Назначение и принцип действия

USB — измерительный прибор предназначен для измерения напряжений с высокой степенью точности до 0,0002 В. Кроме того он позволяет измерять интервалы времени с точностью до 0,001 секунды и частоту колебаний с точностью 10 Гц.

USB — измерительный прибор состоит из блоков:

• — микроконтроллер;
• — генератор тактовых импульсов;
• — стабилизатор напряжения;
• — блок индикации;
• — интерфейс.

Микроконтроллер служит для преобразования аналоговой информации в дискретную, обработки информации и передачи ее в эфир. Генератор тактовой частоты служит для формирования тактовых импульсов, служащих для синхронизации работы микропроцессорного устройства (МПУ).

Стабилизатор напряжения формирует напряжение постоянного тока 5 В с точностью в 2%. Блок индикации служит для отображения режима работы модуля. Интерфейс служит для подключения внешнего программатора.

Основой прибора является микроконтроллер DD1 PIC18F2685 и UART-USB интерфейс DD2 FT232RL. Микроконтроллер DD1 можно запрограммировать, подключив к разъёму X4 внутрисхемный программатор MPLAB ICD 2 или MPLAB ICD 3. Принудительная возможность сбросить микроконтроллер во время работы отсутствует, R13 подключен к NMCLR выводу микроконтроллера. Генератор тактовой частоты для микроконтроллера DD1 собран на кварцевом резонаторе ZQ1 и стабилизирующих конденсаторах C1 и C2.

К разъёму X1, X2 и X3 подключены резисторы R1… R12 для рассеивания электрической энергии из-за возможного замыкания выводов между собой или с питанием. Источник опорного напряжения DA2 LM4040C20ILPE3 подключен последовательно с резистором R17 и даёт для 10-ти битного АЦП микроконтроллера 2,048 В.

Питаться прибор может во время программирования через разъём X4 (в настройках интегрированной среды MPLAB IDE нужно этот способ указать). Подключить через разъём X6 блок питания (способного давать переменный или постоянный ток 0,5A и напряжение 9…15В). Полярность можно не соблюдать, всё равно диодный мост VD3 выпрямит ток. Интегральный линейный стабилизатор напряжения DA1 L7805ACV стабилизирует напряжение 5 В с точностью в 2%. Развязка напряжения между источниками питания подключенными к разъёмам X5 и X6 выполнена на диодах Шоттки VD1 и VD2. Питание прибора блокируется фильтрующими конденсаторами C3… C12.

Светодиоды HL1… HL3 информируют о питании, работе и трафике данных прибора.

Собрав и запрограммировав устройство можно подключить к компьютеру через USB разъём X5. Устанавливаем специальный драйвер. Программное обеспечение работает с такими операционными системами как Windows XP, 7 и 8.

Открыть ПO AYK-USB. Затем убедившись, что компьютер распознает прибор можно нажать на кнопку «Connect and run». Кнопка «Connect and run» изображена рисунке 1.

Рисунок 1.

Если программа не нашла прибор, тогда появляется сообщение об ошибке. Как изображено на рисунке 2.

Рисунок 2.

При грамотном подключении программа выглядит, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3.

Чтобы в поле «Data» отобразить напряжение, частоту, количество импульсов или время с размерностью нужно дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на нужном поле.

Для запуска секундомера нужно выполнить любое из двух условий:

• 1) Выбрав, А и для начала отсчета времени подать высокий логический уровень на выход lnA. Пока происходит удержание высокого уровня на выходе lnA, секундомер работает значит можно производит измерения периода (интервала времени между двумя физическими событиями) или время удержания высокого уровня (длительность конкретного физического события) на выходе lnB.
• 2) Выбрать С и для начала отсчёта времени установить высокий логический уровень на выходе OutC. Секундомер работает, пока на выходе OutC установлен высокий логический уровень.

На рисунок 4 изображена диаграмма измерения времени импульсов на выходе lnA. В данном режиме аналогичным образом можно измерить время импульсов на выходе lnB.

При работе программа в одной директории формирует отчет в файле report. csv параллельно ходу измерения, отчет можно открыть в блокноте изображенном на рисунке 5.

Для загрузки CSV-файла в электронную таблицу нужно установить Open Office.

Рисунок 4.

Рисунок 5.

На рисунке 6 показана электронная таблица, импортированная из файла report.csv. Можно провести необходимые расчёты и построить график.

Для разрыва связи компьютера с прибором нужно нажать на кнопку «Disconnect».

Рисунок 6.