Plošný spoj – napájecí modul

Různé moduly vyžadují různá napájecí napětí. Proto jsem navrhnul napájecí a diagnostický modul.

Primární baterie bude mít napětí 9V. Z této hodnoty pomocí dvou nastavitelných regulátorů získáme 3.8V a 3.2V.

Doplňková napětí 5V a 3.3V získáme přímo ze Seeeduina (pouze pro malé proudové odběry).

Zařadil jsem i měření napětí baterie, které je pomocí odporového děliče sníženo na přípustný rozsah analogového vstupu Seeeduina – 5V. Pro měření odebíraného proudu je zařazen modul ACS712, jehož princip jsem nastínil v předchozím článku.

schema a DPS - czANSO napájecí modul

schema a DPS - czANSO napájecí modul

Měříme proud pomocí ACS712

Pro dobrou diagnostiku našeho systému budeme měřit napětí hlavní baterie a také proud, který je právě odebírán. K tomuto účelu jsem zakoupil modul ACS712 Board.

ACS712 Breakout

ACS712 Breakout

Tento modul dokáže měřit průchozí proud až do hodnoty 5A.
Uvnitř pouzdra je Hall effect proudový senzor , který pracuje na následujícím principu:

Hall Effect

Hall Effect - princip

Směr proudu označuje j, magnetické pole B a napětí U (neboli rozdíl potenciálů – měříme kolmo k j a B).

Hallův jev je proces generace Hallova elektrického pole v polovodiči za současného působení vnějšího elektrického i magnetického pole. Důsledkem toho se hromadí na jedné straně látky záporný náboj a na straně druhé náboj kladný. Díky tomu, že póly mají různý potenciál, vzniká Hallovo napětí.

Proud tedy změříme nepřímo pomocí generovaného napětí. Modul potřebuje pouze napájení 5V, zem GND a několik filtračních kondenátorů. Výstupem je analogová hodnota napětí na pinu Vout. Tu potom změříme jednodušše pomocí analogového vstupu Seeeduina. Tento vstup má 10-bitové rozlišení a proto napětí 0V přečteme jako hodnotu 0 a napětí 5V jako hodnotu 1024.

Měřením jsem zjistil, že proud 0mA generuje napětí uprostřed rozsahu, tedy 2.5 V

Provedl jsem jeden test, kdy jsem nejprve změřil proudový odběr několika vysoce-svítivých diod pomocí multimetru:

Měření proudu multimetrem

Měření proudu multimetrem

Následně jsem vyzkoušel změřit proudový odběr naším ACS712 modulem a na seriový výstup posílal naměřenou hodnotu:

Měření proudu pomocí modulu ACS712

Měření proudu pomocí modulu ACS712

Jak je vidět, měření odpovídá až na běžnou odchylku, neboť modul ACS712 má minimální krok proudu, který je schopen rozeznat.

Plošný spoj – GSM/GPRS modul

Plošný spoj tohoto modulu bude zřejmě největší ze všech. Velké místo zabírá zejména breakout board pro samotný modul GM862 (pomocí kterého budeme posílat sms s pozicí balonu).

Na schematu jsou vyřešeny spínací bloky pro ON/OFF a RESET. Dále úprava logických úrovní mezi procesorem a GSM modulem a LED dioda zobrazující aktuální stav připojení k síti.

Pro velký obrázek klikněte:

schema a DPS - czANSO GSM/GPRS modul

schema a DPS - czANSO GSM/GPRS modul

Plošný spoj – GPS modul

Díky tomu, že jsme zakoupili GPS modul Copernicus na desce DIP, odpadla náročná práce s pájením miniaturních SMD kontaktů samotného modulu. Přesto jsem vyrobil ještě jednu desku, která už bude mít pouze napájecí a datové rozhraní.

Rozmístění součástek plně podlehlo požadavku jednostranného plošného spoje.

Konektor SV2 bude sloužit pro nastavení ovládání signálu RESET.

Pozice jumperu:
1-2 = reset nepoužit
2-3 = ovládání resetu externě mikroprocesorem

schema a DPS - czANSO GPS modul

schema a DPS - czANSO GPS modul

Nové součástky pro Eagle schémata

Obchod SparkFun Electronics obsahuje stovky skvělých součástek a desek. Pro jednodušší práci při vytváření elektronických schémat vznikl projekt SFE (SparkFun Elect.) Library Eagle. Takto knihovna součástek obsahuje stovky zařízení, jejich schemat a fyzických pouzder pro tvorbu PCB (plošných spojů).

Ovšem my jsme zakoupili několik desek a zařízení, které nejsou v této skvělé knihovně obsaženy. Jsou to:

ACS712 Breakout
GPS Copernicus DIP Module
GM862 Evaluation Board – Basic 50-Pin

Proto jsem se rozhodl tyto boardy vytvořit jako samostatné součástky a dát k dispozici, kdyby je chtěl také někdo použít. Pojmenoval jsme ji czANSO device library – ke stažení zde.

Zde je souhrný obrázek (po kliknutí se otevře originální velikost):

czANSO device library

czANSO device library