Творческая мастерская Владимира Лутохина - /Сайт Владимира Лутохина

Перейти к контенту

«Ты должен верить в себя - это секрет успеха!»  
(Чарли Чаплин)      

     МОЯ  МАСТЕРСКАЯ      

Начну эту страницу с "головы", управляющей станком "Лути" , а именно - реализация обмена данными между ноутбуком (или другим Windows совместимым компьютером - настольным или планшетом) и контроллером программным способом.
Отправной точкой разработки в этом направлении послужили работы Сергея Кухтецкого (г. Красноярск) и Андрея Синюткина (г. Москва) .
ОГРОМНАЯ  ИМ  БЛАГОДАРНОСТЬ !

Опишу то, что позволит избежать ошибок, которые я испытал на себе. Говорят, что опыт лучший учитель.
Берет дорого, учит долго, но учит доходчиво без забывания преподнесенных уроков :)
Сразу уточню, что исходных текстов программ не будет. Это коммерческая разработка. И это надо понимать.

************************



Здесь в качестве управляющего компьютера (УК) применен нетбук "Lenovo S110". Особых требований к аппаратным ресурсам УК нет. Единственно - чтобы был хотя бы 1 порт USB1 (или USB2), а операционная система Windows XP (Home), Windows 7 (Starter), Windows 8 - на них программное обеспечение УК и контроллера работает надежно уже на нескольких станках. Проверял тестовой программой и "Профессиональные" версии Windows а также Windows 10 Home - никаких отличий: все идет стабильно.
Шнур USB от контроллера подключен в гнездо USB УК ОБЯЗАТЕЛЬНО !!! через пассивный ХАБ DLink1040 (можно и другой) , но у этого короткий хвостик и стоит недорого. Он необходим для "согласования" электрических и временнЫх характеристик контроллера и нетбука. Без него устойчиво связь по USB работала ТОЛЬКО на настольных ПК и больших ноутбуках (и то не на всех ! - программа обмена слетала самопроизвольно, когда ей захочется) . После установки ХАБа на надежность обмена USB перестал влиять тип подключенного компьютера. Итог - запускал специально написанную тестовую программу - 13 миллионов обменов по USB с эхо-контролем за 8 часов работы без единого сбоя тестовой программы. (посылка серии последовательно возрастающих чисел 0-999, которая занимает время 1,1-1,3 секунды - на каждую тысячу обменов. Цикличность посылок около 2 секунд)



Это открытие стоило мне почти 2 месяца жизни: снимал осциллограммы сигналов USB, зацикливал части программ для наблюдения процессов обмена, замерял электрические параметры сигналов, менял компоненты в контроллере и т.д.
*************************************************************************
Все коммутации блоков на приведенной выше блок - схеме расписаны подробно.
Питание адаптера УК и блока питания контроллера подведено от сети 220 Вольт через 2 каскадный фильтр, для подавления дифференциальной и синфазной составляющей помех. Применены дроссели фирм Epcos и Murata (Япония) , специальные помехоподавляющие конденсаторы X2 и Y1. К фильтру обязательно надо подвести и заземление (для сброса помех) .
Для проверки на помехоустойчивость системы, можно использовать простую трубчатую лампу дневного свете (это та, которая около метра в длину и 40 Вт мощности) . Из нее надо удалить помехогасящие конденсаторы, оставив только дроссель и стартер. Получим мощный источник помехи, который уверенно вызывает сбой программы обмена по USB при отсутствии нижеприведенного фильтра.
Надо отметить, что очень часто отсутствует контакт экрана шнура USB со стороны контроллера (разъем тип В: квадратный, если посмотреть в торец.) Для надежного контакта отгните лепестки внутри гнезда этого разъема ("мамы") шилом. Сам корпус разъема типа В , я соединил с землей станины станка через параллельно соединенные помехоподавляющие конденсаторы тип Х2 (0.33мкФ)+ тип Y1 (0,001мкФ). Напрямую это дель нежелательно, т.к. со стороны ноутбука шнур USB соединен с землей через адаптер питания и может (если соединить напрямую) образоваться замкнутый контур, который будет работать как антена, улавливающая помеху.
В механизмах с мощным приводом зачастую используют контакторы для запуска электро двигателей (ЭД). В момент пуска и останова ЭД контакторами генерируется мощнейшая помеха, которая может сбить управляющую программу контроллера. Чтобы нейтрализовать эту неприятность необходимо рядом с катушкой контактора установить LC фильтр: во время экспериментов при поиске решения проблемы я разобрал газонокосилку (триммер), которой пользовался дома и использовал из нее этот фильтр. Там стоял конденсатор типа Х2 параллельно нагрузке. В нашем случае - параллельно катушке контактора, а по каждому проводу питания контактора (нуля и фазы) стоял примитивный дроссель - ферритовое кольцо с наружным Ф=20мм и 6 витков обычного подводящего сетевого провода. Результат был положительный. Запчасти от газонокосилки уехали вместе с первым станком, управляемым от ноутбука к заказчику :))).
При переходе запуска и работы ЭД от частотного преобразователя (которым сейчас комплектуются станки последней модификации) я навсегда избавился от одной из главных причин сбоя программы контроллера, хотя у клиентов продолжают работать 2 станка с контакторами, запускающими 4 Квт ЭД от конденсаторной батареи (200 мкФ рабочей емкости + 600 мкФ запускающей емкости) . И работает все довольно надежно с учетом принятых мер для для блокировки и подавления помех.






ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА ФИЛЬТРА



************************************************************************************************************
Контроллер запитан несколькими напряжениями от типового самого маломощного блока питания настольного ПК. Я это сделал с целью упрощения замены, в случае его выхода из строя - купить можно недорого в любом магазине торгующем компьютерами. Отдельно +5 Вольт от него подается только на ЧИП ATMega-16, другие напряжения - на питание операционников и силовых ключей контроллера. Все напряжения подаются на плату через ПРОХОДНЫЕ керамические конденсаторы 1 мкФ. ЧИП ATMega-16 запускается от супервизора питания, а тактируется внешним кварцевым генератором 16 МГц. По питанию ATMega-16 стоит танталовый конденсатор 47 мкФ. По остальным напряжениям питания стоят фильтрующие керамические конденсаторы 10 мкФ
Абсолютно все входные сигнальные и выходные управляющие цепи а также напряжения питания, включая землю - заведены через ферритовые фильтры - бусины BLM21PG221SN1 (MURATA) сопротивлением на резонансных частотах 220 Ом.

ОБРАТНАЯ СТОРОНА КОНТРОЛЛЕРА





Входная цепь USB соединена с ЧИП ATMega-16 через высоковольтный изолятор ADUM4160, выдерживающий до 5000 Вольт пробивного напряжения.
Выходные сигнапы ADUM4160 согласованы с линиями порта ATMega-16 через стабилитроны с напряжением 3,3 Вольта. Длина этих линий Разъем USB - ADUM4160 - ATMega16 должна быть минимальна, а фильтрующие конденсаторы ADUM4160 должны располагаться не далее 5-10мм от ног.
ADUM4160 сконфигурирован на скорость обмена USB1 (LOW)
Заливка экранов ( 3 раздельных полигона ) ATMega16, аналоговой части и силовой части разделена. Точка соединения этих полигонов с землей питания находится около разъема питания контроллера.
Коробка, куда установлена плата контроллера экранирована алюминиевой или медной фольгой и этот экран соединен с точкой земли станины станка.








Назад к содержимому