Техно-моддинг: микроконтроллеры в моддинге и не только

О терминах "position PID" и "velocity PID"

noreply@blogger.com (tourist) — Wed, 30 Mar 2016 10:52:00 +0000

Термины "position PID" и "velocity PID" не очень хороши для использования.

Я прекрасно понимаю, о чем идет речь, но эти термины не имеют никакого отношения к позиции или скорости. Только вносят путаницу.

Алгоритм "position PID" это то, что вы привыкли видеть:

Error(n)=SP(n)-PV(n)
CO(n)=Ki*Δt*integrate(Error(n))+Kp*Error(n)+(Kd/Δt)*(Error(n)-Error(n-1))

Алгоритм "velocity PID" реализован во многих DSP-шках:

K0=Ki*Δt+Kp+(Kd/Δt)
K1=-(Kp+2*Kd/Δt)
K2=Kd/Δt
CO(n)=CO(n-1)+K0*Error(n)+K1*Error(n-1)+K2*Error(n-2)

Не очень похоже на ПИД, не так ли?

Эта форма требует всего трех операций умножения и сложения - это очень эффективно. Также она не страдает от проблем с насыщением интегральной части, а самое замечательное - это возможность изменять коэффициенты на лету безо всяких рывков управляющего воздействия.

Из-за всего вышесказанного я предпочитаю называть это "инкрементальной" формой записи, потому, что вы получаете новое управляющее воздействие просто как приращение предыдущего. Алгоритм "Position PID" или "не инкрементальный ПИД" будет иметь ступеньку на выходе при изменении коэффициентов на лету.

Недостаток "Velocity PID" - необходимость использования интегральной части и, соответственно, ее правильная настройка. Если этого не сделать "Velocity PID" вообще нормально не заработает. Поскольку слишком уж много заказчиков не способны правильно настроить интегральную часть, "Velocity PID" как правило является головной болью техподдержки. Другой недостаток - это невозможность увидеть отдельные выходы интегральной, пропорциональной и дифференциальной частей. Это может быть полезно в образовательных целях, а наблюдение за интегральной частью помогает настроить коэффициент предуправления.

оригинал на plctalk.net

3D LED пирамида

noreply@blogger.com (tourist) — Thu, 12 Aug 2010 10:13:00 +0000

На сайте elektor.de наткнулся на совершенно гениальную в своей простоте и зрелищности конструкцию из светодиодов. Ниже - достаточно вольный перевод, и несколько пояснений.
Автор проекта Лотар Гёд (Германия) просто хотел немножко попрограммить микроконтроллер. А получилась вот эта симпатичная пирамида...

В основе конструкции лежит специальным образом распиленная печатная плата, 23 светодиода и микроконтроллер. Несмотря на то, что микроконтроллер выбран довольно скромный - ATtiny2313 фирмы Atmel, в 2kB флеш-памяти автор вместил 16 различных световых последовательностей.

23 светодиода разделены на три секции. Нижняя и средняя секция состоят из 8 светодиодов, а верхняя только из семи. Микроконтроллер имеет всего 20 ног, и не позволяет управлять отдельно каждым светодиодом. Мультиплексирование (динамическая индикация) позволяет задействовать только 11 ног. Буферные транзисторы используются для увеличения нагрузочной способности каждого выхода. Программа была написана на ассемблере и доступна для загрузки на сайте первоисточнике как в виде исходников, так и в виде файла прошивки.

Схема 3D LED пирамиды

Сборка печатной платы достаточно проста: есть несколько SMD-компонентов для пайки, но конструкция получается не жесткой. Для достижения наилучших результатов, выбирайте светодиоды с более широким углом обзора, так пирамида будет выглядеть классно со любой точки обзора. Автор использует светодиоды LO L296 оранжевого цвета от фирмы Osram, которые имеют угол обзора 160 градусов. Шести-контактный разъем предназначен для внутрисхемного программирования (ISP) микроконтроллера. Фьюзы сконфигурированы для использования внешнего источника такта на 4МГц, частота которого понижена до 0,5МГц внутренним делителем. Если фьюзы запрограммированы неправильно - световые последовательности будут работать слишком быстро, слишком медленно, или вообще не полностью!

3D LED пирамида в сборе

Если все заработало - возьмите два кусочка медного провода сечением 1,5мм² 11 и 5,5см в длину, и припаяйте один конец короткого куска до середины более длинного, чтобы получилась "Т-образная" форма. Растяните печатную плату в спираль так, чтобы Т-образная проволока точно подошла к плате, а затем припаяйте ее к двум контактным площадкам, как показано на фотографии. Вместо жесткого медного провода можно также использовать тонкие латунные трубки.

Печатная плата 3D LED пирамиды

Разъем ISP используется также как USB интерфейс, в чьи обязанности входит исключительно обеспечение питания напряжением 5В. Внешний адаптер на 5В тоже подойдет. Две перемычки управляют световыми эффектами пирамиды: JP1 определяет, будут ли 16-ть последовательностей следовать друг за другом в строгом порядке или случайном, а JP2 определяет, будет ли отображаться световая схема или все светодиоды будут гореть постоянно. S1 представляет собой кнопку сброса, которая пригодиться, если вы захотите поэкспериментировать с программным обеспечением.

LCD дисплей с USB интерфейсом

noreply@blogger.com (tourist) — Wed, 07 Jul 2010 13:43:00 +0000

В данной статье речь пойдет о создании малозатратного LCD-индикатора c интерфейсом USB - "USB-LCD" от немецкого моддера Лукаса Коха.

Источник: www.modding-faq.de

LPT вышел из моды!
USB в моде!

Каждый знаком с проблемой: есть желание проапргрейдить свой компьютер LCD с гистограммой загрузки ЦПУ, программировать на ПК AVR-ки через параллельный интерфейс, а возможно у вас остался еще и старенький принтер или сканер, и одного единственного LPT-порта, который в лучшем случае еще поддерживается новыми материнскими платами, совершенно не хватает.

Правда есть также LCD дисплеи с интерфейсом USB, но они, в большинстве случаев, намного дороже в сравнении с дисплеями имеющими стандартный интерфейс. Да и управление LCD дисплеями через IO-Warrior (название чипа с интерфейсом USB и несколькими каналами ввода/вывода - прим. перев.) легко вылетает в червонец евро, отражаясь на бюджете.

Эта схема USB-LCD, напротив, предлагает явные преимущества при изготовлении, она с ценой приблизительно 3€ стоит как маленькая часть удобнейшего IO-Warrior'а (в котором еще не включены прочие необходимые элементы). Единственный "изъян" это необходимость программировать AVR в этой схеме. (Да никакой это не недостаток, так как, само собой, частенько это может пригодиться ;) ).

Эта схема USB-LCD совместима со всеми стандартными CLCD-дисплеями, с одним или двумя контроллерами, а также с подсветкой или без нее.

Схема USB-LCD построена следующим образом:

LM317 и два резистора обеспечивают напряжение питания 3,5В, которое необходимо согласно требованиям спецификации USB-интерфейса. Они могут быть заменены на любой другой регулятор напряжения, который при входном напряжении 5В обеспечивает выходное напряжение 3,5В или 3,3В. 1,5-килоомный резистор-подтяжка между линией D и питанием 3,5В сообщает компьютеру, что подключено низкоскоростное USB устройство. Подсветка может быть включена программно установкой высокого уровня на PD3, и отключена установкой низкого уровня. Резистор 1кОм на PD3 служит для ограничения тока базы транзистора, управляющего подсветкой LCD-дисплея. Резистор и биполярный транзистор могут быть заменены полевиком, разумеется он должен управляться от напряжения 3,5В.

Установленное на макетной плате, все это выглядит примерно так:

(Здесь отсутствует LCD-часть, соответственно и 10кОм подстроечный резистор и драйвер подсветки)

USB-часть

USB-часть это сердце схемы. Она преобразует USB-сигналы в стандартные команды LCD и подготавливает необходимое напряжение питания.

Список закупки:

Кол-во	Наименование	Тип	Цена
1	Atmel AVR-Risc-Контроллер	ATTINY 2313 DIP	1,65€
1	IC-панелька, 20-контактная	GS 20	0.05€
1	Кварцевый резонатор 12МГц	12-HC49U-S	0,44 €
1	Керамический конденсатор	KERKO 100N	0,07 €
2	Керамический конденсатор	KERKO 22P	0,04 €
2	Резистор 68Ом	METALL 68,0	0,08 €
1	Резистор1,5Ом	METALL 1,50k	0,08 €
1	Резистор 240Ом	METALL 240	0,08 €
1	Резистор 432Ом	METALL 432	0,08 €
1	Электролитический конденсатор	RAD 4,7/100	0,04 €
1	Стабилизатор, TO-220	LM 317-220	0,22 €
1	USB-разъем, серия B	USB BW	0,24 €
1	Разъем, 16-pin, прямой	WSL 16G	0,07 €
1	Разъем, 10-pin, прямой	WSL 10G	0,07 €
ИТОГО			3.33 €

(На своем сайте автор приводит подробнейшую пошаговую инструкцию по пайке макетной платы. Здесь эта часть будет опущена, все желающие могут обратиться к первоисточнику. - прим. перев.)

Первое включение

Если вы закончили с пайкой и перепроверили плату на ошибки, можете подсоединить схему к USB-порту. Windows XP должна при этом выдать сообщение, что новое USB-устройство не распознано. Теперь с помощью ISP-программы на ваш выбор вы должны залить в AVR прошивку, которую вы можете загрузить здесь*. Обратите внимание на то, что AVR питается только от 3,5В и ISP-программатор, ясное дело, должен быть соответствующий. Кроме того вы должны загрузить Fuse Low Byte значением 0xFF (все незапрограммированы).

Вам совсем необязательно иметь опыт программирования микроконтроллеров, вы можете также использовать полностью автоматизированные BAT-файлы, которые значительнообегчат вам работу с помошью программы avrdude. Чтобы все работало так как надо, вы должны использовать программатор STK200. Руководство по программатору вы можете найти например здесь или здесь. Просто соберите по образцу версию под названием "STK200/300". BAT-файлы вместе с avrdude и с HEX-файлами прошивки вы найдете в загрузках*.

После двойного щелчка по файлу prog.bat должно открыться консольное окно, в нем avrdude представит результаты выполненной работы. В конце программирования окно должно выглядеть примерно так:

После программирования AVR-ки отсоедините девайс от USB-
порта и затем подключите снова. Теперь Windows должна распознать устройство как USB-LCD. Необходимый драйвер также имеется здесь*.

* - Все файлы для загрузки ищите на сайте источнике - прим. перев.

LCD-часть

LCD-часть служит для передачи сигналов от LCD-коннектора на LCD-дисплей, и для обеспечения его необходимым напряжением. Вот цоколевка различных LCD-дисплеев может различаться, поэтому здесь мы откажемся от конкретной трассировки и ограничимся принципиальной схемой.

Соединение E2 необходимо только для двухконтроллерных дисплеев.

Если LCD снабжен подсветкой, она должна быть запитана от отдельного источника, так как USB-порт не должен быть слишком нагружен. R1 должен быть согласован с напряжением на Vbl и подсветкой. В качестве транзистора можно использовать любой npn-транзистор (например BC548).

Резистор R1 рассчитывается исходя из необходимого для подсветки тока I_Bl, напряжения источника питания подсветки Vbl, требуемого напряжения на подсветке U_Bl и падения напряжения на транзисторе U_CE по следующей формуле:

R1 = (Vbl - U_Bl - U_CE) / I_Bl

Если использовать в качестве R1 подстроечный резистор, то можно регулировать яркость подсветки по своему вкусу. (Не выкручивайте на полную яркость, так как это сокращает срок службы LCD)

Список закупки:

Кол-во	Наименование	Тип	Цена
1	Разъем, 16-pin, прямой	WSL 16G	0,07€
1	Потенциометр, 10кОм	PT 15-L 10K	0.21€
1	Резистор 1,00кОм (при наличии подсветки)	METALL 1,00K	0,08€
1	Резистор xxx кОм (R1 выбирается по вышеуказанной формуле; при наличии подсветки)	METALL xxx	0,08€
1	NPN-транзистор (при наличии подсветки)	BC 548C	0,04 €
ИТОГО			0.48€

Кабели и разьемы

USB-часть и LCD-часть соединяют 16-жильным шлейфом, на его концах закрепляют специальные разъемы. При этом следует обратить внимание, чтобы первый контакт одного разъема соединялся с соответствующим первым контактом второго и т.д...

Схема подключается к компьютеру кабелем USB-AB.

4-канальный ШИМ регулятор оборотов вентиляторов

noreply@blogger.com (tourist) — Wed, 02 Jun 2010 17:26:00 +0000

Данной статьей начинаю цикл переводов зарубежных статей соответствующих тематике блога. Поехали...
В статье представлен проект немецкого электронщика Томаса Эльсте, описывающего собранный им регулятор оборотов вентиляторов управляемый с помощью компьютера.

Автор: Thomas Elste
Источник: www.elste.org

В этом проекте речь пойдет о 4-х канальном 12-вольтовом регуляторе оборотов вентиляторов для ПК. Напряжение для каждого вентилятора устанавливается микроконтроллером раздельно, с помощью ШИМ сигнала. Управление осуществляется непосредственно с ПК через RS-232, и притом для каждого канала в отдельности от 1,2 до 11,7В. Удовлетворительные параметры LC-звена, для сглаживания выходного напряжения, позволят избежать раздражающего шума или свиста вентиляторов. По крайней мере, протестированные мной вентиляторы всех возможных конструкций и размеров, не вели себя подобным образом.

Основные положения

ШИМ. Широтно-импульсная модуляция - это широко используемая возможность регулировки напряжения. При этом генерируется двоичный сигнал определенной частоты (1/период см. рисунок). Для этого применяются специальные интегральные схемы, процессоры обработки цифровых сигналов или что-то подобное. В простейшем случае это сделает одна микросхема типа NE555. Я же использую 8051-совместимый микроконтроллер.

Как правило, сгенерированным ШИМ-сигналом управляется транзистор (зачастую это полевые транзисторы). Следующее за этим LC-звено используется в качестве накопителя энергии и может сгладить сформированное напряжение. Соотношение импульс/период, приблизительно соответствует соотношению выходное напряжение/входное напряжение. Как только изменится (смодулируется) ширина импульса, так-же измененится и выходное напряжение.

ШИМ-сигналы используются в основном для управления двигателями, импульсными блоками питания и т.д.

Аппаратная часть

Схемы и чертежи:

Схема регулятора оборотов вентиляторов

Плата регулятора оборотов вентиляторов

Трассировка регулятора оборотов вентиляторов

Перечень элементов:

Поз.	Наименование	Тип
IC1	Контроллер AT89Cxx51	AT 89C2051 PDIP
IC3	МС MAX232	MAX 232 CPE
IC4	Драйвер 7407	LS 07
FET 1-4	P-канальный MOSFET	IRFD 9024
Q1	Кварц 22,118 MHz	HC18
D1-4	Диод	1N 4004
L1-4	Катушка индуктивности 1500 uH	77A 1,5M
C5-8	Конденсатор 100 uF, 16 V	RAD 100/16
C1-4, C13	Конденсатор10 uF	RAD 10/35
C11, C12	Конденсатор мин. 470 uF, 16 V	RAD 470/16
C16,C18-20	Конденсатор танталовый100 nF	TANTAL 0,1/35
C9,C10	Конденсатор керамический 33 pF	KERKO 33P
R5	Резистор 10 k	METALL 10,0K
R7-10	Резистор 2k2	METALL 2,20K
SV1-4	Коннектор MOLEX 3 pin	SL 1X36G 2,54
X2	Клеммник	AKL 055-03
X1	Разъем D9	D-SUB BU 09EU
	ZIF-панельки под микросхемы	GS 14, GS 16, GS 20
	Удлинитель COM порта	AK 230

Описание:

Контроллер IC1 генерирует 4 ШИМ-сигнала и берет на себя коммуникацию с программой ПК. Коммуникация производится через встроенный последовательный интерфейс. Для согласования уровней TTL и RS232, как обычно использован MAX232.

Микросхема 7407 - драйвер с открытым коллектором управляет полевыми транзисторами, которые из-за своего напряжения открытия 12В, не могут управляться непосредственно микроконтроллером. Катушки и электролитические конденсаторы выходного каскада (C5-8) сглаживают ШИМ, и формируют постоянное напряжение, благодоря которому вентиляторы приводятся в движение. Диоды D1-4 блокируют отрицательное напряжение возникающее в катушках из-за взаимоиндукции.

Инструкции по настройке и подключению:

Сборкой на макетной плате рекомендую не увлекаться, например я, из-за плохой разводки шин земли и питания (слишком длинной), наблюдал странное поведение контроллера. Это может привести к выходу из строя микроконтроллера. Так же будьте осторожны при изменении представленной здесь (проверенной) трассировки.

Все отверстия в плате 0,75 мм, за исключением контактных отверстий, отверстий катушки, диодов и электролитических конденсаторов - 0,95 мм
Монтажные отверстия для разъема DSUB9: 3 мм
Обратите внимание на полярность электролитических конденсаторов (обозначенные стороны соответствуют земле)
Панельки под микросхемы упрощают отладку и позволяют быстрее менять дефектные микросхемы.
Будьте осторожны при использовании питания от БП компьютера! При первом тесте лучше все другие потребители (включая материнку) от БП отключить (вплоть до оптического привода, для того, чтобы обеспечить питание основной нагрузки). Блоки питания ATX включаются посредством пермычки между зеленым (в основном) проводом (пин 14) и заземляющим проводом на разъеме ATX.
Подключиться к БП проще всего используя свободный разъем питания дисковода, т.к. туда подходят наиболее используемые 2,54мм штыри.
Перед первым включением, без микросхем, проверьте напряжения на соответствующих контактах ZIF-панелек.

Признаки нормальной работы платы:

Не греются микросхемы (это всегда хороший знак ;))
На выходах присутствует напряжение примерно 11,7В

При наличии, осциллографом можно проверить ШИМ-сигнал на затворах полевых транзисторов. Возможно лучше использовать мультиметр с частотомером, он должен показывать около 8 кГц.

Если на предыдущих этапах все было в порядке, то можно соединить контроллер вентиляторов со свободным COM-портом на ПК. Для этого необходим удлинитель COM- порта (не нуль-модем!). После настройки номера COM-порта и его скорости (19200 бод), программное обеспечение для ПК должно иметь возможность общаться с контроллером вентиляторов.

Программа для ПК:

Здесь (на сайте автора - прим перев.) находятся управляющие программы для ШИМ-контроллера вентиляторов. Windows, а также Linux версии распространяются под лицензией GPL.

К сожалению, я не могу дать никакой гарантии корректной работы. Используйте на свой страх и риск!

Опубликованная прошивка микроконтроллера работает на скорости 19200 бит/с.

Для Win32 программы нужны библиотеки VB 6.0 (1,0 MB). Если какие нибудь библиотеки не будут найдены, можно погуглить... Да всегда можно скачать где-нибудь!

Инструкции для терминального приложения (pwm_cmd):

Читайте пожалуйста README!
Все это можно будет конфигурировать с помощью "./configure; make"
Установить можно с помощью "make install" (из под админа)
После вы можете скопировать бинарные исходники pwm_cmd в любое место (или оставить там, где они есть)
Профили вентиляторов и все другие параметры считываются из файла конфигурации (например, в src/pwm_gui.conf)
Эти конфигурационные данные должны находиться либо в реестре в $HOME либо в /etc (или с опцией -f будут переданы напрямую)
Параметры программы можно посмотреть с помощью ./pwm_cmd -h

Фотографии:

Контроллер вентиляторов - вид сверху

Контроллер вентиляторов - вид спереди

Контроллер вентиляторов - вид снизу

Скриншот Windows-GUI управляющей программы

Расчет LC-фильтра

noreply@blogger.com (tourist) — Wed, 26 May 2010 10:47:00 +0000

Расчет LC-фильтра достаточно сложное занятие (хотя и хорошо описанное во многих источниках). Особенно если необходимо обеспечить высокий коэффициент фильтрации, или рассчитать схему на большую мощность. В случае с компьютерным реобасом это не актуально, и если не вдаваться в тонкости, то параметры схемы простейшего LC-фильтра можно рассчитать достаточно быстро.

Входные параметры для расчета Г-образного LC-фильтра

частота ШИМ f = 16 кГц;
коэффициент сглаживания q = 100;

При создании компьютерного реобаса была использована базовая схема импульсного понижающего преобразователя. В качестве фильтра нижних частот (ФНЧ) был применен Г-образный LC-фильтр, схема которого приведена ниже

Схема импульсного понижающего преобразователя для расчета LC фильтра

Коэффициент сглаживания однозвенного Г-образного фильтра, будем оценивать по готовой простой формуле:

q = 4 * pi² * f² * LC;

Во избежание резонансных явлений в фильтре рекомендуется задаваться коэффициентом сглаживания q не менее 3. Естественно чем больше коэффициент сглаживания тем более ровное напряжение мы получим на выходе, однако уже при q=30 однозвенный фильтр становится неоптимальным по затратам индуктивности и емкости и соответственно - по массогабаритным показателям.
Зададимся значением коэффициента сглаживания q = 100, тогда:

LC = q / (4 * pi² * f²) = 100 / (4 * 3.14² * 16000²) = 9.9e-9 Гн*Ф

В большинстве случаев касающихся маломощных преобразователей, оптимизацию фильтра можно считать излишней и уравнять значения L и С. Таким образом:

L = √LC; C = √LC;

Рассчитав значения индуктивности и емкости и приведя их к номинальному ряду получим значения 100мкГн и 100мкФ соответственно.

Литература:

Семенов Б.Ю. "Силовая электроника для любителей и профессионалов" М. 2001 (3.36 MB)

Софтовый реобас. Обзор.

noreply@blogger.com (tourist) — Fri, 14 May 2010 08:13:00 +0000

Прежде чем делать софтовый реобас своими руками, я попробовал найти готовые решения в сети. К моему удивлению, такие решения не получили особого распространения, гораздо чаще попадаются реобасы для внешнего моддинга - это как правило 5,25" или 3,5" панель с кучей ручек, разъемов, зачастую с дисплеем, конечно, внешний вид таких гаджетов очень впечатляет, но для самостоятельного повторения они не очень пригодны... Да и самодельные решения тоже, как правило, отягощены лишним железом, чтож тут каждый сам решает, что ему нужно шашечки, или ехать.

Итак, краткий обзор найденных в сети решений:

Sunbeam Theta TP 101 - внутренний 8-миканальный регулятор вентиляторов/подсветки, который устанавливается в свободный PCI слот (PCI слот выполняет только роль держателя, молодцы инженеры Sunbeam - сэкономили на креплении).
Fan Controller - англоязычный любительский прект повторяющий функционал Sunbeam Theta, собран на микроконтроллере PIC. Проект полностью открытый, жаль только давно заброшенный.
Four-Channel PWM Controller - еще один англоязычный проект на ATMega16L. Подробной информации о реализации не нашел.
Здесь описан интересный интересный пример простейшего софт-реобаса в контексте создания Home Theatre PC.

Вобщем не густо, тем не менее - софтовый реобас имеет много плюсов (особенно при самостоятельном изготовлении) не требуется делать какой либо корпус или панель, и при этом сохраняется удобство и гибкость регулировки - все настройки осуществляются программно, с помошью соответствующего программного обеспечения.

Реобас своими руками

noreply@blogger.com (tourist) — Fri, 14 May 2010 08:07:00 +0000

В рамках борьбы с надоедающим шумом от компьютерных вентиляторов, был создан специальный девайс - реобас, он же регулятор оборотов вентилятора. В данном посте приведу лишь общий обзор возможностей устройства. Итак:

Характеристики компьтерного реобаса:

Количество каналов регулирования: 4;
Тип регулирования: ШИМ;
Диапазон регулирования: 0-12В;
Частота ШИМ: 16кГц;
Габариты: 30x90мм;
Управление: программное (ОС Windows XP SP3);
Интерфейс связи с компьтером: RS-232.

Описание реобаса:

Реобас собран на микроконтроллере ATtiny2313. Вентиляторы управляются полевыми транзисторами P-канального типа, каждый канал снабжен LC фильтром и самовосстанавливающимся предохранителем (на случай КЗ).

После включения компьютера на все каналы подается полное напряжение (для уверенного старта вентиляторов), а через 10 сек. микроконтроллер устанавливает пониженные скорости (заданные и сохраненные в EEPROM). На изображении ниже показан общий вид реобаса.

Фото1 - Общий вид реобаса

Естесственно это устройство можно использовать не только как регулятор оборотов, но также как регулятор яркости светодиодов (с небольшой доработкой ПО или путем добавления токоограничивающих резисторов). Да и вообще решать любые задачи моддинга требующие плавной регулировки напряжения питания.

Подробнее об устройстве компьютерного реобаса можно почитать тут:

Схема реобаса
Драйвер реобаса

Схема реобаса

noreply@blogger.com (tourist) — Fri, 14 May 2010 08:02:00 +0000

Аппаратная часть

Аппаратная часть реобаса упрощена да минимума, конечно есть несколько деталей без которых "и так сойдет", но это уже вопросы безопасности, надежности и ЭМС, которыми лучше не пренебрегать.
Итак принципиальная электрическая схема компьютерного реобаса представлена на рисунке ниже:

Принципиальная электрическая схема реобаса

Основная часть - микроконтроллер ATtiny 2313 тактируется от внутреннего генератора 8 МГц (такое решение принято только для упрощения схемы, вообще при работе с UART лучше воспользоваться кварцевым резонатором).

Микроконтроллер имеет 4 аппаратных ШИМ-канала, задействованных для управления полевыми транзисторами, а также аппаратный UART позволяющий осуществлять связь с компьютером.

Силовая часть реобаса

В качестве силовых ключей использованы транзисторы фирмы IR - IRF7105.
P-канальный транзистор позволяет разрывать плюсовую цепь, при этом сигнал таходатчика не искажается (естественно при достаточном напряжении для работы датчика Холла).
IRF7105 в одном корпусе содержит два транзистор N-канальный и P-канальный. N-канальный транзистор является драйвером для P-канального, поскольку им невозможно управлять напрямую с микроконтроллера. Подробнее об управлении нагрузкой с помощью полевых транзисторов хорошо написано здесь.

Частота ШИМ-модуляции 16кГц. Каждый из четырех ШИМ-каналов снабжен LC-фильтром и самовосстанавливающимся предохранителем, защищающим транзисторы от короткого замыкания. LC-фильтр позволяет сглаживать выходное напряжение и предотвращает неприятный 16-килогерцовый писк. Подробнее смотри: расчет LC фильтра.

Небольшая часть навесных элементов обеспечивает стабильное функционирование микроконтроллера, подробнее об этом можно почитать здесь.

Интерфейс связи

Для связи с компьютером использована микросхема-преобразователь MAX232. Для того чтобы оборудовать реобас интерфейсом USB достаточно заменить MAX232 на FT232 (в перспективе).

Такое решение позволило отказаться от таких элементов регулирования и контроля как кнопки, дисплеи и т.д. С другой стороны сохранилась полная функциональность в плане управления каналами - достаточно написать ПО со стороны компьютера - драйвер реобаса. Такие решения почему-то не особо распространены у крупных производителей, по крайней мере об этом свидетельствует проведенный мной обзор софтовых реобасов.

Изначально в реобас зашивается загрузчик (необязательно но очень удобно), я использовал вот этот: AVR Bootloader FastBoot von Peter Dannegger во первых он поддреживает кучу микроконтроллеров (в том числе и ATtiny2313), а также имеет автоопределение скорости UART.

В дальнейшем смена прошивок реобаса осуществляется через COM-порт с помошью приложения FBOOT.EXE доступного на сайте загрузчика.

Печатная плата

Печатная плата разрабатывалась в пакете P-CAD 2006. Для уменьшения габаритов было принято решение использовать двусторонюю печатную плату. Большинство элементов SMD-
исполнения.

а) - Расположение элементов на плате (Шелкография).

б) - Трассировка (TOP).

в) - Трассировка (BOTTOM).

Фото реобаса:

Фото1 - Рядом с силовым MOLEX-разъемом располоджен клемник внешнего интерфейса RS-232, а также выдены сигналы таходатчикв

Фото2 - Вентиляторы подключаются с помощью стандартных 3-pin разъемов

Фото3 - Плата двустороняя 30x90мм

Файлы к статье:

Перечень элементов. [PDF] Загрузить (8 Кб)
Прошивка реобаса. [HEX] Загрузить (2 Кб)

Драйвер реобаса

noreply@blogger.com (tourist) — Mon, 19 Apr 2010 07:06:00 +0000

Реобас снабжен интерфейсом RS-232 и подключается к компьютеру через COM-порт. Для согласования уровней схема реобаса снабжена преобразователем MAX232.

Тут стоит отметить, что USB-интерфейс был-бы гораздо предпочтительнее т.к. на новых материнках COM-порт отсутствует, но у меня был! Пусть и внутренний (разъем IDC-10) но так даже удобнее - наружу провода не торчат, все спрятано внутри системника.

В первых релизах реобас управлялся через гипертерминал, путем подачи различных команд в соответствии с протоколом.
Позже было написано отдельное терминальное приложение, а в последствии прложение с удобным графическим интерфейсом, скриншот которого вы видите.

Общий вид приложения

Сканирование портов

При запуске программа сканирует все доступные в системе COM-порты, и если на одном из них обнаруживается реобас, то пользователь получает доступ к управлению. Такое решение позволило максимально упростить процесс подключения реобаса к компьютеру.

Сканирование COM- портов

Если-же реобас не обнаружен ни на одном из COM- портов, выводятся результаты сканирования портов.

Такое сообщение выводится если реобас не подключен или неисправен

Управление реобасом

Каждый канал регулируется отдельно путем перемещения ползунка, правее указан процент заполнения ШИМ-сигнала, т.е. чем больше процент заполнения тем большее выходное напряжение устанавливается для данного канала. При установке ползунка в 0% канал отключается.

В нижней части окна указывается COM-порт к которому подключен реобас, а также текущая версия прошивки реобаса. Смена прошивки осуществляется вшитым изначально загрузчиком.

При закрытии программы, все заданные уровни по каналам сохраняются в EEPROM реобаса, а при следующем включении компьютера восстанавливаются.

Работа программы проверялась только под ОС WindowsXP SP2.
Программа написана на C# поэтому требует для своей работы NET.Framework 2.0 или выше.

Файлы к статье:

Драйвер реобаса FanDriver 1.5 [EXE] Загрузить (19 Кб)

Техно-моддинг: микроконтроллеры в моддинге и не только

О терминах "position PID" и "velocity PID"

3D LED пирамида

LCD дисплей с USB интерфейсом

LPT вышел из моды! USB в моде!

Схема USB-LCD построена следующим образом:

USB-часть

Первое включение

LCD-часть

Кабели и разьемы

4-канальный ШИМ регулятор оборотов вентиляторов

Основные положения

Аппаратная часть

Схемы и чертежи:

Перечень элементов:

Программа для ПК:

Фотографии:

Расчет LC-фильтра

Входные параметры для расчета Г-образного LC-фильтра

Литература:

Софтовый реобас. Обзор.

Реобас своими руками

Характеристики компьтерного реобаса:

Описание реобаса:

Схема реобаса

Аппаратная часть

Силовая часть реобаса

Интерфейс связи

Печатная плата

Фото реобаса:

Драйвер реобаса

Сканирование портов

Управление реобасом

LPT вышел из моды!
USB в моде!