sieciach telekomunikacyjnych, w celu utworzenia rozległych sieci WAN ma-łej mocy (LPWAN) o zasięgu ogólnokrajowym. Integracja stosu LoRaWAN umożliwia również połączenie z dowolnym mikrokontrolerem, któ-ry ma interfejs UART, w tym setek mikrokontro-lerów PIC firmy Microchip. Dodatkowo, moduł RN2483 jest wyposażony w nieskomplikowany interfejs komend ASCII firmy Microchip dla ła-twej konfiguracji i kontroli.

Dzięki skalowalności, solidnej komunika-cji, mobilności i zdolności do pracy w trudnych warunkach zewnętrznych, moduł RN2483 do-skonale nadaje się do stosowania w szerokiej gamie bezprzewodowych aplikacji monitoro-wania i kontroli niewymagających dużej pręd-kości transmisji. Przykładowymi aplikacjami mogą być m.in. aplikacje inteligentnego miasta (czujniki oświetlenia ulicznego, czujniki ru-chu), energii (inteligentny pomiar poboru prą-du/wody/gazu) oraz przemysłowe/komercyjne/domowe aplikacje m.in. HVAC, inteligentne urządzenia, systemy ochrony i oświetlenie.

Bluetooth 4.1Projektanci wbudowanych, niedrogich apli-kacji konsumenckich szukają rozwiązań „pod klucz”, które umożliwią im łatwe dodanie ni-skonapięciowej i łatwej w obsłudze łączności Bluetooth LE, kompatybilnej z setkami smartfo-nów, tabletów i komputerów PC. Przykładami



http://www.gamma.pl

PODZESPOŁYT

EM

AT

NU

ME

RU

LOK

ALN

E S

IEC

I R

AD

IOW

E

w nielicencjonowanym paśmie częstotliwo-ści 868 MHz. Wykorzystanie wąskiego pasma (Ultra Narrow Band) pozwala na budowanie sieci energooszczędnych o małej szybkości i za-sięgu krajowym. Francuska firma Sigfox – po-mysłodawca rozwiązania – jest jednocześnie operatorem sieci dla aplikacji IoT dysponują-cym wedle danych na koniec 2014 roku blisko 1300 antenami.

Szwajcarska firma Axsem, wyspecjalizo-wany producent mikrokontrolerów RF, opraco-wała układ AX-Sigfox (fotografia 4) umożliwia-jący transmisję danych w sieci Sigfox przez do-wolną aplikację, przy wykorzystaniu zaledwie 2,6 cm2 powierzchni na płytce drukowanej (20 mm×13 mm). Układ może również praco-wać autonomicznie kontrolując niewielkie sie-ci sensorów. AX-Sigfox jest zaprogramowany do natychmiastowego działania, a dodatkowo może obsłużyć program użytkownika.

AX-Sigfox jest układem RF typu SoC bazują-cym na mikrokontrolerze AX8052 o bardzo ma-łym poborze mocy oraz transceiverze AX5043 w obudowie o wymiarach 7 mm×5 mm. Układ może być sterowany za pomocą interfejsu pole-ceń Sigfox AT, który jest dostępny za pośredni-ctwem portu UART. Dla użytkowników, którzy nie chcą drugiego mikrokontrolera w swoim systemie, Axsem oferuje dostęp do biblioteki Sigfox poprzez interfejs API.

Ponadto, mikrokontroler ma 64 kB pamię-ci Flash, z czego ponad 32 kB są dostępne dla aplikacji niestandardowej, która może zostać opracowana za pomocą zintegrowanego śro-dowiska programistycznego AXCode::Blocks IDE firmy Axsem. Mikrokontroler jest wyposa-żony w wiele bloków funkcjonalnych, takich jak m.in. interfejsy SPI Master, UART, GPIO, zegar RTC, przetworniki A/C i C/A oraz czujnik temperatury, które są dostępne dla programu użytkownika.

Część AX-Sigfox odpowiedzialna za trans-misję radiową korzysta z układu AX5043 ma-jącego najniższy pobór mocy w swojej klasie. AX5043 może sprzętowo modulować i demo-dulować protokół Sigfox, co skutkuje odcią-żeniem mikrokontrolera głównego. Moc na-dajnika wynosząca +14 dBm może być osiąg-nięta przy poborze prądu zaledwie 45 mA. Odbiornik wymaga do zasilania jedynie 10 mA przy napięciu zasilającym z zakresu 1,8…3,6 V. Wydajność pozostaje taka sama, niezależnie od napięcia zasilania.

Moduł wykorzystuje niskonapięciowy mikrokontroler EFM32G230 z rdzeniem ARM Cortex-M3 oraz układ transceivera RF typu ADF7023 firmy Analog Devices. Umożliwia osiągnięcie do 4 kilometrów zasięgu przy za-stosowaniu dodatkowej anteny zewnętrznej, bądź do 1 kilometra przy zastosowaniu anteny zintegrowanej na płytce drukowanej. Wersja programowalna modułu oddaje do dyspozycji aplikacji 32 kB pamięci Flash, 2 kB pamięci RAM oraz rdzeń taktowany częstotliwością do 50 MHz. Ponadto, moduł może pracować w topologiach: DigiMesh, Repeater, Point-to-point, Point-to-multipoint oraz Peer-to-peer. Dzięki wspólnemu footprintowi rodziny XBee, moduły mogą być z łatwością zamiennikiem dla aplikacji pracujących wcześniej na bazie komunikacji Wi-Fi lub ZigBee. Moduły XBee 868LP, tak jak inne z rodziny Xbee, są wstępnie skonfigurowane i gotowe do działania niemal natychmiast po wyjęciu z pudełka.

Idealnym zastosowaniem modułów XBee są m.in. inteligentne aplikacje liczników Smart Grid, Smart Home, które w połączeniu z od-powiednimi bramkami firmy Digi dają m.in. możliwość zdalnego zbierania danych oraz ste-rowania urządzeniami oddalonymi o setki kilo-metrów. Przykładem takiej aplikacji może być chociażby scentralizowany system sterowania oświetleniem ulicznym, które jest precyzyjnie zsynchronizowane z porami dnia przynosząc znaczne korzyści w postaci chociażby oszczęd-ności energii elektrycznej. Dodatkową zaletą ta-kiego systemu jest możliwość automatycznego raportowania wszelkich awarii.

Innym przykładem jest system zdalnego monitorowania zasobów np. paliw, smarów czy olejów motoryzacyjnych, znajdujących się w zbiornikach na stacjach benzyno-wych, stacjach kontroli pojazdów, serwisach. Zastosowanie czujników ultradźwiękowych rozmieszczonych w każdym zbiorniku, w połą-czeniu z modułami XBee pozwala na monitoro-wanie w czasie rzeczywistym poziomu płynów w zbiornikach. Moduły XBee zapewniają bez-pieczną i niezawodną łączność bezprzewodo-wą, a pomiary dokonane przez czujniki są wy-syłane z modułów XBee do bram ConnectPort, które przekazują zebrane informacje do plat-formy Digi Device Cloud za pośrednictwem łączności kablowej, komórkowej, lub nawet satelitarnej. Daje to nieocenione korzyści dla firm i przedsiębiorstw płynące m.in. z możli-wości zarządzania zaopatrzeniem i wytycza-niem odpowiednich zoptymalizowanych tras zaopatrzenia.

Sigfox Pokrycie zasięgiem wielkich obszarów w ni-skonapięciowych aplikacjach Internet of Things o małej przepustowości, nie może być osiągnięte za pomocą standardów GPRS lub LTE. Dlatego też ta luka została wypełniona przez Sigfox – rozwiązanie łączności bez-przewodowej działającej na terenie Europy

Wbudowany stos Bluetooth Low Energy (BTLE) oraz energooszczędne profile SIG skra-cają czas wprowadzania produktów Bluetooth na rynek przy jednoczesnym zapewnieniu kompatybilności, eliminując wysokie koszty certyfikacji oraz zmniejszają ryzyko rozwoju projektu. Moduł ma wstępnie załadowane pro-file Microchip Low-energy Data Profile (MLDP) pozwalające projektantom w łatwo przesyłać dane dowolnego typu łączem BTLE.

Ponieważ moduł RN4020 ma zintegrowa-ne stosy komunikacyjne, może współpracować z dowolnym mikrokontrolerem z interfejsem UART, w tym z setkami mikrokontrolerów PIC. Moduł może również działać samo-dzielnie – bez dodatkowego mikrokontrolera. Samodzielna praca modułu jest możliwa dzię-ki unikalnej funkcji przetwarzania skryptów, która umożliwia konfigurowanie modułu za pomocą prostych komend ASCII, bez użycia specjalnych narzędzi oraz kompilowania kodu.

Moduły pracujące w paśmie 868 MHzFirma Digi International już od 1985 roku zaj-muje się projektowaniem oraz produkcją wyso-kiej klasy urządzeń sieciowych oraz systemów wbudowanych, począwszy od popularnych modułów RF serii XBee, przez moduły SoM/SoC, po przemysłowej klasy routery i bramy bezprzewodowe. Moduł XBee 868LP firmy Digi Int. (fotografia 3) to pierwszy, wielokanałowy, bezprzewodowy moduł pracujący w paśmie 868 MHz z zastosowaniem technologii Listen Before Talk (LBT) oraz Adaptive Frequency Agility (AFA), która wyszukuje wolny kanał komunikacyjny dzięki nasłuchiwaniu pasma radiowego przed rozpoczęciem transmisji, co zmniejsza poziom zakłóceń o poprawia zasięg.

Fotografia 4. Układ AX-Sigfox firmy Axem dla sieci Sigfox

Fotografia 2. Inteligentny moduł Blueto-oth LE typu RN4020 firmy Microchip

Fotografia 3. Moduł bezprzewodowy XBee 868LP firmy Digi International


TE

MA

T N

UM

ER

ULO

KA

LNE S

IEC

I R

AD

IOW

E

PODZESPOŁY

radiowym (CC430: ISM<1 GHz, RF430: NFC/RFID, CC1x: ISM<1 GHz, CC2xx: ISM 2,4 GHz, CC3x: Wi-Fi). Jednym z nowych produktów jest wielozadaniowy mikrokon-troler CC2650, który może min.: pracować w sieciach Bluetooth Smart, ZigBee oraz 6LoWPAN. Aby ułatwić zapoznanie się z możliwościami mikrokontrolera CC2650 oraz zastosowanie go we własnej aplikacji, firma Texas Instruments wyprodukowała ze-staw startowy CC2650DK.

Zestaw startowy dla mikrokontrolera CC2650

W artykule prezentujemy interesujący mikrokontroler CC2650 o jego zestaw startowy. Mikrokontroler jest przeznaczony do tworzenia

urządzeń komunikujących się drogą radiową. W związku z tym jest zoptymalizowany pod kątem wydajności i oszczędzania energii oraz ma wbudowany transciver radiowy pracujący w paśmie ISM

2,4 GHz. Transceiver RF jest kompatybilny ze standardami Bluetooth Low Energy 4.1 oraz IEEE 802.15.4 PHY i MAC (protokół ZigBee).

W 2006 roku firma Texas Instruments kupi-ła producenta układów radiowych – norwe-ską firmę Chipcon. W wyniku tej transakcji do oferty Texasa wprowadzono dobrze zna-ne konstruktorom transceivery z serii CC1x pracujące w paśmie ISM z częstotliwością nośną 433 lub 868 MHz, jednak firma TI na tym nie zaprzestała. Oprócz wspomnia-nych układów, nadal są prowadzone prace owocujące wprowadzeniem do oferty firmy mikrokontrolerów z wbudowanym układem

CC2650DKZestaw startowy CC2650DK składa się z dwóch płyt głównych SmartRF06 Evaluation Board (SRF06EB) oraz dwóch modułów rozszerzeń CC2650 Evaluation Module (CC2650EM). Zawartość zestawu po-kazano na fotografii 1. Dodatkowo do zesta-wu zostały dołączane dwa przewody mikro USB oraz instrukcja użytkownika.

Na płycie głównej SRF06EB zamonto-wano monochromatyczny wyświetlacz LCD DOGM128E-6 o rozdzielczości 128×64 pikse-li, gniazdo dla kart microSD, trójosiowy akce-lerometr BMA250, analogowy czujnik światła SFH5711, zestaw pięciu przycisków (klawia-tura użytkownika), cztery diody LED (diody użytkownika). Płyta główna została wypo-sażona w przycisk zerowania, podzespoły emulatora XDS100v3, złącza do podłączenia modułu rozszerzeń, koszyczki do montażu baterii. Rozmieszczenie elementów na płycie SRF06EB pokazano na rysunku 2.Fotografia 1. Zestaw startowy CC2650DK

Rysunek 2. Płyta główna SRF06EB

Fotografia 3. Płyta główna SRF06EB z zamontowanym modułem rozszerzeń CC2650EM


PODZESPOŁYT

EM

AT

NU

ME

RU

LOK

ALN

E S

IEC

I R

AD

IOW

E

Tabela 1. Parametry mikrokontrolera CC2650Procesor aplikacyjny (użytkownika)

Rdzeń ARM Cortex – M3maksymalna częstotliwość zegara CPU: 48 MHz

Napięcie zasilające 2,1…3,6 V lub 1,8 V

Linie IO / obudowa 31 multipleksowanych IO /48QFN o wymiarach 7 mm×7 mm

Pamięć SRAM – 20 kBFLASH – 128 kB CACHE – 8 KBROM – bootloader, sterowniki urządzeń peryferyjnych

System zegarowy 8×16-bitowe albo 4×32-bitowe liczniki z funkcją PWM

Komunikacja szeregowa UART, 2×SSI, 1×I2C

Pobór prądu 61 mA/MHz (tryb aktywny)1 mA (tryb uśpienia) z obsługą RTC i odświeżaniem RAM0,1 mA (tryb wyłączenia)

Inne I2S, Watchdog, AES128, generator liczb losowych TRNG, 32 kanały uDMA, RTC, kontroler napięcia zasilania oraz temperatury, obsługa do 8 przycisków pojemnościowych

Procesor RF Rdzeń ARM Cortex-M0

Pamięć SRAM – 4 kBROM – kontroler BLE, IEEE 802.15.4 MAC

Pasmo pracy modułu radiowego 2,4 GHz

Moc nadajnika radiowego Programowalna do +5 dBm

Czułość odbiornika radiowego –97 dBm dla Bluetooth Low Energy–100 dBm dla 802.15.4

Wspierane standardy Bluetooth Low Energy, IEEE 802.15.4

Pobór prądu 5,9 mA (tryb aktywny) – odbiór6,1 mA (tryb aktywny) nadawanie z mocą 0 dBm9,1 mA (tryb aktywny) nadawanie z mocą +5 dBm

Procesor kontrolera czujnikówRdzeń Prawdopodobnie zmodyfikowana wersja MSP430

Pamięć SRAM – 2 kB

Moduł analogowy 12-bitowy przetwornik A/C, 8 kanałów pomiarowych, wydajność do 200 kS/s, wbudowany generator napięcia referencyjnego, komparator analogowy

Interfejsy SPI, I2C – komunikacja z czujnikami

Inne Programowalne źródło prądowe (constant current source), wykrywanie zdarzeń czasowych ( time to digital conver-ter), konfigurowanie za pomocą aplikacji Sensor Controller Studio

Fotografia 4. Aplikacja startowa. Konfiguracja CC2650DK a) nadajnik i odbiornik b) nadajnik c) odbiornik


Zestaw startowy dla mikrokontrolera CC2650

Na płycie rozszerzeń CC2650EM, poza mikrokontrolerem CC2650 w obudowie zajmującej powierzchnię 7 mm×7 mm, za-montowano antenę SMD oraz złącze SMA do przyłączenia anteny zewnętrznej (użycie anten konfigurujemy za pomocą rezystorów R10 i R11). Wygląd płyty głównej SRF06EBz zamontowanym modułem rozszerzeń CC2650EM pokazano na fotografii 3.

Zestaw startowy może być zasilany z portu USB komputera PC albo z baterii/ze-wnętrznego zasilania. Źródło zasilania konfi-gurujemy przełącznikiem SOURCE (pozycje USB oraz BAT). Przy zasilaniu z portu USB do mikrokontrolera CC2650 jest dostarczane

Rysunek 5. Schemat blokowy mikrokontrolera CC2650

napięcie o 3,3 V. W przypadku użycia bate-rii/zewnętrznego zasilania napięcie zasilania mikrokontrolera CC2650 jest stabilizowane do wartości 2,1 V. Aby „ominąć” stabilizator napięcia oraz zasilić CC2650 bezpośrednio z baterii/zewnętrznego zasilania w złączu re-gulator bypass montujemy zworkę.

Mikrokontroler CC2650 ma fabrycznie zapisaną w pamięci aplikację testową słu-żącą do pomiaru jakości i zasięgu sygnału radiowego. Jest ona uruchamiana natych-miast po załączeniu zasilania. Wówczas jeden kompletów (SFR06EB+CC2650EM) należy skonfigurować w roli nadajnika, nato-miast drugi odbiornika. Wybieramy protokół

radiowy (Bluetooth Low Power BLE lub IEEE 802.15.4) i kanał transmisji radiowej. W nadajniku określamy moc emisji, liczbę pakietów oraz częstotliwość ich przesyłania. Po uruchomieniu nadajnika w odbiorniku można monitorować liczbę utraconych pa-kietów oraz pakietów zawierających błędy. Kolejne kroki podczas konfigurowania toru testowego pokazano na fotografii 4.

Mikrokontroler CC2650Sercem zestawu jest mikrokontroler CC2650 z rdzeniem ARM Cortex-M3. Wyposażono go w szereg modułów peryferyjnych (UART, AES, Watchdog i inne). Mikrokontroler ma wbudowany tor radiowy wyposażony w rdzeń ARM Cortex-M0 i zgodny ze stan-dardami Bluetooth Low Energy oraz IEEE 802.15.4. Budowa toru radiowego ułatwia implementowanie standardów sieciowych Bluetooth Smart, ZigBee i 6LoWPAN, ZigBee RF4CE. Dodatkowo, w mikrokontrolerze CC2650 zaimplementowano energooszczęd-ny kontroler czujników (prawdopodobnie wykorzystano przy tym rdzeń mikrokontro-lera MSP430). Współpracuje on z głównym rdzeniem mikrokontrolera CC2650 i jest wykorzystywany w trybach oszczędzania energii. Schemat blokowy CC2650 pokaza-no na rysunku 5. Parametry mikrokontrolera umieszczono w tabeli 1.

Mikrokontroler CC2650 jest programo-wany za pomocą Code Composer Studio(od wersji 6.1) i/lub kompilatora IAR Embedded Workbench for ARM (od wersji 7.30.3). Parametry pracy modułu radiowego możemy konfigurować za pomocą aplikacji SmartRF Studio (od wersji 7.0). Do konfigu-rowania kontrolera czujników przygotowano aplikację Sensor Controller Studio.

PodsumowanieZestaw startowy CC2650DK jest oferowany w cenie 299 USD. Nie jest to niska cena, ale w zamian otrzymujemy kompletny zestaw roz-wojowy do pracy z wieloma standardami trans-misji bezprzewodowej. Dodatkowym atutem przemawiającym za zestawem CC2650DK jest fakt, że płyta główna SFR06EB jest kompatybil-na z modułem rozszerzeń dla mikrokontrolera CC2538 (ZigBee) oraz układu CC2592 (range ex-tender – wzmacniacz sygnału 2,4 GHz). Nazwa modułu rozszerzeń to CC2538-CC2592EM.

Łukasz Krysiewicz, EP

REKLAMA

http://sklep.avt.pl65ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2015

http://sklep.avt.pl

PODZESPOŁYT

EM

AT

NU

ME

RU

LOK

ALN

E S

IEC

I R

AD

IOW

E

IoT według u-bloxaInternet Rzeczy (Internet

of Things) – idea świata, w którym otaczające nas

urządzenia komunikują się między sobą, wysyłają

informacje i umożliwiają zdalną konfigurację. Świata,

w którym użytkownik ma możliwość odczytu i analizy

danych z coraz większej ilości czujników, w celach

poprawy wydajności lub czysto statystycznych.

i tabletach. Z tego względu coraz więcej urządzeń peryferyjnych jest również wy-posażonych w moduł Bluetooth. Standard, który początkowo był rozwijany tylko w kierunku jak najwyższej prędkości transmisji danych, obecnie jest podzie-lony na dwa – Bluetooth Classic (ver.2.x, ver.3.x) oraz Bluetooth Low Energy (BLE, ver.4.x, Bluetooth Smart). W wersji kla-sycznej nadal głównym założeniem apli-kacyjnym jest przesyłanie dużych ilości informacji (pliki, audio itp.) i kontrola tych transmisji, nawet kosztem poboru mocy i czasu nawiązania połączenia (moduły Bluetooth Classic z oferty u-blox wymie-niono w tabeli 1). W BLE najistotniejszy jest niski pobór mocy, a w rzeczywistości długi czas działania, osiągnięty za pomocą bardzo krótkiego czasu potrzebnego do na-wiązania połączenia (rzędu milisekund), założenia wysyłania krótkich pakietów i trybowi uśpienia, w którym moduł ma przebywać przez większość czasu. Przy takim zastosowaniu urządzenia Bluetooth Smart mogą działać latami zasilane tylko z baterii zegarkowej i do takich aplikacjiu-blox przygotował pokazany na foto-grafii 1 moduł OLP425. Jest to niezależny moduł, który nie potrzebuje dodatkowych komponentów, a możliwość fabrycznego wyposażenia go w uchwyt baterii, czujnik temperatury, akcelerometr i diody LED (zie-loną i czerwoną) czyni integrację bardzo łatwą. Producent dodatkowo udostępnia kody źródłowe oraz przykładową aplikację odczytującą wskazania (dostępna na system iOS). Bliźniaczy moduł OLS425 pozwala

Oferta u-bloxa, renomowanego szwaj-carskiego producenta modułów do aplika-cji przemysłowych, obejmuje oba wypadki. Od wielu lat odbiorniki satelitarne GNSS („MAX”, „NEO”, „LEA”, „AMY”) i produk-ty do komunikacji komórkowej (GSM: „LEON”, „SARA”; UMTS: „LISA”, „SARA”; LTE: „TOBY”) cieszą się zaufaniem klientów na całym świecie, a po wykupieniu znanej szwedzkiej firmy Connect Blue, oferta po-szerzyła się o moduły do obsługi „ostatnich metrów”.

SinozębyStandard Bluetooth stał się wszechobecny. Zgodnie z założeniami swoich twórców, połączył ze sobą wiele urządzeń. Obecnie jest dostępny w większości kompute-rów przenośnych, wszystkich telefonach

Według różnych źródeł liczba urządzeń wy-posażonych w możliwość komunikacji rośnie w bardzo szybkim tempie, a do roku 2020 może wynosić kilkadziesiąt miliardów – po kilka przy-padających na każdego człowieka na Ziemi, więc najlepiej, aby mogły się one ze sobą łączyć w sposób nieskomplikowany, niepotrzebujący dużo energii, jednak dobór sposobu komunika-cji zależy od wymagań aplikacji:

• Nieograniczony odległością – nadajnikiwyposażone w GSM, UMTS, LTE – łą-czące się bezpośrednio z Internetem,kosztem opłat za transmisję danychi większego zapotrzebowania na energię.

• Ostatnie 100 metrów – urządzenia dzia-łające wg standardów IEEE z grupy ozna-czonej numerem 802 (Bluetooth, Wi-Fiitp.) – darmowy transfer, często z bardzomałym zużyciem energii.

Fotografia 1. Moduł OLP425 – BLE z czujnikami i przykładowa aplikacja


IoT według u-bloxa

Tabela 1. Moduły Bluetooth Classic w ofercie u-bloxOBS418 OBS419 OBS421

Wersja Bluetooth 2.1 2.1+EDR Dual ModeProfile SPP, DUN SPP, DUN, PAN SPP, DUN, PAN, GATTZasięg Antena wewn.: 75 m

Antena zewn.: 150 mAntena wewn.: 75 mAntena zewn.: 150 m

Antena wewn.: 300 mAntena zewn.: 300 m

Interfejs UART UART UARTMaksymalna prędkość transmisji

460,8 kb/s 1,25 Mb/s 1,5 Mb/s

Wyprowadzenia I/O 9 cyfrowych 9 cyfrowych 9 cyfrowychPrzepustowość 350 kb/s 950 kb/s 1,3 Mb/sMaksymalna liczba urządzeń slave

1 3 7

Rysunek 3. Projekt referencyjny bramy internetowej LTE/Wi-Fi, z modułem GNSS

Fotografia 2. Moduł ODIN-W262, ze zinte-growaną anteną

a przede wszystkim generuje ogromne koszty związane z badaniami i certyfika-cją końcowego urządzenia.

Mając to na uwadze u-blox przygoto-wał bardzo ciekawy produkt: ODIN-W26 (fotografia 2), który jest modułem nieza-leżnym, zawierającym już Hosta, ofero-wanym w dwóch wersjach: z anteną lub dwoma złączami U.FL.

Mikrokontroler Cortex-M4, na któ-rym ODIN jest oparty, pozwala na wy-korzystanie części zasobów na aplikację użytkownika, a więc bez dodatkowych kosztów można stworzyć bramę interne-tową. Dodatkową zaletą jest nadzór nad wieloma równoległymi połączeniami (Wi-Fi i Bluetooth), tak aby się nie zakłócały. Stosowanie tego modułu przede wszyst-kim nie wymaga ponownego przeprowa-dzania drogich i kłopotliwych testów RF.

Do aplikacji montowanych w pojaz-dach u-blox przygotował również pro-jekt referencyjny, prostej w integracji

i obsłudze bramy internetowej opartej na modułach TOBY (LTE) oraz ELLA (Wi-Fi/Bluetooth). Połączenie tych dwóch pro-duktów pozwala na łatwe sterowanie ko-munikacją za pomocą komend AT z proce-sora, na którym jest aplikacja użytkowni-ka. Sterownik Wi-Fi, jak i stos TCP/IP, któ-re zawierałby Host, znajdują się w TOBY. Opcjonalnie można podłączyć odbiornik GNSS, również sterowany poprzez moduł LTE. Projekt referencyjny bramy interne-towej LTE/Wi-Fi, z modułem GNSS poka-zano na rysunku 3.

Internet of ThingsCzy konieczne jest wysyłanie dużych ilo-ści danych, czy tylko małych pakietów? Stacjonarnie czy też mobilnie? Rozwiązania do tych wszystkich aplikacji znajdują się w portfolio szwajcarskiego producenta mo-dułów, u-bloxa. Pomoc w ich doborze i lokal-ne wsparcie oferuje dystrybutor w Europie Wschodniej – Microdis Electronics.

Mariusz CiesielskiProduct Manager

Microdis Electronics

na emulowanie połączenia SPP, znanego z klasycznej wersji Bluetooth, używając standardu BLE.

Wireless LANKolejną nowością w ofercie u-blox są moduły Wi-Fi. Przeznaczone na ry-nek automotive: EMMY (Wi-Fi, Dual-Mode Bluetooth oraz NFC), ELLA (Wi-Fi i Bluetooth v3.0+HS) oraz przeznaczo-ne na rynek przemysłowy ODIN (Wi-Fi oraz Dual-Mode Bluetooth). Z tej oferty, poza ODIN-W26, wszystkie moduły Wi-Fi potrzebują zewnętrznego Hosta odpo-wiedzialnego za ich działanie, przecho-wującego stos TCP/IP oraz sterowniki Wi-Fi potrzebne do prawidłowej pracy. Odpowiednie jego zintegrowanie wymaga dużego doświadczenia, wiele pracy


PODZESPOŁY

MSP432 – mikrokontroler do nowoczesnych aplikacji

Pod koniec marca firma Texas Instruments wprowadziła do oferty interesujący mikrokontroler. Jest on 32-bitowym następcą 16-bitowego MSP430 i dlatego nadano mu nazwę MSP432. Co ciekawe, pomimo iż MSP430 ma rdzeń natywny opracowany przez Texas Instruments,

to jego następcę wyposażono w rdzeń firmy ARM – Cortex-M4F.

uśpienia. Aby osiągnąć tak dobry wynik, firma TI użyła procesu wytwórczego CMOS 90 nm umożliwiającego wykonanie struktur półprze-wodnikowych układów scalonych o niewiel-kim prądzie upływu i funkcjonujących w roz-szerzonym zakresie napięcia 1,62…3,7 V (typo-wo w podobnych mikrokontrolerach ten zakres rozciąga się od 1,8 do 3,5 V). Rozszerzenie zakresu wpływa korzystnie na pobór prądu, a dodatkowo układ może być zasilany z baterii o wyższym napięciu.

W układzie dokonano również szeregu „zabiegów” mających na celu zapewnienie jak najmniejszego poboru energii. Niektóre z nich są oczywiste, inne wymagały pomysło-wości i zastosowania pewnych specyficznych rozwiązań.

Aby obniżyć pobór mocy podczas opera-cji wykonywanych na pamięci RAM, należy oddać użytkownikowi do dyspozycji tyle pa-mięci operacyjnej wewnątrz układu scalonego, ile wymaga aplikacja, ponieważ zastosowanie pamięci zewnętrznej zwykle podwyższa zuży-cie energii. Dlatego firma zaimplementowała obszerną pamięć RAM, aktualnie mieszczącą 64 kB, która w kolejnych mikrokontrolerach będzie rozbudowana do 256 kB. Dodatkowo, pamięć RAM wykonano w taki sposób, że nie-potrzebne w trybie uśpienia banki pamięci

nowe wymagania odnośnie do mocy oblicze-niowej i zdolności łączeniowych procesora z otoczeniem.

Schemat blokowy mikrokontrolera MSP432 pokazano na rysunku 1. Jego rdzeń Cortex-M4F jest taktowany przebiegiem o częstotliwości 48 MHz. Oprócz dostępnej standardowo w tej architekturze jednostki wspomagającej oblicze-nia zmiennopozycyjne, producent zadbał o wy-posażenie mikrokontrolera, które podwyższa jego walory użytkowe:

• 32-bitowa, sprzętowa jednostka mnożąca, za której pomocą można uzyskać 32- lub 64-bitowy wynik ze znakiem lub bez niego.

• Funkcja dodawania lub odejmowania reali-zowana po wykonaniu mnożenia.

• 32-bitowa, sprzętowa jednostka wykonują-ca operację dzielenia.

• Wsparcie dla arytmetyki nasyceniowej.• Rozszerzenie DSP za pomocą: 16/32-bito-

wego układu MAC; jednocyklowego, po-dwójnego, 16-bitowego układu MAC (mul-tiply and accumulate); 8/16-bitowy SIMD (single instruction, multiple data – uprasz-czając, możliwość jednoczesnego wykony-wania kilku instrukcji).Osoby używające mikrokontrolera MSP430

na pewno rozpoznają niektóre bloki funkcjo-nalne dostępne w MSP432, ponieważ prze-niesiono je z tego mikrokontrolera (rysunek 2)

włączając w to bibliotekę ste-rowników urządzeń I/O, zegar czasu rzeczywistego, timer/generator przebiegu PWM, ti-mer Watchdog, interfejs JTAG, jednostkę szyfrującą zgodnie z algorytmem AES-256, inter-fejsy: UART, SPI, I2C; szereg modułów analogowych, takich jak komparator, źródło napię-cia odniesienia, czujnik tem-peratury oraz wyprowadzenia I/O z funkcjonalnością interfej-su dotykowego.

Nowy mikrokontroler po-biera bardzo mały prąd – zale-dwie 95 µA/MHz w trybie ak-tywnym oraz 850 nA w trybie

Opracowanie przez firmę Texas Instruments mikrokontrolera MSP432 można podsumować słowami „idzie nowe”. Projektanci firmy prze-widują, że ze względu na wymagania nowo-czesnych aplikacji, w niedalekiej przyszłości użytkownicy MSP430 będą musieli zastosować procesor o bardziej przyszłościowej, wydajnej, energooszczędnej architekturze.

Każda osoba zajmująca się układami energooszczędnymi nadzorowanymi przez mikrokontroler wie, że kluczowe znaczenie dla niej ma prędkość wykonywania operacji, ponieważ dzięki temu procesor może bardzo krótko po wyjściu z uśpienia przebywać w try-bie aktywnym (przed ponownym uśpieniem), przez co maleje średni pobór energii. Nie dzi-wi więc fakt, że w celu opracowania energoo-szczędnego mikrokontrolera projektanci firmy TI zdecydowali się na zastosowanie rdzenia Cortex-M4F, który jeszcze został dodatkowo przez nich „tuningowany”. Jest to na pewno znacznie lepszy wybór, niż rdzeń Cortex-M0 (a nawet Cortex-M0+) opracowany przez fir-mę ARM w 2008 r. z myślą o urządzeniach, w których dotychczas były stosowane mi-krokontrolery 8- i 16-bitowe. Oczywiście, ten rdzeń jest funkcjonalny i z powodzeniem może być stosowany w różnych aplikacjach, ale nie wolno zapominać, że nadciąga era technologii Internet of Things, która wprowadza zupełnie

Arytmetyka nasyceniowa (saturated arithmetic) to sposób przeprowadzania obliczeń na całkowitych liczbach binarnych, w której reakcją na przekroczenie zakresu liczb jest przypisanie wynikowi górnej lub dolnej granicy zakresu. Arytmetyka ta znajduje zastosowanie m.in. w DSP (m.in. przetwarzanie dźwięku i obrazu), upraszcza programy i przyśpiesza wiele algorytmów. Dla porównania arytmetyka powszechnie stosowana w komputerach to tzw. arytmetyka modularna (ang. wraparound), tj. z wyniku brana jest zawsze określona liczba najmłodszych bitów, zaś fakt przekroczenia zakresu jest np. sygnalizowany przez procesor poprzez ustawienie określonych bitów w rejestrze flag – wykrywanie tej sytuacji i korygowanie wyników spoczywa na programie. Obliczenia z nasyceniem są dostępne w popularnych procesorach mających rozszerzenia MMX i SSE.

Rysunek 1. Schemat blokowy mikrokontrolera MSP432


MSP432 – mikrokontroler do nowoczesnych aplikacji

metoda zastosowana do pomiaru poboru prą-du. Zwykle mierzy się go metodą techniczną za pomocą pomiaru spadku napięcia na rezy-storze pomiarowym. Tu jest inaczej – kontro-lowana przez oprogramowanie przetwornica DC/DC wytwarza zasilanie dla układu. Czas trwania impulsów jej przebiegu PWM jest za-leżny od poboru energii przez mikrokontroler, więc pomiar poboru prądu jest wykonywany poprzez pomiar czasu trwania impulsu i odpo-wiednią konwersję wyniku.

Narzędzia dla mikrokontrolera MSP432 są dostępne w chmurze TI’s Cloud IDE, któ-ra zawiera między innymi środowisko Code Composer Studio (CCS) Cloud IDE V1.0 oraz program narzędziowy Resource Explorer.

Środowisko CCS Cloud IDE jest urucha-miane w przeglądarce, a przez to – pod kontrolą dowolnego systemu operacyjnego. Za jego po-mocą można tworzyć, edytować i kompilować projekty on-line. Środowisko IDE pracujące w chmurze jest uzupełnieniem „tradycyjnego” Code Composer Studio i jest ukłonem firmy TI w stronę nowoczesnych technologii i innego stylu pracy programistów, niż było to przed laty. Resource Explorer to oprogramowanie słu-żące do wyświetlania oraz dostępu do zasobów internetowych, bez konieczności ich pobiera-nia na dysk lokalny komputera PC.

Próbki układów MSP432P401RIPZ są do-stępne za pomocą strony internetowej firmy TI oraz u jej dystrybutorów. Kolejne układy mi-krokontrolerów będą produkowane z różnym wyposażeniem, w obudowach o różnej wiel-kości, z pamięcią Flash mieszczącą do 256 kB. Konstruktorzy i programiści mogą do pracy wykorzystać MSP-EXP432P401R LaunchPad (fotografia 4) dostępną w cenie ok. 13 USD lub płytkę MSP-TS432PZ100 w cenie ok. 89 USD.

Mimo iż w wielu materiałach reklamo-wych firma TI porównuje MSP432 ze starszym MSP430, to produkcja procesorów 16-bito-wych nadal będzie kontynuowana, a rolą no-wego procesora nie jest jej zastąpienie, a je-dynie uatrakcyjnienie oferty firmy. Zgodnie z zapowiedziami TI, rozwój MSP430 nadal będzie kontynuowany, równolegle do rozwoju MSP432.

Jacek Bogusz, EP

Gdy jest używana przetwornica DC/DC, to czas przejścia do trybu aktywnego wydłuża się, jed-nak przetwornica ma większą sprawność, się-gającą nawet 95%. Oba źródła zasilania mają swoje wady i zalety, więc producent oddał do rąk użytkownika możliwość decydowania o wyborze zasilacza i przełączania się pomię-dzy nimi, zależnie np. od trybu pracy i wyma-gań aplikacji.

14-bitowy przetwornik A/C pobiera jedy-nie 375 µA prądu jednocześnie próbkując 32 kanały wejściowe z prędkością do 1 MS/s. Jest to około pięciokrotnie szybciej od najszybsze-go MSP430, przy jednoczesnym zachowaniu jego energooszczędności. Jednoczesne próbko-wanie wejść pozwala na skrócenie czasu pra-cy mikrokontrolera i dalsze obniżenie poboru energii. Jakby tego było mało, CPU mikrokon-trolera MSP432 pobiera z predykcją do 8 in-strukcji z pamięci programu w tym samym czasie, co zmniejsza liczbę cykli odczytu pa-mięci Flash, podwyższając prędkość wykony-wania aplikacji oraz obniżając pobieraną moc. Zmieniono też podejście do trybów pracy ener-gooszczędnej – teraz procesor nie tylko może przebywać w którymś z 5 trybów, ale również dynamicznie zmieniać je w trakcie pracy apli-kacji (rysunek 3).

Firma TI nie ograniczyła swoich działań jedynie do ograniczenia poboru mocy przez nowy mikrokontroler. Jako część oprogramo-wania narzędziowego jest dostarczany program EnergyTrace+, który mierzy i wyświetla profil energetyczny aplikacji oraz pomaga zoptyma-lizować oprogramowanie użytkownika pod kątem zużycia energii. Ciekawostkę stanowi

można odłączyć od zasilania, co obniża pobór o 30 nA na pojedynczy bank. Dla przykładu,mogą w ten sposób być wyłączone obszary pa-mięci RAM normalnie używane do przechowy-wania zmiennych tymczasowych lub jako bufo-ry transmisyjne. Na energooszczędność pamięci RAM wpływa też zastosowanie 8-kanałowego kontrolera DMA, który po pierwsze – odciąża CPU, a po drugie – eliminując konieczność jego włączania, ogranicza pobierany prąd.

Pamięć Flash układu MSP432 zorganizowa-no w dwa niezależne banki, co pozwala na rów-noczesne wykonywanie operacji odczytu jed-nego banku i kasowania zawartości innego. Jest to szczególnie użyteczne podczas aktualizowa-nia firmware urządzenia lub akwizycji danych. Dzięki tej funkcjonalności również osiągnięto zmniejszenie poboru energii poprzez skrócenie czasu wykonywania aktualizacji Flash.

Zamiast przechowywać sterowniki urzą-dzeń lub biblioteki kodu w pamięci Flash, producent zapisał je w pamięci ROM. Oprócz zmniejszenia w ten sposób wielkości struktu-ry układu (komórki pamięci ROM są znacznie mniejsze niż pamięci Flash), osiągnięto dal-sze zmniejszenie poboru energii – aż o 35% w porównaniu do układu, który zawierałby DriverLib w pamięci Flash. Dodatkowo, pamięć ROM ma czas dostępu blisko 2-krotnie krótszy od Flash, co przyśpiesza wykonywanie pro-gramu i ułatwia realizowanie operacji czasu rzeczywistego.

W strukturze MSP432 zaimplementowano dwa stabilizatory: liniowy LDO oraz przetwor-nicę DC/DC. Gdy jest używany LDO, to mikro-kontroler szybciej wychodzi z trybu uśpienia.

Fotografia 4. MSP-EXP432P401R Launch-Pad

Rysunek 2. Wspólne bloki funkcjonalne MSP430 i MSP432

MSP432 MCU Active LPMO Low Frequ-

ency LPMO LPM3 LPM3.5 (wyłą-czenie, z RTC)

LPM 4.5 (wyłą-czenie, bez RTC)

Pobór prądu

95 µA/MHz (DC/DC), 166 µA/

MHz (LDO)

65 µA/MHz (DC/DC), 100 µA/

MHz (LDO)

70 µA 850 nA <670 nA <100 nA

Rysunek 3. Energooszczędne tryby pracy MSP432


PODZESPOŁY

Nowe, „graficzne” mikrokontrolery w rodzinie STM32F4

Mikrokontrolery z rodziny STM32F4 – ze względu na zastosowany w nich szybki i bardzo mocny sprzętowo rdzeń – są stosowane

w aplikacjach wymagających dużej wydajności. Jednym z docelowych obszarów aplikacyjnych tych mikrokontrolerów

są interfejsy graficzne, z myślą o których producent wprowadził specjalnie wyposażone mikrokontrolery.

osiągają dzięki wbudowanemu koprocesoro-wi graficznemu Chrom-Art (DMA2D), który od strony konstrukcyjnej jest wyspecjalizo-wanym kanałem DMA. Koprocesor samo-dzielnie realizuje wiele podstawowych funk-cji wspomagających wyświetlanie obrazów, w tym: wypełnianie zadanych obszarów

Pierwszym w rodzinie STM32 mikrokon-trolerem „graficznym” był STM32F429, który szybko zdobył popularność, głównie dzięki zestawowi startowemu DISCOVERY (fotografia 1) wyposażonemu w kolorowy wyświetlacz LCD-TFT 2,4 o przekątnej cala (240×320 px) z naklejonym touch-panelem. Mikrokontroler zastosowany w zestawie współpracuje z zewnętrzną pamięcią SDRAM (fotografia 2), która służy m.in. do przechowy-wania wyświetlanych obrazów. Zastosowanie zewnętrznej pamięci SDRAM uzupełnia we-wnętrzną pamięć Flash o pojemności 2 MB oraz wewnętrzną pamięć SRAM o pojemności 256 kB, a maksymalna częstotliwość taktowa-nia CPU wynosi 180 MHz.

Dużą wydajność w aplikacjach graficz-nych mikrokontrolerey STM32F429/439

Dodatkowe informacje:Dodatkowe materiały i informacje o zestawie STM32F429I-DISCO są dostępne pod adresem http://www.st.com/stm32f4-discovery

Fotografia 1. Zestaw DISCOVERY z mi-krokontrolerem STM32F429 wyposażono w kolorowy wyświetlacz LCD z touch--panelem

Fotografia 2. Mikrokontroler w zestawie współpracuje z zewnętrzną pamięcią SDRAM, która spełnia rolę pamięci obrazu


http://www.st.com/stm32f4-discovery

Nowe, „graficzne” mikrokontrolery w rodzinie STM32F4

kolorem zdefiniowanym przez użytkowni-ka, kopiowanie i przenoszenie fragmentów obrazu, konwersja formatów z bazą w CLUT (Colour Look-Up table) definiowaną przez użytkownika, nakładanie obrazów z opcjo-nalnym definiowaniem przeźroczystości itp. Nie jest to więc od strony funkcjonalnej „karta graficzna” w rozumieniu PC, ale do-skonałe narzędzie wspomagające realizację typowych interfejsów graficznych w różnego rodzaju panelach HMI.

Atutem mikrokontrolerów STM32F429 /439 w aplikacjach graficznych jest wspo-minana wcześniej, wbudowana pamięć Flash o dużej pojemności, która pozwala na przechowywanie w niej wielu obrazów QVGA. Przeciętnie do przechowania grafiki o wymiarach 320×240 pikseli w formacieRGB256c potrzebna jest pamięć o pojem-ności ok. 75 kB. Taki sam obraz w formacie RBG16b potrzebuje ok. 150 kB. W przypad-ku konieczności obróbki wyświetlanych obrazów pomocna może okazać się ze-wnętrzna pamięć SDRAM, która jest obsługi-wana przez wbudowany w mikrokontrolery kontroler FMC (Flexible Memory Controller). Koprocesor DMS2D ma do niej dostęp, po-dobnie jak do pozostałych obszarów pamięci.

Ponieważ „graficzna” propozycja produ-centa została ciepło przyjęta przez rynek,

pojawiły się kolejne mutacje mikrokontro-lerów przeznaczonych dla takich aplikacji: nowe mikrokontrolery są oznaczone sym-bolami STM32F469 i STM32F479. Ich „lo-kalizację” w rodzinie STM32F4 pokazano na rysunku 3.

Podstawowe elementy wyposażenia tych mikrokontrolerów są identyczne ze starszy-mi układami „graficznymi”, wyposażono je natomiast w nowatorski – w świecie mikro-kontrolerów – interfejs graficzny MIPI DSI (Mobile Industry Processor Interface Display Serial Interface), coraz częściej stosowany w urządzeniach mobilnych. Schemat bloko-wy tego interfejsu pokazano na rysunku 4.

Jego zaletą jest możliwość szeregowe-go transportu dużej ilości danych w krót-kim czasie z wykorzystaniem – w warstwie fizycznej – interfejsu różnicowego, który minimalizuje poziom emitowanych za-kłóceń EMC i jednocześnie jest odporny

„Graficzne” mikrokontrolery STM32:• STM32F427/437: 180 MHz CPU/225 DMIPS,

do 2 MB dwubankowej pamięci Flash, interfejs SDRAM, wbudowany Chrom-ART Accelerator,

• STM32F429/439: 180 MHz CPU/225 DMIPS, do 2 MB dwubankowej pamięci Flash, interfejs SDRAM, wbudowane: Chrom-ART Accelerator oraz kontroler LCD-TFT,

• STM32F469/479: 180 MHz CPU/225 DMIPS, do 2 MB dwubankowej pamięci Flash, interfejsy SDRAM i QSPI, wbudowane: Chrom-ART Accelerator, kontroler LCD-TFT oraz interfejs komunikacyjny MPI-DSI.

Rysunek 3. Ilustracja lokalizująca nowe typy mikrokontrolerów w dotychczasowym portfolio STM32F4

Rysunek 4. Schemat blokowy ilustrujący budowę interfejsu MIPI DSI

na zakłócenia zewnętrzne. Konstruktorzy mikrokontrolerów STM32F469/479 wypo-sażyli interfejs DSI w konfigurowalny in-terfejs z jedną lub dwoma liniami danych oraz jedną linią taktująca (synchronizującą). W ten sposób do mikrokontrolera można do-łączyć wyświetlacz LCD wyświetlający obraz w standardzie do 720p, odświeżany z często-tliwością do 30 Hz, z wykorzystaniem zale-dwie 6 linii GPIO mikrokontrolera.

Na rysunku 5 pokazano trzy możliwe w mikrokontrolerach STM32F469/479 konfi-guracje interfejsów służących do komunikacji mikrokontrolera z wyświetlaczem LCD. Jak widać, najprostsze jest użycie interfejsu MIPI DSI, co nie tylko minimalizuje liczbę pinów wykorzystanych do transmisji danych i po-ziom zakłóceń i zmniejsza liczbę elementów niezbędnych do realizacji aplikacji – to wszyst-ko przy zachowaniu możliwości wyświetlania obrazów wideo bez utraty jakości.


PODZESPOŁY

Rysunek 5. Mikrokontrolery STM32F469/479 mogą obsługiwać wyświetlacze LCD za pomocą trzech kanałów komunikacyjnych, w tym szeregowy MIPI DSI

Prezentowane w artykule mikrokontro-lery są obecnie dostępne w ograniczonej liczbie modeli, ale producent deklaruje szyb-kie poszerzenie oferty, jej docelowy kształt przedstawiono na rysunku 6. Jak widać, gama planowanych modeli jest dość szeroka

i cieszy fakt, że firma STMicroelectronics ma na uwadze tanie aplikacje realizowane na 2-warstwowych płytkach drukowanych, gdzie można stosować obudowy LQFP.

Sporo wskazuje na to, że na kolejne no-wości w rodzinie STM32 nie będziemy długo

czekać, do czego producent tych mikrokon-trolerów zdążył nas przyzwyczaić. Za mie-siąc przedstawimy kolejne nowe mikrokon-trolery z rodziny STM32F4 - STM32F446.

Piotr Zbysiński, EP

Rysunek 6. Planowane przez producenta portfolio rodziny STM32F469/479


Rozładowany akumulator potrafi skomplikować życie kierowcy. Co ciekawe, im nowszy samochód, tym bardziej nie może

obejść się bez energii elektrycznej. Rozładowany akumulator to strata czasu i nerwów – czy można temu jakoś zapobiec?

W czasach, gdy na naszych drogach królowały „maluchy” wiele osób samodzielnie konstruowało różne woltomierze i wskaźniki,

uzupełniając rozwiązania fabryczne, które sygnalizowały awarię. Niekoniecznie jednak trzeba takie urządzenie budować własnoręcznie

– można posłużyć się gotowym, przemyślanym rozwiązaniem.

Novitec APM3– wskaźnik napięcia akumulatorasamochodowego do gniazda zapalniczki

Fotografia 1. Wskaźnik napięcia aku-mulatora Navitec APM3 zainstalowany w samochodzie

Wskaźnik napięcia akumulatora do gniazda zapalniczki firmy Novitec typu APM3 (numer produktu 000841790) jest dostępny w sklepie internetowym firmy Conrad pod adresem http://www.conrad.pl.

Podstawowe parametry:Novitec APM3 (numer produktu 000841790).• Zasilanie: z instalacji samochodowej za pomocą

gniazda zapalniczki.• Zakres napięcia zasilającego: 7…19,9 V.• Wbudowany zasilacz +5 V/0,4 A.• W komplecie kable połączeniowe micro USB,

mini USB, iPhone.• Sygnalizowanie poprawności napięcia

na akumulatorze (dioda świeci się na czerwono, jeśli napięcie niepoprawne tj. <11,6 V przez 45 sekund lub <10,6 V).

• Sygnalizowanie poprawności działania alternatora (dioda nie świeci się, jeśli napięcie w zakresie 11,6…14,6 V).

• Wskazywanie napięcia w instalacji pojazdu za pomocą 3-cyfrowego wyświetlacza LED z dokładnością do 0,1 V.

• Wymiary 80 mm×60 mm×25 mm.Fotografia 2. Gniado wyjściowe zasilacza +5 V/0,4 A

Urządzenie może być również nieskompli-kowanym i względnie tanim sposobem na stwierdzenie konieczności naprawy samo-chodu czy też wymiany akumulatora. Autor artykułu wspomina przy okazji jego pisania regularne kłopoty, które miał z samochodem pewnej marki. Tam, z dokładnością do wska-zań licznika przebiegu, psuł się przeciążony rozrusznik oraz kiepski alternator. O ile opi-sywane urządzenie nie wskaże uszkodzenia rozrusznika, o tyle być może byłoby w sta-nie wskazać, że coś dzieje się z alternatorem i pozwoliłoby na wcześniejszą wizytę w war-sztacie, zamiast kłopotliwego szukania chęt-nych do popchnięcia pojazdu.

Pamiętajmy jednak, że zwykle gniazda zapalniczki nie są odcinane po przekręce-niu kluczyka, więc pozostawienie dołączo-nego woltomierza na dłuższy w samocho-dzie (na „własne potrzeby” pobiera on prąd do 100 mA) spowoduje rozładowanie aku-mulatora, przed czym to miał chronić…

Jacek Bogusz, EP

świeci się na czerwono. Gdy uruchomimy silnik i napięcie w instalacji będzie mieściło się w zakresie 11,6…14,6 V, to dioda ALT nie świeci się. Jeśli napięcie w instalacji przekro-czy ten zakres, to dioda zaświeci się sygnali-zując niesprawność alternatora lub regulatora napięcia. Diodę LED umieszczoną po pra-wej stronie wyświetlacza oznaczono BAT. Sygnalizuje ona rozładowanie akumulatora. Również i nią steruje komparator, który za-świeca diodę LED, gdy napięcie na akumula-torze ma wartość 11,6 V i utrzymuje się przez ponad 45 sekund. Dioda zaświeca się na stałe bez odmierzania czasu, gdy napięcie na aku-mulatorze wynosi 10,6 V lub mniej. Oznacza to, że akumulator wymaga ładowania lub jest uszkodzony i prawdopodobnie nie będzie w stanie zasilić rozrusznika samochodu.

Współcześnie w samochodach nierzadko wspomagamy się urządzeniami do nawigacji lub używamy aplikacji na smartfonach lub tabletach. Dlatego nie dziwi fakt, że oprócz możliwości wskazywania napięcia, pro-ducent pomysłowo wyposażył woltomierz w możliwość zasilania urządzenia zewnętrz-nego napięciem +5 V. Obciążalność wyjścia napięciowego nie jest duża, ponieważ wynosi 0,4 A, ale wystarczająca do zasilania typowe-go smartfona, chociaż może nie wystarczyć dla tabletu. W komplecie znajdziemy kable – przejściówki pomiędzy gniazdem wolto-mierza, a micro USB, mini USB oraz wtykiem iPhone-a. Co może być ważne, wyjście zasi-lacza to typowe gniazdo USB-A (fotografia 2), co pozwala na użycie również innych kabli, nie tylko tych dostarczonych w komplecie.

Pomimo nieskomplikowanej funkcjo-nalności urządzenie pomoże w uniknięciu problemów – zwłaszcza w starszych samo-chodach. Na pewno może przydać się użyt-kownikom samochodów z silnikiem Diesla, ponieważ w nich są szczególne wymaga-nia odnośnie do sprawności akumulatora.

Firma Conrad oferuje urządzenie, które może być ciekawym uzupełnieniem samochodu i przydać się zwłaszcza do starszych mo-deli aut, których jeszcze wiele porusza się po drogach, ale nie tylko. Owo urządzenie to dołączany do zapalniczki samochodowej woltomierz z wyświetlaczem LED i diodo-wym wskaźnikiem poprawności działania alternatora oraz obwodu ładowania akumu-latora. Na wstępie jednak warto zaznaczyć, że jest to urządzenie do samochodów z insta-lacją o napięciu +12 V.

Funkcja woltomierza jest ciekawa, jed-nak napięcie występujące w instalacji tak naprawdę powie coś jedynie fachowcom. Dlatego do funkcji woltomierza producent dodał rodzaj komparatora, który za pomocą dwóch czerwonych diod świecących sygna-lizuje sprawność obwodów ładowania aku-mulatora w pojeździe.

Woltomierz umieszcza się w samocho-dzie, najlepiej w okolicach deski rozdzielczej, jak pokazano na fotografii 1. Po dołączeniu do gniazda zapalniczki na czytelnym wy-świetlaczu LED jest podawana wartość na-pięcia w instalacji samochodu. Rozdzielczość wskazań wynosi 0,1 V. Gdy silnik nie pracuje i nie działa alternator, to dioda LED po lewej stronie pola wyświetlacza (oznaczona ALT)

DL

A P

RA

KT

YK

A


http://www.conrad.pl

Za pomocą mikroprocesora i odpowiednie-go oprogramowania możemy precyzyjnie sterować silnikami elektrycznymi, procesa-mi przemysłowymi, silnikami spalinowymi itd. Aby ułatwić realizowanie takich zadań przez mikroprocesor, do rdzenia są dołą-czane specjalizowane układy peryferyjne. Wydawałoby się, że w tym bogactwie wy-boru wszystko jest dostępne, jednak oka-zuje się, że pomysłowość producentów układów nie ma granic. Microchip – jedna z najbardziej innowacyjnych firm, dobrze znana z produkcji wielu układów w tym mikrokontrolerów – od jakiegoś czasu for-suje pomysł łączenia stosunkowo prostego, ale sprawdzonego 8-bitowego rdzenia z nie-typowymi i bardzo ciekawymi blokami funkcjonalnymi. Jednym z takich rozwią-zań są nowe układy z rodziny PIC16F176x. O wyjątkowości tego układu nie decyduje ani rdzeń o dużej wydajności, ani typowe

PIC16F176x – więcej niż mikrokontroler

Wynalazek mikroprocesora na początku lat 70-tych

XX wieku, to chyba jedno najważniejszych wydarzeń

w historii ludzkości. Już wtedy możliwość użycia komputera

w formie układu scalonego dawała olbrzymie możliwości.

Oczywiście, z dzisiejszego punktu widzenia taki 4-bitowy

Intel 4004, Intel 8008, czy nawet Intel 8080 nadawałby

się co najwyżej do sterowania przysłowiowym okapem

kuchennym. Ale ówcześni konstruktorzy mieli odmienne

zdanie i dawali tym układom o wiele ważniejsze zadania.

Główna zaletą mikroprocesorów była ich uniwersalność

– można je stosować w różnychaplikacjach „tylko” zmieniając

program sterujący. Po wielu latach bardzo intensywnego

rozwoju mikroprocesorów mamy do dyspozycji układy o możliwościach, o których

kiedyś się nikomu nie śniło.

zasoby, takie jak wielkość pamięci progra-mu, czy pamięci RAM. Zamiast tego produ-cent wyposażył mikrokontroler w spory ze-staw układów peryferyjnych, w tym w kilka bardzo nietypowych.

Zależnie od typu mikrokontrolera z ro-dziny PIV16F176x pamięć programu może mieć wielkość do 14 kB, a pamięć danych do 1 kB. Układ jest wyposażony w standar-dowe cyfrowe bloki funkcjonalne:

• Porty wejścia/wyjścia.• Moduł CCP (Capture Compare PWM).• Zaawansowany moduł UART (EUART)

z detekcją prędkości transmisji i wy-budzaniu z uśpienia po wykryciu bitustartu.

• Interfejsy komunikacyjne I2C i SPI.Oprócz nich, mikrokontroler ma typowe

bloki analogowe:• 10-bitowy przetwornik A/C o mak-

symalnie 12 kanałach pomiarowych,z możliwością konwersji w stanie uśpie-nia mikrokontrolera.

• Programowany układ napięcia odniesie-nia:1,024 V; 2,048 V i 4,094 V.

• Dwa wzmacniacze operacyjne.• Cztery komparatory analogowe.• Dwa przetworniki C/A pracujące z roz-

dzielczością 5-bitową.• Dwa przetworniki A/C z rozdzielczością

10-bitową.Schemat blokowy mikrokontrolera

PIC16F1769 zamieszczono na rysunku 1.

Takie same lub podobne peryferia nie są niczym nadzwyczajnym i można je znaleźć w mikrokontrolerach wielu pro-ducentów. O wyjątkowości PIC16F176x decydują takie bloki funkcjonalne, jak: Ramp Generator, Slope Compensation, Zero Cross Detect, Data Signal Modulatori Complementary Output Generator – trud-no znaleźć je u konkurencji. W układach o większej liczbie wyprowadzeń (na przy-kład PIC16F1769) najważniejsze układy peryferyjne są powielone, aby można było zestawić dwa niezależne tory zamkniętej pętli kontrolnej do sterowania układami za-silaczy impulsowych.

COG – Complementary Output GeneratorGłównym zadaniem COG jest konwersja standardowego sygnału PWM na podwój-ny sygnał komplementarny PWM, który następnie jest wykorzystywany do stero-wania np. mostkami typu H (rysunek 2). Samo wytwarzanie sygnału komplemen-tarnego nie jest czymś nadzwyczajnym – moduł COG potrafi o wiele więcej. Możnazdefiniować dwa oddzielne zdarzenie wej-ściowe (input event). Stany na wejściach zdarzeń są konwertowane na standardo-wy przebieg PWM lub komplementarny przebieg PWM. Częstotliwość tego prze-biegu jest określana przez narastające zbocze na jednym z wejść input event,

PODZESPOŁY


a współczynnik wypełnienia przez zbocze opadające na drugim z wejść. Oczywiście możliwe jest dodawanie programowanego opóźnienia Dead band delay zapobiegają-cego krótkotrwałemu włączaniu się kluczy w obu gałęziach mostka w czasie przełą-czania kierunku przewodzenia. Można teżregulować przesunięcie fazowe przebie-gów PWM.

Moduł COG jest bardzo rozbudowa-ny i ma kilka trybów pracy. Dokładne dane można znaleźć w dokumentacji mikrokontrolera.

PRG – Programmable Ramp Generator Bardzo rozbudowanym modułem jest pro-gramowany generator PRG przebiegu nara-stającego (piłokształtnego, lub trójkątnego) z kompensacją czasu narastania. PRG może pracować jednym z trzech trybów:

• Z opadającym napięciem.• Z narastającym napięciem.• Zmiennym, z opadającym i narastają-

cym napięciem.Wewnętrzny kondensator generatora

jest ładowany lub rozładowywany zależ-nie od stanu wejść Set_rising i Set_fal-ling. W trybie z napięciem narastającym, wewnętrzny kondensator jest dołączony z jednej strony do źródła napięciowego, a z drugiej strony do wewnętrznego źród-ła prądowego. Źródło prądowe ładuje kondensator z programowaną prędkością. Napięcie na kondensatorze jest dodawane

Rysunek 1. Układy peryferyjne mikrokontrolera PIC16F1769

Rysunek 2. COG sterujący mostkiem H


do napięcia źródła napięciowego wytwa-rzając liniowe narastanie napięcia z zadaną (programowaną) prędkością narastania. Gdy zostanie uaktywnione wejście Set_falling, kondensator jest rozładowywany. Kolejny cykl ładowania rozpoczyna się, gdy wejście Set_rising stanie się aktywne.

Źródła sygnałów Set_falling i Set_risingsą programowane i mogą być nimi wyjścia sygnałów PWM z wewnętrznych modułów PWM, sygnały synchronizacji lub wygnały wyjściowe modułów CCP.

Mając do dyspozycji moduł COG i mo-duł PRG można zbudować tor pętli sterowa-nia zasilaczem impulsowym ze stabilizacją

napięcia wyjściowego i zabezpiecze-niem prądowym, której schemat bloko-wy pokazano na rysunku 3.

Wartość ustawionego prądu i napię-cia jest podawana na wejście odwraca-jące wbudowanego w mikrokontroler

wzmacniacza operacyjnego. Wejście nieod-wracające tego wzmacniacza jest połączone z wyjściem przetwornika C/A (napięcie re-ferencyjne). Sygnał błędu steruje pracą ge-neratora PRG. Napięcie piłokształtne z wyj-ścia PRG jest porównywane w komparatorze z chwilową wartością pobieranego prądu. Sygnał z wyjścia komparatora zmienia współczynnik wypełnienia przebiegu PWM generatora COG sterującego tranzystorem kluczem przetwornicy impulsowej.

Mikrokontrolery z rodziny PIC16F176x, na przykład – PIC16F1769, mają zasoby umożliwiające zbudowanie dwóch nieza-leżnych torów Closed Loop Control.


PODZESPOŁY

DSM – Data Signal ModulatorKolejny nietypowy moduł peryferyjny to Data Signal Modulator – DSM. Umożliwia on miksowanie dwóch sygnałów cyfrowych. Przez analogię do modulacji fal radiowych, jeden z sygnałów o większej częstotliwości jest nazywany sygnałem nośnej (carrier sig-nal), a drugi sygnałem modulującym (mo-dulator signal). Źródłem nośnej może być wybierany programowo sygnał wyjściowy PWM, wyjście z modułu CCP lub wyjście wbudowanego układu CLC (Configurable Logic Cell). Podobnie jest w przypadku sygnałów modulujących. Źródłem sygnału modulującego są również wybierane progra-mowo sygnały PWM, CCP i CCP oraz sygnał z wyjścia komparatora.

Dostępne są modulacje typu FSK (Frequency Shift Keying), PSK (Phase Shift Keying) i OOK (On-Off Keying). Dodatkowo moduł może wykonywać synchronizację nośnej (Carrier Synchronization). Możliwe jest też programowe wybranie polaryzacji nośnej i polaryzacji zmodulowanego syg-nału wyjściowego. Uproszczony schemat blokowy modułu DSM pokazano na rysun-ku 4.

Modułu DSM można użyć do zbudowa-nia specjalizowanej przetwornicy zasilają-cej diody LED o dużej mocy. Uproszczony schemat takiego układu zasilania pokazano na rysunku 5. Sygnał PWM o rozdzielczo-ści 10-bitowej jest podawany na wejście COG. Sygnał wyjściowy z modułu COG jest modulowany przez sygnał PWM o roz-dzielczości 16-bitowej. Sygnał modulujący określa, z jaką jasnością będzie świeciła dioda LED zasilana z wyjścia zasilacza. Przebiegi sygnału nośnej i sygnału modulu-jącego pokazano na rysunku 6. Użycie PWM o rozdzielczości 16-bitowej umożliwia płyn-ną regulację świecenia zasilanej diody LED.

CLC – Configurable Logic Cell Moduł CLC programowalnym modułem lo-gicznym. Każda komórka logiczna ma do 32 wejść. Tymi wejściami mogą być: wyprowa-dzenia mikrokontrolera, wewnętrzne wygna-ły zegarowe, sygnały układów peryferyjnych i bity rejestrów SFR. Dostępne są funkcje logiczne: AND, NAND, AND-OR, AND-OR-INVERT, OR-XOR, OR-XNOR, przerzutnik RS, przerzutnik D z wejściami ustawiania i zerowania, przerzutnik typu zatrzask z wej-ściami ustawiania i zerowania, przerzutnik JK z wejściem zerującym.

Programowanie obwodów logicznych jest wykonywane poprzez zapisywanie od-powiednich rejestrów konfiguracyjnych mikrokontrolera. Ręczne konfigurowanie takiej logiki jest bardzo żmudne i trudno się taką konfigurację zmienia lub poprawia błędy. Żeby moduł CLC mógł być w pełni wykorzystany, Microchip dostarcza wtycz-kę (plug-in) o nazwie Code Configurator

Rysunek 3. Schemat blokowy implementacji zasilacza impulsowego

Rysunek 4. Uproszczony schemat blokowy modułu DSM

Rysunek 5. Zasilacz diod LED dużej mocy


Rysunek 6. Modulacja sygnału sterującego przetwornicą

Rysunek 7. Okna programu Code Configurator


Rysunek 8. Uproszczony schemat modułu ZCD

mikrokontroler staje się układem, który może wykonywać niektóre zadania prze-znaczone dla bardzo wydajnych mikrokon-trolerów z procesorami DSP lub dla specja-lizowanych układów scalonych. Nie jest to też układ niszowy przeznaczony tylko do budowy i sterowania impulsowych ukła-dów zasilania. Wyposażenie w sporą liczbę klasycznych układów peryferyjnych oraz pamięć programu o pojemności do 8 kB po-zwalają na użycie w klasycznych układach sterowania.

Microchip tradycyjnie wspiera swoje produkty poprzez dostarczanie bezpłatnych programów narzędziowych. Do dyspozy-cji użytkownika oddano bezpłatny pakiet IDE MPLAB X, plug-in Code Configurator i bezpłatny kompilator języka C MPLAB XC8 (z ograniczeniami optymalizacji kodu). To wszystko wskazuje, że PIC16F176x jest skazany na sukces.

Tomasz Jabłoński, EP

ZCD – Zero Cross DetectorModuł ZCD wykrywa przejście przez po-tencjał zerowy napięcia przemiennego. Napięcie wyzwalające detektor przejścia jest równe 0,75 V. Jest ono podawane na wejście mikrokontrolera przez rezystor szeregowy. Uproszczony schemat modułu ZCD pokaza-no na rysunku 8. Wykrycie przejścia przez zero ustawia flagę przerwania ZCDIF i jeżeli przerwanie jest odblokowane, to zostanie zgłoszone i obsłużone. Detekcja przejścia przez zero może być na przykład wykorzy-stana do sterowania mocą przez układy ty-rystorowe, ale również do mierzenia okresu przebiegu prądu przemiennego.

Podsumowanie Przedstawiłem tu z konieczności bardzo ogólny opis kilku wyjątkowych bloków funkcjonalnych mikrokontrolerów z ro-dziny PIC16F176x. Dzięki nim pozornie „niepasujący” do współczesnych urządzeń

przeznaczoną do MPLAB X między innymi o możliwości przystępnego konfigurowa-nia układów programowalnych wbudowa-nych w mikrokontrolery PIC. Oprócz CLC, wtyczka Code Configurator umożliwia

konfigurowanie również innych bloków funkcjonalnych na przykład: COG, kompa-ratorów i wzmacniaczy operacyjnych wbu-dowanych w mikrokontroler, układu CCP, przetwornika C/A i innych. Na rysunku 7

pokazano otwarte okna Code Configuratora z podczas wykonywa-nia konfiguracji modu-łu CLC.

O zaletach logiki programowanej nie trzeba przekonywać. Stosowanie układów kombinacyjnych i prze-rzutników pozwala, jeżeli to konieczne, na wykonywanie operacji logicznych o wiele szybciej, niżmógłby to wykonać mikrokontroler.


SPRZĘT

Oscyloskop Rigol MSO2102AOscyloskopy sygnałów mieszanych (MSO

– Mixed Signal Oscilloscope), to wydzielonapodgrupa oscyloskopów cyfrowych przeznaczonych

do jednoczesnych pomiarów sygnałów cyfrowych i analogowych. Przyrządy tej klasy oferują wszyscy

liczący się producenci aparatury pomiarowej. W artykule przedstawiamy oscyloskop MSO2102A

produkowany przez Rigola.

MSO1000 i MSO4000. Jak można się domyślić, oscyloskopy MSO2000 zajmują środkową półkę oferty. Biorąc pod uwagę relację cen do moż-liwości można je jednak zakwalifikować do wyrobów niskobudżeto-wych, co zresztą podkreśla sam producent w materiałach reklamo-wych. W rodzinie MSO2000 są oferowane modele o 3-decybelowym paśmie równym 70, 100, 200 i 300 MHz. Ponadto, oscyloskopy z literą „S” w oznaczeniu mają wbudowany generator arbitralny. Możliwości oscyloskopów MSO2000 przedstawiono w artykule na przykładzie modelu MSO2102A.

Charakterystyka ogólna oscyloskopu MSO2102ACyfra 1 w oznaczeniu oscyloskopu MSO2102A oznacza, że przyrząd ten ma 3-decybelowe pasmo pomiarowe równe 100 MHz. Kanały ana-logowe mogą pracować w standardowej konfiguracji z wejściem o im-pedancji 1 MV/16 pF lub z wejściem 50-omowym. Wejście niskoo-mowe jest przydatne przy bezpośrednim dołączaniu źródła sygnału o impedancji wyjściowej 50 V za pomocą kabla koncentrycznego.

Użytkownik ma do dyspozycji dwa kanały analogowe, a po dołą-czeniu specjalnego adaptera także 16 kanałów cyfrowych. Kanały ana-logowe są próbkowane z maksymalną szybkością 2 GSa/s, cyfrowe na-tomiast z prędkością 1 GSa/s. Duży nacisk położono na minimalizację szumów. Cel ten został osiągnięty z niezłym skutkiem, o czym świad-czy najniższy zakres pomiarowy – 500 mV/dz (z sondą 1:1). Oscyloskop jest jednak sprzedawany z sondami 10:1, bez możliwości przełączania stopnia podziału. Dla nich najmniejszy zakres pomiarowy jest równy

Rigol od wielu lat zajmuje ważną pozycję na liście liczących się do-stawców sprzętu pomiarowego. Jest to firma chińska, ale zarządzana i funkcjonująca w prawdziwie amerykańskim stylu. Polityka stra-tegiczna Rigola okazuje się na tyle skuteczna, że wyroby tej marki od wielu lat zajmują względnie bezpieczną pozycję wśród konkuren-tów w swojej klasie.

Utrzymanie pozycji na rynku wymaga jednak bezustannej pra-cy, ulepszania istniejących już wyrobów i wprowadzania nowych. Efektem takich działań jest m.in. rodzina oscyloskopów przeznaczo-nych do jednoczesnego badania sygnałów analogowych oraz cyfro-wych. Przyrządy takie określane są jako Mixed Signal Oscilloscope, a powstały od tej nazwy akronim Rigol wykorzystał do oznaczenia serii. Znalazły się w niej m.in. takie oscyloskopy, jak: MSO2072A, MSO2072A-S, MSO2102A, MSO2102A-S, MSO2202A, MSO2202A-S, MSO2302A, MSO2302A-S. Oprócz nich są też przyrządy z rodzin


Dodatkowe informacje:NDN-ZBIGNIEW DANILUKul. Janowskiego 15, 02-784 Warszawatel/fax: 22 641 61 96, 22 644 42 50, 22 641 15 47e-mail: [email protected], http://ndn.com.pl/


http://ndn.com.pl/

Oscyloskop Rigol MSO2102A

5 mV/dz. Dla porównania – w popularnych oscyloskopach cyfrowych parametr ten nie jest na ogół niższy niż 20 mV/V (dla sond 10:1). Szumy zmierzone oscyloskopem MSO2102A przy zwartym wejściu przedstawiono na (rysunku 1).

Technologia Ultra VisionPrzebiegi wyświetlane na ekranie oscyloskopu MSO2102A są two-rzone przez specjalnie zaprojektowany chipset wykorzystujący opra-cowaną i opatentowaną przez Rigola technologię Ultra Vision. Łączy ona rozwiązania sprzętowe i programowe realizowane przez układ. Zadania przerzucone z procesora oscyloskopu na chipset Ultra Vision obejmują m.in. inteligentne metody wyzwalania, selekcję próbek połączoną z bardzo efektywnym zapisywaniem danych w dużym banku pamięci dołączonym bezpośrednio do układu, generowanie podstawy czasu, obsługę rekordu akwizycji i pamięci wyświetlania, a także realizację testów Pass/Fail. Poszczególne zadania są wykony-wane przez wydzielone bloki funkcjonalne. Układ ten współpracuje z zewnętrznymi przetwornikami analogowo-cyfrowymi, pamięciami, wyświetlaczem i oczywiście głównym procesorem oscyloskopu. Aby do maksimum wykorzystać dostępną pamięć, pozyskane w wyniku akwizycji dane podlegają kompresji, co można obrazowo porównać z działaniem znanych programów archiwizujących. Pamięć jest zapi-sywana tylko danymi istotnymi dla wyświetlanego oscylogramu.

Dzięki zastosowaniu technologii Ultra Vision możliwe stało się uzyskanie dużych szybkości przechwytywania przebiegów dochodzą-ce do 50000 wfms/s. Na oscylogramie przedstawionym na rysunku 2 można zaobserwować wyraźne anomalie przebiegu ujawnione dzięki dużej szybkości przechwytywania. Co więcej, przebiegi te mogą być rejestrowane w specjalnej pamięci w celu poddawania ich dalszej analizie. Taki tryb pracy jest wykorzystywany na przykład do po-szukiwania anomalii badanych sygnałów. Rejestracja rozpoczyna się po naciśnięciu przycisku Utility i uruchomieniu polecenia „Record” (jednorazowe zapełnienie całej dostępnej pamięci) lub „Open” (ciągłe rejestrowanie z nakładaniem nowszych ramek na starsze). Sterowanie rejestracją odbywa się przez polecenia menu ekranowego (rysunek 3) lub za pomocą przycisków umieszczonych na płycie czołowej oscy-loskopu (fotografia 4). Po zarejestrowaniu przebiegów można doko-nać automatycznej analizy zapisanych danych. W tym celu wybiera się ramkę zawierającą poprawny fragment przebiegu i definiuje się ją jako ramkę wzorcową. Teraz, po naciśnięciu przycisku Start oscylo-skop dokonuje porównania każdej zapisanej ramki z ramką wzorco-wą i dla każdej takiej pary oblicza procentową rozbieżność. Wynik tej operacji jest przedstawiany pod wykresem w formie graficznej jako pasek z paletą kolorów określających stopień dopasowania badanej ramki do wzorca. W ten sposób można szybko zorientować się czy w danym sygnale występują zakłócenia, czy są częste i jak są duże (ry-sunek 5). Jako element wzorcowy może być też użyta wirtualna ramką będąca uśrednieniem wszystkich zarejestrowanych. Tym samym ana-liza dokonuje porównania odchyłek poszczególnych ramek od prze-biegu uśrednionego. Na zupełnie innej zasadzie przebiega ocena

Rysunek 1. Szumy kanału pomiarowego oscyloskopu MSO2102A

Rysunek 2. Anomalia przebiegu widoczne dzięki dużej szybkości przechwytywania przebiegów

Rysunek 3. Menu funkcji rejestrującej przebiegi

Fotografia 4. Elementy sterujące płyty czołowej oscyloskopu wykorzystywane do rejestracji i odtwarzania przebiegów Rysunek 5. Wynik analizy zarejestrowanego przebiegu


porównywania, gdy zostanie zastosowany test „Pass/Fail”. Elementem wzorcowym jest w tym przypadku maska określająca pole, w którym powinien mieścić przebieg badany (rysunek 6).

Kolejną korzyścią wynikającą z zastosowania technologii Ultra Vision jest wyświetlanie oscylogramów z 256-poziomową gradacją od-cieni kolorów. Na rysunku 7 przedstawiono oscylogram generowanego cyfrowo szumu o teoretycznym rozkładzie amplitud jak na rysunku 8a. Jasność wyświetlania poszczególnych fragmentów oscylogramu jest pro-porcjonalna do częstości występowania poszczególnych amplitud w ba-danym sygnale. Niestety, w oscyloskopach Rigola nie ma funkcji wykre-ślającej histogram amplitud, który pozwoliłby weryfikować zgodność ta-kiego szumu z założeniami teoretycznymi. Obserwując rozwój tej firmy można jednak przypuszczać, że w kolejnych modelach, albo wersjach oprogramowania funkcja taka pojawi się. Przykładową weryfikację prze-prowadzono korzystając z innego, zewnętrznego narzędzia (rysunek 8b).

Mieszanka sygnałówOscyloskop MSO2102A ma dwa analogowe kanały pomiarowe. Podczas badania sygnałów cyfrowych zwykle zachodzi potrzeba ob-serwacji większej liczby przebiegów. Rozbudowa oscyloskopu o kilka, a nawet kilkanaście dodatkowych kanałów ze względów ekonomicz-nych nie wchodzi oczywiście w grę, tym bardziej, że w przypadku sygnałów cyfrowych nie zawsze konieczne są pomiary ich para-metrów analogowych (czasów narastania/opadania, ewentualnych oscylacji, poziomów napięciowych itp.). W tym przypadku istotne są przede wszystkim zależności czasowe i relacje logiczne między poszczególnymi sygnałami. Aby spełnić te wymagania w oscylosko-pach MSO są instalowane wydzielone gniazda dla sond cyfrowych. W oscyloskopie MSO2102A gniazdo takie znajduje się pod wyświet-laczem. Można do niego dołączyć dwie 8-kanałowe sondy logiczne (fotografia 9), co stwarza możliwość obserwacji do 16 przebiegów cy-frowych (rysunek 10). Wewnętrzny analizator stanów logicznych jest uruchamiany po naciśnięciu przycisku LA, znajdującego się w górnej części płyty czołowej oscyloskopu. Przyrząd ten pracuje niezależnie od analogowych kanałów pomiarowych oscyloskopu, co oznacza, że obydwa rodzaje przebiegów mogą być obserwowane jednocześnie. Jeśli sonda kanału analogowego zostanie dołączona do sygnału cyfro-wego, na ekranie możliwe będzie obserwowanie rzeczywistego kształ-tu sygnału cyfrowego (rysunek 11).

Sygnały przechwytywane przez sondę cyfrową mogą być wykorzy-stywane do ustalania warunku wyzwalania. Są to zarówno typowe zda-rzenia, takie jak określone zbocze, szerokość impulsu itp., ale mogą być też formułowane sekwencje wzorcowe zdefiniowane jako kombinacja stanów na poszczególnych liniach cyfrowych. Trochę niezrozumiała jest przy tym zastosowana przez Rigola konwencja przyjmująca, że naj-mniej znaczące sygnały zajmują pozycje z lewej strony wzorca (rys. 11).

Analizowanie protokołówMimo, iż do analizowania protokołów nie są wymagane kana-ły cyfrowe, trudno sobie wyobrazić, aby oscyloskop MSO nie miał

Rysunek 6. Analiza z użyciem testu Pass/Fail

Rysunek 7. Oscylogram tworzony z 256-stopniową gradacją odcieni

Rysunek 8. Rozkład amplitudy badanego szumu: a) teoretyczny, b) zmierzony

zaimplementowanych odpowiednich narzędzi do tego służących. Niestety producenci, jakby zmówieni, nadal zachowują solidarne stanowisko dotyczące udostępniania odpowiednich funkcji użytkow-nikom, więc stanowią one opcjonalne rozszerzenie oprogramowania firmowego. Rigol daje użytkownikom darmową analizę interfejsu rów-noległego. Pozostałe, takie jak: RS232/UART, I2C, SPI, CAN są dodat-kowo płatne.

Z analizą protokołów związane są dwa zagadnienia: dekodowanie danych przesyłanych badanymi interfejsami oraz wyzwalanie zdarze-niami charakterystycznymi dla tych interfejsów. Możliwość takiego wyzwalania jest oczywiście bardzo przydatna i w wielu przypadkach znacznie ułatwia pracę. Czasami uchwycenie jakiejś specyficznej sy-tuacji nie jest w ogóle możliwe bez wybrania odpowiednio dobranego warunku wyzwolenia. W wielu przypadkach wystarczą jednak typo-we tryby wyzwalania, jak zboczem czy szerokością impulsu. Na ry-sunku 12 przedstawiono zdekodowany pakiet danych przesyłanych interfejsem SPI. Przyjęto, że moment wyzwolenia powinien wystą-pić na opadającym zboczu sygnału CS. Do ustawienia tego warunku można zastosować klasyczny tryb wyzwalania zboczem („Edge”) lub

SPRZĘT


używane do obliczania powierzchni wybranych fragmentów wykresu. Ponadto może być włączany na stałe specjalny licznik (tzw. Frequency Counter) wykorzystywany do precyzyjnego pomiaru częstotliwości przebiegu z wybranego kanału analogowego lub cyfrowego.

Wyniki pomiarów automatycznych są umieszczane tradycyjnie pod oscylogramami, a po wybraniu opcji „All” w tabelce przykrywa-jącej oscylogram. Uzupełnieniem pomiarów automatycznych są sta-tystyki i historia.

Pomiary kursorowe. Ten rodzaj pomiaru jest dostępny w każdym oscyloskopie cyfrowym. W modelu MSO2102A kursory mogą być przypisywane do wszystkich dostępnych kanałów analogowych i cy-frowych, a także do wirtualnych kanałów matematycznych. W opro-gramowaniu oscyloskopu przewidziano także obsługę kursorów przy pracy w trybie X-Y (rysunek 13). Po wybraniu opcji „Manual” kursory są ustawiane w dowolnym położeniu za pomocą pokrętła uniwersal-nego, ale wybierając tryb „Trace” można je dowiązywać do przebiegów.

Operacje matematyczne to kolejne, specyficzne narzędzie pomia-rowe. Na przykład po dołączeniu do jednego kanału sondy napięcio-wej a do drugiego sondy prądowej i zastosowaniu operacji mnożenia dokonywany jest de facto pomiar mocy. Na ekranie jest wykreślany wykres mocy chwilowej w funkcji czasu (nawiasem mówiąc, w wersji oprogramowania 00.03.00.SP1 niezbyt poprawnie), ale po włączeniu automatycznego pomiaru np. wartości skutecznej z kanału matema-tycznego uzyskujemy skuteczną moc zmierzoną. Kolejne rozszerzenie możliwości pomiarowych uzyskuje się po zastosowaniu zaawanso-wanych operacji matematycznych, takich jak całkowanie, różniczko-wanie, logarytmowanie, pierwiastkowanie, funkcje trygonometryczne i wykładnicze.

Do tej grupy obliczeń zaliczane są ponadto operacje logiczne i funkcja FFT.

WyzwalanieTryby wyzwalania i akwizycji to czynniki w znacznym stopniu de-cydujące o przydatności oscyloskopu do określonych zadań. Zdając sobie z tego sprawę konstruktorzy Rigola znacznie powiększyli liczbę trybów wyzwalania w oscyloskopie MSO2102A. Można wręcz zasta-nawiać się czy oby na pewno w przyrządach tej klasy są one potrzeb-ne i czy będą umiejętnie wykorzystywane. Podobnie, jak w przypadku opcji dekodowania protokołów, część trybów wyzwalania jest dostęp-na dopiero po wykupieniu opcji rozszerzających oprogramowanie. Zakładając, że w oscyloskopie jest zainstalowany cały pakiet rozsze-rzeń użytkownik ma do dyspozycji 12 trybów wyzwalania plus ewen-tualne opcje związane z analizą protokołów.

Źródłem wyzwalania są sygnały ze wszystkich fizycznych kanałów pomiarowych oscyloskopu, a także z gniazda wyzwalania zewnętrz-nego. Część trybów wyzwalania jest powszechnie stosowana nawet w prostszych modelach oscyloskopów, ale są też takie, które można było spotykać tylko w modelach najbardziej zaawansowanych. Mamy zatem tryby wyzwalania: zboczem, impulsem (szerokością impulsu),

Fotografia 9. 8-kanałowa sonda logiczna

Rysunek 10. Przebiegi cyfrowe wyświetlane na ekranie oscylo-skopu MSO2102A

Rysunek 11. Jednoczesne wyświetlanie sygnałów cyfrowych i analogowych na ekranie oscyloskopu MSO2102A

wyzwalanie typu „SPI” z opcją wybierającą zdarzenie „CS”. Zasada ta dotyczy również innych protokołów, przy czym dla trybów wyzwa-lania takich jak RS232, I2C, SPI, CAN, a nawet USB pojawiają się cha-rakterystyczne dla nich zdarzenia, np. wykrycie bitu startu, wystą-pienie błędu, rozpoznanie adresu urządzenia, wystąpienie konkretnej danej, wykrycie określonego typu ramki itp. Należy jednak pamiętać o tym, że po pierwsze do wyzwalania może być użyty tylko aktywnykanał, po drugie w oscyloskopie musi być zainstalowana odpowied-nia opcja wyzwalania.

PomiaryOscyloskop MSO2102A ma całkiem spore możliwości pomiarów pa-rametrów badanych sygnałów. Generalnie wykorzystywane są do tego trzy grupy narzędzi:

Pomiary automatyczne (tzw. One-key). Są to pomiary inicjowane przyciskami rozmieszczonymi wzdłuż lewej krawędzi wyświetlacza. W ten sposób można mierzyć 29 parametrów związanych z czasem lub amplitudą sygnału. Są też dwie opcje łączące amplitudę i czas,

Rysunek 12. Zdekodowany pakiet danych przesyłanych interfej-sem SPI

Oscyloskop Rigol MSO2102A


Rysunek 13. Pomiary kursorowe w trybie X-Y

zakłóceniem typu „Runt”, „Windows”, „Nth Edge”, nachyleniem zbocza, wideo (HDTV), wzorcem („Pattern”), „Delay”, „Time Out”, „Duration Trigger”, „Setup/Hold” oraz tryby związane z analizą protokołów.

Akwizycja Można zadawać sobie pytanie, w jakim stopniu wybór trybu akwizy-cji ma wpływ na wygląd oscylogramu. Wszak sygnał oryginalny pozo-staje niezmienny, niezależnie od nastaw. Przebiegi są jednak tworzone na ekranie w oparciu o dane zapisywane w rekordzie akwizycji, a póź-niej w pamięci wyświetlania. Operacja ta jest jednak zależna od wy-branego trybu akwizycji, więc jakiś wpływ na pewno istnieje. Czym zatem należy kierować się przy wyborze trybu akwizycji?

Tryb „Normal” jest najczęściej wykorzystywany podczas pomia-rów oscyloskopowych. Próbki sygnału są pobierane do rekordu akwi-zycji z szybkością zależną od aktualnej podstawy czasu i długości re-kordu. Fragmenty sygnału pomiędzy próbkami są odrzucane.

W trybie „Peak Detect” układ akwizycji pracuje z maksymalną dla oscyloskopu szybkością, ale dla każdego interwału próbkowania (ob-liczanego jak dla trybu „Normal”) wyznaczana jest minimalna i mak-symalna wartość uzyskana z układu akwizycji. Oscylogram jest ryso-wany przez łączenie tych wartości dla każdej próbki. Oscylogram jest więc bardziej rozmazany, ale uwzględnia krótkotrwałe piki sygnału, które w trybie „Normal” znalazłyby się między próbkami, tym samym nie byłyby uwzględniane.

„Average” jest trybem wykorzystywanym najczęściej do elimi-nacji szumu występującego w sygnale. Oscylogram jest rysowany na podstawie uśrednionych próbek z wielu cykli akwizycji. Liczba uśrednień jest parametrem dla tego trybu akwizycji i mieści się w za-kresie od 2 do 8192 (jako wielokrotność 2). Im większa będzie liczba uśrednień, tym dłuższy będzie czas stabilizowania się wykresu.

„High Resolution” to również tryb uśredniający, a więc wygładza-jący przebieg. Jest używany przede wszystkim wtedy, gdy szybkość próbkowania jest większa od szybkości zapisu próbek w rekordzie akwizycji. W odróżnieniu od trybu „Average” uśredniane są wszyst-kie próbki mieszczące się pomiędzy momentami próbkowania wyni-kającymi z podstawy czasu i długości rekordu.

W oscyloskopie MSO2102A układ akwizycji próbkuje z maksy-malną szybkością 2 GSa/s dla kanałów analogowych i 1 GSa/s dla kanałów cyfrowych.

Inne cechy oscyloskopuAktualnie można wyróżnić pewną grupę cech występujących we wszystkich współczesnych oscyloskopach cyfrowych, a więc i w MSO2102A. Są to m.in.:

• Możliwość zapisywania przebiegów i nastaw oraz zrzutów ekra-nowych w pamięciach Flash (wewnętrznej i zewnętrznej).

• Test „Pass/Fail”.• Tworzenie przebiegów referencyjnych.• Zdalne sterowanie za pośrednictwem interfejsów USB, LAN

i GPIB.Podsumowując, oscyloskop MSO2102A można zaliczyć do przy-

rządów średniej klasy, który spełni oczekiwania dużej części użytkow-ników, szczególnie zajmujących się techniką cyfrową. Jest on dobrym przykładem realizacji polityki rozwojowej producenta, zakładającej uwzględnianie w wyrobach aktualnie obowiązujących trendów. W te-stowanej wersji oprogramowania nie uniknięto wprawdzie drobnych błędów, ale to akurat zdarza się nawet najbardziej renomowanym markom. Historia pokazuje, że Rigol dość szybko reaguje na takie przypadki, co pozwala mieć nadzieję, że w kolejnych seriach błędy zostaną wyeliminowane.

Niewątpliwą zaletą oscyloskopu MSO2102A jest duży ekran o do-brej rozdzielczości, a naturalność i bardziej „analogowy” wygląd oscy-logramów uzyskano dzięki wielostopniowej głębi odcieni kolorów.

Jarosław Doliński, EP

SPRZĘT


REKLAMA



SPRZĘT

Analizowanie protokołów szeregowych oscyloskopami Rohde&Schwarz (3)CAN, LIN

Badanie protokołów komunikacyjnych jest już obowiązkową funkcją oscyloskopów cyfrowych co najmniej średniej klasy. Nadal jednak

jest ona udostępniana najczęściej jako opcjonalne rozszerzenie oprogramowania firmowego. Zwykle w cenie oscyloskopu mieści się

tylko kilka najbardziej popularnych protokołów, np. SPI i UART. W cyklu artykułów przedstawiono rozwiązania dotyczące analizy protokołów zastosowane w oscyloskopach Rohde&Schwarz. W tej

części omówiono badanie interfejsów CAN i LIN.

Omawiane w poprzedniej części artykułu interfejsy SPI i I2C pracują według modelu komunikacji Master – Slave. W tak zorgani-zowanym systemie jakąkolwiek transmisję między dowolnymi urządzeniami zawsze inicjuje urządzenie nadrzędne – Master, natomiast urządzenia podrzędne (Slave) odpowiadają tylko na pytania i nie mogą porozumiewać się między sobą bez pośred-nictwa urządzenia Master. W wielu aplika-cjach przedstawione rozwiązania są jednak nie do przyjęcia. Przykładem jest elektronika motoryzacyjna, w której komunikacja musi być w wielu przypadkach natychmiastowa, bez metody pytań i odpowiedzi.

Między innymi, na potrzeby motoryzacji w latach osiemdziesiątych XX wieku opra-cowano specjalny interfejs komunikacyjny CAN, który (co prawda po kilku ulepsze-niach i modyfikacjach) jest z powodzeniem stosowany do dziś. Obecnie zakres zastoso-wań wykroczył poza motoryzację – do au-tomatyki przemysłowej. Na dokładny opis warstwy fizycznej i protokołu nie ma miejsca w tym artykule, odsyłamy do bogatej doku-mentacji dostępnej z wielu źródeł. Poniżej przedstawiono jedynie najważniejsze zagad-nienia niezbędne do zapoznania się z po-miarami wykonywanymi oscyloskopami Rohde&Schwarz.

Protokół CAN Zasadniczą różnicą między interfejsem CAN a omawianymi wcześniej SPI i I2C jest przy-jęcie odmiennego modelu komunikacji, tzw. Multi-master. Wszystkie węzły mogą w nim komunikować się ze sobą wzajemnie bez stosowania dodatkowych linii sterujących, tylko korzystając z podstawowego medium, jakim jest dwuprzewodowa skrętka. Jest ona terminowana na obu końcach rezysto-rami ok. 120 V dla zminimalizowania odbić sygnału. Węzły są łączone w konfiguracji liniowej, gwiaździstej lub pierścieniowej. Sygnał logiczny jest tworzony różnicowo przez odjęcie napięcia CANL od CANH (CANL i CANH to nazwy linii interfejsu CAN). Przykładowe relacje między napięcia-mi na liniach CANH i CANL przedstawiono na rysunku 1a, relacje czasowe są natomiast

Rysunek 1. Oscylogramy napięć na magistrali CAN, a) zależności napięciowe, b) zależ-ności czasowe


SPRZĘT

widoczne na rysunku 1b. Analizator proto-kołów odczytuje stan magistrali na podsta-wie tylko jednej linii. Sygnał z linii CANL jest interpretowany wprost, z linii CANH na-tomiast po zanegowaniu. Oba sygnały są jed-nak potrzebne do realizacji transmisji róż-nicowej umożliwiającej przesyłanie danych na duże odległości. Przy prędkości transmisji 5 kb/s możliwe jest uzyskanie zasięgu nawet do 10 km.

Założenia dotyczące sieci komunikacyj-nej z zastosowaniem interfejsu CAN narzu-ciły budowę ramki transmisyjnej. Z uwagi na możliwość zgłaszania jednoczesnego dostępu do medium przez kilka węzłów warstwa fizyczna i protokół komunikacyjny musi uwzględniać rozstrzyganie konflik-tów, sygnalizację błędów, przesyłanie po-twierdzeń itp. Dobry analizator protokołu powinien uwzględniać wszystkie zdarze-nia występujące na magistrali, niezależnie od wersji badanego interfejsu – pamiętamy, że ulegał on modyfikacjom.

Ramkę protokołu CAN przedstawiono na rysunku 2. Składa się ona z kilku pół pełniących określone role w interpreta-cji zdarzeń występujących na magistrali. W wyniku prac nad interfejsem powsta-ły dwie funkcjonujące dziś wersje proto-kołu: CAN 2.0A (tzw. standard – rys. 2b) i CAN 2.0B (extended – rys. 2a). Zasadniczą różnicą z punktu widzenia protokołu są inne długości bloku identyfikacyjne-go, zwanego tez polem arbitrażowym. Dla użytkownika bardziej istotna jest większa prędkość transmisji w interfejsie CAN 2.0B dochodząca do 1 Mb/s, podczas gdy w wer-sji CAN 2.0A można uzyskać tylko 125 kb/s. W protokole przewidziano transmisję czte-rech rodzajów ramek, są to: ramka da-nych, ramka zdalnego wywołania, ramka błędów i ramka przepełnienia. Transmisja jest w zasadzie asynchroniczna, w interfej-sie nie ma linii zegarowej. Lokalne zegary po stronie odbiorczej są synchronizowane z nadawczymi zawsze na początku ramki. Transmisję inicjuje dowolny węzeł, a ewen-tualne konflikty są rozstrzygane poprzez przemyślany system arbitrażowy. Wykrycie ewentualnych błędów przez dowolny węzeł skutkuje natychmiastowym generowaniem ramki błędów, co jest informacją do nadaw-cy, że powinien powtórzyć ostatnią trans-misję. Błędy mogą wynikać nie tylko z kon-fliktów na magistrali, ale też ze zwykłych przekłamań sygnału elektrycznego. Dlatego w każdej transmisji jest obliczana 15-bito-wa suma kontrola (CRC), którą teoretycz-nie można by było wykorzystać do korekcji pewnych błędów, jednak służy ona tylko do informowania o błędach. Co ciekawe, węzeł nadający może sam wykrywać swoje błędy dzięki równoczesnemu nasłuchowi magistrali podczas nadawania. Ramki nie mogą być nadawane bezpośrednio jedna

Rysunek 2. Ramka protokołu CAN a) wersja z 29-bitowym identyfikatorem, b) wersja z 11-bitowym identyfikatorem

Rysunek 3. Zakładka konfiguracyjna dla protokołu CAN

Rysunek 4. Zakładka wyboru zdarzeń wyzwalających dla protokołu CAN


Analizowanie protokołów szeregowych oscyloskopami Rohde&Schwarz – CAN, LIN

Konieczne jest jeszcze wyjaśnienie trochę odmiennego nazewnictwa bitów od ogólnie stosowanego. Ze względu na róż-nicową transmisję sygnału cyfrowego, w in-terfejsie CAN, zasadniczo nie stosuje się określeń „niski poziom” lub „wysoki po-ziom”, a zamiast nich wprowadzono pojęcie bitu dominującego i recesywnego. Sygnały cyfrowe są generowane przez wyjścia typu Open Drain, w jakie są wyposażone drivery linii. Stan niski jest utożsamiany z napię-ciem występującym na wyjściu, w którym został uaktywniony tranzystor wyjściowy – jest to stan dominujący, ponieważ wystar-czy, aby tylko jedno wyjście zostało uaktyw-nione, by linia znalazła się w tym stanie. Przy wyłączonych wyjściach linia pozostaje w stanie recesywnym (odpowiednikiem sta-nu wysokiego). Zauważmy, że z elektrycz-nego punktu widzenia nie ma konfliktu, jeśli wyjścia kilku węzłów jednocześnie zo-staną wysterowane, natomiast przyjęta me-toda generacji stanów logicznych na liniach interfejsu CAN jest wykorzystywana do roz-strzygania przypadków próby jednoczes-nego dostępu do linii przez kilka węzłów. Szczegółów należy szukać w specyfikacji interfejsu CAN.Rysunek 5. Przykładowe wyzwolenie na początku ramki

Rysunek 6. Przykładowe wyzwolenie na różnych typach ramek, a) ramka danych, b) ramka zdalna, c) ramka błędu, d) ramka przepeł-nienia

po drugiej. Minimalny odstęp między ko-lejno nadawanymi ramkami powinien być nie mniejszy niż 3 bity. Koncepcja protoko-łu CAN zakłada, że o wszystkim co dzieje

się na magistrali wiedzą wszystkie węzły. Szczególnym rodzajem ramki protokołu CAN jest tzw. ramka zdalna, w której nie występuje w ogóle pole danych.


Pomiary interfejsu CANZakładkę konfiguracyjną protokołu CAN przedstawiono na rysunku 3. Do odczytania informacji przesyłanych interfejsem CAN wy-starczy analiza jednej z jego linii: CAN_L lub CAN_H. Do interpretacji danych cyfrowych na podstawie linii CAN_H konieczna będzie inwersja poziomów. W tym przypadku wyż-sze napięcie będzie odpowiadało stanowi lo-gicznemu „0”, niższe natomiast będzie odpo-wiadało „1”. Oczywiście analizator wykonuje taką operację automatycznie podczas pracy, jednak bardziej oczywista dla użytkownika będzie częściej stosowana konwencja, w której wyższe napięcie odpowiada „1”, niższe „0”. Z tego względu do analizy wygodniej jest brać linię CAN_L. Zawsze bardzo istotne jest pra-widłowe ustawienie napięcia progowego (pole Threshold”). Należy pamiętać, że po każdej zmianie linii CAN_L na CAN_H lub odwrot-nie, konieczna będzie korekcja napięcia pro-gowego. Wyboru napięcia progowego można dokonać na podstawie określenia technologii wykonania interfejsu. Po naciśnięciu przycisku „Technology” zmieniana jest nastawa z ręcznej na jedną z kilku predefiniowanych (rys. 3).

Kolejnym parametrem decydującym o pra-widłowym przebiegu analizy protokołu jest zastosowana w badanym układzie prędkość

Rysunek 7. Oscylogram uzyskany po wyzwoleniu na ramce o identyfikatorze 01A54321h zawierającej daną 24h występującąna drugim bajcie pola danych

Rysunek 8. Wyzwalanie na błędach, a) CRC, b) ramki, c) kodowania, d) braku potwierdzenia

na skutek różnych zniekształceń sygnału w za-stosowanym medium korzystne może okazać się przesunięcie punktu próbkowania. Należy wówczas zmienić parametr „Sample Point”, którego domyślną wartością jest 50%.

Po skonfigurowaniu protokołu można już przystąpić do pomiarów. Ich przebieg zależy w dużym stopniu od doboru trybu wyzwala-nia (rysunek 4). Podczas analizowania pracy

transmisji. Parametr ten może być wpisywany ręcznie w polu „Bit rate” lub wybierany z listy.

Jak już było powiedziane, transmisja reali-zowana interfejsem CAN jest asynchroniczna, ale synchronizowana na początku każdej ram-ki. Bardzo groźne są długie sekwencje jedna-kowych bitów, gdyż nie występują wówczas momenty znamienne i może wówczas docho-dzić do rozsynchronizowania się odbiornika, więc w protokole CAN uwzględniono zabezpieczenie mają-ce wykluczyć podob-ne przypadki. Jeśli w transmisji pojawia się pięć jednakowych impulsów, to genero-wany jest dodatkowy impuls o przeciw-nym znaku. Może to prowadzić do wy-dłużania poszczegól-nych pól ramki, np. danej do 9 bitów.

Teoretycznie, sta-ny impulsów są od-czytywane w poło-wie ich szerokości, ale czasami, np.

SPRZĘT


stanu czujników rozmieszczonych w samo-chodzie przez komputer pokładowy można zrealizować znacznie prościej. Do takich potrzeb opracowano interfejs LIN (Local Interconnect Network), stanowiący uzupeł-nienie CAN-a. Daje się go zrealizować znacz-nie prostszymi środkami, wystarczy do tego celu nawet tani mikrokontroler dysponujący interfejsem UART. W specyfikacji LIN moż-na doszukać się podobieństw z poznanymi już protokołami UART i I2C, jednak istotną różnicę stanowi wykorzystanie tylko jed-nej linii transmisyjnej. Do wad należy zali-czyć dość niewielką prędkość transmisji, dochodzącą zaledwie do 20 kb/s. Przy tak małych prędkościach nie ma jednak proble-mów z zachowaniem synchronizacji, nawet przy zastosowaniu prostych oscylatorów. Do ich budowy nie są nawet konieczne re-zonatory kwarcowe, wystarczą ceramiczne. Transmisja jest asynchroniczna synchroni-zowana na ramkach.

Protokół LIN, podobnie jak SPI czy I2C, wymaga podziału kompetencji wśród dołą-czonych urządzeń. W tzw. klastrze dopusz-cza się występowanie co najwyżej 16 wę-złów, tworzy go więc jeden Master (obowiąz-kowo) oraz do 15 Slave’ów. Po wyposażeniu Slave’a w zwielokrotniony interfejs fizyczny może on jednak pracować w kilku klastrach. Master realizuje zarówno swoje zadania (ma-ster task), jak i zadania Slave’a (slave task). Magistrala LIN ma budowę jak na rysunku 9.

Ramka protokołu LIN składa się z na-główka będącego zadaniem Mastera i od-powiedzi generowanej przez Slave’a (rysu-nek 10). Z kolei w nagłówku wyróżnia się ko-munikaty (pola) „Synch Break”, „Sync Field” i „Ident Field”. Komunikat „Synch Field” zawiera sekwencję synchronizującą infor-mującą urządzenia o prędkości transmisji. Poprzedza go przerwa synchronizująca trwa-jąca co najmniej 13 bitów. Komunikat „Ident Field” zawiera identyfikator wiadomości, po którym dołączone do magistrali urządze-nia rozpoznają czy przesyłane po nagłówku dane są adresowane do nich czy do innych urządzeń. W poprawnie zaprojektowanej magistrali LIN nie występują konflikty, po-nieważ wszystkie węzły Slave tylko odpo-wiadają na zapytania Mastera. Nie przewi-dziano arbitrażu na przykład w przypadkach jednoczesnej odpowiedzi kilku Slave’ów. Jeśli tak się stanie, musi być sygnalizowany błąd. Do wykrywania błędów wykorzysty-wana jest m.in. suma kontrolna przesyłana w każdym polu danych. Ponadto każdy na-dajnik na bieżąco sprawdza czy stan linii odpowiada wysyłanej informacji i reaguje natychmiast, jeśli wykryje niezgodność.

Wszystkie komunikaty oprócz synchro-nizujących mają budowę przypominająca ramkę protokołu UART. Składają się z bitu startu, 8 bitów informacyjnych i bitu sto-pu. Dane są przesyłane od najmłodszego

Rysunek 9. Magistrala LIN

Rysunek 9. Magistrala LIN

Rysunek 10. Ramka protokołu LIN

wynik poszukiwania ramki o identyfikatorze 01A54321h zawierającej daną 24h występu-jącą na drugim bajcie pola danych. Opcje wy-zwalania zostały dobrane zgodnie z rys. 4.

Wracamy jeszcze do błędów. Pomiar ana-lizatorem protokołów może być wyzwolony określonym rodzajem błędu, nie tylko prze-słaniem samej ramki błędu. Stwarza to możli-wość zawężania podejrzeń dotyczących źród-ła błędów w nieprawidłowo funkcjonującym urządzeniu. Po wybraniu opcji „Type=Error condition” należy zaznaczyć, które z czterech rodzajów błędów mają być rozpatrywane. Są to: błąd sumy kontrolnej (CRC), błąd forma-tu ramki (Form) występujący po stwierdzeniu niepoprawnego stanu znanych bitów, błąd kodowania (Bit stuffing) generowany po wystą-pieniu w interfejsie więcej niż pięciu kolejnych jednakowych bitów i błąd potwierdzenia (Ack) generowany, gdy odbiornik nie wystawi bitu dominującego („0”) oznaczającego potwier-dzenie odczytania ramki. Każdy z tych błędów przedstawiono na rysunku 8. Zdarza się, że je-den błąd może generować kolejne. Na rys. 8c został wykryty błąd kodowania. Po pięciu na-stępujących po sobie bitach dominujących nie został wstawiony bit recesywny, co natych-miast zostało wykryte i zasygnalizowane jako błąd „Bit stuffing”.

Protokół LINJak mogliśmy się przekonać, interfejs CAN jest bardzo dobrym rozwiązaniem do reali-zacji względnie szybkiej transmisji danych pomiędzy równoprawnymi węzłami. Tak rozbudowany protokół nie jest jednak za-wsze konieczny, na przykład odczytywanie

interfejsu CAN ma to szczególne znaczenie, gdyż rozróżnianych jest tu wiele różnych charakterystycznych zdarzeń. Pierwszym, najprostszym zdarzeniem wyzwalającym jest identyfikacja początku ramki. Na ekranie mo-ment ten jest zaznaczany znakiem zielonego otwierającego nawiasu prostokątnego (rysu-nek 5). Analogicznie koniec ramki jest ozna-czany nawiasem zamykającym. Przydatność tego rodzaju wyzwalania ogranicza się prak-tycznie do przypadków, w których transmisje są inicjowane sporadycznie, przy ciągłym ru-chu na magistrali obraz nie będzie stabilny.

Nieco skuteczniejsze jest wyzwalanie na określonym typie ramki. Jeśli podejrzewa-my, że w układzie są generowane błędy, najlep-szą metodą analizy będzie zastosowanie wy-zwalania po wykryciu ramki błędu. Przyczyn generowania błędów jest kilka, na przykład brak dodatkowego bitu o przeciwnym sta-nie po przesłaniu pięciu bitów jednakowych. O błędach będzie jeszcze mowa w dalszej części artykułu. Na rysunku 6 przedstawiono przykłady ramek różnego typu, z jakimi można się spotkać badając interfejs CAN.

Do poszukiwania konkretnych danych naj-lepiej nadają się opcje: „Identifier” i „Identifer + Data”. Pierwsza z nich powoduje wyzwo-lenie oscyloskopu po zlokalizowaniu ramki o określonym identyfikatorze. Próbując ręcznierozszyfrować dane w polu ID trzeba pamiętać, że identyfikator 29-bitowy jest rozdzielony w środku bitami SRR i IDE oraz, że w przy-padku występowania co najmniej 5-bitowych ciągów jednakowych bitów pole to może być wydłużone o dodatkowo generowane impul-sy synchronizujące. Na rys. 7 przedstawiono



do najstarszego bitu. Jak widać, nie ma tu wyróżnionego bitu parzystości, ale w polu identyfikacyjnym przekazującym informację o nadawcy, odbiorcy (jednym lub wielu),celu ramki i długości pola danych, dwa ostat-nie bity pełnią taką funkcję. Na samą treść pozostaje 6 bitów. Znając już cel transmisji określany przez Mastera w identyfikatorze, odpowiednie urządzenia Slave przesyłają odpowiedź składającą się z pola danych (1, 2, 4 lub 8 bajtów) i sumy kontrolnej.

Specyfikacja LIN zakłada ponadto moż-liwość usypiania urządzeń dołączonych do magistrali. Jest to realizowane przez prze-słanie ramki usypiającej. Wyłączenie wyjść wszystkich urządzeń dołączonych do ma-gistrali powoduje, że na linii panuje stan recesywny. Urządzenia budzą się po wysta-wieniu stanu dominującego (o czasie trwa-nia odpowiadającym 8 bitom) przez dowol-ny węzeł dołączony do magistrali. Sygnał budzenia musi wyprzedzać najbliższą ramkę o czas odpowiadający 4...64 bitów.

Pomiary interfejsu LINJak zwykle pomiary rozpoczynamy od usta-wienia parametrów badanego interfejsu, w tym przypadku LIN. Po naciśnięciu przycisku PROTOCOL na ekranie zosta-je wyświetlona zakładka przedstawiona na rysunku 11. W polu „Bit rate” należy wprowadzić prędkość transmisji badanego interfejsu. Może to być dowolna wartość wpisana ręcznie lub jedna z opcji widocz-nych na liście rozwijanej. Oprogramowanie analizatora protokołów uwzględnia kilka wersji specyfikacji LIN, którą można wybrać z listy „LIN standard”. W większości pomia-rów można skorzystać z automatycznego rozpoznawania standardu (opcja „Auto”). Pozostaje jeszcze wybranie wersji napięcio-wej części elektrycznej interfejsu. Tu rów-nież można skorzystać z predefiniowanych standardów dostępnych przez listę rozwija-ną, ale próg logiki jest też ustawiany ręcz-nie, gdyby mierzone były nietypowe roz-wiązania sprzętowe. Po tych czynnościach analizator jest już gotowy do pracy.

Pomiary najczęściej polegają na spraw-dzeniu czy w badanym systemie występują określone zdarzenia. Tak jak w poprzednich przykładach, i teraz najlepiej jest korzystać z odpowiednio dobranych zdarzeń wyzwa-lających. Pozwolą one jednoznacznie i sta-bilnie uchwycić interesujący nas stan inter-fejsu. Może też okazać się, że po ustawieniu układu wyzwalania w tryb „Normal” oscy-loskop nie będzie wyzwalany, a jest to też jest informacja, mówiąca o tym, że okre-ślone zdarzenie nie występuje w badanym układzie. Powinno nas to szczególnie zado-wolić, gdy poszukiwane będą błędy.

Opcje wyzwalania są dostępne po na-ciśnięciu przycisku TRIGGER (rysunek 12). Teraz trzeba się zdecydować, która z opcji

Rysunek 11. Zakładka konfiguracyjna dla protokołu LIN

Rysunek 12. Zakładka wyboru zdarzeń wyzwalających dla protokołu LIN

listy rozwijanej „Type” będzie najlepsza w konkretnym przypadku. Pamiętamy o ustawieniu trybu wyzwalania „Normal”,który w większości przypadków będzie bar-dziej odpowiedni niż „Auto”. Po wybraniu zdarzenia wyzwalającego „Start of frame (Sync)” prawdopodobnie obraz nie będzie w pełni stabilny, gdyż będą na nim wyświet-lane początki coraz to innych ramek. Opcja ta jest przydatna, gdy na magistrali LIN nie ma zbyt dużego ruchu.

Znacznie efektywniejsze będzie wyzwa-lanie na ramce o określonym identyfikatorze („Identifier”). Nie musi to być zresztą kon-kretna wartość, można zastosować również którąś z relacji: różny, mniejszy, większy, z zakresu, spoza zakresu. Po zdekodowaniu komunikatu identyfikacyjnego spełniającego wybrany warunek oscylogram zostaje stabil-nie wyświetlony na ekranie (rysunek 13). Jeśli w rekordzie wyświetlania oscylosko-pu znajdzie się kilka ramek o tym samym

SPRZĘT


Rysunek 15. Ramka „Wakeup”

parzystości w polu identyfikatora i błąd syn-chronizacji. Przykład sygnalizacji takich błę-dów przedstawiono na rysunku 16. Na wy-kresie analizatora błędne pola są zaznacza-ne kolorem czerwonym. Należy zauważyć, że mimo braku arbitrażu w interfejsie LIN, zastosowane w nim mechanizmy kontroli poprawności transmisji są bardzo skuteczne.

Przedstawione w trzech częściach ar-tykułu pomiary najbardziej popularnych szeregowych interfejsów komunikacyjnych – UART/RS232, SPI, I2C, CAN i LIN wy-konywane za pomocą oscyloskopów firmy Rohde&Schwarz potwierdziły wysoką ich przydatność do podobnych zadań. Algorytmy pomiarowe działają bezbłędnie, na uwagę zasługuje intuicyjna obsługa analizatora pro-tokołów umożliwiająca jego obsługę nawet użytkownikom o małym doświadczeniu. W artykule opisano kilka przykładowych protokołów analizowanych oscyloskopami R&S. Możliwości tych przyrządów są jednak znacznie szersze. Wykupując odpowiednie opcje można badać również takie protokoły jak: FlexRay, MIL-1553, ARINC 429.

Jarosław Doliński, EP

Rysunek 13. Wyzwolenie po zlokalizowaniu ramki o identyfika-torze 3Dh

Rysunek 14. Wyzwolenie po zlokalizowaniu ramki o identyfikato-rze 33h zawierającej daną 01h na 3 bajcie pola danych

jako liczba, to opcją transfer („Big endian” lub „Little endian”) można określać czy wzo-rzec jest wprowadzany od mniej znaczącej danej czy od bardziej znaczącej. Na przykład zaznaczenie opcji „Little endian” i wprowa-dzenie wzorca dla poszukiwanych danych „53 B3” oznacza de facto poszukiwania ciągu kolejno nadawanych danych: „B3 53”, czy-li bajt B3 pojawi się na magistrali przed 53. Na rysunku 14 przedstawiono efekt wyzwo-lenia po wprowadzeniu warunku: ID = 33h, dana = XX XX 01 (Big endian).

Pozostały do rozpatrzenia jeszcze dwa zdarzenia, które mogą być wykorzystane do wyzwolenia oscyloskopu. Pierwszym z nich jest ramka budzenia urządzeń dołą-czonych do magistrali LIN („Wakeup”). Jak wiemy, jest to impuls ze stanem dominują-cym o czasie trwania spełniającym podany wcześniej warunek. Na rysunku 15 widocz-ne są takie ramki nadawane pomiędzy pacz-kami transmisji. W dolnej części ekranu ram-kę tę powiększono funkcją Zoom.

Ostatnia opcja wyzwalania pozwala lo-kalizować błędy występujące na magistra-li LIN. Są to: błąd sumy kontrolnej, błąd

identyfikatorze przyjętym do wyzwolenia, wyzwolenie nastąpi na pierwszej takiej ram-ce. Opcja „Identifier OR” pozwala natomiast monitorować do czterech ramek o zdefinio-wanych przez użytkownika identyfikatorach. Wyzwolenie nastąpi na pierwszej ramce spełniającej jeden z tych warunków, więc cyfry wyświetlane przy opcjach na zakład-ce wyzwalania (rys. 12) nie mają znacze-nia praktycznego. Każdą z czterech pozycji można za to zaznaczać lub odznaczać, przez co wybierane są tylko te identyfikatory, które mają być monitorowane.

Kolejne zdarzenie wyzwalające to „Identifier + Data”. Ten tryb wyzwalania poznaliśmy już podczas badania protokołu CAN. Wyzwolenie następuje po wykryciu ramki o podanym identyfikatorze (lub za-kresie identyfikatorów) oraz zdefiniowanej danej występującej na konkretnej pozycji pola danych. Przy wprowadzaniu wzorców identyfikatorów i danych można korzystać ze znaku „X” zastępującego dowolną cyfrę heksadecymalną na danej pozycji, więc iden-tyfikator „3X” może oznaczać np. „3D”, „3C” itp. Jeśli bajty z pola danych będą traktowane

Rysunek 16. Wyzwolenie po zlokalizowaniu ramek, w których wykryto błędy a) parzystości w polu ID b) sumy kontrolnej




Krok po kroku Kursy E

PPoprzednie części kursu i dodatkow

e materiały dostępne są na FTP:

ftp://ep.com.pl, user: 11877, pass: ragjkdt9

Co to jest CooCox?CooCox jest przeznaczony dla kontrolerów ARM z rdze-niem Cortex M0/M0+/M3/M4. Obsługiwane są układy takich firm jak Atmel, Energy Micro, Feescale, Holtek, Nuvoton, NXP, Spansion, ST, TI, Toshiba. CooCox bazuje na platformie Eclipse napisanej w Javie. W istocie jest nakładką na Eclipse z obsługą wtyczek do kompilatora, debugera itd. Integruje wszystkie składniki tworząc goto-we narzędzie o dość intuicyjnym działaniu. Dodatkowo oferuje zestaw gotowych szablonów do budowy nowych projektów dla różnych typów kontrolerów a także dostęp do bazy przykładowych projektów. Dzięki temu można szybko opanować podstawy jego obsługi.

Instalacja CooCoxaCooCox pracuje z systemem operacyjnym Windows. Został przetestowany ze starym Windows XP jak

Połączenie DS18B20 z STM32. Projekt dla środowiska CooCox Artykuł stanowi uzupełnienie kursu „STM-y nie tylko dla początkujących”. Pokazane zostaną przykłady procedur pozwalających kontrolerowi STM32 obsłużyć magistralę 1-Wire i podłączony termometr np. popularny DS18B20. Drugim celem będzie przybliżenie darmowego środowiska programistycznego CooCox. Za jego pomocą i korzystając z opisywanych procedur będzie można szybko napisać własny program dla STM32.

Do wykonania oprogramowania dla kontrolera potrzeb-ne jest środowisko pozwalające na przetworzenie pli-ków źródłowych w binarny kod wynikowy nadający się do zapisania do pamięci Flash. Pełne środowisko programistyczne to: edytor kodu źródłowego, oprogra-mowanie do zarządzania plikami projektu, kompilator, debuger, obsługa programatora do zapisu do pamięci Flash kontrolera. Takim bezpłatnym IDE (Integrated Development Enviroment) jest CooCox. Projekt proce-dur obsługujących magistralę 1-Wire będzie wykonany z jego użyciem, jednak pliki mogą być łatwo przystoso-wane dla dowolnego, innego kompilatora języka C dla STM32.

Jako baza sprzętowa do eksperymentu posłuży Panel Edukacyjny AVT5465 z kontrolerem STM32F103RC. Procedury magistrali 1-Wire dadzą się uruchomić także na dowolnym innym kontrolerze z rodziny STM32.

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl


Krok

po

krok

u K

urs

y EP

Popr

zedn

ie c

zęśc

i ku

rsu

i do

datk

owe

mat

eria

ły d

ostę

pne

są n

a FT

P:ft

p://e

p.co

m.p

l, us

er:

1187

7, p

ass:

rag

jkdt

9

pliki zostaną zapisane w standardowym pod-katalogu programu „C:\CooCox\CoIDE\works-pace”. Jeżeli opcja nie zostanie zaznaczona, można wybrać dowolną lokalizację. Dodatkowo, trzeba podać nazwę wy-braną dla nowego projek-tu, tak jak na rysunku 1.

2. Następnie należy okre-ślić czy projekt ma doty-czyć płytki ewaluacyjnejnp. typu „Discovery” czybędzie tworzony dla sa-mego kontrolera, tak jakna rysunku 2.

3. Jeżeli (jak w przykładzie)projekt dotyczy kontrole-ra, należy wskazać na li-ście jego typ, co pokaza-no na rysunku 3.

4. Korzystając z menu View Repository można ot-worzyć listę plików zwią-zanych z biblioteką stan-dardową dla danego typukontrolera. Zaznaczonepliki zostaną automatycz-nie dodane do projektu.W najprostszym przypad-ku, gdy oprogramowaniebędzie tylko korzystałotylko z portów GPIO, na-leży wybrać następującepozycje:• C Library,• CMSIS core,• CMSIS Boot,• RCC,• GPIO,• MISC.Do projektu automatycznie zostaną dodane pliki na-

główkowe i pliki biblioteki między innymi konfigurujące sygnały zegarowe kontrolera, pozwalające na sterowanie wyprowadzeniami GPIO, konieczne do obsługi samej bi-blioteki standardowej itd. Pulpit CooCox CoIDE będzie wyglądał podobnie do pokazanego na rysunku 4. W ka-talogu projektu zostaną automatycznie utworzone pod-katalogi z dodanymi plikami. Struktura podkatalogów będzie identyczna jak w umieszczonym z lewej stronie pulpitu oknie „Project”. Kliknięcie na nazwę pliku w tym okienku powoduje jego otwarcie do edycji w centralnej części pulpitu. Do struktury plików dodany został także plik ze szkieletem procedury main().

Wybór programatoraWybór z menu View Configuration Debugger po-zwala na wybranie z listy Adapter posiadanego progra-mator. Jeżeli to będzie np. ST-Link będzie służył zarów-no do programowania jak i do debugowania. W opcji Download można zmienić ustawienia związane ze sposo-bem zapisu do pamięci FLASH kontrolera.

i z nowszym Windows 7. Instalacja pakietu przebiega w kilku prostych krokach i zazwyczaj jest bezproblemo-wa. Opiszę kolejne etapy zwracając uwagę na kluczowe momenty.

1. Instalowanie pakietu kompilatora GNU Tools forARM.CooCox z definicji nie jest wyposażony w kompilator natomiast bezproblemowo może współpracować z pa-kietem kompilatorów GNU Tools for ARM. Pakiet należy zainstalować w pierwszej kolejności. Pod adresem https://launchpad.net/gcc-arm-embedded/+download znajduje się strona projektu GNU GCC. Należy ściągnąć plik ozna-czony „Windows installer”. Plik „waży” ponad 90 MB i automatycznie zainstaluje w systemie pakiet kompila-tora. W momencie pisania tekstu była to wersja gcc-arm-none-eabi-4_9-2015q1-20150306-win32.exe.

Po uruchomieniu plik będzie instalował oprogramo-wanie. Najbezpieczniej zgodzić się na domyślne lokaliza-cje proponowane przez instalator. Uwaga! Wśród dostęp-nych powinna być zaznaczona opcja „Add path to envi-roment variable”. Pozwala to na automatyczne dodanie do zmiennej środowiskowej „path” systemu Windows ścieżki dostępu do plików kompilatora.

2. Instalowanie CooCox CoIDE lub CoCenter.W następnej kolejności należy ze strony CooCox ściągnąć IDE, czyli środowisko programistyczne. Aby to zrobić na-leży najpierw się zarejestrować na stronie http://www1.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm. Jak na razie jest to jedyne ograniczenie w dostępie.

Samo środowisko można zainstalować na dwa sposo-by – poprzez plik programu CoCenter automatycznie in-stalującego różne dodatkowe programy z grupy CooCox lub bezpośrednio. Jeżeli kogoś nie interesuje oprogramo-wanie dodatkowe lub napotkamy trudności przy pracy z CoCenter, można pobrać plik CoIde korzystając na stro-nie http://www1.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm z opcji Download the latest CoIDE directly. Plik ma wielkość po-nad 450 MB.3. Ścieżka dostępu do pakietu kompilatora.Po zainstalowaniupakietu programistycznego CoIde moż-na go uruchomić i ustawić ścieżkę dostępu do kompilato-ra GNU GCC. Zależnie od ustawień systemu operacyjnego Windows CooCox CoIde może dać się uruchomić bezpo-średnio z zainstalowanego podczas instalacji na pulpicie skrótu, czasami trzeba to będzie zrobić z uprawnieniami administratora. Sam proces uruchamiania trwa dosyć długo, niekiedy pojawiają się ostrzeżenia o problemach którymi zazwyczaj można się nie przejmować. Należy wybrać z menu opcję: Project->Select Toolchain Pathi podać ścieżkę dostępu do podkatalogu /bin kompilato-ra GNU GCC. Przykładowo może ona wyglądać tak: C:\Program Files\GNU Tools ARM Embedded\4.8 2014q3\bin.

Od tego momentu CooCox CoIDE nadaje się do pracy.

Nowy projektPracując z pakietem CooCox CoIDE utworzenie nowego projektu jest proste i intuicyjne. Pokażę w punktach jak to się robi.

1. Wybór z menu opcji Project–>New Project otwie-ra okno, w którym należy podać katalog docelowydo zapamiętywania plików nowego projektu. Jeżelipozostanie zaznaczona opcja „Use default path”,

Rysunek 1. Podanie nazwy pro-jektu

Rysunek 2. Wybór płytki ewalu-acyjnej

Rysunek 3. Wybór typu mikrokon-trolera

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

https://launchpad.net/gcc-arm-embedded/+download

https://launchpad.net/gcc-arm-embedded/+download

http://www1.coocox.org/CooCox_CoIDE.htm








rzeczywistą strukturę dodawanych podkatalogów w ka-talogu projektu. Kliknięcie prawym przyciskiem myszy w obrębie okienka „Project” wyświetla menu pozwalają-ce dodawać podkatalogi, włączać do nich istniejące pliki, usuwać itp.

Założenia do projektu testującego procedury 1-WireKiedy wiadomo już jak zainstalować CooCox CoIDE, pora na stworzenie projektu do testu procedur magistra-li 1-Wire przyłączonej do kontrolera STM32. Ponieważ jako płytka testowa posłuży Panel Edukacyjny kon-trolerem docelowym projektu będzie STM32F103RC. W przypadku tworzenia projektu dla innej płytki nale-ży zadeklarować właściwy typ kontrolera. W opisywa-nych dalej procedurach magistrala 1-Wire obsługiwana jest przez port PB5. Numer portu może być w zasadzie dowolny, trzeba jedynie w pliku nagłówkowym zade-klarować inny wybrany port. Kontroler poprzez magi-stralę będzie się komunikował z czujnikiem DS18B20 lub DS18S20. Oznaczenie końcówek tego elementu w obudowie TO-92 pokazane zostało na rysunku 5. Z pozostałych dwu wyprowadzeń termometru jedno należy podłączyć do masy a drugie oznaczone Vdd do napięcia +3,3 V. Schemat połączenia elementu DS18B20 z Panelem Edukacyjnym pokazano na ry-sunku 6. Dodatkowym elementem jest rezystor 1,5 kV

podciągający magistralę do napięcia zasilania +3,3 V. Połączenie końcówki Vdd do napięcia zasilającego nie jest niezbędne, jednak poprawia zasięg i stabilność pra-cy szczególnie, jeśli do magistrali miało by być dołączo-nych więcej czujników niż jeden. Jeżeli wyprowadzenie Vdd nie będzie podłączone do zasilania, musi zostać zwarte do masy.

W przygotowanym projekcie o nazwie Termometr_LCD założono, że kontroler będzie czytał temperaturę z jednego czujnika dołączonego do magistrali. Jednak bardzo łatwo projekt można przystosować do obsługi

Ważne pliki projektuPewne ustawienia w konkretnych plikach projektu mają szczególne znaczenie dla kompilacji i utworzenia pliku wynikowego.

• cmsis_boot/stm32f10x.h – w pliku tym znajduje siędeklaracja wartości stałej HSE_VALUE. W deklara-cji przypisuje się wartość w hercach częstotliwościzewnętrznego rezonatora kwarcowego. Powinna onaodpowiadać rzeczywiście zastosowanemu rezonato-rowi. Żeby uniknąć zmieniania pliku stm32f10x.hmożna zadeklarować wartość stałej HSE_VALUEw oddzielnym pliku nagłówkowym utworzonymprzez użytkownika dla np. własnych globalnych de-finicji programu. Deklaracja może wyglądać następu-jąco: #define HSE_VALUE ((uint32_t)8000000) /*!<Value of the External oscillator in Hz */.

• cmsis_boot/stm32f10x_conf.h – plik zawiera listęplików nagłówkowych, które powinny być dołączonedo programu podczas kompilacji. Wstępnie wszyst-kie pliki są opatrzone komentarzem Należy usunąćkomentarz z nazw dołączanych plików np.#include „stm32f10x_gpio.h”#include „stm32f10x_rcc.h”#include „misc.h”

• cmsis_boot/system_stm32f10x.c – w tym pliku moż-na wybrać częstotliwość głównego zegara systemo-wego. Dokonuje się tego przez usunięcie komentarzaz wybranej deklaracji np./* #define SYSCLK_FREQ_HSE HSE_VALUE *//* #define SYSCLK_FREQ_24MHz 24000000 *//* #define SYSCLK_FREQ_36MHz 36000000 *//* #define SYSCLK_FREQ_48MHz 48000000 *//* #define SYSCLK_FREQ_56MHz 56000000 */#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000

Dodawanie do projektu własnych plików użytkownikaUżytkownik może dodawać do projektu własne pod-katalogi grupujące dodatkowe pliki z własnymi proce-durami. Dla utrzymania porządku drzewo katalogów w okienku „Project” na pulpicie powinno odzwierciedlać

Rysunek 4. Wygląd pulpitu CooCox CoIDE

Rysunek 6. Schemat połączenia DS18B20 z Panelem Edukacyjnym

Rysunek 5. Oznaczenie wyprowadzeń DS18B20 (obu-dowa TO-92)

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl


Krok

po

krok

u K

urs

y EP

Popr

zedn

ie c

zęśc

i ku

rsu

i do

datk

owe

mat

eria

ły d

ostę

pne

są n

a FT

P:ft

p://e

p.co

m.p

l, us

er:

1187

7, p

ass:

rag

jkdt

9

jednocześnie wielu układów DS18B20. Po odczycie da-nych z czujnika podlegają one konwersji na standardową postać temperatury w °C i są wyświetlane na wyświetla-czu LCD Panelu. Dodatkowo świecenie diod LED sygna-lizuje fakt odczytu danych z czujnika a po prawidłowej konwersji sukces zakończenia operacji. Kolejne odczyty temperatury odbywają się w niekończącej pętli o czasie trwania cyklu ok. 2 sekund.

Struktura plików procedur obsługi magistrali 1-WirePliki procedur zgrupowane zostały w dwu podkata-logach: „Procedury 1Wire” dla plików źródłowych i „procedury_1Wire” dla plików nagłówkowych. Dzięki temu powinno być ułatwione przenoszenie plików do innych projektów, w których będą wykorzystywane. Poniżej pokazano strukturę katalogów procedur:

Listing 1. Deklaracje portu mikrokontrolera, do którego będzie dołączona magistrala 1-Wire#define LINIE_1Wn 2typedef enum{ LINIA_1_WIRE_WY = 0,

LINIA_1_WIRE_WE = 1}Linie_1W_TypeDef;

//LINIA_1_WIRE_WY linia wyjściowa sterująca magistralą 1-Wire#define LINIA_1_WIRE_WY_PORT GPIOB#define LINIA_1_WIRE_WY_PORT_NUM GPIO_PortSourceGPIOB#define LINIA_1_WIRE_WY_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB#define LINIA_1_WIRE_WY_PIN GPIO_Pin_5#define LINIA_1_WIRE_WY_PIN_SOURC GPIO_PinSource5//LINIA_1_WIRE_WE linia wejściowa czytająca z magistral1 1-Wire#define LINIA_1_WIRE_WE_PORT GPIOB#define LINIA_1_WIRE_WE_PORT_NUM GPIO_PortSourceGPIOB#define LINIA_1_WIRE_WE_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB#define LINIA_1_WIRE_WE_PIN GPIO_Pin_5#define LINIA_1_WIRE_WE_PIN_SOURC GPIO_PinSource5

Listing 2. Procedury wykorzystywane do obsługi transmisji 1-Wireconst uint32_t GPIO_LINIA_1W_CLK[LINIE_1Wn]={ LINIA_1_WIRE_WY_CLK, LINIA_1_WIRE_WE_CLK};

const uint16_t GPIO_LINIA_1W_PIN[LINIE_1Wn]={ LINIA_1_WIRE_WY_PIN, LINIA_1_WIRE_WE_PIN};

GPIO_TypeDef* GPIO_LINIA_1W_PORT[LINIE_1Wn]={ LINIA_1_WIRE_WY_PORT, LINIA_1_WIRE_WE_PORT};

//-------------------------------------------------------------//procedura inicjacji linii 1-Wirevoid GPIO_Linie_1W_Konfig(Linie_1W_TypeDef Linia, GPIOMode_TypeDef tryb_pracy){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /* Enable the GPIO_Linie_1W Clock */ RCC_APB2PeriphClockCmd(GPIO_LINIA_1W_CLK[Linia], ENABLE); /* Configure the GPIO_Linie_1W pin*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_LINIA_1W_PIN[Linia]; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =tryb_pracy; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIO_LINIA_1W_PORT[Linia], &GPIO_InitStructure);}

//---------------------------------------//ustawienie stanu wysokiego na linii 1-Wirevoid GPIO_Linie_1W_High(Linie_1W_TypeDef Linia){ GPIO_LINIA_1W_PORT[Linia]->BSRR =GPIO_LINIA_1W_PIN[Linia];}//---------------------------------------//ustawienie stanu niskiego na linii 1-Wirevoid GPIO_Linie_1W_Low(Linie_1W_TypeDef Linia){ GPIO_LINIA_1W_PORT[Linia]->BRR =GPIO_LINIA_1W_PIN[Linia];}//----------------------------------------//procedura odczytu stanu linii 1-Wireuint32_t GPIO_Linie_1W_Odczyt(Linie_1W_TypeDef Linia){ return GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_LINIA_1W_PORT[Linia], GPIO_LINIA_1W_PIN[Linia]);}//--------------------------------//procedura inicjacji linii portówvoid GPIO_1W_Inicjacja(void){ //GPIO_Linie_1W_Konfig(Linie_1W_TypeDef Linia, GPIOMode_TypeDef tryb_pracy) GPIO_Linie_1W_Konfig(LINIA_1_WIRE_WY, GPIO_Mode_Out_OD); GPIO_Linie_1W_High(LINIA_1_WIRE_WY);}

/inc/procedury_1Wire Definicje_1Wire.h GPIO_1W_procedury.h Procedury_1W.h/Procedury 1Wire GPIO_1W_procedury.c Procedury_1W.c

Deklaracje portu sterującego magistralą 1-WireW pliku Definicje_1Wire.h znajdują się deklaracje portu mikrokontrolera, do którego będzie dołączona magistrala 1-Wire – pokazano je na listingu 1.

Formalnie zadeklarowane zostały dwie linie: wyjścio-wa i wejściowa. Jednak obie wskazują na ten sam port PB5. Dwa oznaczenia pomagają łatwiej pokazać sytuacje, w których port odczytuje dane z magistrali lub je wysyła.

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl






Listing 3. Podstawowe procedury obsługi transmisji 1-Wire//procedura inicjacji obsługi magistrali 1-Wirevoid Inicjacja_1_Wire(void){ GPIO_1W_Inicjacja();}//---------------------------------------------------//Generowanie impulsu Reset na magistrali 1-Wireuint8_t OW_reset(void)//wy: OW_PRESENCE -odebrane potwierdzenie PRESENCE,// OW_NOPRESENCE -brak potwierdzenia PRESENCE{uint8_t presence;

GPIO_Linie_1W_Low(LINIA_1_WIRE_WY); //start impulsu RESET Delay_us(480); //pauza 480us GPIO_Linie_1W_High(LINIA_1_WIRE_WY); Delay_us(70); //pauza 70us presence =GPIO_Linie_1W_Odczyt(LINIA_1_WIRE_WE); //test impulsu Presence if (presence ==0) { Delay_us(480); return(OW_PRESENCE); } Delay_us(30); //pauza 30us presence =GPIO_Linie_1W_Odczyt(LINIA_1_WIRE_WE); //2 test impulsu Presence Delay_us(480); if (presence ==0) return(OW_PRESENCE); else return(OW_NOPRESENCE);}//---------------------------------------------------//Zapisanie bitu na magistralę 1-Wirevoid OW_write_bit(unsigned char bitval)//we: wartość bitu 0 lub 1{ if (bitval == 1) //zapisanie 1 na 1wire { GPIO_Linie_1W_Low(LINIA_1_WIRE_WY); //impuls bitu Delay_us(6); //pauza 6us dla bitu ‚1’ GPIO_Linie_1W_High(LINIA_1_WIRE_WY); //koniec impulsu Delay_us(64); //pauza 64us } else //zapisanie 0 na 1wire { GPIO_Linie_1W_Low(LINIA_1_WIRE_WY); //impuls bitu Delay_us(70); //pauza 70us dla bitu ‚0’ GPIO_Linie_1W_High(LINIA_1_WIRE_WY); //koniec impulsu } Delay_us(1); //pauza 1us}//---------------------------------------------------//Odczyt bitu z magistrali 1-Wireunsigned char OW_read_bit(void)//wy: wartość bitu 0 lub 1{unsigned char val; GPIO_Linie_1W_Low(LINIA_1_WIRE_WY); //impuls bitu Delay_us(6); //pauza 6us GPIO_Linie_1W_High(LINIA_1_WIRE_WY); //koniec impulsu Delay_us(9); val=GPIO_Linie_1W_Odczyt(LINIA_1_WIRE_WE); //odczyt stanu magistrali 1-Wire val &= 0x01; //zerowanie bitów z wyjątkiem b.0 Delay_us(44); //pauza 44us return (val);}//---------------------------------------------------//Zapis bajtu na magistralę 1-Wirevoid OW_write_byte(unsigned char val)//we: bajt 0-255{ u8 a; u8 temp; Delay_us(1); //pauza 1us for(a=0;a<8;a++) //pętla dla zapisu 8 bitów { temp = val >> a; //kolejny bit bajtu temp &=0x01; OW_write_bit(temp); //zapis bitu na 1wire } Delay_us(1); //pauza 1us}//---------------------------------------------------//Odczyt bajtu z magistrali 1-Wireunsigned char OW_read_byte(void)//wy: odczytany bajt 0-255{ unsigned char i; unsigned char value=0; for (i=0;i<8;i++) //pętla dla odczytu 8 bitów { if(OW_read_bit()) value |= (0x01<<i); //jeżeli odczytany bit to ‚1’ ustawianie bitu w bajcie } Delay_us(10); //pauza 10us return(value);}

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl


Krok

po

krok

u K

urs

y EP

Popr

zedn

ie c

zęśc

i ku

rsu

i do

datk

owe

mat

eria

ły d

ostę

pne

są n

a FT

P:ft

p://e

p.co

m.p

l, us

er:

1187

7, p

ass:

rag

jkdt

9

Listing 4. Złożone procedury magistrali 1-Wire//---------------------------------------------------//Wysłanie 8 bajtowego kodu ROM na magistralę 1-Wirevoid Send_rom(uint8_t* adr)//we: wskaźnik do buforu z kodem ROM{uint8_t a; for(a=0;a<8;a++) //pętla 8 bajtów (ID ROM) OW_write_byte(adr[a]); //wysłany kolejny bajt (ID ROM)}//---------------------------------------------------//inicjacja wyszukania i odczytu pierwszego ROM elementu dołączonego do magistraliuint8_t OW_search_first(uint8_t *ROM)//wy: status wyszukania{ OW_LastDiscrepancy = 0; //zerowanie zmiennych OW_LastDevice = 0; // -//- OW_LastFamilyDiscrepancy = 0; // -//- return OW_search_next(ROM); //pierwszy odczyt}//---------------------------------------------------uint8_t OW_search_next(uint8_t *ROM){ uint8_t bit_test, search_direction; uint8_t bit_number = 1; uint8_t last_zero = 0; uint8_t rom_byte_number = 0; uint8_t rom_byte_mask = 1; uint8_t lastcrc8 = 0; uint8_t crcaccum = 0; int8_t next_result = OW_NOMODULES; // if the last call was not the last one if(!OW_LastDevice) { if(OW_reset() == OW_NOPRESENCE) {

OW_LastDiscrepancy = 0;OW_LastFamilyDiscrepancy = 0;return OW_NOPRESENCE;

} OW_write_byte(OW_SEARCH_ROM); Delay_us(100); do {

bit_test = OW_read_bit() << 1;bit_test |= OW_read_bit();if(bit_test == 3) {

return(OW_BADWIRE);} else {

if(bit_test > 0) {search_direction = !(bit_test & 0x01); // bit write value for search

} else {// if this discrepancy is before the Last Discrepancy//on a previous OWNext then pick the same as last time

if(bit_number < OW_LastDiscrepancy) {search_direction = ((*(ROM+rom_byte_number) & rom_byte_mask) > 0);

} else {// if equal to last pick 1, if not then pick 0

search_direction = (bit_number == OW_LastDiscrepancy);}

// if 0 was picked then record its position in LastZeroif (search_direction == 0) {

last_zero = bit_number;// check for Last discrepancy in family

if (last_zero < 9) {OW_LastFamilyDiscrepancy = last_zero;

}}

}// set or clear the bit in the ROM byte rom_byte_number// with mask rom_byte_mask

if(search_direction == 1) {*(ROM+rom_byte_number) |= rom_byte_mask;

} else {*(ROM+rom_byte_number) &= ~rom_byte_mask;

}// serial number search direction write bit

OW_write_bit(search_direction);// increment the byte counter bit_number and shift the mask rom_byte_mask

bit_number++;rom_byte_mask <<= 1;

// if the mask is 0 then go to new ROM byte rom_byte_number// and reset mask

if(rom_byte_mask == 0) {OW_crc(*(ROM+rom_byte_number), &crcaccum); // accumulate the CRClastcrc8 = crcaccum;rom_byte_number++;rom_byte_mask = 1;

}}

} while(rom_byte_number < 8); // loop until through all ROM bytes 0-7// if the search was successful then if(!(bit_number < 65) || lastcrc8) {

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl






• OW_reset – procedura generowanie impulsu RESETi odbioru potwierdzenia PRESENCE z czujnikaDS18B20.

• OW_write_bit – zapisanie pojedynczego bitu na ma-gistralę 1-Wire.

• OW_read_bit – odczytanie pojedynczego bitu z ma-gistrali 1-Wire.

• OW_write_byte – wysłanie zmiennej 1-bajtowejna magistralę.

• OW_read_byte –odczytanie z magistrali zmiennej1-bajtowej.Procedury do prawidłowego działania wymagają od-

mierzania odcinków czasu rzędu mikrosekund. Realizuje to zewnętrzna procedura Delay_us(), która odmierza czas za pomocą pętli programowej, co zapewnia wystarcza-jącą precyzję. Wymienione procedury zaprezentowano na listingu 3.

Złożone procedury obsługi magistrali 1-WireProcedury złożone odwołując się do procedur elementar-nych obsługują komunikację z elementem dołączonym do magistrali. Są to:

• Send_rom – wysyłanie 8 bajtów adresu wybranegoczujnika (termometru).

• OW_search_first – przy pracy z wieloma czujnikami(termometrami) dołączonymi do magistrali inicjacjaidentyfikacji adresów kolejnych czujników.

Inicjacja portu sterującego magistralą 1-WireNa początku zanim cokolwiek zaczniemy wysyłać lub odczytywać z magistrali należy zainicjować port ste-rujący, przykładowo PB.5. Port jest ustawiany w trybie wyjścia z otwartym drenem. Jego obciążeniem jest do-łączany na zewnątrz opornik 1,5 kV (rys. 6). W tym try-bie jest możliwe manipulowanie poziomem napięcia wyjściowego portu oraz odczytanie poziomu na porcie. Odpowiednie procedury znajdują się w pliku GPIO_1W_procedury.c. Oprócz inicjacji portu w pliku umieszczone zostały procedury ustawiania portu w stanie wysokim, niskim oraz odczytu stanu portu. Na listingu 2 zamiesz-czono wszystkie z wymienionych procedur. Na samym początku znajdują się tabele ze stałymi pozwalające w procedurach posługiwać się zadeklarowanymi w pliku Definicje_1Wire.h nazwami symbolicznymi: LINIA_1_WIRE_WY i LINIA_1_WIRE_WE.

Elementarne procedury magistrali 1-WireW pliku Procedury_1W.c znajdują się zasadnicze proce-dury komunikacji z termometrem DS18B20 poprzez ma-gistralę 1-Wire. Można je podzielić na procedury elemen-tarne i złożone. Pierwsze bezpośrednio współpracują z procedurami sterującymi portem PB.5. Są to:

• Inicjacja_1_Wire – inicjowanie 1-Wire, czyli tylko ini-cjowanie trybu pracy portu.

Listing 4. c.d.if(lastcrc8) {

next_result = OW_BADCRC;} else {

// search successful so set LastDiscrepancy,LastDevice,next_resultOW_LastDiscrepancy = last_zero;OW_LastDevice = (OW_LastDiscrepancy == 0);next_result = OW_FOUND;

} } }// if no device found then reset counters so next ‚next’ will be// like a first//if(next_result != OW_FOUND || ROM[0] == 0) { if(next_result != OW_FOUND || *(ROM) == 0) {

OW_LastDiscrepancy = 0;OW_LastDevice = 0;OW_LastFamilyDiscrepancy = 0;

} if(next_result == OW_FOUND && *(ROM) == 0x00) { next_result = OW_BADWIRE; } return next_result;}//---------------------------------------------------//CRC tabelauint8_t dscrc_table[] = {0, 94, 188, 226, 97, 63, 221, 131, 194, 156, 126, 32, 163, 253, 31, 65,157, 195, 33, 127, 252, 162, 64, 30, 95, 1, 227, 189, 62, 96, 130, 220,35, 125, 159, 193, 66, 28, 254, 160, 225, 191, 93, 3, 128, 222, 60, 98,190, 224, 2, 92, 223, 129, 99, 61, 124, 34, 192, 158, 29, 67, 161, 255,70, 24, 250, 164, 39, 121, 155, 197, 132, 218, 56, 102, 229, 187, 89, 7,219, 133,103, 57, 186, 228, 6, 88, 25, 71, 165, 251, 120, 38, 196, 154,101, 59, 217, 135, 4, 90, 184, 230, 167, 249, 27, 69, 198, 152, 122, 36,248, 166, 68, 26, 153, 199, 37, 123, 58, 100, 134, 216, 91, 5, 231, 185,140, 210, 48, 110, 237, 179, 81, 15, 78, 16, 242, 172, 47, 113,147, 205,17, 79, 173, 243, 112, 46, 204, 146, 211,141, 111, 49, 178, 236, 14, 80,175, 241, 19, 77, 206, 144, 114, 44, 109, 51, 209, 143, 12, 82,176, 238,50, 108, 142, 208, 83, 13, 239, 177, 240, 174, 76, 18, 145, 207, 45, 115,202, 148, 118, 40, 171, 245, 23, 73, 8, 86, 180, 234, 105, 55, 213, 139,87, 9, 235, 181, 54, 104, 138, 212, 149, 203, 41, 119, 244, 170, 72, 22,233, 183, 85, 11, 136, 214, 52, 106, 43, 117, 151, 201, 74, 20, 246, 168,116, 42, 200, 150, 21, 75, 169, 247, 182, 232, 10, 84, 215, 137, 107, 53};//---------------------------------------------------void OW_crc(uint8_t x, uint8_t *crc) {

*crc = (uint8_t)dscrc_table[(*crc) ^ x];}

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl


Krok

po

krok

u K

urs

y EP

Popr

zedn

ie c

zęśc

i ku

rsu

i do

datk

owe

mat

eria

ły d

ostę

pne

są n

a FT

P:ft

p://e

p.co

m.p

l, us

er:

1187

7, p

ass:

rag

jkdt

9

Listing 5. Procedury odczytu i konwersji temperatury z czujników DS18B20//procedura rejestracji podłączonego termometru: czujnika DS18B20char Rejestracja_termometru(void){uint8_t presence; presence =OW_search_first(&ROM[0]); if (presence ==OW_FOUND) return TRUE; else return FALSE;}//---------------------------------------------------//procedura pomiaru temperatury przez dołączony czujnik//adres czujnika w tabeli ROM[]uint8_t Procedura_pomiaru_temperatury(float *p_temperatura_term)//wy: TRUE -sukces, FALSE -błąd{ #define TYP_DS18B20 0x28 #define TYP_DS18S20 0x10 char typ_termometru; uint8_t status; uint8_t scratchpad_tab[9], y, crc;

typ_termometru =ROM[0]; //najmłodsze 8 bitów adresu ROM status =OW_reset(); if (status ==OW_NOPRESENCE) return FALSE; //błąd zarejestrowany czjnik nie daje się odczytać OW_write_byte(OW_SKIP_ROM); //Skip ROM command OW_write_byte(OW_CONVERT_T); //Convert T command GPIO_Linie_1W_Konfig(LINIA_1_WIRE_WY, GPIO_Mode_Out_PP); //mocne podciągnięcie 1-Wire do Vdd Delay_ms(1000); //czas konwersji 1s GPIO_Linie_1W_Konfig(LINIA_1_WIRE_WY, GPIO_Mode_Out_OD); //powrót do trybu pracy wyprowadzenia jako otwarty dren status =OW_reset(); if (status ==OW_NOPRESENCE) return FALSE; //błąd zarejestrowany czujnik nie daje się odczytać//odczyt danych temperatury z czujnika OW_write_byte(OW_MATCH_ROM); //Match ROM command Send_rom(&ROM[0]); //64-bit ROM code OW_write_byte(OW_READ_SCRATCHPAD); //Read Scratchpad command//Read Scratchpad 9 data bytes crc =0; for (y=0; y<9; y++) { scratchpad_tab[y] =OW_read_byte(); if (y<8) {

OW_crc(scratchpad_tab[y], &crc); } } if (crc ==scratchpad_tab[8] & crc !=0) { //sumy kontrolne zgodne if (typ_termometru ==TYP_DS18B20) {

*p_temperatura_term =Konwersja_rejestry_temperatura_DS18B20(scratchpad_tab[1], scratchpad_tab[0]);

} if (typ_termometru ==TYP_DS18S20) {

*p_temperatura_term =Konwersja_rejestry_temperatura_DS18S20(scratchpad_tab[1], scratchpad_tab[0]);

} if ((typ_termometru !=TYP_DS18B20) && (typ_termometru !=TYP_DS18S20)) {

//nie obsługiwany typ termometru, sygnalizacja błędureturn FALSE;

} } else { //błąd sumy kontrolnej return FALSE; }return TRUE;}//---------------------------------------------------//konwersja odczytanych rejestrów na wartość zmierzonej temperatury dla termometru DS18B20float Konwersja_rejestry_temperatura_DS18B20(char rejestr_MSB, char rejestr_LSB){ #define STALA_TEMPERATURY_12B 0.0625 float stala, obliczona_temperatura; int wartosc_int;

wartosc_int =rejestr_MSB <<8; wartosc_int =wartosc_int | rejestr_LSB; if ((rejestr_MSB &0x80) !=0) { stala =-STALA_TEMPERATURY_12B; wartosc_int =(~wartosc_int) & 0xFFFF; wartosc_int++; } else stala =STALA_TEMPERATURY_12B; obliczona_temperatura =wartosc_int; obliczona_temperatura =obliczona_temperatura * stala;

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl






• Konwersja_rejestry_temperatura_DS18B20 – kon-wersja danych odczytanych z czujnika DS18B20na stopnie Celsiusa.

• Konwersja_rejestry_temperatura_DS18S20 – kon-wersja danych odczytanych z czujnika DS18S20na stopnie Celsiusa.Wymienione procedury przestawiono na listingu 5.

Wszystko razemW głównej procedurze main() najpierw powinna na-stąpić inicjacja procedur 1-Wire przez wywołanie Inicjacja_1_Wire(). Następnie powinien zostać odczytany numer dołączonego do magistrali termometru i zapisany w statycznej tabeli ROM[] poprzez wywołanie procedu-ry Rejestracja_termometru(). Potem w pętli wywoływana jest procedura odczytu temperatury z dołączonego ter-mometru przezstatus =Procedura_pomiaru_temperatury (&temperatura_term);

Jeżeli status = TRUE, przesłana w zmiennej typu float temperatura_term może zostać wyświetlona na wy-świetlaczu panelu LCD, po czym sytuacja się powtarza.

Ryszard Szymaniak, EP

• OW_search_next – przy pracy z wieloma czujnikami(termometrami) dołączonymi do magistrali procedu-ra identyfikacji kolejnego czujnika.

• OW_crc – procedura obliczania sumy kontrolnej ode-branych danych z magistrali 1-Wire.Wymienione procedury pokazano na listingu 4.

Procedury odczytu i konwersji temperatury z czujników DS18B20Opisane dalej procedury nie są właściwie związane z ob-sługą magistrali 1-Wire. Przeznaczone są do obsługi kon-kretnych czujników -termometrów poprzez odwołanie do procedur magistrali:

• Rejestrowanie_termometru – rejestrowanie czujni-ka DS18B20 dołączonego do magistrali. Właściwiezadaniem procedury jest odczytanie numeru czuj-nika i zapamiętanie go w statycznej tabeli ROM[].Można ją łatwo dostosować do odczytu nume-rów wielu dołączonych do magistrali czujnikówi zapamiętania ich numerów w dwu wymiarowejtabeli ROM[].

• Procedura_pomiaru_temperatury – właściwa pro-cedura inicjacji i odczytu zmierzonej przez czujniktemperatury.

Listing 5. c.d. return obliczona_temperatura;}//---------------------------------------------------//konwersja odczytanych rejestrów na wartość zmierzonej temperatury dla termometru DS18S20 i DS1820float Konwersja_rejestry_temperatura_DS18S20(char rejestr_MSB, char rejestr_LSB){ #define STALA_TEMPERATURY_9B 0.5 float stala, obliczona_temperatura; int wartosc_int;

wartosc_int =rejestr_MSB <<8; wartosc_int =wartosc_int | rejestr_LSB; if ((rejestr_MSB &0x80) !=0) { stala =-STALA_TEMPERATURY_9B; wartosc_int =(~wartosc_int) & 0xFFFF; wartosc_int++; } else stala =STALA_TEMPERATURY_9B; obliczona_temperatura =wartosc_int; obliczona_temperatura =obliczona_temperatura * stala; return obliczona_temperatura;}

REKLAMA

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl



http://www.avt.pl


Krok

po

krok

u K

urs

y EP

Popr

zedn

ie c

zęśc

i ku

rsu

i do

datk

owe

mat

eria

ły d

ostę

pne

są n

a FT

P:ft

p://e

p.co

m.p

l, us

er:

1187

7, p

ass:

rag

jkdt

9

Prezentujemy projekt sterownika inteligentnej skrzynki na listy. Po wrzuceniu listu do skrzynki sterownik powiadomi jej właściciela wysyłając wiadomość e-mail. Do budowy urządzenia wykorzystamy moduł startowy CC3200 LaunchPad.

Sterownik inteligentnej skrzynki na listy

Internet Rzeczy w przykładach (5)

TE

MA

T N

UM

ER

ULO

KA

LNE S

IEC

I R

AD

IOW

E

Skrzynka na listy jest w każdym domu, firmie, instytu-cji publicznej. Dynamiczny rozwój technologii Internet Rzeczy sprawia, że coraz częściej zamiast skrzynek tradycyjnych montowane są skrzynki inteligentne. Inteligentne skrzynki na listy powiadamiają użytkow-nika o nowej korespondencji wrzuconej do skrzynki. Użytkownik nie musi niepotrzebnie sprawdzać zawar-tości skrzynki na listy. Otwiera skrzynkę tylko, gdy jest w niej nowy listy.

BudowaPodstawowym elementem sterownika inteligen-tnej skrzynki na listy jest moduł startowy CC3200 LaunchPad. Za wykrywanie listów w skrzynce jest od-powiedzialna bariera optyczna IR. Zbudowano ją z pod-czerwonej diody nadawczej L-934SF4BT (3 mm, 880 nm, 7 mW ) oraz z fototranzystora QSE113 (50°, 880 nm). Sterownik jest zasilany z dwóch akumulatorków AA (NiMH o napięciu 1,2 V i pojemności 2500 mAh każdy). Akumulatorki są ładowane za pomocą niewielkiego fo-toogniwa. Moduł CC3200 LaunchPad oraz akumulator-ki zostały umieszczone w obudowie Z-44 o wymiarach 150 mm×80 mm×33 mm. Na obudowie zamontowano fotoogniwo (3 V/80 mA) oraz zewnętrzną antenę Wi-Fi (TRF1002 pracującą w paśmie 2,4 GHz, o zysku ener-getycznym 5 dBi). Elementy bariery optycznej zostały wyprowadzone na zewnętrz sterownika (docelowo mon-taż w skrzynce na listy).Wygląd urządzenia pokazano na fotografii 1.

Diodę nadawczą IR włączono w kierunku przewo-dzenia. Dioda jest cały czas włączona. Prąd przewo-dzenia diody ogranicza zamontowany potencjometr. Kolektor fototranzystora IR dołączono do napięcia zasi-lania, a emiter do masy. Prąd emitera ogranicza zamon-towany rezystor o wartości 10 kV. Do emitera jest dołą-czone wejście mikrokontrolera CC3200 (wyprowadzenie P08). Akumulatorki połączono szeregowo, dzięki utwo-rzono ogniwo zasilające o napięciu 2,4 V i pojemności 2500 mAh. Na wyjściu ogniwa zasilającego zamontowa-no dwa kondensatory o pojemności 470 mF. Mają one za zadanie buforowanie spadków napięcia zasilania. Panel słoneczny został podłączony bezpośrednio do ogniwa zasilania. Schemat ideowy dodatkowych obwodów po-kazano na rysunku 2.

Budowę sterownika rozpoczynamy od zmian w mo-dule CC3200 LaunchPad. Aby zmniejszyć pobór prądu modułu, odlutowujemy diody D1 oraz D4. Żeby ak-tywować zewnętrzną antenę Wi-Fi usuwamy rezystor

Fotografia 1. Sterownik inteligentnej skrzynki na listy

Rysunek 2. Schemat elektryczny urządzenia: a) moduł zasilania, b) bariera optyczna

R111 oraz wykonujemy punkt lutowniczy w miejscu rezystora R110 (rysunek 3). Po dokonaniu zmian, do złą-cza J18 dołączamy antenę zewnętrzną Wi-Fi. Następnie do wejścia P08 mikrokontrolera CC3200 doprowadzamy

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl






TE

MA

T N

UM

ER

ULO

KA

LNE S

IEC

I R

AD

IOW

E

Rysunek 3. Podłączenie zewnętrznej anteny Wi-Fi. Zmiany w module CC3200 LaunchPad

Rysunek 4. Skrzynka na listy przekrój boczny a) brak listu w skrzynce b) list w skrzynce c) stan wejścia P08

fototranzystora). Wówczas fototranzystor jest otwarty, a na wejściu P08 mikrokontrolera CC3200 występuje poziom wysoki. Gdy do skrzynki zostanie wrzucony list, bariera optyczna zostanie przerwana, fototranzystor za-tkany, a na wejście P08 mikrokontrolera CC3200 zosta-nie wyzerowane. Opisaną zasadę działania zilustrowano na rysunku 4.

HibernacjaW sterowniku skrzynki na listy został oprogramowany tryb hibernacji mikrokontrolera CC3200. W trybie hi-bernacji pobór prądu mikrokontrolera wynosi jedynie około 4 mA. Wyłączony jest rdzeń procesora, nie działają moduły urządzeń peryferyjnych, nie jest odświeżana pa-mięć RAM (za wyjątkiem dwóch rejestrów 32-bitowych). Aktywny jest jedynie 48-bitowy licznik Slow Clock Coutertaktowany za pomocą rezonatora „zegarkowego” o często-tliwości 32768 Hz oraz wybrane wejścia mikrokontrolera

Do poprawnej pracy urządzenie pomiarowe z modułem CC3200 LauchPad wymaga dostępu do sieci Wi-Fi (2,4 GHz, standard IEEE 802.11 b/g/n). Należy zapewnić „widoczność” skrzynki i Access Point. Punktem dostępu do sieci może być router, komputer PC, telefon komórkowy. Parametry transmisji (nazwa SSID dla Access Point, szyfrowanie transmisji, ew. hasło dostępu do Access Point) wpisuje się w plikach konfiguracyjnych projektu.

sygnał z fototranzystora IR. Usuwamy zworkę z złącza J13 i do wyprowadzeń Vcc oraz GND złącza J20 dopro-wadzamy zasilanie urządzenia.

W obudowie urządzenia montujemy moduł CC3200 LaunchPad, akumulatorki i kondensatory buforujące. Na obudowie montujemy mini panel słoneczny i antenę Wi-Fi. Elementy bariery optycznej montujemy wewnątrz skrzynki na listy. Diodę nadawczą IR oraz fototranzystor IR montujemy na spodzie skrzynki na listy na jej prze-ciwległych ścianach. Elementy bariery optycznej muszą być skierowane ku sobie (dioda nadawcza w kierunku

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl


Krok

po

krok

u K

urs

y EP

Popr

zedn

ie c

zęśc

i ku

rsu

i do

datk

owe

mat

eria

ły d

ostę

pne

są n

a FT

P:ft

p://e

p.co

m.p

l, us

er:

1187

7, p

ass:

rag

jkdt

9

barierę optyczną IR. Mikrokontroler CC3200 obudzi się z uśpienia i rozpocznie wysłanie wiadomości e-mail. Cykl pracy urządzenia powtórzy się. Sposób działania sterownika zilustrowano na rysunku 5.

Przy braku połączenia z Access Point bądź błędu pod-czas wysyłania wiadomości e-mail mikrokontroler bez-warunkowo przechodzi w tryb hibernacji. Nad ciągłością pracy mikrokontroler CC3200 czuwa układ Watchdog. Domyślnie timer Watchdog jest wyłączony. Po zainicjo-waniu czas pracy układu Watchdog wynosi 50 sekund.

E-MailWiadomości e-mail do użytkownika są wysyłane przy wykorzystaniu serwera pocztowego Gmail za pomocą protokołu SMTP. Mikrokontroler CC3200 łączy się z ser-werem Gmail, loguje się do konta użytkownika poczty i korzystając z protokołu SMTP przesyła wiadomość dla użytkownika skrzynki na listy. W ustawieniach projektu należy podać adres oraz hasło konta e-mail w serwisie Gmail (plik configure.h). Dodatkowo, w ustawieniach konta należy włączyć dostęp dla mniej bezpiecznych aplikacji. Opcję, którą należy skonfigurować pokazano na rysunku 6.

OprogramowanieOprogramowania sterownika inteligentnej skrzynki na li-sty wykonano w środowisku CCSv6. Utworzony został projekt o nazwie iot_postbox. W projekcie użyto systemu czasu rzeczywistego freeRTOS, frameworka SimpleLink, driverów dla CC3200, biblioteki libmail do obsługi klienta SMTP (biblioteka w folderze SDK w lokalizacji /netapps/smtp/client). Dodatkowo, wykorzystano przygotowane przez Texas Instruments interfejsy do obsługi urządzeń peryferyjnych i sieci (uart, udma, wdt, network). Projekt został skonfigurowany zgodnie z opisem publikowanym w poprzednich częściach kursu. Pliki źródłowe projektu dostępne są w materiałach dodatkowych dołączonych do artykułu. W katalogu source zostały umieszczone pli-ki z konfiguracją linii wejścia-wyjścia mikrokontrolera CC3200. Konfiguracja linii wejścia-wyjścia została wy-generowana przy użyciu oprogramowania Pin Mux Tool. W katalogach hardware i system zostały umieszczone pliki źródłowe oprogramowania. W katalogu hardwarepliki do obsługi modułów sprzętowych mikrokontrole-ra CC3200 (UART, Watchdog). W katalogu system pliki do obsługi logiki pracy urządzenia (konfiguracja, obsługa sieci, wysyłanie wiadomości e-mail, obsługa trybu hiber-nacji itp.).

W oprogramowaniu uruchomiony zostały system czasu rzeczywistego freeRTOS. Utworzony został wą-tek o nazwie system (plik system.c). W wątku wywoły-wane są procedury EmailSendTask oraz HibernateEnter. W procedurze EmailSendTask jest zestawiane połączenie z Access Point oraz jest uruchamiana obsługa wysyłania wiadomości e-mail. Konfigurowane są parametry serwe-ra poczty (numer portu SMTP, adres IP serwera, metoda

(2, 4, 11, 13, 17, 24) tzw. wejścia HibWakeUp. Ze stanu hibernacji mikrokontroler może być wyprowadzony przez licznik oraz przez zmianę poziomu na wejściu HibWakeUp. Po wyjściu z trybu hibernacji mikrokontro-ler jest ponownie uruchamiany. Kod programu jest uru-chamiany od początku (jak po zerowaniu).

W oprogramowaniu sterownika skrzynki na listy mi-krokontroler CC3200 jest wyprowadzany ze stanu hiber-nacji za pomocą zmiany poziomu na wejściu HibWakeUp– licznik Slow Clock Couter jest nieużywany. Użytewejścia numer 17 (P08), do którego jest doprowadzony fototranzystor IR. Zmiana poziomu logicznego na wej-ściu z wysokiego (aktywna bariera optyczna, brak listu w skrzynce) na niski (przerwana bariera optyczna, list w skrzynce) sprawia, że mikrokontroler CC3200 przecho-dzi do trybu aktywnego.

FunkcjonalnośćZadaniem sterownika inteligentnej skrzynki na listy jest informowanie użytkownika o nowych listach w skrzyn-ce. Sterownik informuje użytkownika przesyłając wiado-mość e-mail.

Po włączeniu zasilania urządzenia konfigurowane są parametry pracy modułów peryferyjnych mikrokon-trolera CC3200 (inicjalizowanie UART i Watchdog, kon-figurowanie trybu hibernacji). Następnie mikrokontroler jest wprowadzany w tryb hibernacji. Wrzucenie listu do skrzynki (równoważne przerwaniu bariery optycznej IR) powoduje przejście mikrokontrolera do trybu aktyw-nego. Inicjowane są parametry pracy modułów peryferyj-nych mikrokontrolera. Następnie jest uruchamiana część programu odpowiedzialna za przesłanie wiadomości e--mail. Sterownik łączy z punktem dostępu do sieci Access Point, loguje się do serwera poczty SMTP (tu wykorzy-stałem gmail) i przesyła do użytkownika wiadomość e--mail. Na zakończenie mikrokontroler CC3200 ponownie jest wprowadzany w tryb hibernacji. Jeśli użytkownik wyjmie list ze skrzynki, to bariera optyczna IR zostanie załączona. Wrzucenie nowego listu do skrzynki przerwie

Rysunek 5. Uproszczony schemat pracy sterownika

Rysunek 6. Konfiguracja konta pocztowego Gmail

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl






Listing 1. Procedury do obsługi e-mailLong SetAdvancedEmailParameters(unsigned long destinationIp){ SlNetAppEmailOpt_t eMailParameters; // Set Email Server Parameters eMailParameters.Family = AF_INET; eMailParameters.Port = GMAIL_HOST_PORT; eMailParameters.Ip = destinationIp; eMailParameters.SecurityMethod = SL_SO_SEC_METHOD_SSLV3; eMailParameters.SecurityCypher = SL_SEC_MASK_SSL_RSA_WITH_RC4_128_MD5; return (sl_NetAppEmailSet(SL_NET_APP_EMAIL_ID, NETAPP_ADVANCED_OPT, \

sizeof(SlNetAppEmailOpt_t),(unsigned char*)&eMailParameters));}

long SetSourceEmail(){ SlNetAppSourceEmail_t sourceEmailId; memcpy(sourceEmailId.Username,GMAIL_USER_NAME,strlen(GMAIL_USER_NAME)+1); return (sl_NetAppEmailSet(SL_NET_APP_EMAIL_ID,NETAPP_SOURCE_EMAIL, \

strlen(GMAIL_USER_NAME)+1, (unsigned char*)&sourceEmailId));}

long SetSourceEmailPassword(){ SlNetAppSourcePassword_t sourceEmailPwd;

memcpy(sourceEmailPwd.Password,GMAIL_USER_PASS,strlen(GMAIL_USER_PASS)+1); return (sl_NetAppEmailSet(SL_NET_APP_EMAIL_ID,NETAPP_PASSWORD, \

strlen(GMAIL_USER_PASS)+1, (unsigned char*)&sourceEmailPwd));}

long SetDestinationEmail(){ SlNetAppDestination_t destEmailAdd; memcpy(destEmailAdd.Email,RCPT_RFC,strlen(RCPT_RFC)+1); return (sl_NetAppEmailSet(SL_NET_APP_EMAIL_ID,NETAPP_DEST_EMAIL, \

strlen(RCPT_RFC)+1, (unsigned char *)&destEmailAdd));}

long SetEmailSubject(){ SlNetAppEmailSubject_t emailSubject; memcpy(emailSubject.Value,EMAIL_SUB,strlen(EMAIL_SUB)+1); return (sl_NetAppEmailSet(SL_NET_APP_EMAIL_ID,NETAPP_SUBJECT, \

strlen(EMAIL_SUB)+1, (unsigned char *)&emailSubject));}

long SetEmailMessage(char * message){ char const value[] = „Hi\r\n” \ „From this site your postbox\r\n” \ „\r\n” \ „New letter is Avaliable !”; if(strlen(value)>63) return -1; memcpy(message,value,strlen(value)); *(message + strlen(value)) = 0; return 1;}

Import CCS Projects). W kolejnym kroku zmieniamy ustawienia oprogramowania. W pliku konfiguracyjnym configure.h ustawiamy nazwę SSID dla Access Point, hasło dostępu do Access Point oraz algorytm szyfrowa-nia transmisji danych. Podajemy nazwę i hasło do konta Gmail, jeśli nie mamy konta pocztowego Gmail, to należy je założyć. Podajemy adres odbiorcy wiadomości. Żeby aktywować układ Watchdog w opcjach projektu w za-kładce Predefined Symbols z pola Undefine NAME usuwa-my wpis WATCHDOG_ON a następnie do pola Pre-define NAME dodajemy wpis WATCHDOG_ON. Po dokonaniu zmian kompilujemy projekt (Project Build All). W wy-niku kompilacji jest tworzony plik binarny o nazwie iot_postbox.bin. Oprogramowanie wgrywamy korzystając z aplikacji CCS UniFlash (opis w poprzednich częściach kursu). Podczas programowania w złączu J13 należy za-montować zworkę.

Następnie w skrzynce na listy montujemy elementy bariery optycznej. Moc diody nadawczej IR regulujemy za pomocą potencjometru. Im większa moc diody nadaw-czej, a co za tym idzie – zasięg działania bariery optycz-nej, tym większy pobór prądu (dla 100 V zasięg działania bariery optycznej to około 4 centymetrów, pobór prądu to około 7 mA). Żeby zmniejszyć pobór prądu urządze-nia elementy bariery optycznej należy umieścić możli-wie jak najbliżej siebie oraz za pomocą potencjometru

TE

MA

T N

UM

ER

ULO

KA

LNE S

IEC

I R

AD

IOW

E

Podczas pracy sterownik inteligentnej szafy na ubrania wysyła komunikaty serwisowe (procedura DBG_PRINT). Komunikaty są wysyłane za pomocą UART. Aby odebrać informacje wysyłane przez sterownik należy dołączyć moduł LaunchPad do portu USB komputera PC, a zworki JP6 i JP7 ustawić w pozycji Flash. Wówczas w systemie operacyjnym Windows pod nazwą CC3200LP Dual Port zostanie aktywowany port COM do obsługi modułu LaunchPad. Parametry transmisji UART to: 115200, n, 8, 1.

kodowania transmisji, algorytm kodowania transmisji). Jest ustawiany adres oraz hasło konta Gmail używane-go do wysyłania wiadomości. Wprowadzane są adres odbiorcy, tytuł oraz treść wiadomości e-mail. Kod źród-łowy procedur do obsługi e-mail pokazano na listin-gu 1. W procedurze HibernateEnter jest włączany tryb uśpienia.

W programie można aktywować obsługę timera Watchdog. Czas pracy Watchdoga wynosi 50 sekund. Przy „zawieszeniu się” programu układ Watchdog wyko-na restart mikrokontrolera CC3200.

UruchomienieProjekt urządzenia pomiarowego dostępny jest w mate-riałach dodatkowych dołączonych do artykułu (folder iot_potboxs). Kopiujemy katalog z projektem do lokali-zacji c:/ti/ep/. Następnie uruchamiamy oprogramowanie Code Composer Studio i importujemy projekt (Project

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl


Krok

po

krok

u K

urs

y EP

Popr

zedn

ie c

zęśc

i ku

rsu

i do

datk

owe

mat

eria

ły d

ostę

pne

są n

a FT

P:ft

p://e

p.co

m.p

l, us

er:

1187

7, p

ass:

rag

jkdt

9

Fotografia 7. Sterownik inteligentnej skrzynki na listy podczas pracy

(zwiększając rezystancję) zmniejszyć moc diody na-dawczej. Zaprogramowany moduł CC3200 LaunchPad umieszczamy w obudowie. Usuwamy zworkę z złącza J13. Montujemy panel słoneczny. Przyłączamy elementy bariery optycznej IR i włączamy zasilanie. Na zakończe-nie montujemy sterownik na ogrodzeniu. Przykład insta-lacji sterownika pokazano na fotografii 7.

PodsumowanieW kolejnym, ostatnim odcinku kursu zaprezentujemy projekt serwera http. Zadaniem serwera będzie stero-wanie automatyką domu. Do budowy serwera wykorzy-stamy moduł startowy CC3200 LaunchPad. Działanie urządzenia zostanie zoptymalizowane pod kątem poboru mocy.

Łukasz Krysiewicz, EP

RE

KL

AM

A

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl







Projektowanie urządzeń z modułami GSMRozpoczynamy cykl artykułów stanowiący wprowadzenie do zastosowania modułów komunikacyjnych GSM w urządzeniach mikroprocesorowych. W kolejnych częściach zostaną omówione zasady projektowania sprzętu, korzystanie z poleceń AT modułów oraz zasady konstrukcji oprogramowania mikrokontrolera zapewniającego współpracę z modułem.

• zasilanie i antena,• interfejs karty SIM,• interfejs audio – mikrofon i głośnik,• interfejs UART,• linie sterowania i stanu modułu,• interfejs diagnostyczny.

Rozmieszczenie wyprowadzeń pokazano na ry-sunku 1. Do doprowadzenia głównego napięcia za-silającego służą linie VBAT. Ze względu na znaczny impulsowy pobór prądu moduł posiada po kilka linii zasilania VBAT i masy GND. Muszą one być połączone na płytce drukowanej urządzenia. Linia VRTC służy do podłączenia opcjonalnej baterii lub kondensatora „supercap”, który służy do podtrzymania zasilania we-wnętrznego zegara czasu rzeczywistego w czasie, gdy główne napięcie zasilania jest nieobecne.

Linia RF_ANT służy do przyłączenia anteny. Jeżeli używamy zewnętrznej anteny GSM, jej gniazdo należy umieścić jak najbliżej modułu M95, w odległości nie-przekraczającej kilku mm.

Linie o nazwach rozpoczynających się od SIM służą do dołączenia karty SIM. Linie SIM_VDD i SIM_GND powinny być dołączone wyłącznie do karty SIM – zapewniają one zasilanie karty przez moduł M95.Moduł umożliwi współpracę z dwiema kartami SIM. W takim przypadku wyprowadzenia 16, 17 i 18 słu-żą jako SIM2_DATA, SIM2_CLK i SIM2_VDD. Linie sygnałowe łączące moduł z kartą SIM powinny być wyposażone w rezystory szeregowe 22…47 V, i kon-densatory 33 pF połączone z masą, a jeżeli przewidu-jemy wymianę karty SIM przez użytkownika, należy również użyć układu zabezpieczenia ESD. Zasilanie każdej karty SIM powinno być zblokowane do masy SIM_GND kondensatorem 100 nF.

Linie AGND, MICxx, SPK1x i LOUDSPKx umożli-wiają dołączenie dwóch mikrofonów, słuchawki i głoś-nika. W zastosowaniach korzystających z toru audio istnieje możliwość przełączania pomiędzy dwoma zestawami złożonymi z mikrofonu i słuchawki lub głośnika.

Linie interfejsu UART – RXD, TXD, RTS, CTS, DTR, DCD i RI – służą do komunikacji szeregowej. Warto zauważyć, że większość producentów oznacza linie modułów GSM zgodnie z konwencją przyjętą dla urządzenia DCE. Oznacza to, że linia RXD jest wyj-ściem danych, a linia TXD – wejściem. Dokumentacja modułu M95 wykazuje pewną niekonsekwencję – linia RXD jest wejściem danych, a linia TXD – wyjściem (jak dla urządzenia DTE), jednak pozostałe linie interfejsu

Moduły GSM służą do komunikacji urządzeń przez sieć telefonii komórkowej. Umożliwiają nawiązywa-nie i odbieranie połączeń głosowych, nadawanie i od-biór wiadomości SMS, przesyłanie danych pomiędzy modemami oraz komunikację przez sieć Internet, np. nadawanie poczty elektronicznej oraz komunikację z serwerami w celu wymiany danych (w tym ściąganie plików i stron www). Nadają się więc one do różnych zastosowań – począwszy od prostych sterowników bram lub oświetlenia sterowanych dzwonieniem, po-przez alarmy, sterowniki/monitory obiektów z komu-nikacją SMS aż do sterowników z ciągłą komunikacją z obiektem przez Internet.

Typowe moduły GSM zapewniają pełną funkcjo-nalność telefonu komórkowego – inicjowanie i odbie-ranie połączeń głosowych, nadawanie i odbiór wiado-mości SMS oraz transmisję danych. Są przeznaczone do wbudowania w urządzenie mikroprocesorowe, więc nie mają interfejsu klawiatury ani wyświetlacza, a zamiast tego są wyposażone w interfejs komunikacyj-ny umożliwiający współpracę z mikrokontrolerem lub komputerem – zwykle jest to interfejs UART, niekiedy również USB.

Moduł Quectel M95Do celów demonstracyjnych wybrano tani i popularny moduł Quectel M95. Dokumentacja techniczna modu-łu jest dostępna na witrynie internetowej producenta – www.quectel.com.

Dwa podstawowe dokumenty – to Quectel_M95_Hardware_Design, opisujący układ od strony elek-trycznej oraz Quectel_M95_AT_Commands_Manual, zawierający opis poleceń modułu. Ponadto, producent publikuje serię not aplikacyjnych dotyczących projek-towania sprzętu i użycia poleceń.

Moduł ma wymiary 19,9 mm×23,6 mm×2,65 mm i jest przeznaczony do montażu powierzchniowego. Obudowa modułu M95 umożliwia zastosowanie go w konstrukcjach amatorskich i w urządzeniach ma-łoseryjnych. Może być łatwo przylutowana do płytki drukowanej, również w warunkach amatorskich, bez użycia specjalistycznego sprzętu.

Wyprowadzenia modułuPrzed rozpoczęciem projektowania warto zapoznać się ze schematem logicznym modułu i jego wyprowadze-niami. Quectel M95 przypomina tu inne typowe mo-duły GSM. Wszystkie wyprowadzenia można podzielić na kilka grup:

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

http://www.quectel.com


Krok

po

krok

u K

urs

y EP

Popr

zedn

ie c

zęśc

i ku

rsu

i do

datk

owe

mat

eria

ły d

ostę

pne

są n

a FT

P:ft

p://e

p.co

m.p

l, us

er:

1187

7, p

ass:

rag

jkdt

9

mają oznaczenia jak w urządzeniu DCE – linie RTS i DTR są wejściami, a linie CTS, DCD i RI – wyjściami.

Linia RTS pracuje jako RTR (Ready To Receive) – sygnał gotowości urządzenia nadrzędnego. Moduł nietransmituje danych przez interfejs UART, jeżeli to linia jest w stanie nieaktywnym (na poziomie wysokim).

Linia RI służy do sygnalizowania wszelkich zda-rzeń asynchronicznych przez moduł GSM. Jest ona uaktywniana m.in. przy rozmowie przychodzącej i przy nadejściu SMS.

W praktyce linie DTR, DCD i RI na ogół nie są uży-wane. Do połączenia z mikrokontrolerem sterującym używa się linii TXD i RXD oraz RTS i CTS. Użycie linii RTS jest potrzebne, gdy oprogramowanie mikrokon-trolera nie gwarantuje ciągłej gotowości do odbioru danych z modułu. Jeżeli nie używamy linii RTS, po-winna ona zostać na stałe zwarta do masy, sygnalizując w ten sposób gotowość mikrokontrolera do komunika-cji z modułem.

Linia CTS informuje mikrokontroler o gotowości modułu M95 do odbioru danych. Jej stan powinien być testowany przed wysłaniem każdego bajtu, gdyż mo-duł może nie być gotowy na przejęcie danych podczas wykonywania niektórych poleceń.

Moduł M95 jest wyposażony w 4 linie służące do włączania/wyłączania modułu i sygnalizacji jego stanu.

Wejście PWRKEY służy do włączania i wyłączania modułu. Jest to wejście przystosowane do sterowania z wyjścia typu „otwarty dren” lub przez tranzystor npn - jego stanem aktywnym jest zwarcie do masy. W celu włączenia modułu należy uaktywnić wejście na czas 2 sekund. W stanie włączenia moduł reaguje na uaktywnienie wejścia programowo – uaktywnienie wejścia na czas od 0,6…1 sekundy powinno spowodo-wać wyłączenie modułu, po uprzednim wylogowaniu go z sieci GSM.

Wejście EMERG_OFF umożliwia sprzętowe wymu-szenie wyłączenia modułu. Podobnie jak PWRKEY jest ono przystosowane do sterowania z wyjścia typu „ot-warty dren”. W celu wyłączenia modułu należy uak-tywnić wejście EMERG_OFF na czas nie krótszy niż 20 ms. Firma Quectel, podobnie jak inni producenci modułów GSM, przyznaje, że moduł może się zawiesić podczas pracy i w związku z tym urządzenie powinno być wyposażone w możliwość awaryjnego, sprzętowe-go zerowania modułu.

Wyjścia STATUS i NETLIGHT służą do sterowania diodami LED sygnalizującymi stan modułu. Ich ograni-czona obciążalność prądowa nie umożliwia bezpośred-niego podłączenia diod – mogą one natomiast sterować tranzystorami npn służącymi do sterowania diod.

Wyjście STATUS sygnalizuje stan modemu. Poziom wysoki oznacza stan włączenia modułu, a poziom ni-ski – stan wyłączenia. Przy włączaniu i wyłączaniu modułu przez wejście PWRKEY należy sprawdzać stan wyjścia STATUS.

Wyjście NETLIGHT służy do sygnalizacji stanu po-łączenia z siecią GSM. Jego charakterystyka elektrycz-na jest taka sama, jak wyjścia STATUS. Stan połącze-nia jest sygnalizowany przez odstęp pomiędzy rozbły-skami diody, który wynosi:

• 800 ms, jeśli moduł nie jest zalogowany w sieciGSM,

• 2 s, jeśli moduł jest zalogowany i aktualnie nietransmituje danych,

• 600 ms – podczas transmisji danych.Wyjście VDD_EXT udostępnia stabilizowane we-

wnątrz modułu napięcie 2,8 V, które może być uży-te do zasilania układów połączonych z modułem. Maksymalny pobór prądu przez układy zewnętrzne za-silane z tego wyjścia może wynosić do 20 mA. Wyjście to jest aktywne tylko wtedy, gdy modem jest włączony. Jego użycie zostanie opisane w dalszej części tekstu.

Linie DBG_RXD i DBG_TXD służą do celów diag-nostycznych i nie są wykorzystywane w prostych ukła-dach z modułem M95.

Projektowanie urządzeń z modułami GSM

Zasilanie modułuModuł GSM narzuca szczególne wymagania na układ zasilania. Ciągły pobór prądu przez moduł nie prze-kracza kilkudziesięciu mA, jednak podczas komu-nikacji z siecią GSM średni pobór prądu rośnie do 400..600 mA, przy czym ma on charakter impulso-wy – układ nadajnika radiowego pobiera prąd krótkimi impulsami o natężeniu dochodzącym nawet do 2 A. Jednocześnie producent określa maksymalny dopusz-czalny chwilowy spadek napięcia zasilania podczas pracy modułu – dla M95 wynosi on 400 mV.

Dla większości modułów, w tym dla M95, dopusz-czalny zakres napięć zasilania wynosi 3,3…4.0 V. Częstym błędem projektowym, zwykle skutkującym błędną pracą urządzeń, jest zasilanie modułów GSM z napięcia 3,3 V, z którego zasilane są również inne części urządzenia. Nie należy tego robić z dwóch po-wodów – moduł powoduje zaburzenia i wahania na-pięcia zasilającego, co może mieć negatywny wpływ

Rysunek 1. Rozmieszczenie wyprowadzeń modułu Quectel M95

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl






Sterowanie włączaniem i wyłączaniem modułu przez mikrokontrolerPonieważ linie PWRKEY i EMERG_OFF są aktywowa-ne przez zwarcie do masy, mogą one być sterowany bezpośrednio z wyjść portu GPIO mikrokontrolera pracujących w trybie z otwartym drenem. Projektując oprogramowanie należy zwrócić uwagę na to, by pod-czas inicjowania zagwarantować właściwe wysterowa-nie linii – należy tu kolejno:

• ustawić wysoki poziom linii portu w rejestrzewyjściowym,

• włączyć tryb OD dla linii portu,• ustawić linię jako wyjście.

Połączenie interfejsu UARTNależy zwrócić uwagę na to, że układy logiczne mo-dułu pracują w standardzie napięciowym CMOS 2,8 V. Projektując połączenie modułu z otoczeniem należy za-pewnić właściwe poziomy logiczne na wejściach inter-fejsu UART modułu. Wejścia modułów GSM są zwykle bardzo podatne na zjawisko latchup. Nie wolno więc sterować wejść modułu bezpośrednio z wyjść układów logicznych, w tym mikrokontrolerów, zasilanych napię-ciem wyższym od 3,0 V. Następny problem, to wrażli-wość na stan wysoki na wejściach logicznych w czasie, gdy moduł nie jest włączony – nie wolno wymuszać wy-sokiego poziomu logicznego na wejściach, gdy moduł nie jest aktywny, gdyż również grozi to zjawiskiem latchuppowodującym często uszkodzenie układów modułu.

Zabezpieczenie modułu przed uszkodzeniem na skutek podania na wejścia interfejsu UART napięcia przekraczającego napięcie zasilania można rozwiązać na dwa sposoby.

Pierwsza możliwość – to zastosowanie do buforo-wania sygnałów wejściowych dla modułu GSM układu

na działanie innych układów elektronicznych, a niska wartość napięcia zasilania praktycznie uniemożliwia zapewnienie poprawnego zasilania modułu, co powo-duje jego niestabilną pracę i zawieszanie.

Chcąc zapewnić poprawną pracę modułu należy zasilać go napięciem o wartości zbliżonej do górnej granicy dopuszczalnego zakresu – zalecane wartości to 3,9…4,2 V. Taki wybór napięcia zasilania zapewnia poprawne działanie modułu podczas nadawania oraz umożliwia uproszczenie układów zasilających dzięki zmniejszeniu wymagań dotyczących odpowiedzi im-pulsowej stabilizatora napięcia.

Urządzenia z modułami GSM są zwykle zasila-ne z zasilaczy sieciowych, dostarczających napięcia 5…12 V. W wypadku zasilacza +5 V możemy użyć stabilizatora liniowego LDO lub stabilizatora impul-sowego. Przy wyższych napięciach zasilania koniecz-ne jest zastosowanie stabilizatora impulsowego, gdyż stabilizator liniowy musiałby wytracać zbyt dużą moc w postaci ciepła.

Zastosowany układ stabilizatora liniowego powi-nien charakteryzować się dobrą odpowiedzią impulso-wą. Można tu np. użyć układu Sipex SPX3819 w wersji z regulowanym napięciem wyjściowym. Do konstrukcji stabilizatora impulsowego można użyć np. układu se-rii Microchip MCP163xx. Zastosowany układ powinien umożliwiać pracę ciągłą z natężeniem prądu 600 mA.

Zasilanie mikrokontroleraPonieważ w urządzeniu musimy mieć zasilacz do-starczający napięcia ok. 4 V dla modułu, do zasilania mikrokontrolera możemy użyć stabilizatora LDO, zasi-lanego napięciem zasilania modułu i wytwarzającego napięcie 3,3 V dla mikrokontrolera. Można tu użyć np. układu LM1108SF-3.3 lub LM1117-3.3.

Rysunek 2. Schemat ideowy przykładowej aplikacji modułu Quectel M95

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl


Krok

po

krok

u K

urs

y EP

Popr

zedn

ie c

zęśc

i ku

rsu

i do

datk

owe

mat

eria

ły d

ostę

pne

są n

a FT

P:ft

p://e

p.co

m.p

l, us

er:

1187

7, p

ass:

rag

jkdt

9

logicznego zasilanego z wyjścia VDD_EXT modułu. Do tego celu najlepiej zastosować układ z rodziny tolerującej podwyższone napięcia na wejściach, np. 74LVC2G17. W ten sposób jednocześnie zabezpieczymy moduł przed podaniem na wejście napięcia w stanie wyłączenia jak i zapewnimy trans-lację poziomów logicznych pomiędzy mikrokontrolerem zasilanym dowol-nym napięciem z zakresu 3…5 V i modułem.

W praktyce nie ma powodu, by w urządzeniu używać mikrokontrolera zasilanego napięciem innym niż 3,3 V. W takim przypadku również musimy zadbać o właściwe wysterowanie wejść RXD i RTS, tak, aby nie uszkodzić modułu. Proste zabezpieczenie modułu polega na:

• Ustawieniu wyjść mikrokontrolera sterujących liniami RXD i RTS mo-dułu w tryb OD.

• Podciągnięciu tych wyjść do wyjścia zasilania VDD_EXT rezystoramirzędu 3.3..4.7 kV.

• Dodatkowym zabezpieczeniu wejść rezystorami szeregowymi 2…3,3 kV.Poziomy wejściowe mikrokontrolera zasilanego napięciem 3,3 V

są zgodne z poziomami wyjściowymi modułu pracującymi w standardzie logicznym 2,8 V, więc nie jest tu potrzebna translacja poziomów. Dla zabez-pieczenia przed skutkami ewentualnych błędów w oprogramowaniu można użyć rezystorów szeregowych 2…3,3 kV.

Ponadto, w celu stłumienia ewentualnych zaburzeń pochodzących z bloku radiowego należy wszystkie używane linie interfejsu UART zabloko-wać do masy kondensatorami ceramicznymi 33…39 pF.

Filtrowanie zasilania modułuZe względu na częstotliwości pracy bloku radiowego oraz impulsowy cha-rakter nadawania moduły GSM wymagają starannego podejścia do filtrowa-nia zasilania. O ile producent nie zaleci inaczej, do wejścia zasilania modu-łu powinny być kolejno dołączone następujące kondensatory:

• NP0 8,2 pF – do filtrowania zaburzeń z bloku radiowego działającegow pasmie 1800…2100 MHz.

• NP0 39 pF – do filtrowania zaburzeń z bloku radiowego w pasmie900 MHz.

• X7R 100 nF – do filtrowania zasilania całego układu.• Tantalowy 330 mF do kompensowania szybkich skoków napięcia.• Aluminiowy low ESR min. 1500 mF (lub min. 2 szt 1000 mF) do magazy-

nowania energii potrzebnej podczas nadawania (chwilowy pobór prądumoże wtedy dochodzić do 2 A).Kondensatory aluminiowe powinny być wysokiej jakości, o podwyższo-

nej temperaturze roboczej. Kondensatory te nagrzewają się podczas pracy modułu, co może powodować ich szybką degradację wskutek wysychania elektrolitu.

Wszystkie kondensatory powinny być umieszczone jak najbliżej wejścia zasilania modułu, a ścieżki obwodu drukowanego służące do doprowadze-nia masy i zasilania powinny być jak najszersze.

Sygnalizacja stanuJeżeli w urządzeniu znajduje się mikrokontroler, można go również użyć do sterowania diod LED służących do sygnalizacji stanu, eliminując w ten sposób konieczność stosowania tranzystorów wzmacniających. Diody mogą być sterowane z wyjść PWM mikrokontrolera, co umożliwia uzyskanie do-datkowej funkcjonalności sygnalizacji, wykraczającej poza możliwości sa-mego modułu M95.

Przykładowy schemat urządzenia z modułem M95 zaprojektowanego z uwzględnieniem powyższych uwag przedstawiono na rysunku 2.

PodsumowanieW kolejnym odcinku serii zostaną przedstawione podstawowe polecenia AT modułu Quectel M95.

Grzegorz Mazur

BibliografiaQuectel M95 Hardware Design v1.3, Quectel 2013Quectel M95 AT Commands Manual v1.3, Quectel 2013

RE

KL

AM

A

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

http://www.elektronikab2b.pl/ire






W dotychczasowych częściach kursu programowania aplikacji mobilnych pokazaliśmy, jak skorzystać z niektórych modułów dostępnych w telefonie lub tablecie oraz jak wysyłać proste zapytania przez Internet. Jednakże sensowne wykorzystanie zasobów sprzętowych wymaga bardziej dynamicznej komunikacji, której samymi żądaniami HTTP, inicjowanymi z systemu mobilnego, nie da się zrealizować. Dlatego teraz zademonstrujemy sposób użycia interfejsu komunikacyjnego Bluetooth.

Programowanie aplikacji mobilnych (4)Komunikacja Bluetooth

po identyfikatorach, będących najczęściej numerami MAC. Oprócz nic, urządzenia mogą mieć swoje nazwy, dzięki którym użytkownik może łatwo rozpoznać, z któ-rym sprzętem chce się komunikować. Aby rozpocząć komunikację, trzeba nawiązać połączenie z urządze-niem o określonym identyfikatorze. Jeśli identyfikator jest nieznany, przeprowadza się procedurę wykrywania, która pozwala na uzyskanie listy pobliskich urządzeń z włączonymi interfejsami Bluetooth. Można z niej wy-brać pożądany sprzęt i spróbować nawiązać połączenie. Czasem jednak konieczne będzie tzw. parowanie, czyli autoryzowanie urządzeń, by mogły się ze sobą komu-nikować. Najczęściej parowanie odbywa się poprzez wprowadzenie 4-cyfrowego kodu PIN, podanego przez jedno z urządzeń (lub zapisanego w instrukcji tego urządzenia). Parowanie pozwala zapisać dany sprzęt Bluetooth w pamięci, co umożliwia automatyczne łą-czenie się np. telefonu z wybranym urządzeniem. Warto też wspomnieć o klasach urządzeń Bluetooth, które w ogólny sposób określają przeznaczenie danego sprzę-tu. Nie chodzi jednak o klasy interfejsu radiowego, które związane są z mocą nadawczą. Klasy urządzeń (Class of Device) są tworzone poprzez sumę bitową wartości od-powiadających poszczególnym funkcjom i cechom, opi-sującym dane urządzenie. Opis klas urządzeń Bluetooth zawarto w tabelach 1, 2 i 3.

Polecenia wtyczki Bluetooth SerialZainstalowany plugin tworzy obiekt bluetoothSerial, który zawiera 19 metod. Można je podzielić na dwie kategorie: metody odpowiadające za zestawianie połą-czeń i ustawienia interfejsu oraz funkcje do przesyłania i odbierania danych w oparciu o istniejące połączenie. Pierwsza grupa obejmuje następujące funkcje:

• enable(sukces, porażka) – funkcja ta działa tyl-ko w systemie Android i pozwala na wyświetlenieużytkownikowi komunikatu, by włączył interfejsBluetooth w urządzeniu mobilnym. Jeśli to zrobi,wywoływana jest funkcja, której nazwa jest podanajako parametr sukces, a jeśli nie – funkcja, której na-zwa jest podana jako drugi parametr;

• isEnabled(sukces, porażka) – funkcja sprawdzają-ca, czy interfejs Bluetooth jest włączony;

Będziemy bazować na projekcie sterowania bramą, ta-kim jak wykonaliśmy w trzeciej części kursu, czyli po-dzielonym na dwie części: pilot zdalnego sterowania i napęd, ale zastępujemy poprzednie funkcje nowymi, więc tworzymy pliki kodu aplikacji od nowa.

Standardowy BluetoothModułu Bluetooth telefonu użyjemy do łączenia się z bramą, tak by móc sterować jej pracą bezprze-wodowo, bez Wi-Fi czy sieci komórkowej. Niestety, ze względu na ograniczenia najbardziej popularne-go, sprawdzonego i wygodnego pluginu do Cordovy obsługującego Bluetooth, będziemy zmuszeni łączyć się z niezależnym modułem Bluetooth napędu bramy. Używana przez nas wtyczka nie pozwala na komuni-kację pomiędzy dwoma urządzeniami mobilnymi. Nie zmniejsza to jednak wartości dydaktycznej przykła-du – pokażemy jak wysyłać dane oraz jak je odbierać, a także jak w ogóle zarządzać całą komunikacją. Trzeba mieć przy tym na uwadze, że istnieją też duże różnice w implementacji Bluetooth pomiędzy poszczególnymi mobilnymi systemami operacyjnymi i wtyczka działa nieco inaczej na każdym z systemów. Jest kompaty-bilna z Androidem i Windows Phone, gdzie korzysta z typowego Bluetootha. W systemie iOS działa tylko z urządzeniami z modułami RedBearLab BLE, Adafruit Bluefruit LE, Laird BL600 i BlueGiga, czyli z iPho-ne 4S, iPhone 5, iPod 5 i iPadami 3 lub nowszymi – umożliwia na nich pracę jedynie w trybie BluetoothLow Energy. Ponieważ (tak jak i większość czytelni-ków) przykłady kompilujemy pod Androida, to na nim się skoncentrujemy.

Wymieniona wtyczka to com.megster.cordova. bluetoothserial, która w naszym przypadku pobrała się w wersji 0.4.2. Instalujemy ją tak jak inne pluginy, w projekcie pilota bramy. Będziemy za jej pomocą za-mienić dotychczas używaną komunikację ethernetową na żądania Bluetooth.

Zaczniemy od wyjaśnienia, jak działa Bluetooth z punktu widzenia programisty, bez wnikania w szcze-góły warstwy fizycznej.

Bluetooth jest interfejsem szeregowym, a komuni-kacja pomiędzy urządzeniami odbywa się po formal-nym nawiązaniu połączenia. Urządzenia rozpoznają się

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl


Krok

po

krok

u K

urs

y EP

Popr

zedn

ie c

zęśc

i ku

rsu

i do

datk

owe

mat

eria

ły d

ostę

pne

są n

a FT

P:ft

p://e

p.co

m.p

l, us

er:

1187

7, p

ass:

rag

jkdt

9

Tabela 1. Bity 13…23 24-bitowego numeru CoD, opisującego klasę urządzenia Bluetooth. Najstarsze bity określają typu usług realizowanych przez urządzenie

Bity Główna klasa oferowanych usług23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Ograniczony tryb wykrywania0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 Zarezerwowane0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 Zarezerwowane0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 Pozycjonowanie0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 Usługi sieciowe0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 Usługi wyjścia0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 Usługi wejścia0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 Przesyłanie obiektów0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Audio0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Telefonia1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Informacje

Tabela 2. Bity 8…12 24-bitowego numeru CoD Bluetooth, określające główny typ urządzenia

Bity Główna klasa urządzenia12 11 10 9 8

0 0 0 0 0 Pozostałe0 0 0 0 1 Komputery0 0 0 1 0 Telefony0 0 0 1 1 Urządzenia sieciowe0 0 1 0 0 Urządzenia audio/wideo0 0 1 0 1 Urządzenia peryferyjne0 0 1 1 0 Urządzenia do obrazowania0 0 1 1 1 Urządzenia noszone0 1 0 0 0 Zabawki0 1 0 0 1 Urządzenia medyczne1 1 1 1 1 Nieskategoryzowane

• connectInsecure(adres_lub_identyfikator, sukces,porażka) – funkcja działająca jedynie na Androidziei pozwalająca na podłączenie niektórych starszychurządzeń Bluetooth. Takie połączenie jest niezabez-pieczone i jest podatne na różnego rodzaju ataki,w związku z czym zaleca się stosowanie zwykłejmetody connect(), o ile tylko to możliwe;

• isConnected(sukces, porażka) – prosta funkcja, po-zwalająca sprawdzić, czy telefon jest aktualnie pod-łączony do jakiegoś urządzenia Bluetooth;

• disconnect(sukces, porażka) – funkcja umożliwia-jąca przerwanie aktywnego połączenia. Przyjmujeopcjonalne parametry. Funkcja porażki jest wywo-ływana tylko, gdy wystąpi błąd (np. gdy interfejsBluetooth jest wyłączony), a samo zakończenie po-łączenia powoduje wywołanie funkcji podanej jakoostatni parametr w momencie wywoływania funkcjiconnect() lub connectInsecure();

• readRSSI(sukces, porażka) – funkcja umożliwia-jąca odczyt aktualnej mocy sygnału pochodzącegoz podłączonego urządzenia Bluetooth. W przypad-ku sukcesu, przekazuje stosowną wartość jako para-metr. Funkcja eksperymentalna;

• showBluetoothSettings(sukces, porażka) – funkcjaotwierająca okno ustawień Bluetooth, przyjmującaopcjonalnie dwa parametry. Metoda ta nie działaw systemie iOS.Przykładowa procedura nawiązania połączenia,

może obejmować następujące funkcje, wywoływane po sobie, z tym, że poprzez przekazywanie nazw jako parametru „sukces”:

• sprawdzenie, czy Bluetooth jest włączony:isEnabled(),

• poproszenie użytkownika o włączenie interfejsu:enable(),

• wykrycie dostępnych, sparowanych urządzeń: list(),• nawiązanie połączenia: connect(),• przesyłanie danych z regularnym sprawdzaniem

funkcją isConnected() czy połączenie jest wciążutrzymane,

• rozłączenie połączenia: disconnect().Transmisję danych z użyciem omawianego pluginu

może być prowadzony na kilka różnych sposobów. Oto przydatne funkcje:

• available(sukces, porażka) – funkcja sprawdza, iledanych znajduje się w buforze odczytu interfejsuBluetooth urządzenia mobilnego. Uzyskana wartośćjest przekazywana jako parametr funkcji sukces;

• discoverUnpaired(sukces, porażka) – kolejna funk-cja wspierana tylko przez system Android. Pozwalana wykrycie w otoczeniu niesparowanych urządzeńBluetooth. Jeśli operacja się powiedzie, do funkcjio nazwie podanej jako pierwszy parametr przeka-zywany jest obiekt zawierający listę znalezionych urządzeń. Obiekt zwiera ich klasy, identyfikatory, adresy (w przypadku Androida identyczne z iden-tyfikatorami) i nazwy;

• list(sukces, porażka) – funkcja przeznaczonado wykrywania pobliskich, sparowanych urzą-dzeń Bluetooth, choć w systemie iOS wyświetla-ne są wszystkie okoliczne, a nie tylko sparowane.W Androidzie przekazuje funkcji sukces obiektidentycznie skonstruowany, jak w przypadkufunkcji discoverUnpaired(). W iOSie obiekt niezawiera klasy ani adresu, tylko id, uuid (iden-tyczne z id i będące zarazem adresem), nazwę,a niekiedy także informację o mocy sygnału.W Windows Phone podawane są identyfikatory,będące adresami MAC z dodatkowymi nawiasamioraz nazwy;

• connect(adres_lub_identyfikator, sukces, poraż-ka) – funkcja ta służy do nawiązywania połączeniaz urządzeniem o znanym adresie lub identyfika-torze. W przypadku iOSa, jeśli nie poda się żad-nego identyfikatora, nawiązywane jest połączeniez pierwszym znalezionym sprzętem. Funkcje suk-cesu i porażki nie przyjmują żadnych parametrów.Ostatnia z nich wywoływana jest nie tylko gdy wy-stąpi błąd, ale również w momencie zakończeniapołączenia poleceniem disconnect();

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl






Tabela 3. Bity 2…7 24-bitowego numeru CoD Bluetooth, określające podklasy dla poszczególnych klas głównych urządzenia. Wartości „X” oznaczają możliwość przeprowadzenia sumowania bitowego w ra-mach danej podklasy, celem wskazania wielofunkcyjności danego urządzenia. Pozostałe konfiguracje bitowe są zarezerwowane. Bity #0 i #1 przyjmują wartość 0.

Bity Podklasa urządzenia Bluetooth7 6 5 4 3 2

Klasa główna: komputer0 0 0 0 0 0 Nieskategoryzowane0 0 0 0 0 1 Komputer biurkowy0 0 0 0 1 0 Serwer0 0 0 0 1 1 Laptop0 0 0 1 0 0 Mały komputer przenośny0 0 0 1 0 1 Komputer wielkości dłoni0 0 0 1 1 0 Komputer wielkości zegarka0 0 0 1 1 1 Tablet

Klasa główna: telefon0 0 0 0 0 0 Nieskategoryzowane0 0 0 0 0 1 Komórkowy0 0 0 0 1 0 Bezprzewodowy0 0 0 0 1 1 Smartfon0 0 0 1 0 0 Modem przewodowy0 0 0 1 0 1 ISDN

Klasa główna: urządzenie sieciowe0 0 0 X X X W pełni dostępne0 0 1 X X X Obciążone w od 1% do 17%0 1 0 X X X Obciążone w od 17% do 33%0 1 1 X X X Obciążone w od 33% do 50%1 0 0 X X X Obciążone w od 50% do 67%1 0 1 X X X Obciążone w od 67% do 83%1 1 0 X X X Obciążone w od 83% do 99%1 1 1 X X X Aktualnie niedostępne

Klasa główna: urządzenie audio/wideo0 0 0 0 0 0 Nieskategoryzowane0 0 0 0 0 1 Zestaw słuchawkowy z mikrofonem0 0 0 0 1 0 Zestaw głośnomówiący0 0 0 0 1 1 Zarezerwowane0 0 0 1 0 0 Mikrofon0 0 0 1 0 1 Głośnik0 0 0 1 1 0 Słuchawki0 0 0 1 1 1 Przenośne audio0 0 1 0 0 0 Audio samochodowe0 0 1 0 0 1 Dekoder TV0 0 1 0 1 0 Sprzęt Hi-Fi audio0 0 1 0 1 1 Magnetowid0 0 1 1 0 0 Aparat fotograficzny0 0 1 1 0 1 Kamera0 0 1 1 1 0 Wyświetlacz wideo0 0 1 1 1 1 Wyświetlacz wideo z głośnikiem0 1 0 0 0 0 Urządzenie do wideokonferencji0 1 0 0 0 1 Zarezerwowane0 1 0 0 1 0 Gra wideo

Klasa główna: urządzenie peryferyjne0 0 X X X X Ani klawiatura ani inne urządzenie wskazujące0 1 X X X X Klawiatura1 0 X X X X Urządzenie wskazujące1 1 X X X X Urządzenie wskazujące z klawiaturąX X 0 0 0 0 NieskategoryzowaneX X 0 0 0 1 DżojstikX X 0 0 1 0 Pad do gierX X 0 0 1 1 Pilot zdalnego sterowaniaX X 0 1 0 0 Urządzenie dotykoweX X 0 1 0 1 Tablet graficznyX X 0 1 1 0 Czytnik kart (np. SIM)X X 0 1 1 1 Cyfrowe pióroX X 1 0 0 0 Ręczny skaner kodówX X 1 0 0 1 Urządzenie do detekcji gestów (np. różdżka)

Klasa główna: urządzenie do obrazowaniaX X X 1 0 0 WyświetlaczX X 1 X 0 0 Aparat fotograficznyX 1 X X 0 0 Skaner1 X X X 0 0 Drukarka

Klasa główna: urządzenie noszone0 0 0 0 0 1 Zegarek

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl


Krok

po

krok

u K

urs

y EP

Popr

zedn

ie c

zęśc

i ku

rsu

i do

datk

owe

mat

eria

ły d

ostę

pne

są n

a FT

P:ft

p://e

p.co

m.p

l, us

er:

1187

7, p

ass:

rag

jkdt

9

na wysłanie przez szeregowy interfejs Bluetooth pa-kiety danych, którym może być ciąg znaków, tablica liczb całkowitych (również podana w postaci warto-ści szesnastkowych) lub obiekt klasy ArrayBuffer.Wymiana danych, po pomyślnym nawiązaniu połą-

czenia, może polegać np. na wywołaniu funkcji subscri-be(), której drugim parametrem będzie funkcja obejmu-jąca wywołanie metody write(). Dzięki temu urządzenie mobilne będzie mogło stale monitorować dane nadcho-dzące przez Bluetooth i odpowiadać na nadchodzące żądania.

Bluetooth w przykładzieW naszym przypadku użyjemy interfejsu Bluetooth do otwierania i zamykania bramy poprzez przesyłanie jednoliterowych komend z pilota do napędu. Na pro-gram składać się będzie funkcja inicjalizacji połącze-nia Bluetooth, uruchamiana przy włączeniu pilota oraz przypisane do przycisków polecenia do przesyłania in-formacji interfejsem Bluetooth.

Inicjalizację połączenia należy rozpocząć od wy-krycia niesparowanego urządzenia poleceniem blueto-othSerial.discoverUnpaired(). Jeśli polecenie uda się pomyślnie wykonać, przechodzimy przez listę znale-zionych urządzeń, w poszukiwaniu tego jednego, które chcemy obsługiwać, a adres tego jednego urządzenia, zapisujemy – listing 1.

We fragmencie programu na list. 1, do iteracyjne-go przeglądania listy znalezionych urządzeń używamy funkcji forEach. Kluczowe jest natomiast dokonanie połączenia z użyciem polecenia bluetoothSerial.con-nect(), dzięki któremu wszystkie przesyłane następ-nie dane Bluetoothem będą kierowane odpowiedniego urządzenia.

Należy przy tym zaznaczyć, że skanowanie otocze-nia i nawiązywanie połączenia Bluetooth trwa trochę

• read(sukces, porażka) – metoda pobiera z buforuodczytu wszystkie dostępne dane i przekazuje jejako parametr funkcji sukces. Jeśli w buforze niebyło żadnych danych, wciąż wywoływana jest funk-cja sukces tyle, że jej parametrem będzie pusty ciągznaków;

• readUntil(ogranicznik, sukces, porażka) – funkcjaułatwiająca odczyt ciągów znaków, zakończonychokreślonym ogranicznikiem. Pozwala np. na łado-wanie danych linia po linii (ogranicznik ‘\n’), któresą przekazywane jako parametr funkcji sukces. Jeślibufor jest pusty, lub nie zawiera znaku ograniczni-ka, funkcja sukces wywoływana jest z pustym cią-giem znaków;

• subscribe(ogranicznik, sukces, porażka) – metodaułatwiająca cykliczne odczytywanie ciągów znakówz interfejsu Bluetooth. Stale monitoruje zawartośćbufora i wywołuje funkcję sukces, gdy tylko w bufo-rze pojawi się określony ogranicznik. Przekazywaneparametry są identyczne, jak w readUntil(). Funkcjadziała w pętli, aż do momentu wywołania poleceniaunsubscribe();

• unscubscribe(sukces, porażka) – metoda przerywa-jąca działanie funkcji subscribe();

• subscribeRawData(sukces, porażka) – metoda ana-logiczna do funkcji subscribe(), ale przeznaczonado danych binarnych. Jest wywoływana, gdy do bu-fora Bluetooth trafią jakiekolwiek dane. Odczytanedane są przekazywane do funkcji sukces w postaciobiektu klasy ArrayBuffer;

• unsubscribeRawData(sukces, porażka) – metodaprzerywająca działanie funkcji subscribeRawData();

• clear(sukces, porażka) – metoda ta czyści bufor in-terfejsu Bluetooth;

• write(dane, sukces, porażka) – jedyna funkcja słu-żąca do przesyłu, a nie odbioru danych. Pozwala

Tabela 3. c.d.Bity Podklasa urządzenia Bluetooth

7 6 5 4 3 20 0 0 0 1 0 Pager0 0 0 0 1 1 Kurtka0 0 0 1 0 0 Hełm0 0 0 1 0 1 Okulary

Klasa główna: zabawka0 0 0 0 0 1 Robot0 0 0 0 1 0 Pojazd0 0 0 0 1 1 Lalka0 0 0 1 0 0 Kontroler0 0 0 1 0 1 Gra

Klasa główna: urządzenie medyczne0 0 0 0 0 0 Niezdefiniowane0 0 0 0 0 1 Miernik ciśnienia0 0 0 0 1 0 Termometr0 0 0 0 1 1 Waga0 0 0 1 0 0 Miernik poziomu glukozy0 0 0 1 0 1 Miernik stężenia CO2 we krwi0 0 0 1 1 0 Ciśnieniomierz lub pulsomierz0 0 0 1 1 1 Urządzenie do prezentacji informacji o zdrowiu0 0 1 0 0 0 Krokomierz0 0 1 0 0 1 Analizator składu ciała0 0 1 0 1 0 Pikflometr0 0 1 0 1 1 Urządzenie do kontroli przyjmowania leków0 0 1 1 0 0 Proteza kolana0 0 1 1 0 1 Proteza kostki0 0 1 1 1 0 Urządzenie ogólnomedyczne0 0 1 1 1 1 Urządzenie usprawniające poruszanie się

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl






Listing 1. Wykrycie niesparowanych urządzeńdevices.forEach(function(device) { if (device.name==”Brama”) { app.btaddr=device.address; bluetoothSerial.connect(app.btaddr, function(){alert(„połączono”);}, function(){alert(„zakończono połączenie”);}); }})

Listing 2. Kod JavaScriptvar app = { initialize: function() { this.bindEvents(); }, bindEvents: function() { document.addEventListener(‚deviceready’, this.onDeviceReady, false); }, onDeviceReady: function() { app.receivedEvent(‚deviceready’); app.bt1(); $(„#openButton”).click(function(){

bluetoothSerial.write(‘o’, function(){alert(„otwarto”);}, function(){alert(„wystąpił błąd”);}); }); $(„#closeButton”).click(function(){ bluetoothSerial.write(‘z’, function(){alert(„zamknięto”);}, function(){alert(„wystąpił błąd”);}); }); },

receivedEvent: function(id) { var parentElement = document.getElementById(id); var listeningElement = parentElement.querySelector(‚.listening’); var receivedElement = parentElement.querySelector(‚.received’); listeningElement.setAttribute(‚style’, ‚display:none;’); receivedElement.setAttribute(‚style’, ‚display:block;’); console.log(‚Received Event: ‚ + id); }, btaddr:null, bt1 : function(){ bluetoothSerial.discoverUnpaired(function(devices) {

devices.forEach(function(device) {alert(device.address);if (device.name==”Brama”){

app.btaddr=device.address;bluetoothSerial.connect(app.btaddr, function(){alert(„połączono”);}, function()

{alert(„zakończono połączenie”);});}

}) }, function(){

alert(„error”); }); },};app.initialize();

Listing 3. Kod HTML (tylko fragment BODY)<body> <div class=”app”> <h1>Apache Cordova</h1> <div id=”deviceready” class=”blink”>

<p class=”event listening”>Connecting to Device</p><p class=”event received”>Device is Ready</p>

</div> </div> <script type=”text/javascript” src=”cordova.js”></script> <script type=”text/javascript” src=”js/jquery-2.1.3.min.js”></script> <script type=”text/javascript” src=”js/index.js”></script> <div style=”display:table;width:100%;height:100px;background-color:green;font-size:xx-large;text-align:center”> <div id=”openButton” style=”display:table-cell; vertical-align: middle;”>OTWÓRZ</div> </div> <div id=”closeButton” style=”display:table;width:100%;height:100px;background-color:red;font-size:xx-large;text-align:center”> <div style=”display:table-cell; vertical-align: middle;”>ZAMKNIJ</div> </div></body>

$(„#openButton”).click(function(){bluetoothSerial.write(‘o’, function(){alert(„otwarto”);}, function(){alert(„wystąpił błąd”);});});

Cały dodatkowy kod JavaScript, potrzebny do reali-zacji funkcji otwierania i zamykania bramy Bluetoothem został zebrany na listingu 2, a na listingu 3 umieszczo-no potrzebny dodatkowy kod HTML.


czasu i trzeba poczekać kilka-kilkanaście sekund, za-nim operacja się powiedzie. Oczywiście, całość dzieje się w tle, dzięki czemu reszta aplikacji działa w między-czasie normalnie.

Wysyłanie polecenia otwarcia lub zamknięcia bramy przypiszemy do dwóch nowych przycisków. Naciśnięcie ich będzie powodowało przesłanie przez Bluetooth, poleceniem bluetoothSerial.write() pojedyn-czych znaków, które napęd będzie interpretował jako komendy otwarcia lub zamknięcia bramy.

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

ftp://ep.com.pl

Czego mogą oczekiwać klienci od nowego działu Automotive Business Unit?

Klienci otrzymają na jednakowych zasadach wsparcie techniczne i handlowe udzielane przez zespół o długoletnim doświadczeniu w seg-mencie motoryzacyjnym. Będziemy pozostawać w ścisłej współpracy z wybranymi producentami. Co więcej, udzielamy wsparcia naszym klientom z Europy przy wejściu na rynki Ameryki i Azji.

Dokładnie jakie usługi wchodzą w skład takiego wsparcia?Zastosowanie na masową skalę elektroniki w samochodach ze wzglę-

du na coraz większe osieciowanie, zwracanie coraz większej uwagi na sy-stemy komfortu, infotainment i wspomagania, jak również technologia e-mobility sprawiły, że niezbędne stają się elementy, których pierwotnym przeznaczeniem nie było zastosowanie w motoryzacji. Łączność inter-netowa w pojeździe oraz mniej lub bardziej bezpośredniej komunikacji, m.in. z wykorzystaniem bezpiecznych systemów, stawiają przed każdym projektantem ogromne wyzwania. Dzięki naszemu doświadczeniu zarów-no w obszarze motoryzacji, jak i elektroniki oraz dzięki ścisłej współpracy z producentami możemy służyć pomocą, aby nasi klienci mogli poświę-cić całą uwagę ich aplikacjami.

Kluczowe w naszej globalnej działalności są centralne technologie in-formacyjne dostępne na całym świecie. Istotnym elementem jest tutaj na-sza umiejętność centralnej obsługi wszystkich powiadomień PCN i EOL w jednej bazie danych, dzięki której wszyscy klienci i usługodawcy na ca-łym świecie mają dostęp do danych o jakości, do której są przyzwyczaje-ni. Te systemy IT są stopniowo rozszerzane, np. o informacje dotyczące norm i certyfikacji, jak chociażby AECQ-100 lub -200, PPAP czy APQP (Advanced Product Quality Planning), dokumenty do FMEA, czyli analiz skutków, a nawet opisy procesów zgodnych z VDA.

Wsparcie procesowe jest kolejnym ważnym aspektem. Profil wyma-gań wielu dostawców drugiego poziomu jest jeszcze bardziej surowy. Takim dostawcom możemy służyć pomocą podczas opracowywania i wdrażania procesów w sposób analogiczny do pomocy udzielanej do-stawcom pierwszego poziomu.

Trzecim bardzo istotnym elementem jest wsparcie oferowane naszym międzynarodowym klientom na rynkach północnoamerykańskim i azja-tyckim. W tym celu Business Unit będzie dostosowany do warunków globalnych, wraz z regionalnymi filiami RUTRONIK oraz naszymi pro-ducentami na miejscu.

Z jakimi producentami współpracujecie w nowym dziale Business Unit?

Obecną sieć będziemy rozbudowywać w kolejnych latach – jednak wciąż ważniejsza dla nas będzie jakość niż ilość. Wybrani partnerzy muszą spełniać pewne kryteria, które naszym zdaniem są absolutnie ko-nieczne dla naszych klientów. W szczególności chodzi tu o odpowiednie innowacyjne portfolio produktów motoryzacyjnych oraz ogólnoświatowy zasięg.

Zdaniem eksperta:

Globalne wsparcie dla producentów i dostawców przemysłu motoryzacyjnego

Wraz z utworzeniem nowego działu Automotive Business Unit firma Rutronik obiecuje wsparcie

globalne ukierunkowane na producentów i dostawców. Uwe Rahn, Starszy Menedżer

i Kierownik działu Automotive Business Unit, opowiada o szczegółach.

INFO


Jak wygląda współpraca z tymi partnerami?Członkowie naszego działu utrzymują ścisły kontakt z osobami wy-

znaczonymi przez producenta do kontaktu. Już we wczesnym etapie odbywają oni specjalne szkolenia dotyczące najnowszych pochodnych. My natomiast informujemy producentów o aktualnym zapotrzebowaniu naszych klientów. Można powiedzieć, że trzymamy rękę na pulsie ryn-ku. Już od kilku lat organizujemy Tech Days. Celem tego wydarzenia jest ukierunkowana wymiana wiedzy między wybranym kręgiem klientów a naszymi specjalnymi producentami. Po Tech Days zazwyczaj odbywają się dostosowane do potrzeb klientów warsztaty Expert Design Workshop z producentem, które dotyczą konkretnej aplikacji klienckiej i architektury jej systemu.

Na jakich produktach koncentruje się aktualnie dział?Oprócz tworzonych obecnie specjalnie do zastosowań motoryzacyj-

nych nowych półprzewodników z zakresu mikrokontrolerów i MOSFET koncentrujemy się na przykład na wielowarstwowych kondensatorach ceramicznych MLCC, które mogą być wykorzystywane w zastosowaniach na rzecz bezpieczeństwa. Firma AVX stworzyła własną serię Automotive Plus zgodną z normą AEC-Q200. Te kondensatory MLCC odznaczają się wysoką niezawodnością i odpornością na oddziaływanie mechaniczne i termiczne. Niektóre produkty można zastosować nawet w temperaturach do 250°C. Nowe kondensatory charakteryzują się bardzo wysoką obciążal-nością prądową oraz wysoką opornością izolacji, a także niskim wskaźni-kiem ESR/ESL. Zostały one stworzone do najbardziej wyszukanych zasto-sowań, jak na przykład przełączniki wysokoprądowe, technologia lotnicza i kosmiczna czy auta hybrydowe.

Kolejnym przykładem z zakresu produktów elektromechanicznych są nowe kontakty zaciskowe znajdujące się w ofercie JAE. Dzięki nim można szybko, łatwo i tanio połączyć każdy rodzaj przewodu z płytką ob-wodu drukowanego, co sprawia, że połączenie to bardzo trudno rozdzie-lić. Co więcej, charakteryzuje się ono wysokim stopniem bezpieczeństwa elektrycznego i mechanicznego. W zastosowaniach motoryzacyjnych takie połączenie jest oddawane do użytku, a następnie wprowadzana jest osłon-ka. Pominięcie tego pozwala na ogromne oszczędności w zakresie kosztów i miejsca.

Przy jakich zastosowaniach zapotrzebowanie na pomoc jest Pana zdaniem największe?

Należą do nich z pewnością najnowsze trendy, takie jak: e-mobility, komunikacja car-to-car czy osieciowanie w pojeździe, w tym systemy infotainment i wspomagania jazdy, tak zwane systemy ADAS, czy auto-nomiczna jazda na różnych poziomach zaawansowania, od jazdy tylko przez kierowcę po jazdę wspomaganą, częściowo wspomaganą, wysoce i całkowicie automatyczną. Ponadto ogromnym obszarem wymagającym konsultacji i porad są coraz wyższe wymogi bezpieczeństwa zgodnie z ISO 26262, np. w zakresie aplikacji pokładowych przy różnych zakresach na-pięć od 12, 24 czy 24 V do nawet 450 V w systemach hybrydowych.

Również oświetlenie LED stanowi jeden z istotnych tematów. Obecne nowoczesne zastosowania oświetlenia LED do jazdy dziennej

charakteryzują się poborem mocy w granicach ok. 15 W – i to przy jed-noczesnej dużo lepszej widoczności dla innych uczestników ruchu. Jest to równoznaczne z oszczędnością rzędu 0,2 l benzyny na 100 km, co prze-kłada się na około o 4 g mniejszą emisję CO2 na każdy przejechany kilometr.

Kolejny etap rozwoju w tym obszarze będzie realizowany od 2017 r. z zastosowaniem diod OLED. O ile zastosowanie technologii OLED nie było do tej pory możliwe w każdym z obszarów, np. w wyświetlaczach o wysokiej rozdzielczości, w przyszłości będzie ona wykorzystywanaw autach nawet jako światła tylne czy kierunkowskazy. Przyczyną takie-go zastosowania jest fakt, że w przypadku tych diod potrzeba niewiele miejsca, a na dodatek można je zaprojektować tak, aby stanowiły wypu-kłe lub wklęsłe źródło światła. Diody OLED będą również unowocześniać wnętrza pojazdów. Obecnie trwa praca nad rozwiązaniami ambientowymi w zakresie przestrzeni na nogi, panelu sufitowego, deski rozdzielczej czy oświetlenia drzwi w różnorodnych wersjach.

Ostatecznie cała koncepcja designerska dotycząca aut znajduje się obecnie w przełomowej fazie, jak w żadnej innej dziedzinie. Chodzi tutaj o przejście od mechaniki do elektroniki. Dlatego też poziom niepewno-ści i w związku z tym również zapotrzebowania na doradztwo jest bardzo wysoki. Jednocześnie europejscy sprzedawcy doświadczają coraz większej presji konkurencyjnej ze strony nowych sprzedawców, szczególnie tych z krajów BRICS: Brazylii, Rosji, Indii, Chin i RPA. Uważamy, że mamy właściwą pozycję, by zaoferować naszym klientom wsparcie, którego potrzebują.

Co w tym zakresie wyróżnia Automotive Business Unit?Przede wszystkim nasze wieloletnie doświadczenie. Udział sektora

motoryzacyjnego w Rutronik wynosi ponad 45%, w związku z czym jest to dla nas od dawna najważniejszy sektor. Oznacza to, że: wiemy, czego potrzebują nasi klienci, mówimy ich językiem, znamy procesy, wymogi i zasady. Ponadto od wielu lat utrzymujemy ścisłe kontakty z istotnymi producentami w tym innowacyjnym segmencie.

Dotyczy to jednak również waszej dotychczasowej oferty. Skąd więc nagle oddzielny dział Business Unit?

Chcemy połączyć szczególne wsparcie, know-how i synergie z produ-centami i ich produktami oraz udostępnić je globalnie naszym klientom.

Mógłby Pan przedstawić w kilku zdaniach Business Unit?Tak, z przyjemnością. Nasz zespół składa się z doświadczonych spe-

cjalnych FAE dedykowanych do zastosowań motoryzacyjnych, których wspierają nasi koledzy z działu sprzedaży zewnętrznej, wewnętrznej oraz administracji. Ponadto specjaliści motoryzacyjni pełnią funkcję łącznika dla pracowników z działu produktów, jak na przykład zasilanie elektrycz-ne, mikrokontrolery, produkty pasywne i elektromechaniczne. Globalnym działem zarządzam ja z siedziby w Ispringen. Natomiast mój partner bi-znesowy, Lutz Henkel, wspiera nowy rynek północnoamerykański w dzia-le. Obaj mamy za sobą ponad 25-letnie doświadczenie na różnych stano-wiskach u dostawców pierwszego poziomu i dystrybutorów. Nasi koledzy w oddziałach na całym świecie na miejscu udzielają wsparcia klientom w ścisłym porozumieniu z nami.

którego zostaną zaprezentowane najnowsze produkty firmy oraz jej partnerów. Jak w ubiegłych latach, jest to spotkanie nie tyle mające charakter marketingowy, ile techniczny. Jak mogliśmy się przekonać przy okazji poprzednich edycji, produkty są prezentowane przez

Seminarium „Designing with Freescale” kolejny raz w PolsceFirma Freescale organizuje jednodniowe seminarium przeznaczo-ne dla projektantów i programistów systemów embedded, podczas

INFO


komunikacji przemysłowej do szeroko pojętej automatyki przemysło-wej, elektroenergetyki oraz dziedzin pokrewnych. Gościnnie zostaną także zaprezentowane rozwiązania firmy Mean Well. Dodatkowo pod-czas spotkania uczestnicy będą mieli możliwość zapoznania się real-nymi przykładami omawianych rozwiązań z uwzględnieniem prak-tycznych aspektów konfiguracji prowadzonych w formie warsztatów. Seminarium odbędzie się 26 maja w Katowicach.

Pod linkiem: http://goo.gl/LL5xhw można zapoznać się z agendą oraz szczegółami dotyczącymi imprezy.

Otwarcie nowej siedziby Phoenix ContactW marcu miało miejsce radosne wydarzenie – otwarcie nowej siedziby Phoenix Contact. Była to uroczystość szczególna bo dedykowana pra-cownikom i ich rodzinom. Z jedynej okazji poznania nowego miejsca pracy zlokalizowanego we Wrocławskim Parku Biznesu skorzystało po-nad 100 członków rodzin.

Prezes Phoenix Contact Maciej Merek powitał wszystkich gości dzię-kując za wsparcie i zaangażowanie w codziennej prac ale również pod-czas przygotowań jak i samej przeprowadzki. Dzięki sprawnemu prze-prowadzeniu tego procesu był on właściwie niezauważalny dla klientów.

Phoenix Contact na początku tego roku przeniósł siedzibę do nowe-go biura o powierzchni ponad 2500 m kwadratowych. W nowocześnie urządzonych wnętrzach znajdują się biura, sale szkoleniowe i show room produktowy.

Dodatkowo dzień rodzinny był też niepowtarzalną okazją do zwie-dzenia magazynu, który normalnie jest niedostępny dla osób postron-nych. Na powierzchni ponad 1000 m kwadratowych przygotowano no-woczesny i ergonomiczny magazyn na ponad 12 000 lokalizacji.

Podczas całego dnia dla gości zorganizowano szereg atrakcji, podczas których każdy mógł znaleźć coś dla siebie. Szczególnym powodzeniem cieszyły się warsztaty z automatyki oraz prezentacje chemiczne.

Na koniec wydarzenia przygotowano dodatkową atrakcję. Przed na-szym nowym biurem zamieszkał krasnal, jednoznacznie kojarzący się z wrocławskimi klimatami. Bo w końcu Phoenix Contact stał się firmą z siedzibą we Wrocławiu!

Firma Farnell element14 podpisuje pierwszą umowę na dystrybucję zestawu startowego ARM mbed IoT do rozwiązań z branży Internetu rzeczyFirma Farnell element14 podpisała umowę z firmą ARM, dzięki której będzie pierwszym dystrybutorem zaprezentowanego niedawno zesta-wu startowego ARM mbed IoT – Ethernet Edition for IBM Internet of

inżynierów i dla inżynierów. Dlatego też, jeśli Ci mają jakieś pytania, problemy techniczne, szukają nowych i nowoczesnych rozwiązań, to jest właściwe miejsce.

Seminarium „Designing with Freescale” odbędzie się 18 czerw-ca w Warszawie, w hotelu Novotel przy ul. Marszałkowskiej 94/98. Rejestracja uczestników i wydawanie materiałów dydaktycznych roz-poczyna się o godzinie 8:00, natomiast wykłady o godz. 9:00.

Seminarium jest bezpłatne – jedynym warunkiem uczestnictwa jest wcześniejsze zarejestrowanie się za pomocą strony internetowej http://goo.gl/vuOcpI.

MOXA Solution Day – Katowice 2015Elmark Automatyka serdecznie zaprasza na kolejne spotkanie z firmą Moxa, na którym zostaną zaprezentowane najnowsze rozwiązania

INFO


REKLAMA

http://goo.gl/LL5xhw

http://goo.gl/vuOcpI

http://www.semicon.com.pl


Things Foundation, umożliwiając tym samym entuzjastom rozwiązań technologicznych z całego świata eksperymentowanie i tworzenie in-nowacji z dziedziny Internetu rzeczy (IoT). Nowy zestaw rozwojowy, dostępny w ofercie firmy element14 w cenie 79 GBP, pozwala oso-bom posiadającym małe doświadczenie w projektowaniu rozwiązań wbudowanych oraz aplikacji sieciowych, jak i osobom bez żadnego doświadczenia, rozpocząć pracę w zaledwie kilka minut.

Umowa wzmacnia zobowiązanie firmy Farnell element14 do do-starczania podzespołów elektronicznych i zestawów rozwojowych wspierających innowacje projektowe z dziedziny Internetu rzeczy. Globalne zainteresowanie branżą Internetu rzeczy jest duże, a ostat-nie badania przeprowadzone przez firmę element14 na ponad 3500 dorosłych osobach wskazują, że 43% pytanych chciałoby móc pod-łączyć do Internetu większą liczbę urządzeń. W Chinach i Indiach wynik ten wyniósł 71%.

David Shen, Dyrektor techniczny w firmie Premier Farnell, mówi: „Nowy zestaw rozwojowy ARM mbed IoT to idealny ekosystem do opracowywania rozwiązań z dziedziny Internetu rzeczy. To nie-samowite gotowe rozwiązanie pozwala inżynierom, bez względu na poziom ich umiejętności, w zaledwie kilka minut podłączyć ich urządzenia do chmury i rozpocząć zdalne odczyty z czujników z ze-stawu. Ta umowa to kolejny przykład naszych starań w celu stworze-nia na rynku nowych możliwości w zakresie innowacji, a także udo-stępniania odpowiednich narzędzi i wiedzy inżynierom i entuzjastom z całego świata”.

„Dzięki umowie zawartej z firmą Farnell ele-ment14 Zestaw startowy ARM mbed IoT będzie łatwo dostępny dla deweloperów niemal w każdym zakątku globu i to w atrakcyjnej cenie”, mówi Zach Shelby, wiceprezes ds. marketingu biznesowego IoT w ARM. „Główną ideą mbed jest obniżenie barier w zakresie innowacji z dziedziny Internetu rzeczy poprzez umoż-liwienie każdemu tworzenia własnych rozwiązań. Ten zestaw pozwala zrealizować te ambicje”.

Nowy zestaw rozwojowy, który przeprowadza użytkowników przez proces projektowania urządzeń z dziedziny Internetu rzeczy gotowych do wykorzysta-nia w chmurze, dostępny jest z płytką rozwojową ob-sługującą technologię ARM mbed z wbudowanym mi-krokontrolerem FRDM-K64F Kinetis firmy Freescale, wyposażonym w procesor ARM Cortex-M4 o takto-

waniu 120 MHz. Połączenie Ethernet łączy zestaw z usługą chmurową Bluemix firmy IBM, która działa jako przewodnik objaśniający korzysta-nie z płytki.

Zestaw zawiera także płytkę rozszerzającą możliwości dot. czujni-ków, wyposażoną w graficzny wyświetlacz LCD o rozdzielczości 128×32 piksele, 256 kB RAM, 1 MB pamięci Flash, głośnik, pięciostykowy joy-stick, czujnik temperatury, akcelerometr, potencjometry oraz PWM (mo-dulator szerokości impulsów) do odbierania sygnałów cyfrowych.

Zestaw rozwojowy ARM mbed IoT oferowany jest przez firmę Farnell element14 in Europie, MCM i Newark element14 w Ameryce Północnej oraz element14 w rejonie APAC. Noty katalogowe i aplikacyjne, a tak-że szeroki wybór powiązanych akcesoriów znaleźć można na stronach produktów. W przypadku pytań można skorzystać z centrum pomocy technicznej, dostępnego w dni robocze przez całą dobę.

Społeczność Farnell element14 Community to bogate źródło zaso-bów dla użytkowników nowego zestawu rozwojowego, którzy mogą kontaktować się z ponad 300 000 inżynierów dzielących się doświadcze-niami, wiedzą i poradami na temat projektowania aplikacji i systemów na potrzeby Internetu rzeczy. Więcej informacji znaleźć można na stronie element14 Design Center.

Sukces polskich zespołów w międzynarodowym konkursie Xplore New Automation AwardPod koniec marca w siedzibie Phoenix Contact w Bad Pyrmont było bardzo tłoczno. Panowała radosna i pełna ekscytacji atmosfera. 33

INFO


zespoły z 14 krajów zostało zaproszonych do Niemiec, aby zaprezen-tować swoje projekty zrealizowane w ramach konkursu XPLORE New Automation Award organizowanego przez Phoenix Contact. Konkurs ma na celu umożliwienie młodym ludziom realizację ich innowacyj-nych pomysłów oraz dać możliwość rozwijania pasji do technologii. Młodzi automatycy z całego świata mieli możliwość realizacji swoich projektów w 7 kategoriach. W tej edycji konkursu pośród 100 wybra-nych półfinalistów aż 13 zespołów pochodziło z Polski. Wszystkie projekty zostały zrealizowane dzięki wsparciu finansowemu Phoenix Contact.

Jury wybrało 33 finalistów, którzy przyjechali do Niemiec zapre-zentować swoje zrealizowane projekty. 3 zespoły z Polski znalazły się w tym gronie – zespół z Politechniki Warszawskiej z projektem „Automatic train”, zespół z Technikum im. Cegielskiego w Poznaniu z projektem „Smart mirrows” oraz studenci z Uniwersytetu Warmii i Mazur z „Muppet theater”.

Po prezentacjach projektów i długich obradach jury nadszedł czas na ogłoszenie zwycięzców. Podczas uroczystej ceremonii wręczenie nagród dwa zespoły z Polski stanęły na podium:

Zespół z Uniwersytetu Warmii i Mazur zajął III miejsce w katego-rii Rekreacja.

II miejsce zajął zespół z Technikum im Cegielskiego w kategorii Młodzi inżynierowie.

Zwycięskie zespoły ze wszystkich kategorii otrzymają nagrody z rąk niemieckiego ministra gospodarki i technologii w Hanowerze podczas międzynarodowych targów Hanover Fair. Wszystkie ważne informacje dotyczące konkursu i zwycięzców można znaleźć na stro-nie głównej Xplore konkursu http://www.xplore.org.

Urządzenie ma unikalną funkcjonalność pozwalająca na ręczną edycję danych pomiarowych, co daje możliwość indywidualnego podejścia do skomplikowanych przypadków wyważania elemen-tów wirujących. System wyposażono w dwa interfejsy pozwalające na podłączenie do komputera PC: USB 2.0 (high speed, full speed), oraz RS232.

VibroDAQ portable to nowoczesne i bardzo skuteczne narzędzie diagnostyczne, przeznaczone do wyważania w jednej lub w dwóch płaszczyznach dowolnych detali wirujących, zarówno w łożyskach własnych jak i na stanowiskach pomiarowych, a także do pomiarów i analizy drgań. Zasadniczą cechą przyrządu jest jego pełna mobilność. Jest to urządzenie przenośne, wyposażone w dotykowy wyświetlacz LCD oraz wbudowane akumulatory. Niewielkie wymiary sprawiają, że VibroDAQ portable sprawdza się szczególnie dobrze podczas prac serwisowych, na obiektach, na których istnieje konieczność prze-mieszczania się wraz z przyrządem, lub wykonywane są np. prace na wysokościach. Zgodnie z aktualnymi trendami w zakresie nowo-czesnych urządzeń pomiarowych VibroDAQ portable może również współpracować z komputerem. Komunikacja pomiędzy VibroDAQ portable, a PC odbywa się poprzez interfejs USB.

W przypadku pracy samodzielnej oprogramowanie wbudowane w przyrząd zapewnia pełną niezależność systemu VibroDAQ por-table. W tym przypadku przyrząd pracuje pod kontrolą własnego, autorskiego systemu operacyjnego, a użytkownik ma do dyspozycji kompletny wachlarz funkcji realizowanych przez przyrząd, czyli: wyważanie jednopłaszczyznowe, wyważanie dwupłaszczyznowe, wyważanie tarcz ściernych wyposażonych w głowicę wyważającą (jedno i dwupłaszczyznowe), wyważanie wentylatorów z możliwoś-

cią wektorowego rozkładu masy korekcyjnej na skła-dowe (jedno i dwupłaszczyznowe), a także analizę drgań FFT zarówno w trybie synchronicznym jak i asynchronicznym.

Niezwykle pomocną funkcją jest możliwość ob-serwacji widma drgań, czyli ich amplitudy w funkcji częstotliwości. Umiejętne wykorzystanie tej funkcji po-zwala na wyważenie detalu, gdy wibracje generowane przez diagnozowany element obrotowy są zakłócane przez drgania innych elementów pracujących na po-dobnej częstotliwości. VibroDAQ portable pozwala również na obserwację amplitudy drgań w funkcji czasu.

W przypadku pracy samodzielnej interfejsem służą-cym do komunikacji z użytkownikiem jest wyświetlacz LCD, a szczegółowe dane pomiarowe uzyskane pod-czas kolejnych cykli wyważania lub pomiarów drgań rejestrowane są w pamięci wewnętrznej urządzenia.

W przypadku pracy z komputerem sterowanie przyrządem odbywa się poprzez dedykowaną aplikację pracującą pod kontrolą Windows. Jak już wspomnia-no komunikacja z komputerem odbywa się poprzez interfejs USB. Oprogramowanie zainstalowane na PC pozwala zarówno na wyważanie detali, pomiary i ana-lizę drgań, jak i na analizę danych, które zostały zare-

jestrowane przez przyrząd podczas pracy samodzielnej. Korzystanie z VibroDAQ portable w trybie z komputerem może okazać się wy-godne np. w przypadku pracy stacjonarnej, kiedy wyważanie reali-zowane jest w jednym miejscu np. na dedykowanym stanowisku pomiarowym. W takiej sytuacji interfejsem służącym do komunikacji z użytkownikiem jest ekran monitora, który ze względu na rozmiary i czytelność wpływa pozytywnie na komfort pracy. Podobnie sprawa przedstawia się w przypadku konieczności szczegółowej analizy da-nych przechowywanych w pamięci urządzenia np. analiza FFT zare-jestrowanych danych.

Więcej informacji na stronie internetowej producenta pod adre-sem http://goo.gl/ONan74

Wyważanie dynamiczne VibroDAQ portableVibroDAQ portable to innowacyjny system do pomiaru drgań i wy-ważania elementów wirujących w łożyskach własnych oraz na spe-cjalizowanych stanowiskach. Dzięki zastosowaniu dotykowego wy-świetlacza LCD, oraz wbudowanego źródła zasilania, uzyskano dużą ergonomię pracy z urządzeniem. VibroDAQ portable posiada zarówno możliwość pracy samodzielnej jak i z komputerem PC. Przyrząd po-zwala na wyważanie jedno i dwupłaszczyznowych detali, dodatkowo ma specjalizowane algorytmy wyważania dla ściernic szlifierskich oraz innych typów detali (np. wentylatory).

Pomiary wyważania mogą być sprawdzone pod katem zgodności z normą ISO1940.

INFO


http://www.xplore.org

http://goo.gl/ONan74

AUTOMATYKA I MECHATRONIKA

MyRIO – platforma edukacyjna od National Instruments (1)

Firma National Instruments zaproponowała kolejny system przeznaczony dla studentów. Tym razem jest on oparty

to technologię wykorzystaną w popularnej platformie CompactRIO. Pozwala ona na przećwiczenie zagadnień związanych z automatyką,

robotyką, systemami kontrolno-pomiarowymi – szczególnie z wbudowanym systemami czasu rzeczywistego.

Cortex–A9 wspierający obliczenia na licz-bach zmiennoprzecinkowych o pojedyn-czej i podwójnej precyzji oraz na wektorach dzięki instrukcjom NEON. Maksymalna, do-puszczalna częstotliwość taktowania układu wynosi 667 MHz. Mikroprocesor ma pamięć wewnętrzną Cache L1 o pojemności po 32 kB na instrukcje i dane, Cache L2 512 kB, we-wnętrzną pamięć programu 256 kB oraz interfejsy do zewnętrznych pamięci DDR3, DDR2 i innych. Wyposażono go w liczne in-terfejsy komunikacyjne: 2×UART, 2×CAN, 2×I2C, 2×SPI, 4×32-bitowe GPIO, 8 kana-łów DMA. Ale moim zdaniem największą za-letą jest umieszczenie w tej samej strukturze układu FPGA z rodziny Artix 7 zawierające-go między innymi 28 tys. programowalnych komórek logicznych, 80 programowalnych bloków DSP o organizacji 18×25, a to tylko wybrane cechy tego układu.

Na płycie sterownika umieszczono pa-mięć Flash o pojemności 256 MB zawiera-jącą system operacyjny czasu rzeczywiste-go (NI Linux Real-Time). Część tej pamięci może być przeznaczona na dane i aplikacje użytkownika. Pamięć DDR3 o pojemności 512 MB stanowi pamięć operacyjną. Interfejs Wi-Fi służy do konfigurowania i programo-wania sterownika. Oprócz niego myRIO ma dwa interfejsy USB – Host i Device.

Użytkownikowi oddano do dyspozy-cji interfejsy UART, I2C i SPI, które wypro-wadzone na piny portów MXP, 8 sygnałów PWM, 32 linie cyfrowego wejścia wyjścia i dodatkowe 8 linii w standardzie TTL – 5 V, wejścia i wyjścia analogowe oraz napięcia niezbędne do zasilania dodatkowych ukła-dów wejściowych, jeden przycisk i cztery diody do dowolnego wykorzystania.

Zalety wynikające z architekturyArchitektura myRIO ma wiele zalet, najwięk-szą z nich jest połączenie dwurdzeniowego procesora i systemu operacyjnego czasu rze-czywistego ze strukturą FPGA. Takie rozwią-zanie pozwala na efektywne wykorzystanie zasobów procesora i przerzucenie żmud-nych i czasochłonnych obliczeń na algoryt-my zrealizowane sprzętowo w strukturze FPGA. Najlepszym przykładem jest tutaj realizacja filtrów cyfrowych, które są nieod-łącznym elementem systemu pomiarowego.

oprogramowaniem oraz kilkoma akcesoria-mi, takimi jak: złącze śrubowe do przyłą-czenia sygnałów z gniazda MSP, złącze ką-towe wraz z płytą prototypową pozwalającą na zbudowanie elementów dodatkowych np. wzmacniacza wejściowego lub układu zasilania czujników. W pudełku znajdziemy również przewody USB i audio, śrubokręt oraz zasilacz sieciowy. Na fotografii 1 poka-zano sterownik myRIO i płytkę prototypową.

Architektura systemu myRIOSchemat blokowy systemu pokazano na ry-sunku 2. Serce myRIO stanowi układ SoC firmy Xilinx typu Zynq-7010. Na jego po-kładzie znajduje się dwurdzeniowy procesor

MyRIO jest względnie niedrogą platformą przeznaczoną do wykonywania wbudowa-nych systemów sterujących. Przeznaczona głównie dla uczelni i studentów pozwala in-żynierom oraz studentom na budowę zaawan-sowanych systemów. Daje możliwość korzy-stania z wydajnego dwurdzeniowego proce-sora Cortex-A9, systemu czasu rzeczywistego, i technologii FPGA(Field Programmable Gate Array – programowalna struktura logiczna), pozwalającej „zbudować” brakujące elemen-ty cyfrowego systemu przetwarzania danych. Oprócz tego udostępnia szereg wejść i wyjść analogowych i cyfrowych, również niezbęd-ne interfejsy komunikacyjne. Pozwala budo-wać systemy kontrolowane zdalnie za pomo-czą komputera i aplikacji w LabView, jak również tabletu czy smartfona wyposażonego w interfejs Wi-Fi. No i chyba największa zaleta, o której nie wspomniałem, to możliwość konfigurowania wszystkich elemen-tów systemu za pomocą LabView, które jest dostarczone na licencji stu-denckiej wraz z urządzeniem.

W zestawieZestaw zawiera moduł myRIO 1900 wraz z niezbędnym do pracy

Fotografia 1. Sterownik myRIO z płytką prototypową


o najwyższy priorytecie, co gwarantuje wyko-nanie go w pierwszej kolejności. Zazwyczaj powinien być tylko jeden taki wątek, mimo iż wielordzeniowe procesory umożliwia-ją równoległe wykonywanie kilku wątków. Planując aplikację czasu rzeczywistego nale-ży zwrócić uwagę na inne czynniki, takie jak współdzielone zasoby systemu np. pamięć, sterowniki, porty wejścia wyjścia i interfejsy komunikacyjne. Nieuwzględnienie wszyst-kich czynników może doprowadzić do sytu-acji, w której zadanie o wyższym priorytecie będzie czekało na zwolnienie zasobów przez zadanie o niższym priorytecie. NI Linux Real-Time ma wbudowany mechanizm, któ-ry dobrze radzi sobie z takimi sytuacjami, ale dobrą praktyką jest ich unikanie.

Konfigurowanie systemu jest możli-we za pomocą programu Measurement & Automation Explorer lub przeglądarki inter-netowej. Sterownik może pracować niezależ-nie lub pod kontrolą aplikacji przygotowanej w LabView.

Komunikacja z otoczeniemOprócz interfejsów dostępnych w portach MPX i przeznaczonych głównie do przesyła-nia danych pomiędzy elementami systemu pomiarowego, myRIO wyposażono również w dwa porty USB oraz wspomniany moduł Wi-Fi.

Interfejs USB device umożliwia dołącze-nie sterownika do komputera. To za jego po-mocą jest możliwy dostęp do systemu, kon-figurowanie, wgrywanie aplikacji, praca pod kontrolą LabView i konfigurowanie wbudo-wanego bloku FPGA. Interfejs USB host po-zwala na dołączenie urządzenia typu device, np. kamery do akwizycji obrazu lub pamięci masowej służącej do gromadzenia danych pomiarowych. Interfejs Wi-Fi docenią wszy-scy budujący samobieżne roboty lub pojazdy, które nie mogą być ograniczone przewodem łączącym je z jednostką sterującą. Ponadto,

MyRIO – platforma edukacyjna od National Instruments

Rysunek 2 Schemat blokowy sterownika myRIO Rysunek 3. Struktura wejść analogowych

dane, z przetwornikami A/C i C/A, jak rów-nież szeregu wejść i wyjść cyfrowych oraz interfejsów komunikacyjnych. Pozwala to za pomocą niewielu zewnętrznych elementów budować kompletne systemy. Watro tutaj wspomnieć, że na złączach dostępne są na-pięcia niezbędne do zasilania dodatkowych układów wejściowych, również wzmacnia-czy wymagających napięcia symetrycznego ±15 V.

Nie bez znaczenia jest wyposażenie ste-rownika w interfejs Wi-Fi. Dzięki niemu moż-liwe jest swobodne programowanie systemu bez konieczności przyłączania go do kompu-tera i zdalne sterowanie budowanych aplika-cji, co może być szczególnie ważne dla kon-trolowanych robotów czy innych urządzeń poruszających się samodzielnie. Tutaj może też się przydać wbudowany w układ akcele-rometru, pozwalający wyznaczyć orientację w przestrzeni.

System operacyjnyMyRIO pracuje pod kontrolą systemu opera-cyjnego czasu rzeczywistego, NI Linux Real-Time mającego mechanizmy umożliwiające wyróżnienie deterministycznych zadań. Dzięki systemowi priorytetów zapewnia on wielowątkowość przy zachowaniu deter-minizmu, pozwala na wyznaczenie wątku

W każdym systemie pomiarowym występują przynajmniej filtry antyaliasingowe, na wej-ściach przetworników. Realizacja takich fil-trów w sposób cyfrowy wiąże się z szeregiem operacji mnożenia i sumowania dla każdej próbki sygnału mierzonego i to wielokrotnie. Zakładając, że mierzony sygnał jest próbko-wany z częstotliwością 100 kHz łatwo sobie wyobrazić, jak dużo obliczeń trzeba wyko-nać i to w ściśle określonym czasie, ponie-waż bufory danych mają zwykle ograniczoną pojemność, a nowe dane ciągle napływają. Angażowanie do tego procesu CPU nie jest zbyt efektywne, ponieważ w tym czasie może on wykonywać bardziej złożone algorytmy. Kolejnym przykładem może być wyznaczenie szybkiej transformaty Fouriera FFT lub wy-szukiwanie określonych wzorców w szybko-zmiennym sygnale cyfrowym w przypadku, gdy sygnał mierzony ma częstotliwość np. o połowę niższą niż częstotliwość pracy CPU,może ono nie nadążać z jego śledzeniem, a już na pewno nie będzie w stanie robić nic więcej. I tutaj idealnym rozwiązaniem jest przerzucenie tego zadania na sprzętowo zre-alizowany w FPGA algorytm, który w efekcie tylko poinformuje mikroprocesor, gdy wykry-ty zostanie określony wzorzec sygnału.

Kolejną zaletą jest integracja w jednym układzie systemu zdolnego przetwarzać


2 wyjścia PWM, 2 wejścia enkoderów. Obok złącza MSP C jest dostępne również wejście i wyjście sygnału audio.

ProgramowanieJak wszystkie produkty National Instruments, również myRIO jest programowany za pomocą środowiska LabView. Pozwala ono na wykorzy-stanie zalet graficznego języka programowania do przygotowania aplikacji dla systemu cza-su rzeczywistego i konfigurowania struktury FPGA, bez konieczności zgłębiania szczegółów konstrukcyjnych urządzenia. Nie wymaga przy tym posiadania specjalistycznej wiedzy i znajo-mości specjalistycznych języków opisu sprzę-tu, takich jak VHDL czy Verilog. Dzięki temu ta technologia jest dostępna praktycznie dla każdego. Programy przygotowane w LabView są przetwarzana na język C, a następnie wy-woływane są narzędzia Xilinx, które generują pliki wynikowe wgrywane później do my-RIO. Wszystko to dzieje się automatycznie – z punktu widzenia programisty jest wystar-czające uruchomienie pojedynczego programu. Oczywiście, myRIO można też programować za pomocą języka C/C++ przy wykorzystaniu śro-dowiska opartego na popularnym Eclipse. Opis sposobu konfiguracji tego środowiska można znaleźć na stronie National Instruments.

Wraz ze sterownikiem jest dostarczane oprogramowanie LabView na licencji studen-ckiej, pozwalającej na korzystanie z niego w ce-lach edukacyjnych. Oprócz podstawowej wersji LabView przeznaczonej dla myRIO, możemy zainstalować kilka przydatnych modułów.

Moduły niezbędne do obsługi wszystkich elementów architektury myRIO to:

• Real – Time Module – pozwala przygoto-wać aplikację czasu rzeczywistego wbudo-waną w system wykonawczy.

• FPGA Module – moduł graficznego pro-gramowania struktur FPGA, program

MSP udostępnia wyjścia bipolarne o napięciu ±10 V i rozdzielczości 4,883 mV.

Wyjścia audio zapewniają pasmo przeno-szenia do 50 kHz. Impedancję wyjściową sta-nowi szeregowe połączenie rezystora 100 V

z kondensatorem 22 mF.

Porty MPX Użytkownikowi oddano do dyspozycji dwa porty rozszerzeń MPX A i MPX B. Ich sygnały zostały wyprowadzone na 2-rzędowe złącze o rastrze 2,54 mm i 34 wyprowadzeniach.Rozmieszczenie sygnałów jest identyczne na obu złączach. Tabela na rysunku 5 przed-stawiona numery wyprowadzeń z przypisa-nymi sygnałami portu MPX. Każdy port udo-stępnia: 4 wejścia analogowe, 2 wyjścia ana-logowe, interfejs UART, do 16 linii cyfrowego wejścia wyjścia, 3 sygnały PWM, interfejs SPI, interfejs I2C, wejścia enkodera, napięcia zasi-lające 3,3 V i 5 V.

Port MSP Port MSP został wyprowadzony na 1-rzędowe złącze o rastrze 3,8 mm. W zestawie znajdzie-my pasujące do niego złącze z zaciskami śru-bowymi. Dostępne sygnały analogowe mogą przyjmować wartości z przedziału ±10 V. Oprócz sygnałów analogowych i cyfrowych, dostępne są również napięcia zasilające +15 V, –15 V i +5 V. Wydajność prądowa źródeł napięcia jest nieduża, ale z pewnością wystarczy do zasilenia dodatkowego obwodu wejściowego zbudowanego z kilku wzmac-niaczy operacyjnych bez konieczności mar-twienia się o zasilacz, co jest ważną zaletą. Tabela na rysunku 6 opisuje szczegółowe roz-mieszczenie sygnałów w złączu MSP. W por-cie MSP C są dostępne: napięcia zasilające ±15 V (max 32 mA) oraz 5 V, 2 wyjścia ana-logowe ±10 V, 2 wejścia analogowe sygnału różnicowego ±10 V, 8 wejść wyjść cyfrowych,

tak jak przez USB, jest możliwe wgrywa-nie i uruchamianie aplikacji pod kontrolą LabView oraz konfigurowanie sterownika, co znacznie poprawia komfort pracy. Moduł może również pełnić rolę Routera.

Analogowe układy wejścioweTor pomiarowy jest klasycznym rozwiąza-niem, w którym jeden przetwornik próbku-je sygnał w wielu kanałach jego strukturę przedstawiono na rysunku 3. Zastosowany przetwornik próbkuje sygnał wejściowy z roz-dzielczością 12 bitów i maksymalną częstotli-wością wynoszącą 500 kS/s.

Układy wejściowe doprowadzające syg-nały z portów MPX akceptują napięcia z prze-działu 0…5 V, co daje rozdzielczość napięcio-wą wynoszącą 1,221 mV. Minimalne pasmo przenoszenia dla tych wejść wynosi 300 kHz.

Sygnały wejściowe z portu MSP tra-fiają na wzmacniacze różnicowe akceptu-jące napięcia wejściowe o wartości ±10 V. Rozdzielczość, z którą możemy mierzyć te na-pięcia wynosi 4,883 mV. Typowo pasmo prze-noszenia wynosi 50 kHz.

Dopuszczalny zakres napięcia dla wejść audio wynosi ±2,5 V przy rozdzielczość na-pięciowej 1,221 mV, natomiast pasmo przeno-szenia zawiera się w przedziale 2 Hz…20 kHz.

Analogowe układy wyjścioweBudowę analogowego toru wyjściowego ilustruje rysunek 4. Tor jest utworzony z 8 przetworników C/A o rozdzielczości 12 bi-tów i szybkości konwersji 345 kS/s. Każdy przetwornik współpracuje z wzmacniaczem wyjściowym zwiększającym jego wydajność prądową. Sygnały wyjściowe doprowadzone do portów MXP mogą przyjmować wartości z przedziału 0…5 V z krokiem 1,221 mV. Port


Rysunek 4. Struktura wyjść analogowych

Fotografia 5. Porty MPX A i MPX B

Rozmieszczenie sygnałów w portach MPX

+3.

3V

DIO1

0 /

PWM

2

DIO9

/ P

WM

1

DIO8

/ P

WM

0

DIO7

/ S

PI.M

OSI

DIO6

/ S

PI.M

ISO

DIO5

/ S

PI.C

LK

DIO4

DIO3

DIO2

DIO1

DIO0

AI3

AI2

AI1

AI0

+5V

33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5 3 1

34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2DI

O15

/ I2

C.SD

A

DIO1

4 /

I2C.

SCL

DGND

DGND

DIO1

3

DGND

DIO1

2 /

ENC.

B

DGND

DIO1

1 /

ENC.

A

DGND

UART

.TX

DGND

UART

.RX

DGND

AGND

AO1

AO0


duże. Praktycznie w większości wypadków roz-dzielczość przetworników jest wystarczająca, wydajność procesora często nie będzie w pełni wykorzystana, nawet przy złożonych aplika-cjach. Takie zasoby w połączeniu modułem FPGA dają dużo swobody i pozwalają na po-stawienie przed studentami znacznie trudniej-szych zadań.

Firma National Instruments proponu-je również zestawy montażowe pozwalające na zapoznanie się z różnymi zagadnieniami. Na stronie internetowej znajdziemy przykłady ćwiczeń laboratoryjnych wraz z instrukcjami. Oprócz zastosowań czysto akademickich, dla programisty LabView jest to doskonały przyrząd warsztatowy, pozwalający na wykonaniu do-słownie „na poczekaniu” brakującego elementy systemu pomiarowego. Może służyć jako oscy-loskop, rejestrator i analizator poziomów logicz-nych, a nawet zastąpić mikroprocesor sterujący. Algorytmy sterujące można wygodnie przete-stować z poziomu LabView obserwując prze-biegi w różnych częściach układu. Po upewnie-niu się, że wszystko będzie działało poprawnie, algorytm może być przeniesiony na docelowy mikroprocesor.

W kolejnym artykule opiszę sposób wyko-nania uniwersalnego przyrządu warsztatowego wykorzystując przy tym zasoby dostępne w my-RIO, a następnie system pomiarowy sterowany za pomocą przeglądarki internetowej.

Wiesław [email protected]

Wybierając Launch the Getting Started Wizard przejdziemy do panelu testowego po-kazanego na rysunku 8. Możemy obserwować na nim wskazania akcelerometru i sterować dio-dami. Przechodząc do LabView należy wybrać Create Project myRIO myRIO Project i prze-chodząc kolejne etapy wygenerować przykłado-wy projekt pobierający dane z akcelerometru i wyświetlający je na wykresie. Panel czołowy aplikacji pokazano na rysunku 9. Wystarczy wcisnąć Run, poczekać aż zakończy się proces kompilacji, Wygenerowany kod zostanie prze-słany i uruchomiony w myRIO. Na jego podsta-wie można zacząć tworzyć własne projekty.

PodsumowanieMyRIO jest dobrą platformą treningową, pozwa-lającą przećwiczenie wielu zagadnień z dziedzi-ny automatyki, robotyki i przetwarzania sygna-łów, jednocześnie pokazując aspekty związane z przygotowaniem systemów czasu rzeczywi-stego. Studenci zapoznawszy się z platformą nie będą mieli kłopotów podczas pracy z syste-mem CompactRIO. Programowanie w LabView pozwala na budowanie systemów sterujących, nie wymagając przy tym od studentów znajo-mości mikrokontrolerów lub innych języków programowania. Dzięki temu można skupić się na faktycznych zagadnieniach związanych z te-matyką przedmiotu. Mimo że jest to układ prze-znaczony do nauki, jego możliwości są bardzo

przygotowany w nim jest kompilowany i wgrywany do struktury FPGA.Dodatkowe moduły dostępne na licencji

studenckiej wraz z LabView myRIO:• Vision Development Module – zespół

funkcji wspomagających przetwarzanieobrazu.

• LabVIEW Control Design and SimulationModule – zbiór funkcji do budowy projek-towania i symulowania pracy regulatorów.

• LabVIEW MathScript RT Module – pozwa-la korzystać w LabView z plików Matlaba,pod rygorem systemu czasu rzeczywistego.

• LabVIEW Robotnic Module – zbiór funkcjiwspomagających projektowanie układówsterowania robotami.

Pierwszy ProgramPracę z myRIO możemy zacząć bardzo szybko. Po zainstalowaniu oprogramowania i dołącze-niu układu do portu USB komputera na ekra-nie zostanie wyświetlone okno monitora (ry-sunek 7), z którego możemy przejść wprost do konfigurowania naszego układu wybierając z menu Configure NI myRIO. Następnie, wybie-rając Launch the I/O Monitor za pomocą myszki możemy testować wszystkie wyjścia, odczytać wartości napięcia na wejściach analogowych czy wygenerować przykładowy przebieg. Możliwe jest również przesłanie danych po-przez dostępne interfejsy.

Rysunek 7. Okno monitora myRIO

MyRIO – platforma edukacyjna od National Instruments

Fotografia 6. Widok układu od strony złącza MSP

Rozmieszczenie sygnałów w porcie MSP

+15

V

-15V

AGND

AO0

AO1

AGND

AI0+

AI0-

AI1+

AI1-

DIO0

/ENC

0.A

DIO1

DIO2

/ENC

0.B

DIO3

/PW

M0

DIO4

/ENC

1.A

DIO5

DIO6

/ENC

1.B

DIO7

/PW

M1

DGND

5V

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Rysunek 9. Panel czołowy automatycznie generowanego projektuRysunek 8. Aplikacja testowa




Czujniki ultradźwiękowe w automatyce przemysłowej

W kolejnej części cyklu artykułów o czujnikach stosowanych w automatyce, omawiamy sensory ultradźwiękowe. Choć nie

są tak popularne, jak modele indukcyjne, ani ostatnio chętnie stosowane czujniki fotoelektryczne, cechują się pewnymi zaletami,

które sprawiają, że można je nazwać najbardziej uniwersalnymi i niezawodnymi. W artykule przybliżamy sposób ich działania,

pokazujemy, kiedy warto je stosować i jak wykorzystać ich możliwości.

że fala może odbić się od innych obiektów – np. od obudowy maszyn i mogłaby powo-dować fałszywe odczyty. Z tego względu, kluczowe dla sensorów ultradźwiękowych jest liczenie czasu, który mija od wysłania sygnału do jego powrotu. Czas ten zależny jest od szybkości rozchodzenia się danej fali w ośrodku, jakim zazwyczaj jest powietrze o temperaturze pokojowej, pod ciśnieniematmosferycznym i od odległości, jaka dzie-li nadajnik od napotkanej przeszkody. Jeśli

Zasada działaniaTrudność związana z zastosowaniem tech-nologii ultradźwiękowej wynika z faktu, że o ile w przypadku innych rodzajów czujników zbliżeniowych, wystarczy tylko wykrywanie wysokiego lub niskiego stanu (np. napięcia) na przetworniku, to w oma-wianych sensorach często konieczne jest prowadzenie bardziej złożonych pomiarów. Emiter nadaje fale ultradźwiękową o czę-stotliwości od kilkudziesięciu kiloherców do kilkuset kiloherców, która skierowana jest w stronę wykrywanych obiektów. Gdy natra-fi na przeszkodę, odbija się i wraca do sen-sora (rysunek 3). Specyfika rozchodzenia się fal ultradźwiękowych sprawia, że sygnał bardzo często dociera do detektora nawet, jeśli w zasięgu pracy czujnika nie znajduje się wykrywany obiekt. Wynika to z faktu,

Jak to się stało, że pomimo wspomnianej we wstępie uniwersalności i niezawod-ności czujników ultradźwiękowych, nie spopularyzowały się one w przemyśle tak bardzo, jak inne technologie zbliżeniowe? Wynika to z pewnych zaszłości historycz-nych i ograniczeń technologicznych, któ-re dawno już nie stoją na przeszkodzie. Czujniki ultradźwiękowe pojawiły się na rynku około 30 lat temu, czyli później niż np. sensory indukcyjne czy nawet op-tyczne. Aktualnie za niezbyt dużą popular-ność ultradźwięków odpowiadają przede wszystkim przyzwyczajenia inżynierów automatyków, którzy w gruncie rzeczy zna-ni są z tego, że niechętnie zmieniają dawne zwyczaje, a po nowe technologie sięgają dopiero wtedy, gdy zostaną one na wskroś sprawdzone.

Fotografia 1. Czujnik firmy Pepperl+Fuchs, zastosowany do detekcji obecności płytek drukowanych w trakcie montażu komponentów

Fotografia 2. Czujniki firmy PIL



czy optycznych, mogą działać w praktycznie dowolnych warunkach, gdyż są bardzo od-porne na zabrudzenia. Nie przeszkadza im nawet gruby kurz i gęsty pył. Co więcej, emi-sja ultradźwięków, czyli wibracji o wysokich częstotliwościach, powoduje automatyczne samooczyszczanie się sensorów, co nie ma miejsca w żadnych innych rodzajach czuj-ników. A natura propagacji fal ultradźwięko-wych sprawia, że nie są one pochłaniane ani tłumione przez pył w powietrzu, który spa-raliżowałby działanie sensorów optycznych.

Omawiane sensory mogą nawet praco-wać będąc zanurzonymi w płynach – w tym w nieprzeźroczystych cieczach, o ile tyl-ko mają odpowiednio szczelne obudowy. Niemniej większość producentów kompo-nentów automatyki koncentruje się jedynie na czujnikach przystosowanych do pracy w otoczeniu gazów (powietrza) i nie nadają się one do aplikacji podwodnych.

Problemem może być też praca w ośrod-kach, w których występują częste zmiany ciśnienia. Nie powinno się też stosować tego typu sensorów w otoczeniu atmosfery zagro-żonej wybuchem.

Sensory ultradźwiękowe nie mają nato-miast ograniczeń odnośnie rodzaju obiek-tów, które wykrywają. W przeciwieństwie do czujników indukcyjnych, mogą wykry-wać obiekty metalowe, a w przeciwieństwie do sensorów optycznych, nie stanowią dla nich problemu obiekty przezroczyste (np. szklane). Naturalnie, ultradźwięki pozwa-lają też na wykrywanie metali, plastiku, czy drewna. Co więcej, poprawnie pracują z wykrywaniem nie tylko ciał stałych, ale też płynów i materiałów o konsystencji proszku (fotografia 7). Jedynie przedmioty wykonane z silnie porowatych lub gąbczastych materia-łów mogą powodować ograniczenie zasięgu pracy czujników.

Rysunek 3. Zasada działania czujnika ultradźwiękowego

Fotografia 4. Czujniki i sondy ultradźwiękowe firmy SICK

Fotografia 5. Ultradźwiękowe mierniki poziomu działają na tej samej zasadzie, co czujniki zbliżeniowe wykonane w iden-tycznej technologii

Fotografia 6. Czujniki ultradźwiękowe mogą być zastosowane np. do monitorowania pozycji nad ziemią elementów maszyn rolniczych

sygnał wróci do detektora po czasie krót-szym niż określony, oznacza to, że w zasięgu sensora znalazł się obiekt. Jeśli po dłuższym, należy przyjąć, że odbicie nastąpiło od któ-regoś z elementów obudowy maszyn znajdu-jących się w pomieszczeniu, lub po prostu od ściany.

Pomiar tego czasu dawniej nastręczał trudności, gdyż wymagało to znacznie

bardziej złożonych konstrukcji, niż np. w czujnikach indukcyjnych. Jednakże opar-cie zasady działania sensorów o takie po-miary spowodowało, że bez większych mo-dyfikacji mogą one pracować nie tylko jako czujniki zbliżeniowe, ale też jako analogowe mierniki odległości (fotografie 4…6).

Same generatory najczęściej są wyko-nane z piezoelektryków i te same elementy ceramiczne mogą także posłużyć do odbioru fal ultradźwiękowych – tj. do zamiany ich na sygnał elektrycznych.

Zalety czujników ultradźwiękowychCzujniki ultradźwiękowe mają wiele zalet w porównaniu do innych technologii. W od-różnieniu od sensorów pojemnościowych

Fotografia 7. Dobrze ustawiony czujnik ultradźwiękowy pozwala na detekcję poziomu płynów w butelkach



Fotografia 8. Rodzina czujników ultradźwiękowych firmy Pepperl+Fuchs

Fotografia 9. Czujniki firmy Banner

Fotografia 10. Czujnik ultradźwiękowy SICK z wyprowadzeniem fali pod kątem 90° względem osi obudowy

Fotografia 11. Firma Baumer wykonuje różne rodzaje czujników w identycznych obudowach. Na zdjęciu czujnik ultra-dźwiękowy serii U500, o wymiarach identycznych, jak czujniki fotoelektryczne serii O500

Fotografia 12. Czujniki ultradźwiękowe długiego zasięgu firmy Carlo Gavazzi

Rysunek 13. Wpływ temperatury i wilgotności powietrza na zasięg i kształt pola detekcji

ultradźwiękowego w obudowie czujnika. Typowa charakterystyka przestrzenna emi-towanego sygnału została przedstawiona na rysunku 13. W zdecydowanej większości przypadków, pożądane jest, aby emitowany sygnał rozchodził się jak najwęższym obsza-rem. Ma to znaczenie szczególnie tam, gdzie dostępna przestrzeń instalacji jest ograniczo-na. Szeroko emitowany sygnał będzie odbijał się od przeszkód znajdujących się w otocze-niu i w praktyce uniemożliwi zastosowanie czujnika do detekcji obiektów.

Obszary zastosowańCzujniki ultradźwiękowe produkowane są w różnych wykonaniach, które pozwalają je stosować w poszczególnych dziedzinach przemysłu. W przemyśle spożywczym, czy wszędzie tam, gdzie czujnik będzie narażony na działanie agresywnych chemicznie sub-stancji, warto sięgnąć po modele z obudowami ze stali nierdzewnej (fotografia 14). Co cieka-we, ponieważ frontu czujnika nie da się ukryć za stalową obudową, producenci stosują war-stwy ochronne z obojętnych chemicznie mate-riałów, takich jak np. PTFE (tzw. teflon) i FEP (tetrafluoroetylen), którymi szczelnie pokry-wają generator sygnału ultradźwiękowego.

OgraniczeniaChoć mają mnóstwo zalet, czujniki ul-tradźwiękowe pod pewnymi względami

Odmiany sensorówTak, jak i w przypadku innych rodzajów czuj-ników zbliżeniowych, tak i modele ultradźwię-kowe można dostać w różnych wersjach (foto-grafie 8, 9, 10, 11), o odmiennym zasięgu pra-cy. Wynosi on od kilkudziesięciu centymetrów do kilku metrów i jest zależny przede wszyst-kim od użytej częstotliwości ultradźwięku. Im wyższa częstotliwość, tym silniejsze jest tłu-mienie emitowanego sygnału i przez to obszar roboczy czujnika maleje. Przy ponad 800 kHz będzie on wynosił nawet jedynie kilkanaście centymetrów (a sam sygnał ultradźwiękowy będzie docierał około dwa razy dalej. Wraz ze zmniejszeniem częstotliwości – np. do 50–60 kHz, wzrasta zasięg do wspomnianych wcześniej kilku metrów (fotografia 12).

Pewne różnice obejmują także kształt ob-szaru propagacji fali. Jest on zależny od spo-sobu zamontowania generatora sygnału


to detekcja bywa utrudniona (rysunek 13). Jej wpływ ma szczególne znaczenie dopie-ro w przypadku czujników z wyjściem ana-logowym, dla których ważne jest nie tylko poinformowanie o natrafieniu na obiekt, ale też o odległości od niego oraz w sytua-cji, gdy korzystamy z niektórych bardziej zaawansowanych funkcji czujników ultra-dźwiękowych. Te najczęściej działają właś-nie w oparciu o odległość, w której znajduje się detekowany obiekt. Dlatego producenci czujników umieszczają w nich termometry, które pozwalają na monitorowanie tempe-ratury i kompensację uzyskanych wyników. Niemniej pozostaje problem niejednorodno-ści ośrodka, w którym propaguje fala ultra-dźwiękowa, dlatego nawet bardzo zaawanso-wane układy kompensacyjne nie zawsze do-brze radzą sobie z problemem temperatury.

Podobna trudność wynika z różnic w wilgotności i ciśnieniu otoczenia. Im są one większe, tym fala propaguje szybciej, dlatego instaluje się również obwody kom-pensacyjne, redukujące wpływ zmian wil-gotności i ciśnienia. Te wartości jest łatwiej monitorować niż temperaturę, a ich wpływ na uzyskane rezultaty, w rzeczywistych wa-runkach najczęściej nie jest tak duży.

Zaawansowane funkcjeBardziej skomplikowana zasada działania, niż w przypadku innych czujników zbliżenio-wych, pozwala na łatwe wprowadzanie do-datkowych zaawansowanych funkcji do sen-sorów ultradźwiękowych. Skoro bardzo prosto można wyposażyć czujnik w interfejs analogowy (np. 0…10 V albo 4…20 mA) i po-dawać odległość od wykrywanego obiektu, niewielkim wysiłkiem można też przenieść funkcję oceny odległości do wnętrza sensora, a na wyprowadzeniu pozostawić np. wyjście

dość, że przesłoni on obiekty za sobą, to nie zostanie w ogóle wykryty, gdyż fala dotrze do odbiornika jeszcze w momencie, gdy pra-cuje on w trybie generatora i nie zostanie zdetekowana.

Rozwiązaniem tego problemu jest zasto-sowanie oddzielnych piezoelektryków do ge-nerowania ultradźwięków i do odbierania ich (rysunek 15). Czujniki tak zbudowane w praktyce nie mają strefy martwej, a więc też nie mają dolnego ograniczenia obszaru pracy. Warto przy tym zauważyć, że strefa martwa pojawia się też często w przypadku sensorów optycznych.

Problem temperaturyInną trudnością, która wpływa na wskaza-nia sensorów ultradźwiękowych jest zmiana temperatury. Zależy od niej szybkość roz-chodzenia się fal ultradźwiękowych i przez

wypadają gorzej niż np. modele indukcyjne albo fotoelektryczne. Przykładowo – są mniej precyzyjne. Duża szerokość obszaru, w któ-rym emitowane są ultradźwięki sprawia, że małe obiekty mogą nie być poprawnie wy-krywane. Jeśli detekowany przedmiot odbije tylko niewielką część wyemitowanego syg-nału, fale docierające do czujnika mogą nie być wystarczająco silne, by pobudzić piezoe-lektryk. A ponieważ trzeba pamiętać, że fale te są tłumione w powietrzu, w praktyce nie-duży rozmiar obiektów skraca użyteczny za-kres detekcji za pomocą tego typu sensorów.

Powyższe ograniczenie ma znacze-nie przede wszystkim wtedy, gdy ten sam piezoelektryk jest używany jako generator i jako odbiornik. Zresztą taka konstrukcja, choć z inżynierskiego punktu widzenia jest bardzo elegancka, niesie ze sobą także inne problemy. Powoduje powstanie tzw. strefy martwej, zaraz za czołem czujnika, w której detekcja nie jest możliwa. Wynika to z faktu, że generator nie może drgać nieskończenie krótko i w momencie, gdy jest wprawiony w wibracje za pomocą sygnału elektryczne-go, nie może służyć jako odbiornik. Czas ten przekłada się na konkretną odległość, jaką przy znanej prędkości rozchodzenia się fal, może pokonać wyemitowany sygnał ultra-dźwiękowy. Jeśli długość tę podzielić przez dwa, otrzymamy rozmiar strefy martwej. W przypadku, gdy w strefie tej znajdzie się jakiś obiekt, który odbije ultradźwięki, nie


Fotografia 14. Czujniki ultradźwiękowe w obudowach ze stali nierdzewnej mogą być z powodzeniem stosowane w przemyśle spożywczym

Rysunek 15. Zastosowaniedwóch oddzielnych elementów piezoelektrycznych, jako generatorów i odbiorników ultradźwięków, w celu redukcji martwej strefy czujnika

Fotografia 16. Czujnik ultradźwiękowy z zestawu Lego Mindstorms

Rysunek 17. Okno aktywne obszaru pracy czujnika


tranzystorowe lub przekaźnikowe. Z tego względu wielu producentów ma w swojej ofercie czujniki z regulowanym oknem wy-krywania, tj. pozwalające na ustawienie ob-szaru – minimalnej i maksymalnej odległości – w jakim ma się znaleźć wykrywany obiekt,aby został uznany za wykryty (rysunek 17). Co więcej, nie stanowi większego problemu umieszczenie w czujniku dodatkowego wyj-ścia, które zmieniałoby swój stan, gdy obiekt w ogóle znajdzie się w zasięgu czujnika, ale gdy jest poza wyznaczonym obszarem pracy. Urządzenia takie pozwalają na zgrubną oce-nę poprawności ułożenia obiektu np. na ta-śmie produkcyjnej, a nawet na likwidowanie wpływu mniejszych obiektów (np. fragmen-tów maszyny, uchwytów), które znajdują się przed lub za wykrywanymi przedmiotami i mogłyby powodować dodatkowe odbicia fali, zakłócające pracę czujnika (rysunek 18).

Zaprogramowanie okna aktywnego ob-szaru pracy sensora realizowane jest naj-częściej za pośrednictwem potencjometrów lub przycisków. Pierwsze z nich używane są do ręcznej regulacji maksymalnej i mi-nimalnej odległości obiektów od sensora. Drugie natomiast stosowane są do tzw. na-uczenia czujnika, poprzez umieszczenie obiektu najpierw w mniej z dwóch granicz-nych odległości i naciśnięciu odpowiednie-go przycisku na obudowie sensora, a póź-niej na powtórzeniu tej czynności dla odle-głości maksymalnej. Zmierzone odległości są zapamiętywane w pamięci komponentu i używane w czasie pracy. W przypadku naj-mniejszych sensorów, gdzie zastosowanie przycisków do uczenia byłoby niewygodne, programowanie odbywa się elektrycznie, po-przez podanie konkretnych napięć do wejść uczących lub z użyciem tzw. przystawki uczącej, czyli programatora.

Ta druga metoda jest o tyle korzystniej-sza, że umożliwia dokładne wprowadzenie wyliczonych wcześniej odległości, z do-kładnością do milimetra. Często pozwala też na wprowadzenie dodatkowych parametrów, takich jak histereza, współczynnik kompen-sacji temperaturowej czy tryb pracy wyjść. W najbardziej zaawansowanych czujnikach da się też ustawić liczbę emitowanych im-pulsów i szerokość fali ultradźwiękowej (ry-sunek 19), co przekłada się na czułość sen-sora. Niestety, ze względu na konieczność podłączania zewnętrznego programatora, metoda ta jest znacznie mniej wygodna, gdy chce się ją użyć już w trakcie działania insta-lacji czujnikowej.

Tryby pracyZe względu na podobieństwa pomiędzy falami dźwiękowymi i elektromagnetycz-nymi, możliwe tryby pracy czujników ul-tradźwiękowych są podobne do tych, zna-nych z sensorów optycznych. Klasyczne modele ultradźwiękowe działają podobnie


Rysunek 18. Poprawne określenie okna aktywnego obszaru pracy czujnika pozwala na zniwelowanie wpływu obiektów, nieco przysłaniających (fala zaznaczona na czer-wono) obszar detekcji

Rysunek 19. Różne ustawienia kształtu emitowanej fali ultradźwiękowej czujnika, moż-liwe do wprowadzenia w zaawansowanych czujnikach

sytuacja, jak w przypadku czujników fotoe-lektrycznych refleksyjnych.

W końcu, da się też stworzyć bramki ul-tradźwiękowe, w których odbiornik i nadaj-nik znajdują się po przeciwległych stronach taśmy produkcyjnej (rysunek 20).

Sposób instalowania sensorówZ racji niemałego zasięgu fal ultradźwięko-wych, a przede wszystkim ze względu na ich dosyć dużą szerokość obszaru pracy, instala-cja kilku czujników tego typu na jednej linii

jak czujniki fotoelektryczne – dyfuzyjne, tj. emitują sygnał, który jeśli zostanie odbity od obiektu i dotrze do odbiornika, umiesz-czonego w tej samej obudowie co nadajnik, to uznawane jest to za wykrycie obecności w zasięgu działania. Można jednak umieścić za obszarem działania płytkę odbijającą ul-tradźwięki w kierunku detektora i wykrywać obecność obiektów poprzez porównywanie czasu powrotu sygnału z czasem potrzeb-nym fali na trafienie do detektora, po odbi-ciu od wspomnianej płytki. Jest to podobna



produkcyjnej wiąże się w pewnymi ogranicze-niami. Trzeba dopilnować, by fale emitowane z jednego sensora nie zakłócały pracy innych czujników. Przede wszystkim konieczne jest oddalenie od siebie sąsiadujących sensorów. Za bezpieczne uznaje się najczęściej umiesz-czenie ich odległych od siebie o przynajmniej połowę zasięgu ich pracy, choć warto przy tym zwrócić uwagę na szerokość emitowanej fali, by sprawdzić, czy da się je ulokować bliżej od siebie, czy też konieczne jest ich większe oddalenie (rysunek 21). Należy też wziąć pod uwagę fakt, że fale odbite od obiektów znaj-dujących się pod nietypowym kątem wzglę-dem sensora, będą propagować w innych kie-runkach i mogą docierać dalej niż fale odbite od powierzchni prostopadłych do kierunku emisji ultradźwięków (rysunek 22).

Nieco łatwiej jest z odległością czujni-ków pracujących naprzeciwko siebie. O ile tylko ich zasięg został poprawnie podany przez producenta, a warunki środowiskowe

Fotografia 20. Bariera ultradźwiękowa; czujniki ultradźwiękowe stosowane do szybkich pomiarów niewielkich obiektów muszą pracować z sygnałami dużych częstotliwości, a więc też przy małych zasięgach

Rysunek 21. Montaż kilku czujników w jednym otoczeniu wymaga zachowania określo-nych odstępów pomiędzy nimi, zależnych od zasięgów i kształtu fali

Rysunek 22. Problem z odbiciami ultra-dźwięków od powierzchni, które nie są prostopadłe do kąta padania fali

Fotografia 23. Precyzyjny czujnik ultra-dźwiękowy firmy Microsonic



Fotografia 26. Czujnik firmy Keyence

w zakładzie przemysłowym odpowiadają referencyjnym, wystarczy umieścić czujniki nie bliżej niż w odległości 4-krotnie większej niż ich zasięgi (przynajmniej dwukrotnie większej niż suma ich zasięgów).

ZastosowaniaBardzo duża odporność czujników ultra-dźwiękowych na trudne warunki środo-wiskowe, duży zasięg oraz uniwersalność

Fotografia 24. Czujnik ultradźwiękowy firmy Leuze

Fotografia 25. Czujnik ultradźwiękowych do zastosowań w elektronice

sprawiają, że komponenty te dobrze się sprawdzają w różnorodnych zastosowaniach (fotografia 23). Oprócz wymienionych w ar-tykule przykładów, gdzie sensory działają na linii produkcyjnej, częstymi sytuacjami jest użycie omawianych czujników w po-jazdach (np. tzw. czujniki parkowania), czy do mierzenia poziomów materiałów sypkich a nawet cieczy. Podobne sensory stosuje się też np. w windach do monitorowania pozycji

kabiny w szybie, ale w praktyce liczba cieka-wych zastosowań jest tak duża, że ogranicza ją tylko wyobraźnia konstruktorów.



http://www.elektronikab2b.pl

W W W . U L U B I O N Y K I O S K . P LTu przejrzysz, poczytasz sobie i kupisz Twoje ulubione

czasopisma – bieżące i archiwalne wydania

Prenumerata dowolnego czasopisma AVT uprawnia do minimum 30% zniżki w www.ulubionykiosk.pl (z wyłączeniem przedsprzedaży, prenumeraty i dystrybucji bonów).Wpisuj numer prenumeraty w pole „Numer Twojej prenumeraty”, a będziesz płacił tylko 70% ceny (albo i jeszcze mniej).Masz pytania? Mailuj [email protected] lub dzwoń 22 257 84 22

DLA PRENUMERATORÓW -30%

Zniżkaalbo i w

ięcej!




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

Redakcja nie odpowiada za treść reklam i ogłoszeń zamieszczonych w Elektronice Praktycznej

Ogłoszenia i reklamy hurtowni, sklepów, importerów, producentów, dealerów, itp. są płatne. Cena podstawowego modułu (35 x 20 mm) wy-nosi 66 zł + VAT. Koszt minimalnej ramki dla ogłoszeń o wielkości 3 modułów wynosi 198 zł + VAT. Moduły można łączyć zarówno w pionie jak i w poziomie. Maksymalna szerokość ogłoszenia to 5 modułów, wy-sokość 12 modułów. Rabaty stosujemy wyłącznie dla reklam powyżej 8 modułów: 4-6 emisji 10%, 7-11 emisji 15% i od 12 emisji 25%.Oferta specjalna:

• publikacja fragmentów cennika w ramce o wielkości: 8 modułów w pionie cena 264 zł + VAT, 9 modułów w pozio-mie 305 zł + VAT

• rabat specjalny dla firm poszukujących pracowników wynosi 25% (wyłącznie dla dużych reklam).Wszelkich informacji udziela Grzegorz Krzykawski, tel. 22 257 84 60, e-mail: [email protected].

Reklamy do tej rubryki mogą być przygotowane przez Zamawiającego w postaci wydruku z drukarki laserowej lub pliku w formacie CDR, AI, EPS (tekst zmieniony na krzywe), PSD, PDF z próbnym wydrukiem albo pliku w dowolnym edytorze tekstu (także z wydrukiem), jeśli krój czcionek nie jest rzeczą dużej wagi. Małe reklamy mogą być przygotowane w redakcji (gratis) na podstawie odręcznego szkicu lub maszynopisu. Opracowania te nie będą jednak wówczas uzgadniane z Zamawiającym przed oddaniem do druku.


http://www.piekarz.pl



http://www.aksotronik.com.pl

http://www.aksotronik.com.pl

http://www.pyffel.com.pl

http://www.obudowa.pl


http://www.elmax.waw.pl


http://www.delta.poznan.pl


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

www.elportal.pl

A może masz pomysł na ciekawy artykuł lub projekt? Skonstruowałeś urządzenie,

które jest godne zaprezentowania szerszej publiczności? Możesz napisać artykuł edukacyjny?

Chcesz podzielić się doświadczeniem? W takim razie zapraszamy do współpracy na łamach Elektroniki dla Wszystkich. Kontakt: [email protected]

EdW możesz zamówić na stronie Ulubionego Kiosku: www.ulubionykiosk.pl

telefonicznie 22 257 84 50, fax: 22 257 84 55, listownie lub za pomocą e-maila: [email protected].

Do kupienia także w Empikach i wszystkich większych kioskach z prasą.

Na wszelkie pytania czeka także Dział Prenumeraty tel. 22 257 84 22, [email protected]

Nie przegap!interesujących materiałów w siostrzanym czasopiśmie

W kwietniowym wydaniuElektroniki dla Wszystkichmiędzy innymi:Generator Van de GraaffaDo wytwarzania bardzo wysokich napięć wcale nie trzeba wykorzystywać układów elektronicz-nych. Od dawna znane są prostsze sposoby. Bardzo młody Autor prezentuje zmotoryzowany generator, wyposażony w regulator prędkości.Wykrywacz duchówTo nie tylko wykrywacz, ale i narzędzie komuni-kacji z duchami. I to Ty masz się tym wszystkim zajmować... Jednak bez obaw! W EdW nie pro-mujemy spirytyzmu – przeczytaj artykuł!Izolacja galwaniczna – co to i po co?W trzecim odcinku omawiamy dwa problemy, bardzo ważne dla każdego praktykującego elek-tronika. Jeden dotyczy zasilaczy beztransforma-torowych, a drugi pojawia się przy współpracy urządzeń I klasy ochronności.Reflektorek jak żarówkaDo Forum Czytelników trafił opis ekspery-mentów z oświetleniem rowerowym. Autor pokazuje historię swoich kolejnych układów sterujących diodami LED i zachęca do wypró-bowania innych rozwiązań.Generatory nie tylko kwarcowe...W kolejnej części artykułu zapoznajemy sięz precyzyjnymi zegarami atomowymi i... jeste-śmy zaskoczeniu bardzo prostą zasadą działa-nia, a także zaskakująco niskimi cenami wzor-ców rubidowych.Ponadto w numerzen Sterownik oświetlenia LED sterowany dowolnym pilotemn Regulowany zasilacz uniwersalny 1,2…13,5V/1An Koder Morse’a współpracujący z klawiaturą ATn Nadajnik małej mocy na 4. kanał CBn Warsztatowe patenty – Drukarka UV i płytkin Zagubione e-maile i malwaren Jak oświetlić ogród?n Szkoła Konstruktorów – Zaproponuj układ elektroniczny, wykorzystujący diody LEDn Szkoła Konstruktorów – Zaproponuj sposób

realizacji płyty czołowej

4 (w tym 5% VAT) • www.elportal.pl

97

71

42

51

69

14

61

09

77

14

25

16

91

53

30

97

71

42

51

69

15

34

0

INDE

KS 3

33 6

2X

IS

SN 1

425-

1698

Generatory nie tylko kwarcowe...W kolejnej części artykułu zapoznajemy się z precyzyj-nymi zegarami atomowymi i... jesteśmy zaskoczeniubardzo prostą zasadą działania, a także zaskakująconiskimi cenami wzorców rubidowych.

Reflektorek jak żarówkaDo Forum Czytelników trafił opis eksperymentów z oświe-tleniem rowerowym. Autor pokazuje historię swoich kolej-nych układów sterujących diodami LED i zachęca dowypróbowania innych rozwiązań.

Reklama_EdW dla EP 1504_EP.indd 22 2015-03-18 23:21:00

http://www.elportal.plA





http://www.elportal.pl




http://www.telmatik.pl

http://www.elpinpcb.com.pl


http://www.kradex.com.pl

132 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2015Niniejsze ogłoszenie jest informacją handlową i nie stanowi oferty w myśl art. 66, § 1 Kodeksu Cywilnego. Ceny mogą ulec zmianie.

Najpopularniejsze Kity AVT

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


Prenumerata za darmolub półdarmo

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

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

Wolisz rozłożyć płatność na raty? Zgłoś stałe zlecenie bankowe na www.avt.pl/szb lub załóż „teczkę” na www.ulubionykiosk.pl/teczka

Prenumerata Elektroniki Praktycznej to również:• 80% zniżki na równoległą prenumeratę e-wydań (co oznacza

dostęp do najnowszych wydań jeszcze przed ukazaniem siępisma w kiosku!)

• co miesiąc DVD „Niezbędnik Elektronika”, a na nimm.in. narzędzia programowe, karty katalogowe i notyaplikacyjne (tylko dla Prenumeratorów)

• co miesiąc możliwość zamówienia dostępnych wydańarchiwalnych gratis lub za symboliczną złotówkę

• do 30% zniżki w sklepie www.sklep.avt.pl• co najmniej 30% zniżki na www.UlubionyKiosk.pl (patrz str. 125)

Informację, który prezent wybierasz, wpisz jako uwagę przy składaniu zamówienia lub przekażnam przed końcem maja mailem ([email protected]), telefonicznie (22 257 84 22) lub listownie (Wydawnictwo AVT, Dział Prenumeraty, ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa)

Możesz to zrobić na kilka sposobów:• dokonując wpłaty na nasze konto: AVT-Korporacja

sp. z o.o., ul. Leszczynowa 11, 03-197 Warszawa,BNP Paribas Bank Polska SA, 97 1600 1068 0003 0103 0305 5153

• zamawiając za pomocą telefonu, e-maila, faksu lublistu.

• wypełniając formularz w Internecie(na stronie www.avt.pl) – tu można zapłacić kartąlub dokonać szybkiego przelewu

• wysyłając na numer 663 889 884 sms o treści PREN– oddzwonimy i przyjmiemy zamówienie(koszt sms wg Twojej taryfy)

A więc – zamów prenumeratę!

Jeśli jeszcze nie prenumerujesz Elektroniki Praktycznej, to spróbuj za darmo! Warunkiem otrzymania 3-miesięcznej bezpłatnej prenumeraty próbnej od czerwca jest wniesienie, jako swego rodzaju „kaucji”, opłaty za następne 9 miesięcy (144,00 zł). Jeśli nie uda się nam przekonać Cię do prenumeraty i zrezygnujesz z niej przed 16 sierpnia 2015 – otrzymasz zwrot całej swojej wpłaty. Nie musisz próbować, bo jesteś zdecydowany na prenumeratę? Wybierz relatywnie najtańszą opcję startową, czyli prenumeratę 2-letnią, której cenę obniżyliśmy o wartość aż 8 numerów!Jeśli już prenumerujesz EP, pamiętaj o przedłużeniu prenumeraty. W ten sposb uzyskasz prawo do jeszcze atrakcyjniejszych zniżek – nawet do 50% ceny czasopisma!

Szczegóły na www.ep.com.pl/oferta-prenumeraty.

Zdarza Ci się biegać do kiosku po EP?Zmień bieg zdarzeń i zamów prenumeratę.

Będzie taniej, łatwiej i z prezentem

Zamów prenumeratę EP w maju i wybierz prezent:koszulkę z logo EP

lubalbum zespołu Bracia „Zmienić zdarzeń bieg”

Niniejsza płyta DVD-ROMstanow

i integralnącałość

wersji przeznaczonejtylko

dlaPrenum

eratorówElektronikiPraktycznejiniemożebyćsprzedawanaoddzielnie•Płytasprawdzonaprogramamiantywiru

sowymizbaz

amia

ktua

lizo

naw

ymi2

3.04

.201

5r.

•s

Wzy

stki

epr

awa

zast

rzeż

one

©Co

pyrig

htAV

T Korporacja

Sp. zo.o.

5/15

NIEZBĘDNIK ELEKTRONIKANIEZBĘDNIK ELEKTRONIKA

NARZĘDZIA DLA ELEKTRONIKA1. Altium Designer 14/15 Utils 2. Design Spark Mechanical 2.03. Filter Wiz Lite 1.264. NE555 Calculator5. Renesas E2 Studio upgrade

6. Resistor Colour Calculator7. Segger JflashLite8. STMicroelectronics SPC5-STUDIO 3.09. STMicroelectronics Tw isterSIM10. Xilinx Vi vado 2014.4.1.0220_1

101. Altium Designer 14/15 Utils 2. Design Spark Mechanical 2.03. Filter Wiz Lite 1.264. NE555 Calculator5. Renesas E2 Studio upgrade

6. Resistor Colour Calculator 7. Segger JflashLite 8. STMicroelectronics SPC5-STUDIO 3.0 9. STMicroelectronics TwisterSIM10. Xilinx Vivado 2014.4.1.0220_1

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


http://www.avt.pl/szb

http://www.ulubionykiosk.pl/teczka


http://www.UlubionyKiosk.pl


http://www.avt.pl

http://www.ep.com.pl/oferta-prenumeraty

Relayz: 8-kanałowy moduł przekaźników z interfejsem SPPoBW kolejnej EP opiszemy projekt sterownika z wyjściami przekaźnikowymi, który może mieć szerokie zastosowanie w małej automatyce domowej dzięki interfejsowi RS-485 i zaimplementowanemu, opisywanemu w EP, protokołowi SPPoB.

Miernik pojemności akumulatorówZa miesiąc przydatny projekt wakacyjny! Urządzenie, które pozwala na zmierzenie m.in. pojemności akumulatora i oszacowanie jego zużycia. Modne ostatnio power-banki kuszą tysiącami miliamperogodzin, warto sprawdzić czy te niewielkie urządzenia rzeczywiście potrafią oddać tyle energii.

Kontroler oświetlenia RGB z BluetoothUrządzenie, którego cały interfejs użytkownika zaimplementowano w aplikacji dla systemu Android! Komunikacja odbywa się przez Bluetooth, moduł sterujący oparto na mikrokontrolerze ARM Cortex M3. Musisz to przeczytać!

DMX-owy sterownik lampy RGBW czerwcowej EP lampa RGB do aranżacji sceny. Wyposażono ją w 60 diod LED o światłości nawet 100000 mcd kontrolowanych za pomocą interfejsu DMX.

Odbiornik nasłuchowy na pasmo 80 mWakacje, to dobry moment do rozpoczęcia przygody z krótkofalarstwem. Dla początkującego radioamatora najciekawszym wycinkiem „osiemdziesiątki” jest zakres częstotliwości 3,700…3,750MHz, w którym najczęściej pracują polscy radioamatorzy. Na taki ograniczony wycinek jest przeznaczony odbiornik, który zostanie opisany w kolejnej EP.


Kolejne gigabajty narzędzi niezbędnych do pracy konstruktora, czyli NIEZBĘDNIK ELEKTRONIKA na DVD.Tylko dla prenumeratorów EP.

Elektronika Praktyczna 5/2015WYKAZ FIRM OGŁASZAJĄCYCH

SIĘ W TYM NUMERZE ELEKTRONIKI PRAKTYCZNEJ

AKSOTRONIK ..........................130

ANTAIRA TECHNOLOGIES ..........59

ARMEL ....................................130

BORNICO ....................................6

COMPUTER CONTROLS ..............15

CONRAD ELECTRONIC .................2

CONTRANS TI ............................55

DELTA ....................................130

ELMARK AUTOMATYKA ..............8

ELMAX....................................130

ELPIN ......................................131

FARNELL ELEMENT14 ..............136

FERYSTER ..................................11

FIRMA PIEKARZ .................11, 131

FREESCALE ................................19

GAMMA .............................11, 61

KRADEX ..................................131

MICRODIS ...........................39, 53

NATIONAL INSTRUMENTS ...........7

NDN .......................................135

NETRONIX .................................11

PYFFEL ....................................130

QWERTY ...................................12

RENEX ......................................11

RK-SYSTEM ...............................10

RUTRONIK ...................................9

SEMICON ................................115

ST MICROELECTRONICS .................

...........................5, 27, 29, 31, 47

TELMATIK ...............................131

TESPOL .....................................13

Reklamy stron internetowych na str. 11

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

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

• S

zcze

gó³o

we

info

rmac

je w

Inte

rnec

ie n

a st

roni

e w

ww

.ndn

.com

.pl

• S

zcze

gó³o

we

info

rmac

je w

Inte

rnec

ie n

a st

roni

e w

ww

.ndn

.com

.pl

• S

zcze

gó³o

we

info

rmac

je w

Inte

rnec

ie n

a st

roni

e w

ww

.ndn

.com

.pl

• S

zcze

gó³o

we

info

rmac

je w

Inte

rnec

ie n

a st

roni

e w

ww

.ndn

.com

.pl

®

LF-8800Profesjonalny zestaw lutująco-rozlutowujący dużej mocy

1000 z³+vat

8096Profesjonalny lampa 12W, 3 dioptrie + lupka

LF-853DProfesjonalna stacja lutująco- rozlutowywująca

LF-3500Profesjonalna stacja lutownicza

450 z³+vat

220 z³+vat

LF-2000Profesjonalna stacja lutownicza

LF-855DProfesjonalna stacja lutująco-rozlutowywująca do SMD/BGA

1300 z³+vat

LF-389DProfesjonalna stacja lutownicza

120 z³+vat

JAKOŚĆ I PRECYZJA

DS1054Z: 50MHz, 4 kanały 1 GSa/s, 12 Mpkt, USB, 7"

60 z³+vat770 z³

+vat

Rewelacja cenowa TI160

Typ detektora Niechłodzona matryca mikrobolometryczna FPA

Rozdzielczość IR 160 x 120 pikseliZakres przetwarzania 8-14μmPole widzenia / minimalna odległość ostrości

21° x 16° / 0,15m (standard)

Czułość termiczna <65mK przy 30°CEkran Integralny, 3,5”, kolor

LCD Zakres pomiaru temperatury

-20°C do +120°C / 0°C do +350°C (przełączany), do 1200°C (opcja)

Dokładność ±2°C lub ±2% odczytuPomiar punktowy Do 4 punktówAnaliza izotermiczna Detekcja temperatury

górnej i dolnej / interwał Sygnalizacja przekroczenia temperatury granicznej

Alarm dźwiękowy i wizualny (kolor)

Korekcja emisyjności Regulowana od 0.01 do 1.0

Korekcja temperatury AutomatycznaTyp pamięci Wbudowana pamięć

flash do 1500 obrazówKomentarz głosowy 40-sekundowe nagranie

głosoweCelownik Laser czerwony, klasa 2,

1mW/635nm Typ baterii Wymienialny akumulator

litowo-jonowy Czas pracy baterii około 3 godzinOdporność na udary 25G IEC68-2-29Odporność na wibracje 2G IEC68-2-6Wymiary 330mm x 95mm x 86mmWaga 650gMocowanie statywu 1/4” – 20Wejście zasilacza DC TakWyjście audio TakWyjście video PAL / NTSCUSB Transfer obrazów do

komputera PC

Cena4000 zł

+ vat

CharakterystykaPasmo: 50 MHzy4 kanałyyMaks. częstość próbkowania do 1 GSa/syPamięć akwizycji do 12 Mpkt / opcjonalnie do 24 Mpkt yInnowacyjna technologia „UltraVision”`yOdświeżanie z częstotliwością do 30 000 przebiegów na sekundęyNagrywanie do 60 000 ramek przebiegów w czasie rzeczywistym (opcja)yNiski poziom szumu, zakres dynamiki: 1 mV/dz do 10V/dzyOpcjonalne wyzwalanie i dekodowanie magistral szeregowych (RS232, Iy 2C, SPI)Wiele poziomów jasności wyświetlanych przebiegów yInterfejsy komunikacyjne: USB Host i Device, LAN (LXI), AUX, USB-GPIB (opcja)yKompaktowe wymiary, mały ciężar, łatwa obsługa y7-calowy ekran TFT (800x480) WVGAy

1300 zł + vat

REWELACJA!LF-2000 (U)Grot zintegrowany z grzałkąZasilanie lutownicy 32V ACMasa lutownicy 72gMoc 100WGrot 44-5143112 - 1D

*OPCJE*

TWZ120

Groty:44-5143115 - 0,2 44-5143113 - 2D44-5143114 - 3D

380 z³+vat

okladka_ep05_15.indd 48 2015-04-21 11:30:13

http://www.ndn.com.pl




http://pl.farnell.com

http://www.element14.com/desingcenter

Elektromika Prakticzna 05 2015

Documents

Transcript of Elektromika Prakticzna 05 2015