हम STM32F030 में जनरेटर या ADC के खिलाफ लड़ाई को नियंत्रित करते हैं

यह किसी भी तरह ऐतिहासिक रूप से STM32F030 परिवार के साथ मेरे लिए काम नहीं करता था, लगभग 5 साल पहले मैंने उनके साथ काम करने की कोशिश की थी और लंबे समय तक अधिकांश बाह्य उपकरणों के अनाड़ी काम पर आश्चर्यचकित था, और फिर उन पर रन बनाए। और दूसरे दिन मुझे अभी भी इस श्रृंखला में लौटना था, कम से कम पैसे के लिए मापने के लिए आवश्यक था एक लीड बैटरी (या श्रृंखला में 4 टुकड़े तक विधानसभा) 8 से 60V तक कम मतदान की आवृत्ति के साथ than 0.1V से भी बदतर सटीकता के साथ।

"हेड-ऑन" समस्या का समाधान केवल वोल्टेज को सही ढंग से मापना संभव बनाता है, जब एडीसी इनपुट का मूल्य 1.5 से अधिक हो ... 1.6 V, अर्थात, रेंज के दूसरे छमाही में, जिसका मतलब आवश्यक 8 के बजाय मेरे लिए 30 ... 60 V था। .60V। मुख्य समस्या 0 ... 1.6V की सीमा में थी, यह सब ऐसा लग रहा था कि मेरा वोल्टेज डिवाइडर "फ्लोटिंग" था या ADC (V _Ref ) के लिए संदर्भ वोल्टेज बेहद अस्थिर था।

समस्या को जल्दी से हल करना आवश्यक था, भले ही सबसे सुरुचिपूर्ण तरीके से न हो, लेकिन कम से कम स्पष्ट बैसाखी के बिना। ऐसा करने के लिए, पहले समस्या का अध्ययन करना और यह समझना आवश्यक था कि "पैर कहाँ से बढ़ते हैं", और फिर इस समस्या को समाप्त करें। यदि यह काम नहीं करता है, तो कम से कम इसे पाने के लिए अंत में एक काम करने वाला उपकरण प्राप्त करें और इसे ग्राहक को भेजें।

कार्य का सार

सामान्य तौर पर, मैं लंबे समय से इस तरह की ट्रिफ़ल से निपटने की कोशिश नहीं कर रहा था, लेकिन फिर एक रिश्तेदार मेरे पास आया, और अंशकालिक एक अच्छा व्यक्ति जो उन विषयों पर भी काम करता है जो मेरे करीब हैं - वह मॉस्को क्षेत्र में कहीं न कहीं छोटे एसईएस एकत्र करता है। मैं मना नहीं करना चाहता था, और उस क्षण भी मुझे यह कार्य "लोहे के कुछ घंटे + कोड के कुछ घंटे" लग रहा था। अल्टियम डिजाइनर में इस परियोजना ने वास्तव में मुझे कुछ घंटों का समय दिया, लेकिन एडीसी के खिलाफ लड़ाई को पूरी शाम खाया गया, इसलिए मैंने जानकारी साझा करने का फैसला किया ताकि दूसरों का समय बर्बाद न हो।

डिवाइस स्वयं बेहद सरल है, एल्गोरिथ्म इस प्रकार है:

• 1 ... 4 श्रृंखला से जुड़े लीड बैटरी की विधानसभा पर वोल्टेज को मापें;
• यदि वोल्टेज "लोअर थ्रेशोल्ड" से कम है, तो रिले को बंद करें और यह जनरेटर को चालू करता है, जो हमारी बैटरी को चार्ज करता है;
• यदि वोल्टेज "लोअर थ्रेशोल्ड + हिस्टैरिसीस" से ऊपर उठता है, अर्थात, बैटरी को थ्रेसहोल्ड पर चार्ज किया जाता है, तो जनरेटर को बंद कर दें;
• यदि वोल्टेज "ऊपरी दहलीज" से ऊपर है, तो हम केवल मामले में जनरेटर को चालू करने पर रोक लगाते हैं।

वह सब है! उदाहरण: एक 12V बैटरी है और पलटनेवाला इससे संचालित होता है। यदि वोल्टेज "निचली सीमा" से नीचे चला जाता है, तो डिफ़ॉल्ट 10.2V है, फिर जनरेटर चालू करें। यदि बैटरी पर वोल्टेज "कम दहलीज + हिस्टैरिसीस" तक बढ़ गया है, तो इसे बंद कर दें। डिफ़ॉल्ट रूप से, हिस्टैरिसीस 2V पर सेट होता है और इसकी आवश्यकता होती है ताकि गैसोलीन जनरेटर जल्द से जल्द कट न जाए क्योंकि यह बैटरी को 10.3V से थोड़ा चार्ज करता है। निरंतर / बंद से, जनरेटर बस मर जाएगा। ठीक है, बस के मामले में, सुरक्षा: यदि बैटरी पर वोल्टेज 14.4V से ऊपर है, तो जनरेटर को बिल्कुल चालू न करें।

एल्गोरिथ्म सरल और सीधा है, इसके अलावा, एक छोटा मेनू बनाना आवश्यक था ताकि तीन चर बदले जा सकें: "निचली दहलीज", "हिस्टैरिसीस", "ऊपरी दहलीज"। कुछ भी जटिल नहीं है, लेकिन शैतान विवरण में है।

प्रारंभ में, कंपनी जहां रिश्तेदार काम करता है, समान कार्यक्षमता वाले चीनी उपकरण का उपयोग करता है। मामूली कमियों में से - हिस्टैरिसीस को बदलना असंभव था, शक्ति के लिए 5 वी के अतिरिक्त स्रोत और केवल 30 वी के माप की आवश्यकता थी, अर्थात 1 या 2 बैटरी के लिए। बड़े minuses के - चीनी उपकरण कभी-कभी गैसोलीन जनरेटर की शुरुआत के समय जमा देता है और रिबूट करता है जिसे उसने नियंत्रित किया था। अंतिम "सुविधा" सिर्फ चीनी निर्णय को छोड़ने के प्रयास का कारण बन गया।

वे मुझसे इन सभी नुकसानों को खत्म करना चाहते थे और डिवाइस की कीमत चीनी की तरह थी, यानी $ 10। इस मामले में "शैतानी trifle" यह था कि वे केवल $ 20-30 टुकड़ों के बैच में मेरे लिए एक तैयार डिवाइस खरीदना चाहते थे, हालांकि यह स्थिर और अक्सर पर्याप्त था। यही है, मुझे एक छोटी सी श्रृंखला में चीनी की तुलना में डिवाइस को बहुत बेहतर और बहुत सस्ता बनाना था, मुझे भविष्य में भी पैसा कमाने की जरूरत है। हाँ, पहले 10 मिनट में मैं भी मजाकिया था, लेकिन जब तक मुझे इस स्थिति का एहसास हुआ, मैंने पहले ही कहा "हाँ", यानी मेरे लिए वोल्गा से आगे कोई जमीन नहीं थी ...

आयरन की समस्या का समाधान

जैसा कि मैंने ऊपर लिखा था, जनरेटर की शुरुआत के दौरान मुख्य समस्या डिवाइस का अस्थिर संचालन है। नतीजतन, एलीएक्सप्रेस वाला एक चीनी उपकरण परीक्षण और अनुसंधान के लिए खरीदा गया था। "सिर के विध्वंस" का मुख्य कारण जनरेटर में नहीं था, लेकिन रिले में :)) बिजली की आपूर्ति पर स्विच करने के समय, लगभग 25V के आयाम के साथ एक पल्स 3.3V बस से गुज़री, जिस तरह का संकेत दिया गया ... हस्तक्षेप भी सिग्नल सर्किट में चला गया। चीनी सर्किट में, इस तरह की समस्या का मुकाबला करने के लिए, LL4148 डायोड खड़े हुए, जिसने हस्तक्षेप के मार्ग को अवरुद्ध कर दिया। यह उपकरण के टेबल पर सामान्य रूप से काम करने के लिए पर्याप्त निकला, लेकिन बाहरी अतिरिक्त हस्तक्षेप जैसे कि जनरेटर और अन्य उपकरण के ढेर में नहीं। स्थायी रूप से उपर्युक्त वर्णित से छुटकारा पाने के लिए, मैंने "ऑप्टोकोप्लायर + डीसी / डीसी" के एक समूह के माध्यम से गैल्वेनिक अलगाव का उपयोग करने का निर्णय लिया, जिसने विद्युत संपर्क और नियंत्रण रिले कॉयल और सर्किट के बाकी हिस्सों के बीच हस्तक्षेप का रास्ता पूरी तरह से समाप्त कर दिया।



इस समाधान का एक विकल्प एक सामान्य मोड चोक के साथ-साथ बिजली आपूर्ति फिल्टर की जटिलता के साथ सुरक्षात्मक टीवीएस डायोड का उपयोग था। लेकिन ऐसा सामूहिक खेत क्यों? डीसी / डीसी लगाना आसान है, लेकिन व्यवहार में यह और भी सस्ता निकला - चीनी मॉड्यूल मॉर्न्सन B0505S-1WR2 ने मुझे $ 0.4 की लागत के साथ एक सामान्य-मोड चोक की लागत के साथ लगभग $ 0.32 का खर्च किया।

नतीजतन, इस तरह के निर्णय और प्रोटोटाइप परीक्षण के बाद, डिवाइस ने कलाश्निकोव हमला राइफल के रूप में काम करना शुरू कर दिया और रिबूटिंग के साथ समस्याएं दूर हो गईं। सामान्य तौर पर, मैं थोड़ा हैरान हूं कि रिले + थोड़ा जनरेटर अभी भी एसटीएम-क्यूयू को रिबूट करने के लिए मजबूर किया गया है, चीनी डेवलपर्स, सिद्धांत रूप में, सब कुछ अच्छी तरह से किया था: रीसेट करने के लिए 10 kOhm + 0.1 uF, शक्ति पर कैपेसिटर को अवरुद्ध करना, फेराइट मोतियों, सब कुछ था, लेकिन यह वैसे भी एक जैसा निकला। पर्याप्त नहीं है।

"चीनी" का दूसरा माइनस अतिरिक्त बिजली की आवश्यकता थी, जाहिरा तौर पर डीसी / डीसी पर बचाया। मैंने माथे में समस्या को हल किया - मैंने इनपुट सिग्नल से शक्ति ली, सीधे एक कनेक्टर से। ऐसा करने के लिए, आपको बस dc / dc लगाना होगा, जो कम से कम 4 * 14.4V, यानी 6.6V को पचाएगा। मेरी पसंद LMR16010PDDAR पर गिरी। सबसे पहले, यह टेक्सास है और यह है। दूसरे, एशियाई साथियों ने सुझाव दिया कि मैं इस चिप को बहुत सस्ते में ले जा रहा हूं।

पिछले पैराग्राफ ने बड़े पैमाने पर तीसरे माइनस का फैसला किया - श्रृंखला में 4 बैटरी तक कनेक्ट करने की क्षमता। डीसी / डीसी आसानी से 60 वी पचता है, केवल 72 ... 73 वी पर बाहर जलाने की कोशिश करना शुरू कर देता है, इसलिए अधिकतम 57.6 वी निश्चित रूप से उसके लिए डरावना नहीं है। सामान्य रूप से वोल्टेज विभक्त को परवाह नहीं है कि इनपुट कितना है, इसलिए सब कुछ न्यूनतम प्रयास के साथ तय किया गया था।

आप यह देख सकते हैं कि यह सब कैसे आरेख में यहां लागू किया गया है - पीडीएफ । योजना काफी बड़ी है, इसलिए मैंने इसे एक तस्वीर से नहीं भरा। वैसे, पीडीएफ में आप मुद्रित सर्किट बोर्ड के साथ आयाम भी देख सकते हैं, लेकिन अलौकिक कुछ भी नहीं है।

नतीजतन, पहले परीक्षण बैच के लिए 10 उपकरणों के घटकों का आदेश दिया गया था, और विधानसभा के बाद यह इस तरह निकला:



यह घटना के बिना नहीं था - जब मैंने डीसी / डीसी मॉड्यूल के लिए घटक बनाया तो मैंने पैरों को 1 और 2 स्थानों पर मिलाया, मुझे थोड़ा खेत लेना पड़ा। हालांकि मैंने इसे बाद के बोर्डों पर अधिक सावधानी से किया ताकि किसी का ध्यान न जाए, फोटो में बोर्ड मेरे साथ डिबगिंग टूल के रूप में या सॉफ्टवेयर सुधार के लिए बना रहा यदि ग्राहक परीक्षण के दौरान कुछ लेकर आया हो।

लड़ाई एडीसी सटीकता

अब लेख के मुख्य भाग पर चलते हैं। जैसा कि मैंने लेख की शुरुआत में लिखा था, F030 ADC त्रुटिपूर्ण निकला, यानी डिवाइस के इनपुट पर 30 ... 32V के वोल्टेज तक, रीडिंग 15 तक विचलन के साथ तैरती थी ... 20%, और फिर त्रुटि आसानी से गायब हो गई। एक चीज ने मुझे प्रसन्न किया - पहली नज़र में, विचलन में कुछ नियमितता थी, जिसका अर्थ है कि यह कोई यादृच्छिक त्रुटि नहीं है और आप इसे ट्रैक कर सकते हैं और इसे ठीक करने का प्रयास कर सकते हैं।

आइए त्रुटि के बारे में थोड़ा और विवरण लेते हैं ... रूपांतरण के बाद, एडीसी कच्चे डेटा को डीआर रजिस्टर पर भेजता है, जिसमें 0 से 4095 (2 ¹² ) का मान होता है। इस मान को वोल्टेज में बदलने के लिए, आपको इसे परिमाणीकरण कदम से गुणा करना होगा। मेरे मामले में, वीडीडीए पिन पर वोल्टेज, जिसमें से एडीसी समर्थन लेता है, 3.3072V था और, तदनुसार, चरण 3.3072V / 4096 = 0.000807V है, मैंने इसे 0.0008 पर गोल किया। डिवाइस के इनपुट पर वोल्टेज प्राप्त करने के लिए, प्राप्त वोल्टेज को वोल्टेज विभक्त के गुणांक से गुणा किया जाना चाहिए, मेरे मामले में ऊपरी बांह में रोकनेवाला 100 kOhm है, और निचले हाथ में 4.7 kOhm, जो विभक्त को 22.2765 देता है। इसके आधार पर, डिवाइस के इनपुट पर वोल्टेज, यानी बैटरी वोल्टेज, सूत्र का उपयोग करके पाया जाता है:

float voltageReference = 0.0008; float voltageDivider = 22.2765; adcVoltageResult = (float)adcData * voltageReference * voltageDivider; 

यह पता चला है कि ADC1-> DR डेटा को पढ़ने के बाद, उन्हें टाइप फ्लोट में बदल दिया जाता है और बस गुणांक द्वारा गुणा किया जाता है, जो स्थिरांक होते हैं, और हम सामान्य वोल्ट में परिणाम प्राप्त करते हैं। व्यवहार में, यह पता चला कि सटीकता के साथ सब कुछ बहुत खराब है।

हैनलोन के रेजर को याद करते हुए, मैं उस जगह की तलाश करने लगा, जहां मैंने गलती की थी। पहले मैंने वीडीडीए के पैर पर वोल्टेज की जांच की, मैंने सोचा कि यह किसी तरह तैरता है और इनपुट वोल्टेज पर निर्भर करता है, उदाहरण के लिए, एलडीओ दोषपूर्ण है। एक डेस्कटॉप मल्टीमीटर के साथ सशस्त्र, उसने वीडीडीए पर वोल्टेज की निगरानी की और इनपुट वोल्टेज को 8 से 60V में बदल दिया, जबकि वीडीडीए के पैर पर वोल्टेज 3.3072V पर मृत हो गया, केवल निम्नलिखित 2 संकेत तैरते थे, जो 10-प्रतिशत रैखिक गेज के लिए बहुत अच्छा है।

संभावित त्रुटि के लिए अगला स्थान वोल्टेज डिवाइडर था। हालांकि यह मुझे अजीब लगा कि बॉर्न के प्रतिरोधक floating 0.1% तैर रहे हैं ताकि डेटा में 20% तक की त्रुटि हो और यह त्रुटि गैर-रैखिक हो। मैंने एक ही प्रयोग किया: मैंने मल्टीमीटर के साथ विभक्त के बाद वोल्टेज को मापा, और 0.5V चरणों में इनपुट वोल्टेज को बदल दिया, और परिणामस्वरूप, विभक्त गुणांक भी 22.2768 पर कसकर तय किया गया।

उस क्षण, यह दिलचस्प होने लगा। केवल एक घटक था जिस पर मुझे संदेह हो सकता था - LMV611MFX ऑपरेशनल एम्पलीफायर। यह ऑप amp एक वोल्टेज अनुयायी के रूप में शामिल है। वोल्टेज से पहले और बाद में यह 4 दशमलव स्थानों तक समान था। अजीब बात है ... डेटशीट के अनुसार यह खराब नहीं है और यह एक ही टीआई है, मैंने इस पर संदेह किया, लेकिन इसे जांचने का फैसला किया, क्योंकि यह इस opamp कभी नहीं किया जाता है। बस के मामले में, मेरे पसंदीदा और OPA320 परियोजनाओं के एक ढेर में परीक्षण किया, जो मुझे कॉइल में है, उसकी जगह पर मिलाप किया गया और उसने वही परिणाम दिखाया।

अंतिम घटक बने रहे - एमके, अर्थात् इसके एडीसी। एसटीएम का उपयोग करने के वर्षों में, मैं उनके उत्पादों पर भरोसा करता था, खासकर जब से मैं केवल मूल लेता हूं, इसलिए मैंने एमके के बारे में सोचा। पहली चीज जो मैंने सोचा था कि मैं जांच करना भूल गया या उसने गलत किया। संदर्भ पुस्तिका में उपयोगी, उन्होंने न केवल ADC बिट को शून्य लिखकर ADC में कटौती करने की मांग की, बल्कि ADDIS बिट में 1 और DMAEN बिट में 0 सेट किया। अंतिम 2 कदम नहीं उठाए गए हैं, आमतौर पर मैं एडीसी को काट देता हूं और सब कुछ अच्छी तरह से काम करता है, परिणामस्वरूप, मैंने अंशांकन के साथ कोड का एक टुकड़ा सही किया:

  /* disable ADC */ if (ADC1->CR & ADC_CR_ADEN) { ADC1->CR |= ADC_CR_ADDIS; while (ADC1->CR & ADC_CR_ADEN) {} } /* calibrate ADC */ ADC1->CR |= ADC_CR_ADCAL; while(ADC1->CR & ADC_CR_ADCAL) {} /* reset configuration */ ADC1->CFGR2 = 0; /* enable device */ ADC1->CR = ADC_CR_ADEN; while(!(ADC1->ISR & ADC_ISR_ADRDY)); 

दुर्भाग्य से, इसने मदद नहीं की और निम्नलिखित प्रयोग करने का फैसला किया ... मैंने पहले से ही गुणांक की जांच की और वे 100% सही हैं, इसलिए मैं प्रयोगशाला बिजली की आपूर्ति से इनपुट पर वोल्टेज लागू करूंगा, इसे बदलूंगा और सात-खंड संकेतक पर एडीसी माप के कच्चे परिणाम प्रदर्शित करूंगा, और फिर इसकी तुलना इसके साथ क्या करूं क्या तुम सच में मापा के साथ वहाँ होने के लिए। परिणामस्वरूप, मुझे निम्नलिखित परिणाम प्राप्त हुए:



जैसा कि आप देख सकते हैं, सैद्धांतिक ग्राफ में उत्कृष्ट रैखिकता है, क्योंकि लोहे से जुड़ा नहीं। वास्तविक डेटा पर आधारित ग्राफ भी न्यूनतम विचलन के साथ लगभग रैखिक है। वास्तव में, वास्तविक डेटा के साथ ग्राफ को एक निश्चित स्थिरांक के समानांतर स्थानांतरण द्वारा सैद्धांतिक ग्राफ के साथ जोड़ा जा सकता है। इलेक्ट्रॉनिक्स की भाषा में बात करें तो ADC में एक ऑफसेट है!

उस डेटा के अनुसार जिस पर ग्राफ़ बनाए गए थे, मुझे पता चला कि एडीसी में 71 ... 73 चरणों के विभिन्न बिंदुओं पर एक ऑफसेट है। यही समस्या थी, और मैंने सोचा कि "गैर-रैखिकता" क्योंकि 10 वी पर 71 चरणों की शिफ्ट लगभग 14% है, और 30 वी में यह पहले से ही 4% है। यही है, यदि आप% में विचलन का ग्राफ बनाते हैं, तो निर्भरता का एक घातीय रूप होगा, लेकिन ऐसा ग्राफ दिलचस्प नहीं है।

यह तय किया गया था कि परिणामों को स्पष्ट करने के लिए, एक अन्य चर को सूत्र में पेश करने का प्रयास करें, जो मेरे मूल्यों को स्थानांतरित कर देगा और निम्न रूप होगा:

 uint16_t offsetVoltage = 72; float voltageReference = 0.0008; float voltageDivider = 22.2765; adcVoltageResult = ((float)(adcData+offsetVoltage))*voltageReference*voltageDivider; 

इन सरल जोड़तोड़ के बाद, मेरे डिवाइस ने वोल्टेज को सही ढंग से मापना शुरू कर दिया और डेटा तैरना बंद हो गया। उस क्षण तक, यह 72 * 0.0008V * 22.2768 = 1.28V पर झूठ बोला था, जो एक बैटरी के नियंत्रण के मामले में बहुत महत्वपूर्ण है। लीड बैटरी निश्चित रूप से ली-आयन की तरह नहीं फटती है, लेकिन यह अभी भी जल्दी से दुर्घटनाग्रस्त हो जाती है, खासकर अगर इसे लगातार 10.2V तक नहीं बल्कि 8.92V तक डिस्चार्ज किया जाता है।

लोहे के एक छोटे से टुकड़े के बारे में ऐसी एक छोटी सी कहानी है। मुझे आशा है कि कोई व्यक्ति इस सामग्री को उपयोगी या कम से कम पढ़ने के लिए दिलचस्प पाएगा। इन सभी ADCs और अन्य गंदा चीजों के साथ सावधान रहें :))

युपीडी। olartamonov बहुत उत्साह से लोगों को मूर्ख नहीं बनाने और संदर्भ मैनुअल से अंशांकन कोड का उपयोग करने के लिए कहता है - खुशी के साथ बदलाव किया। दुर्भाग्य से, मेरे मामले में, इसने स्थिति को नहीं बदला और पाली कहीं नहीं गई। शायद समस्या चिप में ही है। जैसा कि राज्य विभाग के निर्देशन में नकली उत्पादों को फेंक दिया गया

प्रतियोगिता

PCBway कामरेड के बीच तकनीकी परियोजनाओं के बीच एक प्रतियोगिता हो रही है, कोई भी भाग ले सकता है। नियम सरल हैं। आपकी परियोजना के लिए मुद्रित सर्किट बोर्ड मुफ्त में करेंगे। और सबसे महत्वपूर्ण पुरस्कार! आपके पेपाल + वर्चुअल मुद्रा पर अमेरिकी सज्जनों के साथ ये कुछ हरे कागज हैं, जिनके लिए आप मुद्रित सर्किट बोर्ड + सम्मान और सम्मान आदेश दे सकते हैं + सीआईएस :) के बाहर कहीं नौकरी की पेशकश का अवसर :) मैं विशेष रूप से छात्रों को भाग लेने की सलाह देता हूं, तकनीकी स्तर बहुत अधिक नहीं है , हालांकि पिछले प्रतियोगिताओं के अनुभव से बहुत मजबूत परियोजनाएं हैं, इसलिए एक "मजबूत" DIY बॉक्स आसानी से विजेताओं में मिल सकता है!