Elektronika 2000

Elektronika dla Wszystkich

Maj 2016

52

Do czego to s

ãuİy?

Licznik nie ma baterii ani czujnika
obrotów ko

áa, a zasilanie i informacjĊ

o pr

ĊdkoĞci pobiera z dynama rowerowe-

go wbudowanego w piast

Ċ. Konstrukcja

lekkiego niedrogiego i wodoszczelnego
uk

áadu w domowych warunkach wymaga

pewnych kompromisów, dlatego ten licz-
nik rowerowy nie ma

Īadnego przycisku

i pr

ĊdkoĞü wyĞwietla wyáącznie w czasie

jazdy. Ustawienie rozmiaru ko

áa odbywa

si

Ċ przez (jednorazowe) podáączenie licz-

nika do przej

Ğciówki USB/RS232 TTL.

Najwa

Īniejsze zaáoĪenie to skrajny

minimalizm i niska cena elementów, ale
metod

Ċ pomiaru prĊdkoĞci moĪna roz-

win

ąü, dodając wiĊkszy wyĞwietlacz

i dopisuj

ąc dodatkowe funkcje. Niska

cz

ĊstotliwoĞü napiĊcia generowa-

nego przez dynamo wbudowane
w piast

Ċ wymusza zastosowanie

du

Īego bufora energii dla ukáadu

lub minimalizacj

Ċ poboru prądu.

W tym uk

áadzie postanowiono zmi-

nimalizowa

ü pobór prądu, dlatego

mikrokontroler prawie ca

áy czas tak-

towany jest cz

ĊstotliwoĞcią 32kHz.

Uk

áad zostaá przetestowany z dyna-

mem DH-3N20, ale b

Ċdzie popraw-

nie wspó

ápracowaá z kaĪdym dyna-

mem po ewentualnym dopasowaniu
programu i cz

ĊstotliwoĞci granicznej

filtru RC. Opcjonalna, drukowana
w 3D obudowa pozwala zabezpie-
czy

ü ukáad przed czynnikami atmo-

sferycznymi.

Jak to dzia

ãa?

Schemat przedstawiono na rysunku
1. Napi

Ċcie z dynama podáączone do

z

áącza SUP jest prostowane i filtro-

wane przez D1, C7 i C8, a nast

Ċpnie

stabilizowane przez linowy regu-
lator napi

Ċcia IC1 i kondensator

C5. Kondensator C4 chroni uk

áad

przed impulsami ESD, które mog

ą

pojawi

ü siĊ na wejĞciu podczas montaĪu.

Dioda Zenera D2 zabezpiecza stabiliza-
tor IC1 i kondensatory C7 oraz C8 przed
nadmiernym napi

Ċciem wejĞciowym,

które mo

Īe zostaü wygenerowane przez

nieobci

ąĪone dynamo.

Napi

Ċcie przemienne z dynama rowe-

rowego ma cz

ĊstotliwoĞü proporcjonalną

do pr

ĊdkoĞci obrotowej koáa. Ukáad R3,

D4, C9 i R4 formuje impulsy o takim
samym okresie jak napi

Ċcie zasilające,

by mikrokontroler IC2 móg

á zmierzyü

cz

ĊstotliwoĞü napiĊcia zasilającego. Ele-

menty R3 i D4 ograniczaj

ą napiĊcie do

warto

Ğci bezpiecznej dla mikrokontrolera

zasilanego napi

Ċciem 3,3V, a C9 i R4 to

dolnoprzepustowy filtr przeciwzak

áóce-

niowy. Cz

ĊstotliwoĞü tego filtru zosta-

áa dobrana tak, Īeby umoĪliwiü równieĪ
transmisj

Ċ wg protokoáu RS232-TTL

z pr

ĊdkoĞcią 1200 bodów.

Uformowane impulsy nie s

ą ideal-

nie prostok

ątne (rysunek 2), ale mikro-

kontrolerowi to nie przeszkadza, dopóki

LCD1

32768Hz

12.5p

12.5p

100n

10k

470

VCC

100n

PIC16LF1906-I/SS

B

P

#

1

1

D

P

1

2

1

E

3

1

D

4

1

C

5

D

P

2

6

2

E

7

2

D

8

2

C

9

2

B

1

0

2

A

11

2

F

1

2

2

G

1

3

1

B

1

4

1

A

1

5

1

F

1

6

1

G

1

7

B

P

#

2

1

8

LCD2.0

Q1 C1

C2

C3

R1

R2

C6

VPP/MCLR

1

SEG12/AN0/RA0

2

SEG7/AN1/RA1

3

COM2/AN2/RA2

4

SEG15/COM3/AN3/RA3

5

SEG4/T0CKI/RA4

6

SEG5/AN4/RA5

7

VSS#1

8

SEG2/CLKIN/RA7

9

SEG1/CLKOUT/RA6

10

T1CKI/T1OSO/RC0

11

T1OSI/RC1

12

SEG3/RC2

13

SEG6/RC3

14

RC4/T1G/SEG11

15

RC5/SEG10

16

RC6/SEG9/TX

17

RC7/SEG8/RX

18

VSS#2

19

VDD

20

RB0/AN12/INT/SEG0

21

RB1/AN10/SEG24

22

RB2/AN8/SEG25

23

RB3/AN9/SEG26

24

RB4/AN11/COM0

25

RB5/AN13/COM1

26

RB6/SEG14/ICSPCLK

27

RB7/SEG13/ICSPDAT

28

IC2

C

O

M

COM

D

P

2

DP2

2

G

2G

2

E

2E

2

D

2D

2

C

2C

2

B

2B

D

P

1

DP1

1

G

1G

1

F

1F

1

E

1E

1

D

1D

1

C

1C

1

B

1B

1

A

1A

VPP

SPEED

2

F

2F

2

A

2A

1

2

3

4

5

PROG

2D

2C

VPP
VCC

VPP/MCLR

VDD

VSS

ICSPDAT

ICSPCLK

MBR0520LT

100n

12V

MCP1703CB

10u

10u

10u

VCC

2k

470n

10k

D1

C4

D2

GND

VI

3

1

VO

2

IC1

C5

C7

C8

R3

C9

R4

D

4

1
2

SUP

SPEED

SUPPLY
INPUT

Rys. 1

Rys. 2

Licznik
rowerowy

bez czujnika i bez baterii

3148

Elektronika dla Wszystkich

Maj 2016

53

Elektronika 2000

warto

Ğü szczytowa

napi

Ċcia jest wyĪsza

ni

Ī minimalne napiĊ-

cie wysokiego stanu
logicznego

(VIH

w karcie katalogo-
wej mikrokontrole-
ra) i ni

Īsza niĪ maksymalne dopuszczal-

ne dla danego mikrokontrolera napi

Ċcie

na pinie (Vdd + 0,3V). Kondensatory
C7 i C8 s

ą buforem energii dla ukáadu

pomi

Ċdzy kolejnymi okresami napiĊcia

z dynama. W czasie postoju wy

Ğwietlacz

LCD1 jest wygaszony, poniewa

Ī energia

zgromadzona w kondensatorach C7, C8
i C5 wystarcza do zasilania uk

áadu tylko

przez nieco ponad sekund

Ċ. Na podstawie

rozmiaru ko

áa i czĊstotliwoĞci impulsów

na linii SPEED mikrokontroler wylicza
chwilow

ą prĊdkoĞü roweru i wyĞwietla ją

na wy

Ğwietlaczu LCD1.

Kondensator C6 filtruje napi

Ċcie zasi-

lania IC2, a R1, R2 i C3 to zalecany przez
producenta uk

áad resetu mikrokontrolera.

Oscylator kwarcowy Q1 i kondensatory
C1 i C2 to podstawa czasu umo

Īliwiająca

dok

áadny pomiar prĊdkoĞci. Wbudowany

w mikrokontroler oscylator RC okaza

á siĊ

bowiem niewystarczaj

ąco dokáadny. Przy-

porz

ądkowanie poáączeĔ pomiĊdzy IC2

a LCD1 jest wymuszone ch

Ċcią uprosz-

czenia projektu PCB.

Timer 1 mikrokontrolera skonfiguro-

wany w trybie Gate Toggle Mode i tak-
towany sygna

áem oscylatorem Q1 mierzy

okres sygna

áu na pinie 15. RdzeĔ mikro-

kontrolera dla oszcz

ĊdnoĞci energii jest

równie

Ī taktowany 32kHz i przeáączany

jest na wi

Ċkszą czĊstotliwoĞü wyáącznie

na czas obliczania pr

ĊdkoĞci i aktualiza-

cji wy

Ğwietlacza. Dodatkowo do sygnaáu

SPEED pod

áączony jest pin 18, to jest

pin odbiorczy USART, którym mikro-

kontroler w trybie
ustawiania

roz-

miaru ko

áa odbie-

ra obwód podany
w centymetrach.

Monta

İ i uruchomienie

Monta

Ī odbywa siĊ standardowo, roz-

mieszczenie elementów pokazano na
rysunku 3. Najpierw nale

Īy zamontowaü

pi

Ċü zworek, nastĊpnie elementy SMD,

a na ko

Ĕcu wyĞwietlacz LCD. Zworki

i wy

Ğwietlacz montuje siĊ po przeciwnej

stronie PCB ni

Ī elementy SMD. Záącza

programowania i 2-pinowego z

áącza wej-

Ğciowego nie montuje siĊ, jeĪeli ukáad ma
zosta

ü umieszczony w obudowie.

Rozk

áad wyprowadzeĔ záącza pro-

gramowania PROG jest
kompatybilny z programa-
torem PICkit3 (z pomi-
ni

Ċciem zbĊdnego w tym

przypadku pinu AUX). Po
zaprogramowaniu

uk

áad

jest gotowy do pracy
i mo

Īna podáączyü go do

dynama.

Po monta

Īu i zaprogra-

mowaniu mikrokontrolera,
w celu ustawienia rozmia-
ru ko

áa, naleĪy podáączyü

uk

áad do przejĞciówki USB-

-UART (GND przej

Ğciów-

ki do pinu 2 z

áącza SUP

a TX przej

Ğciówki do pinu 1

z

áącza SUP). W stanie spo-

czynku na pinie
TX przej

Ğciówki obecne jest

napi

Ċcie 5V, którym zasilany

jest licznik. Po wykryciu podania napi

Ċcia

sta

áego, trwającego dáuĪej niĪ 5 sekund,

uk

áad przechodzi w tryb programowa-

nia, co sygnalizowane jest wy

Ğwietleniem

aktualnej warto

Ğü obwodu koáa w centy-

metrach. Wy

Ğwietlacz ma tylko 2 pozy-

cje dlatego obwód ko

áa wyĞwietlany jest

jako liczba szesnastkowa w centymetrach.
(0...255cm). Licznik rowerowy oczekuje
wtedy na jeden bajt przes

áany z prĊdkoĞ-

ci

ą 1200 bodów bez bitu parzystoĞci.

Ci

ąg dalszy na stronie 58

Rys. 3

Fot. 4

Fot. 6

Fot. 7

R1, R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10k

: 0603

R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470

: 0603

R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2k

: 0603

C1,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.5pF 0603
C3,C4,C6,C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . 100n 0603
C5, C7, C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10u 0805
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . MBR0520LT SOD123
D2 . . . . . . . . . . . . .dioda Zenera 12V Minimelf

D4 . . . . . . . . . . . . dioda Zenera 2,7V Minimelf
IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . .MCP1703CB SOT23
IC2 . . . . . . . . . . . PIC16LF1906-I/SS SSOP28
LCD1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LCD2.0
PROG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PINHD-1X5
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . kwarc 32768Hz TC26H
SUP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PINHD-1X2

Wykaz elementów

Komplet podzespo

ïów z pïytkÈ

jest do st

Úp ny w sie ci han dlo wej AVT

ja ko kit szkol ny AVT-3148.

Fot. 8

Rys. 5