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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Couplage d'un multimètre numérique avec un ordinateur. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure La connexion d'un multimètre de petite taille à un ordinateur personnel permet un traitement statistique des résultats d'une série de mesures. Par exemple, il est possible d'étudier la répartition des paramètres d'un groupe de composants ou les changements de tension et de capacité des batteries pendant la décharge. On peut imaginer bien d'autres applications d'un tel « tandem », dont la création est décrite dans cet article. Récemment, les multimètres de la série 830, par exemple DT830 ou M-830, se sont répandus parmi les radioamateurs. Ils ont une erreur relativement faible, ce qui leur permet d'être utilisés pour une large gamme de mesures. À l'aide de l'appareil proposé, vous pouvez saisir les données du multimètre dans un ordinateur pour un traitement ultérieur. Les multimètres dotés de cette fonctionnalité ont généralement une interface RS232 et sont relativement chers. L'adaptateur proposé est fabriqué à partir de composants peu coûteux et largement disponibles. Les données numériques sont lues directement à partir des broches ADC du multimètre et transmises via une liaison série. Il n'est pas recommandé d'utiliser des multimètres pour ce raffinement, dans lesquels une puce ADC est installée dans une version sans cadre. Le cœur des multimètres de la série 830 est le CAN ICL7106 (analogue domestique du K572PV5 ; la description peut être trouvée dans [1]). La description du fonctionnement et le schéma du multimètre se trouvent dans [2, 3]. L'ADC interagit avec l'écran LCD via un contrôle statique [4] - chaque élément d'image est contrôlé via une sortie séparée du microcircuit, à laquelle des impulsions de tension rectangulaires sont appliquées, déphasées de 0° ou 180° par rapport aux impulsions appliquées au fil indicateur commun. Si les phases des sorties LCD coïncident, le segment n'est pas excité. Le dispositif proposé se compose de deux parties : un bloc de conversion des données de l'ADC (multimètre LCD) et un bloc de transmission des données vers un ordinateur. Dans l'unité de conversion, des registres à décalage CMOS à chargement parallèle DD1-DD3 sont utilisés pour déterminer l'état des sorties de commande à faible courant de l'indicateur (Fig. 1).
L'appareil fonctionne comme suit. À un niveau bas sur la broche 1 des registres DD1-DD3, un chargement asynchrone est effectué. Une fois qu'un niveau haut est appliqué à cette broche (via la ligne RD), les données sont fixes, qui sont décalées le long du bord des impulsions d'horloge sur la broche 2. Les données sont extraites de la broche 9 du registre DD3 vers le bus DATA. Étant donné que le code à sept segments est redondant (bits de ce / - "superflus"), des informations sur les virgules peuvent être transmises en plus dans ces bits. Ces informations sont extraites des bornes 12 et 16 du multimètre LCD. Ces broches peuvent être connectées aux collecteurs des transistors ou directement à l'interrupteur multiposition du multimètre. Cet interrupteur, à son tour, les commute directement sur le positif de la batterie (haut). Cet état ne permet pas de distinguer les virgules à un niveau haut sur la broche BP (broche ADC 21). Les deux virgules seront annulées car il y a un niveau haut sur les sorties 12 et 16 du LCD. L'unité de transfert de données peut être construite de différentes manières. Sa version simple est présentée sur la Fig. 2. Il sert à correspondre au port LPT et est entièrement logé dans un boîtier de connecteur XS1 approprié. L'alimentation est fournie à partir d'une source externe avec une tension de 9 ... 15 V. Les connecteurs XP2 et ХРЗ sont connectés à l'aide d'un câble plat avec les connecteurs correspondants - IDC-10F. La prise XP2 peut ne pas être présente si le câble est connecté directement au port. Une fois le connecteur XP2 déconnecté, les microcircuits DD1-DD3 sont hors tension et le multimètre peut être utilisé de la manière habituelle. La transmission des données est entièrement contrôlée par l'ordinateur. Le code source du programme de contrôle pour DOS se trouve dans le fichier m_lpt.cpp [5].
La version donnée du bloc n'a pas d'isolation galvanique, elle doit donc être utilisée avec beaucoup de précautions. Par exemple, une tension de 30 V entrant dans le port LPT lors d'une panne de la puce ADC peut endommager la carte mère. Pour éliminer cette lacune, un schéma plus complexe de l'unité de transmission de données a été développé (Fig. 3). Il s'agit d'un microcontrôleur avec isolation galvanique et transmission de données via un canal série RS232. L'utilisation d'un microcontrôleur à puce unique a permis de minimiser la consommation d'énergie et de réduire les dimensions.
Le microcontrôleur PIC12F629 dispose de 1024 64 mots FLASH de mémoire de programme, de 6 octets de mémoire de données, de 4 ports d'E/S et d'une fréquence d'horloge interne de 232 MHz. Il ne dispose pas d'émetteur-récepteur matériel (USART), le protocole RS4 est donc reproduit par logiciel. Le microcontrôleur est alimenté par un générateur d'horloge interne de 12 MHz, pour lequel un calibrage logiciel est fourni. De plus, le bloc peut utiliser le microcontrôleur PIC675F12, identique au PIC629F10 avec un CAN supplémentaire à quatre canaux (6 bits). D'autres paramètres de ces microcontrôleurs et la documentation technique peuvent être trouvés dans [7, XNUMX]. La programmation peut être effectuée à l'aide du programmateur EPIC. Le firmware est indiqué dans le tableau. Tous les éléments du bloc selon le schéma de la Fig. 3, à l'exception du connecteur XP4, peut être placé à l'intérieur du boîtier du multimètre, connecté au port COM avec un câble de modem conventionnel. Les données d'information sont émises sous forme de paquets de deux octets sur demande. Une requête via l'optocoupleur U3 est formée au niveau de la broche 7 DD5 par une chute de signal de haut en bas, ce qui correspond à la transmission d'un octet zéro par l'ordinateur. Après réception de la demande, dans les 3 ms, les données sont chargées depuis les registres DD1-DD3 et converties. Ensuite, le premier octet est transmis (2 ms pour une vitesse de 4800 bps) et une pause de 3 ms est maintenue. Après cela, le deuxième octet est transmis et le bloc de transfert de données est désactivé jusqu'à la prochaine requête. Le format des octets transmis est illustré à la fig. quatre.
NUM1 - le chiffre le plus significatif de l'écran LCD, NUM4 - le chiffre le moins significatif, respectivement. KF - coefficient par lequel la valeur de l'indicateur obtenue est divisée. Par exemple, les lectures de l'indicateur (-12,36) correspondront à : NUM=1, NUM2=2, NUM3=3. NUM4=6, KF=100, ZNAK=1. Les optocoupleurs à isolation galvanique relativement lents ne peuvent pas fonctionner à des vitesses supérieures à 9600 2400 bps, bien que 4800 1 bps soient suffisants dans cet appareil. Le micrologiciel du microcontrôleur spécifie un débit en bauds de 2 5 bps. Le nœud de sortie de l'unité de transmission est réalisé sur les optocoupleurs U6 et U5 selon un schéma symétrique. Les différents niveaux aux broches 5 et 6 de DD3 activent la diode électroluminescente de l'un des optocoupleurs. Les résistances R1 et RXNUMX sont utilisées pour protéger le port COM en cas de mauvaise installation ou d'autres dysfonctionnements. Le circuit de demande d'optocoupleur (UXNUMX) est réalisé selon un circuit asymétrique. La diode VDXNUMX sert à protéger la LED de l'optocoupleur de la tension inverse à l'entrée. Quelques mots maintenant sur le fonctionnement du logiciel. Le logiciel de contrôle de l'ordinateur et du contrôleur PIC est construit de la même manière [8]. Chaque cycle de conversion des données numériques de l'écran LCD du multimètre comprend les étapes suivantes. Tout d'abord, les informations sont enregistrées (écrites) dans les registres, puis elles sont séquentiellement décalées et lues en mémoire, tous les chiffres sont inversés à un niveau élevé au niveau de la broche 21 (BP) de l'ADC, le signe, les virgules et le chiffre de poids fort de l'écran LCD est lu, les chiffres restants de l'écran LCD sont convertis, vérification des erreurs. Le programme du contrôleur PIC regroupe en outre les données sur deux octets et les transfère sur un canal série.
Au lieu des optocoupleurs U1, U2 indiqués sur le schéma, vous pouvez utiliser le double appareil TLP521-2. Condensateurs C2, C3 - K50-35 ou autres petits. Condensateurs C1, C4 - céramique. Résistances - toutes, conçues pour un montage en surface (taille 1206). Le type de connecteur XS1 dépend de la rallonge utilisée (sur le schéma il est indiqué pour un câble d'imprimante standard). Le circuit imprimé est fabriqué individuellement pour le modèle de multimètre existant et placé à l'intérieur de celui-ci. Les puces DD1-DD3 sont montées sur la surface du circuit imprimé des deux côtés. Sur le même circuit imprimé, les éléments du dispositif représenté sur la Fig. 3. La prise XP4 est installée directement sur le corps du multimètre. Vous pouvez utiliser un analogue importé du registre KR1564IR9 - 74NS165 dans un boîtier à montage en surface. Ensuite, les microcircuits DD1-DD3 sont montés sur un circuit imprimé simple face mesurant 50x13 mm, et les éléments restants sont montés sur un circuit imprimé séparé. Cependant, en raison du pas réduit des broches (1,27 mm), l'installation est beaucoup plus compliquée. Dans le régulateur de tension DA1, il est possible d'utiliser 78L05, KR1157EN5A ou KR1157EN502A, en tenant compte de la différence de numérotation des broches. littérature
Auteur : V.Stepnev, Moscou
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