Takže pekne po poriadku , ako prvé predstavím zdroj na ktorého obal sa pripnú tieto moduly. Keďže niesom žiaden elektronik, tak som sa s návrhom obrátil na Boraicha, povedal som mu svoju predstavu a parametre aké potrebujem a ten to zmákol za mňa a návrh bol na svete. ja som to už iba nakreslil, vyleptal, osadil a šlo to takmer na prvý krát. Takže týmto mu ďakujem.
tu sú nejaké jeho parametre:
- napätie ---- 2,5 - 13 V
- prúd ------ 1A
- prúdová a napäťová ochrana
- čo najväčšia stabilita. čidlá majú 16Bit A/D prevod
Takže vcelku sa jedná o jednoduchý zdroj, ale jeho stabilita je mne úplne postačujúca pre 16Bit A/D prevod. Pre porovnanie , ak som použil ako napájanie modulu USB, tak mi hodnota lietala +/- 0,2°C a pri tomto to bolo stabilné a odchýlka je +/-0.004 pred SW úpravou. takže som bol vcelku spokojný. Základ toho zdroja tvorí 20MHz OZ LM7321 v celku prijateľnej cene, s pomalším to nefunguje dobre a referencia napätia je použitá LM4051. tepelná stabilita síce neni najlepšia, ale zatiaľ nemám problém a pomalé výkyvy prúdu nemajú vplyv na toto meranie.
ďalšie fotky tu : http://3itz.gu.ma/
Takže napájanie by bolo. Už len samotné čidlá.
Ako prvé popíšem meranie teploty s PT100(1000). jedná sa o 4 vodičové zapojenie.
Takže cieľom tohoto projektu bolo overiť si ako funguje 16Bit prevod , ako citlivo dokážem spraviť toto meranie a samozrejme vytvoriť pre seba nejaké teplomery použiteľné na prevádzku. Pri tomto zapojení som sa chcel vyhnúť IO typu XTR105 s ktorým mám síce dobré skúsenosti , ale chcel som ísť svojou cestou.
- ako MCU je použitý PIC 16F1937 jedná sa novšiu zrýchlenú radu 16F
- 2x3 sedemsegmentovky
- externý Dif 18Bit A/D prevodník MCP 3423 Delta-Sigma s I2C
- Uref LM4051 bez regulácie ( nie ADJ)
- referenčný 100R odpor 0,05 %
- meraný rozsah je -40 - 250°C ale mne sa nechcelo babrať so zápornými číslami a tak zobrazuje iba 0- 250°C
Prvým problémom bolo ako zobraziť teplotu, tak aby bola jasne viditeľná v šere, v noci a takisto za dňa. Nič lepšie som nevymyslel ako 7-segmentovky, ktoré z celej duše nenávidím kôli nešťastnému multiplexu a kope ovládacích vodičov. Ale nič rozumnejšie ma nenapadlo, lebo LCD používam bežne a mám neustále problémy s odčítavaním.
MCU som použil výkonnejší, lebo som predpokladal jeho vcelku slušné matematické vyťaženie (výpočty sú robené vo 32Bit float.) a samozrejme som nechcel blokovať už aj tak vcelku pomalý A/D prevodník, ktorý bol istým kompromisom medzi cenou a výkonom. Našťastie pri mojich meraniach v prevádzke nejde tak o čas a kľudne sa môžu robiť v 3s intervaloch počas ktorých MCU zvládne cca 40 meraní aj s výpočtami + x zobrazení na 7-segmentovkách.
K tým 7-segmentovkám, jedná sa o moduly s tromi číslicami a ja prevádzam zobrazenie dvoch segmentov na jeden cyklus. Teda 1-4,2-5,3-6 ta , kôli ušetreniu času. Rýchlosť zobrazenia nepoznám , lebo ja som praktický človek a nie teoretik, takže som si nadstavil TIMER1 a potom ho škrtil až kým sa nezačal obraz mihať. V programe ktorý priložím to je aj napísané. Samozrejme toto zobrazovanie je robené v prerušení od spomínaného TIMER1.
Veľmi dôležitou časťou tohoto celku je kalibračný odpor 100R s presnosťou 0,05% a vysokou tepelnou stabilitou. Toto sú špeciálne odpory, ktorých cena sa pohybuje v rozpätí 3- 15E /ks a viac. Takže nejedná sa o obyčajný odpor.
Na doske mám okrem štandartnej kondíkovej filtrácie aj ochranu proti VN statike (2x transil) a možným interferenciám z mobilov , akúsi tlmivku . neviem či to funguje, ale zatiaľ som nemal problém.
Samotné meranie je prevedené tak že najprv sa zmeria A/D na PT100, potom sa zmeria A/D na kalibračnom odpore v čo najkratšom čase a to 40 x, spriemerujú sa. Potom sa z merania na kalibračnom odpore vypočíta U a z neho I, ktoré sa dosadí do druhého výpočtu, kde sa vypočíta R na PT100. Tieto výpočty, Float 32, som robil v ASM ( na počudovanie
) a rutiny sú bežne dostupné na stránkach microchipu. Na môj údiv takmer vôbec nezaťažujú MCU a mnoho krát sú spravené doslova za pár desiatok taktov.Jediné s čím som mal trochu problém tak to bol výpočet teploty z odporu na PT100. riešené to je pomocou tabuľky kde sú základné hodnoty a medzi mimi sa to prepočítava. vcelku zložitý výpočet, ale našťastie som našiel princíp dakde na nete a v C-čku som si to vytvoril skompiloval a vypadol mi asi 1900 riadkový program , z ktorého som ihneď vyhodil cca 450 riadkov C-čkových kktín a spravil som si rutinu v ASM napriek tomu že ma nazvali spiatočníkom, ale ide mi to rýchlo a ušetril som kopu miesta, vyhol som sa kolíziam s mojim programom a znížil som počet premenných na prijateľnú hodnotu. Je to až neskutočné čo to C narobí v inak usporiadanom programe
Tieto moduly však nemajú žiaden výstup. lebo slúžia iba na meranie teploty, ale v prípade potreby je tu konektor na programovanie na ktorom sú dva výstupy na prípadnú reguláciu. Voľnej pamäti je v MCU požehnane keďže celý program má len 3,4k.
Avšak modul má jednú nevýhodu, musí sa na začiatku nadstaviť odpor vodiča, teda kábla medzi modulom a čidlom a to sa robí priamo v programe tak že sa nadstaví teplota daného prostredia kde je čidlo, meraná najlepšie Hg teplomerom., alebo sa čidlo nadstaví na známu teplotu. Napríklad, teplota rozdrveného topiaceho sa ľadu s trochou vody.Po tomto nadstavení na jedinú teplotu, môžeme začať merať.
Trošku ma mrzí, že sa mi teplotné čidlá aké sú na poslednom obrázku, teda klasické PT100, dostali do rúk až keď som mal hotové tie moduly. Oni majú v seba aj káblik na porovnanie zmeny odporu v závislosti od teploty a dĺžke kábla. Satačilo by mi spraviť ešte jedno meranie a mal by som ten modul samokaliborovací.
nevadí nabudúce.Inak ja používam na svoje merania robené čidlá z podobných ako majú v TME:
http://www.tme.eu/sk/details/pt106051/t ... odporove/#
a to tak že ho priletujem na pripravenú maličkú DPS
potom dám do tej nerezovej trubičky naspodok striekačkou trochu teplovodivej pasty do nej pichnem tú doštičku a zlejem silikónom odolným do 250°C a nechám zatvrdnúť. memám akurát hotový takže meni foto , ale niečo podobné ale vo večšom je aj takéto riešenie do 1/2" obímky na potrubie
Pozornejší si všimli že na konečnom výrobku je zobrazené číslo iba na dve desatinné čísla a ja som spomínal tri. To keď som sa už vyšantil s A/D prevodom a stabilitou, tak som usúdil že je to hodne neprehľadné, lebo tá desatinná čiarka je z diaľky zle vidno. tak som nechal zobrazovať iba dve desatinné čísla a namiesto toho posledného čísla sa zobrazuje ukazovateľ "dynamiky reakcie ". Teda akási šípka a rovná čiara, to ukazuje či teplota stúpa/stojí/klesá. ja to tak omnoho prehľadnejšie. Samozrejme tento ukazovateľ nereaguje na každú zmenu teploty, ale má svoju hysteréziu.
Pri tomto module musím spomenúť ešte ľudí čo mi pomáhali. S odstránením rušení - Jaromír, ktorého som vyspovedal pri pivku. Takže dík a kamarát z FEI BA , ktorému som prevetral CNC aby sa toľko nenudil a nemyslel furt na žúrky a baby. Nebudem menovať aby ho tá jeho nezabila
ešte zopár fotiek y výroby
ostatné fotky :
http://o0x1.gu.ma/
pokračovanie o pár dní, ten tlakomer a vodivostné čidlo síce už mám hotové, ale dnes sa mi už nechce .....
ešte tu je sľúbený program :
