MULTIPLEKSER HALOWY: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

(Zaktualizowano 24 maja 2019 r., nastąpią przyszłe aktualizacje)

Cześć. Czytałem na innym forum (nie pamiętam które?) tego gościa, który szukał sprytnego sposobu pomiaru poziomu jakiejś „cieczy” w dużym (głębokim) zbiorniku? Problemem było dla niego zapotrzebowanie na 40 sztuk. czujników, a jakie? Zapytał o zastosowanie czujników z „efektem HALLa”. Problemem było więc okablowanie. Byłoby 40+ leadów. Cóż, to mnie obudziło, żeby o tym pomyśleć! Z ciekawości zacząłem badać zachowanie ich Halls (bez bezpośredniej potrzeby, ale… kiedy taki Nerd potyka się o coś takiego, po prostu nie możesz tego zostawić). Wymyśliłem oczywiste rozwiązanie w postaci skanera multipleksowego.

Tak więc ZAWSZE zacznij od poszukiwania już istniejących rozwiązań. Istnieje +++ z nich zarówno Hall-, jak i multipleksowanie wszelkiego rodzaju. Aby połączyć te dwa. Zrobiłem dwie wersje tych.

Pierwszą nazywam „Stand Alone”, drugą nazywam „Prosessor Controlled”

JESZCZE NIE zrobiłem PCB żadnego z nich (przeczytaj dalej w tekście, dlaczego jeszcze nie), tylko schematy dla nich obu i układ PCB dla „Stand Alone”. Niemniej jednak przetestowałem działanie „Stand Alone” na jednostce typu break-out.

Krok 1: Samodzielny multiplekser

Samodzielny.

Tutaj używam znanego licznika dekad 4017 i 555 jako oscylatora. Zacząłem od jednostki HALL z czujnikiem SS49S (przełamanie) i 2N7000 Mosfeta.

Dołączyłem je tech. informacje o nich w formacie PDF i jako pliki BMP na końcu, a także układy PCB

Mój „IDEA” polegał na połączeniu „Źródła” FET z GND czujnika HALLa, aby go zasilić. A teraz odczyt HALA, gdy magnes ją aktywuje.

Podłączanie wyjścia 3 555 do styku 14 CLK w 4017 i styku 11 Q9 (numer licznika 10) do styku 15 RESET w 4017, aby uzyskać ciągłe zapętlenie 4017. Podłącz styk 3 Q0 (liczba 1) w 4017 dla czujnika 1 do obu bramek FET GATE dla T1 i T1.1 przez rezystor, (rezystor może nie jest potrzebny, ale i tak go tam wstaw), Pierwszy FET T1 DRAIN łączy się z UZIEMIENIEM czujnika Halla, aktywując go w ten sposób. Wtedy „sygnał” z HALL daje „0V” jeśli magnes zbliży się do czujnika. Sygnał HALL łączy się z 2. ŹRÓDŁEM FET T1.1.

DRAIN FET T1.1 łączy się z LED1 Kathod. Anody wszystkich diod LED są ze sobą powiązane i podłączone do +5V przez jeden rezystor (tylko jedna dioda LED będzie świecić na raz, więc potrzebny jest tylko jeden rezystor)

Mam też BUZZER podłączony równolegle do diody LED #8, co daje alarm na najniższym poziomie.

I voi'la. Dioda LED zaświeci się, gdy magnes znajduje się wystarczająco blisko czujnika (ale NIE do końca tak, jak bym chciał)

To samo dotyczy wszystkich czujników odpowiednio T2 i T2.1, T3 i T3.1… itd.

Spraw, aby oscylator 555 działał z częstotliwością 10kHz, a "mruganie" nie będzie zauważalne.

*Zaktualizuję później wartości RES i CAP dla oscylatora 555.*

Ja nie mogę tego obliczyć, DLACZEGO?? Trochę się udało, ale po iteracji (z pewnymi zmianami), dziesiątki razy, zatrzymałem się, wypiłem kawę, papierosa. (Wiem, nie wiem) i własną burzę mózgów.

O rany… ja czytam ich tech.specs (jak czytanie Biblii, z dużym szacunkiem), Wyniki stały się dla mnie jasne, akceptując „fakty”. Technika. okular. z nich komponenty są absolutnie „poprawne”, moje połączenia są w porządku, więc…

MÓJ BŁĄD! (Wiem, że Ty to wiedziałeś.)

Czujnik HALL SS48E jest czujnikiem ANALOGOWYM.

Przy Vcc +5V i bez strumienia magnetycznego wyjście wynosi dokładnie ½ napięcia 2,5V. W zależności od polaryzacji magnesu podczas zbliżania się do czujnika, wyjście idzie w kierunku +5V lub w kierunku GND.

To był mój dylemat. Po prostu nie mogłem uzyskać „czystego” +V lub 0V. Zamówiłem inny czujnik „3144”, który jest typu „ZATRZASKOWEGO” z wyjściem Open Collector. Ten czujnik ma napięcie robocze od 4,5 do 24V. Jeszcze ich nie mam, dlatego też nie zamówiłem ich płytek PCB, najpierw muszę je przetestować.

Jestem prawie pewien, że ktoś skomentuje w stylu: „Po co w ogóle to multipleksować?. Czy nie możesz po prostu od razu zapalić im diody LED z wejść czujnika?”.

Słusznie. Właściwie, jak opisałem, zacząłem to od sprowadzenia licznika "leadów" do ich czujników, a przy takim rozwiązaniu nie robi tego aż tak bardzo. Właściwie zacząłem od "Prosessor Control", ale kiedy biegałem tą ścieżką, natknąłem się na to rozwiązanie (pamiętaj: nigdy nie zamierzałem budować tego na własny użytek, ale tylko ze względu na rzeczy). Tak więc ten „Stand Alone” jest tylko „rzeczą”, ale może dać komuś pomysły na własne kompilacje.

Potem zacząłem się zastanawiać, czy istnieją „JAK” korzyści z korzystania z tego rodzaju rozwiązania?

Wymyśliłem coś: „Jeśli czujniki znajdują się w dużej odległości od jednostki sterującej, mogą być z nimi problemy z impedancją. Czujniki są typu „Open Collector” i z odpowiednim rezystorem podciągającym można uzyskać bardziej definitywne poziomy Właściwie zrobiłem to Ible dla czujników HALL, ale możesz użyć dowolnego czujnika/przełącznika.

AKTUALIZACJA: 24 maja

Użyłem rezystorów 47K i cap.to 0,1uF (100nF) do 555. Nie sprawdziłem z oscylacją. częstotliwość, ale na oko wydaje się, że OK., brak zauważalnego „migotania”.*

Dostałem je "Zatrzaskowe" Hale. Połączyłem ze sobą „sygnały” (wyjścia) czujników na linii. Oni również są ze sobą związani na płytce PCB. Możesz to zrobić, ponieważ są to wyjścia typu Open Collector i tylko jedno z nich jest aktywowane na raz.

Działa idealnie. Przetestowałem go z magnesem neodymowym o wymiarach 20x10x3mm i ŻADNYCH przeszkód na drodze. Na wolnym powietrzu zadziałało po prostu tak, więc… z odległości ~30mm. Z pewnością działała zupełnie dobrze z odległością <25mm.

Teraz potrzebny jest kabel 10P (10P= 10 odprowadzeń, 1 odprowadzenie dla każdego czujnika do zatrzasku, +1 odprowadzenie dla Vc +5V (wspólny) i 1 odprowadzenie dla sygnału Return (wspólny). Można zastosować 10P płaski -cable” czyli „kabel wstążkowy” z dopasowanymi złączami IDC do okablowania jednostek.

Będziesz potrzebować małej płytki drukowanej dla każdej jednostki „czujnika”, w tym: samego „czujnika” i złącza IDC. Zrobię to później i zaktualizuję.

PROSZĘ O KOMENTARZ, ponieważ nie znajduję zainteresowania kontynuowaniem tego, jeśli nikogo to nie interesuje!!

Krok 2: Kontrola procesora

Jednostka „Procesor Controlled”. ŻADNY TEST JESZCZE nie został zrobiony. Możesz nazwać tego rodzaju linię I2C. Tutaj używam procesora „Attiny 84” (zrobi to każdy kontroler). razem z 74HC595. „Główną ideą” jest to, że potrzebuję tylko 4 przewodów (+ dwie linie zasilające, które można tam zmostkować).

Cztery przewody to: DATA, ZEGAR, STROBE (ZATRZASK), POWRÓT. Mógłbyś powiązać STROBĘ (ZATRZASKĘ) razem z linią ZEGARA na końcu odbiorczym, tym samym mając jedną linię mniej do narysowania, ale to rozwiązanie skłoniłoby Cię do rozważenia w programie niektórych, ponieważ teraz „wyjścia” w jednostce odbiorczej będzie podążać za ZEGAREM. NIE jest to zalecane, ponieważ jeśli „połączysz łańcuchowo” więcej jednostek odbiorczych, łatwo stracisz kontrolę w programie „dokąd idziemy?”

Krok 3: Ścieżka POWROTU

Ścieżka POWROTU. Ponieważ czujnik 3144 „zatrzaskowy” ma wyjście „otwarty kolektor”, wszystkie można „powiązać” ze sobą, a tym samym potrzebować tylko jednej linii.

Ewery „urządzenie zdalne” skanuje w poszukiwaniu 8 czujników HALL. Możesz używać kilku jednostek zdalnych w konfiguracji „łańcuchowej”.

Zaleca się, aby do ostatniej (ósmej) jednostki włożyć „atrakcję” czujnika.

W ten sposób możesz w swoim programie potwierdzić, że dane przeszły przez wszystkie jednostki.

UWAGA: jeśli główna jednostka sterująca jest daleko, potrzebujesz sterowników liniowych dla sygnałów (nie mam informacji o nich?).

Ścieżka RETURN może wymagać zewnętrznego rezystora „pull-up” o wartości około ~10 Kohmów (wbudowany w procesor rezystor Pull-Up ma dość „DUŻĄ” impedancję i może nie być tutaj wystarczająco dobry).

Wrócę później, kiedy będę miał je „hale zatrzaskowe” i przetestuję je.

Po ich przetestowaniu zrobię z nich ostateczne układy PCB i zaktualizuję je. Potem złożę zamówienie (otrzymanie ich zajmuje kilka tygodni), a potem zaktualizuję to ponownie. Zrobię też program do tego

Krok 4: Sprzęt

Rany. Prawie zapomniałem o rozwiązaniu części mechanicznej użytkowania. Szczerze mówiąc mam to tylko w głowie. To idzie mniej więcej tak (nie mam żadnych zdjęć ani scethch tego):

Masz pływak, kulkę, cylinder (do woli) lub….. Do tego pływaka dołączasz magnes lub magnesy (w przypadku pływaka cylindrycznego możesz dołączyć kilka magnesów, uzyskując w ten sposób funkcję „nakładania się”).

Najlepiej umieścić pływak w „rurze” lub na szynie, aby uzyskać stałą odległość od czujników.

Zrób kolejną „tubkę” (izoluje od cieczy) i tam przymocuj czujniki w pewnej odległości od siebie.

1. Umieszczając czujniki w pewnej odległości, możesz acchive magnes(y) aktywować dwa (lub więcej) czujniki na raz. W ten sposób uzyskasz podwójną „wrażliwość”.

2. Mając magnesy (kilka) docierające na odległość pomiędzy dwoma czujnikami, można przebyć całkiem spory dystans. Zrobię zdjęcie mojej sugestii i zaktualizuję je później. Dołączam tutaj układy, które na razie mam, nie podążaj za nimi na ślepo (jak powiedziałem, jeszcze ich nie mam), a tech. dane komponentów. Nie mam BOM-u, bo miałem już to wszystko, ale wszystkie komponenty są bardzo powszechne i łatwe do zdobycia prawie wszędzie: e-bay, Bangood, Ali itp.

Proszę skomentować to Moja zdolność, aby uzyskać informację zwrotną, jeśli jestem na tropie czegoś?

Zapraszam do wysyłania pytań za pośrednictwem tego forum lub bezpośrednio do mnie: [email protected]