Поєднання цифрового мультиметра з комп’ютером

СТІЛ ЗАМОВЛЕНЬ:

БОНУСИ:

ДОДАТИ В ЗАКЛАДКИ

Дизайн та підтримка:Олександр Кузнєцов

Технічне забезпечення: Михайло Булах

Програмування: Данило Мончукін

Маркетинг: Тетяна Анастасьєва

Переклад: Наталія Кузнєцова

зроблено в Україні

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Сполучення цифрового мультиметра з комп'ютером

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).

мультиметра

(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 дляузгодження 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

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.

поєднання

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 татехнічну документацію можна знайти у [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.

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.

Теперкілька слів про роботу програмного 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.

комп

(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 можливозастосування 78L05, КР1157ЕН5А або КР1157ЕН502А з урахуванням відмінності у нумерації висновків.

  1. Бірюков С. Застосування АЦП КР572ПВ5. – Радіо, 1998, № 8, с. 62-65.
  2. Афонський А., Кудруватих Е., Плєшкова Т. Малогабаритний мультиметр М-830В. – Радіо, 2001, № 9, с. 25-27.
  3. Садченко Д. А. Сучасні цифрові мультиметри. - М: СОЛОН-Р, 2001.
  4. Бібліотека електронних компонентів Випуск 8: Рідкокристалічні індикатори фірми DATA International - М.: ДОДЕКА, 1999
  5. .
  6. DS41190А. PIC12F629/675 Data Sheet. .
  7. 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 статтірозділу Вимірювальна техніка.

Рекомендуємо завантажити в нашій Безкоштовній технічній бібліотеці: