AVR ATtiny2313, KR514ID2 और ऑप्टोकॉप्लर के लिए DIY डिजिटल टैकोमीटर

AVR ATtiny2313, KR514ID2 और ऑप्टोकॉप्लर के लिए DIY डिजिटल टैकोमीटर

शुभ दोपहर
मैं आपके ध्यान में AVR ATtiny2313 , KR514ID2 , और मेरे द्वारा डिज़ाइन किए गए एक ऑप्टोकॉप्लर पर एक साधारण डिजिटल टैकोमीटर का सर्किट लाता हूं।
मैं तुरंत आरक्षण करूँगा: इंटरनेट पर बहुत सारी समान योजनाएँ हैं। प्रत्येक कार्यान्वयन के अपने पेशेवरों और विपक्ष हैं। शायद कोई और मेरे विकल्प के अनुरूप होगा।

मैं शुरू करूँगा, शायद, उन लोगों के साथ । नौकरी।
कार्य : मशीन की इलेक्ट्रिक मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए आपको एक डिजिटल टैकोमीटर बनाने की आवश्यकता है।
परिचयात्मक स्थितियां : लेजर प्रिंटर से 20 छेदों के लिए तैयार संदर्भ डिस्क है। टूटे प्रिंटर से कई ऑप्टोकॉप्टर उपलब्ध हैं। 4,000-5,000 क्रांतियों / मिनट की औसत (कामकाजी) क्रांतियाँ। प्रदर्शित परिणामों की त्रुटि of 100 क्रांतियों से अधिक नहीं होनी चाहिए।

सीमा : नियंत्रण इकाई के लिए बिजली की आपूर्ति 36V है (नियंत्रण इकाई के साथ एक आवास में टैकोमीटर स्थापित किया जाएगा - नीचे उस पर और अधिक)।

थोड़ा गेय विषयांतर। यह मेरे दोस्त का करघा है। मशीन PIK-8 इलेक्ट्रिक मोटर से लैस है, जिसकी गति को इंटरनेट पर मिली एक संशोधित योजना के अनुसार नियंत्रित किया जाता है। एक दोस्त के अनुरोध पर, मशीन के लिए एक सरल टैकोमीटर विकसित किया गया था।

प्रारंभ में, इसे सर्किट में ATMega16 का उपयोग करने की योजना बनाई गई थी, लेकिन शर्तों पर विचार करने के बाद, इसे 4 MHz की आवृत्ति पर आंतरिक (RC) जनरेटर से संचालित होने वाले ATtiny2313 तक सीमित करने का निर्णय लिया गया।

सामान्य योजना इस प्रकार है:



जाहिर है, कुछ भी जटिल नहीं है। बाइनरी कोड को सात-खंड कोड में बदलने के लिए, मैंने KR514ID2 डिकोडर का उपयोग किया, इससे एक ही बार में तीन फायदे मिलते हैं।

• सबसे पहले, यह काम कर रहे कोड को कम करके ATtiny2313 मेमोरी में स्थान बचाता है (क्योंकि प्रोग्रामर के लिए बाइनरी को सात-खंड कोड में बदलने की प्रक्रिया फ़र्मवेयर में आवश्यक नहीं है)।
• दूसरे: ATtiny2313 के आउटपुट पर लोड को कम करना, जैसा कि KR514ID2 द्वारा एल ई डी को "प्रबुद्ध" किया जाता है (जब संख्या 8 प्रदर्शित की जाती है, तो अधिकतम खपत 20-30 mA (एकल एलईडी के लिए विशिष्ट) * 7 = 140-210 mA होगी, जो कि एटीटी 232313 के लिए "पूर्ण" अधिकतम रेटेड (200 mA की खपत वाली) के साथ "बहुत" है।
• तीसरा, माइक्रोकंट्रोलर के "कब्जे वाले" पैरों की संख्या कम हो जाती है, जो हमें भविष्य में (यदि आवश्यक हो) नई सुविधाओं को जोड़कर सर्किट को अपग्रेड करने का अवसर देती है।

डिवाइस को एक ब्रेडबोर्ड पर इकट्ठा किया गया था । इसके लिए, डिब्बे में आस-पास पड़ी निष्क्रिय माइक्रोवेव ओवन से बोर्ड को हटा दिया गया था। डिजिटल एलईडी संकेतक, प्रमुख ट्रांजिस्टर (VT1-VT4) और प्रतिरोधक (R1 - R12) को एक किट के रूप में लिया गया और एक नए बोर्ड में स्थानांतरित किया गया। पूरे उपकरण को इकट्ठा किया जाता है, आवश्यक घटकों के साथ, आधे घंटे में धुआं टूट जाता है। मैं इस तथ्य पर आपका ध्यान आकर्षित करता हूं कि KR514ID2 माइक्रोक्रेसीट में 14 का सकारात्मक पावर फुट और 6 का एक ऋण (आरेख पर चिह्नित) है । KR514ID2 के बजाय, आप 5V की शक्ति के साथ किसी भी अन्य सात-खंड के बाइनरी कोड डिकोडर का उपयोग कर सकते हैं। मैंने हाथ में जो लिया था।
डिजिटल एलईडी इंडिकेटर के "h" और "i" निष्कर्ष संख्याओं के बीच केंद्र में दो बिंदुओं के लिए जिम्मेदार हैं, अनावश्यक के रूप में नहीं जुड़े हैं।
असेंबली और फर्मवेयर के बाद, बशर्ते कोई स्थापना त्रुटियां न हों, डिवाइस स्विच करने के तुरंत बाद काम करना शुरू कर देता है और इसे कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता नहीं होती है।

यदि टैकोमीटर फर्मवेयर में परिवर्तन करना आवश्यक है, तो बोर्ड पर आईएसपी कनेक्टर प्रदान किया जाता है।

आरेख में, एक पुल-अप रोकनेवाला R12, नाममात्र 30 kOhm, को विशेष रूप से ऑप्टोकॉप्लर के लिए अनुभवजन्य रूप से चुना जाता है। जैसा कि अभ्यास से पता चलता है, यह अलग-अलग ऑप्टोकॉप्लरों के लिए भिन्न हो सकता है, लेकिन 30 kOhm के औसत मूल्य को अधिकांश प्रिंटर ऑप्टोकॉपर्स के लिए स्थिर संचालन सुनिश्चित करना चाहिए। ATtiny2313 के लिए प्रलेखन के अनुसार, आंतरिक पुल-अप रोकनेवाला का मूल्य माइक्रोकंट्रोलर्स के एक विशेष बैच के कार्यान्वयन के आधार पर 20 से 50 kOhm है, (ATtiny2313 के लिए पासपोर्ट का पृष्ठ 177), जो पूरी तरह से उपयुक्त नहीं है। यदि कोई भी सर्किट को दोहराना चाहता है, तो शुरुआत के लिए, इसमें एक आंतरिक पुल-अप अवरोधक शामिल हो सकता है, शायद यह आपके ऑप्टोकॉप्लर और आपके एमके के लिए काम करेगा। इसने मेरे लिए काम नहीं किया।

यह एक प्रिंटर से एक विशिष्ट ऑप्टोकॉप्लर जैसा दिखता है।


ऑप्टोकॉप्लर एलईडी 1K सीमित रोकनेवाला के माध्यम से संचालित होता है, जिसे मैंने सीधे ऑप्टोकॉपल सर्किट बोर्ड पर रखा था।
सर्किट में वोल्टेज तरंग को फ़िल्टर करने के लिए, दो कैपेसिटर हैं, 220 μF x 25V (जो हाथ में था) पर एक इलेक्ट्रोलाइटिक एक और 0.1 μF पर एक सिरेमिक (माइक्रोकंट्रोलर को स्विच करने के लिए सामान्य सर्किट ATtiny2313 पासपोर्ट से लिया गया है)।

धूल और गंदगी से बचाने के लिए टैकोमीटर बोर्ड ऑटोमोटिव वार्निश की मोटी परत से ढका होता है।

घटक प्रतिस्थापन।
आप चार अंकों या दो दोहरे या चार एकल के साथ किसी भी एलईडी संकेतक को लागू कर सकते हैं। सबसे खराब पर, अलग-अलग एल ई डी पर संकेतक को इकट्ठा करें।

KR514ID2 के बजाय, आप KR514ID1 (जिसमें वर्तमान-सीमित प्रतिरोधक होते हैं), या 564ID5, K155PP5, K155ID9 (एक खंड के पैरों के समानांतर कनेक्शन के साथ), या किसी भी अन्य बाइनरी से लेकर सात-खंड कनवर्टर (माइक्रोकिरिस्क पिंस के संबंध में संबंधित परिवर्तनों के साथ) का उपयोग कर सकते हैं।

बशर्ते स्थापना सही ढंग से ATMega8 / ATMega16 MK में स्थानांतरित हो जाती है, यह फर्मवेयर ATtiny2313 पर भी काम करेगा, लेकिन आपको कोड को सही करने की जरूरत है (स्थिरांक के नाम बदलें) और recompile। अन्य AVR MK के लिए, कोई तुलना नहीं की गई थी।

ट्रांजिस्टर VT1-VT4 - किसी भी कम-वर्तमान, कुंजी मोड में काम कर रहा है।

ऑपरेशन का सिद्धांत एक सेकंड में ऑप्टोकॉपलर से प्राप्त दालों की संख्या की गणना और प्रति मिनट क्रांतियों की संख्या प्रदर्शित करने के लिए उनकी गिनती पर आधारित है। इसके लिए, एक आंतरिक टाइमर / काउंटर 1 काउंटर का उपयोग किया गया था, जो टी 1 इनपुट (पीडी 5 पिन 9 एमके) में प्राप्त दालों की गिनती मोड में चल रहा था। स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, प्रोग्राम्ड चैटर सप्रेशन का मोड सक्षम है। सेकंड की गणना टाइमर / काउंटर 0 प्लस एक चर द्वारा की जाती है।

क्रांतियों की गणना , जिस पर मैं निवास करना चाहूंगा, निम्नलिखित सूत्र के अनुसार किया गया है:
M = (N / 20) *60,
जहां M प्रति मिनट (60 सेकंड) पर परिकलित क्रांतियाँ हैं, N एक सेकंड में ऑप्टोकॉपलर से दालों की संख्या है, 20 संदर्भ डिस्क में छेद की संख्या है।
कुल, सूत्र को सरल करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:
M = N*3.
लेकिन! माइक्रोकंट्रोलर ATtiny2313 में हार्डवेयर गुणन के कार्य का अभाव है। इसलिए, ऑफसेट के साथ योग लागू किया गया था।
उन लोगों के लिए जो विधि का सार नहीं जानते हैं:
संख्या 3 का विस्तार किया जा सकता है
३ = २ + १ = २ ^१ + २ ^० ।
यदि हम अपना नंबर N लेते हैं, तो इसे 1 बाइट पर बाईं ओर शिफ्ट करें और 0 बाइट्स में बाईं ओर एक और N शिफ्ट करें - हम अपने नंबर N को 3 से गुणा करते हैं।
फर्मवेयर में, दो-बाइट गुणन ऑपरेशन के लिए AVR ASM पर कोड निम्नानुसार है:

Mul2bytes3:
CLR LoCalcByte //
CLR HiCalcByte
mov LoCalcByte,LoInByte // Timer/Counter1
mov HiCalcByte,HiInByte
CLC //
ROL LoCalcByte //
ROL HiCalcByte
CLC
ADD LoCalcByte,LoInByte //
ADC HiCalcByte,HiInByte
ret

प्रदर्शन की जांच और सटीकता माप निम्नानुसार किया गया था। बीस छेद के साथ एक कार्डबोर्ड डिस्क को कंप्यूटर कूलर प्रशंसक से चिपकाया गया था। मदरबोर्ड के BIOS के माध्यम से कूलर की गति की निगरानी की गई और टैकोमीटर के साथ तुलना की गई। विचलन 3200 क्रांतियों / मिनट की आवृत्ति पर लगभग 20 क्रांतियां थीं, जो कि 0.6% है।



यह संभव है कि वास्तविक विसंगति 20 क्रांतियों से कम हो, क्योंकि मदरबोर्ड माप को 5 क्रांतियों (एक विशिष्ट बोर्ड के लिए व्यक्तिगत टिप्पणियों के अनुसार) के भीतर गोल किया जाता है।
माप की ऊपरी सीमा 9,999 आरपीएम है। माप की निचली सीमा, सैद्धांतिक रूप से, 10 क्रांतियों से, लेकिन व्यवहार में मापा नहीं गया था (प्रति सेकंड एक ऑप्टोकोप्लेर से एक पल्स प्रति मिनट 3 क्रांतियां देता है, जो त्रुटि को ध्यान में रखते हुए, सैद्धांतिक रूप से सही ढंग से 4 प्रस्तावों प्रति मिनट और उच्चतर से गति को मापना चाहिए, लेकिन व्यवहार में यह संकेतक कम से कम दोगुना होना चाहिए)।

मैं पोषण के मुद्दे पर ध्यान केन्द्रित करूंगा।
पूरे सर्किट को 5 वी स्रोत द्वारा संचालित किया जाता है, पूरे डिवाइस की अनुमानित खपत 300 एमए से अधिक नहीं होती है। लेकिन, संदर्भ की शर्तों के अनुसार, टैकोमीटर को संरचनात्मक रूप से इंजन की गति नियंत्रण इकाई के अंदर स्थित होना चाहिए, और 36 वी के एक निरंतर वोल्टेज को LATR से इकाई को आपूर्ति की जाती है। आकस्मिक ओवरवॉल्टेज से बचाने के लिए रोकनेवाला और जेनर डायोड को सीमित करना)। MC34063 के समान चरण-डाउन कनवर्टर मोड में एक PWM नियंत्रक का उपयोग करना अधिक तर्कसंगत होगा, लेकिन हमारे शहर में ऐसी चीजें खरीदने के लिए समस्याग्रस्त है, इसलिए, हमने वह उपयोग किया जो हम पा सकते थे।

टैकोमीटर बोर्ड और तैयार डिवाइस की तस्वीरें ।


दुर्भाग्य से, अब मशीन पर फोटो खींचने का कोई तरीका नहीं है।

बोर्डों के लेआउट और पहली टेस्ट असेंबली के बाद, डिवाइस के साथ बॉक्स पेंटिंग के लिए चला गया।

AVR ASM, AVR Studio4 प्रोजेक्ट फ़ाइलों और संकलित .HEX फ़ाइल के लिए स्रोत कोड यहाँ हैं: http://djkiridza.org.ua/ldd/taho-v029.zip ।
दर्पण यहाँ है: http://fileobmen.org.ua/DJ_Kiridza/taho-v029.zip

इस घटना में कि आपका टैकोमीटर स्विच करने के तुरंत बाद काम नहीं करता था , स्पष्ट रूप से सही स्थापना के साथ:

1) माइक्रोकंट्रोलर के संचालन की जांच करें, सुनिश्चित करें कि यह एक आंतरिक जनरेटर से काम करता है। यदि सर्किट को सही तरीके से इकट्ठा किया गया है, तो डायल पर चार शून्य प्रदर्शित किए जाने चाहिए।

2) ऑप्टोकॉपलर से दालों के स्तर की जांच करें, यदि आवश्यक हो, तो रोकनेवाला आर 12 के मूल्य का चयन करें या ऑप्टोकॉपलर के कनेक्शन सर्किट को बदलें। एक विकल्प संभव है कि ऑप्टोट्रांसिस्टर को एमके आंतरिक पुल-अप अवरोधक के साथ या उसके बिना एक पुल-अप माइनस में फिर से जोड़ना संभव हो। ऑपरेशन की कुंजी (inverting) मोड में एक ट्रांजिस्टर का उपयोग करना भी संभव है।

ग्राहक के अनुरोध पर पीएस , टैकोमीटर एक शून्य नहीं, बल्कि ऑप्टोकॉपलर से दालों की अनुपस्थिति में चार प्रदर्शित करता है।

पीपीएस टैकोमीटर इंजन की गति में बदलाव के लिए बहुत संवेदनशील निकला। थोड़ा तरंग वोल्टेज गति में विचलन का कारण बनता है, जिसे तुरंत टैकोमीटर स्क्रीन पर प्रदर्शित किया जाता है। भविष्य में मैं ± 50 क्रांतियों के भीतर प्रदर्शित परिणामों को राउंड ऑफ करने के लिए प्रोसेसिंग करने की योजना बना रहा हूं, अगर ग्राहक को इसकी आवश्यकता है।