Fotoreaktor felhasználói kézikönyv

Debreceni Egyetem

Fotoreaktor felhasználói kézikönyv

Készítette: Tóth Imre Programtervez® - Matematikus

Debrecen 2012.

0

Fotoreaktor tervezése és tesztelése

1

Tartalomjegyzék 1. Minimális rendszerkövetelmények

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

1.1.

Minimális hardverkövetelmények . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

1.2.

Minimális szoftverkövetelmények . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2. Telepítési útmutató

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2.1.

A fotoreaktor telepítése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2.2.

A vezérl®szoftver telepítése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

3. Fotoreaktor elvi leírása

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. A rendszer m¶ködtetése

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Karbantartás, módosíthatóság

6 8

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

A doboz

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

7. Segédpanel .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

6. Fizikai specikációk 6.1.

8. Vezérl®panel .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9. Felhasznált szakirodalmak

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Scopia Bt. 4024 Debrecen, Szent Anna u. 37/3.

18 22


1. fejezet Minimális rendszerkövetelmények 1.1.

Minimális hardverkövetelmények

•

USB 2.0 foglalat

•

CPU: 1GHz, vagy annál újabb

•

RAM: 512MB

•

HDD: legalább 200MB szabad lemezterület

1.2.

Minimális szoftverkövetelmények

•

Windows XP SP2, vagy annál újabb operációs rendszer

•

.NET FrameWork 4.0

•

Windows Installer 3.1


2


3

2. fejezet Telepítési útmutató 2.1.

A fotoreaktor telepítése

A fotoreaktort els® használat el®tt telepíteni kell a vezérelni kívánt számítógépre (kés®bbiekben PC). Amint USB kábel segítségével összeköti a fotoreaktort a PC-vel, amir®l vezérelni kíván, az operációs rendszer új hardverként fogja észlelni az eszközt (2.1. ábra).

2.1. ábra.

Ez után az

Új hardver varázsló

Új hardware észlelése

segítségével a vezérl®szoftver mappájában található

drivers könyvtárat kell kitallózni (Windows XP esetén a benne található

inf

állomá-

nyokat ki kell jelölni), hogy a fotoreaktor megfelel®en telepítve legyen (2.2, és 2.3. ábra). (Észrevételeink szerint nem ajánlott a beavatkozás nélküli szoftver telepítés, mert az operációs rendszer nem szokta megtalálni a szükséges drivereket.)



4

2.2. ábra.

2.3. ábra.

Új hardware telepítése

Driver mappa kiválasztása



5

Amint az operációs rendszer sikeresen befejezi a telepítést, az inicializálni fogja a hardvert. Mind a sikeres, mind a sikertelen telepítésr®l az operációs rendszer tájékoztatja a felhasználót.

2.4. ábra.

Sikeres telepítés

FONTOS: Telepítés során egy új soros port fog megjelenni a PC-n (ezen keresztül kommu-

X,

nikál a vezérl®szoftver a fotoreaktorral), melynek neve: COM szám; pl.

COM2.

ahol

X

egy természetes

Ha a PC-t kés®bb másik USB porton keresztül kötjük össze a fo-

toreaktorral, akkor a használt COM port sorszáma megváltozhat - másik USB foglalat használata esetén nem szükséges újratelepíteni a drivert!

(Jelent®sége f®leg akkor van,

amikor egy elmentett állapotot szeretnénk visszatölteni a rendszerbe, de ha megváltozott a soros port száma, akkor a vezérlés nem fog elindulni). Ezért ajánlott minden esetben ugyanazt az USB foglalatot használni a PC-n! Annak kiderítése, hogy a fotoreaktor aktuálisan melyik soros portot használja: Szüntesse meg az USB összeköttetést a PC, és a fotoreaktor között. Ezek után nyissa meg a a

Vezérl®pult on belül a Rendszert. Nyissa meg az Eszközkezel® t (Windows XP esetén ez Hardver fül alatt található). Kattintson a Portok (COM és LPT) mellett található +

jelre.

Csatlakoztassa az USB portra a fotoreaktort; ekkor egy új sornak kell megjelen-

nie a Portok rész alatt. Az újonnan megjelen® sorban az jelenik meg, hogy "USB Serial Port", melynek a jobb oldalán, zárójelben található szám jelzi, mely portot használja a fotoreaktor (2.4. ábra szerint a fotoreaktor a COM8 portot használja).

2.2.

A vezérl®szoftver telepítése

A vezérl® szoftver nem szorul külön telepítésre, csak egy könnyen elérhet®, jól megjegyezhet® mappába kell másolni a vezérl®szoftver állományiat. telepítése után a

PWM_Led.exe

A .NET FrameWork sikeres

segítségével indítható a vezérl® szoftver.



6

3. fejezet Fotoreaktor elvi leírása A digitális fotoreaktor egy PWM vezérl®, kimenetenként egy egytranzisztoros er®sít®kapcsolás, valamint egy akkumulátor felhasználásával készült.

A kapcsolás segítségével

szabályozni lehet az er®sít® kimenetelén megjelen® feszültség szintjét, és ez által a rákötött LED-ek fényerejét. Az eszköz kimen® feszültségének szabályozását egy PC-s program vezérli. A számítógép a PWM vezérl®vel USB kábelen, soros porton keresztül kommunikál. A programban 0..255 skálán lehet beállítani a kimen® feszültség nagyságát: 0 jelenti a 0V-ot, 255 pedig a kimeneten megjelen® 3V feszültséget. A PWM vezérl® valójában egy állandó amplitúdójú, változó szélesség¶ négyszögjelet állít el®. A vezérl® program a kitöltési tényez®t deniálja (impulzusok szélességét), ez határozza meg a vezérlésnél az eektív feszültségszintet. Példa:

3.1. ábra.

PWM



7

Hogy a vezérl® egy nagyobb terhelést is meg tudjon hajtani, szükség van egy tranzisztoros er®sít®-kapcsolásra.

Az er®sít® 12V-os akkumulátorra, kimenetenként 20mA

terhelésre van beállítva, de a kapcsolás képes elviselni a 75V-os bemeneti feszültségszintet is. Egy tranzisztoron (kimeneten) max. 800mA áram folyhat át, de kimenetvédelem szempontjából a kapcsolás gyors olvadó biztosítóval van ellátva.

Így minden, egymást

követ® kimenetelen (1-2, 3-4, 5-6) maximum 500mA folyhat keresztül. A hosszú ideig tartó m¶ködtetésb®l adódó túlmelegedés ellen egy ventilátor biztosítja a légh¶tést, mely külön olvadó biztosítóval van ellátva. Ha a vezérl® akár csak egyik lábán is megjelenik valamekkora feszültségérték, a ventilátor bekapcsol. FIGYELMEZTETÉS: A ventillátor 12V-on

100mA áramot vesz fel.

A ventillátor be-

kapcsolása jelent®sen igénybe veszi egy pillanatra az akkumulátort, és a tápegységet, így a többi, vezérelt kimenet feszültségszintje is lecsökken a bekapcsolás pillanatára! Így ez befolyással lehet a kísérlet kimenetelére! Ha meleg környezetben történik a mérés, ami hosszabb ideig tart, érdemes egy kimenetet folyamatosan "felhúzva tartani" egy feszültség értéken, hogy a ventillátor ne kapcsolgasson ki, és be, ezzel ne befolyásolja a mérés kimenetelét! A rendszerben a legtöbb energiát fogyasztó elem a ventillátor. Amennyiben kizárólag akkumulátorról hajtódik végre a hosszú ideig tartó kísérlet (kisz¶rve így a 230V-os hálózati ingadozásokat, illetve a DC tápegység tökéletlenségét), ajánlott a ventillátor leválasztása. (Megfelel® h¶tés biztosítható a doboz tetejének eltávolításával is.) A rendszerben lév® akkumulátort küls®, egyenáramú feszültségforrásról lehetséges tölteni. Ha a kísérlet közben a fotoreaktorra kötve marad a DC tápegység, a rendszer arról függ m¶ködni!



8

4. fejezet A rendszer m¶ködtetése A rendszer 6 kimenettel rendelkezik. A kimeneteket a vezérelni.

PWM_Led.exe

A futtatható állománnyal azonos könyvtárban kell, hogy elhelyezkedjenek a

PWM_MainUnit.dll,

illetve

WPFToolkit.dll

le-ok.

Ha ezek bármelyike hiányozna, a

program indítást követ®en hibaüzenetet ad. A

programmal lehet

WPFToolkit.dll

szolgál a program felszínének megjelenítésére. A

PWM_MainUnit.dll

állomány tartalmazza a program m¶ködéséhez szükséges f®bb funkciókat, pl. soros port kezelés, a vezérl® adatok serializálása, és deserializálása, szálak ütemezése, stb. A fotoreaktor vezérlési kódja a számítógépen van tárolva, azaz ha a vezérl®program leáll, vagy a PC és a fotoreaktor között megsz¶nik az USB összeköttetés, akkor a vezérlés leáll. A vezérl® szoftvert 5, egymástól jól elkülöníthet® részre lehet osztani:

4.1. ábra.

Az 1.

rész a

Serial Port.

PWM vezérl®

Itt lehet kiválasztani, hogy a PC melyik soros portját

használja aktuálisan a fotoreaktor (lásd leírás az elején).

Valamint ha az állapotokat



9

nem csak egyszer szeretnénk kivezérelni, hanem iteráltatni akarjuk egészen a program leállításáig, az az

Innite Loop

checkbox segítségével megtehet®.

A fotoreaktor soros portját a következ® paraméterekkel használja a vezérl® szoftver:

•

Baud rate: 9600bps

•

Adatbitek: 8

•

Paritás: Nincs

•

Stopbitek: 1

A vezérlés során minden állapotváltozáskor a vezérl® szofver az összes kimenet intenzitását átküldi a fotoreaktor hardvernek.

A fenti, soros porti adatkommunikációs sebességet

gyelembe véve ez azt jelenti, hogy egy másodperc alatt maximum 200 állapotváltozást tud közölni a PC a kijelölt soros porton keresztül. A 2. részben lehet beállítani, hogy melyik kimenet milyen kitöltési tényez®vel legyen vezérelve.

Ha LED-eket kötünk a kimenetre, egy a gyakorlatban azt jelenti, mekkora

intenzitással világítson az adott kimenetre kötött LED, ezért ennek a résznek a neve:

Intensity.

A

0

jelöli a legkisebb intenzitást,

255

pedig a legnagyobbat, a két véglet között

a kimeneti értékek lineáris arányban vannak felosztva. A vezérl® programot úgy kell elképzelni, mint egy Turing (állapot-) gépet. Egy adott állapot megfelel® ideig van jelen a kimeneten. A 3. részben állíthatjuk be, hogy egy adott állapot mennyi ideig legyen jelen a kimeneten. Ez az id® intervallum egyszerre mind a 6 kimenetre értend®! Ha beállítottuk az id® intervallumot, az

Add

gomb segítségével hozzá-

adhatjuk az állapotot a vezérlési szerkezethez (ha a vezérlés nincs elindítva). Az ajánlott minimum id®-intervallum 20ms, észrevételeim szerint ez alatt az érték alatt a rendszer pontatlan; de ezt az értéket nagyban befolyásolja az USB kábel hossza, USB port sebessége, az operációs rendszer verziója, a rendelkezésre álló szabad hardver er®források,. . . A fotoreaktor korlátozott er®forrása miatt az állapotok nem a fotoreaktor hardverén, hanem a PC-n vannak tárolva - a memóriában.

Minden egyes állapotról külön objek-

tum generálódik. Minél nagyobb a vezérlési szerkezet, annál több memória szükséges a program futtatásához, azaz egy sok állapotváltozást igényl® vezérlési szerkezethez több memória kell, mint egy kevés állapotváltozással járó vezérléshez (a futási id® hossza nem befolyásolja a memóriaigényt). A 4. részben nézhetjük meg, milyen állapotok lettek beállítva eddig. Ha a vezérlési szerkezetet megfelel®nek találjuk, elindíthatjuk, leállíthatjuk, törölhetjük, vagy b®víthetjük a vezérlést. Az 5.

rész szolgál a vezérlés elindítására, leállítására, törlésére, az egész vezérlési

szerkezet lementésére, vagy visszaállítására. A

Start

portot.

gomb megnyomásakor a program megpróbálja megnyitni a kiválasztott soros Sikertelenség esetén hibaüzenet jelenik meg a képerny®n, és a vezérlés el sem

kezd®dik.

Ha sikerül megnyitni a soros portot, a megadott id®intervallum lejárta után

egyszerre mind a 6 intenzitás érték kiírásra kerül a soros portra. Ha a program elérte a



10

vezérlési lista végét, és nincs bekapcsolva a végtelenít® funkció, a program csupa 0 értéket küld a fotoreaktornak. Ugyanez történik, ha a felhasználó megnyomja a A

Save

Stop

gombot.

gomb két állományt hoz létre a felhasználó által kijelölt helyre, mely lementi

a vezérléssel kapcsolatos összes információt: mely kimeneteken mely értékeknek kell jelen lennie, mennyi ideig, mely soros porton történik a vezérlés, illetve a vezérlés végtelen ideig fusson-e (program leállításáig). Ilyenkor valójában az összes LED állapot, és id®zítés a két állományba serializálódik. Visszatöltéskor deserializálódás hajtódik végre, azaz az állományokba írt bináris kódból objektum lista keletkezik, melyek a kimenetek intenzitását, és azok id® intervallumait tartalmazzák. Egyéb információk olvashatók a program ablakának alján: mennyi ideig tart egy ciklus futtatása, mikor indult a program, mikor fog befejez®dni, illetve hanyadik iterációnál jár a vezérlés. Ha a fotoreaktor más USB portra lett kötve akkor, mikor egy állapota el lett mentve, mint amikor vissza lett töltve a beállítása, újra be kell állítani a megfelel® soros portot, különben nem indul el a vezérlés! A program, ha befejezte a m¶ködését, akkor minden kimenetre 0 értéket vezérel ki (vagy ha a vezérlés végére jutott, és nincs bekapcsolva az

Innite Loop


checkbox).


11

5. fejezet Karbantartás, módosíthatóság A rendszer nem igényel különösebb karbantartást.

Egyedül az akkumulátor, és a biz-

tosítók állapotára kell odagyelni. Ha 12V-os akkumulátorról üzemeltetjük a rendszert, gyelni kell, hogy a kapocsfeszültség ne csökkenjen 11V alá, különben az akkumulátor tönkremehet! Akkumulátort tölteni a fotoreaktor dobozán található banánhüvelyek segítségével lehetséges, amihez hozzá kell csatlakoztatni a megfelel® küls® tápegységet. Kizárólag kikapcsolt állapotban töltsük újra az akkumulátort! A piros szín¶ banánhüvely jelöli az akkumulátor pozitív, a fekete pedig a negatív pólusát! A töltési id®t nagyban befolyásolja a tápegység teljesítménye, és akkumulátor kapacitása, a környezet h®mérséklete, stb. Ezért érdemes feszültségmér®vel rendszeresen ellen®rizni a töltés állapotát. A feszültség mérésére szintén a banánhüvelyt érdemes használni! FIGYELEM: az akkumulátort kizárólag megfelel® feszültség¶-, és min®ség¶ tápegységgel szabad tölteni!

A nem megfelel® tápegység, vagy helytelen bekötés használata t¶z, és

robbanásveszéllyel jár! A kimenetek olvadóbiztosítókkal vannak ellátva.

Ha valamelyik kimenetet m¶ködés

közben rövidre zárunk, akkor a biztosító kiolvad, kicserélésig azon, és a társkimenetén nem jelenik meg vezérl®jel. A következ® kimenetek vannak közös biztosítóra kötve: 1-2, 3-4, 5-6, valamint a ventillátornak van egy külön biztosítója. Kis teljesítmény¶ akkumulátor esetén, ha hosszabb ideig tart egy mérés, érdemes lehúzni a ventillátor saruját a kisegít® panelról, mert a ventillátor hamar lemerítheti az akkumulátort, a kimeneteken pedig alacsonyabb feszültségszint fog megjelenni, mint a mérés kezdetén volt (hibás mérést eredményezhet). Ekkor érdemes a vezérl®doboz tetejét eltávolítani, ez is elegend® h¶tést garantál a rendszernek (a tet® eltávolítása érdemes, de nem kötelez®, túl sok h®disszipációval nem jár a m¶ködtetés). Ha nem lenne megfelel® a kimenetenként 12V, és 20mA, lehet®ség van több, esetleg kevesebb áram átengedésére, pusztán kimenetenként pár ellenállás cseréjével. A megfelel® ellenállásérték kiszámítási módját, és a bekötési rajzot a Részletek a

Segédpanel

Segédpanel fejezet

fejezetében található 7.1 táblázatában.


tartalmazza.


12

6. fejezet Fizikai specikációk 6.1.

A doboz

A doboz anyaga: m¶anyag, ABS öntvény doboz, IP65 Mechanikai védelem besorolása (IP65): Az IEC 529 besorolás alapján a tároló doboz porés vízsugár ellen védett. A tároló doboz m¶szaki ábrája:

6.1. ábra.

Doboz felépítése (a méretek mm-ben értend®ek)



13

Fizikai méret:

•

Küls® magassága: 120mm

•

Küls® szélessége: 240mm

•

Küls® mélysége: 160mm

•

Test mélysége: 75mm

SVHC besorolása: Nem rendelkezik SVHC besorolással ◦ ◦ M¶ködési h®mérséklet: −20 C . . . 80 C Súlya: 0.778kg A doboz fedele, és alja között neoprén tömítés található.

A fedél rögzítéséhez M-4-es,

rozsdamentes (nem mágnesezget®) csavart használtunk fel. A doboz úgy lett átalakítva, hogy a fotoreaktor moduláris paneljei könnyen hozzáférhet®ek legyenek, és stabilan lehessen benne rögzíteni mindent a könnyebb szállíthatóság-, karbantarthatóság-, és balesetvédelem érdekében. A talpazaton rögzítésre került az Arduino Uno panel, melyre tüskesor segítségével kapcsolódik a kisegít® panel.

A doboz

oldalánál lehet hozzáférni a panel USB csatlakozójához. A dobozban biztonságosan lehet rögzíteni egy akkumulátort, ha a rendszert arról kellene m¶ködtetni. A segédpanel kivezetéseivel szembeni oldalon egy ventillátor került felszerelésre, ha a fotoreaktort túl sok ideig kellene m¶ködtetni, vagy magas lenne a környezet h®mérséklete, esetleg több, mint 12V-os DC tápegység lenne az áramkörre csatlakoztatva.



14

7. fejezet Segédpanel Segédpanelra azért volt szükség, hogy a fotoreaktor egyszerre több kimenetet is meg tudjon hajtani "nagy teljesítménnyel"'. Mindehhez küls® áramforrásra van szükség. A küls® tápforrás feszültsége megnövelhet® egészen 70V-ig, ennyit képesek tartósan elviselni a felhasznált tranzisztorok. Minden tranzisztoron maximum 800mA (0.8A) áram folyhat át, de a beépített biztosítékok 500mA-nél kioldanak. Két tranzisztor (kimenet) van minden egyes biztosítékra rákötve, kivéve az utolsó tranzisztor. Két tranzisztoron így maximum 500mA áram folyhat keresztül. Az 1-6 kimenetek fényereje szabályozható, míg a vezérl®panel 7.

kimenet nem szabá-

lyozható. A 7. kimenet f® célja, hogy opcionálisan egy h¶t®ventillátort is ehessen hozzákapcsolni a rendszerhez. A tranzisztorok m¶ködés közben melegednek és a környezeti h®mérséklet növekedését is csak korlátosan tudják elviselni. A 7. kimenetre kapcsolt ventilátor akkor m¶ködik, ha legalább 1 db kimenet aktív. A kisegít® panel m¶ködése: Minden LED-nek van egy maximálisan elviselhet® áram és feszültség értéke.

Az álta-

lánosan kapható normál és nagy fényerej¶ LED-een átfolyó áram maximuma 20-30mA, maximális rá es® feszültség

6V. Ennél többet nem kapcsolhatunk rá a LED-ekre.

LED-eken átfolyó áram lekorlátozására szolgál az juk a kimeneten átfolyó áramot.

RC

A

ellenállás. Segítségével beállíthat-

Amikor vezérlünk egy kimenetet, az Arduino vezérl®

áramot ad a tranzisztornak, hogy nyisson ki és ez által kapcsolja fel a LED-et.

Hogy

ez megtörténjen a tranzisztornak megfelel® Bázis Áramot kell, hogy kapjon. Ezt a bázis áramot állítjuk be az

RB

ellenálláson keresztül. Az

RC

és

RB

ellenállás értéke egymással

kapcsolatban vannak. A megfelel® ellenállás számításához szükséges képletek: Konstansok, tranzisztorra jellemz® állandók:

hF E VBE

= 100 = 1.3



15

Egyéb értékek:

VCC - Tápfeszültség IC - Kollektor áram,

akkumulátorról való m¶ködtetés esetén ez 12V LED-en átfolyó áram - a LED adatlapjából olvasható ki, mely a

számára legideálisabb érték, átlegérték: 20mA

IB - Bázis áram VP ORT - Arduino panel kimeneti feszültsége, mindig 5V VLED - LED-en es® feszültségszint, a LED adatlapjából

olvasható ki, mely a számára

legideálisabb érték, átlagérték: 3V Számítás menete:

IC RC = (VCC − VLED )/IC = (12 − 3)/0.02 = 450Ω IC = hF E ∗ IB => IB = IC /hF E = 0.02/100(A) RB = (VP ORT − VBE )/IB = (5 − 1.3)/0.0002 = 18500Ω

1 LED = 20mA = 0.02A =

Ic (mA)

RC (Ω)

RB (Ω)

IB (A)

20

450

18500

0.0002

40

225

9250

0.0004

60

150

6166.667

0.0006

80

112.5

4625

0.0008

100

90

3700

0.001

450

15.55556

822.2222

0.0045 7.1. táblázat.

Ellenállások

A segédpanel zikai mérete:

•

Szélesség: 104.66mm

•

Magasság: 89.1mm

Felhasznált alkatrészek:

•

4x 500mA olvadó biztosíték

•

4x SI-HA112000 biztosíték tartó

•

7x 2N2222 tranzisztor NPN bipoláris tranzisztor (40V, 800mA)

•

7x ECPF 14 IC foglalat

•

7x TB-3.5-P2P/BL sorkapocs

•

1x tüskefoglalat

Az áramkör egyszer¶sége miatt egy egy oldalas NYÁK-ra volt szükség.



16

Segédpanel beültetve:

7.1. ábra.

Segédpanel beültetve

Segédpanel kapcsolási rajz felülnézetb®l:

7.2. ábra.

Segédpanel NYÁK terv felülnézetb®l



17

Segédpanel elvi kapcsolási rajz, melyr®l kizárólag a lábkiosztások, az összeköttetések, és áramköri elemek nevei olvashatók ki:

7.3. ábra.

Segédpanel kapcsolási rajza



18

8. fejezet Vezérl®panel A fotoreaktor vezérl®paneljének az alapja egy Arduino Uno panel.

A panelen egy AT-

mega328 processzor található. A panelen 14 be-, és kimenet (amib®l 6 kezelhet® PWM kimenetként), 6 analóg bemenet, egy 16MHz-es kerámia oszcillátor, egy USB csatlakozó, egy tápfeszültsége bemenet, egy ICSP header, és egy reset gomb található! A m¶ködtetéséhez csupán feszültség alá kell helyezni a panelt, amihez nem szükséges igénybe venni a tápfeszültség bemenetet, csupán elegend® egy USB segítségével összekötni egy PC-vel. A panel az el®deihez képest nem használ FTDI USB-to-serial átalakító chip-et, helyette Atmega16U2-t használ a soros porti kommunikációra. Az Arduino Uno vezérl®panel:

8.1. ábra.

Arduino Uno



19

A panel technikai specikációja: A panel áramellátása: Mikrokontroller

ATmega328

M¶ködési feszültség

5V

Feszültség-határok a bemeneteken (ajánlott)

7-12V

Feszültség-határok a bemeneteken (határok)

6-20V

Digitális be-, és kimenetek száma

14 (ebb®l 6 használható PWM kimenetként)

Analóg bemenetek száma

6

I/O kimenetenként az áramer®sség

40mA

A 3.3V-os kimeneten az áramer®sség

50mA

Flash memória méret

32KB (ebb®l 0.5KB-ot elfoglal a bootloader)

SRAM méret

2KB

EEPROM méret

1KB

Órajel sebesség

16MHz

A panelt USB-r®l, vagy küls® áramforrásról is lehetséges m¶ködtetni. A megfelel® áramforrás automatikusan választódik ki. Ha nem USB-r®l van megtáplálva az Arduino panel, akkor a küls® áramforrás egy ACto-DC adapter, vagy akkumulátor lehet.

Az adaptert egy 2.1mm átmér®jú power jack

csatlakozóval lehetséges a panelre csatlakoztatni, melynek a küls® része a föld. Akkumulátorról való megtáplálás esetén a

Gnd, és Vin

pin-eket kell felhasználni.

Küls® tápegységr®l való megtáplálás esetén a panel 6-20V-ról üzemeltethet®. Viszont ha a tápfeszültség 7V alá csökken, a vezérl®panel m¶ködése bizonytalanná válik! Amennyiben 12V-nál nagyobb feszültségr®l van megtáplálva a panel, a feszültség stabilizátor melegedni kezd, és ez károsíthatja a panelt. A megtápláláshoz a következ® PIN-ek használhatók fel:

•

VIN: Ezt a pint lehet felhasználni, ha küls® tápegységr®l szeretnénk m¶ködtetni a modult. Amennyiben a power jack-r®l van megtáplálva a panel, a bemeneti feszültség ezen a pin-en is meg fog jelenni.

•

5V:

Innen stabilizált 5V-ot ad ki a vezérl®panel. A panelt DC power jack-r®l (5-

12V), USB csatlakozóról (5V), vagy VIN (5-12V)tüskér®l is meg lehet táplálni. Amennyiben az 5V, vagy 3.3V tüskékre kapcsol tápfeszültséget, az kikerüli a panel feszültség szabályozó áramköreit, és károsíthatja az elektronikai alkatrészeket. Ezért ezt a módszert nem javasoljuk!

•

3.3V: A 3.3V-ot a panel szabályozó áramkörei állítják el®.

Ez a kimenet maximum

50mA terhelést képes elviselni.

•

GND: Földelés.



20

Bemenetek, és kimenetek: Az Arduino panelen 14 digitális pin található, melyek be-, és kimenetként is funkcionálhatnak. Mindegyik pin 5V-on üzemel, és maximum 40mA áramer®sséggel terhelhet®! Minden pin bels® felhúzó ellenállással rendelkezik (melyek alapértelmezett szerint ki vannak kapcsolva), értékük 20-50KΩ Néhány pin speciális funkciókkal rendelkezik:

•

Serial: 0 (RX) and 1 (TX): Arra használható, hogy TTL soros adatot fogadjon (RX), vagy küldjön (TX) a panel. Ezek a pin-ek az ATmega8U2 USB-to-TTL Serial chip-jéhez vannak elvezetve.

•

Küls® megszakítások. 2 és 3:

Ezeken a tüskéken megszakításokat lehet küldeni

a mikroprocesszornak. Be lehet állítani, hogy a le-, a felfutó él, vagy az értékváltozás jelentse a megszakítást.

•

PWM: 3, 5, 6, 9, 10, és 11.:

8 bites PWM kimenetként szolgál. A fotoreaktornál

ezek a tüskék vannak felhasználva a kimenetek vezérlésére.

•

SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK).:

Ezek a tüskék SPI kom-

munikációra használhatóak.

•

LED: 13.:

A panelon található egy SMD LED, mely a 13-as tüskére van rákötve.

Ha a pin "fel van húzva", a LED világít; ha a tüskén nincs feszültség, a LED nem világít. Az Uno panelen található 6db analóg bemenet, melyek A0-A5-el címkével vannak megjelölve, és 10 bites felbontást képes biztosítani (azaz 1024 értéket képes megkülönböztetni). Alapértelmezés szerint 0 és 5V között méri ezeket az értékeket, de a fels® korlátot az AREF tüske segítségével meg lehet változtatni.

•

TWI: A4 vagy SDA pin és A5 vagy SCL pin:

TWI kommunikációra lehet

felhasználni.

•

AREF: Az analóg bemenet referencia feszültségeként szolgál.

•

Reset:

Vigye le ezt a vonalat alacsony feszültségszintre, hogy a mikrokontroller

resetel®djön. Általában akkor használható, ha a panelen található reset gomb takarásban van/nehezen elérhet®. USB túlfeszültség védelem: Az Arduino Uno resetelhet®, regenerálódó biztosítékkal rendelkezik, hogy megvédje a számítógép USB portját a rövidzáraktól, és túlfeszültségekt®l. Habár a legtöbb számítógép már rendelkezik beépített védelemmel, a panelon található biztosító extra védelmet jelent. Ha az USB porton több, mint 500mA folyik keresztül, a biztosíték megszakítja az áramkört egészen addig, míg meg nem sz¶nik a rövidzár, vagy a túlterhelés.



21

A zikai paraméterek: Az UNO PCB zikai méretei: 68.58mm x 53.34mm, de az USB és jack csatlakozó miatt a panel kicsivel nagyobb lehet. A panelt 4 csavarral lehet rögzíteni. A fotoreaktor rendszerdiagramja:

8.2. ábra.

Fotoreaktor rendszerdiagram



9. fejezet Felhasznált szakirodalmak •

Andrew Troelsen - A C# 2008 és a .NET 3.5

•

Benk® Tiborné, Benk® László, Tóth Bertalan - Programozzunk C nyelven

•

Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie - A programozási nyelv

•

Christian Schenk - MiKTeX 2.9 Manual

•

Clyde F. Coombs, Jr. - Printed Circuits Handbook

•

Kraig Mitzner - Complete PCB Design Using OrCad Capture and Layout

•

Matthew Macdonald - Pro WPF in C# 2008

•

Paul Horowitz - The art of electronics 2nd Edition

•

Tim Williams - The Circuit Designer± Companion 2nd Edition

•

Trey Nash - Accelerated C# 2008


22

Fotoreaktor felhasználói kézikönyv

Recommend Documents