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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Emparejamiento de un multímetro digital con una computadora. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Conectar un multímetro de pequeño tamaño a una computadora personal permite el procesamiento estadístico de los resultados de una serie de mediciones. Por ejemplo, es posible estudiar la variación de los parámetros de un grupo de componentes o los cambios de voltaje y capacidad de las baterías durante el proceso de descarga. Se pueden imaginar otras aplicaciones de este "tándem", cuya creación se describe en este artículo. Recientemente, los multímetros de la serie 830, por ejemplo, DT830 o M-830, se han generalizado entre los radioaficionados. Tienen un error relativamente pequeño, lo que permite utilizarlos para una amplia gama de mediciones. Con el dispositivo propuesto, puede ingresar datos de un multímetro en una computadora para su posterior procesamiento. Los multímetros con esta característica suelen estar equipados con una interfaz RS232 y son relativamente caros. El adaptador propuesto se fabrica utilizando componentes económicos y ampliamente disponibles. Los datos numéricos se leen directamente desde los pines ADC del multímetro y se transmiten a través de un enlace serie. Para esta modificación, no se recomienda utilizar multímetros que tengan un microcircuito ADC instalado en una versión empaquetada. El corazón de los multímetros de la serie 830 es el ADC ICL7106 (análogo doméstico del K572PV5; se puede encontrar una descripción en [1]). Una descripción del funcionamiento y diagrama del multímetro se puede encontrar en [2, 3]. El ADC interactúa con la pantalla LCD mediante control estático [4]: cada elemento de la imagen se controla a través de un pin separado del microcircuito, al que se suministran pulsos de voltaje rectangulares, desfasados en 0° o 180° con respecto a los pulsos suministrados al Cable común del indicador. Si las fases en los terminales LCD coinciden, el segmento no se excita. El dispositivo propuesto consta de dos partes: un bloque de conversión de datos desde un ADC (multímetro LCD) y un bloque de transmisión de datos a una computadora. En el bloque de conversión, los registros de desplazamiento CMOS con carga paralela DD1-DD3 se utilizan para determinar el estado de los pines de control del indicador de baja corriente (Fig. 1).
El dispositivo funciona de la siguiente manera. Cuando el pin 1 de los registros DD1-DD3 está bajo, se realiza una carga asincrónica. Después de aplicar un nivel alto a este pin (a través de la línea RD), se capturan datos, que se desplazan a lo largo del borde de los pulsos de reloj en el pin 2. Los datos se toman del pin 9 del registro DD3 al bus de DATOS. Dado que el código de siete segmentos es redundante (estos bits son "extra"), en estos bits también se puede transmitir información sobre comas. Esta información se toma de los pines 12 y 16 del multímetro LCD. Estos pines se pueden conectar a los colectores de los transistores o directamente al interruptor multiposición del multímetro. Este interruptor, a su vez, los conecta directamente al terminal positivo de la batería (nivel alto). Esta condición no permite distinguir comas cuando el nivel en el pin BP es alto (pin 21 del ADC). Ambas comas se apagarán, ya que hay un nivel alto en los pines 12 y 16 del LCD. La unidad de transmisión de datos se puede construir de varias maneras. Su versión simple se muestra en la Fig. 2. Se utiliza para interactuar con el puerto LPT y está completamente alojado en una carcasa de conector XS1 adecuada. La alimentación se suministra desde una fuente externa con un voltaje de 9... 15 V. Los conectores ХР2 y ХРЗ se conectan mediante un cable plano que tiene los conectores correspondientes: IDC-10F. Es posible que falte el enchufe XP2 si el cable está conectado directamente al puerto. Cuando se desconecta el conector XP2, los chips DD1-DD3 se desactivan y el multímetro se puede utilizar de la forma habitual. La transferencia de datos está controlada íntegramente por el ordenador. El código fuente del programa de control para DOS se encuentra en el archivo m_lpt.cpp [5].
La versión dada del bloque no tiene aislamiento galvánico, por lo que se debe utilizar con mucho cuidado. Si, por ejemplo, entra un voltaje de 30 V al puerto LPT debido a una avería en el chip ADC, puede dañar la placa base. Para eliminar este inconveniente, se desarrolló un circuito unitario de transmisión de datos más complejo (Fig. 3). Es una unidad de microcontrolador aislada galvánicamente que transmite datos a través de un canal serie RS232. El uso de un microcontrolador de un solo chip permitió minimizar el consumo de energía y reducir las dimensiones.
El microcontrolador PIC12F629 tiene 1024 palabras de memoria de programa FLASH, 64 bytes de memoria de datos, 6 puertos de E/S y un generador de reloj interno de 4 MHz. No dispone de transceptor hardware (USART), por lo que el protocolo RS232 se reproduce en software. El microcontrolador funciona desde un generador de reloj interno de 4 MHz, para el cual se proporciona calibración de software. El bloque también puede utilizar el microcontrolador PIC12F675, idéntico al PIC12F629 con un ADC adicional de cuatro canales (10 bits). El resto de parámetros de estos microcontroladores y documentación técnica se pueden encontrar en [6, 7]. La programación se puede realizar utilizando el programador EPIC. El firmware se muestra en la tabla. Todos los elementos del bloque según el diagrama de la Fig. 3, a excepción del conector XP4, se puede colocar dentro de la caja del multímetro, conectado al puerto COM con un cable de módem normal. Los datos de información se emiten en paquetes de doble byte previa solicitud. Se genera una solicitud a través del optoacoplador U3 en el pin 7 de DD5 mediante una caída de señal de nivel alto a bajo, lo que corresponde a que la computadora transmite un byte cero. Después de recibir la solicitud, dentro de 3 ms, los datos se cargan desde los registros DD1-DD3 y se convierten. A continuación se transmite el primer byte (2 ms para una velocidad de 4800 bps) y se mantiene una pausa de 3 ms. Después de esto, se transmite el segundo byte y el bloque de transmisión de datos se desactiva hasta la siguiente solicitud. El formato de los bytes transmitidos se muestra en la fig. cuatro
NUM1 es el dígito más significativo de la pantalla LCD, NUM4 es el dígito menos significativo, respectivamente. KF es el coeficiente por el cual se divide el valor del indicador resultante. Por ejemplo, las lecturas del indicador (-12,36) corresponderán a: NUM=1, NUM2=2, NUM3=3. NUM4=6, KF=100, ZNAK=1. Los optoacopladores de aislamiento galvánico relativamente lentos no pueden funcionar a velocidades superiores a 9600 bps, aunque 2400 bps son suficientes en este dispositivo. El firmware del microcontrolador establece la velocidad de transferencia en 4800 bps. El nodo de salida de la unidad de transmisión se realiza mediante optoacopladores U1 y U2 según un circuito simétrico. Los diferentes niveles en los pines 5 y 6 de DD5 encienden el diodo emisor de uno de los optoacopladores. Las resistencias R5 y R6 sirven para proteger el puerto COM en caso de instalación incorrecta u otro mal funcionamiento. El circuito de solicitud del optoacoplador (U3) se realiza según un circuito asimétrico. El diodo VD1 sirve para proteger el LED del optoacoplador del voltaje inverso en la entrada. Ahora unas palabras sobre el funcionamiento del software. El software de control para la computadora y el controlador PIC se construye de la misma manera [8]. Cada ciclo de conversión de datos numéricos del multímetro LCD consta de los siguientes pasos. Primero, la información se fija (escribe) en registros, luego se desplaza secuencialmente y se lee en la memoria, todos los bits se invierten a un nivel alto en el pin 21 (BP) del ADC, el signo, las comas y el bit más significativo de Se leen los datos de la pantalla LCD, se convierten los bits restantes de la pantalla LCD y se comprueban los errores. El programa para el controlador PIC además empaqueta los datos en dos bytes y los transmite a través de un canal serie.
En lugar de los optoacopladores U1 y U2 indicados en el diagrama, puede utilizar un dispositivo dual TLP521-2. Condensadores C2, C3 - K50-35 u otros pequeños. Los condensadores C1, C4 son cerámicos. Resistencias: cualquiera diseñada para montaje en superficie (tamaño 1206). El tipo de conector XS1 depende del cable de extensión utilizado (se muestra en el diagrama de un cable de impresora estándar). La placa de circuito impreso se fabrica individualmente para el modelo de multímetro existente y se coloca en su interior. Los chips DD1-DD3 están montados en la superficie de la placa de circuito impreso en ambos lados. La misma placa de circuito impreso puede contener los elementos del dispositivo que se muestran en la Fig. 3. El enchufe XP4 se instala directamente en el cuerpo del multímetro. Puede utilizar un análogo importado del registro KR1564IR9: 74NS165 en una carcasa de montaje en superficie. Luego, los microcircuitos DD1-DD3 se montan en una placa de circuito impreso de una cara de 50x13 mm y los elementos restantes se montan en una placa de circuito impreso separada. Sin embargo, debido al paso de paso reducido (1,27 mm), la instalación se vuelve mucho más complicada. En el estabilizador de voltaje DA1 es posible utilizar 78L05, KR1157EN5A o KR1157EN502A, teniendo en cuenta la diferencia en la numeración de pines. Literatura
Autor: V.Stepnev, Moscú
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