デジタルマルチメータとコンピュータのペアリング。スキーム、説明

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デジタルマルチメーターとコンピューターのペアリング。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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小型マルチメータをパソコンに接続することで、一連の測定結果を統計処理することができます。たとえば、コンポーネントのグループのパラメーターの広がりや、放電中のバッテリーの電圧と容量の変化を調査することができます。このような「タンデム」の他の多くの応用例を想像することができ、その作成についてはこの記事で説明します。

最近、DT830 や M-830 などの 830 シリーズのマルチメーターがアマチュア無線家の間で普及しています。誤差が比較的小さいため、幅広い測定に使用できます。

提案されたデバイスを使用すると、マルチメータからのデータをコンピュータに入力してさらに処理することができます。この機能を備えたマルチメーターは通常、RS232 インターフェイスを備えており、比較的高価です。提案されたアダプターは、安価で広く入手可能なコンポーネントで作られています。数値データはマルチメータの ADC ピンから直接読み取られ、シリアルリンク経由で送信されます。 ADC チップがフレームレスバージョンに搭載されているため、この改良にはマルチメーターを使用することはお勧めできません。

830 シリーズマルチメーターの心臓部は ICL7106 ADC (K572PV5 の国内類似品、説明は [1] にあります) です。マルチメータの動作とスキームの説明は、[2、3] にあります。 ADC は、静的制御 [4] を通じて LCD と相互作用します。各画像要素は、マイクロ回路の個別の出力を通じて制御され、そこに方形電圧パルスが印加され、ADC に印加されるパルスに対して 0° または 180° 位相がシフトされます。共通のインジケーターワイヤー。 LCD 出力の位相が一致すると、セグメントは励起されません。

提案されたデバイスは、ADC (LCD マルチメーター) からのデータを変換するブロックと、コンピューターにデータを送信するブロックの 1 つの部分で構成されます。変換ユニットでは、並列ロードDD3～DD1を備えたCMOSシフトレジスタを使用して、インジケータの低電流制御出力の状態を決定します（図XNUMX）。

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装置は次のように動作します。レジスタ DD1 ～ DD1 のピン 3 が Low レベルの場合、非同期ロードが実行されます。このピンに（RD ライン経由で）ハイレベルが印加されると、データが固定され、ピン 2 のクロックパルスのエッジに沿ってシフトされます。データは、DD9 レジスタのピン 3 から DATA バスに取り込まれます。 12 セグメントコードは冗長であるため (これらのビット / - 「余分」)、コンマに関する情報をこれらのビットで追加送信できます。この情報は、LCD マルチメータの端子 16 と 21 から取得されます。これらのピンは、トランジスタのコレクタに接続することも、マルチメータのマルチポジションスイッチに直接接続することもできます。このスイッチは、それらをバッテリーのプラス (ハイ) に直接切り替えます。この状態では、BP ピン (ADC ピン 12) のハイレベルでカンマを区別できません。 LCD の出力 16 と XNUMX にハイレベルがあるため、両方のカンマがキャンセルされます。

データ転送ユニットはさまざまな方法で構築できます。その単純なバージョンを図に示します。 2. LPT ポートに適合するように機能し、適切な XS1 コネクタハウジングに完全に収容されます。電源は、9 ～ 15 V の電圧で外部電源から供給されます。XP2 コネクタと ХРЗ コネクタは、フラットリボンケーブルを使用して、対応する嵌合コネクタ IDC-10F に接続されます。ケーブルがポートに直接接続されている場合、XP2 プラグが存在しない可能性があります。 XP2 コネクタを外すと、DD1 ～ DD3 マイクロ回路の電源が切れ、マルチメータは通常どおり使用できます。データ送信はコンピュータによって完全に制御されます。 DOS 用の制御プログラムのソースコードはファイル m_lpt.cpp [5] にあります。

DMMとコンピューターのペアリング

指定されたバージョンのブロックにはガルバニック絶縁がないため、細心の注意を払って使用する必要があります。たとえば、ADC チップの故障中に LPT ポートに 30 V の電圧が流入すると、マザーボードが損傷する可能性があります。

この欠点を解消するために、より複雑なデータ送信ユニットの方式が開発されました（図3）。これは、ガルバニック絶縁を備え、シリアル RS232 チャネル経由でデータを送信するマイクロコントローラーユニットです。シングルチップマイコンの採用により、消費電力の最小化と小型化を実現しました。

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PIC12F629 マイクロコントローラは、1024 フラッシュワードのプログラムメモリ、64 バイトのデータメモリ、6 つの I/O ポート、および 4 MHz の内部クロック周波数を備えています。ハードウェアトランシーバー (USART) がないため、RS232 プロトコルはソフトウェアによって再現されます。マイクロコントローラーは内部 4 MHz クロックジェネレーターによって駆動され、ソフトウェアキャリブレーションが提供されます。また、このブロックは、追加の 12 チャネル ADC (675 ビット) を備えた PIC12F629 と同じ PIC10F6 マイクロコントローラーを使用できます。これらのマイクロコントローラーのその他のパラメーターと技術文書については、[7、XNUMX] を参照してください。

プログラミングはEPICプログラマを使用して行うことができます。ファームウェアを表に示します。

図のスキームによるブロックのすべての要素。 3 は、XP4 コネクタを除き、マルチメータケース内に配置し、従来のモデムケーブルで COM ポートに接続できます。

情報データは、要求に応じて 3 バイトのパケットで発行されます。 U7 フォトカプラを介したリクエストは、ハイからローへの信号降下によってピン 5 DD3 で形成されます。これは、コンピュータによるゼロバイトの送信に対応します。リクエストを受信した後、1ms 以内にデータがレジスタ DD3 ～ DD2 からロードされ、変換されます。次に、最初のバイトが送信され (4800 bps の速度では 3 ミリ秒)、XNUMX ミリ秒の一時停止が維持されます。その後、XNUMX 番目のバイトが送信され、次のリクエストまでデータ転送ブロックはオフになります。

送信されたバイトのフォーマットを図 4 に示します。四。

DMMとコンピューターのペアリング

NUM1 - LCD の最上位桁、NUM4 - 最下位桁、それぞれ。 KF - 取得された指標値を除算する係数。たとえば、インジケーターの読み取り値 (-12,36) は、NUM=1、NUM2=2、NUM3=3 に対応します。 NUM4=6、KF=100、ZNAK=1。

比較的遅いガルバニック絶縁フォトカプラは 9600 bps を超える速度では動作できませんが、このデバイスでは 2400 bps で十分です。マイクロコントローラーのファームウェアは 4800 bps のボーレートを指定します。送信ユニットの出力ノードは、対称方式に従ってフォトカプラ U1 と U2 で作成されます。 DD5 のピン 6 と 5 の異なるレベルにより、フォトカプラの 5 つの発光ダイオードがオンになります。抵抗 R6 および R3 は、不適切な取り付けやその他の誤動作の場合に COM ポートを保護するために使用されます。フォトカプラ要求回路 (U1) は非対称回路に従って作成されています。ダイオード VDXNUMX は、フォトカプラ LED を入力の逆電圧から保護する役割を果たします。

次に、ソフトウェアの操作について少し説明します。コンピュータと PIC コントローラの制御ソフトウェアは同じ方法で構築されています [8]。マルチメータ LCD からの数値データを変換する各サイクルは、次のステップで構成されます。まずレジスタに情報を記録（書き込み）し、順次シフトしてメモリに読み出し、ADCの21ピン（BP）で全桁をハイレベルで反転し、符号、カンマ、上位桁を出力します。 LCD が読み取られ、LCD の残りの桁が変換され、エラーがチェックされます。 PIC コントローラのプログラムはさらに、データを XNUMX バイトにパックし、シリアルチャネル経由で転送します。

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図に示されているフォトカプラ U1、U2 の代わりに、デュアルデバイス TLP521-2 を使用できます。コンデンサC2、C3 - K50-35またはその他の小さなもの。コンデンサ C1、C4 - セラミック。抵抗器 - 任意、表面実装用に設計 (サイズ 1206)。コネクタ XS1 のタイプは、使用する延長ケーブルによって異なります (図では標準のプリンタケーブル用に示されています)。

プリント基板は既存のマルチメータモデル用に個別に作成され、その内部に配置されます。チップＤＤ１〜ＤＤ３はプリント基板の両面に実装されている。同じプリント基板上に、図に示すデバイスの要素が配置されています。 1. XP3 プラグはマルチメーターケースに直接取り付けられます。

輸入されたレジスタ KR1564IR9 - 74NS165 の類似品を表面実装ケースで使用できます。次に、DD1 ～ DD3 マイクロ回路が 50x13 mm の片面プリント基板に実装され、残りの要素が別のプリント基板に実装されます。ただし、ピンのピッチが狭くなった (1,27 mm) ため、取り付けははるかに複雑になります。

DA1ボルテージレギュレータは、ピン番号の違いを考慮して、78L05、KR1157EN5A、KR1157EN502Aが使用可能です。

マイクロコントローラソフトウェア

文学

Biryukov S. ADC KR572PV5 のアプリケーション。 - ラジオ、1998 年、第 8 号、p. 62-65。
Afonsky A.、Kudrevatykh E.、Pleshkova T. コンパクトマルチメーター M-830V。 - ラジオ、2001 年、第 9 号、p. 25-27。
Sadchenkov D. A. 現代のデジタルマルチメーター。 - M.: SOLON-R, 2001.
電子部品のライブラリ。第 8 回: DATA International の液晶表示器 - M.: DODEKA、1999
.
DS41190A。 PIC12F629/675 データシート。 .
Novikov Yu. V.、Kalashnikov O. A.、Gulyaev S. E. IBM PC などのパーソナルコンピュータ用のインターフェイスデバイスの開発。 - M.: ECOM.、1998 年。

著者：V.Stepnev、モスクワ

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