PROJEKTY
Kontroler obciążenia portu
USB
Obecnie port USB komputera
często stanowi z
ródło zasilania
zestawów ewaluacyjnych,
płytek mikrokomputerów, służy
też do ładowania telefonów,
urządzeń do nawigacji GPS
itp. Wydajność takiego portu
jest ściśle określona i nie
należy jej przekraczać, chociaż
komputer powinien mieć
AVT
wbudowane zabezpieczenie przed
przeciążeniem. Układ kontrolera
5488
obciążenia portu USB umożliwia
bieżący odczyt prądu płynącego
z portu USB komputera oraz
napięcia na tym porcie.
Rekomendacje: kontroler
przyda siÄ™ w pracowni
konstrukcyjnej oraz różnym
 eksperymentatorom .
W ofercie AVT*
Prezentowane urządzenie może służyć w roli TL431 (IC3). Jest to układ precyzyjnego sta-
AVT-5488 A AVT-5488 B
 przedłużacza portu USB z 3 gniazdami. bilizatora, którego przeznaczeniem jest za- AVT-5488 UK
Podstawowe informacje:
Wyposażono je w wyświetlacz LCD, na któ- stosowanie do budowania z
ródeł napięcia
" Zasilanie z portu USB lub zasilacza ze-
rym są prezentowane parametry napięcia referencyjnego. Jego napięcie wyjściowe
wnętrznego.
" Pomiar sumy prądów pobieranych
i prądu. Gniazda USB są połączone równo- może być regulowane w szerokim zakresie.
z 3 gniazd USB.
legle i można ich użyć do zasilania różnych W związku z tym, że napięciem odniesienia
" WyÅ›wietlacz LCD 8 znaków × 2 linie.
odbiorników, ale tylko jeden z nich może ko- dla przetwornika A/C wbudowanego w mi- " Dwustronna płytka drukowana.
" Przystosowana do montażu w obudowie
munikować się z komputerem. krokontroler IC1 jest jego napięcie zasilające,
Z-75.
Na rysunku 1 pokazano schemat ideowy to IC3 stabilizuje ustala je na wartość 4,096
Dodatkowe materiały na FTP:
ftp://ep.com.pl, user: 54721, pass: qn2jbq4t
urządzenia. Jego sercem jest mikrokontroler V. Dodatkowo, to napięcie może być precy-
" wzory płytek PCB
PIC12F675 (IC1). Dokonuje pomiaru napiÄ™- zyjnie ustawione za pomocÄ… potencjometru
Projekty pokrewne na FTP:
(wymienione artykuły są w całości dostępne na FTP)
cia i prądu oraz steruje wyświetlaczem LCD. wieloobrotowego, montażowego R5. Dzięki
AVT-1823 Monitor prÄ…du USB (EP 8/2014
Z uwagi na ograniczoną liczbę wyprowadzeń temu najmniej znaczącemu bitowi 10-bito-
)AVT-5233 3-kanałowy woltomierz z USB
mikrokontrolera do sterowania wyświetla- wego przetwornika A/C odpowiadają 4 mV. (EP 5/2010)
* Uwaga:
czem zastosowano dodatkowy rejestr szere- Napięcie mierzone jest doprowadzone do li- Zestawy AVT mogą występować w następujących wersjach:
AVT xxxx UK to zaprogramowany układ. Tylko i wyłącznie. Bez elementów
dodatkowych.
gowo równoległy 4094 (IC2). Za pomocą wy- nii GP0 mikrokontrolera (wyprowadzenie 7). AVT xxxx A płytka drukowana PCB (lub płytki drukowane, jeśli w opisie
wyraz
nie zaznaczono), bez elementów dodatkowych.
AVT xxxx A+ płytka drukowana i zaprogramowany układ (czyli połączenie
prowadzeń 2 i 3 mikrokontrolera dane szere- Ta linia pracuje jako wejście 0 przetwornika wersji A i wersji UK) bez elementów dodatkowych.
AVT xxxx B płytka drukowana (lub płytki) oraz komplet elementów wymienio-
ny w załączniku pdf
gowo podawane są na wejścia DATA i CLK A/C. Jest do niej doprowadzone napięcie
AVT xxxx C to nic innego jak zmontowany zestaw B, czyli elementy wluto-
wane w PCB. Należy mieć na uwadze, że o ile nie zaznaczono
wyraz
nie w opisie, zestaw ten nie ma obudowy ani elementów
rejestru, a ten steruje liniami danych D4& D7 +5 V z portu USB komputera za pomocÄ…
dodatkowych, które nie zostały wymienione w załączniku pdf
AVT xxxx CD oprogramowanie (nieczęsto spotykana wersja, lecz jeśli występuje,
to niezbędne oprogramowanie można ściągnąć, klikając w link
oraz sygnałami RS i R/W. Wejście ENABLE dzielnika rezystancyjnego R8/R6.
umieszczony w opisie kitu)
Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach! Każda wersja ma
załączony ten sam plik pdf! Podczas składania zamówienia upewnij się, którą
wyświetlacza jest bezpośrednio dołączone Gniazda złącz USB są doprowadzone
wersjÄ™ zamawiasz! (UK, A, A+, B lub C). http://sklep.avt.pl
do mikrokontrolera, który steruje nim w rytm  na wprost do portu USB komputera oprócz
przesyłanych danych. Wyświetlacz LCD ma masy, która jest przyłączona przez bocznik Ponadto, napięcie +Ucc powinno być o 2 V
rozdzielczość 8 znaków×2 linie. W górnym prÄ…dowy R2 o rezystancji 0,1 V. Spadek wyższe od maksymalnego napiÄ™cia wyjÅ›cio-
wierszu jest wyświetlane napięcie portu napięcia na tym boczniku  będący wyni- wego wzmacniacza. Dlatego też zastosowano
USB, a w dolnym natężenie prądu, który jest kiem poboru prądu przez odbiorniki  jest układ IC5 typu MAX232, który służy tylko
pobierany z portu komputera. Wyświetlacz wzmacniany 40-krotnie przez wzmacniacz do wytworzenia symetrycznego napięcia za-
pracuje w trybie interfejsu 4-bitowego, więc pomiarowy IC4. Wyjście wzmacniacza po- silania ą8,5 V.
każdy znak do wyświetlenia czy rozkazy miarowego jest doprowadzone do portu GP1
są przesyłane w dwóch porcjach po 4 bity. mikrokontrolera pracującego jako wejście 1 Montaż i uruchomienie
Mikrokontroler jest zasilany napię- przetwornika A/C. Wzmacniacz pomiarowy Układ zmontowany jest na dwustronnym ob-
ciem Uref uzyskiwanym za pomocą układu wymaga symetrycznego napięcia zasilania. wodzie drukowanym. Schemat montażowy
44 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 2/2015
Kontroler obciążenia portu USB
IC4
OP07
Rysunek 1. Schemat ideowy kontrolera obciążenia portu USB
pokazano na rysunku 2. Płytka jest przysto- montujemy pozostałe elementy przewle- wymontowując go ze starego, uszkodzonego
sowana do zamontowania w obudowie Z-75. kane. Kondensatory elektrolityczne należy multimetru. Zazwyczaj są w nich stosowane
Z uwagi na wysokość obudowy (24 mm po- położyć, aby zmieściły się pod wyświetla- boczniki 0,1 V w formie kilku zwojów drutu.
mniejszone o grubość ścianek) pozostaje nie- czem. Bocznik prądowy R2 łatwo zdobyć Można w ostateczności użyć rezystora 0,1 V,
wiele miejsca. Dlatego najlepiej użyć cien-
kiego laminatu np. o grubości 1 mm, a po-
tencjometry wieloobrotowe R5 i R6 powinny
być miniaturowe.
Montaż najlepiej zacząć od mikrokontro-
lera. PIC jest w wersji SMD i nie każdy ma
odpowiedniÄ… podstawkÄ™, aby zaprogramo-
wać go przed wlutowaniem. Dlatego moż-
na zacząć od niego, po czym przylutować
przewody do programatora i wgrać program
przed montażem pozostałych elementów.
Następnie należy przylutować pozo-
stałe elementy SMD. W dalszej kolejności
należy przylutować złącze do wyświetlacza
LCD. Są to zwykłe goldpiny z tym, że w celu
zmniejszenia wysokości układu są one mon-
towane bez trzymajÄ…cego je plastiku. Dlatego
najlepiej wetknąć je do gniazda, następnie
do płytki i przylutować od spodu, potem
wyjąć gniazdo. Jeśli płytka jest zrobiona sa-
modzielnie to należy przylutować złącze
również od górnej strony, tak jak wszystkie
te miejsca, w których są przelotki z dol-
nej na górną warstwę laminatu. Następnie Rysunek 2. Schemat montażowy kontrolera obciążenia portu USB
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 2/2015 45
PROJEKTY
Wykaz elementów
z komputerem. Ja wykorzystałem gotowy ka- czy na wzmacniaczu operacyjnym IC4 jest
Rezystory: (SMD 1206)
bel USB. To rozwiązanie, chociaż estetyczne, zasilanie ą8,5 V. Po osiągnięciu tych pa-
R1: 1 kV
nie jest dobre. Kable USB mają dość cienki rametrów można wlutować zworę łączącą
R2: 0,1 V (bocznik)
przekrój i występuje na nich stosunkowo dodatnie doprowadzenie kondensatora C6
R3: 15 V
R4: 3,9 kV duży spadek napięcia. Lepiej zastosować z nóżką 1 mikrokontrolera IC1 i przyłączyć
R5: 5 kV (pot. wieloobrotowy)
rozbieranÄ… wtyczkÄ… USB i kabel masy oraz urzÄ…dzenie do portu USB komputera.
R6: 10 kV (pot. wieloobrotowy)
zasilania +5 V zdublować dodatkowym Na wyświetlaczu pojawią się wartości
R7: 1 kV
przewodem lub wykorzystać tylko 2 przewo- napięcia i prądu. Następnie, do gniazda
R8: 12 kV
dy, jeśli ktoś rezygnuje z transmisji i potrak- USB urządzenia należy dołączyć obciążenie
R9: 39 kV
tuje USB jedynie jako z
ródło zasilania. przez miliamperomierz. Może to być rezy-
R10: 1 kV
R11: 4,7 kV
Jako ostatni montujemy wyświetlacz stor lub żarówka pozycyjna z samochodu
Kondensatory: (SMD 1206)
LCD. Wcześniej należy do niego przyluto- (5 W/12 V). Po dołączeniu obciążenia war-
C1, C5: 10 nF
wać gniazdo goldpin i wcisnąć w płytkę. tość wskazywanego prądu powinna zmienić
C2, C7: 100 nF
Najlepiej zastosować wyświetlacz o jak naj- się z 0 do zbliżonej do wskazań miliampe-
C3, C4, C9& C10: 10 mF/16 V
mniejszym poborze prądu, ponieważ wynik romierza. Dla żarówki świateł pozycyjnych
C6: 100 m/16 V
Półprzewodniki: pomiaru prądu pobieranego przez urządze- to około 250 mA. Następnie należy skorygo-
IC1: PIC12F675 (SO8)
nie nie jest sumowany z prądami odbiorni- wać tę wartość potencjometrem R5, aby była
IC2: CD4094 (SO16)
ków i dlatego powinien być pomijalnie mały. zgodna ze wskazaniem naszego multimetru
IC3: TL431 (TO92)
Najlepiej zastosować matrycę bez podświet- wzorcowego. Teraz należy odłączyć wzorco-
IC4: OP07D (SO8)
lania, chociaż osobiście użyłem wyświet- wy miliamperomierz, a następnie dołączyć
IC5: MAX232 (SO16)
lacza z podświetlaniem niebieskim, który obciążenie i woltomierz. Potencjometrem R6
Inne:
WyÅ›wietlacz LCD 8×2
pobiera niewielki prąd  całe urządzenie, ustawić wskazanie napięcia zgodne ze wzor-
ZÅ‚Ä…cze goldpin 7×2 pin
łącznie z moim wyświetlaczem, pobiera prąd cowym woltomierzem. Pozostało jedynie
Gniazdo USB A do druku  4 szt.
rzędu 30 mA. Można też zasilić urządzenie włożyć układ do obudowy Z-75, co odpo-
z zewnętrznego zasilacza +5 V. wiedniego wykonania otworów dla wyświet-
ale należy liczyć się z tym, że pomiar prądu Po włączeniu zasilania należy potencjo- lacz i gniazd USB.
nie będzie zbyt dokładny. Na końcu montu- metrem R5 uzyskać na kondensatorze C6 Grzegorz Mazur
jemy gniazdka USB i przewód łączący układ napięcie 4,096 V. Należy również sprawdzić [e-mail]
46 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 2/2015