MówiÄ…cy woltomierz P R O J E K T Y MówiÄ…cy woltomierz, część 2 AVT-5097 W drugiej czÍÅ›ci artykuÅ‚u przedstawiamy sposÛb montaÅ‚u, uruchomienia i programowania woltomierza. Wymagana jest od uÅ‚ytkownika odrobina cierpliwoÅ›ci i znajomośĘ dziaÅ‚ania woltomierza. Rekomendacje: o mÛwiÄ…cych przyrzÄ…dach pomiarowych marzyli do niedawna przede wszystkim niepeÅ‚nosprawni, ale mogÄ… je MontaÅ‚ i uruchomienie szybko polubiĘ wszyscy MontaÅ‚ woltomierza rozpoczy- elektronicy. namy od wlutowania w pÅ‚ytkÍ drukowanÄ… (jej schemat montaÅ‚o- sienia naleÅ‚y podaĘ czÍśĘ tego wy pokazano na rys. 4) rezysto- napiÍcia. W celu precyzyjnego rÛw. NastÍpnie montujemy pod- ustawienia napiÍcia odniesienia stawki pod ukÅ‚ady scalone. W ko- naleÅ‚y pomiÍdzy masÍ a suwak lejnym etapie montujemy konden- potencjometru PR1 (lub wyprowa- satory, potencjometr PR1 i zÅ‚Ä…cza dzenie 2 US2) wÅ‚Ä…czyĘ inny wol- CON1...CON4 oraz zworki tomierz i potencjometrem ustawiĘ JP1...JP5. wskazanie rÛwne 1 V. Do pomiaru Po wlutowaniu wszystkich ele- napiÍcia odniesienia naleÅ‚y zasto- mentÛw naleÅ‚y wyskalowaĘ wol- sowaĘ woltomierz jak najwyÅ‚szej tomierz. W tym celu trzeba wÅ‚o- klasy, gdyÅ‚ od tego zaleÅ‚y dokÅ‚ad- Å‚yĘ w podstawki wszystkie ukÅ‚a- nośĘ wykonywania pomiarÛw dy scalone i usunąĘ zworki przez zbudowany woltomierz. Po JP1...JP4. W zaleÅ‚noÅ›ci od tego tej czynnoÅ›ci woltomierz jest przy- czy chcemy, aby masa woltomie- gotowany do pracy - ukÅ‚ad prze- rza byÅ‚a jednoczeÅ›nie masÄ… ürÛdÅ‚a twornika pracuje poprawnie. Na- mierzonego napiÍcia, czy nie, leÅ‚y wiÍc zaprogramowaĘ para- zwieramy lub rozwieramy zworkÍ metry ìwyÅ›wietlaniaî (odtwarza- JP5. JeÅ›li masa woltomierza ma nia komunikatÛw) mierzonego na- byĘ masÄ… ürÛdÅ‚a mierzonego na- piÍcia. piÍcia, to zworkÍ JP5 naleÅ‚y ze- Do zasilania woltomierza moÅ‚- wrzeĘ. Zwarcie tej zworki powo- na zastosowaĘ dowolny zasilacz duje doÅ‚Ä…czenie do masy ujemne- niestabilizowany o napiÍciu wyj- go wejÅ›cia przetwornika A/C. Na- Å›ciowym wynoszÄ…cym okoÅ‚o 9 V stÍpnie naleÅ‚y ustawiĘ napiÍcie i maksymalnym prÄ…dzie okoÅ‚o odniesienia przetwornika na war- 200 mA. tośĘ rÛwnÄ… 1 V. Do tego celu sÅ‚uÅ‚y potencjometr PR1, ktÛry jest Programowanie dzielnikiem napiÍcia otrzymanego PoniewaÅ‚ prezentowany wolto- w wyniku stabilizacji poprzez dio- mierz nie posiada wyÅ›wietlacza, dÍ D1. NapiÍcie to ma wartośĘ a wyniki pomiarÛw przedstawiane 1,23 V, wiÍc na wejÅ›cie odnie- sÄ… w postaci komunikatÛw gÅ‚oso- Elektronika Praktyczna 2/2003 47 MówiÄ…cy woltomierz wiedzieĘ odpowiedni komunikat i zwolniĘ przycisk. Procesor zwiÍksza zawartośĘ licznika na- granych komunikatÛw i oczekuje na kolejny zapis. Proces ten naleÅ‚y powtÛrzyĘ dla wszystkich komunikatÛw zawartych w tab. 2. Po ostatnim komunikacie proce- sor przechodzi w stan oczekiwa- nia na ponowne wÅ‚Ä…czenie zasi- lania. Nie moÅ‚na wiÍc nagraĘ wiÍkszej liczby komunikatÛw, niÅ‚ zawarto w tab. 2. Woltomierz nie ma Å‚adnej sygnalizacji przekro- czenia maksymalnego czasu na- grania dla ukÅ‚adu ISD2560, nie stanowi to jednak istotnego ogra- niczenia, gdyÅ‚ czas niezbÍdnych Rys. 4. Schemat montażowy pÅ‚ytki drukowanej woltomierza komunikatÛw wynosi zaledwie wych, komunikaty te naleÅ‚y za- uruchamiania woltomierza. Aby okoÅ‚o 40 sekund. pisaĘ w pamiÍci ukÅ‚adu ISD2560. przejśĘ do trybu nagrywania ko- Po nagraniu wszystkich komu- Spis niezbÍdnych komunikatÛw munikatÛw, naleÅ‚y, przy wyÅ‚Ä…czo- nikatÛw wyÅ‚Ä…czamy zasilanie zamieszczono w tab.2. nym zasilaniu, zgodnie z tabelÄ… i moÅ‚emy przejśĘ do sprawdzenia Aby wprowadziĘ procesor zewrzeĘ zworki JP1 i JP3. Dodat- poprawnoÅ›ci nagranych komuni- w tryb nagrywania komunikatÛw, kowo jako zworkÍ JP4, na czas katÛw. W tym celu naleÅ‚y ze- naleÅ‚y odpowiednio ustawiĘ zwor- programowania moÅ‚na zastosowaĘ wrzeĘ zworki JP1 i JP4 (zgodnie ki JP1...JP4. Spis wszystkich try- przycisk monostabilny (przedsta- z tab. 3) i wÅ‚Ä…czyĘ zasilanie. Na- bÛw pracy woltomierza w zaleÅ‚- wiony na schemacie elektrycznym stÍpnie rozwieramy zworkÍ JP4 noÅ›ci od ustawienia zworek kon- jako opcjonalny). Przycisk ten (dodatkowy przycisk). Po tych figuracyjnych przedstawiono znacznie uÅ‚atwia programowanie, czynnoÅ›ciach kaÅ‚dorazowe naciÅ›- w tab. 3. Stan ì0î oznacza zwar- gdyÅ‚ wielokrotne zwieranie i roz- niÍcie przycisku (JP4) bÍdzie po- cie zworki, stan ì1î rozwarcie, wieranie zworki jest dośĘ kÅ‚opot- wodowaÅ‚o odtworzenie kolejnego a stan ìXî oznacza stan dowolny. liwe. komunikatu zawartego w pamiÍci Nagrywanie komunikatÛw prze- JeÅ›li przygotowaliÅ›my proce- ukÅ‚adu ISD2560. Po odtworzeniu prowadza siÍ tylko raz, podczas sor do nagrywania, to wÅ‚Ä…czamy ostatniego komunikatu procesor zasilanie i rozpoczynamy nagry- przestanie reagowaĘ na naciskanie Tab. 2. Spis komunikatów wanie komunikatÛw. Nagrywanie przycisku i bÍdzie oczekiwaÅ‚ na zawartych w pamiÄ™ci ukÅ‚adu ISD2560 komunikatu przeprowadza siÍ wyÅ‚Ä…czenie zasilania. L.p. Komunikat L.p. Komunikat przy zwarciu zworki JP4 (dodat- JeÅ›li odtworzone komunikaty kowego przycisku) - trwa ono sÄ… zgodne z zawartymi w tab. 2, 1 Zero 25 SześćdziesiÄ…t przez caÅ‚y czas zwarcia tego to procedura zapisu komunikatÛw 2 Jeden 26 SiedemdziesiÄ…t przycisku. Zwolnienie przycisku zostaÅ‚a zakoÒczona. W przeciw- 3 Dwa 27 OsiemdziesiÄ…t powoduje zakoÒczenie nagrywa- nym przypadku proces nagrywa- 4 Trzy 28 DziewięćdziesiÄ…t nia danego komunikatu. Dla za- nia naleÅ‚y powtÛrzyĘ. 5 Cztery 29 Sto pisania komunikatu naleÅ‚y wiÍc Teraz woltomierz jest gotowy 6 Pięć 30 DwieÅ›cie wykonaĘ sekwencjÍ czynnoÅ›ci: do pracy. Pomimo tego, Å‚e ukÅ‚ad 7 Sześć 31 Trzysta nacisnąĘ przycisk (JP4), wypo- ICL7135 wykonuje okoÅ‚o trzech 8 Siedem 32 Czterysta 9 Osiem 33 Pięćset Tab. 3. Tryby pracy woltomierza w zależnoÅ›ci od ustawienia zworek JP1...JP4 10 Dziewięć 34 Sześćset L.p JP1 JP2 JP3 JP4 Realizowane funkcje 11 Dziesięć 35 Siedemset Tryb programowania parametrów 12 JedenaÅ›cie 36 Osiemset 1 0 1 0 1 Nagrywanie komunikatów 13 DwanaÅ›cie 37 Dziewięćset 2 0 1 1 0 Odtwarzanie komunikatów 14 TrzynaÅ›cie 38 TysiÄ…c 3 0 0 1 1 Ustawianie czasu przerwy pomiÄ™dzy kolejnymi pomiarami 15 CzternaÅ›cie 39 Dwa tysiÄ…ce Tryb wypowiadania komunikatów 16 PiÄ™tnaÅ›cie 40 Wolt 4 1 X 0 0 Zakres 2V 17 SzesnaÅ›cie 41 Wolty 5 1 X 1 0 Zakres 20V 18 SiedemnaÅ›cie 42 I 6 1 X 0 1 Zakres 200V 19 OsiemnaÅ›cie 43 Miliwolt 7 1 X 1 1 Zakres 2000V 20 DziewiÄ™tnaÅ›cie 44 Miliwolty 8 1 1 X X Mierzone napiÄ™cie jest wypowiadane przez caÅ‚y czas wÅ‚Ä…czenia 21 DwadzieÅ›cia 45 Minus woltomierza 22 TrzydzieÅ›ci 46 Zakres 9 1 0 X X JeÅ›li pięć pomiarów napiÄ™cia daje takÄ… samÄ… wartość, to 23 CzterdzieÅ›ci 47 Zakres przekroczony wypowiadanie wartoÅ›ci napiÄ™cia zostaje wstrzymane do momentu, aż napiÄ™cie zmieni wartość 24 PięćdziesiÄ…t Elektronika Praktyczna 2/2003 48 MówiÄ…cy woltomierz pomiarÛw na sekundÍ, to ze PrzykÅ‚adowe komunikaty wy- nego napiÍcia, jest moÅ‚liwośĘ au- wzglÍdu na czas potrzebny na powiadane przez woltomierz dla tomatycznego wyÅ‚Ä…czenia wolto- wypowiedzenie (ìwyÅ›wietlanieî) rÛÅ‚nych zakresÛw pomiarowych mierza, jeÅ›li mierzone napiÍcie wyniku pomiaru, powtarzane jest przedstawiono w tab. 4. Jak wi- nie bÍdzie ulegaÅ‚o zmianie. JeÅ›li ono co kilka sekund. Oprogramo- daĘ, woltomierz potrafi ìodczy- zworka JP2 bÍdzie zwarta, a piÍĘ wanie sterujÄ…ce odtwarzaniem ko- taĘî napiÍcie w zakresie od kolejnych pomiarÛw bÍdzie miaÅ‚o munikatÛw umoÅ‚liwia indywidu- -1999,9 V do 1999,9 V. Oprogra- takÄ… samÄ… wartośĘ, to wypowia- alne ustalenie czasu przerwy po- mowanie zawarte w mikrokontro- danie wartoÅ›ci napiÍcia zostanie miÍdzy kolejnymi komunikatami. lerze nie obsÅ‚uguje odmiany jed- wstrzymane. Przez caÅ‚y czas na- Czas ten moÅ‚na zmieniaĘ zaleÅ‚nie nostek przez przypadki (dla piÍcie bÍdzie jednak nadal mie- od potrzeb w zakresie 0...60 s. Po uproszczenia oprogramowania). rzone i porÛwnywane z poprzed- wypowiedzeniu wartoÅ›ci napiÍcia RozrÛÅ‚nia tylko liczbÍ pojedynczÄ… niÄ… wartoÅ›ciÄ…. JeÅ›li ulegnie zmia- moÅ‚e wiÍc nastÄ…piĘ wypowiedze- i mnogÄ…. Dodatkowo w wypowia- nie, to wypowiadanie komunika- nie kolejnego wyniku lub przerwa danym komunikacie pomijane sÄ… tÛw zostanie przywrÛcone. Funk- o okreÅ›lonym czasie trwania. nieznaczÄ…ce zera, co wpÅ‚ywa na cja ta jest szczegÛlnie przydatna, W zaprogramowanym proceso- skrÛcenie czasu wypowiadania gdy do wejÅ›cia woltomierza nie rze czas ten jest ustalony na wartoÅ›ci mierzonego napiÍcia. bÍdzie doÅ‚Ä…czone napiÍcie, gdyÅ‚ 1 sekundÍ. Aby go zmieniĘ, na- DodatkowÄ… funkcjÄ…, dostÍpnÄ… przy braku napiÍcia zbÍdne jest leÅ‚y, przy wyÅ‚Ä…czonym napiÍciu, w czasie ìodczytywaniaî mierzo- jego wypowiadanie. JeÅ‚eli jednak zewrzeĘ zworki JP1 i JP2, a na- stÍpnie wÅ‚Ä…czyĘ zasilanie. Po tej Tab.4. PrzykÅ‚ady wypowiadanych komunikatów przez woltomierz dla wszystkich czynnoÅ›ci procesor oczekuje na zakresów pomiarowych, dla charakterystycznych napięć wejÅ›ciowych zwarcie zworki JP4 (dodatkowy Uwe Ua/c Wypowiadany komunikat przycisk). NaciÅ›niÍcie przycisku Zakres 2V (JP3=0, JP4=0) - rozdzielczość 1mV (dzielnik wejÅ›ciowy 1:1) rozpoczyna odliczanie czasu, czas -2,700V -2,700V Zakres przekroczony jest odliczany do momentu zwol- -1,350V -1,350V Minus jeden wolt i trzysta pięćdziesiÄ…t miliwoltów nienia przycisku. JeÅ›li przycisk 0V 0,000V Zero woltów byÅ‚ naciÅ›niÍty dÅ‚uÅ‚ej niÅ‚ 60 se- 0,253V 0,253V DwieÅ›cie pięćdziesiÄ…t trzy miliwolty kund, to zostanie zapisana mak- 0,500V 0,500V Pięćset miliwoltów symalna wartośĘ, czyli 60 sekund. 1,005V 1,005V Jeden wolt i pięć miliwoltów Czas, przez ktÛry przycisk byÅ‚ 1,956V 1,956V Jeden wolt i dziewięćset pięćdziesiÄ…t sześć miliwoltów naciÅ›niÍty, zostaje zapisany w we- 2,500V 2, 500V Zakres przekroczony wnÍtrznej pamiÍci EEPROM (dziÍ- Zakres 20V (JP3=1, JP4=0) - rozdzielczość 1mV (dzielnik wejÅ›ciowy 1:10) ki temu zapisana wartośĘ bÍdzie -27,000V -2,700V Zakres przekroczony pamiÍtana rÛwnieÅ‚ po zaniku na- -13,547V -1,3547V Minus trzynaÅ›cie woltów i pięćset czterdzieÅ›ci siedem miliwoltów piÍcia zasilania) i od tej pory 0V 0,0000V Zero woltów kolejne pomiary napiÍcia bÍdÄ… dokonywane w zaprogramowanych 0,253V 0,0253V DwieÅ›cie pięćdziesiÄ…t trzy miliwolty odstÍpach czasowych. Po ustale- 5,000V 0,0500V Pięć woltów niu wymaganego czasu powtarza- 10,023V 1,0023V Dziesięć woltów i dwadzieÅ›cia trzy miliwolty nia komunikatu moÅ‚na wyÅ‚Ä…czyĘ 10,405V 1,0405V Dziesięć woltów i czterysta pięć miliwoltów zasilanie i woltomierz jest gotowy 19,568V 1,9568V DziewiÄ™tnaÅ›cie woltów i pięćset sześćdziesiÄ…t osiem miliwoltów do uÅ‚ytkowania. 25,000V 2,500V Zakres przekroczony Zakres 200V (JP3=0, JP4=1) - rozdzielczość 10mV (dzielnik wejÅ›ciowy 1:100) ObsÅ‚uga -270,00V -2,700V Zakres przekroczony Woltomierz umoÅ‚liwia wypo- -13,50V -1,350V TrzynaÅ›cie woltów i pięćset miliwoltów wiadanie mierzonego napiÍcia 0V 0,0000V Zero woltów w czterech zakresach. Zakres jest 25,34V 0,2534V DwadzieÅ›cia pięć woltów i trzysta czterdzieÅ›ci miliwoltów wybierany poprzez odpowiednie 50,04V 0,5004V PięćdziesiÄ…t woltów i czterdzieÅ›ci miliwoltów ustawienie zworek JP3 i JP4 (patrz 100,00V 1,0000V Sto woltów tab. 3). Ustawienie danego zakresu 104,50V 1,0050V Sto cztery wolty i pięćset miliwoltów powoduje, Å‚e mierzone napiÍcie, 195,62V 1,9562V Sto dziewięćdziesiÄ…t pięć woltów i sześćset dwadzieÅ›cia miliwoltów pomimo iÅ‚ przez caÅ‚y czas zawiera 250,00V 2,5000V Zakres przekroczony siÍ w zakresie 2 V, to jest wypo- Zakres 2000V (JP3=1, JP4=1) - rozdzielczość 100mV (dzielnik wejÅ›ciowy 1:1000) wiadane w inny sposÛb. Zakres ten -2700,0V -2,7000V Zakres przekroczony moÅ‚e byĘ zmieniany w dowolnym -1350,0V -1,3500V Minus tysiÄ…c trzysta pięćdziesiÄ…t woltów czasie, ale jeÅ›li zostanie zmieniony, 0V 0,0000V Zero woltów to zostanie wypowiedziany aktual- 0,2V 0,0002V DwieÅ›cie miliwoltów ny zakres pomiarowy. JeÅ›li stan zworek zmienimy w czasie wypo- 5,4V 0,0054V Pięć woltów i czterysta miliwoltów 10,6V 0,0106V Dziesięć woltów i sześćset miliwoltów wiadania komunikatu, to zostanie on dokoÒczony i dopiero wtedy 100,5V 0,1005V Sto woltów i pięćset miliwoltów otrzymamy informacjÍo nowym za- 1956,9V 1,9569V TysiÄ…c dziewięćset pięćdziesiÄ…t sześć woltów i dziewięćset miliwoltów kresie pomiarowym. 2, 500V 2,5000V Zakres przekroczony Elektronika Praktyczna 2/2003 49 MówiÄ…cy woltomierz chcemy, aby wartośĘ napiÍcia by- Å‚a wypowiadana przez caÅ‚y czas, to zworka JP2 musi byĘ rozwarta. JeÅ‚eli woltomierz ma sÅ‚uÅ‚yĘ do pomiaru napiÍcia tylko w jednym zakresie, to naleÅ‚y go wybraĘ za pomocÄ… zworek JP3 i JP4, a na wejÅ›ciu przetwornika zastosowaĘ odpowiedni dzielnik napiÍcia. JeÅ›li zakresy majÄ… byĘ zmieniane, to warto zastosowaĘ przeÅ‚Ä…cznik, ktÛ- ry bÍdzie dostarczaÅ‚ do wejÅ›cia ukÅ‚adu ICL7135 napiÍcie podzielo- ne w odpowiednim stopniu i auto- matycznie zmieniaÅ‚ zakres pomia- rowy woltomierza. PrzykÅ‚ad takiego ukÅ‚adu wejÅ›ciowego jest przedsta- wiony na rys. 5. Mierzone napiÍcie podawane jest na dzielnik zbudo- wany z rezystorÛw R1...R4. Prze- Å‚Ä…cznik S1A pozwala wybraĘ sto- pieÒ podziaÅ‚u napiÍcia wejÅ›ciowego przed podaniem na wejÅ›cie prze- twornika ICL7135. Dzielnik ten umoÅ‚liwia podziaÅ‚ napiÍcia w na- Rys. 5. PrzykÅ‚adowy sposób wykonania dzielnika wejÅ›ciowego wraz stÍpujÄ…cym stosunku: 1:1, 1:10, z automatycznÄ… zmianÄ… zakresu pomiarowego wypowiadanych 1:100, 1:1000. MoÅ‚liwy jest wiÍc komunikatów pomiar napiÍcia w zakresie 0...1999,9 V. Drugi sprzÍÅ‚ony styk nie przekroczyÅ‚o wartoÅ›ci Ä…5V, kodu 1-z-czterech na kod binarny. przeÅ‚Ä…cznika S (S1B) zmienia za- gdyÅ‚ przekroczenie tej wartoÅ›ci mo- Do tego celu zostaÅ‚y wykorzystane kres woltomierza. Styk ten ustawia Å‚e spowodowaĘ jego uszkodzenie. dwie diody D1 i D2. W ten sposÛb zero na jednym z czterech wyjśĘ, Krzysztof PÅ‚awsiuk, AVT moÅ‚na zbudowaĘ w peÅ‚ni funkcjo- w zaleÅ‚noÅ›ci od wybranego zakre- nalny czterozakresowy woltomierz su. PoniewaÅ‚ ustawianie zakresu Wzory pÅ‚ytek drukowanych w for- o duÅ‚ej dokÅ‚adnoÅ›ci wykonywanych pomiarowego w woltomierzu macie PDF sÄ… dostÍpne w Internecie pomiarÛw. przeprowadza siÍza pomocÄ… dwÛch pod adresem: http://www.ep.com.pl/ Podczas uÅ‚ytkowania woltomie- wyprowadzeÒ, konieczne staÅ‚o siÍ ?pdf/luty03.htm oraz na pÅ‚ycie rza naleÅ‚y pamiÍtaĘ, aby napiÍcie zastosowanie prostego transkodera CD-EP2/2003B w katalogu PCB. podawane na wejÅ›cie przetwornika Elektronika Praktyczna 2/2003 50