PC-JÄNNITEMITTARI, PCDVM

HUOM! Windows versioille: Windows XP tai vanhempi.

PCDVM on mikrotietokoneen sarjaporttiin liitettävä jännitemittari, jonka aloitteleva elektroniikan harrastajakin voi rakentaa helposti. Sovellusohjelmistosta riippuen laitetta voidaan käyttää jännitemittarina, logiikkakynänä tai vaikkapa oskilloskooppina. Kytkennässä käytetyillä vastusarvoilla mittarin tulojännitealue on 0 ... 10V. Mittari ei tarvitse erillistä jännitelähdettä vaan tarvittava virta otetaan PC:n sarjaportista. Kytkentäkaavio ja piirilevydokumentit on tehty Proteus Lite ohjelmistolla.



Kuva 1. Kytkentäkaavio

Piiri D1 on 8-bittinen analogia-digitaalimuunnin TLC549. Tulopuolen vastukset R1 ja R2 sekä referenssijännitte (REF+) määräävät mittausalueen (tässä tapauksessa 0 ... 10V). A/D-muunnos luetaan piiriltä D1 sarjamuodossa (toiminnan kuvaus on esitetty kirj. viitteessä 1). D2 toimii sarjaportin ja D1:n välissä 'logiikkasovittimena'. Vastukset R4 ja R5 rajoittavat piirin D2 tulojen suojausdiodien kautta kulkevan virran silloin, kun signaalit DTR ja RTS ovat negatiivisia. Kytkennän tarvitsema käyttöjännite otetaan DTR ja RTS signaaleista diodien V1 ja V2 kautta, suodatetaan (C4) sekä reguloidaan piirillä A1 +5V:iin.

Piirilevy:

Kytkennän voi mainiosti koota esimerkiksi sopivan kokoiselle täplä- tai nauhakuparoidulle reikälevylle. Viimeistellymmän tuloksen saa tekemällä (teetättämällä) kunnollisen piirilevyn.

Seuraavassa ohjeita piirilevykuvan tekemiseen ARES Lite ohjelmalla:

Valitaan grafiikka-työkalu ja asetetaan kerrokseksi ED. Valitaan millimetrimitoitus (painetaan m-näppäintä). Piirretään nelö pisteestä -37.5,-8.0 pisteeseen 37.5,8.0 (piirilevyn 75x16 mm reunaviivat). Palautetaan tuumamitoitus (painetaan m-näppäintä uudestaan). Haetaan kirjastosta APKG komponenttikotelot RES40, CAP20, TO92, DIL08 ja DIL14. Kondensaattori C4 sijoitetaan vaaka-asentoon, joten sille joudutaan tekemään uusi kotelo (voidaan käyttää myös pelkkiä täpliä). Sama koskee myös liittimiä X1 ... X6. Liitin X1 (4 täplää) on koestuskärjen kiinnittämistä varten. Piirille A1 voi tehdä uuden kotelon tai käyttää TO92:ta.

Sijoitetaan kotelot ja täplät sekä tehdään johdotukset (kuva alla).

Kuva 2. Osasijoittelu/johdotus

Koteloitten alkuperäiset täpläkoot saattavat olla liian pieniä varsinkin, jos piirilevy tehdään itse. Muutetaan täpläkoot esim. seuraavasti: D1 ja D2 koko C60, liitin X1 koko C100 ja muut (vastukset, kondensaattorit, diodit, A1 sek„ liittimet X2-X6) koko C80. Johdinleveydet: kapea johdin T12-T20, leveä johdin T40-T50. Seuraavaksi piirilevykuva tulostetaan (valikko Output/Print) esim. laserkirjoittimella piirtoheitinkalvolle, jota voidaan käyttää sellaisenaan piirilevyn valotuksessa.

Kokoonpano:

Komponentit D1 ja D2 ovat herkkiä staattiselle sähkölle, joten niitä on käsiteltävä varoen ja ne on syytä juottaa piirilevylle viimeisenä. D1 ja D2 voidaan asentaa myös mikropiirikannoille (matala malli). Koestuskärki sijoitetaan komponenttipuolelle, kiinnitetään johtimesta taivutetuilla silmukoilla (2 kpl) X1:een ja juotetaan. Kondensaattori C4 taivutetaan piirilevyä vasten. Sarjakaapelin johtimet juotetaan suoraan piirilevylle liittimiin X3-X6 (täplät). Kaapelin toinen pää juotetaan 9-napaiseen D-liittimeen (naaras) seuraavasti:

    X3      GND         nastaan n:o 5
    X4      DTR         nastaan n:o 4
    X5      CTS         nastaan n:o 8
    X6      RTS         nastaan n:o 7

Laitteen kotelointi voidaan toteuttaa esimerkiksi (kuten prototyypissä) käyttämällä tinaimurin osia kuvan 4 mukaisesti. Halvimpia imureita (kaukoidän mallit) saa noin 40 mk/kpl. Imurin metallirungon pituus on noin 87 mm ja sisähalkaisija 18 mm.

Kuva 4. Mekaaninen kokoonpano

Ohjelma:

Seuraavassa on esitetty yksinkertainen Quick Basic kielellä tehty ohjelma, jolla laite toimii jännitemittarina alueella 0-10V. Jos käytetään sarjaporttia COM2, vaihdetaan osoitteiksi mcr = &H2FC ja msr = &H2FE (kirj. viite 2). Ohjelma voidaan muuttaa helposti myös Pascal kieliseksi. Tällöin mm. ohjelman lopussa olevat aliohjelmarutiinit kirjoitetaan proseduureiksi.

REM PCDVM.BAS
REM Esko Honkanen
REM OH7KID

mcr = &H3FC: REM Modem Control Register - COM1
msr = &H3FE: REM Modem Status Register - COM1
REM mcr = &H2FC: REM Modem Control Register - COM2
REM msr = &H2FE: REM Modem Status Register - COM2
skaalaus = 10.05: REM Alueen skaalaus + mahdollinen korjauskerroin

CLS
LOCATE 15, 20: PRINT "Q = LOPETUS";
portdata = 0
ch$ = ""
GOSUB cshigh
GOSUB clklow

REM --- Varsinainen ohjelma ---

WHILE ch$ <> "q" AND ch$ <> "Q"
GOSUB cslow
x = 128
saatudata = 0

FOR i = 0 TO 7
        IF (INP(msr) AND 16) = 0 THEN
                saatudata = saatudata OR x
        END IF
        GOSUB clkhigh
        x = x / 2
        GOSUB clklow
NEXT i
GOSUB cshigh
LOCATE 10, 20: PRINT "JÄNNITE: ";
PRINT USING "###.##"; saatudata * skaalaus / 255;
PRINT " V";
ch$ = INKEY$
WEND

REM --- Aliohjelmat (labelit clklow, clkhigh jne. viittaavat piirin TLC549 
REM --- signaaleihin CLK ja CS).

clklow:
        portdata = portdata OR 1
        OUT mcr, portdata
RETURN

clkhigh:
        portdata = portdata AND (255 - 1)
        OUT mcr, portdata
RETURN

cslow:
        portdata = portdata OR 2
        OUT mcr, portdata
RETURN

cshigh:
        portdata = portdata AND (255 - 2)
        OUT mcr, portdata
RETURN

END

OSALUETTELO:

HUOM! Laitteella ei saa mitata verkkojännitteitä!

Kirjallisuusviitteet:

Viite 1: Texas Instruments, Linear Circuits - Data Conversion, DSP Analog Interface and Video Interface Data Book - Volume 2, 1992.

Viite 2: PC-lähdeteos, Thom Hogan, Pagina 1990.