Tematyka zajęć. Przypomnienie: Prawo Ohma. Przypomnienie: I prawo Kirchhoffa. Jak płynie prąd? Jak płynie prąd?

Podobne dokumenty
Przypomnienie: Prawo Ohma. Przypomnienie: I prawo Kirchhoffa. Warunki zaliczenia. Jak płynie prąd? Tematyka zajęć. Warunki zaliczenia laboratorium:

Systemy wbudowane Arduino, AVR

Systemy Wbudowane. Arduino - rozszerzanie. Podłączanie wyświetlacza LCD. Podłączanie wyświetlacza LCD. Podłączanie wyświetlacza LCD

Systemy Wbudowane. Arduino dołączanie urządzeń Wersja Arduino więcej portów I/O. Układy serii 74. Układy serii 74xx a seria 40xx

Rafał Staszewski Maciej Trzebiński, Dominik Derendarz

Liniowe stabilizatory napięcia

ZL2AVR. Zestaw uruchomieniowy z mikrokontrolerem ATmega8

ZL4PIC. Uniwersalny zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów PIC

Systemy Wbudowane. Arduino dołączanie urządzeń Wersja Arduino bez płytki Arduino. Czyli... Eliminowanie modułu z projektu. Na płytce...

STM32 Butterfly. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F107

UNO R3 Starter Kit do nauki programowania mikroprocesorów AVR

LITEcomp. Zestaw uruchomieniowy z mikrokontrolerem ST7FLITE19

ZL15AVR. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów ATmega32

STM32Butterfly2. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F107

GENERATORY KWARCOWE. Politechnika Wrocławska. Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki. Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

W semestrze letnim studenci kierunku Aplikacje Internetu Rzeczy podczas ćwiczeń z programowania CAD/CAM

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych wzmacniacz odwracający i nieodwracający

Generatory kwarcowe Generator kwarcowy Colpittsa-Pierce a z tranzystorem bipolarnym

Projektowanie urządzeń mikroprocesorowych cz. 2 Wykład 4

LABORATORIUM - ELEKTRONIKA Układy mikroprocesorowe cz.2

E-TRONIX Sterownik Uniwersalny SU 1.2

Język C. Wykład 9: Mikrokontrolery cz.2. Łukasz Gaweł Chemia C pokój 307

SML3 październik

Touch button module. Moduł przycisku dotykowy z podświetleniem LED

ZL4PIC. Uniwersalny zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów PIC

ZL4PIC uniwersalny zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów PIC (v.1.0) Uniwersalny zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów PIC

4 Adres procesora Zworkami A0, A1 i A2 umieszczonymi pod złączem Z7 ustalamy adres (numer) procesora. Na rysunku powyżej przedstawiono układ zworek dl

ZL16AVR. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów ATmega8/48/88/168

Opis przedmiotu 3 części zamówienia Zestawy ćwiczeń

AVREVB1. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów AVR. Zestawy uruchomieniowe

Ćwiczenie 4 Pomiar prądu i napięcia stałego

Uniwersytet Pedagogiczny

ZL15AVR. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów ATmega32

Spis treści. Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych: prawa Ohma i Kirchhoffa. Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych test kompetencji zagadnienia

SDD287 - wysokoprądowy, podwójny driver silnika DC

Technika Mikroprocesorowa

Podstawy elektroniki cz. 2 Wykład 2

ZL8AVR. Płyta bazowa dla modułów dipavr

DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA SEPARATORA SYGNAŁÓW BINARNYCH. Typ DKS-32

ZL28ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów AT91SAM7XC

AP3.8.4 Adapter portu LPT

Cyfrowe Elementy Automatyki. Bramki logiczne, przerzutniki, liczniki, sterowanie wyświetlaczem

Porty wejścia/wyjścia w układach mikroprocesorowych i w mikrokontrolerach

Instrukcja obsługi AP3.8.4 Adapter portu LPT

ISP ADAPTER. Instrukcja obsługi rev.1.1. Copyright 2009 SIBIT

Moduł wejść/wyjść VersaPoint

ZL25ARM. Płyta bazowa dla modułów diparm z mikrokontrolerami STR912. [rdzeń ARM966E-S]

Projekt Układów Logicznych

AVR DRAGON. INSTRUKCJA OBSŁUGI (wersja 1.0)

Ile wynosi całkowite natężenie prądu i całkowita oporność przy połączeniu równoległym?

Systemy Wbudowane. Arduino rozszerzanie Wersja Plan. Biblioteka EPROM Arduino bez płytki Arduino. Czyli... Co musimy mieć, aby uruchomić chip?

Podstawy budowy robotów

Cyfrowy regulator temperatury

Zbiór zadań z elektroniki - obwody prądu stałego.

Wyjścia analogowe w sterownikach, regulatorach

PiXiMo Driver LED 12x350 ma

ZL9AVR. Płyta bazowa dla modułów ZL7AVR (ATmega128) i ZL1ETH (RTL8019)

Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu

Lekcja 6. Metody pracy: pogadanka, wykład, pokaz z instruktarzem, ćwiczenia praktyczne

Politechnika Białostocka

Wejścia logiczne w regulatorach, sterownikach przemysłowych

Przykładowe zadanie egzaminacyjne dla kwalifikacji E.20 w zawodzie technik elektronik

Ćwiczenie 24 Temat: Układy bramek logicznych pomiar napięcia i prądu. Cel ćwiczenia

U W A G I D O M O N T A ś U Z E S T A W U L A B O R A T O R Y J N E G O A B C 0 1 U S B 3, A B C 0 2

MSA-1 Mikroprocesorowy sterownik do przełącznika antenowego

Politechnika Białostocka

Kod produktu: MP01611

LABORATORIUM TECHNIKA CYFROWA BRAMKI. Rev.1.0

Sprzęt i architektura komputerów

Zadania z podstaw elektroniki. Zadanie 1. Wyznaczyć pojemność wypadkową układu (C1=1nF, C2=2nF, C3=3nF):

2. Który oscylogram przedstawia przebieg o następujących parametrach amplitudowo-czasowych: Upp=4V, f=5khz.

Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

Politechnika Wrocławska

Skrócony opis dostępnych na stanowiskach studenckich makiet laboratoryjnych oraz zestawu elementów do budowy i badań układów elektronicznych

WYMAGANIA EDUKACYJNE I KRYTERIA OCENIANIA Z PRZEDMIOTU POMIARY W ELEKTROTECHNICE I ELEKTRONICE

BADANIE UKŁADÓW CYFROWYCH. CEL: Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości statycznych układów cyfrowych serii TTL. PRZEBIEG ĆWICZENIA

mh-re4 Poczwórny przekaźnik wykonawczy do rolet systemu F&Home.

DTR PICIO v Przeznaczenie. 2. Gabaryty. 3. Układ złącz

Ćwiczenie 1. Sprawdzanie podstawowych praw w obwodach elektrycznych przy wymuszeniu stałym

Driver LED 1x1,5A/60V

Systemy wbudowane. Paweł Pełczyński

Ćwiczenie 4 Pomiar prądu i napięcia stałego

PRZEDWZMACNIACZ PASYWNY Z SELEKTOREM WEJŚĆ. dokumentacja. (wersja 1.1

Bogdan Olech Mirosław Łazoryszczak Dorota Majorkowska-Mech. Elektronika. Laboratorium nr 3. Temat: Diody półprzewodnikowe i elementy reaktancyjne

KAmduino UNO. Rev Źródło:

Kod produktu: MP01105

ZL10PLD. Moduł dippld z układem XC3S200

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Politechnika Białostocka

SML3 październik

LI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

3. Funktory CMOS cz.1

SWITCH & Fmeter. Fmax 210MHz. opr. Piotrek SP2DMB. Aktualizacja

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 ZASADY OCENIANIA

ZL29ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F107

MCAR Robot mobilny z procesorem AVR Atmega32

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Sprzęt i architektura komputerów

Transkrypt:

Tematyka zajęć Podstawy elektroniki, Układy cyfrowe, Mikrokontrolery AVR, Arduino, Systemy wbudowane Arduino, AVR Wersja 2016-02 Mgr inż. Marek Wilkus http://home.agh.edu.pl/~mwilkus Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej AGH Kraków Programowanie Arduino, Interfejsy użytkownika dla własnych urządzeń, Rozwiązywanie problemów, Uzyskiwanie informacji z czujników zewnętrznych, Sterowanie różnymi urządzeniami z własnego systemu, Projektowanie układów elektronicznych, Budowa układów elektronicznych. 1 Przypomnienie: Prawo Ohma Moc [W] 2 Przypomnienie: I prawo Kirchhoffa Napięcie [V] Rezystancja [Ω] Natężenie [A] 3 Źródło: Katalog ELFA Jak płynie prąd? 4 Jak płynie prąd? I maksymalne wyczerpanie zdolności zasilacza I=P/U=21/12=1.75A Zasilacz 12V/2A Zasilacz 12V/2A Żarówka 12V/21W R=U2/P=144/21=~6.85Ω...co i tak się zmienia... Żarówka 12V/21W Zwarcie - R minimalne Prąd płynie po linii najmniejszego oporu 5 6

Jak czytać schematy? Jak czytać schematy? Vcc, GND zasilanie, masa Vaa, Vbb, Vcc, - różne napięcia zasilania Połączenie przewodów Skrzyżowanie przewodów Magistrala (seria połączeń): 7 Elementy elektroniczne: Rezystor 8 Szeregi wartości E Każda następna wartość jest o tyle samo % większa od poprzedniej zaokrąglając do całkowitej w górę, Ogranicza prąd w obwodzie, Spadek napięcia na nim jest zależny liniowo od prądu przezeń płynącego, Istotna wielkość: Opór elektryczny R, [Ω] (Ohm), Najczęściej można dobrać bliską żądanej wartość w zadanej tolerancji (np. E12 10%) Najczęściej wartość zapisana jest w postaci kodu barwnego Szeregowe łączenie: R = R1+R2+R3+... Elementy o wartościach z szeregu są znacznie tańsze niż o wartościach na zamówienie. Równoległe łączenie: 9 Elementy elektroniczne: Kondensator Szereg E12 10 Elementy elektroniczne: Źródła częstotliwości Pojemność elektryczna [F] Dla prądu stałego - magazyn energii (szczególnie kondensatory wysokiej pojemności) Dla prądu zmiennego stanowi opór (tym mniejszy im większa pojemność lub f) Stąd ochrona przed zakłóceniami, usuwanie składowej stałej z sygnałów np. audio, filtrowanie przebiegów Istotna wartość: Pojemność (C) [F] Dla elektrolitycznych również rezystancja zastępcza (ESR). Rezonator kwarcowy źródło częstotliwości, Generatory scalone większa dokładność wyższa cena, TCXO (Thermally-Coupled Crystal Oscillator) najwyższa dokładność, jednak jeszcze wyższa cena, Istotne parametry: Częstotliwość [Hz] Dokładność [ppm] Istotne prawidłowe podłączenie: Łączenie równoległe: C=C1+C2+C3+ Kondensatory, Jak najkrótsze ścieżki do układu! Łączenie szeregowe: 11 12

Elementy elektroniczne: Dioda Elementy elektroniczne: Tranzystory Wzmacnianie, sterowanie lub przełączanie sygnałów, Działanie: Przewodzi prąd w jednym kierunku bardziej niż w przeciwnym, Używane jako prostowniki, separatory, stabilizatory (dioda zenera), Sprawne źródła światła (LED), Dioda Schottkyego szybsze działanie, mniejsza oporność w przód, Dioda Zenera przebicie w ściśle ustalonym napięciu wstecznym, Istotne parametry: Napięcie maksymalne w przód i wstecz, Maksymalne natężenie prądu w przód, Najczęściej stosowane: 1N4148 1N4001,...02 07 IB ~β*ib Istotne parametry: 13 Elementy elektroniczne: Układy scalone Różnorodne obudowy, Istotne parametry: w nocie katalogowej układu......mniej istotne również. Przykładowo: Atmega328 mikrokontroler, jednostka centralna Arduino, 7805 stabilizator 5V DC, DHT11 czujnik temperatury i wilgotności, ULN2803 Zestaw tranzystorów do sterowania, 74LS00, 74LS04 itp. - układy realizujące funkcje logiczne Warto używać podstawek (niska odporność na ciepło) 15 Układy cyfrowe Maksymalny prąd C-E Maksymalne napięcie C-E Prąd B-E dla pełnego otwarcia Wzmocnienie (β) 14 Źródło wykresu: http://www.antonine-education.co.uk/pages/electronics_1/electronic_components/transistors/intro_page_6.htm Scalone układy cyfrowe Różnorodne zastosowania,!β*ib IB Najczęściej obudowa DIP (14, 16 pin, rzadziej 18, max 24) lub odpowiednik, Realizują podstawowe funkcje logiczne, bramki, inwertery, liczniki, bufory, przerzutniki, rejestry itp. Najczęściej występujące serie: 74xx (technologia TTL) lub 40xx (technologia CMOS), Możliwe składanie układów realizujących dowolne funkcje logiczne. 16 Czego NIE mogą układy cyfrowe? Jeżeli stosowane są na raz układy technologii CMOS i TTL, często niezbędna jest konwersja poziomów: Wyjścia układów cyfrowych, w tym mikrokontrolerów AVR i Arduino, posiadają bardzo niską wydajność prądową (dla układów TTL ok. 1mA w stanie wysokim i 15-20mA w niskim, przy mikrokontrolerach AVR 20-40mA). NIE mogą bezpośrednio zasilać silników, LEDów mocy, żarówek, tym bardziej pompy czy grzałki. Niezbędne jest w tym wypadku użycie tranzystora. Jeżeli mocny tranzystor nie wystarczy, należy użyć tranzystora i przekaźnika. 1 1!!! W przypadku CMOS->TTL należy użyć bufora (np. 4096) względnie użyć sygnału z kilku wyjść. Źródło grafiki: http://hackaday.com/2015/08/03/how-cmos-works/ 17 18

Złącza Zworki i przełączniki konfiguracyjne Służą do wprowadzenia sprzętowej konfiguracji układu, Niska wytrzymałość prądowa! Niewielka liczba cykli użycia (w łącznikach DIP), Podczas projektowania należy pamiętać o bezpieczeństwie układu. Dla sygnałów i niskich prądów: Goldpin/IDC/ Złącze ML /SIL, DIL... Większe prądy: Grubsze złącza SIL Na zewnątrz obudowy: Złącza DB/DE szufladowe, Jack Wysokie częstotliwości: Złącza koncentryczne, BNC, Istotne parametry: Dopuszczalny prąd Maksymalne napięcie Warunki pracy 19 Pomiary Płytka stykowa 20 Napięcie w układzie: Woltomierz równolegle do źródła napięcia Pobierany prąd: Amperomierz szeregowo wraz z obciążeniem, Pomiary oporności rezystorów, pojemności kondensatorów: Element do zacisków miernika Szybkie wykonanie prototypu, Łączenie pól kabelkami z tzw. goldpin, Możliwość łatwej rekonfiguracji, Nie nadaje się do wysokich prądów 21 Metoda Muntza 22 Na przykład... Istnieje bardzo duża różnica techniczna pomiędzy tym jak układ POWINIEN być zrobiony a tym jak MOŻE być zrobiony, Ta różnica w eksploatacji jest marginalna. Jeżeli znane są punkty pracy układu, można go optymalizować. Wiele elementów jest w typowych zastosowaniach zbędne i układ może działać bez nich ( Muntzing ). Łącząc aplikacje różnych układów często włączamy nadmiarowe elementy, które można bezpiecznie usunąć. 23 24

Gdzie szukać informacji? Konstrukcja urządzenia (1) Literatura o elektronice, np.: 1. Specyfikacja problemu Nuhrman D. - Elektronika łatwiejsza niż przypuszczasz Horowitz P., Hill W. - Sztuka Elektroniki np. Zbieranie i przechowywanie informacji o dostarczonych produktach 2. Jakie urządzenia wejścia i wyjścia są potrzebne? np. Wejście: Czytnik kodów kreskowych, klawiatura, Wyjście: Karta SD, wyświetlacz, beeper, LEDy Rozdziały teoretyczne w katalogach Darmowe kursy, np.: Talking Electronics: http://www.talkingelectronics.com/pay/tei-index-full.html Czytnik kodów Play-Hookey kurs elektroniki cyfrowej LCD http://www.play-hookey.com/ LEDy Elportal http://elportal.pl/podstawy-elektroniki/ Noty katalogowe układów, Gotowe projekty w sieci, Badanie istniejących urządzeń, 25 Konstrukcja urządzenia (2) Odpowiednio dobrany sterownik oszczędza porty I/O Zasilanie urządzeń czy potrzebujemy dodatkowych źródeł zasilania? 3. Wybór platformy systemu, ocena wydajności, możliwości rozbudowy i dostosowywania. Czytnik kodów LCD rs232 26 Konstrukcja urządzenia (3) 3. Czy któreś z tych urządzeń wymaga sterowników? Czytnik kodów Karta SD Klawiatura LCD rs232 LEDy Klawiatura Dzielnik napięcia Stabilizatory LEDy Karta SD Klawiatura Dzielnik napięcia UNO Stabilizatory Karta SD 27 Konstrukcja urządzenia (4) 28 Konstrukcja urządzenia (5) 4. Szkielet programu: Definicje, Ustalenie ról wejść/wyjść, założenia programu, podstawowe procedury (+ zaślepki funkcji) #define KEYBOARD A0 5. Przedprototyp (płytka stykowa), testowanie, dopełnianie i udoskonalanie programu korzystając z połączenia USB do Arduino. Rysowanie i poprawki schematów częściowych (sterowników poszczególnych urządzeń). #define LED1 A1 void store_number() { setup { pinmode loop {... 10..13 SD Card I/O A0 keyboard in A1..A5 LED out 2..5, 6, 7 - LCD 0,1 RS232 for Scanner 29 30

Konstrukcja urządzenia (6) 7. Końcowe rozwiązanie kwestii zasilania gotowego urządzenia 8. Projektowanie końcowego schematu. Zaprojektowanie i wykonanie płytki drukowanej łączącej mikrokontroler i niezbędne interfejsy. Końcowe testy i poprawki, umieszczenie układu w obudowie. Dziękuję za uwagę 31 32