Современная электроника №8/2020

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2020 теля уровней интерфейса RS-232 в уров- ни TTL. Во все микроконтроллеры EFM8 записан так называемый boot_loader (загрузочная программа по интерфей- су RS-232). Для программирования по RS-232 используются сигналы TxDM (22-й вывод DD1) и RxDM (21-й вывод DD1), которые выведены на 4-штырь- ковый разъём XRS, представляющий собой 4 штыря с шагом 1,27 мм. Сиг- нал TxDM подключён ко 2-му выводу разъёма XRS, а RxDM – к 3-му. Кроме того, на этот же разъём подано напря- жение питания +3,5 В (4-й вывод) и «земля» (1-й вывод). Более подробно о программировании микроконтрол- леров EFM8 по интерфейсу RS-232 рас- сказано в статье [4]. Здесь следует доба- вить, что для ввода микроконтроллера в режим программирования по интер- фейсу RS-232 следует заземлить сигнал C2D в разъёме XB, т.е. надеть на его 1-й и 2-й контакты перемычку. Эта перемыч- ка на рисунке 1 обозначена пунктиром. Питание вольтметра осуществляет- ся от трёх литиевых батареек напря- жением 3,6 В: BAT1, BAT3 – ER1450H/T ёмкостью 1,2 А•ч, размером 14 × 50 мм и BAT2 – ER26500H/T ёмкостью 9 А•ч, размером 26 × 50 мм (см. рис. 2д). Эти батарейки выпускаются с приварен- ными к их полюсам металлически- ми лепестками шириной 3 мм, тол- щиной 0,2 мм и длиной около 20 мм (длина лепестка, выходящего за кор- пус батарейки, составляет около 8 мм). Для подключения батареек к проводам как нельзя лучше подходят ответные части (2.8F) так называемых ножевых клемм (2.8М) шириной 3 мм и толщи- ной 0,5 мм. Для надёжного контак- та лепестка батарейки с клеммой 2.8F её необходимо несколько поджать. К самой клемме припаивается и прижи- мается провод. Далее на клемму наде- вается термоусадочная трубка соот- ветствующего размера. На рисунке 2д эти клеммы обозначены как KL1...KL6. Соединив батарейки по схеме, пока- занной на рисунке 2д, можно получить три напряжения питания: +7 В, +3,5 В и –3,5 В. Эти напряжения по 4-проводно- му кабелю подаются на 4-контактный выходной разъём PBS2-04 (XP1), пред- ставляющий собой линейку из 4 гнёзд с шагом 2 мм. Подача напряжений на разъём XP1 осуществляется двухпози- ционным строенным выключателем MTS-203 (ВК2), который устанавлива- ется на лицевую часть корпуса. «Земля» (2-й вывод XP1) соединена с батарея- ми BAT2 и BAT3 постоянно. Сам разъём XP1 надевается на 4-штырьковый разъ- ём питания ХР, расположенный на пла- те вольтметра. Этот разъём представля- ет собой штыри с шагом 2 мм, загнутые под углом 90° (PLS2-04R). Подсчитаем потребление тока вольт- метром: ● ИОН AD780 при питании 5 В – 850 мкА; ● стабилизатор LP2950 – 120 мкА; ● ОУ OPA335 – 300 мкА; ● 2 контроллера КР1820ВГ1 (COP- 472) – 200 мкА; ● ЖКИ ИЖЦ13-8-7 – 6 мкА; ● микроконтроллер EFM8LB12 – 13 мА; Итого ≈ 15,5 мА. Напряжение батареи ER26500 (BAT2 на рисунке 2д), судя по графику зависи- мости выходного напряжения от вре- мени и тока нагрузки, при токе 15 мА упадёт до 3,45 В, а ёмкость – до 7,5 А•ч, в связи с чем время непрерывной рабо- ты составит: 7500 мА•ч/15 мА=500 ч. Потребителями батареи ER14250 (BAT1 на рисунке 2д) являются: AD780 (850 мкА) и LP2950 (120 мкА). Пол- ное потребление составит около 1 мА. Напряжение батареи ER14250 при токе 1 мА упадёт до 3,5 В, ёмкость составит 1,2 А•ч, а время непрерывной работы будет: 1200 мА•ч/1 мА = 1200 ч. Единственным потребителем энер- гии второй батарейки ER14250 (BAT3 на рисунке 2д) является резистор R8 номиналом 27 кОм. В самом худшем случае, если выходное напряжение ОУ DA2 будет равно 3 В, падение напря- жения на R8 составит: 3 + 3,5 = 6,5 В, а ток: 6,5 В/27 кОм = 0,24 мА. При таком токе напряжение батарейки соста- вит 3,5 В, а ёмкость упадёт до 1,1 А•ч. Время непрерывной работы составит: 1100 мА•ч/0,24 мА ≈ 4500 ч. Вышеприведённые расчёты показы- вают, что время непрерывной работы вольтметра по схеме, представленной на рисунке 1, определяется временем работы батареи BAT2 и составит не более 500 ч. При этом срок службы батарей – не менее 10 лет, а падение их выходного напряжения в течение всего срока службы составит не более 0,1 В. Схема сопряжения ЖКИИЖЦ 13-8-7 с двумя контроллерами КР1820ВГ1 достаточно проста (см. рис. 3) [5, 6]. Несмотря на большое количество проводов, схема легко разводится (см. далее), при этом размер платы пример- Рис. 3. Принципиальная схема ЖКИ ИЖЦ-13-8-7 с контроллерами КР1820ВГ1 CSML MOSI CSML MOSI SCK CSST SCK CSST +3,5 +3,5 +3,5 +3,5 G D HGFEDCBA "5."=1 1 1 0 1 1 0 1=(EDh) (06h) (FFh) (6Dh) (3Fh) (66h) (07h) (00h) (00h) 60h ABCDEFGH "5."=1 0 1 1 0 1 1 1=B7h FFh B6h FCh 66h E0h 00h 00h P A B C H E F Ст. Мл. C1 0,22 1 2 3 4 5 6 XЖ1 BH-06R C2 0,22 COC1 18 DI 7 CLK 14 CS 4 COB1 1 COA1 11 COC2 12 COB2 10 COA2 8 COC3 2 COB3 3 COA3 19 COC4 13 COB4 9 COA4 20 COA/G 15 COB 17 COC/G 16 Vdd 5 GND 6 D2 КР 1820 ВГ 1 C3 10,0 COC1 18 DI 7 CLK 14 CS 4 COB1 1 COA1 11 COC2 12 COB2 10 COA2 8 COC3 2 COB3 3 COA3 19 COC4 13 COB4 9 COA4 20 COA/G 15 COB 17 COC/G 16 Vdd 5 GND 6 D1 КР 1820 ВГ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 3 4 2 29 28 27 26 25 1 F1 E1 P2 A1 G1 D1 B1 C1 H1 F2 E2 P3 A2 G2 D2 B2 C2 Y2 F3 E3 P4 A3 G3 D3 B3 C3 H3 F4 E4 P5 A4 G4 D4 B4 C4 H4 P 1 ЖКИ 1 ИЖЦ -13-8-7 B8 C8 H8 A8 G8 D8 F8 E8 B7 C7 H7 A7 G7 D7 F7 E7 P8 B6 C6 H6 A6 G6 D6 F6 E6 P7 B5 C5 H5 A5 G5 D5 F5 E5 P6