Сдвояване на DMM серия 830 с компютър
Свързването на малък мултицет към персонален компютър позволява статистическа обработка на резултатите от серия от измервания. Например, възможно е да се изследва разпространението на параметрите на група компоненти или промените в напрежението и капацитета на батериите по време на разреждане. Човек може да си представи редица други приложения на такъв "тандем".
Напоследък мултиметрите от серия 830, например DT830 или M-830, станаха широко разпространени сред радиолюбителите. Те имат относително малка грешка, което им позволява да се използват за широк диапазон от измервания.
С помощта на предложеното устройство можете да въведете данни от мултиметъра в компютър за по-нататъшна обработка. Мултиметрите с тази функция обикновено имат интерфейс RS232 и са сравнително скъпи.
Предложеният адаптер е направен от евтини широко достъпни компоненти. Числовите данни се четат директно от ADC щифтовете на мултиметъра и се предават по серийна връзка. Не се препоръчва използването на мултиметри за това усъвършенстване, в които е инсталиран ADC чип в безрамкова версия.
Сърцето на мултиметрите от серия 830 е ICL7106 ADC (домашен аналог на K572PV5; описанието може да се намери в [1]). Описанието на работата и схемата на мултиметъра могат да бъдат намерени в [2, 3]. ADC взаимодейства с LCD чрез статично управление [4] - всеки елемент на изображението се управлява чрез отделен изход на микросхемата, към който се подават правоъгълни импулси на напрежение, изместени по фаза с 0° или 180° спрямо импулсите, подадени към общия индикаторен проводник. Ако фазите на LCD изходите съвпадат, сегментът не се възбужда.
Предлаганото устройство се състои от две части: блок за преобразуване на данни от ADC (LCD мултицет) и блок за предаване на данни къмкомпютър.
В блока за преобразуване CMOS регистрите за смяна с паралелно натоварване DD1-DD3 се използват за определяне на състоянието на нискотоковите управляващи изходи на индикатора (фиг. 1).
Устройството работи по следния начин. При ниско ниво на пин 1 на регистрите DD1-DD3 се извършва асинхронно зареждане.
След като към този щифт се приложи високо ниво (чрез линията RD), данните се фиксират, които се изместват по предната част на тактовите импулси на щифт 2.
Данните се вземат от пин 9 на регистър DD3 към шината DATA.
Тъй като седемсегментният код е излишен (битовете c и d са „допълнителни“), информацията за запетаите може да бъде допълнително предадена в тези битове. Тази информация се взема от клеми 12 и 16 на LCD мултиметъра.
Тези изводи могат да бъдат свързани към колекторите на транзисторите или директно към многопозиционния превключвател на мултиметъра. Този превключвател от своя страна ги превключва директно към положителен (висок) заряд на батерията. Това състояние не позволява разграничаване на запетаи на високо ниво на изхода на VR (пин 21 на ADC). И двете запетаи ще бъдат премахнати, тъй като има високо ниво на изходи 12 и 16 на LCD.
Блокът за пренос на данни може да бъде изграден по различни начини. Неговата проста версия е показана на фиг. 2. Той служи за съвпадение на LPT порта и е изцяло поставен в подходящ корпус на конектор XS1.
Захранването се осъществява от външен източник с напрежение 9,15 V. Конекторите XP2 и XP3 се свързват с помощта на плосък лентов кабел със съответните свързващи конектори - IDC-10F. Щепселът XP2 може да не присъства, ако кабелът е свързан директно към порта.
Когато конекторът XP2 е изключен, чиповете DD1-DD3 са изключени и мултиметърът може да се използва по обичайния начин.Предаването на данни се контролира изцяло от компютъра. Изходният код на управляващата програма за DOS се намира във файла mjpt.cpp на програмния архив.
Даденият вариант на блока няма галванична изолация, така че трябва да се използва много внимателно. Например, напрежение от 30 V, влизащо в LPT порта по време на повреда в ADC чипа, може да повреди дънната платка.
За отстраняване на този недостатък е разработена по-сложна схема на блока за предаване на данни (фиг. 3). Това е микроконтролер с галванична изолация и предаване на данни по сериен RS232 канал. Използването на микроконтролер с един чип направи възможно минимизиране на консумацията на енергия и намаляване на размерите.
Микроконтролерът PIC12F629 има 1024 FLASH думи програмна памет, 64 байта памет за данни, 6 I/O порта и вътрешна тактова честота от 4 MHz. Той няма хардуерен приемо-предавател (USART), така че протоколът RS232 се възпроизвежда от софтуер.
Микроконтролерът се захранва от вътрешен 4 MHz тактов генератор, за който е осигурено софтуерно калибриране. Също така блокът може да използва микроконтролера PIC12F675, идентичен на PIC12F629 с допълнителен четириканален ADC (10 бита). Други параметри на тези микроконтролери и техническа документация могат да бъдат намерени в [5, 6].
Програмирането може да се извърши с помощта на програматора EPY. Фърмуерът е показан в таблица 1.
Всички елементи на блока съгласно схемата на фиг. 3, с изключение на конектора XP4, може да се постави в кутията на мултиметъра, свързан към COM порта с конвенционален модемен кабел.
Информационните данни се издават в двубайтови пакети при поискване. На изхода се формира заявка през U3 оптрон7 DD5 преход на сигнала от високо към ниско, което съответства на предаването на нулев байт от компютъра.
След получаване на заявката, в рамките на 3 ms, данните се зареждат от регистрите DD1-DD3 и се конвертират. След това се предава първият байт (2 ms за скорост от 4800 bps) и се поддържа пауза от 3 ms. След това се предава вторият байт и блокът за пренос на данни се изключва до следващата заявка.
Форматът на предаваните байтове е показан на фиг. 4. NUM1 - най-важната цифра на LCD дисплея, NUM4 - съответно най-малката цифра. KF е коефициентът, на който се разделя получената стойност на индикатора. Например показанията на индикатора (-12,36) ще съответстват на: NUM = 1, NUM2 = 2, NUM3 = 3, NUM4 = 6, KF = 100, ZNAK = 1.
Относително бавните оптрони с галванична изолация не могат да работят при скорости, по-високи от 9600 bps, въпреки че 2400 bps са достатъчни в това устройство. Фърмуерът на микроконтролера определя скорост на предаване от 4800 bps.
Изходният възел на предавателния блок е направен на оптрони U1 и U2 по симетрична схема. Различните нива на щифтове 5 и 6 на DD5 включват излъчващия диод на един от оптроните.
Резисторите R5 и R6 се използват за защита на COM порта в случай на неправилна инсталация или други неизправности. Веригата за заявка на оптрона (U3) е направена по асиметрична схема. Диод VD1 служи за защита на светодиода на оптрона от обратно напрежение на входа.
Сега няколко думи за работата на софтуера. По същия начин е изграден управляващият софтуер за компютъра и PIC контролера [7]. Всеки цикъл на преобразуване на числови данни от мултиметър LCD се състои от следните стъпки. Първо, информацията се записва (записва) в регистри, след това се премества последователно и се чете в паметта, всички битове се обръщат, когатовисоко ниво на пин 21 (BP) на ADC, четене на знака, запетаите и най-значимата цифра на LCD, преобразуване на останалите цифри на LCD, проверка на грешки. Програмата за PIC контролера допълнително пакетира данните в два байта и ги прехвърля по сериен канал.
Фиг.4.
Вместо оптроните U1, U2, посочени на диаграмата, можете да използвате двойното устройство TLP521-2. Кондензатори C2, SZ - K50-35 или други малки. Кондензатори C1, C4 - керамични. Резистори - всякакви, предназначени за повърхностен монтаж (размер 1206).
Типът на конектора XS1 зависи от използвания удължителен кабел (на диаграмата е посочен за стандартен кабел за принтер). Печатната платка се изработва индивидуално за съществуващия модел мултицет и се поставя вътре в него. Микросхемите DD1-DD3 са монтирани на повърхността на печатната платка от двете страни. На същата печатна платка елементите на устройството, показано на фиг. 3. Щепселът XP4 е инсталиран директно върху кутията на мултиметъра.
Можете да използвате внесен аналог на регистъра KR1564IR9 - 74NS165 в кутия за повърхностен монтаж. След това микросхемите DD1-DD3 се монтират на едностранна печатна платка с размери 50x13 mm, а останалите елементи се монтират на отделна печатна платка. Въпреки това, поради намалената стъпка на щифта (1,27 мм), монтажът е много по-сложен. В регулатора на напрежението DA1 е възможно да се използват 78L05, KR1157EN5A или KR1157EN502A, като се вземе предвид разликата в номерирането на щифтовете.
Литература: 1. Бирюков С. Приложение на ADC KR572PV5. – Радио, 1998, бр.8, с. 62-65. 2. Afonsky A., Kudrevatykh E., Pleshkova T. Компактен мултицет M-830V. - Радио, 2001, бр.9, с. 25-27. 3. Садченков Д. А. Съвременни цифрови мултиметри. — М.: СОЛОН-Р, 2001. 4. Библиотека с електронни компоненти. Брой 8:Индикатори с течни кристали от DATA International - M .: DODEKA, 1999. 5. DS41190A. PIC12F629/675 Лист с данни.