MĚŘENÍ NAPĚTÍ A TEPLOTY S MCP3202
Vágner Vlastimil
Přípravek využívá známý 12-bitový A/D převodník MCP3202 který je využit na měření napětí tak i na měření teploty s čidlem LM35DZ. Čidlo se k přípravku připojuje dvoužilovým stíněným kablíkem o délce 15m, přípravek se připojuje k počítači který má sériový port. Zapojení si neklade za cíl konkurovat továrním zapojením může posloužit pro inspiraci při vlastním návrhu podobného převodníku.
POPIS PŘÍPRAVKU
Schéma zapojení přípravku je na obrázku č.01 napájení je z destičkové baterie 9V toto napětí je stabilizováno obvodem IO1 což je 78L05 na hodnotu 5V které již napájí vlastní převodník při měření napětí a při měření teploty i teplotní čidlo LM35DZ. Řídící vstupy CS, DIN, CLK A/D převodníku jsou připojeny na výstupní signály sériového portu počítače RTS, DTR, TXD, výstup z A/D DOUT je připojen na vstupní signál sériového portu CTS počítače PC. Výstupní signály sériového portu jsou připojeny na rezistory R2, R3, R4 které jsou připojeny na Zenerovy diody D1, D2, D3 které stabilizují napětí výstupních signálů sériového portu na hodnotu 5.1V. Měřené napětí se připojuje na vstupní zdířky, červená zdířka je určena pro připojení kladného pólu a modrá zdířka je určena pro připojení záporného pólu měřeného napětí, ze zdířek je napětí přivedeno na přepínač který dle přepnutí přivádí měřené napětí buď přímo na vstup A/D převodníku CH0 takto přepnutý přepínač umožňuje měřit napětí do MAXIMÁLNÍ HODNOTY 5VDC. Pokud je přepínač přepnut tak že vstupní měřené napětí je připojeno na odporový dělič a z něho je poté připojeno na vstup A/D převodníku je možné měřit vstupní napětí do MAXIMÁLNÍ HODNOTY 50VDC. Teplotní čidlo se připojuje do zdířek které jsou určeny pro měření s čidlem LM35DZ, nebo mohou být použity pro připojení vyrobeného převodníku určeného k měření tenzometrů (zatím rozpracováno). Rezistory v odporovém děliči MUSÍ BÝT PŘESNÉ nebo mohou být použity trimry ve schématu naznačeny čárkovaně trim TP1 má hodnotu 50k a je na něm nastavena hodnota 27K tu samou hodnotu musí mít rezistor R5. Trim označený TP2 má hodnotu 5K(10K) a je na něm nastavena hodnota 3K, tu samou hodnotu 3K musí mít i rezistor R6. Převodník A/D MCP3202 může měřit napětí na dvou vstupech kanálech označených CH0 a CH1 tyto mohou být naprogramovány v SINGLE-ENDED MÓDU nebo v PSEUDO-DIFERENTIÁL MÓDU. Při naprogramování vstupů CH0 a CH1 v SINGLE-ENDED MÓDU může být vstup CH0 použit k měření napětí proti zápornému pólu a vstup CH1 je vypnutý. Nebo může být naprogramováním použit vstup CH1 proti zápornému pólu a vstup CH0 je vypnutý. Při naprogramování v PSEUDO-DIFERENTIÁL MÓDU je možné naprogramovat vstupy CH0 a CH1 tak že vstup CH0 se připojuje při měření na kladný pól napětí a vstup CH1 se připojuje při měření na záporný pól napětí, nebo se mohou vstupy CH0 a CH1 programově přepnout tak že kanál CH0 měří v tomto případě záporné napětí a kanál CH1 měří kladné napětí. Při tomto měření je nutné dodržet maximální hodnotu vstupního napětí které se měří, v PSEUDO-DIFERENTIÁL MÓDU se napětí měří pouze mezi kanály CH0 a CH1 bližší podrobný popis je v PDF k uvedenému obvodu. V tomto zapojení je A/D převodník naprogramován v SINGLE-ENDED MÓDU tak že je vstup kanálu CH0 aktivní a vstupní kanál CH1 je spojen se záporným napájecím napětím. Tato volba naprogramování kanálů CH0 a CH1je provedena pomocí tabulky 5-1 v datasheetu k uvedenému A/D. Napětí VREF je odvozeno od napájecího napětí rozlišení převodníku při napájecím napětí 5V je 1.2mV, tato citlivost postačuje k měření s uvedeným teplotním čidlem LM35DZ bez nutnosti použít na zesílení signálu z čidla OZ. Čidlo LM35DZ má výstupní napětí 10mV/1°C.
Seznam součástek : rezistory R1..M2, R2, R3, R4…10K, IO1…78L05, IO2…MCP3202,
Kondenzátory C1, C2…100NF KERAMIKA, C3…M1/16V TANTAL,
C4….10M/16V ELEKTROLYTICKÝ, D1, D2, D3….5V1 ZENEROVY DIODY,
TEPLOTNÍ ČIDLO LM35DZ + KABLÍK, PŘEPÍNAČ… DOUPÓLOVÝ,
TRIMRY TP1….50K, TP2….5K(10K), REZISTORY R5….27K, R6….3K
POPIS PROGRAMŮ
Programy jsou odladěny v Turbo Pascalu jsou v adresáři PROGRAMY mají názvy MCP.EXE, TEPLOMĚR.EXE, NAPĚTÍ.EXE, ODEČET.EXE. Jdou spustit na počítačích s OS DOS, WINDOWS95/98, WINDOWS XP, WINDOWS7 poslední dva OS MUSÍ BÝT NAINSTALOVÁNY VE 32-BITOVÉ VERZI.
Program ODEČET.EXE je určen k vytvoření souboru CAS.HOD zde se zadává hodnota po jakém časovém úseku se bude ukládat do souboru naměřená hodnota z teplotního čidla. Hodnotu zadáváme buď ve vteřinách nebo pokud chceme delší časovou dobu ukládání hodnot do souboru tak zadáváme násobek vteřin to znamená že pokud chceme ukládat například po 5 minutách tak zadáváme hodnotu 300. Výpočet je jednoduchý 5 * 60 =300. V případě že chceme pouze měřit teplotu A NEZAPISOVAT DO SOUBORU ZADÁME HODNOTU 0, hodnotu zadanou v souboru ČAS.HOD využívají OBA PROGRAMY TEPLOTA.EXE a MCP.EXE, soubor CAS.HOD SE PROTO MUSÍ NACHÁZET VE STEJNÉM ADRESÁŘI JAKO PROGRAMY TEPLOTA.EXE A MCP.EXE. Program MCP.EXE ji využívá POUZE PŘI VOLBĚ MĚŘENÍ TEPLOTY.
Program NAPĚTÍ.EXE umožňuje měření pouze napětí po spuštění programu zadáváme hodnotu sériového portu kde je připojený převodník volbu portu volíme stiskem klávesy s číslicí „1“ tím volíme sériový port com1. Stiskem klávesy s číslicí „2“ volíme sériový port com2 adt.. Po volbě portu se zobrazí volba rozsahu měřeného napětí tu volíme stiskem klávesy s písmeny buď „D“ nebo „N“ stiskem klávesy „D“ volíme rozsah vstupního měřeného napětí DO 5VDC MAXIMÁLNĚ, stiskem klávesy s písmenem „N“ volíme rozsah vstupního měřeného napětí DO 50VDC MAXIMÁLNĚ. Po volbě rozsahu se na monitoru počítače již zobrazuje naměřené napětí a současně je zobrazen i navolený rozsah. Novou volbu rozsahu volíme stiskem klávesy MEZERNÍK a program ukončíme stiSkem klávesy ESC.
Program TEPLOTA.EXE umožňuje pouze měření teploty. Po spuštění programu zadáváme hodnotu sériového portu kde je připojený převodník volbu portu volíme stiskem klávesy s číslicí „1“ tím volíme sériový port com1. Stiskem klávesy s číslicí „2“ volíme sériový port com2 adt.. Po volbě portu se již na monitoru počítače zobrazuje naměřená teplota a současně je zobrazeno zda je měření teploty se zápisem do souboru nebo pouze měření teploty bez zápisu do souboru. Program ukončíme stiskem klávesy MEZERNÍK pokud je v souboru čas.hod hodnota jiná než „0“ například 10 je na monitoru zobrazeno měření teploty se zápisem do souboru.
Program MCP.EXE Po spuštění programu zadáváme hodnotu sériového portu kde je připojený převodník volbu portu volíme stiskem klávesy s číslicí „1“ tím volíme sériový port com1. Stiskem klávesy s číslicí „2“ volíme sériový port com2 adt.. Po volbě portu se na monitoru zobrazí volba zda chceme měřit napětí nebo teplotu, volbu co chceme měřit provedeme stiskem klávesy s písmenem „N“ volíme měření napětí stiskem klávesy „T“ volíme měření teploty. Po volbě měření napětí se zobrazí volba rozsahu tu volíme stejně jako v programu NAPĚTÍ.EXE, pouze po volbě rozsahu program MCP.EXE již pouze ukončíme jiná volba rozsahu jako v programu NAPĚTÍ.EXE zde není. Po volbě měření teploty se na monitoru již zobrazuje naměřená teplota buď se zápisem do souboru nebo pouze měření teploty stejně jako v programu TEPLOTA.EXE. Navolené měření ukončíme stiskem klávesy MEZERNÍK.
Příprava k testování programu PC OS Windows XP
Spuštěný program z bootovací diskety OS DOS na PC s OS Windows XP
Spuštěný program napětí z bootovací diskety měření napájecího napětí
Testování programu napětí.exe s A/D MCP3202 (měření napájecího napětí)
Testování programu teplota.exe na měření teploty s LM35DZ
Zobrazená naměřená teplota LM35DZ na monitoru (měření bez zápisu)
Spuštěný program napětí.exe z příkazové řádky OS Windows XP 32-bitů
Vágner Vlastimil