Tai paprasčiausia PCB nes buvo vietos ant didesnės. Todėl bet ką sudėjom skubėdami. Gavosi toks niekalas:

Su esamu softu “aparatas” sureaguoja į bet kokį IR signalą iš distancinio ar šiaip trugdį ir pamirguliuoja RGB LEDais. Taip biški random spalvas reguliuoja. 90S2343 čipukas labiau tinkamas asemblerio mazochistams, bet pavyko įterpti ir C kalbos programą.
Continue reading →

Viskas prasidėjo nuo gero žmogaus vardu Valentinas kuris man padovanojo Maxim Semiconductos MAX44007 mikroschemą. Aišku mikroschema šlykščiai maža. Tačiau aš prieš keletą mėnesių atradau kiniškų PCB gamybą, tai pakeliui užsakėm perėjimą iš nesveikų 6 kojų UTDFN-Opto-EP korpuso (2×2 milimetro) į kiek labiau sučiupinėjamą senovišką DIP/DIL.

Mikroschema bendrauja su procesorium per I2C busą. Todėl pajungimas prie mano senoviškos ATMEGA 16 bandymų plokštės paprastas… tik vienas bet. Max čipukas mažavoltis, jo negalima jungti prie 5V maitinimo ir logikos. O mano senoji plokštė maitinasi iš USB porto- 5V. Todėl teko pasielgti paprastai- sumontuoti 3V stabilizatorių Max čipukui ir panaudoti keletą rezistorių, kad buferizuoti ir slopinti duomenų signalus. Kaip stabilizatorius suėjo LM1117 tipo mikroschema, o suderinimui kiloomo eilės rezistoriai. Ant PCB be mikroschemos ir kondensatoriaus į Vcc3.3 yra dar du I2C pullupai. O gal ir pull-downai 🙂 nes USB-MEGA plokštė pati bando daryti pull-up į 5V. Oscilografas parodė, kad signalai ant MAX44007 mikroschemos kiek viršija 3.3V, tačiau viskas veikia.

Nuotraukoje su kiek senesniu softu. Gale straipsnio kiek naujesnis, kuris rodo ir skaičius po kablelio. Viskas kiek daryta skubotai ir nenaudojamas INT signalas. Paprasčiausiai testas. Kiek keistokai atrodo ir pati liuksų skaičiavimo matematika- ten tokia makalynė su bitais daroma. Tačiau slankiojo kabelio matematika nepanaudota.
Ten kur softas “lieja išmintį” tai tiesiog lengva higienos normų interpretacija. Rodo ar galima pvz. lituoti SMD mikroschemas ar dar įjungti lemputę kokią.
Bugas softe (nedarantis įtakos veikimui): kažkodėl nenusiskaito du registrai nuosekliai (3 ir 4), todėl nuskaičiau aš juos po vieną baitą. Lygtai pagal datašyta turėtu nusiskaityti.

Programinė įranga: (source code ir sukompiliuotas HEX failas ).

Tai naujos firmware pristatymas mano savadarbiui elektros matuokliui (vatmetrui). Kaip ir minėjau senesnėse žinutėse, pirminis firmware yra tik greitas juodraštis, kad pasitikrinti ar prietaisas veikia. Sukalibruoti seną versiją tai tik skausmas šiknoje- visos konstantos surašytos ir hardcoded į programą. O tai baisuokliškai nepatogu. Specialiai pasidariau dar vieną matuoklį. Šį kartą panaudojau 3 fazių skaitiklio korpusą. Geležies lygyje matuokliai nesiskiria, nebent tuo, kad padaryti LED mirksiukai kurie demonstruoja aktyvios ir reaktyvios energijos “kvantus” ir dar sumontavau I2C duomenų šynos kištuką. Pats PCB kiektai skiriasi nuo pirminės versijos.

(PF rodmenys dar neteisingai skaičiuojami)

Pagrindiniai skirtumai firmwarėje:

1. Visiškai atsisakyta slankiojo kablelio matematikos. Softo ilgis sumažėjo nuo ~9K iki 5.5K. Manau softas pasidarė ir greitesnis. Softas sumažėjo nežiūrint į tai, kad parašytas visas RS232 interaktyvus valdymas.
2. Prietaiso valdymas, kalibravimas per terminalinę programą pajungta per optinę jungtį (57600 8N1). Šiaip aš pradžioje projektavau kelis mygtukus. Bet vėliau nusprendžiau, kad dėl saugumo, jokių mygtukų nebus.

(čia matosi ATH komandos rašymas kad išjungti duomenų srautą. Plačiau apie tai kiek žemiau.)

3. Šios versijos softas naudoja didesnį LCD ekraną. Tačiau tai padaryta tik dėl mano patogumo. Programos softas leidžia visus skaičiukus sudėti kompaktiškiau. Ir šiaip, kam reikalinga dažnio indikacija? 🙂
4. Visi konfiguraciniai skaičiukai (bent jau tie kuriuos aš palaikiau svarbiais) išsaugomi atmegos EEPROMe.
5. 16 kilobaitu I2C mikroschema dar nepanaudota. Tiesa, firmware leidžia nusiskaityti per consolę jos turinį.

Kalibravimas

Kalibravimas atliekamas pagal Analog device rekomendacijas- skaityti datasheetą. Kalibracija labai sunki dėl reikiamų prietaisų ir elektros tinklo sąvybių. Mumi prireiks: kintamos srovės TRUE RMS voltmetro ir ampermetro, reguliuojamo 50Hz stabilaus (! beviltiška) šaltinio, kelių aktyvinių apkrovų (kiek galima didesnės galios- kokių 5kW, 2kW ir ko nors mažesnio). Jokių induktyvinių elementų, grynas R. Toliau reikės reaktyvinių apkrovų, irgi kiek galima didesnių- kondikų ir droselių (trafų be apkrovos)… ir gerai būtų kontrolinių vatmetrų… bet čia jau beviltiška. Pati mikroschema deklaruoja gana didelį tikslumą: 0.2%, tačiau buitinėm sąlygom tas tikslumas nepasiekiamas dėl kalibravimo sunkumų.

Primityvus kalibravimas:

Pajungiam prietaisą prie elektros tinklo, be apkrovos. Pasijungiam terminalą. Naujai užprogramuotas matuoklis rodo visiškus briedus (šimtai ar dešimtys kW ir panašiai), mirkčioja ledai, terminale bėga bet kokie skaičiai ir kas antroje eilutėje pranešimas apie pertraukimą (interrupt=454AF ar panašiai). Tai todėl, kad kai ištrini atmega (bent jau pas mane), jos epromas buna užpildytas FF reikšmėm. O tai žvėriški daugikliai.
Nekreipdami dėmesio į chaosa terminale (ir LCD ekranėlyje) rašom DIDŽIOSIOM RAIDĖM:

AT&F

Po šios komandos chaosas turi apsiraminti, voltai, amperai, vatai ir kiti turi pasidaryti bent jau panašūs į realius. Terminale nebeturi rodytis “interrupt” pranešimai. Interrupt- tai kai atmega nebesuspėja nuskaityti sukauptos energijos ir ADE registrai persipildo.
Terminale dabar turi bėgioti gražios duomenų eilutės (kurios lengvai importuojamos į elektronines lenteles). Tačiau šie skaičiai nervija. Todėl rašom komandą kuri išjungia rodymą:

ATH

Darba matome OK pranešimą ir terminalo langas nebekvailioja. Jei išjungsim maitinimą, vėl viskas bus iš pradžių, todėl šiuos “fabrikinius nustatymus” reikia surašyti į atmegos eepromą. Todėl rašom komandą:

AT&W

Dabar perkrovus visą prietaisą (cycle power) viskas turi būti normalu. Tas pats, jei išprovokuoti perkrovimą ir softwariškai su komandą ATZ , tai paprasčiausias ciklas ir atmega persikrauna dėl watchdog suveikimo.
Galima softwariškai perkrauti ir ADE7758 čipą komanda ATA.
Beja, jei norite vėl matyti duomenų eilutetes, parašykit komandą ATG.

Pajungiam voltmetrą prie prietaiso ir matuojam įtampą. Ji aišku nesutaps su prietaiso nuskaityta. Dabar reikia parinkti du 12 bitų skaičius. Tai daugiklis ir DC poslinkis (offset). Mano matuoklois naudoja tik C fazės rodmenis, tai mus dominantys registrai yra 0x26 (gain) ir 0x35 (offset). Gain galima pasikaičiuoti lyginant prietaisų parodymus ir žinant kad šis registras keičia ±50% with a resolution of 0.0244%/LSB. Vyriausias bitas yra ženklas. O galima iš palubinsko rašyti skaičius kol voltmetrai sutaps. Pas mane jie pradeda panašiai rodyti prie 0x478 reikšmės. A tiesa, užmiršau parašyti, visi skaičiai tik šešioliktainiai.
Rašom į Gain registrą su komanda:

ATX262000478

Čia ATXnnlmmmmmm. nn- registro numeris, l- ilgis baitais (1-3), mmmmmm- registro reikšmė. Būtini 000 priekyje (leading zeros).
Nuskaityti bet kurio registro reikšmę iš ADE mikroschemos:

ATYnnl

Čia nn- registras, l-ilgis baitais.
Rašant ir skaitant būtina pasidomėti kiek bitų ir atitinkamai baitų turi registras. Gain registras 12 bitų. Jį dapildom iki 24 bitų nuliais. Čia dėl to, kad softas kvailas 🙂 O SPI persiuntimas tik po 8 bitus, tai jei 12 bitų, vistiek į mikroschemą įsirašo 16 bitų. Iš čia ir ilgis- 2 baitai.
Firmware beveik neturi apsaugos nuo kvailų veiksmų, todėl laikykit šalia instrukcijas.

Grįžtam prie kalibravimo. Pakeičiam įtampą su kokių LATRu ir vėl žiūrim ką turim. Pastebim, kad įtampos rodymas kiek skiriasi. Čia paprasta matematika, priklausomybės formulė korekcijom:

U=Uin*x+a

Tas a ir yra DC offset, kurį ir rašom į registrą 0x35. Taip smaukom skaičius, kol voltmetras pradeda rodyti teisingai. Pastačius įtampą į vietą pereinam prie srovės. Čia registrai Igain=0x29 ir Ioffset=0x38.

Teoriniai paskaičiavimai, kodėl parinkti kai kurie koeficientai aprašyti firmwares source faile. Tas aktualu tiems žmonėms kurie norės panaudoti kitokius srovės transformatorius ar įtampos daliklius. Aišku galima pasiskaityti ir datasheetą, tačiau ten viskas “ant pirštų” paaiškinta.

Viskas lygiai taip pat reguliuojasi- tik dabar matuojam srovę su etaloniniu ampermetru.

Pastačius U ir I, pažvelgiam į VA parodymus. Čia paprasčiausias voltu ir amperų sudauginimas. Čia jau rodos nėra offset registro, tačiau yra gain registras (0x32). Čia reikia tai sureguliuoti, kad rodytų voltų ir amperų daugybos rezultatą.

Pastačius VA einam prie svarbiausio skaičiaus- vatų. Kol apkrova grynai aktyvinė, VA ir W parodymai turi sutapti. Tačiau vistiek rekomenduočiau pasijungti etaloninį vatmetrą. Čia mums vėl du registrai Wgain=0x2C ir Woffset=0x3B.

Dabar prasideda mistika. Datasheetas sako prijunkit 0.5 cos fi apkrovą. Nu ir kur ją gauti? Niekaip. Vienintelis sprendimas- jungti kondensatorių. Nedidelis kondensatorius- 20…40uF, naujas, geriau polipropileninis, su tikrai gera izoliacija ir storais laidais turi generuoti tik reaktyvinę galią. Ją galima net pasiskaičiuoti pasiskaičiavus kondiko reaktyvinę varžą. Taip bandom pasistatyti VAR reikšmę. VA turi rodyti tą patį ka VAR, o W turi būti 0. VARgain=0x2F, VARoffset=0x3E… Tačiau jei vistiek nesigauna, vadinasi skaitliukas biški nepataiko fazę tarp įtampos ir srovės. Tam reikalui yra 0x41, 7 bitų registras.
Nuo kondensatoriaus VAR reikšmė gaunasi neigiama. Nuo induktyvumo- teigiama.

Jei jūsų įtampos ir srovės daliklis koks nors kitoks, nei mano, dar yra registras 0x23- PGA gain registras kuris keičia visų fazių ir srovių stiprintuvo koeficientus.
Nu dar yra 0x42-0x44 registrai…

Viska sustygavus, neužmirškit viską išsaugoti su AT&W komanda.

Papildomos komandos:

ATDn – I2C mikroschemos turinio rodymas. Po 2 kilobaitus. n- rodo 2K puslapio numerį.
ATI – šiaip informacija apie aparatą.
ATE – echo išjungimas.
ATS – duomenų iš megos epromo perrašymas į ADE čipą. Tas pats kaip ATA, tik neperkraunamas čipas. T.y. be software reset. T.y. nenusinulina kiti registrai.

Ir aišku pats firmware: source ir sukompiliuotas HEX failas.

Čia buvo šiaip, ekspromtas. Poto, kai prasidėjo šaltkalvystė, “pasistojo” klausimas: nu ir kam toks didelis ir sudėtingas indikatorius. Realiai, čia buvo softwarinis eksperimentas kuris peraugo į hardwarinį, tačiau buvo pilnai nutrauktas.

Koks gi buvo “sofwarinis” eksperimentas? Mano LED laikrodžiai neturi minučių-valandų ar panašiai skirtuko. Paprastai tai būna dvitaškis. Tačiau matricoje nėra specialios vietos šiam simboliui. Gerai, kad skaičių sriftas turi nenaudojamus bitus, todėl jei skaičius kiek pastumti į šoną, tai atsiras vietos ir dvitaškiui. Continue reading →

Beja, tai ATMEGA USB 26-SPI blogo įrašas. Tokiu kodu jis guli mano kompiuterio kietam diske.
Truputis apie schemą. Tai nėra joks dviratis- biški info iš gamintojo puslapių, biški nukopijuota iš donorinio skaitliuko ir gavosi tokia schemutė. Schema buvo paišoma Eagle programoje ir nebuvo paišoma su mintim, kad reikės gražiai parodyti, todėl ji nelabai ir skaitoma ar suprantama. Sukapojau iliustracijas gabalais ir kiek prisimenu parašysiu komentarus. Pati matuoklio schema susiskirsto į gabalus (paveiksliukai išsididina):

Analoginė dalis. Tai pati ADE7758 ir jos aprišimas. Grupė 0R rezistorių atlieka trumpiklių vaidmenį.
Kairėje schemos grupė 75K rezistorių daliną tinklo įtampą iki mikroschemai tinkamo lygio. Kondikai prie analoginių išvadų yra aukšto dažnio filtrai. Deja nežinau jų reikšmių. Rekomenduočiau pasiskaityti devboardo aprašymą. Varistorius saugo nuo išlydžių, grupė kondensatorių ant maitinimo laido yra bendri visai schemai.

Optinis ryšis bent jau priėmimo pusėje visiškai vogtas iš skaitliuko. Nežinomi diodų, tranzistorių parametrai. Ir net neatsimenu, ar išbandžiau priėmimą. Siuntimas tai tikrai veikia.

Skaitmeninė dalis. Viskas paprasta ir jau daug kartų aprašyta mano puslapiuose: mega, LCD ekraniukas, ISP lizdelis, I2C mikroschema, jungtis.

Viskas susidėlioja į mazdaug tokią PCB plokštelę. Ji vienpusė, tačiau verkiant ją reikią daryti dvipuse, nes mikroschema gaudo trugdžius ir blogai veikia. Aš PCB ekranavau lipnia folija.

Vienas pastebėjimas- prie įtampos daviklio didesnis tarpelis tarp vario. Ten aukšta įtampa ir dėl buitinių gamybos sąlygu yra galimybė įtampos nutekėjimui.

Visos šitos schemos ir bonusai (maitblokis, RS485 užuomazgos ir dvi versijos PCB, 57600 8N1) yra Cadsoft Eagle faile:Eagle failai. Manau kai kurie failai reikalaus mano detalių bibliotekos. Kažkur yra jau įdėta mano bloge nuoroda į ją.

Programos source… nu net gėda rodyti. Kiek ten nedadaryta. Prie source kodo dar pridėti reikalingi datasheetai, todėl archyvas gavosi kiek didesnis. Kompiliuojasi su winavr paketu.

Source code, datasheets, hex file. – this firmware is obsolete.

Ir dar:

Nes yra galvaninis ryšis su tinklu.

Toliau. Part 3.