Цифровой LC-метр • HamRadio
Цифровой LC-метр удобный для испытания оборудования, который вы можете сделать для себя для измерения индуктивности и емкости в широком диапазоне. Цифровой LC-метр основан на оригинальной методике измерений, обеспечивает удивительную точность и прост в сборке. Многие современные цифровые мультиметры имеют широкие диапазоны измерения емкости, особенно в дорогих моделях.
Поэтому нетрудно измерить значение конденсаторов, если их значение превышает 50 пФ или около того. Ниже этого уровня цифровые мультиметры не очень полезны для измерения емкости. Конечно, существуют специальные цифровые измерители емкости, которые обычно измеряют до нескольких пФ или около того. Но если вы хотите измерить такие вещи, как паразитная емкость, они тоже имеют ограниченное применение. Еще хуже, когда дело доходит до измерения индуктивности. Очень немногие цифровые мультиметры имеют способность измерять индуктивность, поэтому во многих случаях приходится использовать мост индуктивности старого типа или измеритель Q.
Оба они в основном являются аналоговыми приборами и не предоставляют ни высокого разрешения, ни особенно высокой точности.
Это отличается от профессионалов, которые в течение последнего времени могли использовать цифровые измерители LCR. Они позволяют быстро и автоматически измерять практически любой пассивный компонент, часто измеряя не только их первичный параметр (например, индуктивность или емкость), но и один или несколько вторичных параметров. Тем не менее, многие из этих приборов имеют высокую цену, благодаря микроконтроллерной технологии эта ситуация несколько изменилась за последние несколько лет, и теперь стали гораздо более доступны цифровые приборы. К ним относятся как профессиональные, так и самодельные приборы, а также устройство, описанное здесь.
Основные особенности цифровой LC-метр
Как показано на рисунке в тексте, наш новый цифровой LC-метр очень компактен. Он прост в сборке, имеет жидкокристаллический дисплей и его можно разместить в небольшом корпусе.
Себестоимость цифровой LC-метр не высока так что каждый желающий может это себе позволить. Несмотря на свою скромную цену, цифровой LC-метр предлагает автоматическое прямое цифровое измерение в широком диапазоне емкости (C) и индуктивности (L) с разрешением в 4 знака. Фактически, он измеряет емкость от 0,1 до 800нФ и индуктивность от 10 до 70мГн. Точность измерения также удивительно хорошая, лучше, чем ± 1% от показаний. Цифровой LC-метр работает от 9В до 12В постоянного тока, потребляя в среднем ток менее 20 мА. Это означает, что он может питаться от 9В батареи встроенной в корпус или от внешнего блока питания.
Как работает цифровой LC-метр
Впечатляющие характеристики цифровой LC-метр зависят от оригинальной методики измерений, разработанной около 12 лет назад Нилом Хехтом из штата Вашингтон в США. Он использует тестовый генератор широкого диапазона, частота которого изменяется путем подключения неизвестной индуктивности или конденсатора, которую вы измеряете.
Результирующее изменение частоты измеряется микроконтроллером, который затем вычисляет значение компонента и отображает его непосредственно на жидкокристаллическом дисплее. Так что в приборе в основном только две ключевые части: (1) сам тестовый генератор и (2) Микроконтроллер, который измеряет его частоту (с измеряемым компонентом и без него) и вычисляет значение компонента. Для достижения надежной генерации в широком частотном диапазоне тестовый генератор основан на аналоговом компараторе с положительной обратной связью смотрим на рисунке. Эта конфигурация имеет естественную склонность к генерации из-за очень высокого усиления между входом и выходом компаратора. При первом включении питания (+ 5 В) неинвертирующий (+) вход компаратора удерживается при половине напряжения питания (+2,5) V делителем смещения, образованным двумя резисторами сопротивлением 100к.
Однако напряжение на инвертирующем входе изначально равно нулю, поскольку конденсатору 10мФ на этом входе требуется время для зарядки через резистор обратной связи сопротивлением 47к.
Таким образом, с неинвертирующим входом, намного более положительным, чем его инвертирующий вход, компаратор первоначально переключает свой выходной сигнал на высокий уровень (т. е. на + 5 В). Как только это происходит, конденсатор 10 мФ на инвертирующем входе начинает заряжаться через резистор 47к и таким образом, напряжение на этом входе возрастает экспоненциально. Как только оно поднимается немного выше уровня + 2,5 В, выход компаратора внезапно переключается на низкий уровень. Это низкое напряжение подается обратно на неинвертирующий вход компаратора через резистор обратной связи сопротивлением 100к. Он также подключен через входной конденсатор 10 мФ к настроенной цепи, образованной индуктивностью L1 и конденсатором C1. Это вызывает генерацию на своей резонансной частоте.
Измерение цифровой LC-метр.
В результате компаратор и настроенная схема теперь функционируют как генератор на этой резонансной частоте. Фактически, компаратор эффективно функционирует как «отрицательное сопротивление» во всей схеме, чтобы компенсировать его потери и поддерживать колебания.
Как только возникла генерация, то на выходе компаратора появляется прямоугольные импульсы той же частоты, именно эта частота (Fout) измеряется микроконтроллером. На практике, прежде чем что-либо еще будет подключено к цепи, Fout просто соответствует резонансной частоте L1, C1 и любой паразитной емкости, которая может быть связана с ними. Когда частота сначала подается на измеритель, микроконтроллер измеряет эту частоту (F1) и сохраняет его в памяти. Затем он запитывает герконовое реле RLY1, которое переключает конденсатор C2 параллельно с C1 и, таким образом, изменяет частоту генератора (то есть понижает ее). Микроконтроллер измеряет и сохраняет эту новую частоту (F2). Затем микроконтроллер использует эти две частоты плюс значение C2 для точного расчета значений как C1, так и L1. Если вам интересно, уравнения, которые он использует для этого, показаны на рисунке (Режим калибровки). После этих вычислений микроконтроллер снова выключает реле RLY1 для отключения конденсатора C2 из контура, позволяя частоте генератора вернуться к F1.
Теперь прибор готов к измерению неизвестной индуктивности или конденсатора (Cx или Lx).
Как показано на рисунке, неизвестный компонент подключается через тестовые клеммы. Затем он подключается к настроенной цепи генератора через переключатель S1. При измерении неизвестного конденсатора S1 переключается в положение «C», так что конденсатор подключается параллельно C1. В качестве альтернативы для неизвестной индуктивности S1 переключается в положение «L», так что бы индуктивность соединялась последовательно с L1. В обоих случаях добавленные значения Cx или Lx снова вызывают изменение частоты генератора на новую частоту (F3). Как и в случае с F2, это всегда будет ниже, чем F1. Таким образом, измеряя F3, как и ранее, и отслеживая положение переключателя S1 (что осуществляется через соединение C / L на выводе 12 IC1), микроконтроллер может рассчитать значение неизвестного компонента, используя одно из уравнений, показанных в нижней части поля уравнений — т. е. раздел с надписью: «В режиме измерения».
Из этих уравнений вы можете видеть, что микроконтроллер имеет довольно максимальное «сжатие чисел», как в режиме калибровки, когда он вычисляет значения L1 и C1, так и в режиме измерения, когда он вычисляет значение Cx или Lx. Каждое из этих значений должно быть рассчитано с высокой степенью разрешения и точности. Для достижения этого в прошивке микроконтроллера необходимо использовать некоторые математические вычисления с 24-разрядными числами с плавающей запятой.
Так как эта оригинальная, но в то же время простая схема измерения используется для создания практичного прибора, видно из полной принципиальной схемы цифровой LC-метр высокой точности, показанной на рисунке. Это даже проще, чем вы могли бы ожидать, потому что нет отдельного компаратора, который сформировал бы ядро измерительного генератора. Вместо этого мы используем компаратор, встроенный в сам микроконтроллер (IC1). Как показано, микроконтроллер IC1 представляет собой PIC16F628A и фактически содержит два аналоговых компаратора, которые можно настраивать различными способами.
Здесь мы используем компаратор 1 (CMP1) в качестве измерительного генератора. Компаратор 2 (CMP2) используется только для обеспечения некоторого дополнительного «возведения в квадрат» выхода CMP1, а затем его выход управляет внутренней схемой подсчета частоты. Схема генератора практически не отличается от схемы, показанной на рисунке.
Обратите внимание, что IC1 управляет реле RLY1 (которое переключает калибровочный конденсатор C2 в цепь и из нее) через линию RB7 его порта ввода / вывода B (контакт 13). Диод D1 служит для защиты внутренней схемы микроконтроллера от индуктивных всплесков, когда реле выключается. Во время работы IC1 определяет, в каком положении находится переключатель S1 в режиме использования RB6 (вывод 12). Он поднимается вверх, когда S1b находится в положении «C» и в низ, когда S1b находится в положении «L». Кварц X1 (4 МГц) устанавливает тактовую частоту микроконтроллера IC1, в то время как соответствующие конденсаторы 33 пФ обеспечивают правильное согласование для обеспечения надежного запуска тактового генератора.
Результаты вычислений микроконтроллера IC1 выводятся на стандартный 2 × 16 ЖК-модуль. Это управляется непосредственно через контакты портов RB0-RB5. Потенциометр VR1 позволяет настроить оптимальную контрастность ЖК-дисплея.
Прошивка микроконтроллера IC1 предназначена для автоматического выполнения функции калибровки сразу после первоначального включения. Однако это также может быть выполнено в любое другое время при нажатии кнопки S2. При нажатие этой кнопки микроконтроллер вынужден сброситься и запустить снова калибровку. Перемычки LK1 — LK4 не установлены при нормальной работе прибора, но используются для начальной настройки, тестирования и калибровки. Как показано, эти линии соединяются между RB3 и RB0 и землей соответственно. Например, если вы установили перемычку LK1, а затем нажали S2 для принудительного сброса, микроконтроллер активирует реле RLY1 (чтобы переключить конденсатор C2 в цепь) и измерить частоту генератора F2. Это тогда выводиться на ЖК-дисплее.
Точно так же, если вы установили LK2 и нажали S2, микроконтроллер просто измеряет начальную частоту генератора (F1) и отображает ее на ЖК-дисплее. Это позволяет вам не только убедиться, что генератор работает, но также вы можете проверить его частоту. Мы еще расскажем об этом позже. Перемычки LK3 и LK4 позволяют выполнять ручную калибровку «подстройки» измерителя. Это полезно, если у вас есть доступ к конденсатору, значение которого очень точно известно (потому что он был измерен, например, с помощью профессионального тестера LCR).
При установленном LK3 показание емкости уменьшается на небольшое значение каждый раз, когда оно составляет новое измерение (примерно пять раз в секунду). И наоборот, если вместо этого установлен LK4, микроконтроллер с небольшим шагом увеличивает показание емкости при каждом новом измерении. Каждый раз, когда вносятся изменения, поправочный коэффициент сохраняется в EEPROM микроконтроллера, и это значение калибровки затем применяется для будущих измерений.
Также обратите внимание, что, хотя калибровка выполняется с использованием «стандартного» конденсатора, она также влияет на функцию измерения индуктивности. Короче говоря, идея состоит в том, чтобы установить перемычку на одну или другую (т. е. На LK3 или LK4) до верного считывания. Затем перемычка снимается. Как упоминалось выше, все перемычки LK1-LK4 не используются для нормальной работы. Они используются только для устранения неполадок и калибровки.
Питание для прибора поступает от внешнего источника постоянного тока от 9 до 12 В. Можно использовать любой подходящий сетевой блок питания либо, от внутренней батареи на 9 В. При подключенном сетевом источнике переключаемый разъем постоянного тока автоматически отключает батарею. Напряжение постоянного тока подается через диод защиты от обратной полярности D2 и выключатель питания S3. Стабилизатор REG1 – это стандартный пятивольтовый 7805. Выходное напряжение + 5В на выходе стабилизатора REG1 используется для питания IC1 и ЖК-модуля.
Поскольку цифровой LC-метр использует так мало деталей, его очень легко собрать. Все детали, кроме переключателей S1-S3 и входных клемм Cx / Lx, смонтированы на плате, размером 125 × 58 мм. ЖК-модуль подключается к DIL-разъему 7 × 2 на одном конце платы и поддерживается на другом конце с помощью нейлоновых винтов и гаек M3. На рисунке показано расположение деталей на плате.
Проверка калибровка и настройка цифровой LC-метр.
Ваш LC-метр теперь готов к тестированию и калибровке. Сделать это, сначала подключите к устройству блок питания или щелочную батарею на 9 В, установите ползунковый переключатель S1 в положение «Емкость» и включите с помощью S3. Как только питание подано, на ЖК-дисплее должно появиться сообщение «Калибровка» на секунду или две, а затем на дисплее должно отобразиться «C = NN.N pF», где NN.N меньше 10 пФ. Если это произойдет, тогда ваш измеритель, вероятно, работает правильно, поэтому просто оставьте его на одну или две минуты, чтобы позволить тестовому генератору стабилизироваться.
В это время показания емкости могут незначительно меняться на несколько десятых доли пикофарада, когда все успокаивается — это нормально. Теперь нажмите кнопку «Ноль» S2 на секунду или две и отпустите ее. Это заставляет микроконтроллер снова запускаться и перекалиброваться, поэтому вы снова кратко увидите сообщение «Калибровка», а затем «C = 0.0pF». Это указывает на то, что микроконтроллер уравновесил паразитную емкость и сбросил ее ноль.
Поиск проблем при настройке и запуске цифровой LC-метр
Если вы не получаете никаких сообщений, отображаемых на ЖК-дисплее, есть вероятность, что вы не подключили провод аккумулятора, либо поменяли полярность. Тщательно проверьте соединения питания. При включенном питании вы должны в состоянии измерить + 5В на контакте 14 IC1 относительно земли (0 В). В качестве альтернативы, если вы видите некоторые сообщения на ЖК-дисплее, но они не соответствуют описанию, пришло время проверить, что тестовый генератор измерителя работает нормально.
Для этого выключите, установите перемычку с шунтом LK2 (т. е. на задней стороне платы), затем подайте питание и посмотрите на ЖК-дисплей. После сообщения «Калибровка», микроконтроллер должен отобразить восьмизначное число, которое представляет частоту генератора F1. Это должно быть примерно между 00042000 и 00058000, если ваши детали L1 и C1 находятся в пределах обычного допуска. Если значение, которое вы получаете для F1, равно «00000000», то ваш тестовый генератор не работает, и вам нужно будет выключить и искать причину. Возможные варианты включают не пропаянное соединения, плохая пайка, включающее один из компонентов генератора, или, возможно, крошечный кусочек припоя, соединяющий соседние дорожки или площадки.
Если вы видите частоту на дисплее в правильном диапазоне, запишите значение, затем выключите и переведите перемычку в положение LK1. Снова включите питание и убедитесь, что на ЖК-дисплее теперь отображается другое восьмизначное число после калибровки. Это будет F2 — т.
е. частота генератора, когда конденсатор C2 подключается параллельно с C1. Поскольку оба конденсатора номинально имеют одинаковое значение, F2 должно быть очень близко к 71% от F1. Это потому, что удвоение емкости уменьшает частоту на коэффициент, равный квадратному корню из двух (т. Е. 1 / √2 = 0,707). Если ваши показания для F2 находятся далеко от 71% от F1, вам может потребоваться заменить C2 на другой конденсатор, значение которого ближе к C1. С другой стороны, если F2 точно такой же, как F1, это говорит о том, что реле RLY1 на самом деле не переключило С2 вообще. Это может быть связано с плохим паяным соединением на одном из контактов RLY1, или вы, возможно, неправильно установили его на плате. Как только вы получите сопоставимые показания для F1 и F2, ваш цифровой LC-метр будет готов для калибровки и использованию. Если у вас нет конденсатора с известным значением для выполнения собственной точной калибровки, вам придется полагаться на собственную авто калибровку прибора (которая в значительной степени зависит от точности конденсатора C2).
В этом случае просто удалите все перемычки с LK1 на LK4 и установите плату прибора в корпус.
Точная настройка калибровка цифровой LC-метр
Если у вас есть конденсатор известного значения (потому что вы смогли измерить его с помощью высокоточного измерителя LCR), вы можете легко использовать его для точной настройки калибровки цифрового LC-метра. Сначала включите устройство и дайте ему поработать, а затем он проходит через последовательность «Калибровка» и «C = NN.N pF». После этого подождите минуту или две и нажмите кнопку обнуления (S2), убедившись, что на ЖК-дисплее отображается правильно обнуленное сообщение, т. е. «C = 0,0 пФ». Затем подключите конденсатор известного значения к тестовым клеммам и обратите внимание на индикатор. Он должен быть достаточно близок к значению конденсатора, но может быть несколько высоким или низким. Если показание слишком низкое, установите перемычку LK4 на задней панели и посмотрите на ЖК-дисплей. Каждые 200мс или около того показания будут увеличиваться по мере того, как микроконтроллер PIC регулирует коэффициент масштабирования измерителя в ответ на перемычку.
Как только показание достигнет правильного значения, быстро снимите перемычку, чтобы завершить настройку калибровки.
И наоборот, если показания измерителя для известного конденсатора слишком высокие, выполните ту же процедуру, но с перемычкой в положении LK3. Это заставит микроконтроллер уменьшать масштабный коэффициент измерителя каждый раз, когда он делает измерение, и, как и прежде, идея состоит в том, чтобы убрать перемычку LK3, как только показание достигнет правильного значения. Если вы недостаточно быстро снимаете перемычку вовремя из этих процедур калибровки, микроконтроллер будет «перерегулировать». В этом случае вам просто нужно использовать противоположную процедуру, чтобы вернуть показания к правильному значению. На самом деле, вам может потребоваться несколько раз отрегулировать калибровку взад и вперед, пока вы не убедитесь, что она правильная. Как упоминалось ранее, микроконтроллер PIC сохраняет свой масштабный коэффициент в своей EEPROM после каждого измерения во время этих процедур калибровки.
Это означает, что вам нужно выполнить калибровку только один раз. Также обратите внимание, что, когда вы калибруете прибор таким образом, используя конденсатор с известным значением, он также автоматически калибруется для измерений индуктивности. Прошивка для цифровой LC-метр.
Схемы на pic16f628a все делаем сами. LC метр на микроконтроллере PIC16F628A
Принципиальная схема частотомера
Микроконтроллер PIC16F628A служит для того, чтобы выполнить всю работу без каких-либо дополнительных микросхем. На 16F628A 16 I/O выводов, два из которых используются для кварцевого генератора, один предназначен для ввода сигнала, а другой может быть использован только для ввода, что дает нам только 12 полезных I/O контактов. Решение – поставить транзистор, который открывается при выключении всех других цифр.
Светодиодный 7-сегментный дисплей, используемый здесь, с общим катодом типа BC56-12SRWA. Когда все сигналы находятся на высоком уровне, транзистор Q1 открывается и переключается на первой цифре.
Ток для каждого сегмента составляет около 7 мА.
Вся схема частотомера потребляет тока порядка 30 мА в среднем. Микроконтроллер использует свой внутренний 4 MHz генератор для тактирования CPU. А внешний кварцевый генератор с частотой 32768 Hz нужен для установки 1 второго временного интервала. Tmr0 используется для подсчета входного сигнала на выводе RA4.
В качестве входного сигнала нужно будет 5 вольт прямоугольного вида. Сам частотомер может измерять до 1 мегагерца, что более чем достаточно для любительских проектов. Это сделано для удобства, так как счетчик может достигать показаний 999999 Гц – и ничего переключать не нужно. Меряем хоть 11 герц, хоть 139,622 килогерц.
В общем если у кого есть желание повторить этот проект самим, вот файлы . Плата в архиве немного отличается от той, что на фотографии, были позже сделаны некоторые оптимизации. А программный код открыт – можно его при умении оптимизировать.
Описание оригинальной схемы.
Доработка устройства для постановки с снятия сигнализации при помощи ключа — Touch Memory
ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА
Устройство предназначено для охраны и наблюдения за удаленными объектами.
Конструкция не является собственной разработкой — схема, прошивка и программа конфигурирования были взяты из Интернета.
Работает устройство следующим образом: после включения питания проверяется уровень на RA5. Если переключатель «запись конфигурации» замкнут, микроконтроллер переходит в режим установки параметров и ждет прихода информации с ПК.
В случае работы с телефоном, будет произведена инициализация телефона (команды ATE0, AT+CMGF=0, AT+CNMI=1,1,0,0,1) и после временной задержки (конфигурируется) устройство перейдет в дежурный режим — будет контролировать логические уровни на «Вход1» — «Вход4». В случае если они не совпадают с записанными ранее в EEPROM значениями, может быть произведена отправка SMS, дозвон, включение внешних сигнальных устройств (сирена, свет и т.
Автор оригинальной схемы заложил возможность определения в любой момент состояние всех четырех датчиков. Для этого отправляется сообщение с текстом «stat» на номер SIM карты мобильного телефона используемого в составе GSM сигнализации. На практике у меня такого не получилось. Для сброса устройства, возможно, использовать в SMS текст «rst».
Для отображения режима работы служат светодиоды LED1 и LED2. При работе в режиме охраны (основной режим) светодиод D2 мигает с частотой один раз в 4 сек. Оба горящих светодиода обозначают готовность к записи конфигурации с компьютера. Оба немигающих светодиода означают повреждение данных в EEPROM (неверная конфигурация устройства).
Вспышки светодиода LED2 с периодом в 0,5 сек говорят о попытке передачи AT команд после включения для конфигурирования мобильного телефона. Мигающий светодиод LED1 говорит о том, что после подачи питания ещё не прошло установленное время. LED2 горит непрерывно при взаимодействии контроллера с телефоном (попытка дозвона и отправка SMS).
В оригинальной схеме стабилитроны D3-D6 защищают входы микросхемы от превышения допустимого уровня напряжения. Ввиду особенностей выводов микроконтроллера, я не стал следовать авторской схеме, применив делители на резисторах.
Как для связи с телефоном, так и для связи с компьютером при установке параметров, служат линии «data rx»(7 вывод PIC) и «data tx” (8 вывод PIC). Скорость порта составляет 19200 бит/с. Напряжение питания микроконтроллера составляет номинальное напряжения питания мобильного телефона (до 4В). В принципе, в нескольких проверенных автором экземплярах устройство нормально работало даже от двух разряженных NiCd аккумуляторов (напряжение около 2В).
Схемы разъемов для мобильных телефонов можно найти, например, на сайте www.pinouts.ru. В качестве примера приведем распиновку разъема для телефона Siemens S35, с которым и работает это устройство. Нам нужны только три контакта — (GND) соединяется с «-» источника питания, (DATA OUT) — подключается к «GSM TX» устройства, (DATA IN) к » GSM RX». Возможно возникновение некой путаницы в понятиях «RT, TX”. Если подключение не удаётся, рекомендую взаимно заменить линии RT, TX, это совсем не страшно.
Я подключал эти линии к мобильному телефону через резистор номиналом 1КОм. В некоторых моделях телефонов, работающий по умолчанию через USB, необходимо дополнительно замкнуть некий вывод разъема для перевода интерфейса в режим работы через СОМ-порт. Для подключения к компьютеру необходим преобразователь уровней RS-232 в TTL. Я исконно использую 2 элементарных КТ315 для этих целей, хотя можно, применить микросхему MAX232 или аналогичные. Печатную плату я не сооружал, ввиду элементарности схемы, все компоненты разместил на монтажной плате, соединения с оборотной стороны обычными проводами.
На разъём «Input» подключается: 3 входа контролируемых параметров (в оригинале их 4, 4-й я подключил на внешнее питание), корпус, питание (12В), вход блокирования работы PIC-контроллера — в период снятия с охраны необходимо было блокировать работу ПИК. Ввиду очень малого тока потребления ПИК-контроллера, его работа сохранялась даже от питания по шинам DataRX, DataTX. Я применил оптопару АОТ 101АС, которая своим выходом просто коротила вывод кварца, останавливая генерацию и тем самым блокируя работу МК. Автор в прошивке микроконтроллера использовал WDT (сторожевой таймер), благодаря этому, работа микропроцессора восстанавливалась при «отпускании» ноги кварца, программа микроконтроллера начинает исполняться сначала. Иного способа для остановки работы искать не стал. При подаче +12В на вывод «LOCK» работа микропроцессора останавливается.
Немного измененный и доработанный вариант охранки предложил участник форума Maratt с форума сайта первоисточника.
Есть только одна версия прошивки контроллера PIC16F628A, так как автор исходники не опубликовал. Если телефон ведет себя не так, как описано, разбираться надо с телефоном. Левая часть схемы осталась без изменений.
Теперь про правую часть.
В сети был найден проект «автосторож с устройством считывания электронных ключей типа DS1990A», и просто добавлен в схему.
Контроллер PIC12F675 обеспечивает считывание кода электронных ключей Touch Memory типа DS1990A фирмы Dallas Semiconductor, сравнение считанного ключа с информацией хранящейся в памяти, и выдачу сигнала управления.
Считывание серийного номера происходит при кратковременном касании электронного ключа к считывающему устройству контроллера. Контроллер снабжен световой индикацией режимов работы.
Количество хранящихся в памяти ключей, не более 20.
Тактирование контроллера осуществляется от внутреннего тактового генератора частотой 4 МГц
К порту GPIO5 (вывод 2) микроконтроллера подключен светодиод «Режим», индицирующий работу контроллера электронного замка. Резистор R1 задает ток, протекающий через светодиод.
К порту GPIO4 (вывод 3) микроконтроллера подключен считыватель электронных ключей. Как уже упоминалось, обмен данными и командами между микроконтроллером D1 и электронным ключем, подключенным к считывателю, происходит с помощью однопроводного интерфейса 1-Wire. Резистор 4,7К является нагрузочным резистором для линии интерфейса 1-Wire (Обычный одножильный провод в оплетке). Резистор 150 ом и стабилитрон 4V7 защищают порт микроконтроллера от повышенного напряжения (статического и любого другого).
К порту GPIO3 (вывод 4) микроконтроллера подключена кнопка Прог ключей. С помощью нажатия этой кнопки производится запись ключа в память микроконтроллера, а также стирание всех ключей. Резистор 4,7К формирует напряжение высокого уровня на выводе 4 микроконтроллера.
А нажатием на кнопку Прог ключей формируется напряжение низкого уровня.Порт GPIO2 (вывод 5) микроконтроллера меняет свое состояние в зависимости от режима (снято с охраны -1, на охране -0)
Для записи первого или последующих ключей необходимо после подачи питания коснуться считывателя электронным ключем и нажать на кнопку Прог ключей. После четырех коротких вспышек светодиода «Режим» произойдет запоминание серийного номера в памяти микроконтроллера. Если память микроконтроллера полностью заполнится, то это будет оповещено четырьмя световыми сигналами. Вспышки светодиода будут более медленными, чем при записи ключа в память микроконтроллера.
Для стирания сразу всех ключей, хранящихся в памяти, необходимо выключить питание контроллера электронного замка, нажать на кнопку и подать на устройство питание, удерживая кнопку примерно 4 — 6 секунд, до появления серии коротких вспышек светодиода «Режим». Количество вспышек светодиода определяется количеством записанных в память электронных ключей (на стирание каждого ключа будет четыре коротких вспышки светодиода).
После этого можно отпускать кнопку и устройство перейдет в нормальный режим работы. Но при этом перед пользованием необходимо записать в память микроконтроллера серийный номер хотя бы одного ключа.
Описание работы
При подаче питания контроллер после инициализации входит в режим проверки подключения электронного ключа. Светодиод «Режим» после включения питания начинает мигать, указывая на то, что устройство находится в режиме охраны, на выходе контроллера низкий лог уровень который не влияет на работу генератора. При касании считывателя контроллера электронным ключем, серийный номер которого хранится в памяти микроконтроллера, светодиод моргнет два раза. На выходе контроллера появится высокий уровень который заблокирует работу генератора. Светодиод «Режим» при этом будет светится постоянно, указывая о режиме снято с охраны.
При повторном касании электронного ключа считывателя произойдет постановка на охрану, и светодиод перейдет в режим мигания.
Внимание! После выключения питания устройство переходит в режим охраны!
Мой вариант исполнения охранки:
Разумеется, что повторяя данную схему, всегда сталкиваешься с подводными камнями.
Были они и у меня. Для начала я определился по какой схеме буду собирать охранку и не прогадал – схема и печатка с дополнительной платой питания оказалась очень практичной конструкцией.
Схема охранного устройства:
Рис. 1 — Принципиальная схема простого GSM охранного устройства на PIC16F628A с электронным ключом типа Touch Memory
Устройство питания и сигнализации для простого охранного устройства.
Схема блока питания для охранного устройства:
Рис. 2 — СХЕМА принципиальная Схема блока питания для охранного устройства
К контактам разъема Х1 подключается вторичная обмотка сетевого трансформатора. На контактах разъема Х2 должно быть напряжение 16-18в.
Разъемы Х2 и Х3 предназначены для подключения узла (выделенного красным цветом) в состав которого входит:
1.Зарядное устройство,
2.аккумулятор 12в.
3. Устройство защиты аккумулятора от полного разряда.
При установке охранного устройства в месте, где нет сетевого напряжения, к разъему Х3 подключается заряженный аккумулятор.
На транзисторе VT1 собран ключ для коммутации звуковой сигнализации- зуммера на 12вольт со встроенным генератором подключенного к разъему Х5. К разъему Х4 (Сигнал1) подключается одноименный выход сигналки. Для более мощного устройства, например автономной сирены, к разъему Х5 можно подключить реле, которое будет коммутировать это устройство.
На транзисторе VT2 собран ключ для коммутации встроенного (паяется на плату) или выносного зуммера (подключается к разъему Х8) с напряжением питания 5в. Разъем Х6 (Сигнал2) подключается к одноименному выходу сигналки. Вход Сигнал3 (разъем Х7) можно подключить к 6 выводу PIC12F675 или использовать по своему усмотрению.
На микросхеме VR1 собран стабилизатор напряжения с выходным напряжением 3,0в. К его выходу Х9 подключаем вход питания сигналки. При этом напряжении контроллеры PIC16F628A и PIC12F675 работают стабильно, а сигналы RX TX согласованны по уровням с телефоном или модемом.
На микросхеме VR2 собран стабилизатор напряжения с выходным напряжением 4,2в.
К выходу которого подключается модем или телефон. Это номинальное напряжение питания модуля SIM300D. Для питания телефона нужно снизить это напряжение до 3,7в, уменьшив сопротивление резистора 560*.На выходе стабилизатора есть делитель напряжения, средняя точка которого выведена на разъем Х10. Делитель имитирует сигнал с терморезистора аккумулятора сотового телефона. При подключении контактов Х10 вместо аккумулятора телефон будет работать от стабилизатора. Для некоторых моделей телефонов может потребоваться подбор резисторов делителя.
Изготовление печатной платы показывать не буду, так как это уже тривиально, сразу покажу результат работы.
С монтажом деталей:
Рис.3 — Плата GSM сигнализации своими руками — с монтажом деталей лицевая и обратная сторона.
Рис. 4 — Обратная сторона платы GSM сигнализации
Блок питания для сигнализации в готовом виде:
Рис. 5 — Готовая плата блока питания со стороны деталей
Рис. 6 — Плата блока питания с обратной стороны
Сильно изощряться не стал и использовал корпус от блока питания компьютера.
Корпус с вмонтированным трансформатором можно увидеть на рисунках ниже:
Тут не показано, но слева от гнезда питания при помощи болтов и гаек была прикручена клемная полоска.
Рис. 7 — корпус устройства.
Чтобы закрыть дырку от кулера я вырезал из ДСП форменный кусок и смонтировал на него прижимное кольцо от транзистора — «считыватель» для электронного ключа. Вывел пару светодиодов для визуального контроля работы устройства.
Рис. 8 — Закрывающая дырку от вентилятора деталь корпуса устройства.
Вырезанный кусок ДСП я приклеил при помощи термоклея. На задней панели железного корпуса я вывел клемную колодку, к ней подключил выводы датчиков и сисирены. Питания к трансформатору подводится по стандартному кабелю от блока питания.
Телефон Siemens А60 подключил по стандартному разъему
Рис.9 — Штекер для мобильного
Распиновка штекера Совпадает с любым х55/х60/х65. Исключений пока два — ST55/ST60.
1 — +U
2 — Gnd
3 — Tx
4 — Rx
5 — CTS
6 — RTS
7 — DCD
8 — звук левый
9 — звук общий
10 — звук правый
11 — земля микрофона
12 — микрофон
В соответствии с распиновкой необходимо припаять провода к плате и питанию.
Рис. 10 — Соединение двух плат (Блака питания и GSM сигнализации)
Затем все было настроено и помещено в корпус. Устройство было установлено для охраны загородного дома. Дабы исключить возможность отключения сигнализации злоумышленником, я исопльзовал старый бесперебойный блок питания. Это позволило решить проблему работы стройства при отсутствии сетевого питния. В качестве датчиков использовал герконы и датчик разбития стекла.
Рис. 11 — Преобразователь уровней RS-232 в TTL (транзисторно-транзисторная логика)
Готовое устройство выглядит так:
Рис. 12 — Преобразователь уровней RS-232 — TTL на транзисторах
Собственно выводы с коробки — общий , RX , TX , и одиночный (молочного цвета) провод из коробки — «+».
Очень важно!! — После сборки устройства настроить при помощи программы!
Теперь несколько слов о настройке устройства.
Для установки параметров контроллера с ПК автором была написана несложная программа.
При работе в режиме программирования, конфигурация записывается в память микроконтроллера. Также можно использовать файл конфигурации для создания двоичного образа EEPROM, который затем записывается при помощи программатора в микросхему.
Для записи параметров используется преобразователь уровней RS-232 — TTL на транзистора. Подключаем преобразователь к COM порту компьютера, выводы RХ и TX к плате соответственно (RX- 7 нога микроконтроллера, TX — 8 нога микроконтроллера) подключаем общий провод преобразователя к общей дорожке платы. Подаем +5в через резисторы к преобразователю, как показано на рис. 11, от источника питания.
Для записи параметров в микроконтроллер следует перед подачей питания на все охранное устройство дополнительно нажать кнопку возле микроконтроллера, она отвечает за начало записи. Держать нажатой в течении всего процесса записи параметров через программу. Процесс записи проходит достаточно быстро, палец не устанет 😉
Подключаем питание платы охранки.
Открывает программу, выбираем порт, нажимаем — «ЗАПИСАТЬ» — готово.
Прописывать параметры в соответствующих окнах программы следует до того, как вы решили запрограммировать их, потому как сложно будет держать одним пальцем нажатой кнопку программирования, а другим набирать телефоны, менять время работы и др.
Если кто не знает «Параметры» — это номера телефонов на которые будет звонить сигнализация, также время работы сирены и длительность дозвона и др. В программе все подписано и интуитивно понятно.
Рис. 13 — Интерфейс программы для прошивки конфигурации в контроллер.
Варианты реализации:
Вариант корпуса для сигнализации. Использован корпус для автоматов. Очень удобная и практическая конструкция. Внутрь влезло все, что необходимо.
Сзади есть достаточное количество отверстий для крепления, чтобы смонтировать сигнализацию на любую поверхность.
Внутри щитка видно, что все поместилось очень хорошо. Что касается платы блока питания — ее нет.
Все запитывается от 5 вольтового источника питания от зарядки.
Ну вот собственно общий вид сигнализации — лицевая сторона.
Скачать печатную плату:
Печатная плата в.lay и описание для GSM сигнализации с считывателем ключей-
Эти электронные часы простейшие. Собраны были за несколько часов. Основа микроконтроллер PIC16F628A, кроме него часы содержат несколько простых и дешевых элементов, информация выводится на 4-х разрядный (часовой) светодиодный индикатор. Схема питается от сети, а также имеет резервное питание. Данную конструкцию можно рекомендовать начинающим, я специально снабдил исходную программу подробными коментариями, чтобы легче было поять, что и как тут работает.
Схема очень простая, простой и алгоритм их работы (см.коментарии в исходнике). Кнопки кн1 и кн2 служат для коррекции времени – часов и минут соответственно. Часы имеют 24 часовой формат отображения. В 1-м разряде часов сделано гашение незначащего нуля. Точность хода часов целиком зависит от частоты кварцевого резонатора.
Но даже без специальных подборок кварцев и конденсаторов в тактовом генераторе – часы идут весьма точно.
Часы собраны на 2-х печатных платах, пристыкованных одна к одной под углом 90 градусов. На одной плате размещен целиком индикатор, а все остальное на другой. Элемент резервного питания выломан из китайской зажигалки со светодиодным фонариком. Удаляем светодиод, а держатель батареек устанавливаем на плату. На фотографии видно, что к батарейкам выведены обрезки выводов резисторов – они то и держут всю эту конструкцию. Конечно емкость таких батареек невелика, но когда часы питаются от сети, ток от батареек не потребляется. Они питают схему, только если нет сетевого питания. При этом питается только микроконтроллер, индикатор же от батареек не питается, поэтому гаснет, а часы продолжают ход. Кнопки управление вынесены с платы в любое удобное место корпуса. Конструкция кнопок может быть любой. Для питания от сети использован китайский БП-адаптор, в который добавлена плата с микросхемой 7805 (5-ти вольтовый стабилизатор).
Вобще подойдет любой блок питания, с выходным напряжением 5В и током 150мА.
Программа написана таким образом, что ее можно использовать для начального изучения микроконтроллера PIC, прокоментировано действие практически каждой команды. При желании в нее легко можно добавить дополнительные функции, например календарь, таймер, секундометр и др.
|
Данное устройство представляет из себя обычные электронные часы с будильником, но управляются они с пульта дистанционного управления на ИК лучах. Часы реализованы программно, индикация динамическая.
В схеме предусмотрено резервное питание, на случай отключения эл.энергии. Будильник реализован на простой “пищалке” с встроенным генератором – buzzer.
Пульт управления реализован на микроконтроллере PIC12F629. Питается пульт от обычной батарейки для материнской платы компьютеров. Если не нажата ниодна из кнопок – микроконтроллер находится в режиме SLEEP и практически не потребляет тока. Как только кнопка нажата – микроконтроллер “просыпается” и формирует кодовую посылку на ИК светодиод.
При включении питания на дислей выводится текущее время, двоеточие мигает. Если нажать кнопку CLOCK диплей покажет время на которое установлен будильник (двоеточие не мигает), либо –:– , если будильник выключен. Повторное нажатие на кнопку CLOCK, или через 6 секунд – девайс будет опять отображать текущее время. Нажатие кнопки COR переводит устройство в режим коррекции часов, если в данный момент индицируются часы; либо в режим установки будильника, если на дисплее отображается будильник.
Первое нажатие – мигают часы, кнопкой +1 устанавливаются часы, второе нажатие кнопки COR – мигают минуты – кнопкой +1 устанавливаются минуты, третье нажатие – выход из режима коррекции часов (или будильника). Если корректируется время будильника – то он автоматически включается.
Когда дисплей индицирует время установки будильника (включается кнопкой CLOCK) – нажатие кнопки +1 включает, а повторное нажатие выключает будильник, дисплей, соответственно, показывает время установки будильника или –:– (двоеточие не мигает). Если будильник выключен, то время его установки не сбрасывается.
В режиме индикации часов (двоеточие мигает) – нажатие кнопки +1 – переводит часы в “ночной” режим – в этом режиме индикатор полностью гаснет и мигает только двоеточие, что снижает энергопотребление и не создает лишней ночной подсветки. При этом нажатие любой кнопки на пульте, а также срабатывание – выводит часы из ночного режима.
Если сработал будильник – звучит звуковой сигнал в течение одной минуты, все цифры на дислее мигают.
Нажатие любой кнопки на пульте управления выключают будильник (не сбрасывая времени его установки).
Для резервного питания часов, также как и в пульте управления, использована батарейка от материнской платы компьютера. Ее напряжение 3V, поэтому микроконтроллер в часах нужно применить низковольтный – PIC16LF628A. Если же применить батарейку с напряжением более 3,6V то подойдет и обычный PIC16F628A. Ну и совсем идеальный вариант – применить микроконтроллер с технолигией NANOWATT – PIC16F819 (Внимание! для этого микроконтроллера используется другая прошивка).
Вот еще один образец лабораторного оборудования — LC метр. Данный режим измерения, особенно замер L практически невозможно найти в дешевых заводских мультиметрах.
Схема данного LС метра на микроконтроллере была взята с сайта www.sites.google.com/site/vk3bhr/home/index2-html. Прибор построен на PIC микроконтроллере 16F628A, и так как я недавно приобрел программатор PIC, я решил испытать его это с помощью этого проекта.
Я убрал регулятор 7805, так как решил использовать зарядное устройство на 5 вольт от сотового телефона.
В схеме подстроичный резистор на 5 кОм, но на самом деле я поставил 10 кОм, согласно datasheet на приобретенный LCD модуль.
Все три конденсаторы 10 мкФ танталовые. Необходимо заметить что конденсатор C7 – 100мкФ на самом деле 1000мкФ.
Два конденсатора по 1000пФ конденсаторы styroflex с допустимым отклонением в 1%, индуктивная катушка 82мкГн.
Общий ток потребления с подсветкой составляет около 30мА.
Резистор R11 ограничивает ток подсветки и должен быть рассчитан в соответствии с фактически используемым LCD-модулем.
Я использовал оригинальный рисунок печатной платы в качестве отправной точки и изменил его под имеющиеся у меня компоненты.
Вот результат:
Последние две фотографии показывают LC метр в действии. На первом из них измерение емкости конденсатора 1нФ с отклонением 1%, а на втором — индуктивность 22мкГн с отклонением в 10%.
Устройство очень чувствительно – то есть, с неподключенным конденсатором он показывает емкость порядка 3-5 пФ, но это устраняется путем калибровки.
Очень точный LC-метр на основе PIC16F628A
Суббота, 1 октября 2016 г. / Ибрар Айюб
О точном измерителе LCЭто один из самых точных и простых измерителей индуктивности/емкости LC, который только можно найти, но который можно легко изготовить самостоятельно. Этот LC-метр позволяет измерять невероятно малые индуктивности от 10 нГн до 1000 нГн, от 1 мкГн до 1000 мкГн, от 1 мГн до 100 мГн и емкость от 0,1 пФ до 900 нФ. В схеме LC Meter используется система автоматического выбора диапазона, поэтому вам не нужно тратить время на выбор диапазонов вручную. Еще одна полезная функция — переключатель сброса, который сбрасывает начальную индуктивность/емкость, гарантируя, что окончательные показания LC-метра будут максимально точными.
Специальная серия комплекта точного измерителя LC Специальная серия комплекта измерителя LC включает высокоточные компоненты высшего качества, которые можно найти только в комплектах премиум-класса.
Он включает в себя высококачественную двустороннюю печатную плату (PCB) с красной паяльной маской и предварительно припаянными дорожками для облегчения пайки, ЖК-дисплей с желто-зеленой светодиодной подсветкой, запрограммированный чип микроконтроллера PIC16F628A, высокоточные конденсаторы и катушку индуктивности, 1% металлическую пленку. резисторы, механически обработанные разъемы для интегральных схем, позолоченные штыревые контакты, разъемы для ЖК-дисплеев и все другие компоненты, необходимые для создания комплекта премиум-качества. Благодаря использованию ЖК-разъемов ЖК-дисплей можно отсоединить от основной платы в любой момент, даже после того, как комплект собран. Специальная серия Accurate LC Meter предназначена для профессионалов, которым требуется беспрецедентная точность измерений, и предлагает отличное соотношение цены и качества.
Чтобы определить значение неизвестной катушки индуктивности / конденсатора, мы можем использовать формулу частоты, приведенную ниже.
Обратите внимание, что мы можем работать с тремя переменными; f, L и C (f представляет собой частоту, индуктивность L и емкость C). Зная значения двух переменных, мы можем вычислить значение третьей переменной.
Допустим, мы хотим определить значение неизвестного индуктора с индуктивностью X. Мы подставляем индуктивность X в формулу, а также используем значение известного конденсатора. Используя эти данные, мы можем рассчитать частоту. Как только мы узнаем частоту, мы можем использовать силу алгебры и переписать приведенную выше формулу, чтобы найти L (индуктивность). На этот раз мы будем использовать расчетную частоту и емкость известного конденсатора для расчета индуктивности.
Разве это не потрясающе? Мы только что рассчитали значение неизвестной катушки индуктивности и можем использовать тот же метод для определения неизвестной емкости и даже частоты.
Применение теории к оборудованию LC-метра< width=”791″>
Теперь давайте воспользуемся приведенной выше теорией и применим ее к электронике.
LC Meter использует популярную микросхему LM311, которая работает как генератор частоты, и это именно то, что нам нужно. Если мы хотим рассчитать значение неизвестного индуктора, мы используем известный конденсатор Ccal 1000pF и значение неизвестного индуктора. LM311 будет генерировать частоту, которую мы можем измерить частотомером. Получив эту информацию, мы можем использовать частотную формулу для расчета индуктивности.
То же самое можно сделать для расчета емкости неизвестного конденсатора. На этот раз мы не знаем значение конденсатора, поэтому вместо этого мы используем значение известного индуктора для расчета частоты. Получив эту информацию, мы применяем формулу для определения емкости.
Все это звучит великолепно, однако, если мы хотим определить значение множества катушек индуктивности/конденсаторов, то это может стать очень трудоемким процессом. Конечно, мы можем написать компьютерную программу для выполнения всех этих вычислений, но что, если у нас нет доступа к компьютеру или частотомеру?
Вот где пригодится микроконтроллер PIC16F628A.
PIC16F628A похож на небольшой компьютер, который может выполнять HEX-программы, написанные с использованием языка ассемблера. PIC16F628A — очень гибкий микроконтроллер, поскольку он имеет PIN-коды, которые можно настроить как входы и выходы. Кроме того, микросхема PIC16F628A требует минимального количества внешних компонентов, таких как кварц/резонатор 4000 МГц и несколько резисторов. Прежде чем использовать микроконтроллер PIC16F628A, его необходимо запрограммировать с помощью HEX-кода, который должен быть отправлен с компьютера. Все комплекты Accurate LC Meter уже поставляются с микроконтроллером, который уже запрограммирован и готов к использованию.
На следующем шаге мы используем частоту, генерируемую микросхемой LM311, и передаем ее на PIN-код 17 PIC 16F628A. Мы назначаем этот PIN-код как вход, как и все другие PIN-коды, которые напрямую подключены к переключателям. Пользователь может использовать эти входные данные, чтобы указать микроконтроллеру выполнить указанный набор инструкций или выполнить вычисления.
После того, как микроконтроллер вычислит неизвестную индуктивность или емкость, он будет использовать PIN-коды, обозначенные как выходы, и передавать результаты на 16-символьный ЖК-дисплей с зеленой подсветкой.
LC Meter’s Switches<Ширина = ”9 ″ высота =” 82 ″>
<Ширина = ”791 ″>
Сбразование – сбрасывание. Переключатель емкости/индуктивности
Заземление PIC16F628A PIN12 отображает начальную частоту генератора LM311, которая должна быть около 550 кГц. Это полезно для тестирования генератора LM311.
Подробнее: Очень точный LC-метр на базе PIC16F628A
Категории: ЖК-проекты , Измерение – Проекты приборов
Теги: точный, lc, счетчик, pic16f28a
ДАВАЙТЕ ОБЩАТЬСЯ
Поиск
Искать:Еженедельный информационный бюллетень микроконтроллеров PIC
Категории проектов
|
|
– Схемы
Теперь на дисплее должно отображаться C=0,0 пФ.
