ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2019 · wego z wciskaną osią (RS1) oraz dwóch przy-cisków, których...

5
38 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2020 PROJEKTY „Progowy” obrotomierz Typowy obrotomierz to układ do po- miaru częstotliwości z odpowiednio przeliczonym wynikiem pomiaru. Prezentowany układ potrafi coś wię- cej – zasygnalizować, że aktualna szybkość pojawiania się impulsów wejściowych przekracza uprzednio zadaną wartość. Dodatkowe materiały do pobrania ze strony www.media.avt.pl W ofercie AVT* AVT-5737 Podstawowe parametry: pomiar częstotliwości w zakresie 1 Hz…9,999999 MHz, regulowany czas akwizycji impulsów: 500 ms, 1 s, 2 s, 5 s, 10 s, 20 s, wyświetlanie wyniku pomiaru w hercach [Hz] lub przeliczenie go na obroty na minutę [rpm], wartość progowa zadawana impulsatorem, wyjście: styki NO+NC przekaźnika, zapamiętywanie nastaw po wyłączeniu zasilania, wyświetlacz LCD alfanumeryczny 2×16 znaków, zasilanie 12 V DC. Projekty pokrewne na www.media.avt.pl: AVT-5696 SpeedRelay – wyłącznik sterowany prędkością (EP 8/2019) AVT-1870 Obrotomierz (EP 8/2015) AVT-5260 Obrotomierz (EP 10/2010) --- Obrotomierz cyfrowo-analogowy (EdW 6/2010) AVT-2799 Mikroprocesorowy obrotomierz stroboskopowy (EdW 9/2006) AVT-2711 Obrotomierz (EdW 2/2004) Projekt 117 Wskaźnik optymalnych obrotów silnika samochodowego (EP 3/2004) Projekt 116 Cyfrowy obrotomierz/prędkościomierz samochodowy (EP 2/2004) * Uwaga! Elektroniczne zestawy do samodzielnego montażu. Wymagana umiejętność lutowania! Podstawową wersją zestawu jest wersja [B] nazywana potocznie KIT-em (z ang. zestaw). Zestaw w wersji [B] zawiera elementy elektroniczne (w tym [UK] – jeśli występuje w projekcie), które należy samodzielnie wlutować w dołączoną płytkę drukowaną (PCB). Wykaz elementów znajduje się w dokumentacji, która jest podlinkowana w opisie kitu. Mając na uwadze różne potrzeby naszych klientów, oferujemy dodatkowe wersje: wersja [C] – zmontowany, uruchomiony i przetestowany zestaw [B] (elementy wlutowane w płytkę PCB) wersja [A] – płytka drukowana bez elementów i dokumentacji Kity w których występuje układ scalony wymagający zaprogramowania, mają następujące dodatkowe wersje: wersja [A+] – płytka drukowana [A] + zaprogramowany układ [UK] i dokumentacja wersja [UK] – zaprogramowany układ Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz! http://sklep.avt.pl. W przypadku braku dostępności na http://sklep.avt.pl, osoby zainteresowane zakupem płytek drukowanych (PCB) prosimy o kontakt via e-mail: [email protected]. Istnieje wiele rozwiązań umożliwiających automatyczną sygnalizację osiągnięcia zada- nej wartości przez określony parametr. Naj- prostszym przykładem jest termostat, którego wyjście steruje grzałką lub chłodziarką, two- rząc w ten sposób zamknięty układ objęty ujemnym sprzężeniem zwrotnym. Do moni- torowania wartości napięcia można wykorzy- stać jeden z wielu dostępnych komparatorów. Jednak co w sytuacji, gdy „pilnowana” musi być częstotliwość, np. napięcia uzy- skiwanego z elektrowni wiatrowej lub ge- neratora spalinowego? Można zrobić to pośrednio, posługując się konwerterem Schemat ideowy układu pokazano na ry- sunku 2. Elementem, który zarządza pracą całego urządzenia, jest mikrokontroler typu STM32F051 – US6. Ma wystarczającą liczbę wyprowadzeń oraz, co bardzo ważne w tej aplikacji, jeden 32-bitowy licznik. Jego za- daniem nadrzędnym będzie pomiar często- tliwości, zatem wymaga stabilnego wzorca czasu. Odpowiada za to rezonator kwar- cowy Q1. Kondensatory C21 i C22 ułatwiają wzbudzenie drgań, zaś rezystor R22 zapo- biega powstaniu oscylacji na częstotliwo- ści harmonicznej. Wbudowana w mikrokontroler pętla PLL powiela uzyskany sygnał zegarowy do czę- stotliwości 48 MHz. Będzie on obarczony pewnymi fluktuacjami fazy, wynikającymi z samej zasady działania PLL, lecz przy długim czasie akwizycji impulsów wejścio- wych – rzędu setek milisekund i więcej, wpływ zjawiska na wyniki pomiarów bę- dzie pomijalny. częstotliwość-napięcie, lecz takie rozwią- zanie będzie znacznie mniej dokładne od opisanego. Pomiar częstotliwości realizowany przez układ odbywa się metodą bezpośrednią. Uformowane impulsy, tworzone na podsta- wie sygnału wejściowego, są zliczane przez zadany odcinek czasu. Jest to tzw. czas bram- kowania. Im dłużej trwa, tym lepiej można uśrednić chwilowe fluktuacje częstotliwości, które istnieją w rzeczywistych urządzeniach, np. w silnikach spalinowych. Budowa i działanie Najprostszym przykładem uformowania sygnału wejściowego jest przekształcenie go na przebieg prostokątny, np. przerzut- nikiem Schmitta. Układ cyfrowy, służący do zliczania, będzie reagował tylko na jego zbocza – narastające lub opadające. Taką ideę prezentuje rysunek 1, gdzie zaznaczono zbo- cza narastające uformowanego sygnału. Sygnał wejściowy Sygnał uformowany u(t) t u(t) t Tbr Rysunek 1. Idea pomiaru częstotliwości metodą bezpośrednią

Transcript of ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 12/2019 · wego z wciskaną osią (RS1) oraz dwóch przy-cisków, których...

38 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2020

PROJEKTY

„Progowy” obrotomierzTypowy obrotomierz to układ do po-miaru częstotliwości z odpowiednio przeliczonym wynikiem pomiaru. Prezentowany układ potrafi coś wię-cej – zasygnalizować, że aktualna szybkość pojawiania się impulsów wejściowych przekracza uprzednio zadaną wartość.

Dodatkowe materiały do pobrania ze strony www.media.avt.pl

W ofercie AVT* AVT-5737Podstawowe parametry:• pomiar częstotliwości w zakresie 1 Hz…9,999999 MHz,

• regulowany czas akwizycji impulsów: 500 ms, 1 s, 2 s, 5 s, 10 s, 20 s,

• wyświetlanie wyniku pomiaru w hercach [Hz] lub przeliczenie go na obroty na minutę [rpm],

• wartość progowa zadawana impulsatorem,• wyjście: styki NO+NC przekaźnika,• zapamiętywanie nastaw po wyłączeniu zasilania,

• wyświetlacz LCD alfanumeryczny 2×16 znaków,

• zasilanie 12 V DC.

Projekty pokrewne na www.media.avt.pl:AVT-5696 SpeedRelay – wyłącznik sterowany prędkością (EP 8/2019)AVT-1870 Obrotomierz (EP 8/2015)AVT-5260 Obrotomierz (EP 10/2010)--- Obrotomierz cyfrowo-analogowy (EdW 6/2010)AVT-2799 Mikroprocesorowy obrotomierz stroboskopowy (EdW 9/2006)AVT-2711 Obrotomierz (EdW 2/2004)Projekt 117 Wskaźnik optymalnych obrotów silnika samochodowego (EP 3/2004)Projekt 116 Cyfrowy obrotomierz/prędkościomierz samochodowy (EP 2/2004)

* Uwaga! Elektroniczne zestawy do samodzielnego montażu. Wymagana umiejętność lutowania!Podstawową wersją zestawu jest wersja [B] nazywana potocznie KIT-em (z ang. zestaw). Zestaw w wersji [B] zawiera elementy elektroniczne (w tym [UK] – jeśli występuje w projekcie), które należy samodzielnie wlutować w dołączoną płytkę drukowaną (PCB). Wykaz elementów znajduje się w dokumentacji, która jest podlinkowana w opisie kitu.Mając na uwadze różne potrzeby naszych klientów, oferujemy dodatkowe wersje: wersja [C] – zmontowany, uruchomiony i przetestowany zestaw [B] (elementy wlutowane w płytkę PCB)

wersja [A] – płytka drukowana bez elementów i dokumentacjiKity w których występuje układ scalony wymagający zaprogramowania, mają następujące dodatkowe wersje: wersja [A+] – płytka drukowana [A] + zaprogramowany układ [UK] i dokumentacja

wersja [UK] – zaprogramowany układNie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz!http://sklep.avt.pl. W przypadku braku dostępności na http://sklep.avt.pl, osoby zainteresowane zakupem płytek drukowanych (PCB) prosimy o kontakt via e-mail: [email protected].

Istnieje wiele rozwiązań umożliwiających automatyczną sygnalizację osiągnięcia zada-nej wartości przez określony parametr. Naj-prostszym przykładem jest termostat, którego wyjście steruje grzałką lub chłodziarką, two-rząc w ten sposób zamknięty układ objęty ujemnym sprzężeniem zwrotnym. Do moni-torowania wartości napięcia można wykorzy-stać jeden z wielu dostępnych komparatorów.

Jednak co  w  sytuacji, gdy „pilnowana” musi być częstotliwość, np. napięcia uzy-skiwanego z elektrowni wiatrowej lub ge-neratora spalinowego? Można zrobić to pośrednio, posługując się konwerterem

Schemat ideowy układu pokazano na ry-sunku 2. Elementem, który zarządza pracą całego urządzenia, jest mikrokontroler typu STM32F051 – US6. Ma wystarczającą liczbę wyprowadzeń oraz, co bardzo ważne w tej aplikacji, jeden 32-bitowy licznik. Jego za-daniem nadrzędnym będzie pomiar często-tliwości, zatem wymaga stabilnego wzorca czasu. Odpowiada za to  rezonator kwar-cowy Q1. Kondensatory C21 i C22 ułatwiają wzbudzenie drgań, zaś rezystor R22 zapo-biega powstaniu oscylacji na częstotliwo-ści harmonicznej.

Wbudowana w mikrokontroler pętla PLL powiela uzyskany sygnał zegarowy do czę-stotliwości 48 MHz. Będzie on obarczony pewnymi fluktuacjami fazy, wynikającymi z  samej zasady działania PLL, lecz przy długim czasie akwizycji impulsów wejścio-wych –  rzędu setek milisekund i  więcej, wpływ zjawiska na wyniki pomiarów bę-dzie pomijalny.

częstotliwość-napięcie, lecz takie rozwią-zanie będzie znacznie mniej dokładne od opisanego.

Pomiar częstotliwości realizowany przez układ odbywa się metodą bezpośrednią. Uformowane impulsy, tworzone na podsta-wie sygnału wejściowego, są zliczane przez zadany odcinek czasu. Jest to tzw. czas bram-kowania. Im dłużej trwa, tym lepiej można uśrednić chwilowe fluktuacje częstotliwości, które istnieją w rzeczywistych urządzeniach, np. w silnikach spalinowych.

Budowa i działanieNajprostszym przykładem uformowania sygnału wejściowego jest przekształcenie go  na  przebieg prostokątny, np.  przerzut-nikiem Schmitta. Układ cyfrowy, służący do zliczania, będzie reagował tylko na jego zbocza – narastające lub opadające. Taką ideę prezentuje rysunek 1, gdzie zaznaczono zbo-cza narastające uformowanego sygnału.

Sygnałwejściowy

Sygnał uformowany

u(t)

tu(t)

tTbr

Rysunek 1. Idea pomiaru częstotliwości metodą bezpośrednią

39ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2020

GN

DG

ND

GN

DG

ND

+3V

3

R2

3,3

k

R1

33,k

SC

L

US

1

VC

C

5

8

4

24C

04

6 7 3 2 1

SC

LW

P

A2

A1

A0

EEPROMArray

SD

A

GN

D

SD

A

C1

100n

C2

10u

NO

NC

PK

1

C

ARK3-5MMJ1

1

GN

DG

ND

GN

D

+12V P

K1

JQC

-3F

F/1

2V

OU

T R3

10k

US

2A

32

1

74A

HC

T125S

14-1

3T

1B

SS

123

D1

1N

4148

1 2

GN

D

GN

D

GN

DG

ND

GN

D

98

23

98

12

116

5

10

13 10 13

41

D5

D6

D7

D4E

RS

D5_B

UF

D6_B

UF

D7_B

UF

D4_B

UF

E_B

UF

RS

_B

UF

US

2D

US

2C

US

3B

US

3A

US

3C

74A

HC

T125S

14-1

3

74A

HC

T125S

14-1

3

74A

HC

T125S

14-1

3

74A

HC

T125S

14-1

3

74A

HC

T125S

14-1

3

74A

HC

T125S

14-1

3

12

11

GN

D

GN

DG

ND

GN

DG

ND

GN

DG

ND

GN

D

+5V

+3V

3

J3A

RK

3-5

MM

D2

SS

14

+12V

C9

220u/2

5V

C10

100n

US

47805

C11

100n

C12

100n

US

5LD

1117A

S33T

R

C13

10u

INO

UT

GN

D

+3V

3

INO

UT

AD

J

GN

DG

ND

GN

DG

ND

GN

D

R13

1k

R14

10k

D4

BA

S85

D3

BA

S85

74A

HC

T125S

14-1

3

US

2B

R15

1k

IN5

6

4

S1

S2

SWCLK

SWDIO

21

43

21

43

1

1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12

13

14

15

16

+5V

C3

100n

GN

D

GN

D

GN

D

GN

D+

12V

R4

10k

R5

10k

R6

10k

R7

10k

R8

1k

2x1

6 H

D44780

LC

D1

GN

DV

CC

CO

NT

RR

SR

/WE D

0D

1D

2D

3D

4D

5D

6D

7LE

D+

LE

D–

P1

10k

E

S

A

RS

_B

UF

E_B

UF

D4_B

UF

D5_B

UF

D6_B

UF

D7_B

UF

+3V

3

GN

DG

ND

R9

10k

R10

10k

R11

10k

R12

10k

VD

DS

WC

LK

GN

DS

WD

ION

RS

TS

WO

J2

1 2 3 4 5 6

C8

100n

SW

CLK

SW

DIO

NR

ST

SW

O

GN

D

+5V US

2P

C5

10u

C4

100n

14 7

VCC GND

GN

D

+5V U

S3P

C7

10u

C6

100n

14 7

VCC GND

GN

DG

ND

GN

D

+3V

3

GN

D

R16

10k

R17

10k

R18

10k

RS

1

C14

100n

C15

100n

C16

100n

GN

D2

GN

D1

ED

1212S

-24C

24-2

5F

SW

ITC

H

EN

C1

EN

C2

R19

330

R20

330

R21

330

RS

1G

ND

GN

D

GN

D

+3V

3

GN

D

+3V

3

C21

15p

C22

15p

Q1

16M

Hz

R22

330

C17

10u

C18

100n

1 2 3 4 5 6 7 8

US

6S

TM

32F

051K

8T

6-T

QF

P32

SW

CLK

SW

DIO

OU

T

24

23

22

21

20

19

18

17

3231302928272625

910111213141516

C19

100n

C20

10u

PA

14

PA

13

PA

12

PA

11P

A10

PA

9P

A8

VD

D_2

VD

D_1

PF

0-O

SC

_IN

PF

1-O

SC

_O

UT

NR

ST

VD

DA

PA

0P

A1

PA

2

VSS_1BOOT0PB7PB6PB5PB4PB3PA15

PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1

VSS_2

D7

D5

E

D6

D4

RS

ENC2

ENC1

NR

ST

SW

ITC

H

INSWO

SCLSDA

„Progowy” obrotomierz

Rysunek 2. Schemat ideowy układu

zadanych przez użytkownika parametrów odbywa się w zewnętrznej, pamięci EEPROM typu 24C04. Komunikacja odbywa się poprzez magistralę I2C, która wymaga dodania dwóch zewnętrznych rezystorów podciągających:

Komunikacja użytkownika z układem jest możliwa za pośrednictwem enkodera obroto-wego z wciskaną osią (RS1) oraz dwóch przy-cisków, których funkcje zostaną omówione w  dalszej części artykułu. Zapamiętanie

Do programowania pamięci Flash mikro-kontrolera zostało przewidziane złącze J2, na które wyprowadzono linie sygnałowe in-terfejsu SWD. Stan logiczny linii ustalają ze-wnętrzne rezystory podciągające.

40 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2020

stronie płytki. Należy je wlutować jako pierw-sze. Na tej samej stronie płytki jest miejsce dla wyświetlacza LCD, przycisków S1 i S2 oraz impulsatora RS1. Wyświetlacz można wygod-nie połączyć z płytka przy użyciu złącza typu goldpin, co umożliwi wetknięcie go na samym końcu, aby nie uległ porysowaniu. Widok zmon-towanej tej strony płytki pokazuje fotografia 6. Na drugiej stronie płytki jest miejsce dla pozo-stałych elementów: przekaźnika PK1, konden-satora elektrolitycznego C9, potencjometru P1, złączy J1, J2 i J3 oraz układu US4 (fotografia 7).

W pełni zmontowany układ, z zamontowa-nym wyświetlaczem, można zasilić napięciem stałym o wartości około 12 V, niekoniecznie stabilizowanym. Pobór prądu wynosi około 35 mA przy wyłączonym przekaźniku i około 60 mA po załączeniu cewki przekaźnika.

Przed użyciem urządzenia należy zapro-gramować pamięć Flash mikrokontrolera US6 gotowym wsadem. Można to zrobić za pośrednictwem złącza J2, na którym zostały

jego napięcie bramka-źródło w stanie otwar-cia było jak największe, sygnał logiczny z US6 jest wzmacniany do wartości 5 V przy użyciu ostatniego bufora. Dioda D1 chroni tranzystor przed zniszczeniem w momencie jego zatyka-nia, kiedy cewka mogłaby wygenerować im-puls napięcia samoindukcji o wysokiej wartości szczytowej. Rezystor R3 utrzymuje niski po-ziom logiczny na wejściu bramki, zatykając tym samym tranzystor T1, zanim mikrokontroler rozpocznie wykonywanie programu.

Montaż i uruchomienieUkład został zmontowany na  dwustron-nej płytce drukowanej o  wymiarach 100×65 mm, której wzór ścieżek oraz sche-mat montażowy pokazują rysunki  4 i  5. W odległości 3 mm od krawędzi płytki znaj-dują się otwory montażowe.

Wszystkie elementy w  obudowach przy-stosowanych do montażu powierzchniowego zostały umieszczone na jednej (wierzchniej)

R1 i  R2. Do  wygodnej prezentacji aktual-nych parametrów pracy urządzenia służy wyświetlacz alfanumeryczny o organizacji 2×16 znaków, wyposażony w sterownik typu HD44780 lub jedną z jego odmian. Kontrast wyświetlacza jest regulowany potencjome-trem P1. Rezystor R8 ogranicza prąd diod podświetlających, aby nie obciążać nimi sta-bilizatora napięcia 5 V. Niestety, niektóre z do-stępnych na rynku wyświetlaczy tego typu nie zadziałają prawidłowo przy sterowaniu z układu zasilanego napięciem 3,3 V. Powód: wysoki stan logiczny rozpoznają powyżej 70% wartości napięcia zasilającego, czyli powyżej 3,5 V. Nawet podniesienie napięcia zasilają-cego mikrokontroler do maksymalnej dopusz-czalnej wartości 3,6 V nie da stuprocentowej gwarancji poprawnego działania.

Rozwiązaniem jest zastosowanie układu konwertującego poziomy logiczne z 3,3 V na 5 V, które niestety nie należą do najtań-szych, a mamy aż sześć linii sygnałowych. Istnieje tańsza alternatywa w postaci układu 74AHCT125S14-13 zasilanego napięciem o wartości 5 V.

Jak dowodzi jego nota katalogowa, któ-rej najistotniejszy fragment można zoba-czyć na rysunku 3, wysoki poziom logiczny na wejściu jest rozpoznawany już od warto-ści 2 V. Jest to doskonały układ do konwersji sygnału cyfrowego z poziomu od 3,3 V do 5 V. Ponadto, co również jest istotne, nie odwraca fazy, a wszystkie jego wejścia są opatrzone przerzutnikami Schmitta. Każdy bufor ma własne wejście aktywujące – niski stan lo-giczny aktywuje wyjście.

Zasilanie o napięciu około 12 V dołączane jest do złącza J3. Dioda D2 zabezpiecza układ przed zniszczeniem w razie dołączenia na-pięcia o odwrotnej polaryzacji. Stabilizatory liniowe US4 i US5 dostarczają stabilnego na-pięcia o wartościach 5 V i 3,3 V. Również sy-gnał wejściowy, którego częstotliwość będzie nadzorowana, jest doprowadzany do złącza J3. Diody D3 i D4 ograniczają zakres osiąganych przez niego wartości do zakresu –0,3...+3,6 V, przez co zostaje zachowany margines war-tości napięcia do  zadziałania diod zabez-pieczających wejście bufora. Rezystor R13 ogranicza prąd tych diod, a R14 polaryzuje wejście bufora potencjałem masy. Bufor cy-frowy ma wejście Schmitta, więc jest w stanie uformować zbocza nawet wolnozmiennego sygnału wejściowego. Ponieważ zasilany jest napięciem 5 V, jak wszystkie pozostałe bufory w tym układzie, zachodziła konieczność do-pasowania poziomów logicznych pomiędzy jego wyjściem a wejściem mikrokontrolera. Służy temu rezystor R15, który ogranicza prąd wejściowych diod zabezpieczających, wbudo-wanych w mikrokontroler.

Mikrokontroler, w odpowiednich warun-kach, załącza cewkę przekaźnika, co powoduje przełączenie jego styków. Elementem realizują-cym to zadanie jest tranzystor polowy T1. Aby

Rysunek 3. Fragment noty katalogowej układu 74AHCT125S14-13 firmy Diodes Incorporated

Rysunek 4. Schemat montażowy i wzór ścieżek płytki – strona TOP

Rysunek 5. Schemat montażowy i wzór ścieżek płytki – strona BOTTOM

PROJEKTY

41ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2020

R E K L A M A

Fotografia 9. Sygnalizacja zmiany czasu bramkowania

EksploatacjaPo włączeniu zasilania zawartość wyświet- lacza będzie podobna do tej z fotografii 8. Lewy górny róg wskazuje jednostkę wyświet- lanego wyniku pomiaru. Może to być herc (Hz) lub liczba obrotów na minutę (rpm). Przełączanie odbywa się poprzez jedno-krotne wciśnięcie przycisku S2. Po przełą-czeniu wyświetlana wartość jest przeliczana według nowej jednostki.

W górnej linijce, lecz nieco w prawo, znaj-duje się tekst informujący o stanie przekaź-nika – „ON” oznacza załączony, czyli zwarcie styku NO z COM. Dzieje się tak, kiedy zadana wartość jest mniejsza od aktualnie zmierzo-nej. Oznaczenie „OFF” informuje o wyłączo-nym przekaźniku. W dolnej linijce, po lewej stronie, widoczna jest aktualnie zmierzona wartość. W zależności od jednostki może być wyrażona w hercach lub obrotach na minutę. Jeżeli przekroczy możliwą do wyświetlenia liczbę, pojawi się w tym miejscu napis „OVF!”.

Po prawej stronie widoczna jest zadana wartość. Każdą cyfrę ustala się oddzielnie, poprzez obracanie osią impulsatora w lewo (zmniejszenie) lub w prawo (zwiększenie). Przejścia do następnej cyfry dokonuje się po wciśnięciu osi enkodera. Wskazywana liczba nie ulega zmianie po przełączeniu jed-nostki – układ po prostu porównuje dwie wyświetlane wartości i na tej podstawie do-konuje decyzji o załączeniu przekaźnika.

Wyboru czasu bramkowania dokonuje się poprzez wciśnięcie przycisku S1 – fotogra-fia 9. Przez jedną sekundę wyświetlany jest aktualnie zadany czas bramkowania – ana-logicznie dzieje się tuż po włączeniu zasila-nia. Dostępne wartości to: 500 ms, 1 s, 2 s, 5 s, 10 s, 20 s. Załadowanie nowej wartości czasu bramkowania odbywa się po zakończeniu trwania aktualnego impulsu bramkującego.

Pozycje ustawiane przyciskami S1 i S2 są  od  razu zapisywane do  nieulotnej pa-mięci EEPROM, natomiast zadana impulsato-rem siedmiocyfrowa wartość dopiero po 2 s od ostatniej zmiany którejkolwiek cyfry. Ma to na celu ograniczenie liczby cykli zapisu do pamięci, co wydłuża jej żywotność.

„Progowy” obrotomierz

Fotografia 6. Widok zmontowanego układu od strony TOP

Fotografia 7. Widok zmontowanego układu od strony BOTTOM

Fotografia 8. Zawartość wyświetlacza podczas normalnej pracy

potencjometrem P1. Prawidłowo zmontowany i zaprogramowany układ nie wymaga dalszych czynności uruchomieniowych (jak np. kalibra-cji) i jest od razu gotowy do pracy.

wyprowadzone linie interfejsu SWD, służącego programowaniu i debugowaniu mikrokontro-lerów STM32. Potem trzeba ustawić prawi-dłowy kontrast wyświetlacza poprzez regulację

42 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 1/2020

PROJEKTY

napisany w języku C, z użyciem Standard Peripherial Library. W pierwszej kolejności odpowiednie wyprowadzenie mikrokon-trolera należy podłączyć do kanału 1 licz-nika TIM2. Służy do tego opcja Alternate Function (AF) danego wyprowadzenia, którą trzeba – zgodnie z notą katalogową mikrokontrolera – ustawić na 2. Drugim krokiem jest inicjalizacja samego licznika, która w tym wypadku jest bardzo prosta. W pierwszej kolejności następuje jego zero-wanie. Potem odbywa się podłączenie ka-nału 1 jako źródła zewnętrznego sygnału zegarowego. Reakcja będzie następowała na zboczach narastających. Ostatni para-metr to długość filtru cyfrowego, który nie jest używany – stąd wartość 0. Na końcu następuje aktywowanie skonfigurowanego już licznika. Jego wartość jest pobierana w przerwaniach od przepełnienia licznika TIM6, który generuje impulsy bramkujące.

Michał Kurzela, EP

warunku obsługującego sytuację, kiedy war-tości są sobie równe.

Sygnał wejściowy powinien przekraczać wartości: ok. 0,9 V (dolny próg) i ok. 2,2 V (górny próg), aby był poprawnie interpre-towany przez układ. Zliczanie odbywa się na zboczach narastających.

Dla dociekliwychUzyskanie tak szerokiego zakresu mierzo-nych częstotliwości nie byłoby możliwe bez 32-bitowego licznika TIM2. Przy naj-wyższej możliwej częstotliwości –  czyli 9,999999 MHz – i najdłuższym dostępnym czasie bramkowania – 20 s – musi pomieścić aż 199999980 impulsów. To niecałe 5% jego całkowitej pojemności.

Licznik TIM2 został skonfigurowany do pracy z zewnętrznym sygnałem zega-rowym. Najważniejsze fragmenty kodu programu, odpowiadające za tę konfigu-rację, znajdują się na  listingu  1. Został

Wykaz elementów:Rezystory:R1, R2: 3,3 kV SMD0805R3…R7, R9…R12, R14, R16…R18: 10 kV SMD0805R8, R13, R15: 1 kV SMD0805R19…R22: 330 V SMD0805P1: 10 kV montażowy leżący

Kondensatory:C1, C3, C4, C6, C8, C10…C12, C14…C16, C18, C19: 100 nF/50 V SMD0805C2, C5, C7, C13, C17, C20: 10 mF/10 V SMD0805C9: 220 mF/25 V THT raster 3,5 mmC21, C22: 15 pF SMD0805

Półprzewodniki:D1: 1N4148 MiniMELFD2: SS14D3, D4: BAS85 MiniMELFLCD1: 2×16 zgodny z HD44780T1: BSS123US1: 24C04 SO8US2, US3: 74AHCT125S14-13 SO14US4: 7805 TO220US5: LD1117AS33TR SOT223US6: STM32F051K8T6 TQFP32

Inne:J1, J3: ARK3/500J2: goldpin 6 pin męski THT 2,54 mmPK1: JQC-3FF 12 VQ1: 16 MHz HC49SMRS1: ED1212S-24C24-25FS1, S2: microswitch 6×6 17 mmGoldpin męski+żeński 16 pin 2,54 mm THTTuleje dystansowe 11 mm M38 śrub M3

Listing 1. Fragmenty kodu programu odpowiadające za konfigurację licznika TIM2

//////////////////////////////////////////////////////Wejście impulsów - TIM2 CH1 ETR////////////////////////////////////////////////////GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_3;GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource15, GPIO_AF_2);

//////////////////////////////////////////////////////TIM2 - pomiar częstotliwości////////////////////////////////////////////////////TIM_DeInit(TIM2);TIM_TIxExternalClockConfig(TIM2, TIM_TIxExternalCLK1Source_TI1, TIM_ICPolarity_Rising, 0);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

Zmierzona częstotliwość jest aktualizo-wana po każdym pełnym impulsie bramku-jącym. Im będzie trwał dłużej, tym rzadziej będzie następowało odświeżanie, za to układ będzie dokładniej uśredniał wynik. W ste-rowaniu przekaźnikiem dodano niewielką histerezę: załączany jest wtedy, kiedy aktu-alna wartość przekracza zadaną liczbę, a wy-łączany, gdy jest od niej mniejsza. Nie ma

R E K L A M A

E-prenumerata to:

Zamów e-prenumeratę (.pdf) nawww.avt.pl/prenumerata/elektroniczne

najszybszy dostęp do nowego wydania magazynu wygodne archiwum na www.avt.pl hipertekstowy spis treści i wyszukiwarka wbudowane linki – klikasz i jesteś na odpowiedniej stronie WWW

Chcesz otrzymywać dodatek Niezbędnik Elektronika?

Zamów prenumeratę drukowaną na

www.avt.pl/prenumerata

30% – 151,20 złe-prenumerata dwuletnia z rabatem

15% – 91,80 złe-prenumerata roczna z rabatem

Prenumeratorzy wersji drukowanej za równoległe e-wydania płacą tylko 20% ceny: 21,60 zł/rok i 43,20 zł/2 lata