MP2010 » SP9XUH - Polska Radiostacja Amatorska >

<-- MENU dla stron PAGU74B -->
 QTH Loc:  JN99WX    ITU: 28    DXZone: 15    Powiat: (M)KR    Gmina: KR11      
   
 
Antena Inverted V na 40 m
Balun prądowy 1:1
Miernik częstotliwości 100 MHz
Wzmacniacz 4 x GU50
Moduł pomiarowy MP-2010 

Informacje o zawartości strony

Wpisz znak

Księga gości

Moje GG

Moduł pomiarowy MP-2010

moduł pomiarowy MP-2010 - artykuł


1. Zakresy pomiarowe: 

Napięcie: 0 V - 9990 V z dzielnikiem zewnętrznym,
0V - 30V z dzielnikiem zamontowanym na module,
10 podzakresów. 

 
ZAKRES  PRZECINEK (KROPKA
0 V  0,0 V  0,00 V  0,000 V 
1 1022  1,022  10,22  1,022 
2044  204,4  20,44  2,044 
3066  306,6  30,66  3,066 
4088  408,8  40,88  4,088 
5110  511,0  51,10  5,110 
6132  613,2  61,32  6,132 
7154  715,4  71,54  7,154 
8176  817,6  81,76  8,176 
9198  919,8  91,98  9,198 
10  9990
999,0  99,90  9,990 


Prąd: 0 A - 9990 A z bocznikiem zewnętrznym,
10 podzakresów.

 
ZAKRES
PRZECINEK (KROPKA 
0 A   0,0 A  0,00 A  0,000 A 
1
1022  102,2  10,22  1,022 
2044  204,4  20,44  2,044 
3066  306,6  30,66  3,066 
4088  408,8  40,88  4,088 
5110  511,0 51,10  5,110 
6132  613,2  61,32  6,132 
7154  715,4  71,54  7,154 
8176  817,6  81,76  8,176 
9198  919,8  91,98  9,198 
10  9990  999,0  99,90  9,990 
 

Moc: 0 W ¸ 99999 W, iloczyn napięcie * prąd

Temperatura: 0 °C ¸ 99 °C, czujnik cyfrowy DS18B20.



2. Funkcje

Wyniki pomiaru mogą być wyświetlane na:
- wyświetlaczu alfanumerycznym LCD o rozdzielczości  2x16, 2x20 lub w ostateczności 2x8 (wyświetlane będzie tylko napięcie i prąd).
- wyświetlaczu fluorescencyjnym VFD ze sterowaniem szeregowym; zasilanie 5V.

Dwa klucze elektroniczne (KLUCZ 1, KLUCZ 2), pozwalają na sterowanie zewnętrznymi elementami wykonawczymi. Klucze mogą być załączane/wyłączane mierzonymi wartościami: napięcia (U), prądu (I), mocy czynnej (P), temperatury (T). Parametr sterujący oraz jego wartość ustawiamy w MENU. 

Wskazywanie pojemności ładowania w Ah. Opcja przydatna w przypadku stosowania modułu w układach ładowania akumulatorów.

3. Schemat ideowy.

 
   schemat
 

Sercem modułu pomiarowego jest mikrokontroler Atmega 8, taktowany zegarem 7,68 MHz. Jego zadaniem jest przetworzenie dostarczonego napięcia do wartości cyfrowej, odpowiednie przeliczenie i wyświetlenie wyniku na ekranie. W konstrukcji zastosowano wyświetlacz LCD typu AC-2002A-DIW W/K-E6 C PBF - 2x20 znaków, ale można zastosować dowolny wyświetlacz 2x8, 2x16 lub 2x20 znaków, do którego sterowania wystarcza 4 – bitowa szyna danych. Przy wyświetlaczu 2x8 znaków, trzeba się liczyć z tym, że wyświetlane będzie tylko mierzone napięcie i prąd. 

Potencjometrem P5 ustawiamy kontrast wyświetlacza – należy zewrzeć zworkę Z10.

Natomiast podświetlanie zostało zrealizowane na trzy sposoby:
- regulacja potencjometrem P6 - zwieramy zworkę Z9 i rozwieramy Z7. Należy zwrócić uwagę na prąd pobierany przez diody podświetlania LCD i założyć potencjometr (P5) o odpowiedniej mocy.  
- nieregulowane – rozwieramy zworkę Z9 i Z6 w kolektorze T11, zwieramy Z7 i Z6 (na minusie zasilania). Z8 najlepiej pozostawić rozwartą,. Wtedy prąd diod podświetlania będzie ograniczany rezystorami R57-1, R57-2 i R57-3.  
- załączane przez procesor – rozwieramy zworkę Z9 i Z6 na minusie zasilania, zwieramy Z6 na kolektorze T11 i Z7. Teraz podświetlanie LCD będzie załączane przez procesor, w zależności od oświetlenia fotorezystora R58.  

Możemy także podłączyć do gniazda J20-G, fluorescencyjny wyświetlacz VFD z szeregowym sterowaniem i napięciem zasilania 5V. Dane wysyłane będą do wyświetlacza VFD, dopiero po aktywowaniu go w MENU. Zezwolenie na obsługę wyświetlacza VFD nie powoduje zablokowania wyświetlacza LCD. Informacje wysyłane są równolegle do obu wyświetlaczy. 


Pomiar napięcia.
Mierzone napięcie (pin 1 w gnieździe J19-G), dzielone jest na rezystancyjnym dzielniku napięcia R43-1, R43-2, R44-1, R44-2, P3, a następnie podane zostaje na wejście przetwornika A/C mikrokontrolera. Potencjometrem P3 kalibrujemy wskazania woltomierza. Powinien on być dobrej jakości i najlepiej wieloobrotowy. 

UWAGA: MAKSYMALNE NAPIĘCIE JAKIE MOŻNA PODAĆ NA WEJCIE POMIAROWE WYNOSI 30V!. Chcąc mierzyć większe napięcia, należy zastosować odpowiedni, zewnętrzny dzielnik napięcia.

Pomiar prądu.
Napięcie odwzorowujące wartość prądu (pin 3 w gnieździe J19-G), np. z bocznika,  w pierwszej kolejności wzmacniane jest na wzmacniaczu operacyjnym LM358 (U4). Wzmocnienie napięciowe układu Ku=20. Mierzony sygnał może mieć wartość dodatnią lub ujemną w stosunku do masy. Zworkami Z3 i Z4 ustawiamy, czy sygnał ten będzie odwracany we wzmacniaczu czy też nie. Ustawiając Z3 i Z4 w pozycji 1, sygnał nie będzie odwracany. W pozycji 2 zostanie zmieniona jego polaryzacja. Ostatecznie, z wyjścia wzmacniacza, sygnał podawany jest na wejście przetwornika A/C mikrokontrolera. Potencjometrem P4 kalibrujemy wskazania amperomierza.  

Uwaga: Układ pomiaru prądu został zaprojektowany do mierzenia niewielkich wartości napięć, dostarczanych z bocznika rezystancyjnego. Obliczając bocznik należy pamiętać, aby napięcie na wejściu przetwornika A/C przy maksymalnym mierzonym prądzie, nie przekraczało 2,5V. Dotyczy to także przetwornika pomiaru napięcia. Przekroczenie tego napięcia wskazywane jest jako „-OL-„ – przekroczony zakres.
PODANE NA WEJŚCIA PRZETWORNIKÓW A/C NAPIĘCIA WIĘKSZEGO OD 5V MOŻE DOPROWADZIĆ DO USZKODZENIA PROCESORA.

Maksymalne napięcie 2,5 V, jakie można podać na wejście przetworników bez przekroczenia zakresów, wynika z zastosowanego źródła napięcia referencyjnego. Użyto  TL431, który w układzie jak na schemacie, dostarcza stabilnego napięcia 2,5V.

W kluczach SW1, SW2 zastosowano tranzystory BC238 (T9, T10). Ich wydajność prądowa nie jest zbyt duża i chcąc sterować elementy wykonawcze większej mocy, należy zastosować odpowiednie drivery. 

Cyfrowy czujnik temperatury DS18B20, podłączamy do gniazda J22-G. Czujnik zasilany jest napięciem 5V, a komunikacja z nim odbywa się po magistrali 1-wire. Dla poprawnej komunikacji czujnik <-> procesor, linia sygnałowa magistrali musi być podciągnięta do plusa zasilania (5V). Realizuje to jeden z rezystorów drabinki DR1 – nie wystarcza wewnętrzny rezystor pull-up portu mikrokontrolera, gdyż ma on za małą wydajność prądową. Pozostałe trzy rezystory drabinki DR1. zapewniają właściwy poziom napięcia na liniach procesora obsługujących przyciski S1, S2, i S3. 

Załączenie/wyłączenie kluczy czy inne operacje, mogą być sygnalizowane sygnałami dźwiękowymi, generowanymi przez buzzer (BUZ1). Można zastosować dowolny aktywny generator piezo, pamiętając, że nie może on pobierać więcej niż 20 mA ponieważ jest on bezpośrednio podłączony do portu mikrokontrolera. 

Wszystkie układy modułu zasilane są napięciem 5V. Jeżeli mamy do dyspozycji zewnętrzne źródło napięcia stabilizowanego 5V, to możemy go podać bezpośrednio na pin 5 w gnieździe J19 – w zworce Z5 zwieramy pozycję 1, a 2 pozostawiamy rozwartą. Potrzebne napięcie 5V, może być wytworzone w wewnętrznym zasilaczu, zbudowanym na przetwornicy DC/DC MC34063. Wtedy należy podłączyć napięcie w zakresie od 12V do 25V na pin 5 (J19-G)  – w zworce Z5 zwieramy pozycję 2, a 1 pozostawiamy rozwartą. Przed wmontowaniem procesora i wyświetlacza, należy sprawdzić wartość napięcia dostarczanego przez przetwornicę. Choć nie powinna mieć miejsca taka sytuacja, może okazać się, że napięcie będzie nieznacznie różne od 5V. Należy wtedy dobrać podzespoły przetwornicy, a zwłaszcza dzielnik R54, R55, wykorzystując dostępne w internecie kalkulatory wartości elementów dla układu MC34063.

Uwaga: Zwróć uwagę na ustawienie zworki Z5. Pozostawienie jej w pozycji 1 i podanie napięcia większego od 5V, może spowodować uszkodzenie procesora i wyświetlacza.



4 Płytka drukowana

Podczas projektowania płytki brałem pod uwagę to, że będzie ona wykonana domową technologią termotransferu. Dlatego też pola lutownicze mają spore średnice, a ścieżki są szerokie. Efektem tego są dość znaczne wymiary płytki 172 x 80 mm . Płytka jest jednowarstwowa i nie obyło się bez kilkunastu zworek, które wlutowujemy w pierwszej kolejności. Wyświetlacz LCD zamontowany jest do płytki, za pomocą czterech dystansów. Ja, chcąc mieć możliwość wykorzystania wyświetlacza w innej konstrukcji czy jego wymiany, zastosowałem listwę rozłączną o rastrze 2,54 mm. W płytkę wlutowane są kołki, a w wyświetlacz gniazdo. 
Uwaga: Wyświetlacz LCD zamontowany jest od strony mozaiki.

Powstała także, druga wersja płytki, która różni się od tej przedstawionej poniżej, tylko kształtem. Została ona przedstawiona w opisie zasilacza 13,8V/25A

mp2010_gerber,zip - pliki gerbera. W pliku odwiertów, wszystkie otwory mają średnicę 0,7 mm.

 
   bottom
bottom negatyw
bottom termotransfer
   elementy



5. Ekran główny

Na wyświetlaczu LCD, mogą być wyświetlane jednocześnie cztery parametry. Napięcie i prąd wyświetlane są zawsze, natomiast parametr jaki będzie wyświetlany w miejscu DODATEK 1, DODATEK 2, ustawiamy w MENU. Na wyświetlaczu o rozdzielczości 2x8 znaków, wyświetlane jest tylko napięcie i prąd.


6. MENU

Po menu poruszamy się używając trzech przycisków (na płytce modułu):


S1 – zmiana pozycji kursora ">" w prawo, zwiększenie wartości parametru,

S2 - zmiana pozycji kursora ">" w lewo, zmniejszenie wartości parametru,

S3 – przejście do ustawiania następnego parametru.

6.1 Wejście do memu i wyjście z niego.

  1. Wyłącz zasilanie modułu.
  2. Wciśnij i przytrzymaj przycisk S3, a następnie włącz zasilanie modułu.
  3. Pojawia się ekran Rozdzielczość wyświetlacza LCD (7.1).
  4. Zmiany zostaną zapamiętane dopiero po przejściu wszystkich ekranów menu. 
  5. Wcześniejsze wyłączenie zasilania, spowoduje utratę dokonanych zmian – nie zostaną one zapisane.


6.2 Rozdzielczość wyświetlacza LCD

Do wyboru mamy trzy rozdzielczości alfanumerycznego wyświetlacza LCD: 2x8, 2x16, 2x20 znaków. 

     

Przyciskami S1 i S2 wybieramy interesującą nas wartość. Przy aktualnie wybranej pozycji pojawia się znak „>”. Przyciskiem S3 przechodzimy do ustawiania następnego parametru. Sposób zmiany wartości parametru dotyczy wszystkich pozycji w menu i nie będę ich powtarzał przy opisie kolejnych ekranów. 

6.3 Wyświetlacz fluorescencyjny VFD

Załączenie lub wyłączenie obsługi wyświetlacza VFD w trybie transmisji szeregowej. Jeżeli obsługa zostanie włączona, dane wysyłane są jednocześnie do obu wyświetlaczy.

     


6.4 Przecinek –  pomiar napięcia

Ilość miejsc wyświetlanych po przecinku – dziesiątki, setki, tysięczne. Zmiana przecinka powoduje automatyczną zmianę maksymalnej mierzonej i wyświetlanej wartości napięcia  dla danego zakresu – zobacz tabela zakresów napięć.
Dostępne : 0V -> 0,0V -> 0,00V -> 0,000V.

  S1
-------> 


6.5 Zakres – pomiar napięcia
 
Zmiana zakresu pomiarowego. Maksymalne napięcie dla zakresu jest uzależnione od ustawienia przecinka – zobacz tabela zakresów napięć. 
Dostępne: 1022V -> 2044V -> 3066V -> 4088V -> 5110V -> 6132V -> 7154V -> 8176V -> 9198V -> 9990V. 

Wygląd wyświetlacza dla zakresów 1 i 10, przy ustawieniu przecinka na 0V.

 
S1
-------> 
 


6.6 Przecinek –  pomiar prądu

Ilość miejsc wyświetlanych po przecinku – dziesiątki, setki, tysięczne. Zmiana przecinka powoduje automatyczną zmianę maksymalnej mierzonej i wyświetlanej wartości prądu  dla danego zakresu – zobacz tabela zakresów prądów.
Dostępne : 0A -> 0,0A -> 0,00A -> 0,000A.

  S1
------->


6.7 Zakres – pomiar prądu

Zmiana zakresu pomiarowego. Maksymalny prąd dla zakresu jest uzależnione od ustawienia przecinka – zobacz tabela zakresów prądów. 
Dostępne: 1022A -> 2044A -> 3066A -> 4088A -> 5110A -> 6132A -> 7154A -> 8176A -> 9198A -> 9990A. 

Wygląd wyświetlacza dla zakresów 1 i 10, przy ustawieniu przecinka na 0A.

  S1
------->


6.8 Prąd jałowy

Urządzenie w którym wykorzystano moduł, może pobierać jakiś prąd na własne potrzeby, np. jak na poniższym zdjęciu 0,21 A pobiera zasilacz, w którym zastosowano moduł. 
Naciśnij S1, a aktualnie zmierzony prąd zostanie zapisany jako prąd jałowy. Przyciskiem S2 kasujemy prąd jałowy. Podczas normalnej eksploatacji modułu, od mierzonego prądu odejmowany jest prąd jałowy. Zapewnia to np. w przypadku zasilacza, wskazywanie faktycznie pobieranego z niego prądu.

     


6.9 Parametr dla DODATEK 1

W tej pozycji wybieramy parametr, którego wartość będzie wyświetlana w pozycji DODATEK 1 (prawy górny róg wyświetlacza). 

Dostępne:
  0 – nie wyświetlaj
  P – moc czynna
  Q – pojemność ładowania (Ah)
  T – temperatura

  S1
------->

Przykład:

  Wybrano temperaturę    
   


6.10 Parametr dla DODATEK 2


W tej pozycji wybieramy parametr, którego wartość będzie wyświetlana w pozycji DODATEK 2 (prawy dolny róg wyświetlacza). 

Dostępne:
  0 – nie wyświetlaj
  P – moc czynna
  Q – pojemność ładowania (Ah)
  T – temperatura

Przykład:

  Wybrano moc czynną    
   


6.11 Źródło sterowania kluczem 1

Tutaj wybieramy parametr od którego wartości będzie zależało załączanie/wyłączanie KLUCZA 1.

Dostępne:
  0 – klucz nie będzie sterowany
  T – temperatura
  U – napięcie
  I – prąd
  P – moc czynna           
  Q – nie obsługiwane

  S1
------->


6.12 Źródło sterowania kluczem 2

Tutaj wybieramy parametr od którego wartości będzie zależało załączanie/wyłączanie klucza 2.

Dostępne:
  0 – klucz nie będzie sterowany
  T – temperatura
  U – napięcie
  I – prąd
  P – moc czynna
  Q – nie obsługiwane

     


6.13 Załączanie klucza 1 - wartość parametru

Ustaw wartość, przy której nastąpi załączenie KLUCZA 1. Parametr od którego nastąpi załączenie, ustawiamy w punkcie 6.11 – jeżeli źródło sterowania ustawimy na „0”, to ten ekran zostanie pominięty .

Przykład:

   


6.14 Wyłączenie klucza 1 - wartość parametru

Ustaw wartość, przy której nastąpi wyłączenie KLUCZA 1. Parametr od którego nastąpi wyłączenie, ustawiamy w punkcie 6.11 – jeżeli źródło sterowania ustawimy na „0”, to ten ekran zostanie pominięty.

Prztkład:


   


6.15 Załączanie klucza 2 - wartość parametru

Ustaw wartość, przy której nastąpi załączenie KLUCZA 2. Parametr od którego nastąpi załączenie, ustawiamy w punkcie 6.12 – jeżeli źródło sterowania ustawimy na „0”, to ten ekran zostanie pominięty . 

Przykład:

   


6.16 Wyłączenie klucza 2 - wartość parametru

Ustaw wartość, przy której nastąpi wyłączenie KLUCZA 2. Parametr od którego nastąpi wyłączenie, ustawiamy w punkcie 6.12 – jeżeli źródło sterowania ustawimy na „0”, to ten ekran zostanie pominięty . 

Przykład:

   


6.17 Sygnał dźwiękowy

Załączenie i wyłączenie kluczy, może być sygnalizowane sygnałami dźwiękowymi.
W momencie załączenia klucza, generowane są dwa dłuższe sygnały dźwiękowe. Przy wyłączeniu cztery krótsze.

Dostępne ustawienia:
 

WYL – sygnalizacja dźwiękowa wyłączona

  1 – zadziałanie klucza 1
  2 – zadziałanie klucza 2

     

Jeżeli nie zostało wybrane źródło sterowania dla odpowiedniego klucza w punktach 6.11 i  6.12, to sygnalizacja dźwiękowa nie jest aktywna pomimo jej ustawienia tutaj.


6.18 Podświetlanie wyświetlacza LCD

Podświetlanie wyświetlacza może być sterowane przez mikrokontroler.

Dostępne ustawienia:
 

0 – podświetlanie wyłączone

  1 – podświetlanie stale załączone
 

AUT – podświetlanie jest załączane i wyłączane, w zależności od oświetlenia fotoelementu (natężenia światłą). Próg przełączania (czułość) ustawiamy w punkcie 6.19


     


6.19 Próg czułości załaczania podświetlania

Ustaw wartość (procentowo od 1 do 100) przy której ma nastąpić załączenie/wyłączenie podświetlania wyświetlacza LCD. Jeżeli w punkcie 6.18 nie ustawiono parametru na „AUT”, ekran ten zostanie pominięty.

     


6.20 Fuzzy Logic

Załączenie/wyłączenie  funkcji w programie procesora zapobiegającej „pływaniu” wyniku.

     


6.21 Częstotliwość pomiaru

Odczyt mierzonych wartości, może odbywać się co 1 sekundę – 1Hz lub co 1/8 sekundy – 8 Hz.

     


7 Oprogramowanie

Pliki z kodem wsadowym do procesora Atmega8.

mp2010_kod_atmega8.bin  - plik bin
mp2010_kod_atmega8.hex  - plik hex



Pliki do pobrania
mp2010v1_schemat_poziom.pdf  schemat ideowy
mp2010_v1_v1_bottom_pcb.pdf płytka drukowana
mp2010_v1_v1_bottom_neg_pcb.pdf płytka drukowana - negatyw 
mp2010_v1_v1_bottom_term_pcb.pdf odbicie lustrzane płytki 
mp2010_v1_v1_elementy.pdf rozmieszczenie elementów 
mp2010_gerber,zip pliki w formacie Gerber
mp2010_kod_atmega8.bin kod programu plik bin
mp2010_kod_atmega8.hex kod programu plik hex
mp2010_artrykul.pdf opis modułu w formacie pdf
mp2010_meter.zip wszystkie pliki spakowane zip