VamsterM. Opis rozwiązania. wersja 1.0

Transkrypt

1 VamsterM Opis rozwiązania wersja 1.0 Kraków, 2010

2 1. Wstęp VamsterM jest jedną ze sprzętowych odmian Vamstera. Składa się z serii zmontowanych mini modułów wykonanych w technologii smd, które można łączyć ze sobą bez użycia dodatkowych przewodów (metoda "kanapkowa"). Na etapie produkcji został wyposażony w bootloader i system obsługujący programy tworzone w Vamgrafie. Niewielkie wymiary pozwolą umieścić moduł w standardowych, małych obudowach. Terminologia: VamsterM - moduł oparty o mikrokontroler ATMega32, jedna z odmian Vamstera Vamgraf - aplikacja do graficznego tworzenia programów dla Vamstera VamLoader dodatkowa aplikacja pozwalająca ładować do Vamstera programy wygenerowane przez Vamgraf i zapisane w wersji binarnej. Przy pomocy VamLoadera można również ładować do programy zapisane w formacie IntelHex wygenerowane przez dowolny zewnętrzny kompilator IntelHex - popularny format zapisu danych binarnych dla mikroprocesorów Vamond - producent Vamstera, Vamgrafa i VamLoadera Wszelkie nazwy i symbole procesorów, programów, systemów i firm, nie będące własnością firmy Vamond, zostały użyte wyłącznie w celach identyfikacyjnych i informacyjnych. Bez pisemnej zgody firmy Vamond żadna część tego dokumentu nie może być publikowana, cytowana i kopiowana w celach komercyjnych. Właścicielem nazw: Vamgraf, Vamster, VamLoader oraz poniższego znaku graficznego jest firma Vamond. Dodatkowe informacje na temat Vamgrafa, VamLoadera, Vamstera i modułów sprzętowych dostępne są na stronie firmy Vamond Wszelkie uwagi prosimy zgłaszać za pośrednictwem e-mali na adres: biuro@vamond.pl Kraków os. Złotego Wieku 29/30 biuro@vamond.pl Strona: 2

3 2. Opis VamsterM VamsterM jest jedną z odmian sprzętowych Vamstera. Występuje jako seria mini modułów wykonanych w technologii smd, które można łączyć ze sobą bez użycia dodatkowych przewodów (metoda "kanapkowa"). Niewielkie wymiary pozwolą umieścić moduł w standardowych, małych obudowach. Na etapie produkcji został wyposażony w bootloader i system obsługujący programy tworzone w Vamgrafie. Przeznaczeniem VamsteraM jest wykonywanie programu zaprojektowanego graficznie w Vamgrafie. Zasada działania VamsteraM jest identyczna jak pozostałych Vamsterów i została dokładnie opisana w dokumentacji Vamgrafa Zastosowanie VamsteraM Przy pomocy Vamstera można zbudować (przykładowo): - zegar z budzikiem, minutnik, symulator obecności domowników, - zegar włączający i wyłączający o zadanych porach dnia / roku różne urządzenia - sterowanie odbiornikami za pośrednictwem pilota podczerwieni - woltomierz wielokanałowy - sterownik akwarium/terrarium, sterownik świateł, sterownik pieca - wielokanałowy regulator mocy (np. żarówek, silników, grzałek itp.) - alarm, termostat, zamek szyfrowy i wiele, wiele innych. Przykładowe programy i opisy zastosowań są dostępne na stronie Podstawowe cechy VamsteraM obsługa wyświetlacza alfanumerycznego LCD (2x16 znaków) obsługa wyświetlacza cyfrowego LED (4 cyfry) obsługa 4 lub 2 przycisków klawiatury obsługa sprzętowego zegara RTC (PCF 8583) obsługa programowego zegara RTC obsługa dwóch układów do pomiaru temperatury DS18B20 obsługa odbiornika podczerwieni (36kHz standardy RC5, SONY, Hitachi) obsługa buzzera (generowanie komunikatów dźwiękowych) obsługa wejść analogowych obsługa wejść cyfrowych obsługa wyjść PWM sprzętowych i programowych obsługa wyjść cyfrowych obsługa RS232 (do programowania) przy tworzeniu programu na PC dostępne są wszystkie elementy Vamgrafa (zależnie od wybranych modułów). Dokładny opis tych elementów został umieszczony w dokumentacji Vamgrafa. do programowania nie wymaga osobnego programatora ładownie programów do Vamstera odbywa się za pośrednictwem łącza RS232 (sposób podłączenia i schemat kabla RS232 przedstawiono w dalszej części dokumentu). Można również stosować ogólnodostępne konwertery USB-RS232. Strona: 3

4 2.3. Bootloader i programy z innych środowisk (kompilatorów) VamsterM na etapie produkcji został wyposażony w bootloader, czyli specjalny program umożliwiający ładowanie plików (programów) do Vamstera bez korzystania z zewnętrznych programatorów. W trakcie ładowania programów (plików) do Vamstera zapewniona jest kontrola ewentualnych błędów transmisji (sumy CRC etc.). Bootloader jest ładowany do procesora w trakcie produkcji i NIE JEST udostępniany w innej formie. Jego zamazanie (zewnętrznym programatorem) sprawi, że nie można będzie załadować programów z Vamgrafa i programu VamLoader. Aby przywrócić bootloader w Vamsterze należy skontaktować się z firmą Vamond. Podstawowym narzędziem do tworzenia programów dla Vamstera jest Vamgraf (również produkcji Vamond). Programy stworzone w Vamgrafie mają swój własny format i zawartość. Mogą być zapisywane do plików o rozszerzeniu ".vmb" i takie pliki (programy) można transmitować do Vamstera przy pomocy VamLoadera. Niezależnie, ponieważ Vamster jest oparty na procesorze ATMega32, można na nim uruchamiać programy tworzone w innych środowiskach i kompilatorach (np. C, AVRGCC, Bascom itp.) Zwykle produktem końcowym kompilacji jest plik w formacie IntelHex i takie pliki również można ładować do Vamstera (przy pomocy VamLoadera). Należy pamiętać, że ostatnie 512 bajtów pamięci mikrokontrolera zajmuje bootloader. Uwaga! Ponieważ istnieje kilka typów Vamstera, programy tworzone w Vamgrafie są przeznaczone tylko dla jednego z nich. W przypadku jeżeli program ładowany do Vamstera nie jest przeznaczony dla podłączonego typu Vamstera, aplikacje Vamgraf i VamLoader zgłoszą komunikat: Program nie jest przeznaczony dla podłączonego Vamstera. Program nie może być załadowany. Ładowanie programu jest przerywane. Strona: 4

5 3. Zagadnienia programowe Działanie VamsteraM VamsterM nie odbiega w swoim działaniu od innych Vamsterów. Dokładnie zostało to opisane w dokumentacji Vamgrafa Start VamsteraM Po włączeniu zasilania (lub resecie) wszystkie piny wejść / wyjść Vamstera znajdują się w stanie wysokiej impedancji. VamsterM uruchamia bootloadera, który próbuje porozumieć się z programem ładującym. Jeżeli program ładujący nie jest aktywny VamsterM próbuje uruchomić program użytkownika. Jeżeli nie załadowano takiego programu wykonywany jest reset i cały cykl rozpoczyna się od nowa. Następnie VamsterM wykonuje kolejno (po zakończeniu działania bootloadera): odczytuje konfigurację programu (używane wejścia itp.) ustawiany jest kierunek sygnałów pinów (wejścia i wyjścia). Piny wyjść ustawiane są w odpowiedni stan napięcia (0 lub 5 V) zależny od ustawień w oknie właściwości wyjść. Jest to poziom napięcia odpowiadający nieaktywnemu stanowi (dla wyjść cyfrowych niski (L) stan logiczny, dla PWM wypełnienie = 0). zeruje swoje wewnętrzne zmienne w tym datę i czas systemową odczytuje wyliczone wcześniej w Vamgrafie początkowe wartości wszystkich zmiennych programu generuje zdarzenie "Start systemu" o wysokiej (H) wartości logicznej (o ile jest używane w programie) a następnie je przetwarza uruchamia timery, zegary, generatory oraz wyświetlacz jeżeli używany jest moduł sprzętowego zegara RTC (PCF8583) generuje zdarzenia (o ile są używane w programie) dla daty i czasu systemowego o wartościach odczytanych z PCF8583 a następnie przetwarza te zdarzenia. ustawiane są napięcia na wyjściach w stan wynikający z działania programu. przechodzi do normalnego trybu pracy 3.2. Normalny tryb pracy systemu Vamstera W trakcie normalnej pracy VamsterM wykonuje cyklicznie: 1. odczyt stanu wejść sprzętowych i sprawdzenie ich wartości z buforami wejść. Jeżeli wartości te są różne to system wprowadza nowe wartości do kolejki zdarzeń i uaktualnia bufory wejściowe. 2. odczyt jednego zdarzenia z kolejki i wykonanie przypisanych do niego akcji programu. Wynik tych działań wpisywany jest do buforów wyjściowych tzn. nie od razu są ustawiane wyjścia sprzętowe. W trakcie obsługi jednego zdarzenia do kolejki zdarzeń mogą zostać wprowadzone nowe zdarzenia (np. pochodzące z zegara RTC). 3. po zakończeniu obsługi zdarzenia wartości buforów są przepisywane do wyjść sprzętowych i są one ustawiane są w stan wynikający z działania programu. 4. Powrót do kroku 1 Uwaga! Przy pewnych elementach programu (np. wyświetlaczach) dane wyjściowe nie są buforowane, ale ustawiają wyjścia sprzętowe natychmiast, w trakcie obsługi zdarzenia. Strona: 5

6 4. Zagadnienia sprzętowe 4.1 Łączenie modułów Moduły VamsteraM podzielono na osobne bloki funkcjonalne i umieszczono na osobnych płytkach. Dany moduł stosuje się wyłącznie, gdy występuje taka potrzeba. Każdy moduł posiada wyprowadzoną tzw. magistralę, która umożliwia dołączenie do niego kolejnych klocków. Moduły łączy się za pomocą dystansów plastikowych M3 o wysyokości 11mm (w przypadku modułu przekaźnika 25mm). Płytka główna VamsteraM na której znajduje się procesor umożliwia podłączenie do magistrali górnej wyświetlaczy, dolna zaś służy do połączeń wszelkich pozostałych modułów. Strona: 6

7 Przykładowe połączenia modułów VamsterM Strona: 7

8 4.2 Opis modułów VamsterM Dostępne moduły VamsterM: VamsterM moduł procesora / płyta główna sterownika M_4xLED panel 4xLED, 2 przyciski, odbiornik podczerwieni M_LED_cyfr wyświetlacz cyfrowy LED, 4 przyciski, odbiornik podczerwieni M_LCD wyświetlacz LCD 2x16, 4 przyciski, odbiornik podczerwieni, RTC M_ST7805 stabilizator liniowy 5V M_6xTRAN 6 niezależnych tranzystorów MOSFET M_ULN 6 wyjść mocy opartych o bufor ULN2803 M_RTC moduł zegara RTC M_PK przekaźnik ze stykiem przełączanym Strona: 8

9 4.2.1 Moduł procesora / płyta główna VamsterM Płyta główna sterownika wyposażona w mikrokontroler Mega32, buzzer, interfejs RS-232 oraz niezbędne peryferia. Procesor zaopatrzono w bootloader i system obsługujący programy tworzone graficznie w Vamgrafie. WEC1 - WEC8 WEA1 - WEA2 WYC1 - WYC12 PWMP1 - PWMP8 PWMS1, PWMS2 DS18B20_1 DS18B20_2 IR 5V GND RxD RS232 TxD RS232 wejścia cyfrowe wejścia analogowe wyjścia cyfrowe wyjścia PWM programowe wyjścia PWM sprzętowe wejścia czujników temperatury DS18B20 wejście odbiornika podczerwieni (36kHz TSOP4836) plus zasilania. Napięcie powinno wynosić 5 V. masa zasilania piny do podłączenia z PC z wykorzystaniem kable złącza RS-232 (COM) Schemat funkcjonalny Strona: 9

10 4.2.2 Panel 4xLED, 2xprzycisk, odbiornik podczerwieni Moduł wyposażony w cztery diody LED, dwa przyciski i odbiornik podczerwieni oraz niezbędne peryferia. Schemat funkcjonalny Wyprowadzenia Zwora konfiguracyjna IR umożliwia odłączenie wbudowanego w moduł odbiornika podczerwieni (opcjonalnie wejście VamsteraM obsługujące podczerwień może zostać użyte jako wejście drugiego czujnika DS18B20 lub wejście cyfrowe WEC5). Moduł podłączany bezpośrednio do magistrali przedniej płytki procesora VamsterM. Parametry: cztery diody LED dwa przyciski sygnalizacja obecności zasilania 5V odbiornik podczerwieni 36kHz wymiary zewnętrzne: 63mm x 28mm Strona: 10

11 cyfrowy wyświetlacz LED, 4xprzycisk, odbiornik podczerwieni Schemat funkcjonalny Wyprowadzenia Moduł wyposażony w czytelny 4-cyfrowy wyświetlacz LED, cztery przyciski i odbiornik podczerwieni oraz niezbędne peryferia. Zwora konfiguracyjna IR umożliwia odłączenie wbudowanego w moduł odbiornika podczerwieni (opcjonalnie wejście VamsteraM obsługujące podczerwień może zostać użyte jako wejście drugiego czujnika DS18B20 lub wejście cyfrowe WEC5). Moduł podłączany bezpośrednio do magistrali przedniej płytki procesora VamsterM. Parametry: czerwony lub niebieski wyświetlacz LED z aktywnymi kropkami dziesiętnymi i zegarkowymi; wysokość znaku 14,4mm cztery przyciski odbiornik podczerwieni 36kHz pobór prądu: max 100mA wymiary zewnętrzne: 78mm x 28mm Strona: 11

12 4.2.4 Wyświetlacz LCD, 4xprzycisk, odbiornik podczerwieni, RTC Schemat funkcjonalny Wyprowadzenia Moduł wyposażony w wyświetlacz LCD 2x16 znaków, cztery przyciski, odbiornik podczerwieni, zegar RTC oraz niezbędne peryferia. Zwora konfiguracyjna IR umożliwia odłączenie wbudowanego w moduł odbiornika podczerwieni (opcjonalnie wejście VamsteraM obsługujące podczerwień może zostać użyte jako wejście drugiego czujnika DS18B20 lub wejście cyfrowe WEC5). Moduł podłączany do magistrali przedniej płytki procesora VamsterM za pośrednictwem taśmy połączeniowej IDC. Parametry: wyświetlacz LCD 2x16, białe litery na niebieskim tle, podświetlanie LED cztery przyciski odbiornik podczerwieni 36kHz podstawka, super-cap i peryferia zegara RTC podtrzymanie działania RTC min 4 godziny pobór prądu: max 200mA przy włączonym podświetlaniu wymiary zewnętrzne: 114mm x 36mm Strona: 12

13 4.2.5 Moduł zasilania 5V Schemat funkcjonalny Wyprowadzenia Klasyczny układ stabilizatora w oparciu o popularny Mostek prostowniczy na wejściu umożliwia bezpośrednie podłączenie napięcia zmiennego (z transformatora), a w przypadku napięcia stałego uwalnia od konieczności zapewnienia odpowiedniej polaryzacji. Wbudowana dioda LED informuje o obecności napięcia 5V na wyjściu modułu. Parametry: napięcie wejściowe 9-12V DC lub 7-10V AC napięcie wyjściowe 5V, 1A wymiary zewnętrzne: 50mm x 28mm Strona: 13

14 4.2.6 Moduł tranzystorów mocy Schemat funkcjonalny Wyprowadzenia Przykład podłączenia odbiorników Moduł przeznaczony do sterowania odbiorników o większym poborze prądu. Umożliwia dołączenie 6 odbiorników, np. silnika krokowego, silników DC, wentylatorów, przekaźników, diod LED mocy, itp. Niezależne tranzystory wyjściowe pozwalają stosować różne napięcia zasilające odbiorniki. Parametry: 6 wyjść o wydajności max 5A niezależne napięcia stopni mocy maksymalne napięcie robocze stopnia mocy: 30V wymiary zewnętrzne: 50mm x 28mm Strona: 14

15 4.2.7 Moduł wyjściowy mocy ULN2803 Schemat funkcjonalny Wyprowadzenia Przykład podłączenia odbiorników Bufor oparty o matrycę tranzystorów NPN w układzie Darlingtona z wyjściem typu OC. Moduł przeznaczony do sterowania odbiorników o większym poborze prądu. Umożliwia dołączenie 6 odbiorników, np. silnika krokowego, silników DC, wentylatorów, przekaźników, diod LED mocy, itp. Parametry: 6 wyjść o wydajności 0,5A maksymalne napięcie robocze stopnia mocy: 50V wymiary zewnętrzne: 50mm x 28mm Strona: 15

16 4.2.8 Moduł zegara RTC Schemat funkcjonalny Wyprowadzenia Klasyczny układ zegara RTC opartego o układ PCF8583. Podtrzymanie działania zegara dzięki wbudowanemu kondensatorowi super-cap. Uwaga! moduł LCD zawiera wbudowany układ zegara podłączenie zewnętrznego modułu RTC spowoduje nieprawidłowe działanie VamsterM. Parametry: podtrzymanie działanie w przypadku braku głównego zasilania: min 4 godziny wymiary zewnętrzne: 35mm x 28mm Moduł podłączany bezpośrednio do magistrali tylnej płytki procesora VamsteraM. Strona: 16

17 4.2.9 Moduł przekaźnika Schemat funkcjonalny Wyprowadzenia Moduł przekaźnika ze stykiem przełączanym z tranzystorem sterującym i niezbędnym otoczeniem. Podłączenie bezpośrednio do magistrali dolnej VamsteraM. Możliwe jest podłączenie max 6 modułów przekaźników. Połączenia elektryczne z magistralą zapewnia płytka separatora, moduły łączone są dystansami plastikowymi o długości 25mm. Zwory konfiguracyjne umożliwiają określenie do którego wyjścia VamsterM jest podłączony moduł przekaźnika. Parametry: przekaźnik wyjściowy o maksymalnym obciążeniu 250VAC, 8A styki przekaźnika zabezpieczone układem gasikowym RC sygnalizacja załączenia przekaźnika diodą LED wymiary zewnętrzne: 63mm x 28mm Strona: 17

18 4.3. Opis wejść i wyjść VamsteraM Większość pinów Vamstera pełni różne funkcje, w zależności od tego jakie elementy wejścia i wyjścia zostały wybrane w programie tworzonym w Vamgrafie. Np. użycie w programie wejścia cyfrowego 7 (WEC7) automatycznie blokuje używanie wejścia analogowego 1 (WEA1) ponieważ występują one alternatywnie na tym samym pinie Vamstera. Przełączanie pinu w odpowiedni tryb jest wykonywane przez system Vamstera przy starcie (inicjacji) programu. Uwaga! Piny które nie są używane w programie stworzonym w Vamgrafie po starcie systemu ustawiane są w stan wysokiej impedancji i pozostają w takim stanie przez cały czas działania programu. Ponadto należy pamiętać, że wyjścia cyfrowe i PWM mogą mieć ustawiane (przez użytkownika) poziomy napięć (0 lub 5V) dla aktywnych wartości napięć i poziomu impulsu PWM. Uwaga! W przypadku, jeżeli w Vamgrafie (programie) został użyty jakiś pin (element wejścia lub wyjścia) VamsterM użyje tego pinu zgodnie z programem, nawet jeżeli fizycznie nic nie zostało do tego pinu podłączone. I odwrotnie - jeżeli w programie nie zostało użyte jakieś wejście lub wyjście (pin), to Vamster ustawi je w stan wysokiej impedancji, mimo że coś (np. LCD) jest fizycznie podłączone. Należy również zwrócić uwagę na częstą alternatywną rolę pinów VamsteraM i zadbać o zgodność sprzętową i programową wejść i wyjść. UWAGA! Wszelkie manipulacje przy wejściach i wyjściach (podłączanie, rozłączanie) powinno się odbywać przy wyłączonym zasilaniu Vamstera gdyż grozi to nieodwracalnym uszkodzeniem sprzętu. Strona: 18

19 Zabezpieczenie wejść Należy pamiętać, że zakres napięć tolerowanych przez Vamstera wynosi -0,5V do 5,5V. Uwaga! Jeżeli istnieje możliwość, że napięcie wejściowe na pinie wejścia przekroczy podaną wartość należy zastosować zabezpieczenie pinu w postaci dwóch diod i opornika. R1-33R D1, D2 1N5817 (dioda Schottky), 1N4148 D3 dwukierunkowy transil na napięcie 5,8V W przypadku zastosowania długich przewodów do podłączenia np. czujników wejściowych, w celu dodatkowego zabezpieczenia przez przepięciami elektrostatycznymi, zaleca się stosowanie dwukierunkowego transila (element D3) dołączonego bezpośrednio pomiędzy wejście czujnika i masę Sposoby połączeń układów wejściowych Strona: 19

20 Wejścia analogowe VamsterM wyposażony jest w sprzętowy przetwornik analogowo-cyfrowy. W przypadku pomiaru napięć większych niż 5 V należy zastosować dzielnik napięciowy na wejściu analogowym Wejścia cyfrowe Zwarcie pinu wejścia cyfrowego do masy spowoduje wygenerowanie w programie wysokiego (H) stanu logicznego. Wejścia cyfrowe (w przypadku ich użycia w programie) są wewnątrz VamsteraM podciągnięte do plusa zasilania (przez opornik ok. 47k). Można ich używać bezpośrednio, jeżeli nie ma obawy o przepięcia generowane w przewodach połączeniowych i jeżeli wiadomo, że nie wystąpią napięcia spoza zakresu (-0,5V do 5,5V). W innych przypadkach należy zastosować zabezpieczenie wejść (opis powyżej) lub zastosować optoizolację wejść Wejście odbiornika podczerwieni IR VamsterM obsługuje odbiornik podczerwieni. Można stosować odbiornik umieszczony na modułach M_4xLED, M_LED_cyfr lub M_LCD lub alternatywnie dołączyć zewnętrzny do wejścia IR \ DS18B20_2 \ WEC5. W przypadku używania gotowego modułu z wbudowanym odbiornikiem podczerwieni użytkownik musi jedynie zadbać, aby zwora konfiguracyjna IR przy odbiorniku podczerwieni była zwarta oraz aby wejście IR \ DS18B20_2 \ WEC5 pozostało niepodłączone. W przypadku użycia zewnętrznego odbiornika podczerwieni należy zastosować scalony odbiornik o częstotliwości 36kHz np. TSOP4836. Należy pamiętać o filtrowaniu napięcia zasilającego odbiornik (elementy 100R, 4,7uF). Wejście podczerwieni jest używane alternatywnie z wejściem czujnika temperatury DS18B20_2 oraz WEC5. Strona: 20

21 Wejścia scalonego czujnika temperatury DS18B20 VamsterM umożliwia podłączenie dwóch czujników termperatury. Jedno z wejść jest współdzielone z odbiornikiem podczerwieni (przy korzystaniu z czujnika DS18B20_2 podłączonego do wejścia IR \ DS18B20_2 \ WEC5 zwora konfiguracyjna IR powinna być rozłączona). Podłączenie czujników nie wymaga żadnych zewnętrznych elementów. Maksymalna długość przewodów przy pomocy których można podłączyć czujnik DS18B20 jest zgodna ze specyfikacją 1Wire i może wynosić nawet kilkaset metrów. W przypadku tak długich przewodów najlepiej zastosować skrętkę. Więcej informacji zawartych jest w specyfikacji 1Wire. Uwaga! W przypadku długich przewodów połączeniowych należy zastosować zabezpieczenie wejścia czujnika temperatury przed przepięciami. Strona: 21

22 Poziomy napięć wyjściowych na wyjściach cyfrowych Bezpośrednio po starcie systemu piny VamsteraM ustawiane są w stan wysokiej impedancji, następnie odczytywana jest konfiguracja i Vamster ustawia stan pinów wyjściowych w stan nieaktywny. Następne zmiany stanu wyjść wynikają z logiki działania programu. Uwaga! Vamgraf umożliwia niezależne ustawienie dla każdego z wyjść aktywnego poziomu napięcia wyjściowego (0V lu 5V). Do pinów wyjściowych VamsteraM mogą być dołączane różne układy peryferyjne (bramki, tranzystory, inwertery itp.) dlatego należy w Vamgrafie ustawić poprawną wartość aktywnego poziomu dopasowanego do typu układu peryferyjnego. Vamgraf aktywuje (załącza) wyjście cyfrowe wysokim stanem logicznym. Wysoki / niski stan logiczny przekłada się na fizyczne napięcie na pinie wyjściowym Vamstera. Może to być napięcie bliskie 0V lub 5V zależnie od konfiguracji. Konfiguracja aktywnego poziomu napięcia wyjściowego odbywa się w oknie właściwości wyjścia. Należy pamiętać, że napięcie to będzie ustawione bezpośrednio na pinie (nóżce) procesora Vamstera, zaś dalej może być podłączony np. tranzystor, scalony układ buforujący lub bramka logiczna. Jeżeli wyjście cyfrowe WYC będzie miało parametr Aktywny poziom napięcia ustawiony na Napięcie 0V to wysokiemu stanowi logicznemu w programie Vamgrafa będzie odpowiadać napięcie bliskie 0V na pinie wyjściowym Vamstera. W przypadku ustawienia parametru Aktywny poziom napięcia na Napięcie 5V to, po podaniu w programie Vamgrafa wysokiego stanu logicznego na wyjście, na pinie wyjściowym Vamster ustawi napięcie bliskie 5V. Przy starcie systemu Vamstera, po odczycie konfiguracji ale jeszcze przed przejściem do normalnej pracy (w trakcie inicjacji zmiennych) piny wyjściowe odpowiadające wyjściom cyfrowym ustawiane są w nieaktywny poziom napięcia. Takie działanie ma przeciwdziałać pojawieniu się przypadkowych stanów wyjść bezpośrednio przy starcie programu. Po zakończeniu inicjacji Vamster ustawi napięcie na pinie wyjściowym na wartość jaka wynika z poziomu logicznego wynikającego z logiki programu napisanego w Vamgrafie. Należy pamiętać, że parametr Aktywny poziom napięcia ma wpływ tylko na bezpośredni pin Vamstera (procesora). Fizyczna wartość napięcia nie jest nigdzie uwidoczniona graficznie w Vamgrafie (tam występuje tylko pojęcie Wysoki lub Niski stan logiczny) Poziomy napięć wyjściowych na wyjściach PWM Wyjścia PWM (programowe i sprzętowe) generują na pinie wyjściowym Vamstera ciąg impulsów o zmiennej wartości wypełnienia. I tak np. wartość 0 podana na element PWM w programie Vamgrafa przekładana jest zerowe (0) wypełnienie impulsu co oznacza brak impulsów na wyjściu, a wartość 128 (dla PWMP) przekładana jest na 100% wypełnienie impulsu (wszystkie impulsy są wypełnione w 100%). Strona: 22

23 Z kolei podanie wartości np. 1 oznacza generowanie na pinie impulsów o czasie 1/128 (dla PWMP) pełnego okresu. Parametr Aktywny poziom napięcia w oknie właściwości wyjść PWM oznacza poziom napięcia impulsu o zmiennym wypełnieniu. Na przykład, ustawienie tego parametru na Napięcie 0V oznacza, że impuls będzie miał postać napięcia 0V na pinie wyjściowym Vamstera. Wówczas wypełnienie impulsu w 100% będzie oznaczać na pinie stałą wartość napięcia 0V a wypełnienie równe 0% spowoduje ustawienie na pinie napięcia 5V. Należy pamiętać, że parametr Aktywny poziom napięcia ma wpływ tylko na bezpośredni pin Vamstera (procesora). Fizyczna wartość napięcia nie jest nigdzie uwidoczniona graficznie w Vamgrafie Zabezpieczenie wyjść Wyjścia należy zabezpieczyć przede wszystkim przed nadmiernym obciążeniem prądowym. Maksymalny prąd jaki może przepłynąć bezpośrednio przez jedno wyjście VamsteraM wynosi 20 ma Sprzętowe bufory wyjść Przygotowano dwa gotowe moduły buforowanych wyjść dołączanych do VamsteraM: moduł tranzystorów oraz moduł bufora ULN. Moduły te umożliwiają wykorzystanie WYC1-WYC6, PWMP1-PWMP4, PWMS1,PWMS2 do sterowania odbiornikami o większej mocy. Szczegółowy opis znajduje się w opisie danego modułu. VamsterM posiada dodatkowo wyprowadzone na złącza śrubkowe dodatkowe wyjścia WYC7WYC12, PWMP5-PWMP8. Wykorzystanie ich do sterowania może wymagać zastosowania dodatkowych układów buforujących. W celu zwiększenia wydajności prądowej i/lub napięciowej wyjść cyfrowych i PWM można zastosować tranzystory bipolarne, unipolarne lub scalone układy buforujące np. ULN W przypadku stosowania układów buforujących należy pamiętać, że większość z nich odwraca poziom sygnału wyjściowego. To znaczy, że jeżeli np. na wyjściu Vamstera będzie napięcie 0V (wysoki stan logiczny) to na wyjściu układu buforującego - napięcie to będzie wynosić np. 5 V lub więcej zależnie od przyjętego sposobu zasilania układu buforującego. Vzas napięcie do jakiego można podłączyć ULN2803 (max 50V) Maksymalny prąd jaki może dostarczyć ULN to 500mA. Strona: 23

24 Schemat wykorzystania bufora wyjściowego ULN Wyjścia cyfrowe Do wyjść cyfrowych można bezpośrednio podłączyć diody LED, włączając je pomiędzy plus zasilania (5V) i wyjście VamsteraM. Bezwzględnie należy w szereg włączyć opornik ograniczający prąd o wartości zależnej od zastosowanej diody LED. Maksymalny prąd wpływający do wyjścia może wynosić 20mA. W przypadku większych obciążeń należy zastosować buforowanie przy pomocy tranzystorów lub scalonych buforów wyjść (np. ULN 2803 opis powyżej ). Strona: 24

25 Podłączenie odbiornika mocy z pomocą optotriaka. Do sterowania odbiornikami dużej mocy o napięciu 230V polecamy wygodne w stosowaniu gotowe moduły mocy dostępne w firmie Vamond. Uwaga! Należy ustawić w Vamgrafie właściwy aktywny poziom napięcia wyjściowego. Więcej szczegółow jest zawarte w rozdziale Poziomy napięć na wyjściach Wyjścia PWM sprzętowe Na wyjściach PWMS1 i PWMS2 sprzętowo generowany jest przebieg prostokątny o zmiennym wypełnieniu (sterowany w zakresie od 0 do 1023). Częstotliwość sygnału wynosi ok. 900Hz. W większości przypadków (np. diod LED) filtrowanie sygnału wyjściowego jest zbędne. Aby uzyskać napięcie stałe, wygładzone, o wartości zależnej od wypełnienia należy zastosować filtr RC lub inny filtr aktywny. W przypadku sterowania i regulacji odbiorników dużej mocy wygodny w zastosowaniu jest regulowany moduł mocy dostępny w firmie Vamond. Wyposażony został w optoizolację, własne zasilanie i duży zakres regulacji (0 do 100 %). Uwaga! Należy ustawić w Vamgrafie właściwy aktywny poziom napięcia wyjściowego. Więcej szczegółow jest zawarte w rozdziale Poziomy napięć na wyjściach Wyjścia PWM programowe Na wyjściach PWMP1..PWMP8 programowo generowany jest przebieg prostokątny o zmiennym wypełnieniu (sterowany w zakresie od 0 do 127). Częstotliwość sygnału wynosi ok. 100 Hz. W większości przypadków (np. diod LED) filtrowanie sygnału wyjściowego jest zbędne. Aby uzyskać napięcie stałe, wygładzone, o wartości zależnej od wypełnienia należy zastosować filtr RC lub inny filtr aktywny. Uwaga! Należy ustawić w Vamgrafie właściwy aktywny poziom napięcia wyjściowego. Więcej szczegółow jest zawarte w rozdziale Poziomy napięć na wyjściach. Strona: 25

26 Użycie tranzystora MOSFET do sterowania odbiorników zasilanych napięciem stałym Podłączenie alfanumerycznego wyświetlacza LCD VamsterM potrafi sterować alfanumerycznym wyświetlaczem LCD 2x16 znaków w standardzie HD Dołączenie modułu wyświetlacza odbywa się za pomoca taśmy połączeniowej IDC. Wyświetlacz podłączany jest do złacza magistrali górnej. Szczegółowy opis znajduje się w punkcie Podłączenie 4 cyfrowego wyświetlacza cyfrowego LED VamsterM potrafi wysterować cztery cyfry wyświetlacza 7-segmentowego ze wspólną anodą. Przygotowano gotowy moduł wyświetlacza cyfrowego wraz z klawiaturą i odbiornikiem podczerwieni. Szczegółowo opisano wyświetlacz LED w punkcie Łącze RS232 Do programowania Vamstera używane jest łącze w standardzie RS232. Aby podłączyć VamsteraM do PC potrzebny jest kabel połączeniowy wg schemat poniżej. W przypadku braku złącza RS232 w komputerze można używać popularnych konwerterów USB/RS232. Strona: 26

27 5. Sposób tworzenia urządzenia z wykorzystaniem VamsteraM utworzyć pogram w Vamgrafie wybierając jako typ Vamstera VamsterM zaznaczyć używane moduły VamsteraM (np. LCD) przetestować program na PC przy użyciu wbudowanego symulatora zamontować potrzebne moduły sprawdzić poprawność montażu (w szczególności sprawdzając napięcie zasilania 5V) oraz czy nie ma zwarć lub przerw w połączeniach przetestować program z użyciem Vamgrafa w trybie testów w Vamsterze załadować program w wersji końcowej do VamsteraM urządzenie jest gotowe do samodzielnej pracy 6. Ustawienia VamsteraM w Vamgrafie Grupa "Moduły" - służy do wyboru sprzętowych modułów dołączonych do VamsteraM. Zaznaczenie opcji Dźwięk po naciśnięciu klawisza spowoduje wygenerowanie krótkiego dźwięku po każdym naciśnięciu przycisku. LCD czas dostępu x2 - opjca zostałą dodana na wypadek używania nietypowych wyświetlaczy LCD wymagających dłuższego czasu dostępu. Normalnie powinna być wyłączona. Grupa "Data i czas": "Użycie daty i czasu" - zaznaczenie opcji oznacza, że w programie będą używane elementy i zdarzenia związane z datą i czasem i pojawiają się one w Panelu elementów. Użycie czasu letniego/zimowego - zaznaczenie tej opcji powoduje zmianę czasu z letniego na zimowy i odwrotnie. "Sprzętowy zegar RTC" - jeżeli ta opcja nie jest zaznaczona Vamster będzie wykorzystywał programowy zegar RTC, który po resecie Vamstera (po starcie) jest ustawiany na datę i czas 00:00:00. Zaznaczenie tej opcji oznacza dołączenie do Vamstera sprzętowego modułu RTC (PCF8583) posiadającego własne zasilanie awaryjne. Uwaga! Jeżeli moduł sprzętowy RTC zostanie wybrany ale fizycznie nie zostanie podłączony do Vamstera - system zgłosi błąd wykonania. ""Typ kodu IR" - wybór rodzaju kodu jaki będzie odbierany przez odbiornik podczerwieni. Zaznaczenie opcji Sygnał dźwiękowy po resecie powoduje, że Vamster po każdym resecie zgłosi swoją gotowość do działania poprzez krótki sygnał dźwiękowy. Strona: 27

28 7. Peryferia dostępne w firmie Vamond Moduły mocy Seria trzech modułów umożliwia proste sterowanie bezpośrednio z wyjścia procesora odbiornikami zasilanymi z sieci 230V. Prosto, łatwo, bez dodatkowych zasilaczy optoizolowany moduł przekaźnika 230V/ 5 A - wyjście cyfrowe Vamstera optoizolowany moduł mocy triaka 230V/5 A - wyjście cyfrowe Vamstera optoizolowany moduł regulacji mocy 230V/5A wyjście PWM sprzętowe lub PWM programowe Vamstera Podstawowe, wspólne cechy modułów: optoizolowane wejście sterujące kompatybilne z TTL prąd sterowania pobierany z Vamstera < 5 ma proste sterowanie 2-przewodowe, bez dodatkowych zasilaczy (moduły zasilane są bezpośrednio z 230V) wygodnie wyprowadzone złącza do podłączenia 230V, odbiornika i sterowania solidne / firmowe elementy wykonawcze z sporą rezerwą prądową co gwarantuje poprawną pracę przez długi okres czasu standardowe wymiary umożliwiają piętrowe łączenie z innymi modułami w zależności od potrzeb wbudowany bezpiecznik chroni moduł i odbiornik przed przeciążeniem triaki zabezpieczono przed przepięciem warystorem (szczególnie istotne przy obciążeniu indukcyjnym) układ gasikowy RC minimalizuje zakłócenia podczas przełączania złącza śrubowe pozwalają na szybkie podłączenie przewodów (wystarczy śrubokręt, nie ma potrzeby lutowania) sygnalizacja załączenia odbiornika diodą LED prosty i szybki montaż do dowolnej obudowy za pomocą standardowych dystansów M3 możliwość umieszczenia w gotowej obudowie (dogniazdkowa Maszczyk KM-49D, Kradex Z-27) wymiary modułu (dł/szer/wys): 50x50x25 mm Strona: 28

29 Moduły mogą służyć do regulacji i sterowania: jasności (żarówki) prędkości obrotowej (silniki komutatorowe, wiertarki, napęd rolet, silniki szeregowe) mocy (grzałki) Sposób podłączenia modułów mocy do VamsteraM Więcej informacji można znaleźć na stronie Czujnik temperatury DS18B20 w obudowie Doskonale znany czujnik temperatury umieszczony w obudowie. Wewnętrzne połączenia zabezpieczono izolacją termokurczliwą a następnie całość zalano wodoodpornym silikonem. Długość przewodu 4,7m. Przewód zakończony wtykiem Jack 3,5mm stereo. Strona: 29

30 Odbiornik podczerwieni 36kHz w obudowie Scalony odbiornik TSOP4836 w przezroczystej obudowie. Wbudowany filtr RC zasilania. Długość przewodu 4,7m. Przewód zakończony wtykiem Jack 3,5mm stereo. Przedłużacz do czujników z końcówkami Jack 3,5mm stereo Przewód zakończony z jednej strony wtykiem, a z drugiej gniazdem Jack 3,5mm stereo. Długość przewodu 5 m. Więcej informacji można znaleźć na stronie Strona: 30

31 8. Parametry techniczne Vamstera M napięcie zasilania: 5V stabilizowane (dopuszczalne 4,75V 5,25V) napięcie na wyjściu cyfrowym i PWM ustawiane przez użytkownika (<0.7 V lub 5.2 V) wydajność prądowa wyjść cyfrowych i PWM przy napięciu <0.7V: 20mA napięcie na wejściu cyfrowym w stanie wysokim (H): < 1V napięcie na wejściu cyfrowym w stanie niskim (L): > 3V częstotliwość odczytu wejść analogowych: 5Hz (16 próbek na 1 odczyt) częstotliwość odczytu wejść cyfrowych: zależna od konstrukcji programu zakres pomiarowy wejścia analogowego: 0 5V (bez zewnętrznego układu napięcia referencyjnego) rozdzielczość wejścia analogowego: 1024 poziomy dokładność wejścia analogowego: ok 5 % (zależna od stabilności zasilania, stosowania zewnętrznego układu napięcia referencyjnego) rozdzielczość PWM sprzętowego: 1024 rozdzielczość PWM programowego: 128 częstotliwość wyjścia PWM sprzętowego: 900Hz częstotliwość wyjścia PWM programowego: 75Hz częstotliwość pracy: 16 MHz prąd zwarcia wejścia cyfrowego do masy < 0,5 ma prędkość transmisji RS232: bezpieczna = 19200, normalna = zakres temperatur pracy: -10 C 80 C Kraków os. Złotego Wieku 29/30 biuro@vamond.pl Strona: 31