Хелпикс

Главная

Контакты

Случайная статья





Номинальные значения основных размеров



Номинальные значения основных размеров

для класса точности

t, мм 0,75 0,45 0,25 0,15 0,10
s, мм 0,75 0,45 0,25 0,15 0,10
b, мм 0,30 0,20 0,10 0,05 0,025
g 0,40 0,40 0,33 0,25 0,20

 

где: t – ширина проводника; S – расстояние между проводниками, контактными площадками, проводником и контактной площадкой или проводником и металлизированным отверстием; b – расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки данного отверстия (гарантийный поясок); g - отношение минимального диаметра металлизированного отверстия к толщине платы.

Минимальный диаметр переходного отверстияопределяется из соотношения:

dmin > hПП ´ g = 2 ´ 0,33 = 0,66 мм.                                                                           (1)

Рассчитаем минимальный эффективный диаметр контактной площадки:

,                                                                           (2)

где: b – расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки (берется в соответствии с классом точности платы (табл.1.)), мм;

dmax – максимальный диаметр просверленного отверстия, мм;

dотв – погрешность расположения отверстия, мм;

dкп – смещение центра контактной площадки, мм.

Вычислим необходимые параметры dmax, dотв, b, dкп .

                                                                                            (3)

где: Dd – определяется точностью изготовления сверла и его смещением.

В свою очередь рассчитываем:

,                                                                             (4)

где: dМ ОТВ – диаметр металлизированного отверстия. При этом dМ ОТВ выбираем из ряда, рекомендуемого отраслевым стандартом, и с учетом собираемости со штыревыми выводами ЭРЭ и ИМС. Следует отметить, что коэффициент 0,1..0,15 – величина усреднения и учитывает минимально допустимую толщину слоя гальванической меди 25мкм, слой металлорезиста, усадку отверстия после сверления, а также возможный разброс толщины при гальваническом осаждении меди и металлорезиста.

dсв = 0,6+0,1 = 0,7 мм,

Подставив получившееся значение  dсв в формулу (3) получим, что

dmax = 0,7+0,02 =0,72 мм,

Погрешность расположения отверстия определяем как:

dОТВ = dО + dd                                                                                     (5)

dОТВ = 0,06 + 0,02 = 0,08 мм, учитывая неточности сверления станка и погрешности базирования платы на станке.

Смещение центра контактной площадки зависит от точности расположения ее рисунка на шаблоне, погрешности экспонирования, погрешности расположения базовых отверстий в фотошаблоне и заготовке платы и определяем как:

                                                                               (6)

 dкп = 0,04+0,02+0,5(0,03+0,02) = 0,085 мм,

Подставив значения в (2) получаем, что минимальный диаметр контактной площадки равен:

D1min = 2(0,3+(0,72:2)+0,08+0,085) = 1,65

Таким образом, минимальный эффективный диаметр контактной площадки составит 1,65 мм.

Минимальный диаметр контактной площадки рассчитаем по следующей формуле:

Dmin = D1min+1,5(hj+hnm)+hp и он составит:                                                            (7)

Dmin = 1,65+1,5(0,035+0,006)+0,02 = 1,7315 мм

Расчет ширины проводников ведется из условия сохранения достаточной прочности сцепления проводника с диэлектриком, зависящей от адгезионных свойств материала основания и гальванической фольги. Минимальная эффективная ширина проводника t1MIN определена экспериментально и равна 0,18 мм для плат первого и второго классов. Минимальная ширина проводника определяется по следующей формуле:        

 и она составит:                                           (8)

 tMIN = 0,18 +1,5(0,035+0,006)+0,02 = 0,2615 мм.

Расчет минимальных расстояний между элементами проводящегорисункаопределяется заданным уровнем сопротивления изоляции при рабочем напряжении схемы или техническим требованием на печатные платы.

Фактический зазор между элементами проводящего рисунка зависит от шага элементов, их максимальных размеров и точности расположения относительно заданных координат.

Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

,                                           (9)

где L0 – расстояние между центрами рассматриваемых элементов, принимаем равным 2,54 мм.

Минимальный диаметр контактной площадки на фотошаблоне:

DШ min = Dmin – hp                                                                                                 (10)

DШ min = 1,7315 – 0,02 = 1,7115 мм.

Минимальная ширина проводника на фотошаблоне:

tШ min = tmin – hp                                                                                         (11)

tШ min = 0,2615 – 0,02 = 0,2415 мм.

Максимальный диаметр контактной площадки на фотошаблоне:

 DШ max = DШ min + DDШ                                                                                 (12)

 DШ max = 1,7115 + 0,03 = 1,7415 мм.

Максимальная ширина проводника на фотошаблоне:

tШ max = tmin + DtШ                                                                                         (13)

 tШ max = 0,2615 + 0,06 = 0,3215 мм.

Максимальный диаметр контактной площадки:

Dmax = DШ max + hp + DЭ                                                                              (14)

Dmax = 1,7415 + 0,02 + 0,03 = 1,7915 мм.

Максимальная ширина проводника:

tmax = tШ max + hp + Dэ                                                                                               (15)

 tmax = 0,3215 + 0,02 + 0,03 = 0,3715 мм.

Подставив в (9) значения из (14) и (15) получаем:

S1min = 2,54-((1,7915/2+0,085)+(0,3715/2+0,05)) = 1,2835 мм.

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:

S2 min = L0 – (Dmax + 2dКП)                                                                                        (16)

S2 min = 2,54 – (1,9915 + 2*0,085) = 0,3385 мм.

Минимальное расстояние между двумя проводниками:

S3 min = L0 – (t max + 2dШt)                                                                                         (17)

 S3 min = 2,54 – (0,3715 + 2*0,05) = 2,0285 мм.

Итого минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой на фотошаблоне: S4MIN = 2,5-((1,7415/2+0,085)+(0,3215/2+0,05)) = 1,3335 мм. 

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками на фотошаблоне:   

S5 min = L0 – (DШ max + 2dКП)                                                                              (18)

S5 min = 2,54 – (1,7415+2*0,085) = 0,5885 мм.

Минимальное расстояние между двумя проводниками на фотошаблоне:

S6 min = L0 – (t Ш max + 2dШt)                                                                                          (19)

S6 min = 2,54 – (0,3215 + 2*0,05) = 2,0785 мм.

Стандарт ОСТ 4.070.010—78 «Платы печатные под автоматическую установку элементов. Конструкция и основные размеры» содержит специальные указания для выбора диаметров отверстий и контактных площадок под выводы устанавливаемого элемента (таблица 7), а также другие сведения. При любой установке элементов диаметры монтажных, переходных металлизированных и не металлизированных отверстий следует выбирать из ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0. Центры отверстий должны располагаться в узлах координатной сетки. Также оригинал рисунка печатных проводников выполняют на координатной сетке, образуемой пересекающимися под прямым углом рядами параллельных линий. Для печатных плат промышленной аппаратуры принят шаг координатной сетки, равный 2,54 мм.

Рассчитанные выше значения задают минимальные параметры для выбора диаметра отверстий и контактных площадок.

 

Таблица 8 — Диаметры отверстий и контактных площадок, мм

 

Диаметры

Минимальное расстояние между центрами отверстий

Вывода элемента Отверстий Контактной площадки
0,4 ; 0,5 0,9

 

 

3,0

2,5

0,6 ; 0,7 1,1
0,8 ; 0,9 1,3

 

3,75

 

1,0 ; 1,1 1,5
1,2 ; 1,3 ; 1,4 1,8
1,5 ; 1,6 2,0

4,0

5,0

1,7 ; 1,8 ; 1,9 2,2

Таблица 9 — Предельные значения технологических параметров

 

Наименование коэффициента

Обозначения Величина (мм)

Толщина предварительно осажденной меди

hпм 0,005 – 0,008

Толщина наращенной гальванической меди

hг 0,050 – 0,060

Толщина металлического резиста

hр 0,020

Погрешность расположения отверстия относи­тельно координатной сетки, обусловленная точ­ностью сверлильного станка

do 0,020 – 0,100

Погрешность базирования плат на сверлильном станке

dб 0,010 – 0,030

Погрешность расположения относительно координатной сетки на фотошаблоне контактной площадки

dш 0,020 – 0,080

Погрешность расположения относительно координатной сетки на фотошаблоне проводника

dшt 0,030 – 0,080

Погрешность расположения печатных элементов при экспонировании на слое

dэ 0,010 – 0,030

Погрешность расположения контактной площадки на слое из-за нестабильности его линейных размеров, % от толщины

dм ‘0 – ‘0,100

Погрешность расположения базовых отверстий на заготовке

dз 0,010 – 0,030

Погрешность расположения базовых отверстий на фотошаблоне

dп 0,010 – 0,050

Погрешность положения контактной площадки на слое, обусловленная точностью пробивки базовых отверстий

dпр 0,030 – 0,050

Погрешность положения контактной площадки, обусловленная точностью изготовления базовых штырей пресс-формы

dпф 0,020 – 0,050

Погрешность диаметра отверстия после сверления

  Dd   0,010 – 0,030

Погрешность изготовления окна фотошаблона

DDш 0,010 – 0,030

Погрешность на изготовление линии на фотошаблоне

Dtш 0,030 – 0,060

Погрешность диаметра контактной площадки фотокопии при экспонировании рисунка, мм

0,010 – 0,030
Примечание:

d - погрешность расположения;

D - погрешность размеров.

 
       

 

Рекомендации по монтажу и пайке

1. Микросхемы. Лужение выводов интегральных микросхем рекомендуется производить двукратным погружением в расплавленный припой, температура которого не превышает 250 оС, в течении 2 с, интервал между погружениями должен составлять не менее 5 мин. Пайку выводов ИМС разрешается производить на расстоянии не менее 5 мм от корпуса, заземленным паяльником мощностью не более 40 Вт при температуре жала не выше 265 оС, в течении 3 с, соблюдая меры предосторожности, исключающие перегрев микросхем и механические её повреждения. Интервал между пайками соседних выводов должен быть 3..10 с, а расстояние от места пайки вывода до корпуса ИМС – не менее 5 мм. При монтаже в схему допускается одноразовый изгиб выводов на расстоянии не менее 2,5 мм от корпуса, при этом необходимо обеспечить неподвижность основания. Радиус изгиба – 1 мм и более. Не допускается кручение выводов вокруг оси. Также при монтаже допускается смещение свободных концов в горизонтальной плоскости в пределах ±0,4 мм для их совмещения с контактными площадками.

2. Транзисторы. При пайке выводов необходимо защищать корпус транзистора от попадания флюса и передачи тепла от места пайки к корпусу. Пайку выводов разрешается производить на расстоянии не менее 5 мм от корпуса. При монтаже в схему допускается одноразовый изгиб выводов на расстоянии не менее 2,5 мм от корпуса. Температура жала паяльника не более 260ºС, время пайки не более 4 с.

3. Диоды. При монтаже в схему допускается одноразовый изгиб выводов на расстоянии не менее 2 мм от корпуса под углом 90°. Пайку производить при температуре не более 265ºС, время пайки не более 4 с.

2. Конденсаторы. При монтаже неполярных конденсаторов необходимо обеспечить изоляцию их корпусов от других элементов схемы, шасси и друг от друга.

3. Резисторы. Пайку выводов разрешается производить на расстоянии не менее 4 мм от корпуса. При паянии желательно обеспечить теплоотвод. Температура жала паяльника не должна превышать 230ºС. Время пайки не более 4 с. При монтаже в схему допускается одноразовый изгиб выводов на расстоянии не менее 2 мм от корпуса под углом 90°.

4. Резонаторы кварцевые. Пайку выводов резонатора кварцевого разрешается производить на расстоянии не менее 4 мм от корпуса. Остальные условия монтажа и пайки аналогичны условиям монтажа и пайки ИМС.

 

Тепловой расчет печатной платы

Определим суммарную потребляемую мощность устройства. В таблице 7 приведен перечень всех элементов схемы с указанием потребляемой мощности.

Таблица 10 – Потребляемая мощность ЭРЭ

Тип ЭРЭ Кол-во Ток потребления Суммарная потребляемая мощность
ATmega32L 16 мА 80 мВт
MAX232ACPE 8 мА 40 мВт
КР1533ИР8 14x12 мА 840 мВт
AT25640 4 мА 20 мВт

Итого:

196 мА 980 мВт

 

Таблица 11 – Объем, занимаемый ЭРЭ

 

Вид ЭРЭ Наименование Количество Объем, 10-6 м3
Микросхема ATmega32L 2,341
Микросхема MAX232ACPE 0,226
Микросхема КР1533ИР8 3,164
Микросхема LM7805 0,11
Микросхема LM317T 0,11
Резистор МЛТ-0,125Вт 0.342
Резистор 0,1
Конденсатор К10-17б 2,13
Конденсатор К50-35-16В 0,51
Диод 1N4148 0,25
Транзистор КТ816А 0,8
Резонатор HC-49S 0,215

Итого:

10,298

 

 

Размеры платы:

L1=0,162 м (длина)

L2=0,132 м (ширина)

H= 0,040 м (высота)

Объем модуля: Vб=L1* L2*H=0,162*0,132*0,04=0,00086 м3.

Коэффициент заполнения объема блока:

Kз=VЭРЭ/VБ=10,298×10-6/0,00086=0,011.

Приведенный размер основания нагретой зоны :

Lпр=

Приведенная высота нагретой зоны :

hз=H*Kз=0,04*0,011=0,44 мм.

Приведенная высота воздушного зазора:

H1=(H-hз)/2=(0,04-0,00044)/2= 19,78 мм.

Приведенная поверхность нагретой зоны:

Sз=2*Lпр/( Lпр+2hз)=(2*0,162)/(0,162+2*0,00044)= 1,98 м2.

 

Исходные данные:

a = 162 mm

b = 132 mm

c = 40 mm

eк – степень черноты поверхности корпуса = 0,92

tmax– макс. значение температуры окружающей среды = 50°С (323 К)

tс – температура окружающей среды = 20°С (293 К)

Суммарная мощность, выделяемая устройством:

Р = 0,96 Вт

 

Порядок расчета:

1. Задаем перегрев корпуса D tIk – относительно окружающей среды в 1-ом приближении (5-10 К)

2. Определяем температуру корпуса в 1-ом приближении: tIk = tмах+D tIk

3. Рассчитываем площадь поверхности корпуса: Sк = 2(a×b + a×h + b×h), м2

4. Находим определяющий размер эквивалентного куба:

5. Определяем вид теплового потока от корпуса к среде по условию:

6. Находим тепловую проводимость при передаче тепла от корпуса в окружающую среду при конвективном и лучевом способе передачи тепла.

 

Для конвективного: sкк = 2*A2*(tk-tc)1/4*((a*h+b*h)h1/4 + a*b/min(a,b)1/4))

Для лучевого: sкл = eк *5,57*10-8 *((tк4 – tmax4) / ( tк – tmax))*Sк,

где tк – предполагаемая температура корпуса,

   tc – предполагаемая температура среды,

Кн – l для естественной вентиляции,

А2 – коэффициент теплопередачи, зависит от вида окружающей среды, для воздуха А2 = 1,36.

7. Находим суммарную тепловую проводимость: sIå= sкк + sкл.

8. Находим реальный перегрев корпуса: ,

9. Проверяем условие ïD tIk - D tIkрï< 2¸3 К

10. Если условие выполняется, то принимают перегрев корпуса: D tk = D tIkр

Если условие не выполняется, то проводим расчет во втором приближении принимая D tIIk = D tIk и корректируем пункты 2-9. Расчет заканчивается в том приближении, в котором выполняется условие ïD tIk - D tIkрï< 2¸3 К

 

Расчет:

Первое приближение:

D tIk = 10 К

tIk = 323 + 10 = 333 К

Sк = 2(a×b + a×h + b×h) = 2*(0,162*0,132+0,162*0,04+0,132*0,04)= 0,066 м2

L = = 0,105 м2

(0,84/0,105)3 = 473К, tIk < 473 условие выполняется, следовательно действует закон 1/4 степени.

sкк = 0,439 Вт/К

sкл = 0,276 Вт/К

sIå = 0,715 Вт/К

D tIkp = 5,095 /0,715 = 7,123 К

ïD tIk - D tIkрï= |10 – 7,123| = 2,987 < 2¸3 К

 

Реальный перегрев корпуса D tII = 2,673 К, а максимальное допустимое значение равно 3 К, следовательно никаких мер по охлаждению принимать не надо.

2.10 Выводы

В данном разделе нами была спроектирована принципиальная схема устройства, произведен расчет отдельных ее частей. На основе всех данных, полученных в результате проектирования аппаратной части, была написана программа работы микро-ЭВМ. Для этого использовалась среда проектирования AVR Studio, поставляемая бесплатно самой фирмой ATMEL.

Тип используемой микроЭВМ – ATmega32L, тактовая частота 8МГц. Текcт программы содержит 17397 строк. Размер скомпилированного кода – 7315 байт, что составляет 94,2% от доступной емкости памяти программ. Используется 420 байт оперативной памяти (82,0% от доступного), и 8 байт энергонезависимой памяти (0.8%). В программе использовано 63,1% системы команд микроконтроллера, 61% регистров общего назначения.

Ниже приведен отчет компилятора AVR Studio при компиляции исходного текста программы.

ATmega32L memory use summary [bytes]:

Segment Begin End   Code Data Used Size Use%

------------------------------------------------------------------------------------------

[.cseg]   0x000000 0x001C92 7315 402 7717 8192 94.2%

[.dseg]   0x000060 0x000204 0   420 420 512 82.0%

[.eseg]   0x000000 0x000008 0 8 8 1024 0.8%

 

Изображение формируется на светодиодной матрице размером 8 х 112 динамическим способом. Для этого производится соединение анодов по строкам и катодов по столбцам. Степень мультиплексирования равна 1/8. Частота регенерации всего изображения составляет 50 Гц.

Измерение температуры производится цифровым интегральным датчиком типа DS18B20, имеющим однопроводной интерфейс. Точность измерения равна 0,5°С, цена деления 0,0625°С. Хранение текста бегущей строки осуществляется в отдельной flash-памяти емкостью 8 Кбайт. Для связи с ПК используется интерфейс RS-232.

С помощью САПР PCAD была разработана топология печатной платы устройства, рассчитаны параметры ПП, допуски по отдельным технологическим параметрам, сделан анализ теплового режима работы. Для печатной платы выбран стеклотекстолит марки СФ-2-0,35, толщиной 2,0 мм. Размер печатной платы блока управления 162 х 132 мм.

Светодиодная матрица конструктивно выполнена в виде модулей, каждый из которых содержит 8 х 8 светодиодов. 14 модулей располагаются на кронштейнах вплотную друг к другу. Сигналы строк объединяются паянными перемычками, сигналы столбцов подводятся отдельными шлейфами через 16-контактные разъемы. Вся бегущая строка заключается в прочный закрытый корпус, на боковой поверхности которого выведены разъемы питания, RS-232, кнопки управления. Габаритный размер устройства – 1200 х 150 х 100 мм.

 

 


 

РАЗДЕЛ 3 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ


3.1 Технические данные об изделии

Разработанное устройство имеет следующие технические характеристики:

ü размер изображения                                                      8 х 112 точек

ü высота символа                                                               60 мм

ü яркость светодиодов                                                      150 мКд

ü максимальная длина текста                                         6912 символов

ü кодировка текста                                                              ASCII

ü частота кадров                                                                  50 Гц

ü интерфейс связи с ПК                                                    RS-232

ü напряжение питания устройства                                +6..9В

ü потребляемая мощность, не более                             10,0 Вт

3.2 Функциональный состав

Конструктивно устройство выполнено в виде закрытого блока с установленными в нем светодиодной матрицей, и блоком управления. Блок питания выносной, представляет собой сетевой адаптер ~220VAC/6..9VDC 1,5A. Светодиодная матрица состоит из модулей, содержащих матрицу светодиодов 8 х 8.

Блок управления представляет собой печатную плату с размещенными на ней микроконтроллером, адаптером интерфейса RS-232, силовыми ключами и микросхемами сдвигового регистра.

     Функциональная схема устройства приведена на листе 1 Графического приложения. Светодиодная матрица представляет собой набор из светодиодов, соединенных по строкам и столбцам в 2 группы. Аноды светодиодов образуют строковые сигналы управления, а катоды – сигналы столбцов. Из-за большого числа светодиодов вся матрица разделена на 2 подматрицы, сигналы строк в которых управляются от независимых ключей – усилителей тока. Усилители столбцов представляют собой нижние ключи, которые подключаются к сдвиговому регистру. В регистр информация загружается в последовательном коде от микроконтроллера, который управляет всем устройством. Верхними ключами строк контроллер управляет непосредственно с выходов своих 8-битных портов. Текст, выводимый бегущей строкой, а также все параметры этого текста, спецэффекты, хранятся в специальной энергонезависимой flash-памяти, с которой контроллер связан по интерфейсу SPI.

Настройка работы бегущей строки, запись текста, параметров осуществляются с ПК через интерфейс RS-232. Для его поддержки в устройстве предусмотрен специальный адаптер, который преобразует сигналы ТТЛ-уровня в сигналы стандарта RS-232 и обратно. Стандартный COM-порт ПК имеет всего 8 сигналов, из которых используется всего 2: TxD – передача данных и RxD – прием данных. Обмен данными осуществляется в полудуплексном режиме, по протоколу Modbus ASCII.

Датчик температуры представляет собой интегральную микросхему типа DS1820 производства фирмы Dallas. Данные выдаются в цифровом виде, по специальному однопроводному интерфейсу 1-Wire®. Этот уникальный интерфейс позволяет передавать команды и данные в обоих направлениях всего по одному проводу, а также запитывать сам датчик от этого же провода. Разумеется, для подключения датчика требуется также "земляной" провод. Более того, специальная система адресации и связанных с этим команд позволяет посадить на общую шину неограниченное число датчиков, благодаря наличию у каждого датчика уникального, неповторяющегося, 64-битного адреса, записываемого при их производстве. В данном устройстве подключение нескольких датчиков не требуется, поэтому эта возможность не используется. Корректность передаваемых по интерфейсу информации проверяется специальным 8-битным циклическим кодом CRC8. Описание интерфейса 1-Wire® и его системы команд приведено в Приложении А.

Как было сказано, для настройки параметров табло, коррекции времени используется ПК. Для большего удобства работы с панелью на ее боковой стенке устанавливаются 2 кнопки, подключаемые напрямую к микроконтроллеру. Они позволяют с помощью простой последовательности шагов подстроить текущее время без использования ПК.

Питание табло осуществляется от внешнего источника постоянного тока, который представляет собой сетевой адаптер с выходным напряжением +6..9В и током до 1 А. Стабилизатор +5В вырабатывает напряжение, необходимое для работы цифровых микросхем. Для питания светодиодной матрицы используется дополнительный регулируемый стабилизатор пониженного напряжения, к выходу которого подключаются ключи строк и столбцов. Это позволяет исключить использование токоограничительных резисторов в цепях столбцов и повысить яркость изображения за счет быстрого переключения между строками. Вместе с резисторами светодиоды создавали бы RC-цепь с ограниченным временем нарастания тока, что при динамической развертке изображения крайне нежелательно. Последовательное подключение стабилизаторов +5В и питания светодиодов распределяет тепловую нагрузку на оба стабилизатора, снижая их нагрев от выделяемой мощности до безопасного уровня.

3.3 Описание принципиальной схемы

Устройство бегущей строки включает в себя светодиодную матрицу и блок управления. Размер матрицы 8 строк на 112 столбцов. Конструктивно матрица состоит из модулей – печатных плат с 64 светодиодами. Принципиальная схема типового модуля приведена на Листе 4 Графического приложения. Помимо светодиодов, модуль содержит транзисторные ключи с токоограничительными резисторами, которые установлены для обеспечения ударного тока включения светодиодов при динамической индикации.

64 светодиода модуля организованы в 8 строк и 8 столбцов. В строки объединяются аноды светодиодов, в столбцы – их катоды. Транзисторы VT1–VT8 коммутируют сигналы столбцов на общий провод. Управление транзисторами осуществляется с выходов сдвигового регистра, активный сигнал – лог.1. Сигнал управления подается с разъема XS1 на базу транзисторов через токоограничительные резисторы R1 – R8.

Сигналы строк управляются напрямую от блока управления. Разъемы X1 – X16 установлены по обе стороны от модуля, который имеет ширину, равную произведению числа столбцов на шаг между диодами. Таким образом, из нескольких модулей можно составить матрицу большего размера. Соединение сигналов строк между модулями производиться паянными перемычками, а подключение к блоку управления – отдельными проводами без разъемного соединения.

Схема блока управления показана на Листе 2 Графического приложения. Центральным элементом устройства является микроконтроллер DD16. Его тактирование осуществляется от собственного кварцевого резонатора Q1. Микроконтроллер работает по собственной программе и управляет всеми другими элементами схемы.

Силовые ключи строк собраны на транзисторах VT1 – VT16 структуры p-n-p. На  эмиттеры транзисторов подается напряжение питания светодиодной матрицы, которое стабилизируется микросхемой DA2. Подстройка напряжения осуществляется резистором RP1. Конденсатор C21 повышает стабильность выходного напряжения, диоды VD2, VD3 защищают стабилизатор от пробоя. На базы ключевых транзисторов сигнал управления подается с микроконтроллера через токоограничительные резисторы R4 – R19. Конденсаторы C29 – C44 форсирующие, служат для ускорения включения и выключения транзисторов, что особенно важно для динамической индикации. Тем самым можно добиться большего ударного тока и, соответственно, большей яркости светодиодов без опасности их пробоя.

Напряжение питания +5В вырабатывается вторым параметрическим стабилизатором DA1. Конденсаторы C1 – C18 – фильтрующие, служат для подавления помех по цепям питания и уменьшения пульсаций.

Текст бегущей строки хранится в памяти на микросхеме DD15. Для подключения к микроконтроллеру используется интерфейс SPI, включающий в себя 3 сигнала: MISO, MOSI, SCK. Дополнительно, для выбора микросхемы (разрешения работы) используется сигнал CS, подключаемый к порту PB4 МК. Сигнал аппаратной защиты от записи WP посажен на +5В, т.е. защита отсутствует, что требуется при программировании текста. Однако на программном уровне реализуется 2 уровня защиты от ошибочной записи данных.

Разъем XP15 предназначен для подключения внешнего программатора. Он также подключается по интерфейсу SPI и осуществляет запись программного кода в микроконтроллер. Резистор R1 и конденсатор C25 образуют цепочку начального сброса микроконтроллера по включению питания. В начальный момент времени конденсатор C25 разряжен и формирует сигнал лог.0 на входе сброса микроконтроллера RESET. После заряда конденсатора до напряжения лог.1 микроконтроллер запускается. Сброс может быть инициирован также программатором, который переводит линию RESET в лог.0, заставляя разряжаться конденсатор C25. Для уменьшения разрядного тока до безопасного уровня установлен резистор R2.

Кнопки SB1, SB2 подключаются напрямую к микроконтроллеру, и дополнительных элементов для своей работы не требуют. Порты PB2, PB3, к которым они подключены, конфигурируются как входы с подтягивающими резисторами. Обработка сигналов кнопок осуществляется программными средствами.

Цифровой датчик температуры подключается к порту PD2. В процессе работы этот порт микроконтроллера конфигурируется как вход с подтягивающим резистором либо как выход с активными сигналами лог.0 и лог.1.

Адаптер интерфейса RS-232 представляет собой микросхему DA3. Конденсаторы C19, C20, C23, C24 обеспечивают работу встроенного конвертера напряжения. Подключение ПК осуществляется через разъем XP16 типа DB-9.

Сдвиговый регистр, управляющий сигналами столбцов, образуется микросхемами DD1 – DD14. Эти регистры включены по последовательной схеме, с объединенными входами сброса и тактирования. Управление регистром идет напрямую от портов микроконтроллера. Выходные сигналы регистра подаются на разъемы XP1 – XP14, к которым с помощью кабеля подключаются отдельные модули светодиодной матрицы.

3.4 Описание работы устройства

При первом включении устройства текст бегущей строки отсутствует. На дисплее отображается текущее время и температура, считанная с датчика температуры. Если датчик отсутствует, или подключение к нему не установлено, температура отображаться не будет. Следует также учитывать, что время при отключении питания сбрасывается, поэтому его необходимо настраивать каждый раз после включения устройства.

Установить точное время можно как с ПК, так и от двух кнопок, расположенных на боковой стенке корпуса рядом с разъемами питания и связи с ПК. При нажатии первой (верхней) кнопки устройство переходит в режим установки времени. При этом изменяемое значение – часы, минуты или секунды – мигают примерно раз в секунду. При нажатии второй кнопки это значение увеличивается на 1. Достигнув максимального значения, при следующем нажатии кнопки оно сбросится в 0. Запоминание значения производится также нажатием первой кнопки.

В остальном настройка устройства производится с ПК. Для этого на компьютере (ноутбуке) запускается программа обслуживания бегущей строки, где пользователь может запрограммировать текст бегущей строки, установить скорость его движения, а также длительность паузы между повторами запуска текста. Во время пауз на дисплее отображается текущее время и температура. Пользователь также может изменить и запрограммировать шрифт символов, однако при ограниченном размере (5 х 7 точек) для большинства букв, цифр и знаков существует единственно оптимальное начертание. Эта возможность может быть полезна при создании собственных специальных знаков.

После передачи установленных параметров панель сразу же начинает работать с новыми настройками. Аппаратные настройки устройства осуществляются при сборке и отладке и в процессе эксплуатации не меняются.

3.5 Общие указания по эксплуатации

Длительная, безотказная работа устройства обеспечивается при соблюдении следующих правил:

1.Не допускается эксплуатация устройства с открытой задней крышкой, поврежденными элементами конструкции.

2. Не допускать попадания на корпус любой жидкости.

2. К ремонту устройства допускаются только квалифицированный электротехнический персонал, имеющий представление о принципе работы устройства.

3.6 Указания мер безопасности

1. К работе с устройством допускаются лица, изучившие правила технической эксплуатации и прошедшие инструктаж по технике безопасности;

2. Устройство должно быть надежно заземлено;

3. При проведении ремонтных работ питание должно быть отключено;

3.7 Подготовка изделия к работе

Панель бегущей строки устанавливается в помещении, в любом удобном для просмотра текста месте, по выбору заинтересованного в этом лица. Допускается прямое попадание солнечных лучей, но при этом читаемость текста не гарантируется. Питание устройства осуществляется от внешнего блока питания, который размещается в недоступном для посторонних людей месте. После первого включения убедиться в работоспособности панели – на дисплее должны быть отображены время и температура. Датчик температуры подключается к панели через разъем RCA ("тюльпан"), любым кабелем длиной до 30 м. Датчик устанавливается внутри помещения – на уровне 150 – 180 см от пола, либо на улице с северной стороны здания.

Связь с ПК осуществляется с помощью нуль-модемного кабеля соответствующей длины. После первого включения и подключения ПК убедиться в наличии связи. Для этого запустить программу обслуживания устройства, и удостовериться, что подключение установлено: в строке состояния будут отображаться параметры подключения, серийный номер строки, версии программного и аппаратного обеспечения. При отсутствии связи проверить кабель и настройки COM-порта ПК. Для связи с устройством используются следующие параметры:

- скорость 19200 бод;

- длина данных 8 бит;

- бит четности – не используется;

- длина стоп-бита – 1 бит;

- номер порта – лю



  

© helpiks.su При использовании или копировании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.