2. Адаптер „lpt_Motor_10h”
2.1. Схема електрична функціональна адаптера „lpt_Motor_10h”
Апаратна частина системи керування або адаптер „LPT_Motor_10h” призначена для керування зовнішніми пристроями за допомогою комп’ютера. Адаптер описується наступною функціональною схемою (рис. 2.1). Обмін інформацією комп’ютера з адаптером відбувається за допомогою паралельного порту (LPT), а буфер призначений для захисту схем комп’ютера від перевантаження за напругою і струмом.
Схема індикації виконує візуалізацію вихідних бітів для оптореле та вхідних бітів для сенсорів за допомогою світлодіодів різних кольорів, що спрощує розуміння принципів роботи схеми при виконанні лабораторної роботи. В регістрі зберігаються стани команд, призначених для керування зовнішніми пристроями, наприклад, суперяскравими світлодіодами (HLMP-CE34, OSPW5161A-OP).
Оптореле призначено для гальванічної розв’язки керуючої частини схеми (пов’язаної з портом комп’ютера) і силової частини (електричні двигуни і світлодіоди), а також для підсилення сигналів керування за напругою і струмом. В якості оптореле використано КР293КП2А, яке керує блоком більш потужних електромеханічних реле (BS-115C). Перевагою оптореле перед електромеханічними є значно більша швидкість комутації і кількість робочих циклів (ввімкнення – вимкнення).
Рис. 2.1. Схема електрична функціональна адаптеру „LPT_Motor_10h”
Блок реле виконує безпосереднє керування виконавчими пристроями: електричними двигунами (RF-300FA). Практично реле може керувати будь-яким виконавчим пристроєм (за умови узгодження значень керуючих сигналів за напругою і струмом).
В якості сенсора використано фоторезистор та механічний перемикач, завдяки чому комп’ютер може зчитувати різні стани пристрою.
2.2. Схема електрична принципова адаптера „lpt_Motor_10h”
Принцип дії електричної схеми пристрою наступна (рис. 2.2). Для живлення пристрою використовуються дві напруги: +7 В і +5 В. Початкова напруга +7 В подається на плату через конектор X2. Конденсатор C1 призначений для зменшення пульсацій напруги після блоку живлення. Червоний світлодіод (VD11) є індикатором напруги живлення, а резистор R26 обмежує струм через світлодіод у заданих межах. Високостабільна напруга +5В (призначена для живлення мікросхем) формується стабілізатором DD2 (78LO5). Конденсатор C2 на виході стабілізатора призначений для зменшення пульсацій напруги живлення.
Обмін інформацією між комп’ютером і пристроєм відбувається за допомогою паралельного порту (LPT) через конектор Х1. Буфер, що складається з резисторів R1-R12, призначений для захисту схем комп’ютера від перевантаження за напругою і струмом. Схема індикації виконує візуалізацію вихідних бітів DR0-DR7 за допомогою світлодіодів VD1-VD8 (з обмежуючими резисторами R13-R20), а вхідних бітів SR6, SR7 – за допомогою світлодіодів VD9-VD10 (з обмежуючими резисторами R21-R22).
В регістрі DD1 (SN74HC373N) зберігаються стани команд, призначених для керування зовнішніми пристроями: оптореле DD3 і DD4, суперяскравими світлодіодами VD12-VD14. Запис даних у регістр дозволяється бітом СR1 (LE – значення логічної „1” або 5 В), вихід регістру відкривається інверсним бітом CR0 (OE=0) (рис. 2.3). При переході сигналу LE з рівня логічної „1” на рівень логічного „0” в регістрі зберігаються значення вхідних даних D.
Оптореле DD4 безпосередньо керує електричним двигуном Е1, а оптореле DD3 керує електричним двигуном Е2 через електромеханічне реле К1.
В якості сенсорів використано перемикач S1, яким можна встановлювати стан біту SR7, та фоторезистор R35. Сигнал з фоторезистора перетворюється у цифрову форму тригером Шмідта DD5, а далі зчитується в комп’ютер через біт SR6.
Адаптер живиться за допомогою блоку живлення: MY-168, 3-12 V, 1200 mA.
Рис. 2.2. Схема електрична принципова адаптера „LPT_Motor_10h”;
виконавчі пристрої, що керуються через регістр стану команд (DD1):
біт DR0 – оптореле (DD4) і електродвигун (E1); біт DR1 – оптореле (DD3), електромеханічне реле К1 і електродвигун Е2; біт DR2 – білий світлодіод VD14, що служить для освітлення фоторезистора R35 через диск з отворами;
біт DR3 – жовтий світлодіод VD13; біт DR4 – синьо-зелений світлодіод VD12.
Входи
Виходи
LE
D
Q
L
H
H
H
L
H
L
L
L
L
X
Q0
H
X
X
Z
а) б)
Рис. 2.3. Регістр DD1 стану команд адаптера:
а) сигнали регістру; б) діаграма роботи регістру;
L – значення логічного „0”, H – значення логічної „1”,
X – значення логічних „0” або ”1”, Q0 – попереднє (збережене) значення виходу, Z – стан високого імпедансу