Mowiacy woltomierz cz2, ogólna elektronika, Projekty na NE555
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Mówi¹cy woltomierz
Mówi¹cy woltomierz,
czêæ 2
AVT-5097
W drugiej czêci artyku³u
przedstawiamy sposób
monta¿u, uruchomienia
i programowania woltomierza.
Wymagana jest od
u¿ytkownika odrobina
cierpliwoci i znajomoæ
dzia³ania woltomierza.
Rekomendacje
:
o mówi¹cych przyrz¹dach
pomiarowych marzyli do
niedawna przede wszystkim
niepe³nosprawni, ale mog¹ je
szybko polubiæ wszyscy
elektronicy.
Monta¿ i uruchomienie
Monta¿ woltomierza rozpoczy-
namy od wlutowania w p³ytkê
drukowan¹ (jej schemat monta¿o-
wy pokazano na
rys. 4
) rezysto-
rów. Nastêpnie montujemy pod-
stawki pod uk³ady scalone. W ko-
lejnym etapie montujemy konden-
satory, potencjometr PR1 i z³¹cza
CON1...CON4 oraz zworki
JP1...JP5.
Po wlutowaniu wszystkich ele-
mentów nale¿y wyskalowaæ wol-
tomierz. W tym celu trzeba w³o-
¿yæ w podstawki wszystkie uk³a-
dy scalone i usun¹æ zworki
JP1...JP4. W zale¿noci od tego
czy chcemy, aby masa woltomie-
rza by³a jednoczenie mas¹ ród³a
mierzonego napiêcia, czy nie,
zwieramy lub rozwieramy zworkê
JP5. Jeli masa woltomierza ma
byæ mas¹ ród³a mierzonego na-
piêcia, to zworkê JP5 nale¿y ze-
wrzeæ. Zwarcie tej zworki powo-
duje do³¹czenie do masy ujemne-
go wejcia przetwornika A/C. Na-
stêpnie nale¿y ustawiæ napiêcie
odniesienia przetwornika na war-
toæ równ¹ 1 V. Do tego celu
s³u¿y potencjometr PR1, który jest
dzielnikiem napiêcia otrzymanego
w wyniku stabilizacji poprzez dio-
dê D1. Napiêcie to ma wartoæ
1,23 V, wiêc na wejcie odnie-
sienia nale¿y podaæ czêæ tego
napiêcia. W celu precyzyjnego
ustawienia napiêcia odniesienia
nale¿y pomiêdzy masê a suwak
potencjometru PR1 (lub wyprowa-
dzenie 2 US2) w³¹czyæ inny wol-
tomierz i potencjometrem ustawiæ
wskazanie równe 1 V. Do pomiaru
napiêcia odniesienia nale¿y zasto-
sowaæ woltomierz jak najwy¿szej
klasy, gdy¿ od tego zale¿y dok³ad-
noæ wykonywania pomiarów
przez zbudowany woltomierz. Po
tej czynnoci woltomierz jest przy-
gotowany do pracy - uk³ad prze-
twornika pracuje poprawnie. Na-
le¿y wiêc zaprogramowaæ para-
metry wywietlania (odtwarza-
nia komunikatów) mierzonego na-
piêcia.
Do zasilania woltomierza mo¿-
na zastosowaæ dowolny zasilacz
niestabilizowany o napiêciu wyj-
ciowym wynosz¹cym oko³o 9 V
i maksymalnym pr¹dzie oko³o
200 mA.
Programowanie
Poniewa¿ prezentowany wolto-
mierz nie posiada wywietlacza,
a wyniki pomiarów przedstawiane
s¹ w postaci komunikatów g³oso-
Elektronika Praktyczna 2/2003
47
P R O J E K T Y
Mówi¹cy woltomierz
Rys. 4. Schemat monta¿owy p³ytki drukowanej woltomierza
wiedzieæ odpowiedni komunikat
i zwolniæ przycisk. Procesor
zwiêksza zawartoæ licznika na-
granych komunikatów i oczekuje
na kolejny zapis. Proces ten
nale¿y powtórzyæ dla wszystkich
komunikatów zawartych w tab. 2.
Po ostatnim komunikacie proce-
sor przechodzi w stan oczekiwa-
nia na ponowne w³¹czenie zasi-
lania. Nie mo¿na wiêc nagraæ
wiêkszej liczby komunikatów, ni¿
zawarto w tab. 2. Woltomierz nie
ma ¿adnej sygnalizacji przekro-
czenia maksymalnego czasu na-
grania dla uk³adu ISD2560, nie
stanowi to jednak istotnego ogra-
niczenia, gdy¿ czas niezbêdnych
komunikatów wynosi zaledwie
oko³o 40 sekund.
Po nagraniu wszystkich komu-
nikatów wy³¹czamy zasilanie
i mo¿emy przejæ do sprawdzenia
poprawnoci nagranych komuni-
katów. W tym celu nale¿y ze-
wrzeæ zworki JP1 i JP4 (zgodnie
z tab. 3) i w³¹czyæ zasilanie. Na-
stêpnie rozwieramy zworkê JP4
(dodatkowy przycisk). Po tych
czynnociach ka¿dorazowe naci-
niêcie przycisku (JP4) bêdzie po-
wodowa³o odtworzenie kolejnego
komunikatu zawartego w pamiêci
uk³adu ISD2560. Po odtworzeniu
ostatniego komunikatu procesor
przestanie reagowaæ na naciskanie
przycisku i bêdzie oczekiwa³ na
wy³¹czenie zasilania.
Jeli odtworzone komunikaty
s¹ zgodne z zawartymi w tab. 2,
to procedura zapisu komunikatów
zosta³a zakoñczona. W przeciw-
nym przypadku proces nagrywa-
nia nale¿y powtórzyæ.
Teraz woltomierz jest gotowy
do pracy. Pomimo tego, ¿e uk³ad
ICL7135 wykonuje oko³o trzech
wych, komunikaty te nale¿y za-
pisaæ w pamiêci uk³adu ISD2560.
Spis niezbêdnych komunikatów
zamieszczono w
tab.2.
Aby wprowadziæ procesor
w tryb nagrywania komunikatów,
nale¿y odpowiednio ustawiæ zwor-
ki JP1...JP4. Spis wszystkich try-
bów pracy woltomierza w zale¿-
noci od ustawienia zworek kon-
figuracyjnych przedstawiono
w
tab. 3
. Stan 0 oznacza zwar-
cie zworki, stan 1 rozwarcie,
a stan X oznacza stan dowolny.
Nagrywanie komunikatów prze-
prowadza siê tylko raz, podczas
uruchamiania woltomierza. Aby
przejæ do trybu nagrywania ko-
munikatów, nale¿y, przy wy³¹czo-
nym zasilaniu, zgodnie z tabel¹
zewrzeæ zworki JP1 i JP3. Dodat-
kowo jako zworkê JP4, na czas
programowania mo¿na zastosowaæ
przycisk monostabilny (przedsta-
wiony na schemacie elektrycznym
jako opcjonalny). Przycisk ten
znacznie u³atwia programowanie,
gdy¿ wielokrotne zwieranie i roz-
wieranie zworki jest doæ k³opot-
liwe.
Jeli przygotowalimy proce-
sor do nagrywania, to w³¹czamy
zasilanie i rozpoczynamy nagry-
wanie komunikatów. Nagrywanie
komunikatu przeprowadza siê
przy zwarciu zworki JP4 (dodat-
kowego przycisku) - trwa ono
przez ca³y czas zwarcia tego
przycisku. Zwolnienie przycisku
powoduje zakoñczenie nagrywa-
nia danego komunikatu. Dla za-
pisania komunikatu nale¿y wiêc
wykonaæ sekwencjê czynnoci:
nacisn¹æ przycisk (JP4), wypo-
Tab. 2. Spis komunikatów
zawartych w pamiêci uk³adu ISD2560
L.p. Komunikat
L.p. Komunikat
1
Zero
25 Szeædziesi¹t
2
Jeden
26 Siedemdziesi¹t
3
Dwa
27 Osiemdziesi¹t
4
Trzy
28 Dziewiêædziesi¹t
5
Cztery
29 Sto
6
Piêæ
30 Dwiecie
7
Szeæ
31 Trzysta
8
Siedem
32 Czterysta
9
Osiem
33 Piêæset
Tab. 3. Tryby pracy woltomierza w zale¿noci od ustawienia zworek JP1...JP4
L.p JP1 JP2 JP3 JP4 Realizowane funkcje
Tryb programowania parametrów
1 0 1 0 1 Nagrywanie komunikatów
2 0 1 1 0 Odtwarzanie komunikatów
3 0 0 1 1 Ustawianie czasu przerwy pomiêdzy kolejnymi pomiarami
Tryb wypowiadania komunikatów
4
10 Dziewiêæ
34 Szeæset
11 Dziesiêæ
35 Siedemset
12 Jedenacie
36 Osiemset
13 Dwanacie
37 Dziewiêæset
14 Trzynacie
38 Tysi¹c
15 Czternacie
39 Dwa tysi¹ce
16 Piêtnacie
40 Wolt
1
X
0
0
Zakres 2V
17 Szesnacie
41 Wolty
5
1
X
1
0
Zakres 20V
18 Siedemnacie
42 I
6
1
X
0
1
Zakres 200V
19 Osiemnacie
43 Miliwolt
7
1
X
1
1
Zakres 2000V
20 Dziewiêtnacie
44 Miliwolty
8
1
1
X
X
Mierzone napiêcie jest wypowiadane przez ca³y czas w³¹czenia
woltomierza
21 Dwadziecia
45 Minus
22 Trzydzieci
46 Zakres
9
1
0
X
X
Jeli piêæ pomiarów napiêcia daje tak¹ sam¹ wartoæ, to
wypowiadanie wartoci napiêcia zostaje wstrzymane do
momentu, a¿ napiêcie zmieni wartoæ
23 Czterdzieci
47 Zakres przekroczony
24 Piêædziesi¹t
48
Elektronika Praktyczna 2/2003
Mówi¹cy woltomierz
pomiarów na sekundê, to ze
wzglêdu na czas potrzebny na
wypowiedzenie (wywietlanie)
wyniku pomiaru, powtarzane jest
ono co kilka sekund. Oprogramo-
wanie steruj¹ce odtwarzaniem ko-
munikatów umo¿liwia indywidu-
alne ustalenie czasu przerwy po-
miêdzy kolejnymi komunikatami.
Czas ten mo¿na zmieniaæ zale¿nie
od potrzeb w zakresie 0...60 s. Po
wypowiedzeniu wartoci napiêcia
mo¿e wiêc nast¹piæ wypowiedze-
nie kolejnego wyniku lub przerwa
o okrelonym czasie trwania.
W zaprogramowanym proceso-
rze czas ten jest ustalony na
1 sekundê. Aby go zmieniæ, na-
le¿y, przy wy³¹czonym napiêciu,
zewrzeæ zworki JP1 i JP2, a na-
stêpnie w³¹czyæ zasilanie. Po tej
czynnoci procesor oczekuje na
zwarcie zworki JP4 (dodatkowy
przycisk). Naciniêcie przycisku
rozpoczyna odliczanie czasu, czas
jest odliczany do momentu zwol-
nienia przycisku. Jeli przycisk
by³ naciniêty d³u¿ej ni¿ 60 se-
kund, to zostanie zapisana mak-
symalna wartoæ, czyli 60 sekund.
Czas, przez który przycisk by³
naciniêty, zostaje zapisany w we-
wnêtrznej pamiêci EEPROM (dziê-
ki temu zapisana wartoæ bêdzie
pamiêtana równie¿ po zaniku na-
piêcia zasilania) i od tej pory
kolejne pomiary napiêcia bêd¹
dokonywane w zaprogramowanych
odstêpach czasowych. Po ustale-
niu wymaganego czasu powtarza-
nia komunikatu mo¿na wy³¹czyæ
zasilanie i woltomierz jest gotowy
do u¿ytkowania.
Przyk³adowe komunikaty wy-
powiadane przez woltomierz dla
ró¿nych zakresów pomiarowych
przedstawiono w
tab. 4.
Jak wi-
daæ,
woltomierz potrafi odczy-
taæ napiêcie w zakresie od
-1999,9 V do 1999,9 V. Oprogra-
mowanie zawarte w mikrokontro-
lerze nie obs³uguje odmiany jed-
nostek przez przypadki (dla
uproszczenia oprogramowania).
Rozró¿nia tylko liczbê pojedyncz¹
i mnog¹. Dodatkowo w wypowia-
danym komunikacie pomijane s¹
nieznacz¹ce zera, co wp³ywa na
skrócenie czasu wypowiadania
wartoci mierzonego napiêcia.
Dodatkow¹ funkcj¹, dostêpn¹
w czasie odczytywania mierzo-
nego napiêcia, jest mo¿liwoæ au-
tomatycznego wy³¹czenia wolto-
mierza, jeli mierzone napiêcie
nie bêdzie ulega³o zmianie. Jeli
zworka JP2 bêdzie zwarta, a piêæ
kolejnych pomiarów bêdzie mia³o
tak¹ sam¹ wartoæ, to wypowia-
danie wartoci napiêcia zostanie
wstrzymane. Przez ca³y czas na-
piêcie bêdzie jednak nadal mie-
rzone i porównywane z poprzed-
ni¹ wartoci¹. Jeli ulegnie zmia-
nie, to wypowiadanie komunika-
tów zostanie przywrócone. Funk-
cja ta jest szczególnie przydatna,
gdy do wejcia woltomierza nie
bêdzie do³¹czone napiêcie, gdy¿
przy braku napiêcia zbêdne jest
jego wypowiadanie. Je¿eli jednak
Tab.4. Przyk³ady wypowiadanych komunikatów przez woltomierz dla wszystkich
zakresów pomiarowych, dla charakterystycznych napiêæ wejciowych
Uwe Ua/c Wypowiadany komunikat
Zakres 2V
(JP3=0, JP4=0) - rozdzielczoæ 1mV (dzielnik wejciowy 1:1)
-2,700V -2,700V Zakres przekroczony
-1,350V -1,350V Minus jeden wolt i trzysta piêædziesi¹t miliwoltów
0V 0,000V Zero woltów
0,253V 0,253V Dwiecie piêædziesi¹t trzy miliwolty
0,500V 0,500V Piêæset miliwoltów
1,005V 1,005V Jeden wolt i piêæ miliwoltów
1,956V 1,956V Jeden wolt i dziewiêæset piêædziesi¹t szeæ miliwoltów
2,500V 2, 500V Zakres przekroczony
Zakres 20V
(JP3=1, JP4=0) - rozdzielczoæ 1mV (dzielnik wejciowy 1:10)
-27,000V -2,700V Zakres przekroczony
-13,547V -1,3547V Minus trzynacie woltów i piêæset czterdzieci siedem miliwoltów
0V 0,0000V Zero woltów
0,253V 0,0253V Dwiecie piêædziesi¹t trzy miliwolty
5,000V 0,0500V Piêæ woltów
10,023V 1,0023V Dziesiêæ woltów i dwadziecia trzy miliwolty
10,405V 1,0405V Dziesiêæ woltów i czterysta piêæ miliwoltów
19,568V 1,9568V Dziewiêtnacie woltów i piêæset szeædziesi¹t osiem miliwoltów
25,000V 2,500V Zakres przekroczony
Zakres 200V
(JP3=0, JP4=1) - rozdzielczoæ 10mV (dzielnik wejciowy 1:100)
-270,00V -2,700V Zakres przekroczony
-13,50V -1,350V Trzynacie woltów i piêæset miliwoltów
0V 0,0000V Zero woltów
25,34V 0,2534V Dwadziecia piêæ woltów i trzysta czterdzieci miliwoltów
50,04V 0,5004V Piêædziesi¹t woltów i czterdzieci miliwoltów
100,00V 1,0000V Sto woltów
104,50V 1,0050V Sto cztery wolty i piêæset miliwoltów
195,62V 1,9562V Sto dziewiêædziesi¹t piêæ woltów i szeæset dwadziecia miliwoltów
250,00V 2,5000V Zakres przekroczony
Zakres 2000V
(JP3=1, JP4=1) - rozdzielczoæ 100mV (dzielnik wejciowy 1:1000)
-2700,0V -2,7000V Zakres przekroczony
-1350,0V -1,3500V Minus tysi¹c trzysta piêædziesi¹t woltów
0V
Obs³uga
Woltomierz umo¿liwia wypo-
wiadanie mierzonego napiêcia
w czterech zakresach. Zakres jest
wybierany poprzez odpowiednie
ustawienie zworek JP3 i JP4 (patrz
tab. 3). Ustawienie danego zakresu
powoduje, ¿e mierzone napiêcie,
pomimo i¿ przez ca³y czas zawiera
siê w zakresie 2 V, to jest wypo-
wiadane w inny sposób. Zakres ten
mo¿e byæ zmieniany w dowolnym
czasie, ale jeli zostanie zmieniony,
to zostanie wypowiedziany aktual-
ny zakres pomiarowy. Jeli stan
zworek zmienimy w czasie wypo-
wiadania komunikatu, to zostanie
on dokoñczony i dopiero wtedy
otrzymamy informacjê o nowym za-
kresie pomiarowym.
0,0000V
Zero woltów
0,2V
0,0002V
Dwiecie miliwoltów
5,4V
0,0054V
Piêæ woltów i czterysta miliwoltów
10,6V
0,0106V
Dziesiêæ woltów i szeæset miliwoltów
100,5V
0,1005V
Sto woltów i piêæset miliwoltów
1956,9V
1,9569V
Tysi¹c dziewiêæset piêædziesi¹t szeæ woltów i dziewiêæset miliwoltów
2, 500V
2,5000V
Zakres przekroczony
Elektronika Praktyczna 2/2003
49
Mówi¹cy woltomierz
chcemy, aby wartoæ napiêcia by-
³a wypowiadana przez ca³y czas,
to zworka JP2 musi byæ rozwarta.
Je¿eli woltomierz ma s³u¿yæ do
pomiaru napiêcia tylko w jednym
zakresie, to nale¿y go wybraæ za
pomoc¹ zworek JP3 i JP4, a na
wejciu przetwornika zastosowaæ
odpowiedni dzielnik napiêcia. Jeli
zakresy maj¹ byæ zmieniane, to
warto zastosowaæ prze³¹cznik, któ-
ry bêdzie dostarcza³ do wejcia
uk³adu ICL7135 napiêcie podzielo-
ne w odpowiednim stopniu i auto-
matycznie zmienia³ zakres pomia-
rowy woltomierza. Przyk³ad takiego
uk³adu wejciowego jest przedsta-
wiony na
rys. 5
. Mierzone napiêcie
podawane jest na dzielnik zbudo-
wany z rezystorów R1...R4. Prze-
³¹cznik S1A pozwala wybraæ sto-
pieñ podzia³u napiêcia wejciowego
przed podaniem na wejcie prze-
twornika ICL7135. Dzielnik ten
umo¿liwia podzia³ napiêcia w na-
stêpuj¹cym stosunku: 1:1, 1:10,
1:100, 1:1000. Mo¿liwy jest wiêc
pomiar napiêcia w zakresie
0...1999,9 V. Drugi sprzê¿ony styk
prze³¹cznika S (S1B) zmienia za-
kres woltomierza. Styk ten ustawia
zero na jednym z czterech wyjæ,
w zale¿noci od wybranego zakre-
su. Poniewa¿ ustawianie zakresu
pomiarowego w woltomierzu
przeprowadzasiêzapomoc¹dwóch
wyprowadzeñ, konieczne sta³o siê
zastosowanie prostego transkodera
Rys. 5. Przyk³adowy sposób wykonania dzielnika wejciowego wraz
z automatyczn¹ zmian¹ zakresu pomiarowego wypowiadanych
komunikatów
kodu 1-z-czterech na kod binarny.
Do tego celu zosta³y wykorzystane
dwie diody D1 i D2. W ten sposób
mo¿na zbudowaæ w pe³ni funkcjo-
nalny czterozakresowy woltomierz
o du¿ej dok³adnoci wykonywanych
pomiarów.
Podczas u¿ytkowania woltomie-
rza nale¿y pamiêtaæ, aby napiêcie
podawane na wejcie przetwornika
nie przekroczy³o wartoci ±5V,
gdy¿ przekroczenie tej wartoci mo-
¿e spowodowaæ jego uszkodzenie.
Krzysztof P³awsiuk, AVT
Wzory p³ytek drukowanych w for-
macie PDF s¹ dostêpne w Internecie
pod adresem:
?pdf/luty03.htm
oraz na p³ycie
CD-EP2/2003B w katalogu
PCB
.
50
Elektronika Praktyczna 2/2003
[ Pobierz całość w formacie PDF ]