Форумный Акваконтроллер (сборка)

[Володя Череп]

После устранения выявленных недостатков акваконтроллер заработал примерно так, как требуется. Для проверки работоспособности использовалась утилита ctrl2_v10, архив с исходниками которой прикреплен к сообщению #260.

К этому сообщению прикреплен архив Archive.rar, содержащий два файла: исправленный файл с печатными платами и файл со схемой. Файл со схемой такой же, как и в архиве, прикрепленном к первому сообщению этой темы.

Предварительные характеристики блока усилителей и АЦП
Скрытый текст

Количество аналоговых каналов: 4
Входное сопротивление канала: 1,5 ТОм
Диапазоны измеряемых напряжений:
- от -1350 mV до 1150 mV с погрешностью +/- 2,5 mV
- от -420 mV до 360 mV с погрешностью +/- 1 mV
Диапазоны измерения pH:
- от 1 до 14 с погрешностью +/- 0,02

Перечень выявленных недостатков
Скрытый текст

1. В исходном lay-файле на плате внешнего блока есть лишняя перемычка между контактными площадками резистора R20 (возле 4-го разъема подключения термодатчика). На своей плате я ее срезал ножом. В прилагаемом lay-файле перемычка удалена.
   
   
2. В исходном lay-файле на плате внешнего блока неправильно ориентирован стабилизатор 7805. На своей плате мне пришлось его перевернуть. В прилагаемом lay-файле ориентация 7805 исправлена.
   
   Изменять разводку платы с целью избежания переворота 7805 я считаю нежелательным по такой причине. В исходном варианте радиатор 7805 (радиатор внутри стабилизатора соединен с GND) и радиатор 7905 (радиатор внутри стабилизатора соединен с INPUT) располагаются в одну линию, а это может натолкнуть на мысль установки обоих стабилизаторов на общий дополнительный радиатор, в результате чего INPUT окажется подключенным к GND.
   
   
3. В исходном lay-файле на всех платах для установки штыревых вилок были предусмотрены отверстия внутренним диаметром 0,8 мм. Чтобы установить штыревые вилки мне пришлось на три часа погрузить нижнюю часть штырей в раствор хлорного железа. После промывания и соскабливания осадка штыри вошли в отверстия. В прилагаемом lay-файле внутренний диаметр отверстий для установки штыревых вилок увеличен до 0,9 мм (мастер - 3 штыревых вилки, внешний блок - 5 штыревых вилок, блок усилителей - 5 штыревых вилок).
   
   
4. В исходном lay-файле на плате усилителей предусмотрены отверстия внутренним диаметром 0,72 мм для выводов BNC-разъемов. У имеющихся у меня BNC-разъемов диаметр выводов - 0,7 мм, но они не вошли в отверстия. Пришлось рассверливать отверстия и запаивать центральные выводы со стороны деталей. В lay-файл я не вносил изменений по этому поводу, так как предполагаю, что внутренний диаметр отверстий на моей плате уменьшился за счет непреднамеренного покрытия внутренних стенок отверстий сплавом Розе при лужении платы в домашних условиях. Возможно, при лужении платы на заводе этой проблемы не возникнет.
   
   
5. Конденсаторы C19-20 на плате внешнего блока и конденсатор C1 на плате усилителей расположены близко к штыревым вилкам. В случае установки вилки WH-4, обеспечивающей правильную ориентацию ответной части при подключении, вместо обычной штыревой вилки PLS-4 эти конденсаторы будут мешать. При сборке я подрезал выступы пластиковой части вилок. В lay-файле ничего не менял по этому поводу.
   
   
6. Две группы симисторов (1-4 и 5-8), которые могут использоваться для управления питанием нагрузок переменным напряжением 220В от одного источника или двух разных источников, расположены слишком близко друг к другу. В случае случайного контакта между радиаторами симисторов 4 и 5 возможны нежелательные последствия:
   
   1) Если используется один источник 220В, то в случае подключения фазы к левой клемме левого двойного клеммника "220V In" и ноля к левой клемме правого двойного клеммника "220V In" радиатор симистора 4 будет подключен к фазе, а контактирующий с ним радиатор симистора 5 будет подключен к нолю. Произойдет короткое замыкание между нолем и фазой 220В.
   
   2) Если используется два источника 220В, подключенные к разным фазам трехфазного переменного напряжения электросети, произойдет короткое замыкание между нолем и двумя фазами.
   
   3) Если используется однофазное переменное напряжение электросети 220В и источник бесперебойного питания, то возможны ситуации, аналогичные предыдущим случаям.
   
   В прилагаемом lay-файле симисторы 5-8 и связанные с ними компоненты смещены вправо, добавлены треугольники с восклицательными знаками, изображение двунаправленной стрелки между симисторами 4 и 5, а также надписи "220V". Необходимо также добавить в первое сообщении темы предупреждение о важности наличия воздушной или другой изоляции между радиаторами симисторов 4 и 5, и о возможности использования симисторов с изолированными радиаторами.
   
   
7. В прилагаемом lay-файле маркировка штыревых вилок Jmp3 и Jmp5 на плате внешнего блока приведена в соответствие файлу AquaComp.spl7. Маркировка отображается при наведении курсора мыши на компонент платы в виде небольшого желтого прямоугольника с текстом.
   
   
8. В прилагаемом lay-файле исправлена маркировка четырех полистироловых конденсаторов 10n на плате усилителей (в верхней части платы, возле BNC-разъемов).

Описание процесса проверки акваконтроллера
Скрытый текст

Мастер-плата была подключена к разъему CON2 mini2440 проводами длиной 10 см. Плата внешнего блока была подключена к мастер-плате обжатым завитым телефонным кабелем длиной около 1 м. К плате внешнего блока телефонным кабелем длиной 20 см через разъемы WH-4 была подключена плата усилителей.

В отверстия для штыревой вилки XS3 на мастер-плате был установлен термодатчик DS18B20 (кажется, у продавца он назывался "DS18B20+").

Для питания платы внешнего блока использовался трансформатор 220V/2x9V 5,5VA.

Программа ctrl2_v10 обнаружила все четыре устройства: один АЦП DS2450, два ключа DS2408 и один термодатчик DS18B20.

Продолжительность цикла опроса шины колебалась в пределах 250-500 мс. Иногда при вставках и извлечениях вилки нагрузки, сопровождавшихся звуком искрения в розетке, программа сообщала о получении пакета данных с ошибкой CRC, и продолжительность цикла опроса увеличивалась до нескольких секунд.

DS18B20 всегда выдавал правильную температуру.

Как и положено, у одного DS2408 сразу после поиска все каналы были в состоянии OFF/LOW. Состояние каналов 1-3 изменялось на OFF/HIGH при подаче +5В на три левых по схеме пары контактов штыревой вилки Jmp3, и возвращалось в OFF/LOW при снятии напряжения. Состояние каналов 4-7 изменялось на OFF/HIGH при замыкании последующих четырех пар контаков штыревой вилки Jmp3. Состояние канала 8 не изменялось (OFF/LOW).

У другого DS2408 все каналы были в состоянии OFF/HIGH. В случае касания дисплея mini2440 в области строк, отображающих состояние каналов этого устройства, состояние каналов изменялось на ON/LOW, а на соответствующих клеммах платы внешнего блока появлялось переменное напряжение 220В.

Затем была выполнена проверка платы усилителей.

На плате усилителей на входе 1-го и 2-го каналов были установлены компоненты, номиналы которых отличаются от указанных на схеме: резистор 10M вместо 1M и полистироловый конденсатор 1,5n вместо 10n. Номиналы компонентов 3-го и 4-го канала соответствуют схеме. Существенной разницы в работе каналов замечено не было.

Были использованы красные светодиоды с падением напряжения 1,9V при токе 3 mA. На неинвертирующих входах усилителей второго каскада было напряжение 580-590mV, что позволяет работать с сигналами в диапазоне от -1350 mV до 1150 mV при установке перемычек на левые по схеме пары контактов Jmp1-Jmp4, или в диапазоне от -420 mV до 360 mV при установке перемычек на правые по схеме пары контактов Jmp1-Jmp4.

Для различных каналов АЦП была задана разрядность 12 и 14 бит. После замыкания контактов BNC-разъемов различных каналов, АЦП выдавал значения сигнала с шумом в пределах +/- 10 mV. Это соответствует даташиту на DS2450, в котором отмечается наличие шума для разрядности более 8 бит. После цифровой фильтрации рекурсивным фильтром "y(n) = y(n-1) + (x(n) - y(n-1))/32" шум удалось уменьшить до менее 1 mV. Амплитуда шума не зависела от разрядности канала.

При подключении погруженного в аквариум pH-электрода (HM Digital в пластиковом корпусе, приобретен в "Ароване") для различных каналов время установления показаний было в пределах 2 минут. Присутствовал шум +/- 10 mV, который после цифровой фильтрации тем же рекурсивным фильтром уменьшился до менее 2,5 mV.

Включение и выключение света или аквариумной помпы не повлияло на сигнал. При перемещении pH-электрода из одного аквариума в другой время установления сигнала было в пределах 50 секунд.

---