Eksamensprojekt Elteknik A - Postregistrering
El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Postregistrering Side 1 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Titelblad: Skolens navn: Svendborg Tekniske Gymnasium - HTX Rapport: Elektronik til registrering Rapportens titel: Postregistrering Side antal: 32 + bilag Forfattere: Frantz Furrer Vejledere: Jørgen Aaling – underviser i el-teknik Claus Borre – underviser i programmering Klassebetegnelse: 3.C Udleverings dato: 16. 02. 2007 Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Side 2 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Indholdsfortegnelse: Titelblad:..............................................................................................................................................2 Indholdsfortegnelse:............................................................................................................................3 Indledning:...........................................................................................................................................5 Projektbeskrivelse:...............................................................................................................................6 Problemanalyse:...............................................................................................................................6 Problemformulering:.......................................................................................................................7 Projektafgræsning:...........................................................................................................................7 Tidsplan:..........................................................................................................................................8 Bearbejdning af den valgte problemstilling.........................................................................................9 Målgruppen:.....................................................................................................................................9 Produktudvikling.................................................................................................................................9 Nuværende produkter på markedet:...............................................................................................10 Tilgangen til det nye produkt:........................................................................................................10 Blokskema over hele projektet:.........................................................................................................11 Senderen:.......................................................................................................................................11 Forsyningen:..................................................................................................................................11 Modtageren:...................................................................................................................................11 PIC – LCD:....................................................................................................................................11 USB:..............................................................................................................................................12 Diagrammer over hele projektet:.......................................................................................................12 Senderen:.......................................................................................................................................12 Forsyningen:..................................................................................................................................12 Modtageren:...................................................................................................................................13 PIC – LCD:....................................................................................................................................13 USB:..............................................................................................................................................14 De forskellige blokke:........................................................................................................................14 Senderen:.......................................................................................................................................14 Blok 1:.......................................................................................................................................14 Blok 2:.......................................................................................................................................15 Blok 3:.......................................................................................................................................17 Blok 4:.......................................................................................................................................17 Blok 5:.......................................................................................................................................19 Blok 6:.......................................................................................................................................19 Blok 7:.......................................................................................................................................19 Blok 8:.......................................................................................................................................19 Benforbindelse:..........................................................................................................................19 Programmeringen af PIC’en:.....................................................................................................21 Blok 9:.......................................................................................................................................22 Forsyningen:..................................................................................................................................22 Blok 10:.....................................................................................................................................23 Blok 11:.....................................................................................................................................23 Blok 12:.....................................................................................................................................24 Blok 13:.....................................................................................................................................24 Modtageren:...................................................................................................................................24 Blok 15:.....................................................................................................................................25 Blok 16:.....................................................................................................................................25 Side 3 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Blok 17:.....................................................................................................................................26 Blok 18:.....................................................................................................................................26 Blok 19:.....................................................................................................................................26 PIC – LCD:....................................................................................................................................26 Blok 20:.....................................................................................................................................26 Blok 21:.....................................................................................................................................28 USB:..............................................................................................................................................28 Blok 22:.....................................................................................................................................29 Blok 23:.....................................................................................................................................30 Afprøvning af produktet:...................................................................................................................30 Perspektivering:.................................................................................................................................31 Vurdering:..........................................................................................................................................32 Vurdering af projektet:..............................................................................................................32 Vurdering af produktet:.............................................................................................................32 Konklusion:.......................................................................................................................................32 Litteraturliste:....................................................................................................................................33 Bilag:.................................................................................................................................................33 Side 4 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Indledning: I denne rapport vil det være muligt at læse om, hvordan et moderne postregistreringsapparat er blevet fremstillet. Rapporten omhandler de tekniske aspekter af postregistreringsapparat. De tekniske aspekter vil bliver gennemgået blokvis, for at det bliver muligt at forstå de teknikker, der ligger til grund for fremstillingen af produktet ”postregistreringsapparat”. Side 5 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Projektbeskrivelse: Problemanalyse: Emne: Elektronik til registrering Ud fra projektoplægget er opgave 2 ”Elektronik til registrering” blevet valgt. Registrering er et meget interessant område at beskæftige sig med, fordi der stadig er flere og flere i vort samfund, som har brug for at indsamle informationer til brug for markedsføringskampagner, politiske beslutninger, sundhedskampagner, til privat brug osv. Registrering er et meget bredt område, der strækker sig lige fra fraværsregistrering på skoler til registrering af, hvordan en produktionsmaskine kører under drift. Da vi i dag lever i meget travl hverdag, har vi tit brug for at registrere forskellige informationer. Elektroniske apparater kan registrere forskellige informationer for os og på den måde lette vores hverdag. Når disse informationer er registreret, kan vi også aflæse disse, når vi har lyst og tid til det, og på den måde sparer vi tid. Disse elektroniske apparater forbedrer vores velfærd og er med til at løse samfundsmæssige problemer. Et eksempel på et elektronisk produkt er en nummerviser til telefonen, som kan vise, på hvilket tidspunkt der har været ringet, og hvilket nummer der har ringet. Nummerviseren registrer oplysningerne og kan så senere informere brugeren om de registrerede oplysninger. Da registrering er et meget stort område, er det nødvendigt at foretage nogle valg for at komme frem til en problemstilling, der ønskes at arbejde med inden for registrering. Problemstillingen, der ønskes løst, skal forbedre velfærden. Der fortages den afgræsning, at der skal være en samfundsmæssig problemstilling, problemstilling skal være en hverdagsproblemstilling. Der er mange ting, vi normalt gør i vores hverdag, som tager meget af vores tid. Det er små ting, men det kan hurtigt blive til meget tid. Bare sådan en ting som at gå ud og tømme postkassen kan tage noget tid, især hvis man går derud flere gange og ser efter posten, og den ikke er kommet. Det kan også være, det regner, og man bliver våd. Derfor kunne det være smart at registrere disse oplysninger inde i huset, så man ikke skulle gå ud, når der ikke var kommet post. Det ville også være ønskeligt at kunne få en besked inde i huset om, hvornår posten havde forsøgt at aflevere en Side 6 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 pakke, så man hurtigt kunne køre på posthuset og hente den. Det ville også være ønskeligt at kunne få en besked på sin mobiltelefon, hvornår der kom brevpost eller en pakke; så enten kunne naboen få beskeden, hvis man var på ferie, eller man selv fik beskeden, hvis man ventede på et vigtigt brev eller en pakke. Problemstillingen, der vil blive arbejdet med under dette projekt, er postregistrering. Problemformulering: Mange brugere går tit til deres postkasse for at hente posten, men finder så ud af, når de åbner den, at den er tom. Det er meget irriterende, især hvis det regner udenfor eller er koldt. I dag lever vi i en meget travl hverdag, hvor man ikke altid er hjemme, men alligevel gerne vil vide, hvad der sker derhjemme. Der kan fx være et ønske om at vide, om posten har afleveret et vigtigt brev, som man har ventet på, eller om man lige skal køre forbi posthuset, inden man tager hjem, fordi der er kommet en pakke. Det kunne være godt for brugeren at få registeret, hvornår postbudet har afleveret post, og om postbudet har haft en pakke med, som skal afhentes på posthuset. Det ville også være godt for brugeren, at der kom en lyd når der blev registeret post, så brugeren kunne blive opmærksom på, at der var blevet registeret nogle informationer. Da det skal være nemt for brugeren at montere produktet, skal det være trådløst. En anden årsag til, at det skal være trådløst, er også, fordi mange har 10m-50m afstand til deres postkasse fra huset. Og da det er langt at trække en ledning, ville det være lettere med en trådløs forbindelse. Senderen ude i postkassen skal være forsynet med solcelle, så brugeren ikke skal skifte batteri. Og der skal tænde en lille lampe, når det bliver mørkt, så navneskiltet på postkassen kan ses. Projektafgræsning: Mine krav til produktet: I dette projekt vil der blive fremstillet en protype med følgende krav: Side 7 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering • Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Senderen skal kunne sende følgende oplysninger til modtageren: Oplysninger om hvornår solcellen oplader batteriet, oplysninger om den lille lampe er tændt på postkassen, når det bliver mørkt, oplysninger om der er kommet post og oplysninger om postbudet har haft en pakke med. • Senderen skal kunne anvendes på de fleste postkasser med låg eller klap. • Den trådløse forbindelse skal have en rækkevidde på 0m-50m. • Modtageren skal kunne registrere oplysningerne og fremvise dem på et LCD-display. Og registrere og computeren er tilkoblet så informationerne kan sendes til den. • Modtageren skal kunne sende oplysningerne til computeren via USB-interface, så oplysningerne kan blive registreret på computeren og videresendt til en mobiltelefon. • Det trådløse signal skal være kodet, så man ikke risikerer, at få naboernes postmeddelelser. Tværfaglige områder der vil indgå i projektet: • Regler/love omkring postkasser. • Regler/ love om fjernstyring til hobbybrug (433MHz). • Fysik – solceller og bølgelære. • Programmering af program der kan registrere oplysningerne, vise de registrerede oplysninger, give besked om dem på computeren, og sende SMS’er med de registrerede oplysninger. Tidsplan: Aktivitet/uge Uge Uge Uge Uge Uge Uge Uge Uge Uge 7 9 P/U 10 Udlevering af projektoplægget Emnelæsning P P P/U Indhente materiale - datablade P P P Problemtræ P P/U Projektbeskrivelse / problemformulering. P P Bestilling af komponenter som ikke er på lager. 11 12 13 15 16 P P P P P/U 17 P/U P P/U Opstilling af USB-interface på fumlebræt P P P/U Test af solcelle P P P P/U Side 8 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Opstilling af fumlebræt sender på fumlebræt. P P/U Opstilling af fumlebræt modtager på fumlebræt. P P/U Programmering PIC P P P/U P P/U P P Produktproduktion / fremstilling af print Rapportskrivning P P P P P P P/U U står for udført og P står for påbegyndt. Bearbejdning af den valgte problemstilling Målgruppen: Den primære målgruppe er brugere, der gerne vil registrere, om der er kommet post i deres postkasse. Målgruppen er også gamle folk, der har gangbesvær og ved hjælp af produktet kan lette deres gang til postkassen. Og en stor målgruppe er også den gruppe mennesker, der er stresset i hverdagen og gerne vil vide, om de har fået post. De kan så få tilsendt en SMS med oplysningerne. Produktudvikling Nuværende patenter: Herunder ses de brugsmodeller, som er beskyttede. Hvis man ser nærmere på dem, viser det sig, at de tre første er ophørt, som dem kan der ses bort fra. Brugsmodellerne undersøges for at få gode ideer og for at undgå at komme i konflikt med de andre produkter, hvis produktet skal sælges. Søgning i: DK, Brugsmodel Benævnelse = Postmelder Søgningen tog 656 milisekunder. Fandt 4 referencer, viser side 1 af 1 Ansøgningsnr. Ansøger/indehaver Boye Pihl Hansen, BA 1994 00468 Mogens Olaf Kaae Nielsen Benævnelse Kombineret porttelefon, dørlås og postmelder i trådløs udførelse og kombineret med trådløs telefon Boye Pihl Hansen, ME-FA dan Trading BA 1995 00314 A/S, Mogens Olaf Kaae Kombineret porttelefon, dørlås og postmelder i trådløs udførelse og kombineret med trådløs telefon Nielsen BA 2000 00170 Børge Christensen, Egon Jørgensen Postmelder Side 9 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering BA 2002 00191 Svendborg Erhvervsskole Kenneth Fogh HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Kombineret trådløs postmelder og ringeklokke Rasmussen Nuværende produkter på markedet: ME-FA Postcom er en avanceret sender og modtager, der automatisk giver besked, når posten er kommet. Man slipper altså for at gå forgæves efter posten. Det er specielt rart, når det regner, blæser og er bidende koldt - eller hvis du bor på 5. sal og postkassen befinder sig i stueetagen. Et produkt, som især ældre mennesker, der er gangbesværede, kan have stor glæde af i hverdagen. Du sætter helt enkelt senderenheden på indersiden af postkassens låg og kan derefter placere den flot designede modtager på det mest bekvemme sted i hjemmet. • ME-FA Postcom kan anvendes på de fleste postkasser med låg eller klap ME-FA Postcom er trådløs - ingen irriterende ledninger og tilslutninger ME-FA Postcom har en rækkevidde på ca. 50-100 meter. I etageejendomme op til 6.-8. etage (afhængig af forholdene) ME-FA Postcom er forprogrammeret med over 1 mio. koder - ingen risiko for påvirkning hos naboer etc. ME-FA Postcom er enkel at montere og kan påsættes helt uden brug af værktøj Tilgangen til det nye produkt: Ved alle nye huse anbringes postkassen uden for huset ved vejen for at lette postbudets arbejde. På grund af den nye postlov 2004 ”vedlagt som bilag på CD’en” vil denne ordning komme til at omfatte alle huse i fremtiden. De mange ærgrelser, det giver ved unyttige vandringer mellem hus og postkasse for at se om man har fået post, kan undgås med det stykke elektronik, som bliver beskrevet senere. Side 10 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Blokskema over hele projektet: Her under ses blokskema for hele ”postregistreringsapparatet”. Senderen: Forsyningen: Modtageren: PIC – LCD: Side 11 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 USB: Diagrammer over hele projektet: Senderen: Forsyningen: Side 12 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Modtageren: PIC – LCD: Side 13 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 USB: De forskellige blokke: Senderen: Her beskrives følgende blokke: Blok 1: Der bruges solcellepaneler til at oplade batteriet med. Det er tre styk solcellepanel, der hver giver 1,75V og 380mA som max. De er sat i serieforbindelse: Derfor: Side 14 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 U max = U1 + U 2 + U3 U max = 1, 75V + 1, 75V + 1, 75V U max = 5, 25V I max = I1 = I 2 = I3 I max = 380mA Der sidder en diode, der søger for, at strømmen kun kan løbe fra solcellerne over i batteriet og ikke den modsatte vej. Blok 2: Der er brugt genopladelige batterier. Fire styk 1,2V AA batterier, som sidder i en batteriholder. Tilsammen giver de en max. spænding på 4,8V, når de er helt opladte. Batterierne bliver opladt af solcellepanelerne, når solen skinner. Side 15 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Side 16 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Blok 3: Spændingsregulatoren søger for, at udgangsspændingen hele tiden er 3,3V og kondensatorerne søger for at fjerne støj, så konverteringen sker korrekt. Der er brugt en LM1086 til at regulere spændingen. Blok 4: LDR modstanden (Light Dependent Resistors) er fremstillet af cadmium sulphind, et materiale, der indeholder få eller ingen frie elektroner, når det er total mørkt. Den kan derfor ikke lede den elektriske strøm. Da resistansen i den er meget stor, når den bliver belyst, bliver elektronerne frie, og materialet leder den elektriske strøm. Elektronerne er kun frie i et begrænset tidsrum, og når lyset slukkes, indfanges de igen, og stoffet bliver en isolator. Der er flere typer LDR modstande, og for dem alle gælder det, at resistansen i mørke er større end 1M ohm, og ved en belysning på 1000 lux falder resistansen til 110 ohm – 150 ohm. Der anvendes en LDR modstand på apparatet på postkassen for at kunne tænde lys, ”en lysdiode”, ved postkassen, når det bliver tusmørke. Selve LDR modstandens karakterstik er fundet i databladet for LDR’en og målt efter med en luxmåler. Det er ønskeligt, at der bliver tændt en lysdiode, når det bliver tusmørke! Det vides, at det er tusmørke mellem 10-100 lux, hvor LDR er ca. 10K ohm. Der anvendes en modstand i samme størrelse, og der laves en spændingsdeler. Da det er LDR modstanden, der ændrer modstanden, sættes den nederst. Spørgsmålet er nu, hvor meget man vil variere U out . Dette kan vi lige beregne: Der ses på tre punker: max., middel og min. Side 17 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Ved max 3.3⋅ 100 =3 10 + 100 Ved middel 3.3⋅ 10 10 + 10 = 1.65 Ved min: 3.3⋅ 1 10 + 1 = 0.3 Ved mindst modstand i spændingsdeleren skal vi lige se om den bliver varm ! Først bereger vi strømmen i spændingsdeleren: I := 3.3 11000 I = 0.0003 Så kan vi finde effekten: P1 := 3⋅ 0.0003 P1 = 0.0009 P2 := 0.3⋅ 0.0003 P2 = 0.00009 Fint 0.5 1.5 0.5 1.85 3.3⋅ 3.3⋅ 2.0 2.7 = 0.27 2.7 2.7 + 10 2.7 2.7 = 3.3 10 = 0.27 Modstand der bruges 2,7K = 0.702 Kan varieres mellem 0.702v - 3.3v Side 18 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Blok 5: Komparatoren virker sådan, at når plusbenet er højst, går udgangen høj og når minusbenet er højst, går udgangsbenet lavt. Blok 6: Flip-Floppen virker sådan, at når S-benet går højt går udgangen Q høj, og udgangen forbliver høj, indtil der kommer et højt signal på R-benet. Blok 7: Der er brugt en reed-kontakt. Det er en kontakt, der aktiveres, når et magnetfelt nærmer sig. Reedkontakt aktiveres, når der er en magnet i nærheden. Reed-kontakten sidder på siden af postkassen, og magneten sidder på brevklappen. Når brevklappen løftes, er magneten ikke længere i nærheden, og signalet bliver lavt. Reed-kontakten er sat på Jumper 3 ”JP3. Der er sat en transistor på, der fungerer som inverter for at gøre det mere logisk, når PIC’en skal programmeres. Knappen, der også sidder ude på postkassen, går høj, når der trykkes på den. Der sidder en pulldown-modstand, der søger for, at indgangsbenet på PIC’en ikke svæver. Blok 8: Benforbindelse: På billedet herunder kan man se PIC16F84A’s benforbindelser. De pile, der ses på billedet, indikerer, om benene fungerer som indgange eller udgange. Som det ses på billedet, kan de fleste ben programmeres som enten indgange eller udgange. Det bestemmer programmøren, når han programmerer microcontrolleren. Nogle enkelte af benene har også to funktioner. Navn, ben og funktion kan ses i tabellen herunder. Side 19 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Navn: RA2 RA3 RA4/T0CKI MCLR Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Ben: 1 2 3 Funktion: Indgang/udgang på PORTA. Indgang/udgang på PORTA. Indgang/udgang på PORTA. Fungerer også som en counter og kan tælle 4 impulser eller interne instruktionscirkler. Master Clear. Ved en lav impuls genstartes PIC’en. I en almindelig opstilling bruger man en switch til en GND forbindelse, der giver en lav impuls på dette ben. Man bruger en pull-up modstand på 100Ω, til at sørge Vss RB0 RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB7 Vdd OSC2/CLKO 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 for at indgangen er HØJ, når switchen ikke bruges. Skal forbindes til GND. Indgang/udgang på PORTB. Kan også bruges til en interrupt funktion. Indgang/udgang på PORTB. Indgang/udgang på PORTB. Indgang/udgang på PORTB. Indgang/udgang på PORTB. Indgang/udgang på PORTB. Indgang/udgang på PORTB. Indgang/udgang på PORTB. Forsyningsspændingen skal være mellem +2V og +5,5V. Dette ben styrer clockfrekvensen sammen med ben 16. UT OSC1/CLKIN RA0 RA1 16 17 18 Dette ben styrer clockfrekvensen sammen med ben 15. Indgang/udgang på PORTA. Indgang/udgang på PORTA. Et 4MHz krystal bruges til at indstille clockfrekvensen og to kondensatorer på 15pF på hver side af krystallet for at mindske støj. Der kunne også have været brugt et RC led til at styre clockfrekvensen, men et krystal er mere præcist. PORTB bruges til indgange og udgange, da den har flere ben end PORTA. RB0-RB2 benyttes som indgange og RB4-RB6 er udgange. Der anvendes en knap og pull-down-modstand på det ene ben (RB2). Når knappen aktiveres, bliver indgangen HØJ. Knappen kan bruges af postbudet, så han kan gøre opmærksom på, at der skal hentes en pakke på posthuset. Reed-kontakten er forbundet til en transistor, som virker som en inverter og derefter forbundet til RB1. Flip-floppens ben Q er forbundet til RB0, så dette ben går højt, når der bliver tusmørke. Der er også forbundet en reset-knap til PIC’en. Side 20 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Programmeringen af PIC’en: Instruktioner: Når der programmers med assemblersproget, er der en række instruktioner, som kan bruges, i alt 35. Herunder er der en beskrivelse af de instruktioner, som bruges i øvelsesprogrammerne. Navn: banksel Funktion: ”bank select”. Bruges til at vælge en anden bank. banksel adskiller sig fra de andre funktioner ved, at den ikke er i blandt de 35 instruktioner, som PIC’en kan forstå. movlw movwf clrf bsf bcf call return decfsz Kompileren sørger dog for at fortolke instruktionen til PIC’ens sprog. ”move literal to w”. movlw flytter en given værdi til w-registret. ”move w to f”. movwf flytter værdien fra w-registret til f-registret. ”clear f” f-registrets værdi sættes til 0. Bruges når alle bits i et register ønskes sat til 0. ”bit set f” følgende bit i registret sættes til 1. ”bit clear f” følgende bit i registret sættes til 0. Man hopper over til en anden label, men kommer tilbage senere. Man kommer tilbage efter call ved at bruge return. ”Decrement f, skip if 0” Gør værdien 1 mindre. Hvis resultatet er 0, hoppes den næste goto incf swapf subwf linje over. Gå til en anden label. ”Increment f”. Forøger værdien med 1 ”Swap nibbles in f” Bytter rundt på 4 MSB og 4 LSB i registret ”Substract w from f”. Der udføres en subtraktion mellem en følgende værdi og w- btfss btfsc retfie register værdien. ”Bit test, scip if set”. Tjekker om bit er sat (1). Hvis den er, hoppes den næste linje over. ”Bit test, scip if clear”. Hopper næste linje over, hvis bit ikke er sat. ”return from interrupt” Vender tilbage til det sted, hvor interrupt blev aktiveret. Alle 35 instruktioner kan findes i bilag, hvor der følger en beskrivelse fra databladet, over hvad de kan benyttes til. (på engelsk). PIC'ens funktion er at sørge for, at der kun bliver sendt et hurtigt signal over til modtageren, så senderen ikke hele tiden skal stå og sende! Når RB0 går høj, går RB4 høj, og så er der en lille pause, hvor RB4 er lav, og så går den høj igen og derefter lav. Når RB1 går høj, går RB6 høj, og så er der en lille pause, hvor RB6 er lav, og så går den høj igen og derefter lav. Når RB2 går høj, går RB5 høj, og så er der en lille pause, hvor RB5 er lav, og så går den høj igen og derefter lav. Side 21 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 PIC'en står hele tiden og ser på, hvilken status RB0, RB1 og RB2 har! Indgange: RB0 (ben 6) RB1 (ben 7) RB2 (ben 8) Udgange: RB4 (ben 10) RB5 (ben 11) RB6 (ben 12) RB7 (ben 13) Fra flip-flop (LDR) "Går høj, når det bliver mørkt”. Fra reed-kontakt på brevklappen "Går høj, når brevklappen åbnes". Fra trykknap "Går høj, når der trykkes". RB4, RB5, RB6 og RB7 er forbundet til encoder "RF600E" Kan bruges til at sende batteriets status! Programmet er vedlagt som bilag. Blok 9: RF600E modtager den binære kombination fra PIC’en på dens 3 indgange (ben 1-3) og sender et frekvensstyret signal på 433MHz (ben 6). Når signalet sendes, blinker en diode, som er forbundet til ben 7. VCC er på ben 8 og VSS på ben 5. En transistor laver højt signal på ben 6 til lavt signal på ben 5 hos RTFQ2. Signalet sendes videre til modtagerboardet via en antenne, som er forbundet til ben 2. Ben 1 og 4 er forbundet til GND og ben 3 til VCC. Længden af antennen der er mest optimal kan beregnes: λ= v f Antennen skal være en fjerdedel af bølgelængden. Det vil så svare til 17,3cm kan også ses i databladet! Radiobølger fra normalt en bølgelængde på 300-3 m og en frekvens på 106 − 108 . De anvendes til FM-radiofoni, radar og TV. Forsyningen: Her beskrives følgende blokke: Side 22 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Alle elektroniske apparater kræver en god spændingsforsyning. Når man til en praktisk opstilling har brug for en spændingsforsyning, anvender man ofte en integreret kreds. Og af ydre komponenter skal der blot tilføjes en ensretter og to kondensatorer. Selve netspændingen tilsluttes en transformator, der nedsætter de 230V til 6V. Denne vekselspænding ensrettes af en brokoblet ensretter. Resultatet af dette er en pulserende jævnspænding, som glattes ud af en elektrolytkondensator. Herefter følger den integrerede kreds, i dette tilfælde 7805T, der sørger for, at udgangsspændingen konstant er 5V. Fordelen ved en integreret kreds som spændingsregulatoren er stor. Den fylder ikke så meget, er let at køle af, er kortslutningssikret, termisk sikret, og den har indbygget en strømbegrænser. Så hvis strømmen bliver for stor eller temperaturen for høj, lukker den blot af. Forsyningen, som tilkobles selve apparatet inde i huset, består af følgende blokke: Blok 10: • Skrueterminal ”CON1”, hvor der er tilkoblet et 230V hanstik, der kan sættes i stikkonktakten. Blok 11: • Transformator, transformerer spændingen fra 230V til 6V. Side 23 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Blok 12: • Brokoblingen ensretter spændingen, og resultatet af dette er en pulserende jævnspænding, som glattes ud af en elektrolytkondensator. Blok 13: • Spændingsregulatoren søger for, at udgangsspændingen hele tiden er 5V, og kondensatoren C1 søger for at fjerne støj, så konverteringen sker korrekt. Skrueterminal ”CON2”, giver så 5V og er tilkoblet et hanstik, som kan sættes i apparatet inde i huset. Her ses et billede af den færdige spændingsforsyning. Modtageren: Her beskrives følgende blokke: Side 24 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Blok 15: Denne blok består af en switch, hvor man kan vælge, på hvilken måde selve apparatet skal forsynes. Dens funktion er at modtage 2 forsyningsspændinger på de to indgange, så man kan vælge, om apparatet skal forsynes fra USB-stikket eller fra strømforsyningen. Når switchen er i midterstilling, er apparatet slukket. Blok 16: Forsyningsspændingen på boardet er +5V. RRFQ1 bruges til at modtage data-bit signalet på boardet. Antennen er på ben 3. Ben 15 sættes til forsyningsspændingen, mens ben 2, 7 og 11 til GND. Ben 14 sender signalet videre til RF600D RF600D modtager data-signalet (ben 9) og konverterer det til 4-bit signalet (på ben 1, 2, 17, 18). Ben 4 forbindes til forsyningsspædningen via en modstand på 15KΩ. Ben 14 forbindes direkte til forsyningsspændingen. Hvis ben 13 er lav, er RF600D i Sleep mode og kører normalt, hvis den er høj. Derfor er den sat høj. Ben 7 bestemmer om RF600D behandler FM/IR eller AM signal. Fjernstyring er bygget på FMsignaler, og derfor skal den sættes til VCC gennem en modstand på 22KΩ. Ben 12 bestemmer, om signalet skal latches, indtil et nyt signal kommer. Det skal den gøre, og derfor skal det være sat til høj. En diode er forbundet til ben 10 og begynder at blinke, når der modtages et signal. Ben 10 bruges til at konfigurere kommunikationen mellem senderen og modtageren. Beskrivelsen af konfigurationsprocessen findes på side 7 i databladet til RF600x. For at danne en rigtig 4-bits signal, skal de lave udgangssignaler fra RF600D ændres til høje, og de høje til lave. Side 25 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Blok 17: For at danne en rigtig 3-bits signal, skal de lave udgangssignaler fra RF600D ændres til høje, og de høje til lave. Til dette formål benyttes 4069N som inverter. De indgangsben, der ikke bruges, forbindes til GND. Udgangens status aflæses på lysdioder, der er forbundet til GND gennem 120 Ω modstand. Blok 18: Der bruges en LM358N som spædingsfølger for at stabilersere spændingen, så benenes status kan registreres i USB-modulet. Blok 19: Jumperne på boardet giver output til USB-interface benene og til PIC’ens ben. Der er også lavet fælles GND imellem boardene ved hjælp af jumper. PIC – LCD: Her beskrives følgende blokke: Blok 20: For at registrere oplysningerne, der bliver sendt fra apparatet på postkassen ind i huset, anvendes der en PIC, der sidder på apparatet inde i huset. Der bruges en PIC16F877A. De registrerede data lagres i PIC’ens EEPROM, så de kan ses, selv om apparatet har været slukket. Side 26 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 RB0-RB3 bruges som indgange fra modtageren. RB4 er også en indgang. Det er en indgang. der går høj. når en knap trykkes. RB5 bruges som udgang. Der er en lysdiode, der begynder at blinke, når RB0 er høj. Den viser, at der er tændt lys ved postkassen, og at det er blevet tusmørke. LCD-displayet er forbundet på PORTC på PIC’en. I ”LCDinclude.txt” er det lavet indstillinger, så PIC’en ved, at LCD-displayet sidder på PORTC! ”LCDtekster.txt” indeholder den tekst, der bliver udskrevet på LCD-displayet. ”LCDinclude.txt” og ”LCDtekster.txt” indkluderes i ”PIC-LCD.asm”. På den måde spares der tid, og de forskellige funktioner kan let hentes fra i to filer. Alle tre filer er vedlagt som bilag, hvis man ønsker at de nærmere på programmet. Side 27 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Blok 21: LCD-displayet er forbundet ud fra de oplysninger der står ovenfor! På ben tre kan lysstyrken varieres på LCD-displayet. USB: Her beskrives følgende blokke: Side 28 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Blok 22: USB-modulet UM245R er tilsluttet til pc’en med et USB-kabel. UM245R har 8 I/O (DB0 – DB7). Der bruges følgende ben som indgang: DB1-DB4. Der er sat dioder på benene, så strømmen kun kan løbe ind i UM245R. Det er der gjort, fordi DB0-DB7 står og svinger mellem høj og lav, når programmet ikke er tilsluttet USB-interfacet. Hvis dioderne ikke var der, ville indgangen på PIC’en hele tiden stå op hoppe imellem høj og lav, og det ville aktivere programmet i PIC’en. Forsyningen på boardet er +5V og kommer fra modulens ben nr. 14. Ben 4, 15 og 21 forbindes til forsyningsspændingen, mens ben 13, 22-24 til GND. Ben 12 (#RD) og ben 18 (#WR) styrer dataoverførslen mellem computeren og chippen. Ved hjælp af korte impulser H-L-H, bliver data skrevet til og læst fra USB-modulens ben. Impulser bliver sendt fra ben 3 på LM555N, og frekvensen bestemmes af 2 modstande og en kondensator. f = 1, 49 Rb ) C ( Ra + 2�� Komponenten får forsyningsspænding på ben 8, og GND er på ben 1. Ben 2 sættes sammen med ben 6. Den første modstand sidder mellem ben 6 og 7, mens den anden mellem ben 7 og 8. Kondensatorens ene ben er forbundet til ben 6 og den anden til GND. Når #RD er lav, skal #WR være høj, og omvendt. For at opnå dette bruges en transistor. Frekvenssignalet fra LM555N sendes gennem en modstand på 10KΩ, og videre til transistorens basis; emitter forbindes til forsyningsspændingen, mens signalet fra kollektor sendes enten til #RD eller #WR. Side 29 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Blok 23: Herunder ses programmet på computeren som registrerer de forskellige data: Programmet har følgende funktioner: Programmet kan registrere oplysningerne, vise de registrerede oplysninger, give besked om dem på computeren og sende SMS’er med de registrerede oplysninger. Programmet er programmeret i Delphi 7.0. Programmeringssproget er objektbaseret Pascal. For at kunne kommunikere med USB-modulet UM245R bruges følgende to filer ”ftd2xx.dll” og ”D2XXUnit.pas” Programmets kildekode er vedlagt som bilag. Afprøvning af produktet: • Senderen kan sende følgende oplysninger til modtageren: Oplysninger om hvornår om den lille lampe er tændt på postkassen, når det bliver mørkt, oplysninger om der er kommet post og oplysninger om postbudet har haft en pakke med. • Senderen kan anvendes på de fleste postkasser med låg eller klap. • Den trådløse forbindelse skal have en rækkevidde på 0m-50m. (afprøvet udendørs). • Modtageren kan registrere oplysningerne og fremvise dem på et LCD-display. Og kan registrere om computeren er tilkoblet så informationerne kan sendes til den. • Modtageren kan sende oplysningerne til computeren via USB-interface, så oplysningerne bliver registreret på computeren og videresendt til en mobiltelefon. Side 30 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering • Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Det trådløse signal kan være indstillet, så man ikke risikerer, at få naboernes postmeddelelser. De overnævnte punkter er blevet testet og de virker efter hængsigten. Her under ses nogle billede af prototypen: Perspektivering: Der kan foretages en del forbedringer af produktet. Det er jo kun en prototype, som ikke er monteret i nogen æske. For at gøre produktet mere brugervenligt skal det nok fremstilles af CMDkomponenter, da det vil gøre produktet mindre og mere smart. Anvendelsesmuligheder for produktet vil primat være ved normale husstande, men også mindre og stører firmaer vil kunne have glæde af produktet. Inden for de normale husstande vil landejendomme, hvor posten leveres ved hovedvejen specielt kunne have glæde af produktet. En anden anvendelsesmulighed vil være vil postbokse, hvor brugeren af postboksen så vil kunne få en besked via internettet eller SMS. Side 31 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Selv om at man kan modtage mange informationer via e-mail vil det normale brev aldrig holde op med at komme. Da vi i dag lever i en teknologisk samfund vil der blive brug for at kunne registrere disse oplysninger elektronisk for at gøre hverdagen nemmere. Vurdering: Vurdering af projektet: Det er lykkes at lave et praktisk produkt med tilhørerne dokumentationen inden for tidsrammen, dvs. at under projektperioden er tidsplanen til dels blevet overholdt. Vurdering af produktet: Produktet virker optimalt og efter de ønskede krav, dog er der ikke blevet foretaget nogen test på, hvor lang tid batteriet kan forsyne sender-boardet og om solcellerne kan nå at lade batteriet op, men det afhænger jo også af hvor meget solen skinner. Konklusion: Det er lykkes at lave en prototype, der opfylder de krav der blev sat fra starten af. Produktet virker efter hensigten og kan anvendes på de fleste postkasser. Der er blevet lavet dokumentation for hvordan produktet er konstrueret. Dokumentationen giver en beskrivelse af de forskellige elementer, der er blevet anvendt. Dokumentationen kan desuden også danne grundlag for en videreudvikling af produktet. Side 32 af 33 El-teknik A Emne: Elektronik til registrering Svendborg Erhvervsskole HTX Afleveringsdato: 30. 04. 2007 Litteraturliste: Bog Elektronik grundbog Elektronik konstruktioner Hjemmeside http://dk.farnell.com/ http://www.vejle-rc.dk/ http://www.rs-components.dk/ Program EAGLE 4.11 Forlag Sinus - Rayan Holm Sinus – Rayan Holm Dato 29-04-2007 29-04-2007 29-04-2007 Brug Tegning af diagrammer og MPLAB IDE v7.51 Mathcad 13 printlayout. Programmering af PIC Beregninger ISBN 87-00-17633-8 87-00-17682-6 ___________________ Frantz Furrer Bilag: OBS alle relevante datablade samt kildekoden til programmet og selve programmet er vedlagt på CD’en. Side 33 af 33
© Copyright 2024