Universální IO RC spínač Spínač je koncipován jako universální nástroj pro spínání až osmi výstupů na základě až osmi vstupních podmínek. Funkce spínače jsou řízeny nastavenou podmínkou, tou může být šířka pulsu na vstupech nebo časový interval od startu modelu. Dva vstupy spínače lze spojit se dvěma kanály přijímače, ostatní vstupy lze připojit na jiné startovní pulsní signály. Jedním z cílů byla možnost užívat k řízení nejběžnější RC soupravy bez zásahů do elektroniky a mechaniky i za cenu různých omezení. Jako nejméně příjemné se ukázalo startování efektů se zpožděním, jestliže se startuje efekt, který má nastat se spožděním několika vteřin, tehdy je nepřítomnost obousměrné komunikace mezi vysílačem a přijímačem svazující. Spínač je určen především pro ovládání světelných, zvukových a polohovacích efektů modelů lodí, aut, bojových vozidel, příp. letadel.
Spínač je řešen technologií SMD na bázi mikroprocesoru Atmel. Osadit lze desku typem ATMega8535, ATMega16 nebo ATMega32 ( o použití rozhoduje rozsah implementovaných funkcí ). Základní varianta je vždy osazena typem ATMega8535 a pokrývá veškeré funkce popsané v tomto manuálu. Osazení jiným typem, případně rozšíření a modifikaci základních funkcí je třeba dojednat.
Seznam funkcí Spínač umožňuje následující základní funkce:
-
generování časově pravidelného nebo nepravidelného pulsního napětí generování časově pravidelného nebo nepravidelného lineárního napětí přímé ovládání polohy serva předepsanou šířkou pulsu v režimu Step přímé ovládání polohy serva předepsanou šířkou pulsu v režimu Time seek funkce zapíná zvukový výstup při výpadku řídícího signálu přijímače
Veškeré výše popsané funkce vyžadují nastavení pracovních parametrů, které se ukládají do paměti EEPROM mikroprocesoru. Jindy používaná metoda, která spočívá v přípojení několika tlačítek a postupným „vyťukáváním“ se nastavují parametry a ukládají do paměti byla zavržena pro svoji nevhodnost. Jednak rozsah údajů a jejich kombinační možnosti by nebylo možné touto metodou rozumně nastavit, ale také by nebylo možné nastavení archivovat pro další užití. Nastavení parametrů se z tohoto důvodu provádí programem na počítači PC. Program je navržen tak, aby byl funkční pro operační systémy Win95, WinNT, Win2000. Veškeré funkce mohou být spustitelné z vysílače požadovanou šířkou pulsu nebo lze nastavit jiné spouštěcí podmínky buď pomocí časového zpoždění nebo sledováním stavu některého pomocné elektrického signálu v modelu (relé apod. ). V některých případech bude třeba sledované signály přispůsobit vstupům spinače. V případě pochybností o způsobu připojení je možné se obrátit o radu email poštou na adrese:
[email protected]. Řada možností je popsána v příkladech nastavení spínače dále v manuálu. Pokud se přestaví vnitřní kód (softwate) spínače, lze jej používat jako pomocný nástroj pro generování jiných funkcí. Spínač umožňuje následující pomocné funkce: - zkoušení funkce serv ve spolupráci s PC počítačem - zkoušení funkce serv v „polních“ podmínkách bez počítače PC - samostatný modul (archivní), který obsahuje archiv efektů umožňující naplnit modul v modelu efekty bez počítače PC, archivní modul se spojí sériovou linkou s modulem v modelu, kombinací tlačítek na vstupech I1 až I8 se navolí index efektu, ten je odeslán sériovou linkou do modelu. Využití přichází v úvahu v „poli“, pokud není k dispozici laptop.
Blokové schéma Blokové schéma je na následujícím obrázku.
Stabilizované napájecí napětí je dimenzováno pouze pro napájení logiky , výstup stabilizátoru nelze proto použít jako zdroj spínaného napětí.
Velikost spínaného proudu je závislá na typu spínacího tranzistoru. Současná varianta plošného spoje je osazena různými tranzistory, jejich typ a možný spínaný proud je uveden v tabulce na internetu http://www.sw-nuts.com. Spínání vyšších proudů vyžaduje použít doplňující výkonový modul. Pro spínání indukční zátěže jsou některé výstupy opatřeny diodou.
O výstupech podrobněji Všech osm výstupů lze používat buď jako dvouúrovňový spínač (zapnuto, vypnuto), nebo některé výstupy lze nastavit jako zdroje plynule proměnného napětí (pulsně šířková modulace) pro řízení jasu světel nebo intenzity zvukového signálu. Lze je také použít k řízení rozjezdu a rychlosti malých stejnosměrných motorků buď s rozšiřujícím výkonovým stupněm nebo přímo. Každý výstup lze aktivovat buď pulsem z přijímače nebo jinou podmínkou / např. pulsem jiného zařízení nebo ve zpětné vazbě tohoto zařízení /. Zde platí následující požadavky: - vstupy 1 a 4 lze spojit s výstupem příjímače (obecně s rychlou změnu signálu) - ostatní vstupy s pomalu se měnícím signálem Spínač lze tedy řídit prostřednictvím dvou kanálů přijímače. Vyhradí-li se pro tento účel samostatné kanály nebo bude spínač (tedy zapnutí pomocných výstupů) spojen s kanálem, který řídí jiné funkce modelu závisí na scénáři požadovaných efektů a je volbou modeláře. Vstupy 2,3 a 5 až 8 jsou sledovány s nižším časovým rozlišením . Jestliže se použije k synchronizaci puls přivedený na některý z těchto vstupů, měl by mít šířku alespoň 80 ms.
Nastavení parametrů Skutečné využití světelných a zvukových efektů předpokládá snadnou přípravu průběhu výstupních signálů a nastavení podmínek pro jejich spuštění. Současně předpokládá archivaci jednotlivých nastavení pro opětovné použití. Pro splnění tohoto cíle byl napsán ovládací program „Juggle“ pro počítače PC s operačním systémem Win95 a vyšším. Zjednodušeně řečeno: naprogramování spínače předpokládá spustit tento program, „nakreslit“ průběh pulsů jednotlivých výstupů, nastavit podmínky spouštění a pravidla provádění sekvencí, spojit kabelem PC se spínačem a předepsané parametry „nahrát“ do spínače.
Instalace programu Instalační soubor programu lze stáhnout z internetu na níže uvedených adresách, soubor je také na CD při zakoupení spinače. Soubor SetUp.exe je třeba spustit, ostatní instalace probíhá automaticky s vytvořením všech potřebných podadresářů a pracovních souborů. Všechna data pracovních souborů jsou nastavena na doporučené hodnoty. Tyto hodnoty lze v případě potřeby změnit. Soubor Default.exe umožňuje nastavení doporučených hodnot.
Program „Juggle“ V této kapitole bude popsán názorně postup zadávání parametrů a jejich „nahrání“ do paměti spínače. K prvnímu seznámení byla zvolena jednoduchá scéna: kanálem 4 přijímače chceme spustit 5 výstřelů z děla z různou časovou prodlevou, po prvním a čtvrtém výstřelu z děla chceme „zablikat“ kulometem. Dalším požadavkem je zapnutí pozičních světel za 35 sekund po vyjetí a za 39 sekund zapnout polohování vyhledávacího radiolokátoru. Scéna je na dodávaném disku v programu „Delo“. Obvodové zapojení. Výstupy. Dělo připojíme na výstup 1 a kulomet na výstup 2 spinače (co se řídí těmito výstupy, jestli přímo světelná dioda nebo vnější zvukové zařízení nebo výkonová část pro odpálení raketky je na volbě modeláře). Poziční světla přivedeme na výstup 3. Maketa vyhledávacího lokátoru je řízena přímo servem, proto je ve scéně použita funkce „Servo Step by Step“, která je přiřaditelná výstupu 8. Na tento výstup je v tomto případě připojeno přímo servo (detail zapojení viz. Kap. „Výstup O8“).
Vstupy. Vstup 1 spínače spojíme s výstupem 4. kanálu přijímače. Vzhledem k tomu, že chceme v závislosti na výstřelech z děla spustit střelbu z kulometu, připojíme vstup 3 spinače s výstupem 1 spinače(dělo). Šířkou pulsu děla se tedy synchronizuje střelba z kulometu. Nastavení parametrů. Nejprve spustíme program „Juggle“, v položce File, Open se otevře dialog pro výběr programu. Nalezneme adresář Juggle\Arch a zde vybereme program s označením Delo a program otevřeme. Na obrazovce budeme mít obrázek signálů.
První čára s označením „Delo“ představuje pulsy pro spouštění výstřelů, druhá s označením „Kulo“ pulsy pro kulomet. Z průběhů pulsů děla je patrné, že intervaly mezi výstřely jsou různé, také ale šířka 1 a 4 pulsu je jiná než šířka ostatních. Třetí čára s oznacením „Svet“ patří zapnutí pozičních světel a čtvrtá s jehlovými pulsy označena „Lokt“ patří vyhledávacímu lokátoru. Nyní se podíváme jak se nastavují parametry a proč se tak nastavují. V menu programu vybereme položku Setting, Pulse a na obrazovce se objeví následující dialog.
V záhlaví je poznamenáno číslo výstupu a jméno výstupu. Zaškrtnutí položky Enable znamená, že signál bude generován, pokud je třeba některý signál zablokovat je třeba položku odškrtnout. Krokovat po jednotlivých výstupech lze nyní tlačítky Prev a Next. Z dialogu je patrné, že pro každý výstup lze zadat osm pulsů s dobou prodlevy. Prodleva se zadává ve sloupci Delay, šířka pulsu ve sloupci Pulse. Pokud chceme předepsat pouze menší počet pulsů, vyplníme do zbývajících nuly. Snadnější a rychlejší přednastavení umožňují tlačítka F spolu s edit boxem. Pokud do této položky zapíšeme hodnotu, tlačítkem F vyplníme celý sloupeček, tlačítkem C sloupečky vynulujeme. Změna v hodnotách se okamžitě promítne do zobrazených průběhů (detaily o způsobech zobrazení viz. Kap. „Zobrazení signálů“). Dělo. Vraťme se nyní k výstupu 1 pro dělo. To chceme spouštět pulsem z přijímače, tuto hodnotu je tedy třeba zadat v položce Gate v rozsahu 1.0 až 2.0 ms, zde je nastavená hodnota 1.2 ms. Takovouto šířkou pulsu přijatého přijímačem spustíme sekvenci pulsů, jejichž průběh je zaznamenán ve slupcích Delay a Pulse, tedy pět pulsů pro odstartování výstřelů. Je tedy třeba vybrat položku Multiple a počet vyplnit na 0. Výběr této položky určuje počet opakovaní sekvence. Pokud je požadováno nepřetržité opakování je třeba vybrat položku Loop. Výstup přijímače je připojen na vstup 1 spinače, je tedy třeba v seznamu přiřazení vstupů vybrat položku Input1. Další požadavek určoval synchronizaci prvního a čtvrtého výstřelu s pulsy pro kulomet, při jiných výstřelech neměl být kulomet aktivován. Je tedy třeba, aby šířka pulsů synchronizujících kulomet byla rozdílná oproti ostatním. V uvedeném příkladě to je 800ms oproti 900ms. Kulomet. Nyní tlačítkem Next vyvoláme zobrazení údajů pro kulomet, tedy výstup 2. Nastavení parametrů Delay a Pulse představují osm pravidelných pulsů, budou-li tedy připojeny na diodu, budou představovat osm rychlých záblesků. Změnou hodnoty prodlevy lze záblesky výstřelů různě měnit, pokud požadujeme více záblesků, je třeba použít jiné nastavení položky Multiple. Kulomet má být spouštěn výstřely děla, je tedy do parametru Gate třeba zapsat šířku pulsů prvního a čtvrtého výstřelu děla, v tomto příkladě je to 800 ms a jako spuštěcí vstup použít položku Input3. Poziční světla. Jsou řízena výstupem 3 spínače. Zapnutí světel má nastat nezávisle na řízení modelu po 34 vteřinách od vyjetí modelu (přesněji od resetu spinače). Hodnoty Delay jsou nastaveny na minimum, hodnoty Pulse na maximum, tím je zajištěno trvalé sepnutí výstupu, Současně musí být vybrána položka Loop a v seznamu vybraných vstupů položka Immediately. Nastavení zpoždění aktivace signálu se nastavuje položkou Setting, Configuration z menu. Na obrazovce se zobrazí následující dialog. Ten obsahuje řadu konfuguračních nastavení, která budou postupně vysvětlena v jednotlivých kapitolách. Nyní si povšimneme skupiny označené „Start OFF/ON, Delay“. Zde se vybírá zda bude po startu (reset spinače) odpovídající výstup zapnut nebo vypnut. Zaškrtnutím se volí zapnutí, čili koncový stupeň povede proud. Dále se určuje zpoždění, za jak dlouho po startu se bude při splnění podmínek průběh pulsů na výstupu aktivovat. Spouštěcí podmínka je „okamžitě“, takže po odpočítání časového intervalu, které je v tomto příkladě 34s budou světla zapnuta. Než budeme popisovat výstup 4, který řídí lokátor, je třeba říci něco o výstupech vybavených pulsně šířkovou modulací (PWM), u procesoru ATMega8535 lze takto nastavit výstupy 4, 5, 6 a 8. Lze tedy nastavit režim mikroprocesoru, kdy je výstup puls s předepsanou šířkou, přičemž šířka se může měnit. Tento režim slouží ke generování proměnného napětí (viz. Kap. „Průběhy napětí“), ale také může být použit přímo k řízení serva, kdy šířka pulsu je v předepsaném intervalu (1 – 2 ms).
Lokátor. K řízení lokátoru bylo použito přímo servo v režimu „Step by Step“. V tomto režimu je servo natočeno do určité polohy, ve které setrvá po určitou nastavitelnou dobu, pak přejede do další polohy natočení. Následující obrázek obsahuje údaje nastavení, parametr Up,Delay představuje dobu setrvání v dosažené pozici natočení, parametr Down,% nyní znamená požadovaný stupeň natočení v procentech, tedy minimální šířka pulsu pro servo (1 ms) je vysílána při nastavení 0%, maximální šířka pulsu pro servo (2 ms) je vysílána při 100%.
Nastavení dob prodlev je třeba prakticky vyzkoušet, odpovídající vzhled je závislý na rychlosti přejezdu serva. Nastavení tohoto režimu se provede v menu Setting,Configuration (viz. předchozí obrázek). Ve skupině „Select Linear Output“ je třeba zaškrtnout položku O8 a v seznamu možností zaškrtnout položku „Step By Step“.
Interaktivní nastavení Nastavit šířku pulsu v položce Gate při kterém má dojít ke startu sekvence pulsů lze odhadem a zapsáním této hodnoty z klávesnice. Lze samozřejmě předpokládat, že někde na dráze kniplu bude předepsaná šířka generována. Chceme-li ale přesnější určení polohy kniplu nebo rotačního přepínače na vysílači a vysílaného pulsu, je lepší použít interaktivní metodu. Je třeba spojit spinač s počítačem PC seriovou linkou. V menu Tools, Serial line, Open otevřeme seriovou linku. Soubor nástrojů sériové linky je na následujícím obrázku. Tlačítkem I0 a I1 na panelu spustíme kontinuální vysílání šířky pulsu ze spinače do počítače PC a hodnoty se začnou zobrazovat na panelu pod označením I0 a I1. Do položky Gate právě snímaný údaj přeneseme stisknutím tlačítka I0 nebo I1, které jsou pod položkou Gate. Tím získáme fyzickou vazbu mezi šířkou pulsu a polohou rotačního přepínače nebo kniplu.
Spínání více výstupů Je samozřejmé, že se použije jeden výstup z přijímače k sepnutí více efektů, tedy více výstupů, různou šířkou pulsu přijímače. Např. čelní dělo se bude spínat pulsem 1.1 ms, zadní děla 1.6, pohyb lokátoru 1.3ms a kulomet pulsem 1.8ms. V tomto případě je třeba si uvědomit, že při pohybu z neutrální polohy (řekněme 1.5 ms) do polohy 1.1 ms může být zachycen i puls 1.3 ms, určený k sepnutí lokátoru. Někdy se sice podaří navrhnout scénář efektů tak, že toto omezení není na překážku, ale většinou tomu tak není. Snížení vlivu tohoto omezení se daří mechanickou úpravou kniplu vysílače a nastavením konstanty filtrů pro první nebo druhý rychlý vstup v dialogu Settings, Configuration podle následujícího obrázku Obr. Configuration. Nastavením počtů vzorků (Sample) na vyšší počet se dosáhne požadavku sepnutí pouze při ustálené poloze kniplu. Mechanická úprava. K mechanické úpravě byl použit na vysílači Laser6 otočný knoflík, který byl nahrazen upraveným knoflíkem s aretací s možností mechanických přeskoků z jedné polohy do další. Při dostatečně rychlém „přecvakání“ do požadované polohy spolu s naladěním počtu vzorků, lze nežádoucí sepnutí odfiltrovat.
Seek funkce Tato funkce je určena především k nalezení ztraceného modelu, a to tím, že ztráta signálu (pulsů) na vstupu I1 spinače po dobu delší než je předepsaná způsobí generovaní sekvence pulsů podle výše uvedených pravidel. K této funkci lze přiřadit libovolný výstup. Na výstup se připojí některá zvuková sirénka. Nastavení se provádí dialogem v menu Settings, Configuration.
Průběhy napětí Jinou variantou použití výstupů je generování spojitého napětí pulsně šířkovou modulací. Do tohoto režimu lze nastavit výstup O5, O6 a O8 v menu Setting,Configuration. Dialog pro nastavení parametrů sekvence je velmi podobný dialogu pro nastavení pulsů a je na následujícím obrázku. Doplňující je položka Trapezoid, která rozlišuje, bude-li generováno pilové napětí, nebo napětí lichoběžníkové. Je-li vybrán pilovitý průběh napětí, určuje parametr Up dobu za jakou se dosáhne maximálního napětí, parametr Down dobu, za jakou napětí klesne na minimim. Je-li vybrán lichoběžníkový průběh napětí, určuje parametr Up/Down střídavě náběh nebo pokles napětí, parametr Stay dobu setrvání střídavě na maximální nebo minimální úrovni napětí. Položka Limit umožňuje omezit velikost napětí a může se volit v hodnotě 100 a 50 %. Takto generované napětí umožňuje prostřednictvím stejnosměrných motorků (zpravidlo s vysokým převodem do pomala) pohybovat se zařízeními, která rotují kolem své osy (např. naviják, kulometné dvojče, radioanténa). Průběhy signálů je samozřejmě třeba prakticky vyzkoušet, protože spínač nemá žádnou zpětnou vazbu o dosažené poloze. Takto generované signály se také použily u zařízení, která mají výchozí polohu fixovanou pružným elementem (např. pružinkou). Napětí zde působí proti odporu pružného elementu, přičemž polohové průběhy jsou zpravidla nelineární, což umožňuje vytvářet zajímavé efekty. Výstup O8 Výstup O8 má více možností využití. • Linear Voltage generuje lineární napětí podle výše uvedených pravidel
•
Servo Step By Step
•
Direct servo
generuje přednastavené pulsy pro servo a a zajišťuje přejezdy mezi požadovanými polohami generuje pulsy pro servo přímo úměrné přijímaným pulsům na vstupu I1
Konfigurace výstupů O konfiguraci výstupů byla zmínka již v předchozí části textu podle popisované kapitoly. V této kapitole provedeme stručnou rekapitulaci významu jednotlivých nastavení podle skupin dialogu na následujícím obrázku.
Select Linear Output určuje přiřazení výstupů, v základní variantě má význam výběr pouze výstupu O5, O6 a O8. Zaškrtnutím O5, O6 a O8 se přepíná význam výstupu z generování dvouúrovňového napětí na napětí lineární. Zvláštní postavení má výstup O8, který lze použít pro generování pulsů pro servo. Seek Sound umožňuje sledovat přítomnost signálu přijímače na vstupu I1, v případě nepřítomnosti spustí generování vybraného výstupu. Nutná doba nepřítomnosti signálu v sekundách se nastavuje v editačním box této skupiny. Back Loop určuje aktivní polaritu signálu připojeného na vstupy O2, O3 a O5 až O8. Nezaškrtnutí znamená, že šířka pulsu je určena dobou, kdy je signál v úrovni 5V. Start OFF/ON, Delay určuje nastavení signálu po startu spínače. Zpoždění sledování platnosti startovní podmínky výstupu se nastavuje v přiřazeném editačním boxu. Filter snímání pulsu z přijímače. Konstanty nastavují parametry filtrace.
Uložení parametrů Jednou připravené parametry scénářů lze uložit do souborů pro další použití a modifikace. Uložení se provede z hlavního menu „File“, „Save“ nebo „Save as“. Pokud se použije položka „Save as“ může se nastavit jméno ukládaného souboru.
Přesun parametrů Připravené parametry je třeba přesunout do spínače, kde jsou uloženy do paměti EEPROM. Parametry lze do regulátoru přenést více způsoby. První způsob přenáší data po sériové lince RS232. To předpokládá propojit signál TxD, RxD a zem portu COM1 nebo COM2 počítače PC přes doplněk přizpůsobení signálů k signálům TxD, RxD a zem spinače na konektoru IP4. Poté je třeba vybrat z hlavního menu položkou Store a položkou ComIO_eeprom start přenosu parametrů do spinače. Ukončení přenosu dat je signalizováno hlášením uživateli. Upozornění. Z důvodu úspory místa na desce jsou na konektor IP4 přivedeny přímo signály TxD a RxD z procesoru, tedy na úrovni 5V. Z toho důvodu je třeba použít přípravek pro napěťové přizpůsobení signálů s napěťovou úrovní sériových portů počítače PC. Podrobněji na stránkách internetu uvedených níže. Jiný způsob využívá programovacího signálu konektoru ISP s označením IP3. Přímo z menu programu položkou Store, a položkou ISPIO_eeprom se provede přeprogramování obsahu paměti EEPROM procesoru podle požadovaných parametrů. Propojuje se paralelní nebo sériový port počítače s konektorem IP3 čtyřžílovým kabelem. Podrobnější popis kabelu je na níže uvedených stránkách internetu.
Update softwate Software přepínače se doplňuje o další funkce a to jak v části pro počítač PC, tak i software pro mikroprocesor ve spinači. Aktuální verzi pro počítač PC stačí stáhnout z internetu na uvedených stránkách, odinstalovat předchozí verzi a nainstalovat staženou. Aktuální verzi software pro mikroprocesor je třeba stáhnout do adresáře Board\Software. Touto verzí je třeba přestavit kód mikroprocesoru s použitím čtyřžílového kabelu pro paralelní nebo sériový port počítače PC. Propojí se paralelní nebo sériový port počítače s konektorem IP3 spinače. Z menu volíme položku UpLoad,Board. Objeví se dialog pro výběr jména souboru aktuálního software, po výběru se spustí přeprogramování mikroprocesoru. Během přeprogramování mikroprocesoru se přepíše také obsah paměti EEPROM programem IDelo.
Stránky internetu http://www.sw-nuts.com nebo http://www.sweb.cz/rt-soft.
