GMI Generátor minutových impulsů pro řízení podnikových hodin

Transkript

1 GMI Generátor minutových impulsů pro řízení podnikových hodin (konstrukční a servisní dokumentace pro HW GMI 3.4 a SW GMI_3_4.asm) ( Martin Pantůček , revize ) Tato dokumentace slouží jako konstrukční návod k výrobě uvedeného generátoru impulsů, a zároveň jako servisní příručka pro oživení a testování jeho funkcí. Obsah 1. Schéma zapojení 2. Popis zapojení 3. Deska plošných spojů (DPS) 4. Seznam použitých součástek 5. Oživení DPS 6. Naměřené hodnoty 7. Konstrukční provedení 8. Kontrolní porty 9. Servisní sériová linka 10. Přílohy

2 1. Schéma zapojení Viz samostatná příloha. 2. Popis zapojení Síťové napětí 230V přichází na svorkovnici X1 a přes pojistku F2 je vedené na síťový transformátor Tr1, na jeho sekundární části jsou 2 vinutí 12V zapojena do série. Toto napětí 24V AC je usměrněno diodovým můstkem B1 a vyfitrováno kondenzátorem C9. Na něm je v klidu napětí asi 36V, které slouží pro napájení výstupu. Na středu sekundárních vinutí je střídavé napětí 12V jednocestně usměrněno diodou D6 a vyfitrováno kapacitou C6. Napětí na C6 je v klidovém stavu kolem 14V. Poté je sníženo stabilizátorem 7805 na 5.0V, jež napájí logickou část generátoru. Jejím základem je jednočipový procesor Atmel 2051, taktovaný krystalem 15MHz. Baterie se připojuje přes konektor SV1. Směr proudu (z baterie do DPS) určuje dioda D5. Z důvodu co nejmenšího úbytku byla vybrána germaniová GA201. Mezi baterií a DPS je krátký kablík (15cm), samotná baterie je připojena konektory FAST-ON. Propojkou JP1 lze přepnout na akumulátor, místo baterie použít akumulátor 4.8V a ten je v běžném provozu dobíjen. V případě ploché baterie zůstává propojka neosazená. Port P3.3 - přes dělič R5/R6 je na něj zavedeno napětí pro výst. obvod, v klidovém stavu je na portu asi 3.5V - snímá napětí a detekuje jeho výpadek / náběh po výpadku P1.6 a P1.7 - budí indikační LED diody, popis stavů viz uživatelský manuál. Indikaci lze vypnout jumperem JP2. P1.2 a P1.3 - kontrolní porty, v běžném provozu se nepoužívají. Bližší popis viz kapitola 8. P1.5 a P3.7 - buzení výstupu pro minutovou ručičku. V klidu jsou oba porty v log. 0, při vygenerování impulsu se jeden z nich překlopí (např. P1.5) do vysoké úrovně, sepne tranzistor Q2 a ten sepne horní polovinu relé. Na výstupu bude polarita X2-2 = GND, X2-1 = +U. Při další periodě je situace opačná a na výstupu se objeví napětí s opačnou polaritou. Výstupní impuls trvá 1s, frekvence generování impulsů je přesně 1 minuta. Výstupní obvod je chráněn proti případným napěťovým špičkám obousměrným transilem D12 a diodovým můstkem. P3.0 a P3.1 - sériová linka pro diagnostiku generátoru. Popis viz kapitola 9. Změny oproti dokumentaci: původní hodnota krystalu 32,768kHz pro taktování procesoru nestačí. Náhrada za 15MHz. v obvodu krystalu vypuštěn kapacitní trimr C11 (neosazuje se) nemá na frekvenci oscilátoru vliv 3. Deska plošných spojů Osazovací plány viz samostatná příloha. DPS je jednostranná, oboustranně osazená, s několika drátovými propojkami. Ze strany součástek jsou součástky v klasickém pouzdře (PTH provedení), ze strany spojů součástky v SMD provedení (všechny mají rozměr 0805). DPS je navržena do plastové krabičky KPZ-13.

3 4. Seznam použitých součástek 5. Oživení DPS Reference hodnota popis ks B1 Můstek 1,5A MUSTEK_KUL 1 C1, C2 33p C-EUC C3 220n C-EUC C4, C7, C8 100n C-EUC C5 47u CPOL-EUE C6, C9 220u/35V CPOL-EUE C10 100p C-EUC C11 MURATA TZB4Z25 (4-25p) CTRIMTZBX4 1 D3 LED5MM zelená 1 D4 LED5MM žlutá 1 D5 GA201 1N4148DO D1. D2, D6, D7, D8, 1N4004 1N D9, D10 D12 SMBJ33CA SUPPRESSOR-SMBJ 1 F2 T80mA SH22,5A 1 IC1 AT89C AT89C2051P 1 IC XXS 1 JP1, JP2 lišta 2p + jumper JP1E 2 JP3, JP4 lišta 3p JP1E 2 Q1 15 MHz KRYSTAL_STO 1 Q2, Q3 BC517 1 R1, R6 10k R-EU_R R2 10k klasický 1 R3, R4 330 R-EU_R R5 1k R-EU_R R7 360R/1W R-EU_0411/12 2 SV1 JST konektor pro baterii S02P 1 RE1 Dvojité relé Tyco TR1 Síťový transformátor TRHEI030-2X12V 1 X1 svorkovnice 230V 2p SVORK230V 1 X2 svorkovnice obyč. 2p W237-02P 1 krabička KPZ13 GME 1 pojistkový držák rozteč 22.6 mm 1 plochá baterie GME 1 kablík k baterii (JST zásuvka, 2 dutinky) 1 faston črv + mod 2 platová krytka na pojistku 1 Po osazení DPS a zběžné kontrole necháme patici pro procesor zatím neosazenou. Připojíme síťové napětí a zkontrolujeme napětí na C9 (asi 36V) a napětí 5V za stabilizátorem. Pokud jsou obě v pořádku, osadíme procesor a ověříme funkce dle uživatelské dokumentace. 6. Naměřené hodnoty Na prototypu byly naměřeny hodnoty některých důležitých veličin - viz tabulka na další straně. Po oživení DPS ověříme, že námi naměřené hodnoty přibližně odpovídají hodnotám v tabulce.

4 odběr ze sítě v klidovém režimu 12,6 ma příkon v klidovém režimu 2,90 W napětí před stabilizátorem (na C6) v klidu 16,98 V napětí za stabilizátorem v klidu 5,0 V napětí pro výstupní obvod (na C9) v klidu 36,7 V napětí na snímacím portu P3.3 v klidu 3,51 V výstupní napětí naprázdno 29,2 V výstupní napětí při proudu 96,6 ma (zátěž 220R) 21,25 V výstupní napětí při proudu 4,2 ma (zátěž 6k8) 28,4 V výstupní napětí při proudu 55,2mA (zátěž 470R) 24,53 V klidový odběr z baterie - při napájení ze sítě 0,0 µa klidový odběr z baterie - v režimu zálohování (bez sítě) 9,6 ma odběr z baterie - v režimu zálohování (bez sítě), LED zel. svítí 15,0 ma klidový odběr z baterie v režimu zálohování - průměr 9,85 ma max. výdrž ploché baterie (kapacita 3500 mah) 355,33 h max. výdrž ploché baterie (kapacita 3500 mah) 14,81 dní minimální napětí baterie pro spolehlivou funkci procesoru 2,7 V Graf výstupního napětí Průběh výstupního napětí Sestupná hrana vteřinového impulsu (port P1.3) Perioda vteřinového impulsu (port P1.3)

5 7. Konstrukční uspořádání DPS je vmontována do plastové krabičky KPZ-13 a připevněna pomocí 2 šroubů na 2 plastové sloupky. Jeden z původních 4 sloupků před montáží DPS vylomíme překáží jejímu upevnění. Zálohovací plochou baterii přilepíme oboustrannou páskou do vrchního krytu krabičky. Tím je konstrukce hotova. 8. Kontrolní porty Na lištu JP3 jsou vyvedeny kontrolní porty P1.2 a P1.3, které slouží k ověření správné funkce generátoru, popřípadě dalšímu rozšíření. Při běžném provozu se nijak nevyužívají. Port P 1.3 P 1.2 Funkce Zde jsou nepřetržitě generovány impulsy s periodou 1s a střídou 1:1. Používá se k měření periody vteřinových impulsů (z nich je odvozeno veškeré časování) udávají tedy přesnost generátoru. Zde jsou generovány impulsy s periodou 1s každou minutu, bez ohledu na stav napájení tedy i při výpadku sítě. 9. Servisní sériová linka Je komunikační linka s úrovní TTL s rychlostí bitů za sekundu. Umožňuje připojení generátoru k portu RS-232 na počítači PC (s použitím převodníku TTL/RS-232). Komunikace je jednosměrná, data se tedy vysílají pouze ve směru z generátoru do PC. Linka slouží ke kontrole registrů a podrobnější diagnostiku funkcí generátoru. Jako terminál pro PC je vhodný Hyperterminal (je součástí Windows) nebo Docklight (viz náhled).

6 Po sériové lince vysílá generátor tyto provozní stavy: Po resetu a navázání komunikace vyšle úvodní hlavičku s informacemi o HW a SW verzi. Vypisuje změny napájení (napájení ze sítě/ napájení z akumulátoru). V běžném provozu vypisuje skutečný čas (který uplynul od prvního spuštění) pro kontrolu Při výpadku sítě každou minutu vysílá obsah zálohovacích registrů (registry zal_min a zal_hod ) Po obnovení síťového napětí (při seřizování na správný čas) vypisuje registry zal_vte a zbytek. Popis registrů: Registr zal_min do něj se zálohují minutové impulsy pří výpadku sítě Registr zal_hod záloha hodin při výpadku sítě (zal_hod se zvýší o 1, pokud zal_min je vyšší než 60) Registr zbytek záloha impulsů, které uplynou v průběhu režimu automatického srovnávání na správný čas. V okamžiku, kdy generátor začne seřizovat čas se totiž impulsy již nezálohují do registrů zal_min a zal_hod, ale do registru zbytek. Hodnota tohoto registru je potom přičtena k výslednému počtu vygenerovaných seřizovacích impulsů. Registry kor_sec, kor_min, kor_hod registry pro automatickou korekci času, pokud není funkce automatické korekce povolena, nejsou vypisovány. 10. Přílohy Součástí této dokumentace jsou přílohy: Schéma zapojení Osazovací plán strana TOP Osazovací plán strana BOTTOM Motiv plošného spoje