Zaloguj się
Wszystkie
5 grudnia 2024
85
- Napięcie zasilania: +12 V/0,3 A (zasilacz powinien dostarczać do 2,5 A w impulsie).
- Montaż na dwóch płytkach drukowanych („kanapka”).
- Moduł GSM firmy ZTE.
- Sterowanie i odczyt statusu za pomocą wiadomości SMS.
- 8 wyjść przekaźnikowych.
Sieć telefonii komórkowej daje możliwość transmisji połączeń głosowych, wiadomości tekstowych i multimedialnych oraz danych, które mogą być używane np. do kontrolowania procesów przemysłowych, dozoru obiektów, w systemach lokalizowania pojazdów, zdalnego pomiaru temperatury, ciśnienia, wilgotności itp. Dla ułatwienia zadań konstrukcyjne związane z wyżej wymienionymi systemami, powstały tzw. modemy przemysłowe GSM/GPRS, zwane po prostu modułami GSM.
Moduł GSM jest urządzeniem, które integruje wszystkie niezbędne elementy toru radiowego oraz system nadzorujący – najczęściej składający się z mikrokontrolera DSP lub bazującego na rdzeniu ARM, układami I/O oraz pamięciami RAM i Flash. Często używa się określenia „system wbudowany” od angielskiego „embeded system”. Z punktu widzenia użytkownika, do poprawnej pracy modułu jest potrzebna antena, odpowiedni zasilacz oraz karta SIM. Dzięki komendom AT, sterowanie modułem nie jest trudne. Z reguły wystarczy znajomość interfejsu RS232 oraz dokumentacja techniczna modułu (nota aplikacyjna).
Opisywany sterownik wykorzystuje usługę przesyłania wiadomości tekstowych SMS do sterowania 8 przekaźnikami. Sterowanie odbywa się za pomocą komend, które są wysyłane z telefonu komórkowego użytkownika. Następnie, trafiają one za pomocą sieci telefonii komórkowej do modułu sterownika GSM. Wiadomości SMS są odczytywane i interpretowane przez nieskomplikowany analizator komend. Całością steruje mikrokontroler firmy NXP z rdzeniem ARM Cortex-M0.
Budowa i zasada działania
Sterownik składa się z 4 bloków funkcjonalnych. Trzy z nich: blok zasilania, blok mikrokontrolera oraz blok modułu GSM zamontowano na jednej płytce PCB (dalej nazwana płytką sterowania), czwarty - blok wykonawczy, znajduje się na drugiej płytce PCB (płytka przekaźników).
Zadaniem bloku zasilania jest wytworzenie następujących napięć:
- dla modułu GSM +3,9 V (oznaczenie VBAT),
- mikrokontrolera +3,3 V (oznaczenie +3V3),
- dla przekaźników około +12 V (oznaczenie +12V).
Napięcie zasilania VBAT wytwarza przetwornica impulsowa obniżająca napięcie w konfiguracji step-down. Do jej budowy zastosowano układ scalony z rodziny Simple Switcher LM2676-ADJ (U2). Układ pracuje z częstotliwością kluczowania około 260 kHz, co umożliwia zastosowanie dławików indukcyjności rzędu kilkudziesięciu mH i prądzie nominalnym ok. 3 A. Układ umożliwia ustawienie napięcia wyjściowego z przedziału 1,2…37 V z tolerancją ±2%. Napięcie wejściowe może mieć wartość 8…40 V. Dużą zaletą LM2676 jest niewielka liczba komponentów zewnętrznych potrzebnych do prawidłowej pracy tego układu. Ma on również zabezpieczenie termiczne, które wyłącza przetwornicę po przekroczeniu maksymalnej dopuszczalnej mocy strat. Diody D1 i D2 stanowią zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją napięcia zasilania. Dioda D1 zabezpiecza układ zasilacza impulsowego, natomiast D2 zabezpiecza obwód zasilania przekaźników. Kondensatory C17 (elektrolityczny o małej ESR) i C21 (ceramiczny) służą do filtrowania zasilania i minimalizowania oscylacji.
Zasilacz zaprojektowano dla napięcia wejściowego 12,5 V i maksymalnego prądu wyjściowego równego 2 A.
Napięcie wyjściowe z przetwornicy impulsowej jest podawane na układ U3 (TC2117), który jest stabilizatorem napięcia typu LDO. Ten regulator charakteryzuje się bardzo niskim spadkiem napięcia i jest kompatybilny z popularnymi LDO typu LM1117. Układ U3 służy do zasilania mikrokontrolera (U5), pamięci EEPROM (U4) oraz konwertera poziomów (U7). Do stabilnej pracy stabilizatora LDO jest konieczne zastosowanie kondensatora o pojemności minimum 1 μF i rezystancji szeregowej ESR 0,2…10 Ω. Zadanie to realizują równolegle połączone kondensatory C18 i C20 (w sumie 10 μF) oraz rezystancja R16 (5,1 Ω), która ustala wartość ESR mniej więcej w połowie maksymalnej wartości dopuszczalnej. Blok przetwornicy impulsowej jest odseparowany od układu zasilania toru cyfrowego poprzez dławik L2, który jest włączony pomiędzy masę analogową przetwornicy a masę cyfrową. Pozwala to na filtrowanie zaburzeń, które indukują się w głównej pętli prądowej przetwornicy napięcia.
Blok mikrokontrolera stanowi „serce” całego urządzenia. Zastosowano mikrokontroler Cortex-M0 firmy NXP typu LPC1114. Układ ma 32 kB pamięci Flash, 8 kB pamięci RAM oraz sprzętowy interfejs UART, SPI, I²C, 8-kanałowy przetwornik A/C, licznik/timer systemowy oraz 4 liczniki/timery ogólnego przeznaczenia. Dużymi zaletami tego mikrokontrolera są mały pobór prądu oraz niska cena. Z mikrokontrolerem współpracuje zewnętrzna pamięć EEPROM, która służy do przechowywania danych konfiguracyjnych sterownika. Komunikacja pomiędzy mikrokontrolerem a pamięcią, odbywa się z użyciem magistrali I²C.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
