Menu

Email: SakulRaider@seznam.cz

Servery:

Dnes návštěv: 364  On-line: 2

Elektronika

uProcesorové konstrukce

 - Velký displej nejen pro stopky

Velký displej nejen pro stopky

Na četné žádosti o velký displej k Hasičským stopkám, jsem se rozhodl tedy navrhnout následující řešení. Snažil jsem se o co možná nejuniverzálnější konstrukci, provedenou tak, aby byla bez nutnosti zásahu do stopek použitelná na všechny předchozí i budoucí verze. Zároveň je kompatibilní prakticky s jakýmkoli zařízením, jež používá sedmisegmentové LED zobrazovače s multiplexním řízením. Takže je použitelné například i pro různé hodiny, teploměry a další zařízení.
Celý displej se skládá z několika modulů, jež značně ulehčují montáž a zároveň tak přispívají právě k požadované univerzálnosti. Hlavní součástí je tedy 7misegmentový zobrazovač řízený procesorem a připojovaný na sériovou sběrnici. Obsahuje 116LED diod o velikosti 5mm z nichž je sestaven jeden znak displeje. Použitím několika takovýchto znakovek dosáhneme kompletního displeje, jež může teoreticky obsahovat až 15 7segmentových zobrazovačů. Každý zobrazovač obsahuje i 4xDIP switch, kterým se nastavuje adresa, která je na sériové sběrnici nutná k identifikaci příchozích dat a správnému zobrazování. Ve spojení s Hasičskými stopkami jsou použity následující adresy:
0 (DIP-0000) – adresa pro dvojtečky
1 (DIP-1000) – adresa prvního zobrazovače (setiny)
2 (DIP-0100) – adresa druhého zobrazovače (desetiny)
3 (DIP-1100) – adresa třetího zobrazovače (vteřiny)
4 (DIP-0010) – adresa čtvrtého zobrazovače (desítky vteřin)
5 (DIP-1010) – adresa pátého zobrazovače (minuty)
6 (DIP-0110) – adresa šestého zobrazovače (desítky minut)
10 (DIP-0101) – adresa sedmého zobrazovače (indikace terčů)
Adresa (2) na DIP (DIP-0100) je vždy zleva, adresování je dobře patrné z fotografií v dokumentaci. Adresa 0 je nastavena na pevno a nelze ji měnit. Je určena k ovládání dvojteček na displeji. Tyto dvojtečky jsou ovládány samostatně, přímo z desky napájecího zdroje pro displej. Adresy 1-6 jsou pak jednotlivé zobrazovače v displeji stopek a je nutno je správně nastavit jednotlivým 7misegmentům ve velkém displeji. A konečně adresa 10 je určena pro poslední 7misegment, na kterém se zobrazují doplňující informace a to hlavně o koncových spínačích v jednotlivých terčích. Tedy pokud je zobrazen znak P jedná se o data náležící pravému terči. Znak L je pro terč levý a ještě je možno zobrazit znak U, který signalizuje ukončení měření a také připravenost pro měření nové. Jde vlastně o náhradu dvou LED na malém displeji stopek.
Další součástí displeje je modul zdroje. Tento modul v sobě sdružuje opět několik funkcí. Hlavní je samozřejmě regulovatelný zdroj. Protože zapojení LED diod v 7misegmentovém zobrazovači je sériovo-paralelní je pro jeho napájení nutné napětí kolem 24V. To v běžných polních podmínkách může být problém (většinou je dostupných 12V z palubní sítě automobilu nebo prostě z akumulátoru), a proto je zde spínaný měnič v zapojení STEP-UP, který mění a zároveň stabilizuje napájecí napětí displeje z 12V na požadovaných 24V. Toto napětí je regulovatelné pomocí trimru R7 v rozmezí 15-30V, čímž je možno vlastně nastavovat jas celého displeje. Další součástí zdroje je konektor RS232 a převodník, kterým jsou propojeny stopky (převodník) s displejem. Odtud se pak odesílají veškerá přijatá data na interní sériovou sběrnici odkud si pak jednotlivé 7misegmenty data čtou a následně je zobrazují. Je zde i obsažen procesor, který řídí zobrazování dvojteček. Možná se zdá zbytečné použití procesoru jen pro zobrazování (řízení) dvojteček, ale jinak to bohužel nebylo dost dobře možné. V případě, že není nutno dvojtečky zobrazovat, není ani potřeba osazovat tento procesor.

Modul 7misegmentovky

Jak už bylo zmíněno dříve, sestává ze 116LED o průměru 5mm sestavených do jednotlivých segmentů. Každý segment má dvojici omezovacích rezistorů, jejichž hodnotou nastavujeme požadovaný proud při daném napětí. Zde je napájení každého segmentu zvoleno na 24V s tím, že pokud se napětí pohybuje v rozmezí 18-30V lze tak řídit jas. Spínání jednotlivých segmentů je řešeno pomocí integrovaného obvodu IC1 ULN2004. Přímo na pin9 IC1 lze přivést pomocí propojky JP2 GND, čímž se aktivují všechny segmenty. To slouží pro kontrolu, zda všechny LED fungují. O samotné řízení zobrazování a dekódování přijímaných dat se stará mikroprocesor PIC16F628A. JP3 slouží k nahrání programu do procesoru. Zde je nutno upozornit na fakt, že při nahrávání nesmí být aktivní v pozici ON 4 switch (S1-4). Pomocí DIP switche se pak nastavuje adresa daného 7misegmentu (viz popis v úvodu). Díky tomu, že napájecí napětí je 24V je ještě zařazen stabilizátor 78L05, který stabilizuje napětí 5V pro procesor. Jako poslední je pak JP1, přes který se 7misegment připojuje na sériovou sběrnici. Přičemž význam pinů je následující:
1. – Není použit, i když je připojen na port RB3 procesoru
2. – Není použit, je připojen na TX kanál procesoru
3. – Napájení +24V
4. – RX kanál pro příchozí data na sběrnici
5. – GND
 

Kompletní schéma zapojení najdete níže:

 

Deska plošného spoje:


Plošný spoj je zhotoven na jednostranné desce o rozměru 160x85mm.

 

Osazovací plán:

 

Při osazování je potřeba pracovat pečlivě, obzvláště pak okolo procesoru, kde jsou spoje taženy mezi vývody. Pro procesor by se měla osadit patice DIL18. Taktéž nezapomeňte osadit 3 drátové propojky.

Modul zdroje

Modul zdroje se stará o několik věcí. V první řadě jde o spínaný zdroj STEP-UP sestavený za použití integrovaného obvodu LT1070. Tento obvod je výhodný, neboť již na svém čipu sdružuje vše potřebné a je třeba jen doplnit tlumivku a diodu. Měnič je tedy sestaven podle katalogového doporučení výrobce, z čehož vychází i hodnoty součástek. Samotný integrovaný obvod a dioda jsou umístěny na menším chladiči určeném pro montáž do PCB. Zde je důležité nezapomenout osadit izolační podložku a průchodku pod diodu. Kmitočet vnitřního oscilátoru je dán RC členem R2 a C10. Výstupní napětí je pak nastaveno za pomoci děliče tvořeného R3, R4 a trimrem R7, kterým se nastavuje výstupní napětí a tím i jas displeje.
Další částí je převodník z RS232 na USART. Ten je tvořen obvodem IC1 MAX232 a kondenzátory C6-C9. Připojovací konektor je pak použit Canon9 Male do PCB 90°. Převedené signály z převodníku jsou poté vedeny jak na sériovou sběrnici konektorem JP1, tak do procesoru PIC16F268A, který se stará o řízení dvojteček. Tyto dvojtečky jsou spínány pomocí tranzistoru Q1 a vyvedeny jsou na JP3. Pokud dvojtečky nepožadujeme, není nutné procesor vůbec osazovat. Pro signalizaci blikání dvojteček je použita LED2 přímo ve zdroji.
A samozřejmě je zde také stabilizátor 78L05 na 5V pro napájení procesoru. Napájení celého modulu zdroje 12V je pak pomocí svorkovnice X2. Jištění je provedeno trubičkovou pojistkou 3-4A. Dioda D1 slouží jako ochrana při přepólování, tak že se přes ni uzavře zkrat a dojde k přepálení pojistky. Zelená LED1 signalizuje, že napájení 5V je v pořádku.  

Schéma zapojení je zde:

 

Deska plošného spoje:


Plošný spoj je zhotoven na jednostranné desce o rozměru 160x80mm.

 

Osazovací plán:

 

Při osazování je potřeba pracovat pečlivě, obzvláště pak okolo procesoru, kde jsou spoje taženy mezi vývody. Pro procesor by se měla osadit patice DIL18. Taktéž nezapomeňte osadit 2-3 drátové propojky.

Na tomto obrázku je patrné zapojení konektorů pro sériovou sběrnici (5) a pro dvojtečky (3):

 

Modul převodníku

Tento modul převodníku se stará o převádění signálů přímo z displeje stopek na sériovou komunikaci. Tím je zajištěn pohodlný přenos dat z malého displeje stopek do našeho velkého displeje. Jak si můžete všimnout na obrázku, převodník je dost podobný elektronice samotných stopek a je možno ho montovat přes distanční sloupky přímo nad elektroniku stopek. V podstatě obsahuje pouze stabilizovaný zdroj 5V tvořený C1, C2, C3 a IC3 78L05. Dioda D1 slouží jako ochrana v případě přepólování napájecího napětí, které se připojuje na svorku X2, kde X2-1 je kladný pól (+) a X2-2 je záporný pól (-). Napájení je možno volit v rozsahu 8-24V. Ideálně přímo ze stopek za diodovým můstkem. Zdroj obsahuje ještě LED1, která signalizuje přítomnost napájecího napětí. Pak už je tu jen převodník na RS232 tvořený integrovaným obvodem IC2 MAX232 a čtyřmi kondenzátory C4-C7. Výstup RS232 pak tvoří konektor X1 Cannon9 M.
Vše ostatní je už převodník sám, kde byl použit stejný procesor IC1 jako ve stopkách, tedy PIC16F873A. JP3 je programovací konektor (servisní). JP2 je konektor pro připojení signálů z displeje stopek. Zapojení přesně odpovídá původnímu zapojení ve stopkách. Zde je důležité upozornit na fakt, že je nutné převodník připojovat přímo na vývody procesoru stopek, tedy ne, až za omezovací rezistory. Protože díky připojenému displeji ve stopkách by nebyly signály o dostatečné napěťové úrovní pro zpracování procesorem převodníku. Pokud by malý displej nebyl ke stopkám připojen je možno JP2 připojit přímo do konektoru displeje ve stopkách.
JP1 se pak připojuje přímo na řízení anod displejů, tedy na kolektory tranzistorů ve stopkách. Pro zajištění správných napěťových úrovní jsou ještě připojeny v převodníku rezistory R3-R8. Jumperem JP7 se potom volí zda se jedná o displej se společnou anodou nebo katodou. V případě stopek jde o společnou anodu a tak se jumper osadí na piny 1/2 JP7. V případě použití převodníku s displejem se společnou katodou by se musel osadit i jumper JP8 (v současné době převodník tuto možnost nepodporuje).
Jumpery JP4 a JP5 slouží k volbě přenosové rychlosti na RS232 (v současné době převodník tuto možnost nepodporuje).
JP6 je servisní pro přímé propojení převodníku a 7segmentového zobrazovače (na krátkou vzdálenost). V běžném provozu se stejně jako JP3 nepoužívá.
Ještě jedna věc závěrem. Ti pozorní si možná všimli připojeného +5V na pin1 u X1 a stejně tak i u zdroje. Toto nemá zatím funkci, ale počítal jsem s možností bezdrátového propojení stopek a displeje. A toto mělo být napájení bezdrátového modulu připojeného právě místo kabelu do X1. Proto, pokud používáte k propojení kabel, je nutno přeškrábnout (přerušit) cestu na plošném spoji právě k pinu 1 u X1. V další verzi tam bude Jumper (pokud nějaká další verze bude).  
Seznam všech použitých součástek ke všem modulům najdete v dokumentaci na konci článku.
 

Schéma zapojení převodníku:

 

Deska plošného spoje:


Plošný spoj je zhotoven na jednostranné desce o rozměru 10x75mm.

 

Osazovací plán:

 

Při osazování je potřeba pracovat pečlivě, obzvláště pak okolo procesoru, kde jsou spoje taženy mezi vývody. Pro procesor by se měla osadit patice DIL28. Taktéž nezapomeňte osadit 3 drátové propojky.

Dokumentace - AKTUALIZOVÁNO 12.02.2017

No a na závěr si zde můžete stáhnout veškerou dokumentaci pro stavbu. Je zde i projekt pro Eagle.
DOWNLOAD
Diskusi pro tuto konstrukci najdete ZDE.

ZMĚNY:
12.02.2017 - Z dokumentace byly odstraněny všechny staré verze PCB, které již nejsou aktuální a z mé strany již nejsou podporovány. Tímto byla tedy dokumentace aktualizována a zpřehledněna. Nicméně na webu v článku jsou stále staré soubory a proto zásadně používejte jen tyto v dokumentaci.
14.11.2015 - Do dokumentace byla přidána DEMO verze programu pro zobrazovač.

Podpořte tuto konstrukci

Pokud Vás tato konstrukce zaujala nebo Vám dobře slouží, můžete ji podpořit volitelnou částkou. Stačí kliknout na tlačítko DONATE, zadat požadovanou částku, kterou chcete přispět na další rozvoj této a jiných konstrukcí, poté stiskněte Update Total a přihlaste se k odeslání příspěvku. Za jakékoli příspěvky předem děkuji a věřím, že zde najdete mnoho dalších zajímavých konstrukcí, které třeba vzniknou právě díky Vám.

 

 

Prohlášení

Tato konstrukce je z mé hlavy a proto není povoleno bez mého souhlasu přejímání na jiné stránky nebo komerční využití. Je povoleno se pouze odkazovat na tento web a tuto konstrukci. Pro více informací mne stačí kontaktovat. Zároveň nepřebírám jakoukoli odpovědnost za chování zařízení a případné škody spůsobené použitím tohoto zařízení, ať by byly jakéhokoli rázu. Zařízení je určeno pouze k užití pro vlastní potřebu.
V této konstrukci je použit program (program mikrokontroleru), na který se vztahují autorská práva. Jakýkoli prodej není bez souhlasu autora možný.

 

Můj Youtube kanál:

fb-large.png, 5,8kB
Copyright © Resi-Design 2017 www.resi-design.cz.
TOPlist