Управление потенциалами  ЦАП-АЦП  микросхем интерфейса  1-wire  для   проверки   отдельных элементов   и функционирующих блоков радиосхем

Адрес документа:

http://90.189.213.191:4422/temp/sintep_v3_1/sintep_v3_1.doc    инд: 2-114-1   

Адрес программы

http://shabronov_s2.dyn-dns.ru/temp/sintep_v3_1/test_line_tok_v1/arhiv/test_line_tok_v1.zip

Адрес архива

http://shabronov_s2.dyn-dns.ru/temp/sintep_v3_1/test_line_tok_v1/arhiv/test_monsys.zip   

 

От автора.

В данной  работе схема интерфейса 1-wire  используется  для тестирования схемы. 

Тавтология  первой строки - усилитель того, что схема проверяет схему по программе.

Проверяющая схема предназначена  для проверки радиокомпонентов и радиосхем на основе АЦП-ds2450 и  ЦАП-ds2890 -  управляемого электронного сопротивления,  с использованием приведенной программы.

Примером проверяемого функционирующего блока дано описание авторской схемы гальванической развязки аналоговой передачи данных.  

Примером проверяемого отдельного элемента  показано измерение значения резистора.

Приведенная программа измеряет напряжения с точностью  16 разрядов диапазона 0..5вольт, т.е. до  микровольт.  Это позволяет ее использоваться в качестве программного мультиметра или регистратора данных напряжений или сопротивлений с точность не менее 0.1%.

Публикация  направлена на  привлечение внимания   к использованию интерфейса 1-wire и построению схем с использование элементов этого протокола.

Дополнительно, приведена классическая схема преобразователя данных,  без использования микроконтроллеров,  с целью «уменьшения цены  вопроса»  «мега» систем. В «мега» системе при использовании подобных решений, отсутствует компонент специального, «внутри железного» программного обеспечения.

Все  приведенные схемы проверены «в железе» и доступны  для исследования и повторения. Программа написана на языке FORTH. Текст программы и компилятор языка  находиться в «теле программы».  Для изменений, модификаций и изучения языка программирования   извлекаете содержимое  и приступаете к работе.

 

Содержание.

Схема тестирования  схем и отдельных элементов

·        Схема  представлена ниже на рисунке.

·        Уровни напряжений между контактами К2-К1 изменяются от ЦАП - управляемого электронного резистора на микросхеме ds2890 и одновременно измеряются от АЦП ds2450 по входу А.

·        Схема адаптера USB-1-wire от производителя представлена ниже на рисунке.

·        Транзистор кт315б включен по схеме эмиттерного повторителя для формирования большего тока, чем может обеспечить электронный резистор. В цепи коллектора установлено ограничительное сопротивление. Электронный резистор меняет свое значение от 0 до 100 ком с шагом 255. Соответственно, на контактах К2-К1 формируется напряжение от 0 до 4-х вольт с максимальным током до 100 миллиампер,  при возможном коротком замыкании. Схема проверки  использует питание от USB порта.

·        Вход B – подключен параллельно через сопротивление 100 ом, для формирования рабочих токов исследуемых элементов или функциональных блоков.

·        Входы С  D – могут использоваться как контролирующие и дублирующие элементы в проверке.

·        Микросхемы АЦП-ЦАП ds2450 ds2890 работают по интерфейсу 1-wire с адаптером USB-1-wire ds2490.

·        Схема составлена из =типовых= элементов и представляет собой управляемый от программы источник напряжения.  Изменяющееся напряжение поступает на вход исследуемого блока и контролируется отклик напряжения. Таким образом, получаем характеристику исследуемого блока или радиоэлемента.

 

Программа тестирования схем и отдельных элементов.

·        Скачать программу по адресу указанному в начале темы.  Сформировать папку или каталог и перенести в нее программу test_line_tok_v1.exe  Выполнить. Откроется меню первого окна, как показано ниже на рисунке. Желтыми овалами и желтым текстом выделены зоны отображения.

·        Если программа не обнаружит драйвера, то продолжиться работа с режимом имитации, и будет сообщение, что адаптера нет. Показано ниже на рисунке.

·        Цветовая гамма отображения задается в правой верхней зоне окна. Ниже на рисунке -gif приведены несколько вариантов цветности.

·        Кнопка 1 – помощь по программе, открывает окно помощи. Показано ниже на рисунке.

Предусматривается скачивание драйверов, переход на сайт данного описания и другие функции для настройки.

·        Кнопка 2 – график зависимости напряжения на входа АЦП от  Rэп- электронного потенциометра.  По шкале Y – отображается  напряжение, по шкале X – задаваемое сопротивление. Показано ниже на рисунке. Подключен для тестирования светодиод АЛ307Б

·        На выше приведенном графике, видно, что линия напряжения входа B «уходит» в 0, а напряжение на входе А  присутствует. Данный график – это пример тестирования светодиода и он  означает  наличие нелинейной вольт-амперной характеристики  исследуемого элемента.

·        Если замкнуть выводы входа А и B, то получим только график уменьшения напряжения. Показано ниже на рисунке для масштаба 5 вольт и 2.5 вольта.

Графики соединились в одну линию, т.к. входы включены вместе.

·        Кнопка 3 -  графики напряжений, которые постоянно измеряются и отображаются в одном окне. По оси Y- напряжения, по оси X – время.  Т.е. это обычный «цифровой осциллограф»  Показано ниже на рисунке.

·        Во втором окне кнопки управлением Rэп. Предусмотрен режим «автоперебора», когда электронный резистор постоянно изменяется от максимального  до минимального значения. И ручной режим. Самостоятельно выбирается значение резистора, и соответственно напряжения на К2-К1.

·        Кнопка 4 – графики напряжений по времени в отдельных окнах. Формируются для каждого входа свое окно. Это тот же, режим «цифрового осциллографа».  Показано ниже на рисунке.

·        Предусмотрено, убрать окна с графикой, а измерения остаются. А затем вернуть окно для отображения. Показано ниже на рисунке цветовым овалом для входа А, где кликнуть для восстановления. Входы B C D «кликаются» аналогично.

 

o       Пример тестирования – полупроводниковый светодиод и активное сопротивление

 

·        Кнопка 5 – отображает зависимость напряжения на входе B от изменения на входе А.  Это прямое подобие вольт-амперной-характеристики.  Т.к. «амперы» - это ток, то для получения «чистой» ВАХ требуется пересчитывать значения, зная сопротивление. Для данной задачи тестирования элементов автор счел уместным оставить показания в виде напряжения.

·        Показана характеристика для светодиода АЛ307Б ниже, на рисунке для масштабов отображения в 5 вольт и 2.5 вольта.

 

·        Если замкнем входы К2-К4 через активное  сопротивление, то зная напряжение и нагрузочное сопротивление равное 100 ом, можем рассчитать   это сопротивление.  Что программа и делает. Отображение в нижнем правом углу окна.

·        В связи с тем, что  сопротивление активное, и имеет постоянное значение, при любых напряжениях на нем,  то получим на графике прямую линию. Показано ниже на рисунке.

 

·        Наклон линии зависит от сопротивления. Это  видно на графиках представленных  выше, для сопротивления 50 ом и 100 ом.

·        Для короткого замыкания, получим просто биссектрису.  Биссектриса формируется и в имитационном режиме.

·        Кнопка 6 – это отображение на главном окне схем, по теме проверки. Их описание и получаемые графики даны в  этом документе подробно.  Рассмотрим очередную, из представленных схем.

 

Пример 1 тестирования - схема барьера искробезопасности аналоговых данных.

·        Задача схемы передать, т.е. повторить напряжение от 0.4-x вольт до 2-х вольт на сопротивлении в 100 ом.  Но, между входом схемы и выходом схемы не должно быть токовой связи. Требуется выдерживаться работоспособность даже при значении не менее 1500 вольт между выводами входа и выхода.  Функциональная схема представлена ниже.

 

·        Требования к периодичности считыванию сигнала тока  на выход, от 10 миллисекунд и более.

·        Схема представлена ниже на рисунке.

 

\ test_line_tok_v1_ini_2450.f  файл инициализации для отображения графиков принимаемых напряжений

\ описание смотри после  команды \EOF 

\ ниже опции управления

\ учтите, что это фактически текст программы, поэтому строго соблюдать требования по написанию опций

\ любой знак не входящий в требования компиляции будет воспринят как ошибка

\ все что в круглых скобках - это комментарии

\ все что с право за косой чертой с наклоном в влево  до конца строки это тоже комментарий

\ невидимый символы типа кода hex 9  т.е. код табуляции - воспринимается как ошибка

 

\  И так используются следующие опции:

\ 1. Опция записи МАС номера используемого АЦП ds2450

\  можно и не указывать, если один АЦП у адаптера usb, если указан это означает что работа будет только с ним с другим не будет

\  все другие за ним, так же пишутся и так же опрашиваются , максиум 100 ацп

 

 

DAN_ADP_DS2450= 7800000000BEBC20 \  ацп c линейной схемой тут

\ DAN_ADP_DS2450= 7800000000BEBC20 \  ацп c линейной схемой тут

\ DAN_ADP_DS2450= 7800000000BEBC20 \  ацп c линейной схемой тут

 

\ Опции для записи данных в отчетный файл

\ Все данные полученные от АЦП пишутся в файл отчетов, которые затем можно посмотреть другими редакторами.

\ Опция  для указания поддиректории, в которой формируются файлы отчетов.

\ желательно указывать в латинской транскрипции т.к. русские буквы могут не восприниматься Вашей операционной системой

\ если не указать, то файлы  будут в том же месте где и сама программа

 

NAME_DIR= _sintep_lineynosty_

 

 

\ Опция периода записи  данных в арихвный файл  в секундах, по умолчанию  60 секунд

\ т.е. показывается на экране максимально быстро от быстродействия компьютера, а пишется в файл через указанное время  в секундах

 

TIME_PERIOD_WRITE_ARHIV= 5 

 

\  Опция названия расширения файла архива.  т.е.   то что пишется после точки    назовем это хвост наименования файла.

\  по этому расширению операционная система открывает приложения для открытия самого файла

\ например если будет расширение txt то откроется по умолчанию  блокнот или другой текстовый редактор.

\ Данная опция позволяет делать  файлы архивов данных и открывать их другими приложениями не вписывая пути.

\ Достаточно в системе прописать опцию =открывать с помощью своей программы

\  по умолчанию, пишется расширение txt   и размер расширения до 100 байт

 

NAME_HWOST_FILE=  xls

 

\  Опция для открытия окон графиков данных

\  указывается номер графика из расчета что 1..4 для 1го АЦП      5..8 для 2го АЦП и так далее

\  т.е.  номер 1 2 3 4 это откроются окна для 1го АЦП    если указать не реальные номер то и не откроется

\  по умолчанию окна не открываются

\  в ручном режиме мышкой подвести курсор к левому краю данных

\  появиться мигающий знак >   нажать левую кнопку мышки, и откроется соответствующее окно графика данных

\  убрать окна или стандартным способом - крестик на окне и АLT-F4, а также нажать правую кнопку мышки - убрать все окна одновременно.

\  соответствующий мигающий знак мигать перестанет.

 

DAN_GRAF_NUM= 1   \ вход А первого АЦП

DAN_GRAF_NUM= 2   \ вход B первого АЦП

DAN_GRAF_NUM= 3   \ вход C первого АЦП

DAN_GRAF_NUM= 4   \ вход D первого АЦП

 

 

 

\  а если на компьютере нет ни драйверов ни устройств usb-микролан то есть режим имитации

\ =1 - имитационный режим включен,     =0  без имитации  и по умолчанию также

\ программа самостоятельно перейдет в этот режим, если не обнаружит  usb-адаптера

WORKS_IMMITATOR= 0

 

\ задаем паузу  для получения одного сигнала в миллисекундах  

\ Внимание если задать 0, то компьютер будет =молотить= и работать очень нагруженно

\ В реальности данные получаются от одной АЦП примерно за интервал 50..60 миллисекунд

100  TIME_SIGNAL_DS2450_PRIEM  !

 

 

\EOF 

 

13:05 05.04.17

 

Тут можно писать обычный текст.

- для работы без опций вполне можно стереть все содержимое. Оставить пустышку.

- для любителей программировать есть возможность посмотреть содержимое программы

  напишите слово WORDS в режиме консоли. Получите лог файл с перечнем определенных слов данной программы.

 

·        Все данные после измерений, можно обработать в редакторе Excel. Получить статистику или другие параметры для анализа. Вариант отображения представлен ниже на рисунке.

·        В ини-файле поясняются значения опций, которые пользователи могут менять самостоятельно.

·        Для «записи в тело программы» своих значений, отличных от авторских, требуется перекомпилировать программу.  Скачайте архив с полным содержимым текст, компилятора, и других данных.  Выполните действия по восстановлению. Набрать в командной строке -  \\ test_monsys.exe s 3 3 3 <enter>  или выполнить и затем нажать три раза цифру три. Сформируется каталог с  полными данными для восстановления или модификации программы.

·        Исправьте требуемый ини-файл, и скомпилируйте повторно текст. Получите новый  вариант программы.

 

Несколько схем по теме 1-wire

·        Другие схемы по теме 1-wire:

o       Схема «регенератора» для сигналов 1-wire. Описание схемы приведено по адресу1 или адресу2

o       Схема авторского адаптера для сигналов 1-wire, который работает по СОМ-порту. Но т.к. эти порты «морально умерли»  переходим к более удобной системе – USB. Однако, необходимо отметить, что есть очень большое преимущество – одновременно передавать и принимать. Это позволило создать тестовую систему для 1-wire.

Выводы.

Данная  схема и тестовая  программа предназначена для    мониторинга   и проверки различных электронных блоков, путем создания управляемого  входного напряжения и контроля выходного.

 Особенности программы:

·        Имеет упрощенный «оконный» интерфейс.

·        Программа не устанавливается, не прописывается в системные библиотеки,

·        Программа работает под операционными системами WINDOWS 95/98/NT/2000/XP/Vista/Win7/8/10 и использует только функции api- ядра системы – файл kernel32.dll

·        Программа написана на языке Форт версия  spf4.exe – автор  А. Черезов  http://www.forth.org.ru

·        Программа и схема  доступна для использования, изучения и модификации всем желающим.

·        За модифицированный  тест отвечает сам модификатор. Автор может, при наличии времени, только кратко провести консультацию по используемым им forth-словам.

·        Автор оставляет за собой право на модификацию и улучшение теста, т.к. периодически тестирует компьютеры и получает замечания и информацию от реальных пользователей.

·        В связи возможными нарушениями работы сервера автора, нет резервной линии и нет гарантированного питания в нашей деревне, имеется резервное хранилище тестов по адресу:      https://cloud.mail.ru/public/DEBU/RLTAwtwMW

 

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

Автор - Шабронов Андрей Анатольевич   тс.  +7 913-905-8839     e_mail -  shabronov@ngs.ru  

ред. 2-5-2017.

    Успехов и здоровья!