Gelişen mikrokontrol teknolojileri ve artan bilgi birikimi sayesinde geliştirici düzeyinde daha yaygın kullanımına olanak tanımıştır. Burada elimden geldiği kadar bazı örnekler sunmaya çalışacağım...

25 Mart 2011 Cuma

LM35 ile yapılan ölçümün Fiber optik kablo ile NEA02017 LCD ekran üzerinde gösterilmesi


"Fiber Optik Kablo İletişimi" projesi ile bir fiber optik kabloda iletişimin nasıl yapılabileceği hakkında bir fikir sahibi olduk. Her ne kadar fiber optik kablo üzerinde iletişimin temelleri üzerinde durulsada, uygulaması yapılması daha kalıcı bilgilerin oluşumunu sağlayacaktır.

Bu projede daha önce değişik projelerde kullanılan LM35 sıcaklık algılayıcısı ve Atmega8 ile üretilen bilginin "Fiber Optik Kablo İletişimi" projesindeki iletişim sistemi kullanılarak "NEA02017 LCD Ekran Sürülmesi" projesinde yer alan bileşenler ile LCD ekran üzerinde görüntüleyeceğiz.
Proje hakkında

Konu fiber optik kablo üzerinden iletişimdir. Ama bu işlem için iletilecek bilginin ışık biçiminde düzenlenmesi gerekiyor. Geliştirilen elektronik bileşenler sayesinde günümüzde LED olarak adlandırılan üzerinden akım aktığında ışık yayan devre elemanı bu işlem için oldukça kullanışlıdır. Düşük güç ile ışık üretebilmesi ve tümleşik yapıları sayesinde oldukça kullanım alanı bulunabilmektedir. (Her ne kadar günümüzde fiber optik iletişim için yarı iletken laser bileşenleri kullanılabilse de, bu projede LED elemanı kullanılmıştır.) Hatta DVD ve VCD player cihazları üzerinde ses ileteşim sistemlerinde kullanılan tümleşik yapıdaki LED bir kontrol ucu sayesinde yaydığı ışık kontrol edilebilmektedir.

Hatta ışığa duyarlı diyot (fotodiyot) ile oldukça hassas olarak gelen ışık elektrik sinyallerine dönüştürülebilmektedir. Kuvvetlendirme devreleri sayesinde elektrik sinyalleri işlemciler tarafından tanınabilecek bir biçime getirilebilmektedir.

LED var , fotodiyot var, geriye bu iki eleman arasına ışığın iletimini sağlayacak bir ortam kalıyor. Hava ne yazık ki uzak mesafeler için yeterince yalıtılmış bir ortam sunmuyor. Başta güneş olmak üzere çeşitli ışık kaynakları bu tür iletişim için oldukça ışık açısından kirli bir ortam oluşturuyor. Işığı bir kanal içinde iletmek. Bazı parklarda görülen havuzun içinde yakılan ışığın su sütunları içinde yayılması olayına benzer bir şekilde çalışan bu yöntemde sadece su yerine doğrudan cam veya plastik kanallar kullanılır. En azından şu biliniyor: Işık çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçmek için belirli bir açıda gelmesi gerekiyor. (kırılma indisi). Fiberoptik ortamda ise ışığın bu açıya ulaşmasına izin verilmez. ( hatta birkaç farklı kırılma indisi olan malzeme üst üste kullanılır)Tabii ki en önemlisi cam bile olsa ortamda biraz kayıp olur. Bu nedenle fiber optik ortam olarak kullanılan malzemelerde bu kayıp minimum olacak şekilde seçilir (yeterli saflıkta). Daha da önemlisi fiber optik kablo dış ortamdan yalıtılarak ışık açısından bilgi kirliliği önlenir.

Bu projedeki bileşenleri göz atılırsa;

Bilgi üretimi: LM35 üzerinden Atmega8 sıcaklık değerini LCD üzerinde gösterilecek şekilde düzenleyerek gönderir.("ATMEGA8 ve bilgisayar ile RS485 iletişimli Termometre", "LCD Ekran ve Atmega8 RS485 İletişimi Termometre")

Bilgi İletimi:Termometre kartına bağlı arayüz ile fiber optik kablo üzerinden LCD sürücü kartına iletilmek üzere alıcı kart arasındaki arayüzü oluşturur. ("Fiber Optik Kablo İletişimi" )

Üretilen bilginin görüntülenmesi: Bu nokta artık fiber optik alıcı arayüzünden gelen bilgi NEA02017 LCD ekran üzerinde görüntülenir.("NEA02017 LCD Ekran Sürülmesi")

Not:Ayrıntılı bilgi adı geçen projeler üzerinde bulunabilir.
Devre

Proje 3 projenin birleşiminden oluşuyor. LM35 ve Atmega8 bileşimi ortam sıcaklığını okuyup bunu LCD ekranında gösterilecek şekilde yorumluyor. Üretilen bilgi UART portu üzerinden gönderiliyor. Aslında bu işlemi 0,5 saniyede tekrarlanması gerekiyordu. Yapılan hesaplar 4MHz kristal için olduğundan 0,5 saniyenin biraz üzerinde (yaklaşık 543ms) bir zamanda tekrarlıyor. Zaten ölçüm sıklığı kritik olmayan ortamlar için ölçüm yeterli olacaktır.

Sıcaklık ölçüldü ve iletim için hazır. Bu noktada bilgi ışığa dönüştürülmesi gerekiyor. TX179 bu noktada devreye giriyor. Kontrol ucuna gelen sinyale uygun olarak LED ışığını kontrol ederek elektriksel bilgi ışık bilgisine dönüştürülüyor.

Işık bir fiber optik kabloya aktarılıyor. Fiber optik bu kablo boyunca ışığı taşır ve alıcıya iletir.

Fiber optik kablo ucundaki fotodiyot bu ışığı alır ve elektrik sinyaline dönüştürür. Normalde bu elektrik sinyali çok zayıftır. Bu nedenle bir kuvvetlendirici yardımı ile zayıf elektrik sinyali güçlendirilir ve işlemcinin kabul edebileceği bir hala dönüştürür.

Son olarakda LCD sürücü devresi UART girişine ulaşarak LCD ekran üzerinde gösterilir.

Şekil-1 :LM35 ve Atmega8 ile termometre kartı.


Şekil-2 :UART-fiber optik arayüz kartı.(vericisi)


Şekil-3 :fiber optik-UART arayüz kartı.(alıcısı)


Şekil-4 :NEA02017 LCD ekran sürücü kartı.


Şekil-5 :NEA02017 LCD ekran (bağlantı kablosu ile).


Şekil-6 :Kartlar arasındaki bağlantıyı sağlayan ara kablolar.


Şekil-7 :Bu projeye konu olan eleman fiber optik kablo

Şema

Termometre ve Fiber optik verici:Devrenin kalbini IC1 ATMEGA8 işlemcisi oluşturuyor. Devrenin saat darbeleri ihtiyacını XT1 (3.6864 Mhz kristal) ile C3 ve C4 (27pF) kondansatörler karşılıyor. IC1'in AVCC bacağına bağlı L1 (10 µH) bobin ADC beslemesini etkileyebilecek parazitleri engeller. P1 konnektörü ile bağlantılı D1(W10M), C5 (10µF), C6(100nF), IC3 (7805) devrenin besleme gerilimini üretir. R1 (1K) ile LED1 (LED) devrenin çalışma durumunu gösterir. IC2 (LM35) sıcaklık gerilim çeviricisi olarak çalışır.

Verici bölümü P2 ve P3 konnektörleri üzerinden bağlandığı sistemden (10 yollu şerit kablo üzerinden besleme gerilimini ve iletişim sinyallerini alır. Alınan sinyal bacağı konusunda seçme yapılabilmesi için P4 konnektöründe bir köprü kullanılır. R2 (10K) direnci IC4 (TX179) için pull down direncidir. TX179 ucuna bağlanan fiber optik kabloya P3 konnökteründen gelen sinyallere göre veri aktarımı yapılacaktır.

Fiber optik alıcı ve NEA02017 Sürücüsü:Alıcı bölümü için ise Fiber optik kablodan gelen ışık sinyallerini D1 (fotodiyot) ve R8 (1M5)üzerinden alınan sinyaller önce R5 (100K) ve R7,(10K) ile ayarlanmış kuvvetlendirme değeri ile IC3'ün ilk yarısında işlenerek kuvvetlendirilir. Bu kuvvetlendiricinin çıkışı IC3'ün diger kuvvetlediricisi girişine uygulanır. Bu bölüm R4 (10K) ve R6 (1M5) ile değeri belirlenmiş bir schmitt tetikleyicisi olarak düzenlenmiştir. R3(10K) ve R9 (10K) IC3 (LM358) için referans gerilimini oluşturur. Schmitt tetikleyicisi çıkışı P5 konnektörü köprü üzerinden sinyalin hangi bacak üzerine yönlendirileceğini belirtir. Karar verilen bacak ve besleme gerilim bağlantısı için P4 ve P2 (10 yollu konnektör) arasında 10 yollu şerit kablo üzerinden bağlantı sağlanır.

Sistemin kalbini IC1 Attiny2313 işlemcisi oluşturuyor. Bu işlemci için gereken saat sinyallerini XT1 (3,6864 MHz) kristal ile C3 ve C4 (27pF) kondansatörden oluşturuyor. P3 konnektöründen alınan besleme ile D1(W10M), C7 (10µF), C8 (100nF) ve IC2 (7805) sistem için gereken besleme gerilimini (5V) üretir. R2 (1K) ,LED1 (LED) işlemcinin durumunu gösteren monitör LED'i olarak çalışır. R1 (C1 elemanı ile) direnci kontrast ayarı için verilmiş olsada bu LCD modül üzerinde kullanılmamaktadır. Tabii ki P1 konnektörü üzerinden IC1 ile NEA02017 LCD ekran arasında gerekli olan iletişim kurulur. (Buradaki IC1 için kullanılan kart başka LCD modüller için tasarlanmıştır. NEA02017 bağlantısı için aynen kullanılmaktadır. Sadece LCD tarafındaki kabloların bazıları kullanım dışı bırakılmıştır. Yani uçları bağlanmamıştır.)

Geriye kalan belirtilmeyen kondansatörler filtre amaçlıdır.

Şekil-8:Blok şeması


Şekil-9:Termometre ve fiber optik verici devre şeması


Şekil-10:NEA02017 sürücüsü ve fiber optik alıcı devre şeması

Devre Yapımı

Devre montajı açısından kritik bir durum yoktur. Sadece şerit kabloları takarken dikkatli olunması gerekiyor.

NEA02017 LCD modülü kablo bağlantısı için "NEA02017 LCD Ekran Sürülmesi" projesi yardımcı olacaktır. İşlemci kartı ve LCD mödül bacak bağlantıları verilmiştir.

Şekil-11:Termometre ve fiber optik vericinin baskı devresi -kartın eleman yüzü tarafından görünümüdür


Şekil-12:Termometre ve fiber optik vericinin eleman yüzü -kartın eleman yüzü tarafından görünümüdür


Şekil-13:Termometre ve fiber optik vericinin eleman ve kart yolları birlikte


Şekil-14:NEA02017 sürücüsü ve fiber optik alıcının baskı devresi -kartın eleman yüzü tarafından görünümüdür


Şekil-15:NEA02017 sürücüsü ve fiber optik alıcının eleman yüzü -kartın eleman yüzü tarafından görünümüdür


Şekil-16:NEA02017 sürücüsü ve fiber optik alıcının eleman ve kart yolları birlikte


Şekil-17:Termometre ve fiber optik verici kartlarının bağlantı şeması


Şekil-18:Termometre ve fiber optik verici kartlarının bağlantısı


Şekil-19:NEA02017 sürücüsü ve fiber optik alıcı kartlarının bağlantı şeması


Şekil-20:NEA02017 sürücüsü ve fiber optik alıcı kartlarının bağlantısı

Devre Elemanları

Termometre ve Fiber optik verici:
1KR1
10KR2
10µHL1
27pFC3,C4
100nFC1,C6,C7,C8,C9,C11
10µF/25VC2,C5,C12
3mm kırmızı LEDW10M
D1

ATMEGA8 (DIL)
IC1
LM35
IC2
7805
IC3
TX179
IC4
3,6864 Mhz kristal
XT1
2x3Header (ISP6)
isp
2x5 Header
P2,P3
2x2 Header
P4
2'li klemens
P1
28 bacaklı entegre soketi (DIL)
-
Köprü (jumper)
-
Fiberoptik kablo
-

Kartlar arasındaki bağlantıyı sağlayan 10 yollu şerit kablo uçlarına 2x5 (10P) dişi konnektör ile gerekmektedir. Besleme için 9V'luk adaptör.

Fiber optik alıcı ve NEA02017 Sürücüsü:

10K yatık trimpotR1
1KR2
10KR3,R4,R7,R9
100KR5
1M5R6,R8
27pFC3,C4
100nFC2,C6,C8,C10
10µF/25VC1,C5,C7,C9
3mm kırmızı LEDLED1
W10MD1
ATTINY2313 (DIL)IC1
FotodiyotD2
7805IC2
LM358 (DIL)IC3
3,6864 Mhz kristalXT1
2x3Header (ISP6)isp
2x5 HeaderP2,P4
2x2 HeaderP5
2'li klemensP3
14P erkek konnektörP1
20 bacaklı entegre soketi (DIL)-
8 bacaklı entegre soketi (DIL)-
NEA02017 LCD modül-
Köprü (jumper)-

Kartlar arasındaki bağlantıyı sağlayan 10 yollu şerit kablo uçlarına 2x5 (10P) dişi konnektör ile gerekmektedir. LCD modül için 14p dişi konnektör ve 14 yollu şerit kablo gereklidir. Besleme için 9V'luk adaptör.
Ayar Bilgileri

Fiber optik devrelerinden kaynaklanan (kuvvetlendirici bölümünden) nedenden dolayı sistem 4800 baud oranında çalışıyor. Bu konuda yapılması gereken bir şey yok. İşlemcilerin programları 4800 baud oranında çalışacak şekilde ayarlanmıştır.

Program ölçüm sonucunu 1. satır üzerinde gösterecek şekilde çalışmaktadır. LM35'in devre üzerindeki bağlantısı nedeniyle 0 ile 125 derece aralığında ölçüm yapabilecektir. Dolayısı ile ekran üzerinde de bu ölçüm aralığında görüntülenecektir.

Yapılabilecek tek ayar fiber optik iletişim kartları üzerindeki 2x2 header üzerine takılabilecek köprüdür. İstendiği takdirde bu elemanlar yerine doğrudan köprü teli ile bağlantı sağlanması mümkündür.

Şekil-21:Fiber optik kartları üzerindeki köprüler ve konumları


Şekil-22:Fiber optik içinden geçen geçen ışık (laser pointer ile). En azından bir fikir verebilir.

Termometre bölümünden LCD bölümünee gönderilen bilgi sırası ile;

Satır başı kodu (0x10),sıcaklığın yüzler hanesi, sıcaklığın onlar hanesi, sıcaklığın birler hanesi, ondalık nokta (nokta), sıcaklığın kesirli sayı hanesi,derece işareti, "C" santigrad işareti, boşluk, boşluk, iletişim bitti kodu (0x99)

şeklinde olur. Termometre sonucunun ikinci satırda yazılması isteniyorsa satırbaşı kodu (0x11) şeklinde gönderilmesi yeterli

İşlemciler programlandıktan sonra tek yapılması gereken kabloların takılması ve devreye enerji verilmesi. Termometre bölümü ölçüm yapılacak,ölçüm sonucu fiber optik kablo üzerinden iletilecek ve bilgi LCD ekran (NEA02017) üzerinde görüntülenecektir.

video

Ekler:

ATMEGA8 hakkında bilgi için

Attiny2313 hakkında bilgi için

"LM35 ile yapılan ölçümün Fiber optik kablo ile NEA02017 LCD ekran üzerinde gösterilmesi" için dosyalar-birleşik

Bu devrenin yapım sorumluluğu size aittir. Devre yapıldı ve çalışıyor. K.A....

4 yorum:

Adsız dedi ki...

mail adresinizi verebilir misiniz? sormak isterdiğim bir kaç soru var da

ambar7 dedi ki...

Sorularını sor cevap veririm.

asef berber dedi ki...

merhaba
vermis oldugunuz devreyi kurdum ama lcd de herhangı bir yazi okuyamadım. acaba hex dosyasında bi problem olabilirmi yardımcı olursanız cok sevınırım. tesekkurler

ambar7 dedi ki...

Program konusunda bir sorun olmadığına eminim. Bu projede kullanılan LCD'yi kullanmadı isen Vo bağlantısını da yapmalısın. (ayar trimpot)
Çünkü burada kullanılan LCD yazıcıdan söküldüğü için Vo (ayar trimpot) gerektirmiyordu.
http://elektronikvelemciler.blogspot.com.tr/2010/04/nea02017-lcd-ekran-surulmesi.html
bölümünde bu projede LCD bağlantısı hakkında bilgi verilmektedir.
Umarım Attiny2313 sigorta ayarlarını yapmışsınızdır.

Etiketler

İzleyiciler