1
NÁVOD K SESTAVĚ A OBSLUZE
Obj. č.:19 02 26 Hotová stavebnice slouží pro sběr dat v analogové formě. Tato data přetváří do digitálního tvaru. Hotovou sestavu je nutno připojit k počítači do portu COM 1, ze kterého je také napájena. Tím lze nashromážděná data dále zpracovat přímo v počítači v různých dalších běžných programech.
2
ÚVOD Tento přístroj – stavebnici pro sběr dat lze připojit k běžnému počítači na jeho rozhraní – sériový port (za předpokladu, že je na počítači k dispozici zásuvné místo pro tento port). Tento sběrný systém může zachytit až 8 analogových signálů, (jejichž hodnota signálového napětí leží v rozmezí 0 až 5 V) vyhodnotit a zobrazit je v základním programu počítače. Obvody tohoto systému se skládají z 10-bitového A/ D konvertoru a jednoho vysoce přesného referenčního stavebního členu. Pro načtení dat používá tento systém pouze malý základní program (podrobnější popis je obsažen v další části textu tohoto Návodu k sestavě a obsluze). Vstupní napětí datového signálu Napájecí napětí Rozměry stavebního modulu
0 až 5 V = Z počítače, ke kterému je systém připojen 80 x 44 mm
POPIS OBVODŮ SBĚRNÉHO SYSTÉMU V oboru elektroniky velmi často vyvstává potřeba přeměnit naměřené hodnoty z analogového tvaru do digitální podoby a výsledky nejen ukázat na příslušném LCD displeji (jako je tomu např. u digitálního voltmetru), nýbrž tyto hodnoty je potřeba nejen dále uložit do paměti, ale dokonce je dále zpracovávat (např. v běžném osobním počítači). Chceme Vám představit takový stavební návod, který používá obvody LTC 1090, které jsou ideální pro lineární elektronickou technologii v oboru přeměny dat z analogové formy do vhodného digitálního tvaru. Výhodou těchto LTC 1090 obvodů je jejích neobvykle příznivá cena a proto jsou součástí mnoha elektronických obvodů. Koncept celého tohoto systému sběru dat je velmi jednoduchý a dokonce nemá ani vlastní zdroj napájení. Dokonce se v tomto systému podařilo měnit data z analogového tvaru do sériového digitálního tvaru velmi neobvyklým způsobem. Tento sběrný systém dat sice pracuje na sériovém portu počítače (COM 1), ale přes tento port shromážděná data neprobíhají a nejsou přenášena běžným obvyklým způsobem jako data Rx a Tx , nýbrž data putují přes stavové vedení DTR, RTS a CTS (to záleží na kompatibilitě obou datových formátů). Celkem je zabudováno v této sestavě sběrného systému dat osm jednopolárních vstupů příjem dat (vztažených k polaritě napětí), jejichž hodnota signálního napětí leží v rozmezí od 0 V až + 5 V=. Po průchodu integrovaným obvodem (tzn. po úspěšném vyslání příkazových slov z počítače) následuje v daném kanálu automaticky přeměna přijatého signálu v převodníku A / D (z analogového tvaru do digitálního tvaru), přičemž je digitalizována naměřená velikost vstupního datového signálu do 10 bitové hodnoty. Tomuto postupu odpovídá dělení po 1024 krocích, takže nejmenší hodnota Bitu je menší než 0,1 % z měřícího rozsahu. Linearita a ofsetová chyba integrovaného obvodu IC je menší než ± 0,5 LSB ( Least Significant Bit = nejmenší hodnota Bitu). Pro docílení vyššího stupně dělení, ale také pro vytvoření zvýšení přesnosti je nutno, aby byl k dispozici a v činnosti zdroj referenčního napětí. Tuto funkci přejímá obvod LT 1021 – 5, který vytváří referenční napětí 5 V s okamžitou přesností ( lepší než 1% a teplotně stabilní hodnotě až 3 ppm / °C ). Tento integrovaný obvod (IC) pracuje tedy o něco lépe, než běžný regulátor stabilního napětí. Při sestavě této stavebnice systému sběru dat a během jejího provozu je nutno dát pozor na to, aby nezůstaly právě neobsazené a nepotřebné přípojné kontakty zapojeny; nejsou totiž volné ( n.c. = not connected = nejsou připojeny), nýbrž jsou vnitřně připojeny k dalším vnitřním obvodům (i.c = internally connected = vnitřně připojeny). Proudové napájení tohoto obvodu je odebíráno přes obvod řídícího signálu DTR, případně z počítače. Když je na ICs (přes diodu D 8 a nebo přes diodu D 9 přiveden signál s vysokým potenciálem s hodnotou cca + 12 V je přiveden na elektrolytický kondenzátor C 3, který se tím nabije. Tento obvod IC pro svou činnost odebírá proud jen o velikosti menší než 2 mA a tato hodnota nesmí být vůbec překročena.
3 Konstrukce mřížky ½ v ovladači IC3 umožňuje vytvořit volně kmitající oscilátor o kmitočtu cca 300 kHz. Vytvořený kmitočet z tohoto obvodu se přivede na obvod CD 40106, kde se vytvoří pomocí funkce Schmittova vzorkovacího oscilátoru pravoúhlý průběh signálu s postačitelnou strmostí náběhové hrany. Dále je tento signál přiveden na klopný obvod v dalším integrovaném obvodu IC 2 a zde se vytvoří multiplexní zapojení A/D (analogově – digitální)a je otevřena cesta pro na vstup integrovaného obvodu IC 1. Jen při hodnotě Q = LOW (Pin 5 na obvodu IC 2) lze přivést přes ovládací linku data na integrovaný obvod IC 1, tzn., že je vydáno povelové slovo nebo se na displeji objeví stavové hlášení. Při signálu o vysoké úrovní („HIGH“) na Q – výstupu je vytvářeno na integrovaném obvodu IC1 napětí, které je současně automaticky přeměňováno a jehož velikost může posléze uživatel pomocí programového software měnit. Jestliže je na obvodu RTS přiveden signál o vysoké úrovni (právě jsou přijímána na hodinovém vstupu data, která mají kladnou nástupní hranu) pak pro docílení nízké úrovně signálu na Q – výstupu musí být na D-vstup přivedena právě jen nízká úroveň datového signálu (která je na tento vstup přivedena přes obvod DTR). Pokud je na DLTR (vedení 4) přiložen vysoký potenciál signálu „HIGHT“, pak zůstane FF2 v původním stavu a neumožní žádný přístup z vnějšího vstupu na datový obvod v IC 1. V tomto stavu následuje digitalizace vstupního napětí, přičemž na IC je rezervováno interně 12 Bit. Jedna speciální verze tohoto A/D převodníku, obvod LTC 1290, pracuje totiž s 12 Bitovým rozlišením. Vstupy mají vstupní odpory řádu MOhm, tzn., že maximální přípustný zbytkový proud, tekoucí obvody v závěrném směru, při kterém je zaručeno nejvyšší přípustné napětí signálu + 5 V, smí být menší než 1 μA. Blokovací diody, zapojené na vstupu za na odpory R 1 …. R 8, chrání integrovaný obvod IC 1 před případně se vyskytujícím přepětím. Tímto zapojením diod a odporů na vstupu je zcela vyloučeno přiložení přepětí na integrovaný obvod IC 1. Aby byl zcela vyloučen jakýkoliv vliv na srovnávací referenční napětí na vstupech, je referenční napětí (+Uref ) a napájecí napětí (+Uv) navzájem spojeno přes RC člen (R11 / C 2 / C 4). Principiálně by mohl integrovaný obvod IC 1 také zpracovávat také bipolární napětí (± 2,5 V); k tomu je ale potřeba zajistit proudové napájení, neboť hardware (na základové desce) a software (vložený program) je určeno jen pro unipolární provoz (datový signál jen s jednou a to jen kladnou polaritou). Druh provozu pro integrovaný obvod IC je určen vydáváním vodných příkazových ovládacích slov. V tom je zahrnuta také jedna 3 – bitová adresa pro volbu vstupního kanálu. Nad integrovaným obvodem IC 1 je vložen drátový můstek a pak přichází v řadě za sebou 10 malých signálních diod a 13 odporů. Až na hodnotu odporu R 9, který má zásadní vliv na velikost frekvence, tak jsou všechny ostatní hodnoty prvků podkritické, to znamená, že mohou mít zápornou toleranci okolo 20 %, aniž by to mělo negativní vliv na funkci příslušných obvodů. Doporučujeme, aby vlastní integrovaný obvod byl vsazen do patice (při vkládání je však nutno dát bedlivý pozor na označení na těle vlastního prvku a na patici a zachovat správný směr při vložení). I přesto, že jsou v přístroji zabudovány ochranné obvody CMOS-IC, tak není vyloučeno, že může nedopatřením nebo při špatném zacházení s těmito integrovanými prvky dojít k jejich poškození nebo dokonce k jejich zničení. To se může stát zvláště při manipulaci s rozdílnými potenciály (u měřeného objektu, interface-rozhraní a počítače). To vysloveně platí také pro C, zapojeného k odporu R 9: Zde by měla být přesně dodržena udaná kapacita (hodnota od 47 pF je v pořádku). Z této stavební sestavy vychází mnoho vodičů pro zajištění provozu dalších přístrojů a jak je obvyklé, tak se těmto vývodním vodičů nevěnuje mnoho pozornosti ze strany provozovatele. Proletujte na 9dílné D - zdířce proto nejdříve přípojné konce kontaktů, nýbrž i také obě upevňovací sponky, které jsou součástí kontaktu. Tím lze dosáhnout toho, že bude kontakt lépe mechanicky připevněn dokonale galvanický spojen s tištěným spojem a tak se tím vyloučí případný nedokonalý spoj těla kontaktu se základovou deskou s tištěnými spoj (tělo kontaktu sen nebude viklat).
4 UVEDENÍ DO PROVOZU Před zahájením provozu postavte základovou desku s tištěnými spoji na čtyři malé distanční nožky (opěrky, připevněné do rohů desky), Tím se vyloučí jakékoliv náhodné a nežádoucí zkratování kontaktů ze strany tištěných spojů. Ke zkratu kontaktů by mohlo dojít např. při náhodném dotyku kontaktů s kuličkovým perem při položení základové desky na tento předmět.apod. Optimální je vestavět celý sestavený přístroj do uzavřeného pevného pouzdra. Před vlastním uvedením hotové sestavy do provozu ( a po předchozí pečlivé vizuální kontrole za účelem vyloučení zjevných chyb na sestavě) naléhavě doporučujeme provést důkladnou a pečlivou kontrolu celé sestavy: ●
●
●
Připojte k základové desce s tištěnými spoji uzemnění – záporný potenciál.( GND; letovací kontakty jsou dole vlevo) a na anody diod D 8 / D 9 ( vpravo) kladný potenciál o hodnotě cca + 10 … 12 V ( nejméně však + 7,5 V ) a ihned zkontrolujte velikost napájecího proudu.. Hodnota napájecího proudu musí být okolo 2 mA. Na přípojném kontaktu 6 referenčního zdroje napětí ( IC 4) musíte totiž naměřit přesně + 5 V, které při zobrazení a pozorování na stínítku osciloskopu nesmí být „znečištěno“ žádnými různými cizími přídavnými napětími střídavého nebo impulsního charakteru nebo na toto napětí ně nesmí být superponován žádný šum. Nezávisle na to, zda je nebo není vložen velký integrovaný obvod IC 1 ( není na něm přiloženo žádné napětí nebo je tento obvod vyjmut z patice ! ) musíte naměřit na pinu 2 pro šestinásobný invertor (IC 3) pravoúhlý signál, který má frekvenci 300 kHz a amplitudu 5 V. Nástupní hrana tohoto pravoúhlého signálu je již velmi strmá, jen v místech přechodu jsou malé záchvěvy (vlnovky). Na přesnosti této frekvence nezávisí snad přesnost měření, nýbrž jen délka cyklu převodníku signálu A/D.
Pro přesnost měření je jedinečná výchozí kvalita referenčního napětí, které musí dosahovat přesnosti 5,000 .. V. Jakmile se bude nacházet měřená přesná hodnota referenčního napětí v tomto stanoveném rozmezí, pak tuto hodnot vložte do programové buňky 60 ( tedy např. REF = 5,012) a tak tím je celá sestava přístroje jednorázově ocejchována, což je možno provést velmi elegantně pomocí vloženého programu. Vzhledem k dobré dlouhé časové konstantě obvodu LT 1021 je požadována korekce po větších úsecích. Vyjmenovaný příklad programu je popsán v „Turbo -BASIC“. Ovšem nechá se ale (s omezením pracovní rychlosti přístroje) také přizpůsobit na jiné verze BASIC programu.Pod adresou 3FCh a 3Feh jsou uloženy příkazové a stavové registry sériového rozhraní (COM 1) v počítači typu IBM. Znak „h“ značí zkratku slova „hexadecimal“ a odpovídá přednastavení, uvedenu v H seznamu. Program „BASIC“ pro načtení naměřených hodnot se stává jen z několika buněk. Integrovaný obvod IC 1 tím bude tak nakonfigurován ( t.zn., že je nastaven určitý druh provozu přístroje), že se přenáší přes vedení RTS proměnná DIN, ve které jsou čtyři horní Bity irevalentní ( nepotřebné). Smyčka 100 … 160 bude celkem 12 x průchozí . Přitom bude měnící se a posunující se takt vzorkování (CLK (DTR) a CS na nízké hladině signálu „LOW“ a Bity z obvodu DIN budou přenášeny sériově - za sebou ( z počátku s LSB). Output Control Register (3FCh)
Výstupní povelový registr na adrese 3FCh
Request tu Send Data Terminal Ready Clear tu Send Input Status Register
Požadavek pro vysílání Data z terminálu připravena k načtení Vymazání příkazu k vysílání Vstupní stav registru na adrese 3 FEh
5 Náčrt obsazení povelových a stavových registrů
Potom co bude připojena buňka CLK (DTR) na vysokou úroveň signálu „HIGH“ následuje načtení přeměněných naměřených hodnot DOT (CTS), což se bude opět provádět sériově Bit po bitu (tentokrát načtení začíná s MSB). Každý Bit bude přitom odpovídat své poloze ve slově (Význam slova) s proměnnou hodnotou váhy významu B a bude vícenásobně opakován, což obnáší celkový počet variací od 0 … 1023. Po zpracování jednoho Bitu musí být B rozdělen na dvě části, aby při správném posunu pro následující Bit byla obsazena buňka o vhodné důležitosti slova. (buňka 150). Při posledním průchodu smyčky leží takt posunu CLK (DTR) na vysoké úrovni „HIGH“ a DIN vytváří puls o nízké úrovni „LOW“ a tím je integrovaný obvod IC 1 vypnut z činnosti. ( přičemž CS stoupne na úroveň „HIGH „). Tento stav musí trvat po 52 taktovacích cyklů externího oscilátoru, což odpovídá při frekvenci 300 kHz době cca 175 μsec. Tento časový úsek představuje žádný problém, pokud nebyl připojen žádný docela rychlý čítač; nelépe spolupracuje tento přístroj s pomalejším čítačem, neboť je činnost vlastního systému sběru dat v přístroje bržděna malým zkreslení ve smyčce. ( buňka 230). Přehledná tabulka významu jednotlivých funkcí 50 60 70 80 90 100 110 120
130 140 150 160 170
DINS=*1111101111* B= 512 VOUT=0 REF=5
Adresa pro kanál 8 Stupnicový činitel pro Dout požadovaný význam slova) Vout: desetinné zobrazení Dout Referenční napětí = 5,000 V
For I=1 TO 12 OUT&H3FC,( &HFE AND (INP & H3FC)) IF MID$(DINS-13-I,1) =“0“ THEN OUT &H3FC,( &HFD AND IMP (&H3FC)) OUT &H3FC,(&H1 OR INP (&H3FC)) INF (INP (&H3FE AND 16)=16 THEN D=0 ELSE D=1 VOUT=VOUT+(D*B): D=1 NEXT I
Smyčka bude 12 x průchozí (12 Bit) SCIk a CS na nízké úrovni „LOW“ DIN bude přenášen sériově
SCIk na vysoké úrovni „HIGH“ Načítání datových Bitů Všechny Bity jsou skenovány a sečítány Obnoví se průchodnost smyčky
6 200 210 220 230
OUT &H3FC,( &HFD AND INP (&H3FC)) OUT &H3FC, (&H2 OR INP (&H3FC))
DIN přechází na nízkou úroveň „LOW“
FOR J = 1 TO 20: NEXT J
CS pro 52 taktů na vysoké úrovni „HIGH“ ( jen v případě potřeby)
240 250 PRINT VOUT 260 VIN=(VOUT/1023)*REF 290 END Ok RUN
DiIN a CS přechází na vysokou úroveň „HIGH“
Je vytisknut počet kroků Je vypočítána číslicová hodnota Ukončení programu Nastartování programu
Kompatibilní počítač XT s taktovací frekvencí od 4,77 MHz může provádět výše popsané operace včetně přenosu dat v době 185 msec. Počítač s procesorem 366 a s taktovací frekvencí 16 MHz to může provádět během cca 2, 3 msec. Ostatně u obvodu LTC 1090 nelze jeho funkci rychlost zvýšením 300 kHz taktovací frekvence. Tato frekvence leží již na horní přípustné hranici v důsledku technologie CMOS obvodu. V následující tabulce je ještě jednou explicitně sestaven přehled povelových slov pro každý z osmi kanálů a to pro případ, že budete chtít použít a řídit Váš systém sběru dat jiným software. Tabulka povelových slov pro všech 8 kanálů systému pro sběr dat
Hodnoty kódu 0 a 1 jsou uvedený ve svislém sloupci v tabulce (tento sloupec je vymezen dvěma svislými přerušovanými čarami a tmavším pozadím) určují nastavení pro daný kanál,začátek přenosu naměřených hodnot. Na obrázku jsou vyznačeny všechny varianty DINS pro všech osm kanálových adres
7 Z devíti pinů na konektoru jsou obsazeny jen čtyři piny. ( pohled na konektor ze strany letování).
PŘIPOJENÍ SYSTÉMU SBĚRU DAT K POČÍTAČI Pro připojení systému pro sběr dat potřebujeme 4-žilový přípojný kabel, který si můžete sami vytvořit. Na obrázku je zobrazena 9 –pólová kontaktová lišta v pohledu ze strany letování, zatím co na letovací straně na základové desce s tištěnými spoji je zobrazen její zrcadlový obraz. Jednotlivé kontakty této lišty „D“ a zásuvného konektoru jsou vlastně očíslovány na přední a zadní stěně základové desky s tištěnými spoji. Rovněž tak bez vyjímky jsou tato čísla tak jemně a tence vytištěna, že je potřeba detektivního smyslu, aby je člověk vůbec objevil. Vzhledem k ochraně počítače by měly být vloženy oba zásuvné konektory na obou koncích kabelu do ochranného izolovaného pouzdra, neboť současně přenášejí z počítače elektrický výkon k systému sběru dat. Jinak vzniká stále nebezpečí, že přes sériový port bude do přístroje pro sběr dat přivedeno cizí nežádoucí napětí, což není vůbec přípustné. Navíc přídavná pojistka je opatřena na svém pouzdru šroubením, chrání přístroj sběru dat proti náhodnému nežádoucímu zkratu v konektoru. Na těle pojistky je příruba, kterou lze lehce nasunout na tělo konektoru. Tím sou obě součástky k sobě pevně spojeny. To ovšem představuje výhodu, že při manipulaci s přívodními vodiči nedojde k mechanickému porušení pojistky a konektoru. Upozornění! Neobsazené vstupy musí být „ukostřeny“ na nulový potenciál kostry přístroje.
Pozor! V žádném případě nesmí být prováděno měření na kontaktech nebo v měřících bodech, které jsou galvanicky spojeny s elektrickým síťovým napětím 230 V. Dříve než začnete sestavovat přístroj pro sběr dat, tak si nejprve pozorně a pečlivě přečtěte Návod k sestavě a obsluze od začátku až do konce. Přitom věnujte zvláštní pozornost odstavcům, ve kterých jsou uvedeny nejčastěji se vyskytující obvyklé chyby při sestavě přístroje a jak je odstraňovat. Potom budete vědět, co se může při montáži přístroje přihodit a na co je nutno dávat neustály pozor. Tím budete předcházet chybám, u kterých je jejich odstranění spojeno s velkými náklady! Letování spojů a vodičů s příslušnými kontakty proveďte absolutně čistě a zodpovědně, nepoužívejte při letování žádný letovací prostředek, který obsahuje kyselinu, nepoužívejte také při letování žádný tuk apod. Přesvědčte se, o tom zda nebyl proveden při letování nějaký studený spoje, neboť nečisté letování, špatný letovaný spoj, viklající se letovaný kontakt neboť špatně provedená sestava přístroje znamená zvýšené náklady a velkou spotřebu času při vyhledávání chyb a jejich odstraňování a také může za nepříznivých okolnosti dojít k úplnému zničení stavebních prvků a rovněž nelze vyloučit i chybnou funkci již sestaveného přístroje. Upozorňujeme Vás, že stavební díly, které byly letovány letovacími přípravky s kyselinou nebo letovány cínem s obsahem kyseliny nebo letovacím přípravkem, jež obsahuje tuk, nebudou v našem servisním středisku vůbec opravovány!
VŠEOBECNÁ UPOZORNĚNÍ PRO PRÁCI NA SESTAVĚ JEDNOTLIVÝCH OBVODŮ PŘÍSTROJE Počet výskytu různých chyb, které se mohou objevit po sestavení této stavebnice, tedy když něco nefunguje, lze drasticky omezit svědomitým a čistým provedením letování všech
8 letovacích míst. Kontrolujte každý již provedený krok dvakrát, dříve než budete v letování pokračovat dál. Dodržujte přesně všechny pokyny, které jsou obsaženy v tomto Návodu k sestavě a obsluze! Provádějte postupně za sebou každý popsaný krok přesně tak a ne jinak, než je to uvedeno v tomto Návodu. Nikdy kroky nepřeskakujte. Každý provedený krok si odškrtněte dvakrát. Po prvé po provedení kroku, po druhé po provedení kontroly tohoto kroku. V každém případě si vyhraďte dostatek času pro práci. Nepracujte „ v akordu“, neboť vynaložený čas na pečlivé provedení kroků je nejméně trojnásobně menší, než doba na vyhledání chyby a její odstranění. Např. při vložení stavebního elektronického prvku jako je integrovaný obvod jej při nepozornosti vložíte do patice v nesprávné poloze, nebo zaměníte polaritu diody nebo elektrolytického kondenzátoru při vložení do základové desky s tištěnými spoji. Všimněte si pozorně také barevného označení odporů (barevných kroužků), neboť může snadno dojít k záměně barev těchto kroužků při „odezírání“ a tedy stanovení hodnoty odporu. Dejte pozor také na hodnoty kondenzátorů - např. n10 = 100 pF ( ne 10 nF !!!). Tyto chyby, vzniklé při stanovování hodnot těchto elektronických prvků lze předem téměř stoprocentně vyloučit provedením dvojíté nebo dokonce trojité kontroly odečítání. Rovněž dbejte na to, aby nožičky u těla integrovaného obvody nebyl ohnut a aby pouzdro tohoto integrovaného obvodu při vyvinutí jen malého tlaku snadno zaskočilo do její příslušné patice. Při vkládání pouzdra integrovaného obvodu do patice nesmí přitom dojít k ohnutí vývodních nožiček. Jestliže vše souhlasí, ale nic nefunguje, nebo nefunguje jak má, pak jako další eventuální chyba je hledání studeného spoje na základové desce. Tento nepříjemný průvodce života elektronického amatéra se objeví vždy, když není letovací místo správně při letování ohřáto, takže letovací cín se řádně nespojí s kontaktem nebo s vodivou měděnou tištěnou dráhou, nebo když se mechanicky pohne letovacím místem v okamžiku, kdy nastává ochlazování a tuhnutí dobře ohřátého a proletovaného místa. Jediná odpomoc spočívá v tom, že se ještě jednou provede znovu pečlivě celý letovací proces v daném letovacím místě. Z 90 % u zaslaných reklamovaných stavebních dílů se jedná o chyby při letování, studené spoje, špatný letovací cín a letovací prostředky apod. V takových případech nesvědčí zaslané reklamované díly „Mistrovské kousky“ o odborném letování; tyto díly neopravujeme, ale na náklad odesílatele je zasíláme zpět. Proto letování používejte je elektronický cín s označením „SN 60 Pb“ ( 60 % cínu a 540 % olova). Tento letovací cín obsahuje kolodium, které slouží jako letovací kapalina, která při letování zabraňuje oxydaci v letovacím místě. V žádném případ nepoužívejte pro letování jiné letovací prostředky jako je letovací tuk, letovací pasta nebo letovací vodička, neboť tyto prostředky obsahují kyselinu. Může se stát, že při použití výše jmenovaných letovacích prostředků, že dojde ke zničení základové desky s tištěnými spoji nebo budou zničeny jednotlivé elektronické stavební prvky. Mimo to, tyto nedoporučené (vlastně zakázané) prostředky jsou vodivé a způsobují vznik plíživých proudů a elektrické zkraty mezi vodivými měděnými dráhami na základové desce. Jestliže i zde bude všechno v pořádku a přesto sestava přístroje nepracuje, pak je pravděpodobně některý z elektronických stavebních prvků vadný. V případě, že jste právě elektronický amatér začátečník, je nejlepší, abyste požádali o radu nějakého známého odborníka, který rozumí elektronice a případně vlastní potřebné elektrické měřící přístroje. Jestliže však tuto možnost nemáte, pak nefunkční stavební díl dobře zabalte a zašlete s přesným popisem chyby do příslušného značkového servisního střediska Dodáváme, že jen přesný popis chyb umožňuje rychlé a bezvadné odstranění popsané chyby. K zaslanému stavebnímu dílu přiložte také Návod k sestavě a obsluze. Přesný popis vyskytnuvší se chyby je velmi důležitý, vždyť chyba může být ve Vašem síťovém přístroji nebo ve Vašich externích obvodech, které byly připojeny k Vašemu sestavenému přístroji. Pro zajištění bezpečného fungování hotové sestavy systému sběru dat je vhodné práce na sestavě stavebnice rozdělit do dvou stavebních etap:
9 1. etapa práce na sestavě: Vložení a montáž jednotlivých stavebních elektronických prvků na základovou desku s tištěnými spoji. 2. etapa práce na sestavě: Zkouška funkčnosti sestaveného stavebního dílu. Při vletování jednotlivých stavebních elektronických prvků do základové desky dejte pozor na to, aby těla těchto prvků spočívala přímo na ploše základové desky bez jakékoliv mezery mezi tělem prvku a plochou desky. Všechny přečnívající konce vývodových drátů z těchto prvků odstřihněte těsně nad hotovým letovacím bodem. U stavebních dílů, u kterých bude zjištěno nečisté a nesprávně provedené letování nebo letování, které bylo provedeno s letovacími tuky nebo jinými nedoporučenými letovacími prostředky, nebudeme provádět jejich opravu a případně také může zaniknout nárok na záruku sestavy. Proto pečlivě dodržujte letovací postup a používejte jen doporučený letovací cín. Všimněte si: Pečlivá a čistá práce podstatně zmenší možnost výskytu velkých chyb a později Vám ušetří námahu při vyhledávání případných menších chyb. Upozornění! Tato stavebnice systému sběru dat byla dříve, než byla dána do sériové výroby, byla několikrát sestavena jako prototyp a pečlivě vyzkoušena., Teprve když byla docílena optimální kvalita prototypu s ohledem na jeho spolehlivou funkci a provozní bezpečnost, tak byla povolena její sériová výroba a začala se sériově vyrábět. Samozřejmě se rozumí, že přístroj, který je napájen životu nebezpečným nízkým napětím, tak bude jeho instalace pečlivě provedena! V případě nějakých Vašich pochybností požádejte o pomoc autorizovaného odborného elektrického nebo elektrotechnického pracovníka.
1. etapa práce na sestavě:sestava elektronických prvků- osazení desky 1.1
Nejprve ohněte do pravého úhlu vývodní vodiče od těla odporů podle rozteče otvorů na základové desce a zasuňte je do příslušných otvorů na základové desce s tištěnými spoji (přesně podle osazovacího plánu).Nato na druhé straně desky ohněte zasunuté vodiče do úhlu 45 ° tak, aby při otočení základové desky vložený odpor z desky nevypadl. Potom pečlivě přiletujte vývodní dráty odporu k vodivé měděné dráze na spodní ploše základové desky. Nato pozorně odstřihněte přečnívající dráty těsně nad zaletovaným místem.
R 1 = 10 k R 2 = 10 k R 3 = 10 k R 4 = 10 k R 5 = 10 k R 6 = 10 k R 7 = 10 k R 8 = 10 k R 9 = 33 k R10 =100 k R 11= 1 Ohm R 12= 47 k R 13= 47 k
Barva označovacích kroužků – hnědá, černá, oranžová Barva označovacích kroužků – hnědá, černá, oranžová Barva označovacích kroužků – hnědá, černá, oranžová Barva označovacích kroužků – hnědá, černá, oranžová Barva označovacích kroužků – hnědá, černá, oranžová Barva označovacích kroužků – hnědá, černá, oranžová Barva označovacích kroužků – hnědá, černá, oranžová Barva označovacích kroužků – hnědá, černá, oranžová Barva označovacích kroužků – oranžová, oranžová, oranžová Barva označovacích kroužků – hnědá, černá, žlutá Barva označovacích kroužků – hnědá, černá, zlatá Barva označovacích kroužků – žlutá, fialová, oranžová Barva označovacích kroužků – žlutá, fialová, oranžová
10 Náčrtek správně zaletovaného odporu do základové desky: Pozor! Tělo odporu se musí dotýkat plochy základové desky! 1.2 Nyní zaletujte drátový můstek B 1 = drátový můstek (jako drátový můstek poslouží odstřižený konec vývodního drátu od odporu) 1.3
D1= D2= D3= D4= D5=
U každé diody nyní ohněte jejich vývodní dráty do pravého úhlu podle rozteče otvorů pro diody na základové desce a jednotlivé diody zasuňte do předvrtaných otvorů na základové desce přesně podle obsazovacího plánu. Přitom zachovejte jejich správnou polaritu. Aby diody při otočení základové desky nevypadly, tak jejich vývodní dráty na druhé straně desky ohněte do úhlu 45 °.Potom diody přiletujte k vodivým dráhám na základové desce, ovšem při tomto letování diod dodržte krátkou dobu letovací dobu ! Potom odstřihněte těsně nad letovacím místem přečnívající drátové vývody od diod.. 1 N 4148 1 N 4148 1 N 4148 1 N 4148 1 N 4148
D6= D7= D8= D9= D 10 =
1 N 4148 1 N 4148 1 N 4148 1 N 4148 1 N 4148
Náčrtek označení katody diody:
1.4
Nyní zasuňte kondenzátory do odpovídajících předvrtaných otvorů na základové desce s tištěnými spoji přesně podle obsazovacího plánu. Potom ohněte vývodní dráty z pouzdra kondenzátoru směrem k sobě do úhlu cca 45° přiletuje je čistě k vodivým dráhám na základové desce.Při zasunutí elektrolytických kondenzátorů (Elkos) do otvorů v základové desce dbejte na jejich polaritu (která je uvedena na obsazovacím plánu („+“ a „ –“). Pozor ! Každý výrobce elektrolytických kondenzátorů označuje jejich polaritu odlišně.Rozhodující je označení na pouzdru kondenzátoru, které je vytištěno výrobcem. Někteří výrobci mohou označovat polaritu „svých“kondenzátorů jen symbolem „+“ nebo jen „..- “.
C1 = C2 = C3 = C4 =
100 pF = n 10 = 101 47 μF 220 μF 0,1 μF = 100 nF = 104
Příklady označování pólů u elektrolytických kondenzátorů:
11
1.5
Zasuňnte nyní patice pro inegrované obvody do otvorů na příslušném místě na základové desce s tištěnými spoji na ploše, na které se osazují elektronické součástky.
Pozor ! U pouzdder pro integrované obvody si všimněte si označení pouzdra ve tvaru vybrání na těle pouzdře nebo existují jiné způsoby označení na těle pouzder, které slouží prostorové orientaci těchto elektronických prvkůpři jejich vsazování do jejich patic. (viz přípoj 1) Aby po vložení patic pro integrované obvody do základové desky s tištěnými spojy tyto patice po otočení základové desky nevypadly (otočení desky je nutné pro provedení proletování vývodních nožiček patic k vodivám dráhám na základové desce tak po vložení patice do otvorů desky ohněte do kosého úhlu dvě protilehlé nožičky na patice a potom přiletujte všechny vývodní nožky k základové desce. Obrázek patice pro integrovanýého s orientačím vybráním:
1.6
Nyní opatrně stiskněte plochými kleštěmi letovací kontakt, vložte jej do předvrtaného otvor ze strany základové desky s vloženými elektronickými prvky. Tento letovací kontakt představuje přípojný bod pro „uzemnění“ = GND. Potom přiletujte na druhé straně základové desky (letovací strana) tento přípojný letovací kontakt k vodivé dráze. Obrázek letovacího konatkatu pro připojení „uzemnění = „GND“
1.7
Vložte nyní do základové desky s tištěnými spoji 8-pólovou lištovou propojku. Nejprve přiletujte k vodivým dráhám dolní část lištové propojky. Při letování dejte pozor na správné pólování lištové propojky (všimněte si vytištěného označení pólů na základové desce).Na kontaktech lištové propojky (pro kabel) bude později připojeno měřící napětí a letovací kontakt slouží pro přípoj „uzemnění“ („GND“). .
1.8
Dále vložte do základové desky s tištěnými spoji 9 – pólovou D-zdířku a její kontaktové vývody přiletujte k vodivým dráhám desky včetně obou upevňujících křídel této zdířky. Obrázek 9 – pólové z D – zdířky:
12 1.9
Nakonec zasuňte vlastní integrované obvody do příslušných patic na základové desce.
Pozor! Integrované obvody jsou velmi citlivé na nesprávné pólování ! Proto dejte bedlivý pozor na odpovídající označení pouzdra integrovaných obvodů (vybrání nebo bod), ale také si všimněte označení patice pro správné vsazení pouzdra integrovaného obvodu do patice. Integrované obvody by zásadně neměly být yyměňovány nebo vsazovány do svých patic, když bude na patici přiloženo provozní napětí. Při tom by mohlo rovněž dojit ke zničení dotyčného vyměňovaného nebo vsazovaného integrovaného obvodu. IC 1 = LT 1090 IC 2 = 74 HC 74 IC 3 = CD 40106, HCF 40106 nebo MC 140106. Označení pouzdra integrovaného obvodu (vybrání nebo bod ) musí směřovat ku drátovým můstkům. IC 4 = LT 1021 CN 8 – 5 = LT 1021 D CN 8 - 5 Obrázek označeni jednotlivých pinů na pouzdru integrovaných obvodů:
1.10 Před uvedením do provozu si nejprve ještě jednou důkladně zkontrolujte základovou desku s tištěnými spoji a věnujte přitom velkou pozornost správnému osazení desky jednotlivými stavebními prvky a zda jsou správně pólově do základové desky vloženy. Podívejte se na letovací stranu základové desky a prohlédněte si na ní dobře všechny vodivé dráhy, zda se někde nenachází náhodný nežádoucí elektrický zkrat mezi jednotlivými vodivými dráhami (který by mohl způsobit zničení celého stavebního dílu). Dále je nutno, abyste zkontrolovali, zda odstřihnuté konce vývodů od stavebních elektronických prvků náhodou neleží na ploše letovací strany základové desky nebo zda se nenacházejí právě pod touto stranou základové desky. Přitom by právě tyto odstřižené vodiče mohly také způsobit elektrický zkrat na obvodech desky a tím rovněž způsobit úplné zničení celého stavebního dílu. U většiny zaslaných stavebních dílů k reklamaci se jedná o špatné letování (studené spoje, nežádoucí letované můstky mezi vodivými dráhami nebo kontakty, špatný cín nebo použití nevhodných letovacích prostředků a proto jsou tato díly bez provedení opravy zasílány zpět odesílatelům na jejich náklady. Pro dosažení bezvadných výsledků při práci s tímto přístrojem je bezpodmínečně nutné, aby při měření velikosti vnitřního odporu tohoto stavebního dílu byla hodnota tohoto odporu větší neb rovna 1 kΩ.
13 Schéma zapojení přístroje:
14 Osazovací pán základové desky s tištěnými spoji:
15
2. etapa práce na sestavě:Připojení k elektrickému napájení / uvedení do a uvedení do provozu (zkouška funkčnosti sestaveného stavebního dílu) 2.1
Potom, co již bude základová deska s tištěnými spoji osazena elektronickými prvky odstraněny případné chyby (špatně proletovaná místa, „cínové můstky a pod, bude již možno hotový stavební díly uvést do provozu.
2.2
Dbejte na to, aby tento stavební díl byl napájen ze zdroje stejnosměrného napětí, který bude dodávat proud o potřebné velikosti. Jedná se o napájení buď usměrněným napětím z nějakého síťového adaptéru nebo z baterie. Jiné zdroje napájení nejsou dovoleny. Naprosto jsou nevhodné nabíječe autobaterií nebo transformátorky pro železniční modely vlaků, neboť při jejich použití může dojít k poškození elektronických stavebních prvků nebo dokonce k poškození celého stavebního dílu z hlediska funkčnosti.
2.3
K „uzemňovacímu“ kontaktu na základové desce („GND“ letovací kontakt vlevo dole) a k anodě diody D 8 / D 9 (vpravo) připojte stejnosměrné napětí cca 10 -12V (nejméně však o hodnotě 7,5 V) a ihned nato zkontrolujte velikost odběru proudu. Naměřená hodnota proudu se musí pohybovat okolo 2 mA. Na kontaktu č. 6 referenčního zdroje napětí (IC 4) musíte totiž naměřit přesně + 5,0 V. Při pozorování zobrazeného průběhu tohoto napětí na osciloskopu, nesmí být na něm vidět žádné „superponované střídavé napětí (brum) nebo šum ve formě „trávy“. Nezávisle na tom, zda byl integrovaný obvod IC 1 vložen do základové desky nebo ne, (není vložen pod napětím nebo je z desky vyjmut), tak musíte naměřit na pinu 2 hexainvertoru IC 3 napětí 5,0 V a kmitočet 300 kHz. Náběhová hrana ´je již velmi strmá a v přechodové části náběhové hrany nejsou žádné zákmity.
* *
2.4
Jestliže je až dosud vše v pořádku, tak přeskočte následující „Seznam chyb“
2.5
V případě, že nenaměříte žádné napětí, nebo není přiložen pravoúhlý signál o kmitočtu 300 kHz, tak ihned vypněte napájecí napětí základové desky. Znovu kompletně přezkoušejte základovou desku podle následujícího „Seznamu chyb“.
Po přezkoušení si odškrtněte každý provedený krok! ● ● ● ● ● ● ● ●
●
Je provozní napájecí napětí správně pólově připojeno z základové desce? Při zapnutím sestaveném dílu nachází se velikost napájecího napětí ve stanoveném rozmezí a to mezi 10-12 V ? Bylo opět vypnuto provozní napájecí napětí. Jsou do základové desky vloženy odpory o předepsané velikosti a jsou správně zaletovány? Ještě jednou přezkoušejte hodnoty všech odporů podle bodu 1.1 tohoto „ Návodu k sestavě a obsluze“! Jsou správně pólově vletovány diody do základové desky? Souhlasí označovací kroužek na pouzdru diody při umístění na základové desce s plánem obsazení základové desky ? Jsou správně pólově vsazeny do základové desky elektrolytické kondenzátory? Ještě jednou srovnejte označení vytištěné polarity („+“ nebo „-“) na těle vložených a zaletovaných elektrolytických kondenzátoru s vytištěnou polaritou na základové desce nebo případně s obsazovacím plánem, uvedeným v tomto v „Návodu k sestavě a obsluze“. Všimněte si, zda je na pouzdru elektrolytického kondenzátoru označen výrobcem pól „+“ nebo „-.“!
16 ●
● ●
●
●
●
● ●
2.6
Jsou e „pólově“správně vloženy integrované obvody do svých patic ? Vybrání nebo tečka na pouzdru integrovaného obvodu IC 1 musí směřovat ku „R 11“. Označení na integrovaném obvodu IC 2 musí ukazovat ku C 2. Označení na integrovaném obvodu IC 3 mu ukazovat ku R 11. Označení integrovaného obvodu IC 4.směřovat ku označení IC 4 na základové desce. Jsou do patic pro integrované obvod (IC1 až IC 4) vloženy typové správné předepsané integrované obvody? Ještě jednou srovnejte typové označení integrovaných obvodů v základové desce s obsazovacím plánem. Jsou opravdu všechny vývody ( nožky) z pouzdra u každého integrovaného obvod zasunuty do kontaktů ve své patici? Lehce se může stát, že se při zasunování pouzdra integrovaného obvodu do své patice se ohne některá vývodová kontaktní nožka a „netrefí“ se do svého kontaktu v patici ! . Nenachází se na letovací straně základové desky nějaký „cínový můstek“ nebo zkrat mezi kontakty nebo mezi vodivými dráhami? Srovnejte průběh letovaných míst na vodivých drahách na základové desce, které eventuálně vypadají jako nechtěné „cínové můstky“ s rastrem obsazovacího plánu a se schématem zapojení, která je jsou uvedena v tomto „Návodu k sestavě a obsluze“. Teprve po této důkladné kontrolo můžete případnou chybnou vodivou dráhu nebo letovací můstek přerušit !!! Pro snadnější kontrolu průběhu nebo případného přerušení vodivých drah na základové desce doporučuje, abyste základovou desku ze strany letování prohlíželi proti světlu (např. proti elektrické žárovce a pod) a bedlivě si přitom věnovali pozornost provedeným letovaná místům. Vyskytuje se nějaký „studený spoj na základové desce? Důkladně prozkoumejte každé letovací místo na základové desce! Pinzetou prověřte, zda se letovaný kontakt nebo vletovaný elektronický prvek neviklá ! Jestliže přijedete na takové podezřelé letované místo, potom toto místo pro jistou ještě jednou proletujte ! Také přezkoušejte, zdali jsou proletována všechna letovací místa; často se stává, že některé letovací místo je přehlédnuto a není zaletováno. Myslete také na to, že základová deska nebude fungovat, jestliže budete při letování používat nějako letovací vodičku, letovací tuk nebo podobné letovací prostřed nebo budete při letování používat nevhodný letovací cín! Všechny tyto vyjmenované letovací prostředky jsou vodivé, a proto způsobují na základové desce vznik plíživých proudů a elektrické zkraty mezi vodivými dráhami. Záruka na sestavené stavební díly zcela zanikne, jestliže budou při letování na základové desce použity letovací přípravky, které obsahují kyselinu nebo budou letovací místa letovány nevhodným cínem ( cínem, který bude obsahovat kyselinu), letovacím tukem nebo podobnými letovacími prostředky. Jestliže již jsou přezkoušena všechna letovací místa a odstraněny případné chyby letování , tak opět připojte k základové desce elektrické napájecí napětí podle bodu 2.4. Jestliže se již ve stavením dílů nebude nacházet žádná chyba, tak musí již tento stavební díl správně fungovat. Základovou desku nyní lze po úspěšné funkční zkoušce vestavět do příslušného pouzdra. Při vestavbě je však nutno dodržet všechny bezpečností předpisy a normy, které platí pro elektrické přístroje z hlediska elektrické bezpečnosti a z hlediska bezpečnosti jeho provozu.
PROVOZNÍ PODMÍNKY Přístroj je určen pro používání jen v suchých a čistých (bezprašných) prostorách. Přípustná teplota okolního prostředí při provozu přístroje se musí nacházet v rozmezí od + 5 °C do + 35 °C. V žádném případě nesmí být tyto meze překročeny. Provozní poloha přístroje je libovolná. V případě, že by se v přístroji tvořila kondenzovaná voda, tak je nutno vyčkat nejméně dvě hodiny, až se tato voda vypaří.
17 Bezpodmínečně dodržujte stanovené meze, dané pro elektrické napájecí napětí a elektrický proud. Rovněž zde při překročení stanovených mezí napájecího napětí a proudu muže dojít ke značným škodám na přístroji. Z bezpečnostních důvodu nesní tento přístroj být používán pro jiné účely než je určen. PORUCHY Jestliže dospějete k přesvědčení, že již není možný další bezpečný provoz přístroje, tak ihned vypněte přístroj z provozu a zajistěte jej proti neúmyslného zapnutí do provozu. Přístroj již nelze z bezpečnostních důvodů používat když: ● ● ● ●
Na přístroji je zřetelně vidět, že je poškozen Přístroj vůbec nefunguje Některé části přístroje chybí nebo jsou uvolněné Vodivé dráhy na základové desce jsou viditelně poškozené
NÁVOD NA LETOVÁNÍ V případě, že ještě nejste v letování tak zručný, nebo jste teprve začátečník, tak dříve, než vezmete do ruky letovací pájku, přečtěte si nejprve návod k letování. 1. 2. 3.
4. 5.
6. 7.
8. 9.
10.
Při letování elektronických není dovoleno používat letovací vodičku nebo letovací tuk.Tyto prostředky obsahují kyselinu, která může zničit celý stavební díl a vodivé dráhy na základové desce Jako letovací materiál se smí používat pouze speciální elektronický cín SN 60 Pb (tzn., 60 % cínu a 40 % olova), který obsahuje kolodium, jež také současně slouží jako letovací prostředek.slouží . Pro letování na obvodech této stavebnice používejte jen malou elektrickou pájku o elektrickém příkonu do 30 W. Udržujte letovací špičku na této pájce stále čistou, aby bylo teplo z hrotu pájky stále dobře předáváno do letovaného místa. Letované místo musí být dobře přístupné, neboť při dlouhém letování by mol být stavební díl zničen, rovněž tak by molo dojít o odletování vodivých drah od základové desky. Při letování musí být letovací špička letovací pájky dobře pocínována a pak přidržena po kratší dobu v letovaném místě tak, až se současně hrot dotkne vývodního drátu od elektronického prvku a vodivé dráhy na základové desce. Současně přiložte trubičku letovacího cínu k hrotu pájky a po roztavení na hrotu jej nechte stéci do pájeného místa ( ne příliš mnoho cínu). Počkejte okamžik, až určité množství cínu steče a spojí s vývodovým drátem a vodivou dráhou a pak hrot pájky oddalte letovaného místa. Přitom dejte pozor na to, abyste po oddálení pájky po dobu nejméně 5 sekund vůbec mechanicky nepohli mechanicky nejen celou základovou desku ale i nehýbali právě proletovaným místem. Bezvadně proletované místo bude stříbřitě lesklé a hladké. Základním předpokladem pro bezvadné provedené letovací místo a pro dobré letování je čistá a nezoxydovaná letovací špička pájky. Neboť právě se špinavou a zoxydovanou letovací špičkou je naprosto nemožné čistě letovat. Proto před každým letováním otřete vlhkou houbou (nebo nějakým vhodným silikonovým čistícím přípravkem)hrot pájky a zbavte je zbytků cínu a dalších nečistot. Po skončení letování odstřihněte stranovými štípacími kleštěmi vývodní dráty od elektronického prvku těsně nad hotovým letovaným místem. Obzvlášť dávejte pozor při letování polovodičů, LED diod a integrovaných obvodů. Nepřekračujte dobu letování u těchto prvku, která má být maximálně 5 sekund. Jinak dojde ke zničení těchto elektronických prvků. Rovněž při tom dbejte na jejich správné pólování. Po osazení desky všemi elektronickými prvky a součástkami ještě jednou důkladně zkontrolujte každou pozici prvku v obvodu a přitom věnujte pozornost správnému pólování vsazených elektronických prvků. Rovněž prohlédněte desku ze strany
18
11.
letování, zda se někde nenachází náhodné provedené nežádoucí cínové můstky (nežádoucí spojení vodivých drah kapkami cínu apod.) Tyto můstky mohou způsobit nejen špatnou funkci některých obvodů, ale mohou vézt k úplnému zničení celého stavebního dílu. Při kontrole nepřehlédněte neodborně provedená letovací místa, špatné přípoje, a chyby v osazení základové desky a všechny ostatní náležitosti, které již nespadají do sféry našich rad a netýkají se tohoto výrobku. Upozornění: Po dohotovení této stavebnice a po jejím předání jiným osobám nebo po předání této stavebnice kompletně již zabudované do příslušného pouzdra je zhotovitel sestavy nebo vestavby do pouzdra právně povinen předat k tomuto výrobku doprovodné doklady, stanovené platným obchodním zákonem ( schéma zapojení, měřící protokoly, obsazovací plán a pod.) včetně dokladu své identity se svým podpisem jako z hotovitele výrobku, zodpovědného za jeho bezpečné používání podle VDE 0869/81. Důležité upozornění! Stavební díly, které budou při sestavování letovány letovacím tukem, nevhodným cínem s obsahem kyseliny apod. nebudeme opravovat ani nebudeme za tyto díly poskytovat jakoukoliv náhradu.
ZÁRUKA Na stavebnici se vztahují předpisy a zákony o záruce, platné v České republice. To znamená, že záruka na stavebnici platí 2 roky ode dne koupě, doložené platným dokladem. Tento návod k použití je publikace firmy FK technics spol. s r.o. Návod odpovídá technickému stavu při tisku. Změny vyhrazeny ! 9/2006 Roule
