Современная электроника №2/2020

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 53 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2020 Рис. 3. Диаграммы работы магнитометра Рис. 4. Внешний вид магнитометра Резистор R1 определяет коэффици- ент усиления каскада. ГУН начина- ет работать при передаче сигналов измерительного блока от компьюте- ра по линии TXD. Диод D1 и RC-цепь C3R4 разрешают включение логиче- ской единице на выводе 3 U2.1 на всё время передачи блока, и таким обра- зом напряжение питания через R5 поступает на выходной транзистор ГУН. Выходной каскад ГУН выполнен по схеме с открытым коллектором. Резистор R5 выполняет функцию нагрузки выходного каскада U1.1. Генерируемый ГУН сигнал поступает на вывод 4 микросхемы U2.2 элемен- та И-ИЛИ. На вывод 5 U2.2 элемента И-ИЛИ поступает сигнал известной длительности и частоты из UART по линии TXD. Сформированный моду- лированный по И-ИЛИ сигнал при- нимается в UART по линии RXD. На рисунке 3 приведены диаграммы зависимости работы ГУН от переда- ваемого блока: ● сигнал 1 – передаваемый блок в точ- ке TXD UART; ● сигнал 2 – напряжение питания на выводе 3 микросхемы U2.1, которое формируется при передаче переда- ваемого блока TXD; ● сигнал 3 – выход ГУН с вывода 1 ми- кросхемы U1.1 и одновременно вход И-ИЛИ вывода 4 микросхемы U2.2. Все сигналы сложения по И-ИЛИ повторяют логику работы и диаграммы, которые подробно описаны в статье [4]. Неиспользуемые элементы микросхем U1 и U2 на схеме не показаны, их вхо- ды замкнуты на землю. К ОНСТРУКЦИЯ МАГНИТОМЕТРА Внешний вид магнитометра пока- зан на рисунке 4. Прибор с разъёмом USB может быть размещён в неболь- шом корпусе, выполненном, например, из короба кабель-канала. Слева пока- зан готовый блок на печатной плате – модуль USB-UART. На печатной пла- те справа показан равный по ширине, но значительно более длинный модуль, который содержит все компоненты схе- мы. Датчик SS49 установлен в пазе печат- ной платы и зафиксирован клеем. Принципиальная схема и разводка печатной платы подготовлены в редак- торе DipTrace и доступны в прилагае- мой программе [5]. При изготовлении магнитометра допускается использо- вать отечественные или зарубежные аналоги компонентов. П РОГРАММА МАГНИТОМЕТРА Программа для работы с магнитоме- тром выполнена на языке программи- рования Форт [6]. Вид окна програм- мы и основные элементы управления аналогичны программе, представлен- ной в [4]. Перед началом работы тре- буется открыть устройство с досту- пом к UART и убедиться в правильно- сти его подключения в «диспетчере устройств». После запуска програм- мы пользователю доступны следую- щие возможности: ● вычисление частоты ГУН и отобра- жение значений в абсолютной шка- ле в гауссах и без пересчёта; ● калибровка с помощью внешнего прибора и источника опорного маг- нитного поля; ● отображение среднего значения и дисперсии средних значений за пе- риод измерений; ● отображение в отдельном окне гра- фика уровня магнитного поля; ● запись данных в файловый архив и анализ графиков в макросе Excel; ● средства контроля, анализа и визу- ализации настройки датчика Хол- ла, цветовые настройки окна, схема магнитометра и печатная плата в ре- дакторе DipTrace; ● имитатор приёма магнитного поля; ● текст программы, компилятор язы- ка Форт, файл справки по командам языка Форт; ● справка по управляющим клавишам, файл настройки быстрого запуска и выбора режимов. Блок в 0х1000 байт с кодом 0хFF 1 2 3 Напряжение питания ГУН от микросхемы U2.1 Сигнал от ГУН Программа не требует установки и предназначена для работы на опера- ционных системахWindows XP/7/8/10. З АКЛЮЧЕНИЕ Отличительным признаком предло- женной схемы является способ изме- рения с использованием модуля UART- USB на основе функционального пре- образования аналогового сигнала посредством ГУН. Среди достоинств измерителя стоит отметить «кварце- вую» точность измерения и относитель- но низкую цену исходных компонен- тов. Ещё одним достоинством прибора является возможность его подключения к компьютеру для сбора, визуализации и обработки данных. Получаемые в процессе измерения данные одновре- менно доступны для «интеллектуаль- ной обработки», сигнализации и дру- гих задач. Л ИТЕРАТУРА 1. Магнитометр LSM303DLH (прототип): http://narodstream.ru/stm-urok-49-hal- magnitometr-lsm303dlhc-chast-1/. 2. Интерфейсы UART: https://musbench. com/e_digital/uart.html. 3. Датчик SS49: https://sensing.honeywell . com/SS495A-linear-and-angle-sensor-ics. 4. А. Шабронов. Тахометр для квадрокопте- ра. Современная электроника. 2019. №8. 5. Программа: http://shabronov_s2.dyn-dns. ru/temp/uart_holl_analog_v1/test/uart_ holl_v1.zip. 6. ОписаниеязыкаФортspf4.exe,авторверсии А.Черезов http://www.forth.org.ru/.