Поєднання цифрового мультиметра з комп'ютером. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Поєднання цифрового мультиметра з комп'ютером. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

Коментарі до статті

Підключення малогабаритного мультиметра до персонального комп'ютера дозволяє статистичну обробку результатів серії вимірювань. Наприклад, можна дослідити розкид параметрів групи компонентів або зміни напруги та ємності акумуляторів у процесі розрядки. Можна уявити й низку інших застосувань такого "тандему", про створення якого і розказано у цій статті.

Останнім часом серед радіоаматорів набули поширення мультиметри серії 830, наприклад, DT830 або М-830. Вони мають порівняно невелику похибку, що дозволяє використовувати їх для широкого кола вимірювань.

За допомогою запропонованого пристрою можна вводити дані з мультиметра на комп'ютер для подальшої обробки. Мультиметри, що мають цю функцію, зазвичай мають інтерфейс RS232 і відносно дороги. Запропонований адаптер виконаний на недорогих широкодоступних компонентах. Числові дані зчитуються безпосередньо з висновків АЦП мультиметра і передаються послідовним каналом. Не рекомендується для цього доопрацювання використовувати мультиметри, в яких встановлена мікросхема АЦП у безкорпусному варіанті.

Серцем мультиметрів серії 830 є АЦП ICL7106 (вітчизняний аналог К572ПВ5; опис можна знайти в [1]). Опис роботи та схему мультиметра можна знайти в [2, 3]. АЦП взаємодіє з РКІ за допомогою статичного управління [4] - кожен елемент зображення керується через окремий висновок мікросхеми, на який подаються прямокутні імпульси напруги, зрушені по фазі на 0° або 180° щодо імпульсів, що подаються на загальний дріт індикатора. При збігу фаз на висновках РКІ сегмент не порушується.

Пропонований пристрій складається з двох частин: блоку перетворення даних з АЦП (ЖКІ мультиметра) та блоку передачі даних у комп'ютер. У блоці перетворення визначення стану слаботочних висновків управління індикатором застосовані КМОП зсувні регістри з паралельним завантаженням DD1-DD3 (рис. 1).

(Натисніть для збільшення)

Пристрій працює наступним чином. При низькому рівні виведення 1 регістрів DD1-DD3 проводиться асинхронна завантаження. Після подачі цей висновок (лінією RD) високого рівня відбувається фіксація даних, які зсуваються по фронту тактових імпульсів на виведенні 2. Дані знімаються з виведення 9 регістра DD3 на шину DATA. Оскільки семисегментний код є надлишковим (біти це/ - "зайві"), у цих розрядах можна додатково передати інформацію про ком. Ця інформація знімається з висновків 12 і 16 РКІ мультиметра. Ці висновки можуть з'єднуватися з колекторами транзисторів або з багатопозиційним перемикачем мультиметра. Цей перемикач, у свою чергу, комутує їх безпосередньо із плюсовим виведенням батареї живлення (високий рівень). Такий стан не дозволяє розрізнити коми на рівні BP (висновок 21 АЦП). Обидві коми будуть погашені, оскільки на висновках 12 і 16 РКІ є високий рівень.

Блок передачі можна побудувати різними способами. Його простий варіант показано на рис. 2. Він служить для узгодження з портом LPT і повністю розміщується у відповідному корпусі гнізда XS1. Живлення здійснюється від зовнішнього джерела напругою 9... 15 В. Роз'єми ХР2 і ХРЗ з'єднують за допомогою плоского стрічкового кабелю, що має відповідні рознімання - IDC-10F. Вилка ХР2 може бути відсутня, якщо кабель підключений безпосередньо до порту. При відключеному роз'єм ХР2 мікросхеми DD1-DD3 знеструмлені, і мультиметр можна використовувати звичайним чином. Керування передачею даних повністю здійснюється комп'ютером. Вихідний код програми, що управляє, для DOS знаходиться у файлі m_lpt.cpp [5].

Поєднання цифрового мультиметра з комп'ютером

Наведений варіант блоку не має гальванічної розв'язки, тому використовувати його слід з великою обережністю. Потрапляння в порт LPT, наприклад, напруги 30 В при пробої в мікросхемі АЦП може вивести з ладу материнську плату.

Для усунення цього недоліку було розроблено складніша схема блоку передачі (рис. 3). Він є мікроконтролерним блоком, що має гальванічну розв'язку і здійснює передачу даних по послідовному каналу RS232. Застосування однокристального мікроконтролера дозволило максимально знизити енергоспоживання та зменшити габарити.

(Натисніть для збільшення)

Мікроконтролер PIC12F629 має 1024 слова FLASH пам'яті програм, 64 байти пам'яті даних, 6 портів вводу/виводу, внутрішній генератор тактової частоти 4 МГц. Він не має апаратного приймача (USART), тому протокол RS232 відтворюється програмно. Працює мікроконтролер від внутрішнього тактового генератора 4 МГц, для якого передбачено програмне калібрування. Також у блоці можна використовувати мікроконтролер PIC12F675, ідентичний PIC12F629 з додатковим чотириканальним АЦП (10 біт). Інші параметри цих мікроконтролерів та технічну документацію можна знайти в [6, 7].

Програмування можна зробити за допомогою програматора EPIC. Прошивка наведена у таблиці.

Усі елементи блоку за схемою рис. 3, за винятком роз'єму ХР4, можна розмістити всередині корпусу мультиметра, що з'єднується з портом СОМ звичайним модемним кабелем.

Інформаційні дані видаються двобайтними пакетами на запит. Запит через оптопару U3 формується на виведенні 7 DD5 перепадом сигналу високого в низький рівень, що відповідає передачі комп'ютером нульового байта. Після отримання запиту протягом 3 мс відбувається завантаження даних з регістрів DD1-DD3 та їх перетворення. Далі відбувається передача першого байта (2 мс для швидкості 4800 біт/с) і пауза витримується в 3 мс. Після цього передається другий байт і блок передачі вимикається до наступного запиту.

Формат байтів, що передаються, показаний на рис. 4.

Поєднання цифрового мультиметра з комп'ютером

NUM1 – старший розряд РКІ, NUM4 – відповідно молодший розряд. KF - коефіцієнт, який ділиться отримане значення індикатора. Наприклад, показання індикатора (-12,36) відповідатимуть: NUM=1, NUM2=2, NUM3=3. NUM4 = 6, KF = 100, ZNAK = 1.

Відносно повільні оптрони гальванічної розв'язки не можуть працювати на швидкості вище 9600 біт/с, хоча в цьому пристрої достатньо 2400 біт/с. Прошивка мікроконтролера задає швидкість передачі 4800 біт/с. Вихідний вузол блоку передачі виконаний на оптронах U1 та U2 за симетричною схемою. Різні рівні на висновках 5 і 6 DD5 включають випромінюючий діод одного з оптронів. Резистори R5 і R6 служать для захисту портів СОМ при неправильному монтажі або інших несправностях. Оптронний ланцюг запиту (U3) виконаний за несиметричною схемою. Діод VD1 служить для захисту світлодіода оптрон від зворотної напруги на вході.

Тепер кілька слів про програмне забезпечення. Керуюче програмне забезпечення для комп'ютера та PIC контролера побудовано однаково [8]. Кожен цикл перетворення числових даних з РКІ мультиметра складається з наступних кроків. Спочатку відбувається фіксація (запис) інформації в регістрах, потім її послідовний зсув і читання в пам'ять, інвертування всіх розрядів при високому рівні на виведенні 21 (BP) АЦП, читання знака, ком і старшого розряду РКІ, перетворення інших розрядів РКІ, перевірка помилок. Програма для PIC контролера додатково здійснює упаковку даних у два байти та їх передачу послідовним каналом.

(Натисніть для збільшення)

Замість вказаних на схемі оптронів U1, U2 можна застосувати здвоєний прилад TLP521-2. Конденсатори С2, C3 – К50-35 або інші малогабаритні. Конденсатори С1, С4 – керамічні. Резистори - будь-які, призначені для поверхневого монтажу (тирозмір 1206). Тип роз'єму XS1 залежить від подовжувального кабелю (на схемі вказаний для стандартного кабелю принтера).

Друковану плату виготовляють індивідуально для наявної моделі мультиметра та розміщують усередині нього. Мікросхеми DD1-DD3 монтують на поверхню друкованої плати з обох боків. На тій же друкованій платі можуть розташовуватись елементи пристрою, показані на рис. 3. Виделку ХР4 встановлюють безпосередньо на корпусі мультиметра.

Можна використовувати імпортний аналог регістра КР1564ІР9 - 74НС165 у корпусі для поверхневого монтажу. Тоді мікросхеми DD1-DD3 монтують на односторонній друкованій платі розмірами 50x13 мм, інші елементи - на окремій друкованій платі. Однак через зменшений крок висновків (1,27 мм) монтаж значно ускладнюється.

У стабілізаторі напруги DA1 можливе застосування 78L05, КР1157ЕН5А або КР1157ЕН502А з урахуванням відмінності у нумерації висновків.

Програмне забезпечення для мікроконтролера

література

Бірюков С. Застосування АЦП КР572ПВ5. – Радіо, 1998, № 8, с. 62-65.
Афонський А., Кудруватих Е., Плєшкова Т. Малогабаритний мультиметр М-830В. – Радіо, 2001, № 9, с. 25-27.
Садченко Д. А. Сучасні цифрові мультиметри. - М: СОЛОН-Р, 2001.
Бібліотека електронних компонентів Випуск 8: Рідкокристалічні індикатори фірми DATA International - М.: ДОДЕКА, 1999
.
DS41190А. PIC12F629/675 Data Sheet. .
Новіков Ю. В., Калашніков О. А., Гуляєв С. Е. Розробка пристроїв сполучення для персонального комп'ютера типу IBM PC. - М: ЕКОМ., 1998.

Автор: В.Степнєв, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Безпілотний космічний корабель-фабрика 04.01.2023

Компанія Thales Alenia Space створить перший багаторазовий космічний корабель заводу для фонду REV. Він відомий тим, що фінансує дослідження в умовах невагомості та орбітального виробництва. Корабель REV1 має бути готовим до польотів наприкінці 2025 року.

Корабель планують зробити повністю безпілотним, аргументуючи це тим, що на космічних станціях діють суворі безпекові заходи, спрямовані на захист життя і здоров'я людини. Це не найефективніші умови для виробництва, вважають фундатори Space Cargo Unlimited, компанії, яка стане власником майбутнього корабля REV1.

"Якщо говорити про масштабне виробництво, то ми не віримо в багатофункціональні кораблі з людьми на борту. Насправді ми вважаємо, що виробництво в космосі має ставити в пріоритет вантаж, а не корабель", - заявив Ніколя Гаум, голова компанії.

На борту корабля компанія має намір займатися виробництвом нових матеріалів, біотехнологій та фармацевтичних засобів, займатися сільськогосподарськими дослідженнями на кшталт тих, які вже проводила на МКС: вирощуванням виноградної лози та дозріванням вина в умовах невагомості.

Thales Alenia Space займеться проектуванням, розробкою та будівництвом REV1, корабля розміром із компактний автомобіль для Space Cargo Unlimited. Перший етап, відображений у контракті, дозволить замовнику впритул підійти до початку виробництва.

REV1 повинен мати вантажопідйомність 1000 кілограмів та мати можливість залишатися на орбіті Землі протягом кількох місяців, де він зможе стикуватися з обслуговуючим модулем. Його також розробляє Thales Alenia Space.

Обслуговуючий модуль матиме сонячні панелі та електричні маневрові двигуни, які дозволять апарату залишатися на орбіті близько 10 років або протягом 20 місій REV1. Після завершення польоту тепловий щит, встановлений на REV1, дозволить йому увійти в атмосферу Землі та м'яко опуститись, розкривши парашут.

Інші цікаві новини:

▪ Асфальт у парнику

▪ Управління блискавками за допомогою лазера

▪ Утилізація азбесту

▪ Чайник Mijia Smart Electric Kettle 5L

▪ Розумний дверний замок від Huawei

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Вузли радіоаматорської техніки. Добірка статей

▪ стаття Відповідність моделей та шасі телевізорів BLAUPUNKT. Довідник

▪ стаття Звідки верблюди родом? Детальна відповідь

▪ стаття Плівковий кандидоз. Медична допомога