Prietaiso reguliuojancio itampos kitimus projektavimas
Yra labai daug įtaisų, kurie labai jautriai reaguoja į tinklo įtampos pakitimus. Tai gali juos sugadinti, arba paveikti jų darbą. Tokiems prietaisams galima priskirti kompiuterius ir kitus buityje naudojamus įrenginius. Tačiau buityje naudojamiems prietaisams įtampos pakitimai ne tokie kenksmingi, nes jie tik išsijungia arba pradeda veikti su trugdžiais. Tačiau tinklo įtampos šuoliai labai reikšmingi jautriai medicinos technikai, kompiuteriams. Šiuos prietaisus būtina apsaugoti nuo tinklo įtampos šuolių ir kitų pakitimų, nes jų veikla yra labai svarbi. Dingus tinklo įtampai tuomet kai ddirbama su kompiuteriu ir jam grubiai išsijungus ne tik dingsta neišsaugota informacija, bet taip pat padaroma žala kietajam diskui. Vienas kad ir ne labai didelis įtampos šuolis gali nepataisomai sugadinti jautrią medicininę įrangą.
Savo darbe aš projektuosiu įtampos matuoklį, kuris matuos įtampos šuolius ir esant nustatytoms max ir min reikšmėms perjungs prietaisą nuo tinklo prie akumuliatoriaus, seks perjungimų skaičių ir išves indikatoriuje. Perjungimas prie akumuliatoriaus bus vykdomas ir tada kai trys kartus pasikartos tarpinės įtampos reikšmės.
Techniniai reikalavimai:
1. Nustatome įtampos šuolio ribas:
Umax –– 225V,
Umin – 210V,
Umax tarp – 224V,
Umin tarp – 215V.
2. Jeigu tinklo įtampa pasiekia Umax arba Umin vartotojas iš karto ra perjungiamas prie akumuliatoriaus Užsidega indikacinė lemputė ir pasigirsta perspėjantis signalas.
3. Jeigu tinklo įtampa trys kartus iš eilės pasiekia Umax tarp arba UUmin tarp vartotojas perjungiamas prie akumuliatoriaus. Įsijungia perspėjanti lemputė ir pasigirsta garsinis signalas.
4. Turi būti kaupiami duomenys apie vartotojo perjungimą. Šie duomenys turi būti išvedami į indikatorių.
5. Atsiradus arba stabilizavusis įtampai tinkle vartotojas turi būti vėl perjungtas nuo akumuliatoriaus prie tinklo.
Struktūrinės schemos sudarymas:
Kaip matome mūsų sistemą turi sudaryti valdymo įrenginys, duomenų surinkimo ir davikliai, kurie suteiks valdančiajam signalui informaciją apie įtampos pokyčius. Taip pat reikalingi išvesties įrenginiai tokie kaip indikatorius, garsinio signalo daviklis ir šviesos signalo daviklis. Kaip matome Umin tarp Ir Umax tarp turi pasikartoti trys kartus ir tik tada turi būti pakeistas tinklo maitinimo šaltinis vadinasi mes turėsime realizuoti vėlinimo funkciją. Ją galima realizuoti dviem būdais programiškai arba panaudoti programuojamą taimerį.
Taip pat pagal gautą užduotį reikia sudaryti tam tikrus pprograminius modulius, kuriuose būtų galima išskirti tam tikras užduotis, kurias modulis turi įgyvendinti programiškai.
1. Sistemos inicializacija. – įrenginiui , įjungus maitinimo šaltinį, suteikiamas laikas pereinamų procesų nusistovėjimui.
2. Daviklių apklausa – čia turi būti apklausti visi davikliai.
3. Reakcija į gautą informaciją iš daviklių – priklausomai nuo gautos informacijos turi suveikti apsaugos ir perspėjimo priemonės.
4. Duomenų apie perjungimus išvedimas į indikatorių – Informacijos paėmimas iš ląstelės, kurioje ji kaupiama ir perdavimas tos informacijos indikatoriui.
PRINCIPINĖS SCHEMOS SUDARYMAS.
1. Valdančiuoju įrenginių pasirenkame mikrovaldiklį 8051 (2 pav.), nes mano projektuojamas įįrenginys nėra labais sudėtingas ir didesnio valdymo įrenginio galimybės nebūtų išnaudotos. Šis mikrovaldiklis turi keturis programuojamus įvesties ir išvesties prievadus, 4 k*8 vidinės programų atminties ir 128*8 duomenų atminties. Jei MV dirbtų MP režimų tai jo prievadai P2 ir P0 būtų naudojami papildomai išoriniai atminčiai prijungti, tačiau mano darbe to nereikės todėl aš prievadą P0 ir dalį prievado P2 išėjimų panaudoju aštuonių matricinių indikatoių prijungimui per programuojamą lygiagretaus ryšio adapterį 8255A. Prievadą P1 naudoju daviklių, įspėjimo įrenginių ir perjungiklio prijungimui. Vėlinimui sudaryti panaudosime MV taimerį T1. Prie MV prievado RESET įjungta RESET signalo formavimo schema. Įjungus maitinimo šaltinį, loginis vienetas RESET įėjime bus palaikomas tol kol įsikraus kondensatorius per rezistorių. Šis laikas turi būti pakankamai ilgas, kad šaltinio įtampa pasiektų nominalią reikšmę. Prie išėjimų X1 ir X2 yra jungiamas išorinis kvarcinis rezonatorius.
P3 išvadai gali būti panaudoti alternatyvių funkcijų formavimui. Jų paskirtis yra tokia: RD/ (P3.7)- skaitymas, WR/ (P3.6) – rašymas , T1 (P3.5), T0(P3.4) – vidinių taimerių T1 ir T0 įėjimai , INT1/ (P3.3) , INT0/ (P3.2) – pertraukčių signalų įėjimai (aktyvūs loginiu vienetu arba krintančiu frontu) , TXD (P3.1) , RXD (P3.0) – nuoseklaus prievado siųstuvo išėjimas ir imtuvo įėjimas, dirbant jiems universalaus asinchroninio siųstuvo / imtuvo (USART – uuniversal synchronous asynchronous receiver transmiter) režimu, o dirbant postūmio registro (SPI – serial peripheral interface) režimu – atitinkamai sinchronizacijos išėjimas ir duomenų įvedimas ir išvedimas.
Pagrindinis MV blokas yra aštuonių skilčių aritmetinis-loginis įrenginys (ALĮ). Jis atlieka sudėties, atimties, dalybos ir daugybos aritmetines operacijas, logines operacijas IR, ARBA, suma moduliu du, postūmio ir kitas operacijas.
2. Davikliai yra abu vienodi tačiau jiems yra nustatytos skirtingos max ir min įtampo. Pirmas daviklis matuoja tik Umax ir Umin. Joms esant jis į MV P1,0 paduoda vieneto signalą. O antrajam ribinės įtampos yra Umax tarp ir Umin tarp. Joms esant daviklis paduoda į P1.7 vieneto signalą. Tiksliau tai šie mano davikliai susideda iš 2 daviklių iš kurių vienas dirba keitikliu ir tiesioginę tinklo įtampą paverčia daug mažesne – tai įtampos daviklis G0155D (3 pav.). o antrasis tai universalus analoginis keitiklis su reliniu išėjimu C.A.I.S.UN-TC-R (4 pav.). Jame yra galimybė reguliuoti slenkstines įtampas būtent čia mes ir nustatome mums reikiamas įtampos reikšmes. Jei šios reikšmes bus pasiektos arba viršytos išėjime bus vienetas.
3. Indikatorių pasirinkau paprastą tai aštuoni matriciniai ALS340A indikatoriai prijungti per programuojamą lygiagretaus ryšio adapterį 8255A. Šis adapteris turi 24 individualiai programuojamas linijas, kuriomis galima duomenis įvesti arba išvesti trimis darbo režimais. Darbo režimas nustatomas valdymo rregistre įrašius kodą. Šis kodas turi būti įrašytas po to, kai įjungiamas maitinimas ir baigiamas signalas RESET. RESET įėjime ištrina visų prievadų ir valdymo registrų turinius. Šiame darbe adapterio prievado A išvestys A0-A5 panaudotos vienam stulpeliui išrinkti. Tam tikslui papildomai dar yra prijungti trys K155ID3 dešifratoriai ir vienas K155ID4 dešifratorius ir 48 tranzistoriniai raktai.Per prievadą A priimamas iš MV į indikatorių perduodamas stulpelio numeris, o per prievadą B ir septynis tranzistorinius raktus stulpelio kodas.
4. Kaip jau minėjome darbo pradžioje vėlinimo funkciją realizuosime MV esančiais taimeriais. Tai 16-os skilčių programuojami įvykių skaitikliai.Dirbant taimerio režimu, skaitiklio turinys inkreminuojamas kas 12-a MV sinchronizacijos generatoriaus periodų.Taimerio darbo režimai valdomi TMOD ir TCON registrais.
5. Kiti išvesties įrenginiai yra jungiami per elektroninius stiprintuvus 74HC04, skirtus signalui sustiprinti. Šviesos ir garso indikacijos prietaisai gali būti patys paprasčiausi, nes tai nėra apsaugos sistema tai tik perspėjimo sistema, kuri įspėja vartotoją, kad jo sistema maitinama iš akumuliatoriaus ir jam yra skirtas ribotas darbo laikas. MV sąsaja sudaryta taip, kad bet kurio vykdančio įtaiso įjungimui būtina prievado P1 atitinkamoje skiltyje suformuoti loginio nulio lygio signalą. Tada, įjungus maitinimo įtampą, visi valdymo įtaisai bus pasyvus.
Paskutinis, tačiau labai svarbus išvesties įrenginys yra jungiklis. Čia ne tiek svarbus pats jungiklis, kiek tai ką pageidaus vartotojas
prijungti už šio jungiklio. Norint apsaugoti įrangą galimi keli variantai . Jei vartotojas nori apsaugoti kompiuterines darbo vietas tai užtenka tik akumuliatoriaus, kuris palaikis tinklo įtampą tol, kol kompiuteriai bus saugiai išjungti tada tinklo ir jungiklio schema atrodytų taip:
Kaip matome ši schema ne tik apsaugo nuo įtampos šuolių, bet ir nuo įvairių impulsų ir radijo trigdžių. Tačiau tokios sistemos galimybės aprūpinti vartotoja reikiama energija yra labai nedidelės. Todėl norint apsaugoti medicininę įrangą nuo išsijungimų galima numatyti atsarginę el. Liniją, kuri aateitų iš kitos pastotes, arba statyti generatorių. Kaip matome tolimesni sprendimai priklauso tik nuo vartotojo poreikių.
Visa principinė schema pateikta (6 pav.).
Pagal turimus reikalavimus sudarome Algoritmus:
Pagal sudarytus algoritmus sudarome programą:
Programa
BEGIN
ACALL SI ;Paprogrames sistemos inicializacijai iskvietimas
DARBAS
ACALL DAVIKLIS 1 ;Paprogrames 1-o daviklio apklausai iskvietimas.
ACALL DAVIKLIS 2 ;Paprogrames 2-o daviklio apklausai iskvietimas.
JMP DARBAS
;————————————————————————————
; Sistemos inicializacijos paprograme.
;————————————————————————————
BEGIN
MOV A,#0 ;Akumuliatoriaus nulinimas.
MOV P0,#82H ;Pasiruosiama ivesti valdymo zodi i 8255
MOV P0,#80H
RET
;————————————————————————————-
; 1-O DAVIKLIO APKLAUSOS PAPROGRAME.
;————————————————————————————-
DAVIKLIS 1
MOV R1,#21H ;Ikraunam kanalo adresa ir komanda.
TIKRINTI
MOV P1,R1 ;Siunciam nuskaitytus duomenis P1 kanalui.
MOV A,P1 ;Gauta atsakyma keliam i akumuliatoriu.
RRC A ;Paslenkame A turini I desine ir zemiausia bita irasom I c.
JNC END ;Jei c=0 iseinam is paprogrames.
ACALL PERJUNGIMAS ;;Paleisti jungiklio k 1.1 perjungimo paprograme.
END RET
;—————————————————————————————
; 2-O DAVIKLIO APKLAUSOS PAPROGRAME.
;—————————————————————————————
DAVIKLIS 2
MOV R2,#24H ;Ikraunam kanalo adresa ir komanda.
MOV 16H,#3 ;Nustatom sviravimu skaitikli.
MOV R1,#16H ;Perkeliam I registra.
TIKRINTI 2
MOV P1,R2 ;Siunciam nuskaitytus duomenis P1 kanalui.
MOV A,P1 ;Gauta atsakyma keliam i akumuliatoriu.
RLC A ;Paslenkame A turini I kaire ir auksciausia bita irasom I c.
JNC GRAZINIMAS ;Jei c=0 persokam prie ggrazinimo.
DEC 16H ;Atimam is 16H lasteles turinio 1.
MOV A,#16H ;Perkeliam 16H turini I A.
JNZ TIKRINTI 2 ;Jei A nelygu 0 kartojam apklausa.
ACALL PERJUNGIMAS ;Paleisti jungiklio k 1.1 perjungimo paprograme.
GRAZINIMAS
MOV 16H,#3 ;Nustatom sviravimu skaitikli.
MOV R1,#16H ;Perkeliam I registra
END RET
;—————————————————————————————
; PERJUNGIMO PAPROGRAME.
;—————————————————————————————
PERJUNGIMAS
MOV A,P1 ;Nukeliam P1 baita I A.
CLR 1 ;Keiciam 1 bita 0.
CLR 2 ;Keiciam 2 bita 0.
CLR 3 ;Keiciam 3 bita 0.
MOV P1,A ;Pakeista koda siunciam i P1 prievada.
ACALL INDIKATORIUS;Iskviesti indikatoriaus duomenu rodymo paprograme.
ACALL VELINIMAS ;iskviesti paprograme velinimas.
MOV A,P1 ;Perkeliam P1 koda i A.
RRC A ;Perstumiam koda i desine ir zemiausia bita irasom i c.
JNC VELINIMAS ;Jei c=0 tai griztam i velinima.
RLC A
RLC A ;2 kartus paslinkom A turini i kaire ir auksciausias bitas
; dabar yra c.
JNC VELINIMAS ; Jei c=0 tai griztam i velinima.
RRC A ; Grazinam A i pradine padeti.
SETB 1 ;Keiciam 1 bita i 1.
SETB 2 ;Keiciam 2 bita i 1.
SETB 3 ;Keiciam 3 bita i 1.
MOV P1,A ;Pakeista koda siunciam i P1 prievada.
RET
;—————————————————————————————
; INDIKATORIAUS PAPROGRAME.
;—————————————————————————————
INDIKATORIUS
MOV 26H,#48 ;Nustatom stulpeliu skaitikli.
MOV A,#26H
STULPELIS
MOV R1,18H ;Paimam is atminties stulpelio koda.
MOV PA,R1 ;Perduodam ji i pprievada PA
MOV R2,#60 ;Paimam is atminties to stulpelio iluciu informacija.
MOV PB,R2 ;Perduodam ji i prievada PB
DEC A ;Mazinam skaitiklio parodymus 1.
CJNE A,0,STULPELIS;Jei A turinys didesnis uz nuli kartojam operacija toliau.
RET
;—————————————————————————————
; VELINIMO PAPROGRAME.
;—————————————————————————————
VELINIMAS
TIME EQU NOT(10000)+1 ;10 ms laikotarpio nustatymas,
MOV TMOD,#01010001B
CLR A ;Nunulinam A.
MOV TH1,A
MOV TL1,A ;Nunulinam TH1 ir TL1
MOV TH0,#HIGH(TIME)
MOV TLO, #OW(TIME) ;Nustatome laiko ribas.
SETB TCON4 ;Paduodam 1 taimerio valdymo signalo isejime.
SETB TCON3 ;pertraukties fronto pradzia.
WAITO JBC TCON5,EXIT ;kai baigsis laikas iseinam is paprogrames.
SJMP WAITO
EXIT RET
END
IŠVADOS:
Kaip matome iš atlikto darbo galima sukurti paprastą sistemą, kuri visiškai patenkintų net išrankiausio vartotojo poreikius. Mano atlikta darbą galima būtų dar supaprastinti jungiant naujesni indikatorių arba LCD , tačiau tai pakeltų įrenginio kainą. Kaip mmatome iš darbo labai optimaliai buvo panaudotos visos MV galimybės.
LITERATŪROS SĄRAŠAS:
1. V. Deksnys, V. Jastramskas „Įterptinės sistemos“ 1 dalis., Kaunas „Technologija“ 2000, 196 psl.
2. V. Bulovas “Mikroprocesoriai”., Vilnius “Mokslas” 1989, 196 psl.
3. V.Bulovas irkiti “Mikroprocesoriai 2. /Programavimo pradmenys/., Kaunas “Konspektas” 1988, 71 psl.
4. http://eif.viko.lt/file/SPleskas/Jutikliai.pdf
5. http://www.klinkman.com/productdetails.cfm?productid=47
