elektroniczny kwadrant.pdf

Elektroniczny kwadrant

AVT−866

Wiele wszelkiego rodzaju

czujnikÛw stwarza dziú

elektronikowi-konstruktorowi

duøe moøliwoúci dzia³ania.

Przy odrobinie fantazji moøna

zbudowaÊ urz¹dzenia, ktÛrych

wykonanie jeszcze do

niedawna by³o zupe³nie

niemoøliwe.

Popatrzmy zatem, co teø

bardzo efektownego, a†przy

tym przydatnego moøna

zrobiÊ z†czujnikiem

przyspieszenia.

Nie tak dawno pomaga³em

dwÛm Czytelnikom ìElektroniki

Praktycznejî, poznanym dziÍki in-

ternetowej liúcie dyskusyjnej, uru-

chamiaÊ pewien uk³ad. Pomyúla-

³em sobie wtedy, øe w†czasach

szczegÛlnej ìmaterializacjiî spo³e-

czeÒstwa mi³o jest mieÊ do czy-

nienia z†m³odymi ludümi, ktÛrzy

maj¹ jak¹ú pasjÍ i†poprzez ni¹

prÛbuj¹ czegoú siÍ nauczyÊ. W†ich

przypadku pasj¹ t¹ jest oczywiú-

cie elektronika. Ale czy tylko? Juø

dawno zauwaøy³em, øe my elek-

tronicy bardzo czÍsto mamy za-

interesowania siÍgaj¹ce innych

dziedzin. Ot, chociaøby fotografi-

ka, modelarstwo, astronomia.

W³aúnie na tej ostatniej chcia³bym

siÍ na chwilÍ skupiÊ.

Trudno by³oby sobie wyobraziÊ

uprawianie tej dyscypliny bez

wykorzystywania map nieba. Kie-

dyú nie³atwo by³o je zdobyÊ.

Czasami drukowa³y je pisma po-

pularnonaukowe, ale nie by³y zbyt

uøyteczne, gdyø przedstawia³y wy-

gl¹d nieba o†okreúlonej porze,

w†konkretnym miejscu na Ziemi.

Od czasu do czasu moøna by³o

natrafiÊ na mapy obrotowe, dziÍki

ktÛrym pora obserwacji nie sta-

nowi³a juø problemu. Raz uda³o

mi siÍ nawet kupiÊ tak¹ mapÍ

bodajøe w†Muzeum Techniki

w†Warszawie. Dziú, w†dobie Inter-

netu, mi³oúnicy astronomii mog¹

ìpracowaÊî w†zupe³nie innych

warunkach. Istnieje multum pro-

gramÛw, nawet shareware'owych,

umoøliwiaj¹cych porÛwnywanie

wygl¹du prawdziwego nieba z†pre-

zentowanym na ekranie monitora.

Bardziej wyrafinowane potrafi¹ na-

wet automatycznie úledziÊ ruch

obserwowanego obiektu, steruj¹c

ustawieniem lunety lub teleskopu.

Wszystko to odbywa siÍ oczywiú-

cie w†czasie rzeczywistym i†nie

zaleøy od po³oøenia geograficzne-

go miejsca obserwacji.

Podczas wykorzystywania

prostszych programÛw wystÍpuje

jednak pewna trudnoúÊ zidentyfi-

kowania gwiazdy na niebosk³onie.

Jest ich przecieø niema³o. Na

szczÍúcie wiÍkszoúÊ programÛw

umoøliwia wyúwietlenie danych

dotycz¹cych wybranego obiektu,

zawieraj¹cych m.in. jego wspÛ³-

rzÍdne: azymut i†wysokoúÊ, na

ogÛ³ rÛwnieø deklinacjÍ i†rektas-

cencjÍ. Opisywany tu kwadrant to

urz¹dzenie s³uø¹ce do okreúlania

wysokoúci gwiazdy, czyli k¹ta,

pod jakim j¹ widzimy, mierzonego

Parametry charakterystyczne

i właściwości układu ADXL202:

2−wymiarowy czujnik przyspieszenia w jednej

strukturze.

Możliwość pomiaru przyspieszeń statycznych

i dynamicznych.

Wyjście typu Duty Cycle − zmienny współczyn−

nik wypełnienia fali prostokątnej o częstotli−

wości ustalanej przez użytkownika.

Mały pobór prądu (<0,6 mA).

Szybka odpowiedź w układach czujników

przechyłu.

Pasmo robocze regulowane jednym konden−

satorem.

Rozdzielczość 5mg dla pasma 60Hz.

Zasilanie jednym napięciem +3 do +5,25V.

Odporność na udar 1000g.

Elektronika Praktyczna 5/2000

P R O J E K T Y

Elektroniczny kwadrant

, co jest wartoúci¹

raczej duø¹, wymagaj¹c¹ stosowa-

nia dodatkowych buforÛw. Jest to

pewna wada. Zalet¹ natomiast jest

moøliwoúÊ uzyskania w†tym przy-

padku pasma 5kHz. Budowa wiÍc

urz¹dzeÒ do pomiarÛw wibracji

staje siÍ bajecznie prosta. Dla

porz¹dku dodam jeszcze, øe czu-

³oúÊ i†offset wyjúÊ X FILT i†Y FILT s¹

zaleøne od napiÍcia zasilaj¹cego

i†dla uk³adu ADXL202 wyraøaj¹

siÍ zaleønoúciami:

(dla 0g) Offset=V DD /2

Czu³oúÊ=(60mVxV DD )/g,

co dla V DD =5V daje 300mV/g,

g - przyspieszenie ziemskie.

Doúwiadczeni elektronicy za-

uwaø¹, øe informacjÍ o†wartoúci

przyspieszenia moøna uzyskaÊ

jeszcze w†inny sposÛb. Tym ra-

zem na zasadzie odfiltrowywania

przebiegu prostok¹tnego z†wyjúÊ

X OUT i†Y OUT . W†tym przypadku

wystarczy zbudowaÊ filtr dolno-

przepustowy RC, przy czym war-

toúÊ rezystora nie powinna byÊ

mniejsza niø 100k

Rys. 1. Budowa wewnętrzna układu ADXL202.

od poziomu. Do jego budowy

zostanie wykorzystany pÛ³prze-

wodnikowy czujnik przyspiesze-

nia. ZasadÍ pomiaru przedstawi-

³em w†artykule ìPrecyzyjna po-

ziomnicaî, zamieszczonym w†nu-

merze EP9/99. Tym razem zosta-

nie zastosowany nowszy wyrÛb

firmy Analog Devices, oznaczony

jako ADXL202JQC.

to kojarzy³o raczej z†okreúleniem

PWM (ang. Pulse Width Modula-

tion ). To, øe zakwalifikowa³em

ten rodzaj informacji do gatunku

cyfrowego, wynika z†faktu, øe do

obrÛbki takiej danej nie jest ko-

nieczne stosowanie przetwornika

analogowo-cyfrowego. W†takich

przypadkach úwietnie sprawdzaj¹

siÍ oczywiúcie mikrokontrolery

(wyczuwam juø jÍk zawodu u†wie-

lu CzytelnikÛw, ale cÛø, po co

komplikowaÊ sobie øycie jak ma-

my narzÍdzia, ktÛre nam je u³at-

wiaj¹). Nawet te najprostsze maj¹

jakiú uk³ad czasowy, ktÛry pozwo-

li nam w†prosty sposÛb mierzyÊ

wspÛ³czynnik wype³nienia fali

prostok¹tnej doprowadzonej do

jednego z†wejúÊ. Na uwagÍ zas³u-

guje fakt, øe do ustalenia czÍs-

totliwoúci (okresu T2 - rys. 2 )

przebiegu wyjúciowego w†obydwu

kana³ach wystarczy dobranie war-

toúci tylko jednego rezystora R SET .

Zasady jego obliczania zostan¹

przedstawione pÛüniej.

Po trzecie: uk³ad ADXL202 jest

wykonywany wy³¹cznie w†obudo-

wie 14-lead CERPAK (QC-14) do

montaøu powierzchniowego, co

rÛwnieø zapewne nie wywo³a en-

tuzjazmu CzytelnikÛw. Na pocie-

szenie mogÍ jednak dodaÊ, øe

raster wyprowadzeÒ jest rÛwny

0,050 milsa (1,27 mm), a†wiÍc

przy odrobinie wprawy bÍdzie

moøna przylutowaÊ uk³ad rÍcznie

bez wiÍkszych problemÛw.

Zwolennicy techniki analogo-

wej powinni teø byÊ usatysfakcjo-

nowani, gdyø ADXL202 posiada

wyjúcia X FILT i†Y FILT , na ktÛrych -

Jak dzia³a ADXL202

Schemat blokowy uk³adu

ADXL202 przedstawiamy na rys.

1 . Zasada pomiaru przyspieszenia,

wykorzystana w uk³adzie ADXL202

jest bardzo podobna jak w†ADXL05.

Odsy³am wiÍc zainteresowanych

CzytelnikÛw do wspomnianego wy-

øej artyku³u. Tutaj skupiÍ siÍ na

przedstawieniu rÛønic.

Po pierwsze wiÍc: uk³ad

ADXL202 jest czujnikiem dwuwy-

miarowym. W†swojej strukturze

zawiera dwa ortogonalne czujniki

przyspieszenia, ktÛrych zakres po-

miarowy jest rÛwny ±2g (istnieje

analogiczny model oznaczony ja-

ko ADXL210 o†zakresie ±10g).

Po drugie: wprowadzono nowy

sygna³ wyjúciowy - nazwijmy go

cyfrowym, choÊ moøe nie jest to

do koÒca okreúlenie s³uszne. Na

wyjúciu tym wystÍpuje fala pros-

tok¹tna o†sta³ym okresie i†zmien-

nym wspÛ³czynniku wype³nienia,

proporcjonalnym do wartoúci

przyspieszenia. Wyjúcia takie

oznaczone s¹ jako X OUT i†Y OUT .

Taki typ wyprowadzania danych

jest okreúlany w†materia³ach fir-

mowych jako Duty Cycle Output .

WiÍkszoúci Czytelnikom bÍdzie siÍ

, a†okres prze-

biegu pomiarowego (T2) powinien

byÊ ustawiony na 1ms. Trzeba

rÛwnieø spe³niÊ warunek, aby

czÍstotliwoúÊ odpowiadaj¹ca 3-dB

spadkowi napiÍcia wyjúciowego

filtru by³a co najmniej 10 razy

mniejsza niø czÍstotliwoúÊ prze-

biegu wyjúciowego. Stosuj¹c to

rozwi¹zanie nie da siÍ jednak

uzyskaÊ pasma 5kHz.

A†teraz obiecana metoda obli-

czania wartoúci rezystora R SET ,

do³¹czanego miÍdzy wyjúcie T 2

i†masÍ. Okres przebiegu wyjúcio-

wego moøna wyraziÊ zaleønoúci¹:

T2[s]=R SET [

]

Okres ten powinien zawieraÊ siÍ

w†przedziale od 0,5 do 10ms.

Oczywiúcie im d³uøszy bÍdzie czas

T2, tym wiÍksz¹ uzyskamy roz-

dzielczoúÊ. Trzeba pamiÍtaÊ, øe

rezystor R SET powinien byÊ do³¹cza-

ny do uk³adu bez wzglÍdu na to,

czy korzysta siÍ z†wyjúÊ cyfrowych,

czy analogowych. Jego wartoúÊ mo-

øe siÍ zmieniaÊ od 500k

do 2M

Elektronika Praktyczna 5/2000

po odfiltrowaniu - wystÍpuje na-

piÍcie proporcjonalne do wartoúci

przyspieszenia. Wykorzystanie

tych wyjúÊ poci¹ga za sob¹ bez-

wzglÍdn¹ koniecznoúÊ do³¹czenia

do nich odpowiedniego konden-

satora, ktÛry razem z†opornoúci¹

wyjúciow¹ bÍdzie stanowi³ jedno-

biegunowy filtr dolnoprzepustowy

(uk³ad ca³kuj¹cy). OpornoúÊ ta

jest rÛwna 32k

]/125[M

Elektroniczny kwadrant

Rys. 2. Przebiegi na wyjściach

X OUT i Y OUT .

trostatyczna, symuluj¹ca przyspie-

szenie. Typowo powoduje ona 10-

procentow¹ zmianÍ wspÛ³czynni-

ka wype³nienia przebiegu wyj-

úciowego, odpowiadaj¹c¹ przyspie-

szeniu 10†mg.

raczej moøliwoúÊ wykorzystania

wyjúÊ cyfrowych X OUT lub Y OUT

oraz moje przywi¹zanie do mik-

rokontrolerÛw rodziny '51. Na

ogÛ³ prostsze ich wersje nie po-

siadaj¹ przetwornikÛw AC, a†wiÍc

wyjúcia cyfrowe przetwornikÛw

dawa³y nadziejÍ na proste rozwi¹-

zanie uk³adowe.

Schemat ideowy kwadrantu jest

przedstawiony na rys. 4 . Jak

widaÊ, jego uk³ad jest dosyÊ pros-

ty. Czujnik przyspieszenia pracuje

w†swojej typowej aplikacji. Sygna-

³y z†wyjúÊ X OUT i†Y OUT s¹ poda-

wane na wejúcia P3.4 i†P3.5,

ustawione jako porty wejúciowe.

Kondensator C4 ma za zadanie

blokowanie napiÍcia zasilaj¹cego

uk³adu U1. Rezystor R5 ustala

okres T2 przebiegu wyjúciowego.

Ze wzglÍdu na doúÊ statyczn¹

pracÍ kwadrantu, jego opornoúÊ

powinna wynosiÊ 1,25M

)xC X )

Jak juø pisa³em wczeúniej, za-

kres pomiarowy uk³adu ADXL202

wynosi ±2g. Dla przyspieszenia

rÛwnego zero, na wyjúciach X OUT

i†Y OUT wystÍpuje przebieg prosto-

k¹tny o†wspÛ³czynniku wype³nie-

nia rÛwnym 1/2. To oczywiúcie

tylko teoria, w†praktyce jest nie-

stety gorzej. ZwiÍkszaj¹c przyspie-

szenie w†kierunku wartoúci ujem-

nych powodujemy zmniejszenie

wspÛ³czynnika wype³nienia na

wyjúciu (skrÛcenie czasu T 1 - r y s.

2). Odwrotnie dzieje siÍ, gdy

roúnie dodatnie przyspieszenie.

OgÛlnie, przyspieszenie moøna

okreúliÊ zaleønoúci¹:

(32k

Opis konstrukcji

kwadrantu

Zanim przedstawiÍ opis czÍúci

elektronicznej, niestety konieczny

bÍdzie jeszcze jeden ³yk teorii. Na

rys. 3 przedstawiony jest nasz

przyrz¹d w†trzech rÛønych po³o-

øeniach wzglÍdem poziomu. Za-

³Ûømy, øe czujnik Y reaguje na

sk³adow¹ przyspieszenia prosto-

pad³¹ do jego d³uøszego boku.

W†po³oøeniu ìaî zmierzy wiÍc

przyspieszenie ziemskie (g), w†po-

³oøeniu ìbî i†ìcî bÍdzie to sk³a-

dowa a y . Ta wiedza wystarczy

nam do okreúlenia k¹ta przechy³u

. Jak widaÊ niezbÍdne bÍdzie tu

zastosowanie funkcji trygonomet-

rycznych (no proszÍ, jednak na

coú siÍ przydaj¹). Interesuj¹ca nas

zaleønoúÊ to:

, co da

okres T2 rÛwny 10ms (najwiÍksza

dopuszczalna wartoúÊ). W†urz¹-

dzeniu modelowym zastosowa³em

wartoúÊ 1,2M

(z szeregu). Kon-

densatory C5 i†C6, o†wartoúciach

jak na schemacie, ustalaj¹ czÍs-

totliwoúÊ graniczn¹ filtru na 10Hz,

ograniczaj¹c tym samym do mak-

simum wp³yw szumÛw na wynik

pomiaru. Mikrokontroler U2 na

podstawie pomiaru wspÛ³czynni-

ka wype³nienia przebiegÛw dopro-

wadzonych do wejúÊ P3.4 i†P3.5

oblicza wartoúÊ przyspieszenia

wskazywanego przez kaødy z†sen-

sorÛw. Zgodnie z†opisan¹ wyøej

metod¹, daje to moøliwoúÊ obli-

czenia k¹ta nachylenia kwadrantu

wzglÍdem poziomu. Aby nie

utrudniaÊ sobie øycia, oprogramo-

wanie napisa³em w†jÍzyku C, w

ktÛrym obliczenie funkcji arccos

nie stanowi problemu. Zosta³o to

okupione niestety kodem wyniko-

wym sporej wielkoúci, ktÛry nie

zmieúci³ siÍ do ma³ych Atmeli.

Zadaniem mikrokontrolera jest

jeszcze przekazanie wyniku do

wyúwietlacza. Czyni to za pomoc¹

=arccos(a y /g)

Niestety tak skonstruowany

przyrz¹d bÍdzie mia³ bardzo nie-

przyjemn¹ w³aúciwoúÊ, wynikaj¹-

c¹ zreszt¹ z†zasady dzia³ania czuj-

nika. OtÛø wraz ze wzrostem k¹ta,

czujnik bÍdzie mierzy³ coraz

mniejsze wartoúci. W†okolicach

90 o prawid³owy odczyt bÍdzie juø

praktycznie niemoøliwy, gdyø syg-

na³ odpowiadaj¹cy sk³adowej a y

staje siÍ porÛwnywalny z†szuma-

mi uk³adu. Katalogowa rozdziel-

czoúÊ ADXL202 jest rÛwna 5mg,

co przek³ada siÍ na rozdzielczoúÊ

k¹tow¹ rÛwn¹ ok. 0,3 o . Na szczÍú-

cie jednak, do wyeliminowania tej

niedogodnoúci moøna wykorzystaÊ

przecieø drugi sensor umieszczo-

ny prostopadle wzglÍdem pierw-

szego. Tak wiÍc w†zakresie od 0 o

do 45 o dane bÍd¹ odczytywane

z†wyjúcia Y OUT , a†od 45 o do 90 o

z†wyjúcia X OUT .

Przed przyst¹pieniem do opra-

cowania konstrukcji zastanawia-

³em siÍ, jaki wybraÊ typ czujnika

przyspieszenia. O†tym, øe zdecy-

dowa³em siÍ na uk³ad

ADXL202 nie przes¹-

dzi³a jego dwuwymia-

rowoúÊ, bo pocz¹tko-

wo nie zdawa³em so-

bie sprawy z†proble-

mÛw opisanych wy-

øej. ZachÍci³a mnie

=(T 1 /T 2 -0,5)/0,125

z†ktÛrej wynika przedzia³ zmian

wspÛ³czynnika wype³nienia prze-

biegu wyjúciowego dla ca³ego za-

kresu pomiarowego. Po prostych

obliczeniach otrzymujemy:

=0,25..0,75 dla ±2g lub

=0,375..0,625 dla ±1g, co w†przy-

padku budowy kwadrantu bar-

dziej nas interesuje. W†powy-

øszych zaleønoúciach

=T 1 /T 2

(wspÛ³czynnik wype³nienia).

Uk³ady ADXL202/ADXL210

maj¹ wejúcie ST (self-test), umoø-

liwiaj¹ce samokontrolÍ. Jeúli wej-

úcie to do³¹czy siÍ do napiÍcia

zasilaj¹cego, to wewn¹trz uk³adu

jest wymuszana pewna si³a elek-

Tab. 1. Dobór kondensatorów C X i C Y

do żądanego pasma.

Pasmo

Pojemność kondensatorów

10Hz

0,47

50Hz

0,10 µ F

100Hz

0,05

200Hz

0,027

500Hz

0,01

5kHz

0,001 µ F

Rys. 3. Osie czujnika.

Elektronika Praktyczna 5/2000

Do ustalania roboczego pasma

czÍstotliwoúci s³uø¹ kondensatory

C X i†C Y . Pasmo jest o†tyle istotne,

øe wp³ywa na poziom szumÛw.

Oczywiúcie ograniczanie czÍstotli-

woúci powoduje redukcjÍ pozio-

mu szumÛw. ZaleønoúÊ przydatna

do ewentualnych obliczeÒ jest

przedstawiona poniøej, a†w† tab. 1

podano kilka typowych wartoúci.

F -3dB =1/(2

Elektroniczny kwadrant

Rys. 4. Schemat elektryczny kwadrantu.

4-przewodowej szyny danych

i†charakterystycznych dla typowe-

go, alfanumerycznego wyúwietla-

cza LCD linii: RS, RW i†E. Po-

tencjometr P1 s³uøy do regulacji

kontrastu. Aby w†pe³ni wykorzys-

taÊ inteligencjÍ zaszyt¹ w†pÛ³prze-

wodnikowej strukturze mikrokon-

trolera, przewidzia³em rÛwnieø

moøliwoúÊ jego komunikacji

z†operatorem za pomoc¹ przycis-

ku SW1 i†wyúwietlacza.

Pomiary k¹ta realizowane s¹

w†g³Ûwnej pÍtli programu z†okre-

sem dobranym tak, aby wyúwiet-

lane wartoúci nie mÍczy³y wzro-

ku, ale w†miarÍ moøliwoúci nad¹-

øa³y za zmianami po³oøenia kwad-

rantu. Jedno wskazanie sk³ada siÍ

z†uúrednionego wyniku 16 pomia-

rÛw przeprowadzonych jeden po

drugim. W†praktyce mog¹ wyst¹-

piÊ przypadki ustawiania po³oøe-

nia przyrz¹du bez moøliwoúci

spogl¹dania na wyúwietlacz. Dla-

tego oprogramowanie umoøliwia

zatrzymanie wskazania. Dzieje siÍ

to po naciúniÍciu przycisku SW1.

W†stanie zamroøenia wyniku na

wyúwietlaczu pojawia siÍ napis

ìNachylenie=...î; w†normalnym

trybie napis ten jest wyúwietlany

z†ma³ej litery. Tu jedna uwaga.

Przycisk nie jest obs³ugiwany

w†przerwaniu. Zbyt krÛtkie jego

naciúniÍcie moøe nie spowodowaÊ

øadnej reakcji.

Na p³ytce znajduje siÍ pamiÍÊ

EEPROM typu 24C02 (24C04) -

U3. S³uøy ona do przechowywa-

nia parametrÛw kalibracji uk³adu.

DziÍki temu czynnoúÊ ta nie jest

konieczna po kaødorazowym wy-

³¹czeniu zasilania.

najtaÒszych. Jego uszkodzenie

z†powodu üle dzia³aj¹cego stabi-

lizatora by³oby bardzo bolesne.

Jeúli wszystko jest w†porz¹dku,

moøna lutowaÊ kolejne elementy.

Na szczegÛln¹ uwagÍ zas³uguje

sam czujnik przyspieszenia. Jak

juø wiadomo, jest on wykonany

w†obudowie do montaøu powierz-

chniowego. NiezbÍdna wiÍc bÍ-

dzie lutownica z†cienkim grotem,

w†øadnym wypadku ìtransforma-

torÛwkaî. Raster 1,27mm jest ìdo

przejúciaî nawet dla pocz¹tkuj¹-

cych, choÊ na pewno nie bÍdzie

to zadanie ³atwe. W†katalogach

uk³ad ten ma ostrzeøenie: ìWarn-

ing! ESD sensitive deviceî. Wy-

daje mi siÍ, øe niestety mia³em

moøliwoúÊ siÍ o†tym przekonaÊ,

choÊ nie bardzo w†to wierzÍ, bo

nigdy wczeúniej nic podobnego

mi siÍ nie zdarzy³o. Na wszelki

Montaø

Elementy kwadrantu s¹ monto-

wane na p³ytce dwustronnie dru-

kowanej z†metalizacj¹ otworÛw

( rys. 5 ). Montaø proponujÍ zacz¹Ê

od stabilizatora wraz z†przyleg³y-

mi kondensatorami i†diod¹ D1.

Przed dalszymi pracami warto

sprawdziÊ, czy po, choÊby prowi-

zorycznym, doprowadzeniu napiÍ-

cia zasilaj¹cego 9V, na úcieøkach

zasilania wystÍpuje napiÍcie 5V.

Uk³ad ADXL202 nie naleøy do

Rys. 5. Położenie kwadrantu podczas pracy.

Elektronika Praktyczna 5/2000

Elektroniczny kwadrant

go aø do ukazania siÍ komunika-

tu: ìKALIBRACJAî. NastÍpnie na

kolejnych ekranach bÍdzie wy-

úwietlana krÛtka instrukcja, po

czym komunikatem

ìKalibracja...î zostanie zasyg-

nalizowana gotowoúÊ do wyko-

nania tej czynnoúci. Teraz naleøy

pokazaÊ pion kaødemu z†czujni-

kÛw zawartych w†uk³adzie

ADXL202. PrzekrÍcamy kwadrant

o†360 o kolejno wokÛ³ d³uøszej,

a†nastÍpnie krÛtszej krawÍdzi.

Trzeba siÍ przy tym staraÊ, aby

nie wykonywaÊ øadnych dodatko-

wych ruchÛw. Zostan¹ one prze-

cieø rÛwnieø zarejestrowane

i†wp³yn¹ na wynik koÒcowy. Naj-

lepiej jest wykonywaÊ tÍ czynnoúÊ

opieraj¹c kwadrant o†blat sto³u.

Podczas kalibracji procesor odczy-

tuje wskazania czujnika, oblicza-

j¹c w†czasie rzeczywistym mini-

maln¹ i†maksymaln¹ wartoúÊ

wspÛ³czynnika wype³nienia sygna-

³u pomiarowego. Wartoúci te od-

powiadaj¹ przyspieszeniom +g

i†-g, a†wiÍc po³oøeniom pionowym

do do³u i†do gÛry. Na zakoÒczenie

obliczana jest wartoúÊ úrednia

z†

wieloobrotowy

potencjometr montażowy

R1, R2, R4: 10k

Ω

R5: 1,2M

Ω

Kondensatory

C1, C2: 33pF

C3: 10

Rys. 6. Zalecana orientacja czujnika.

F/16V

C4, C8, C9: 0,1

wypadek nie radzÍ brania uk³adu

ìgo³ymi rÍkamiî.

Mikrokontroler U2 wk³adamy

do podstawki. NÛøki rezonatora

kwarcowego naleøy wygi¹Ê tak,

aby moøna go by³o wlutowaÊ

w†pozycji leø¹cej. Trzeba zwrÛciÊ

uwagÍ na to, by po zagiÍciu nie

by³y zwierane przez obudowÍ.

Wyúwietlacz jest przykrÍcany do

p³ytki za pomoc¹ odpowiednich

tulejek dystansowych, a†jego wy-

prowadzenia s¹ wk³adane do spe-

cjalnej ³¹czÛwki. Zasilanie (np.

z†baterii 9†V) doprowadzamy za

pomoc¹ z³¹cza ARK.

C5, C6: 0,47

F/25V

C10: 47nF

Półprzewodniki

D1: 1N5819

U1: ADXL202JQC

U2: 89C52

U3: 24C02 (24C04)

U4: wyświetlacz LCD 1x16

U5: LM2940 lub LM7805

Różne

SW1: Przycisk miniaturowy

X1: rezonator kwarcowy 12MHz

Złącze: ARK2

Łączówka do baterii 9V

goldpin 1x14

złącze szufladowe 1x14

Uruchomienie i†kalibracja

Prawid³owo zmontowany uk³ad

powinien zadzia³aÊ zaraz po zmon-

towaniu. Jeúli na wyúwietlaczu nie

bÍd¹ widoczne øadne znaki, bÍdzie

to oznacza³o najprawdopodobniej,

øe potencjometr kontrastu jest usta-

wiony w†z³ym po³oøeniu. Naleøy

wiÍc, za pomoc¹ cienkiego úrubok-

rÍtu, doúwiadczalnie ustawiÊ jego

suwak w†najlepszym po³oøeniu.

OcenÍ przeprowadzamy ìna okoî,

patrz¹c na wyúwietlacz. W†trakcie

pierwszego uøycia wskazania k¹tÛw

przez kwadrant z†pewnoúci¹ nas

nie zadowol¹. Jest to skutek roz-

rzutu parametrÛw uk³adÛw

ADXL202. S¹ one na tyle duøe, øe

do prawid³owego korzystania

z†przyrz¹du niezbÍdna bÍdzie jego

kalibracja. Tu jednak istotna uwa-

ga. Na rys. 6 przedstawiono uprosz-

czony rysunek p³ytki. WidaÊ na

nim, jak s¹ po³oøone osie

X†i†Y†uk³adu pomiarowego. Wynika

z†niego, øe aby obie osie by³y

ìczynneî podczas pracy, p³ytka

kwadrantu powinna znajdowaÊ siÍ

w†po³oøeniu pionowym, przy czym

d³uøsza krawÍdü wyznacza nam

mierzony k¹t wzglÍdem poziomu.

Wejúcie do trybu kalibracji od-

bywa siÍ zaraz po w³¹czeniu

zasilania kwadrantu. Przed zakoÒ-

czeniem wyúwietlania winietki na-

leøy nacisn¹Ê przycisk i†trzymaÊ

α min odpowiadaj¹ca po³oøe-

niu poziomemu. Dane te s¹ zapi-

sywane do pamiÍci nieulotnej.

Metoda taka uwalnia uøytkownika

od problemÛw zwi¹zanych z†offse-

tem uk³adu ADXL202. PrzypomnÍ

tylko, øe chodzi tu o†wystÍpowa-

nie wartoúci wspÛ³czynnika wy-

pe³nienia sygna³u pomiarowego in-

nego niø 1/2 dla przyspieszenia

rÛwnego 0. KalibracjÍ koÒczy siÍ

naciskaj¹c przycisk. Kwadrant od

razu przechodzi do pracy normal-

nej, tym razem juø prawid³owo

mierz¹c k¹ty. Jest jeszcze problem

umocowania kwadrantu na lune-

cie, ale pozostawiam go do roz-

wi¹zania Czytelnikom.

Na koniec jeszcze kilka s³Ûw

dotycz¹cych astronomii - b¹dü co

b¹dü, to w³aúnie ona zainspirowa-

³a mnie do skonstruowania tego

przyrz¹du. Miesi¹c, w†ktÛrym uka-

øe siÍ artyku³, wed³ug moich

prognoz nie bÍdzie tak ciekawy

do obserwacji, jak to mia³o miej-

sce w†okresie zimowym. Jeden

z†najpiÍkniejszych gwiazdozbio-

rÛw - Orion - w†maju juø jest

praktycznie niewidoczny. Pojawia

siÍ wprawdzie Lew, ale to juø nie

jest to samo. Niemal ca³kowicie

znikaj¹ planety naszego uk³adu

s³onecznego, g³Ûwnie te bliøsze.

Na swÛj debiut w†prognozowa-

niu zjawisk astronomicznych pro-

ponujÍ wiÍc wycelowanie telesko-

pÛw 12 maja o†godz. 0:00 w†kie-

runku: azymut=267 o , wyso-

koúÊ=32 o . Powinien siÍ tam zna-

leüÊ KsiÍøyc, w†niespe³na 9. dniu

swojego cyklu (trochÍ úwiat³a bÍ-

dzie dawa³), w†towarzystwie Re-

gulusa i†Algieba - chyba najs³yn-

niejszej gwiazdy podwÛjnej na

niebie - w†gwiazdozbiorze Lwa.

A†wiÍc bezchmurnych nocy!

Jaros³aw Doliñski

jdolin@optimus.waw.pl

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem: http://www.ep.com.pl/

pcb.html oraz na p³ycie CD-EP05/

2000 w katalogu PCB .

Firmowe materia³y dotycz¹ce

uk³adu ADXL moøna znaleüÊ na

stronie producenta: www.analog.-

com/pdf/ADXL202_10_b.pdf, oraz

na p³ycie CD-EP5/2000 w†katalo-

gu \Noty katalogowe do projek-

tÛw

Za udostÍpnienie lunety astro-

nomicznej serdecznie dziÍkujemy

warszawskiemu supermarketowi:

Elektronika Praktyczna 5/2000

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

P1: 10k

R3: 8,2k

C7: 100

max i†

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: