Jedan PWM period je nedeljivi vremenski okvir, i fakor ispune je potrebno upisati samo jednom, na početku nove PWM periode. PWM signal generator u toku sledećeg PWM perioda automatski generiše odgovarajući PWM signal. Ukoliko imamo tri takve grane, možemo paralelno zadati srednje vrednosti napona tri grane PWM invertora, važeće u svakoj novoj PWM periodi. U slučaju jedne grane, naponski PWM signal je prikazan na slici br.1.

Slika br.1 Rad jedne grane naponskog invertora.

Uprošćeno, srednja vrednost izlaznog napona proporcionalna je upisanom faktoru ispune

 Kako radi PWM modul? U analognoj tehnologiji se PWM signal generiše iz kontinualnog nosećeg signala (testera ili trougao) dobijenog na izlazu signal generatora. Perioda ovog signala (Tpwm) je definisana izborom kondenzatora C, amplitude struje strujnog izvora kao i položaj potenciometra P1. Generisani testerasti signal se dalje poredio sa referentnim signalom (koji reprezentuje naponsku komandu ili analogni ekvivalent faktora ispunu) korišćenjem analognog komparatora. Naravno, postojao je problem signalnog šuma ili promene parametara ovih kola.

Slika br.2 Analogni PWM generator (Ovako ne treba da radi)

 Postoje dva osnovna tipa nosioca PWM signala, to su testerasti i trougaoni nosioc.

Slika br.3 PWM signal sa testerastim i trougaonim nosiocem

 U digitalnoj tehnici se čitava priča o generisanju PWM signala završava u jednom zasebnom perifernom modulu, koji se ugrađuje u mikrokontroler ili DSP. Ovaj modul potpuno samostalno generiše PWM signal i oslobađa mikroprocesor (korisnički program) ove aktivnosti. U ovom modulu se analogni signal generator nosećeg PWM signala zamenjuje timer modulom koji definiše Tpwm i mnogo je precizniji i otporniji na šum. Perioda PWM signala se definiše tokom inicijalizacije upisom u registar PWM PERIOD i izborom delitelja frekvencije. Nadalje, analogni komparator je zamenjen digitalnim, čiji izlaz je potpuno definisan i neosetlji na šum. Faktor ispune PWM signala se definiše upisom u PWM duty cycle registar, čiji se sadržaj u svakom novom PWM clock periodu poredi sa vrednošću PWM timera. Uprošćena digitalna periferija za automatsko generisanje PWM signala jedne grane je data na sledećoj slici. Tačnost digitalno generisanog PWM signala zavisi od periode clock signala i od broja bitova PWM registara.

Slika br.4 Uprošćen blok dijagram PWM modula u sklupu mikrokontrolera namenjenog kontroli motora.

 PWM jedinica pomaže pri generisanju različitih izlazanih signala. Bitno je da mikroprocesor pripremi odgovarajući modulišući faktor ispune za svaku novu PWM periodu. Time on moduliše noseći PWM signal, koji automatski bez pomoći i opterećenja procesora generiše PWM modul. U zavisnosti od tipa modulišućeg signala dobija se DC ili AC signal i regulišu se različiti tipovi motora, kao što je prikazano na sledećoj slici.

Slika br.5 Testerasti i trougaoni nosioc.

Sva dalja objašnjenja možete pronaći pronaći u sledećim materijalima: Primena mikroprocesora u energetici – mikroprocesor i mikrokontroler

The post PWM signal generator appeared first on Automatika.rs.

 Mikroprocesor je programabilna digitalna elektronska komponenta. On obuhvata sve funkcije centralne procesorske jedinice (CPU) u jednom integrisanom kolu. Prvi mikroprocesor je radio sa 4-bitnim podacima, dok se danas uveliko koriste 64-bitni mikroprocesori. Mikroprocesor uglavnom služi u PC okruženju, ali i u industriji gde se koristi u embedded systemima (kompjuterski sistemi specijalne namene namenjeni za izvršenje jedne ili više specijalnih funkcija).

 Pre nastanka mikroprocesora, tipičan CPU se realizuje spajanjem više diskretnih IC kola i tranzistora. Prvi mikroprocesor predstavlja celu CPU u jednom čipu, čime se umanjuje cena i uvećava pouzdanost rada sistema. Ovo je bilo tako dobro rešenje da mikroprocesor dalje doživljava pravi bum. Evolucija mikroprocesora približno prati Moorov zakon po kome se njegova kompleksnost, uz istu cenu, dvostruko uvećava svakih 18 meseci.

 Tri kompanije sa tri projekta približno u isto vreme dolaze do prvog mikroprocesora: kompanija Garrett AiResearch sa Central Air Data Computer, kompanija Intel sa 4004 i kompanija Texas Instruments sa TMS 1000.

 Godine 1968., Garrett AiResearch počinje projekat digitalnog sistema namenjenog za zamenu postojećeg elektromehaničkog sistema korišćenog za kontrolu leta lovca F-14 Tomcat, za američku mornaricu. Dizajn baziran na MOSFET–ima je završen 1970.godine, sadrži više paralelnih mikroprocesora i sistem radi sa 20-bitnim podacima. Ali, mormarica ne dozvoljava da se ovaj rad objavi sve do 1997.godine tako da ovo rešenje nije poznato. Texas Instruments (TI) razvija 4-bitni mikroprocesor TMS 1000 kao i prvi embedded sistem, verziju TMS1802NC koja je namenjena za rad u kalkulatoru (specijalna primena). Intel razvija svoj prvi 4-bitni mikroprocesor 4004, 1971.godine.

Prvi 8-bitni mikroprocesori

 Nakon 4004, Intel proizvodi 1972.godine 8008, prvi 8-bitni mikroprocesor. Zatim nastaju veoma uspešni Intel 8080 (1974) i Zilog Z80. Konkurencija na tržištu se pojačava pojavom mikroprocesora Motorola 6800, avgust 1974.godine, na osnovu kojeg se dalje razvija u MOS tehnologiji 6052, 1975.godine, koji predstavlja oštru konkurenciju Z80 tokom 80-tih godina. Oba mikroprocesora, Z80 and 6502, su jeftina i prosta, i imali su potrebu za dodatnim okruženjem (kontroler, memorije, itd..). Usled te potrebe razvija se i potrebno okruženje čime dolazi do nastanka prvog kućnog kompjutera. CMOS verzija (umanjeni gubici i grejanje) mikroprocesora 65C02 nastaje 1982.godine.

Prvi 16-bitni mikroprocesori

 Prvi 16-bit mikroprocesor (sa više čipova) je bio National Semiconductor IMP-16, 1973.godine. Prvi 16-bitni mikroprocesor u jednom čipu pravi TI , TMS 9900. Nakon njega nastaje i TMS 9980, koji je konkurencija Intelovog 8080, Western Design Center (WDC) razvija CMOS verziju 65816, kao 16-bitnu verziju WDC CMOS 65C02 u 1984.godini. 65816 postaje osnova Apple IIgs i Super Nintendo Entertainment System, što ga čini najpopularnijim 16-bitni dizajnom.

 Na osnovu 8080, Intel je načinio 16-bitni Intel 8086, prvi član x86 familije koja postaje osnova modernih PC-a. Prenošenje software–a sa 8080 na 8086 je bilo prilično jednostavno, što uvećava popularnost 8086. 8088, verzija 8086 sa spoljnom 8-bitnom magistralom za podatke se ugrađuje u IBM PC, model 5150. Nakon 8086 i 8088, Intel razvija 80186, 80286 i 1985.godine, 32-bitni 80386. Veoma važna stvar u vezi ove serije je kompatabilnost, mogućnost primene jednog programskog paketa na svim verzijama mikroprocesora ove serije.

Prvi 32-bitni mikroprocesori

 Najpoznatiji 32-bitni mikroprocesor je MC68000, 1979.godine. Nazivan je 68K, imao je 32-bitne registre i 32-bitnu arhitekturu, ali 16-bitnu internu magistralu za podatke, kao i 16-bitnu spoljnu magistralu da bi se umanjio broj pinova. Imao je i 24-bitnu adresnu magistralu (16 megabajta adresnog prostora – što je ogromno za to vreme) i za to vreme veoma veliku brzinu rada. Ugrađivan je računare kao što su Apple Lisa i Macintosh, Atari ST i Commodore Amiga. Intelov prvi 32-bitni mikroprocesor je iAPX 432, 1981.godine, ali nije uspeo usled loših performansi. Motorola nastavlja razvoj 32-bitnhih procesora sa MC68010 i MC68020. MC68020 nastaje u 1985.godini i ima 32-bitnu magistralu za podatke i adrese.

Prvi 64-bitni mikroprocesori

 Iako su počeli da se javljalju već 90-tih godina, 64-bit mikroprocesori ulaze u PC računare tek nakon 2000 godine. AMD čini prvi 64-bit procesor AMD64, 2003.godine. Zatim Intel pravi x86-64 čip, i time počinje era 64-bitnih procesora. Oba procesora mogu da rade i sa 32-bitnim aplikacijama kao i sa novim 64-bitnim softverom. Nastaju 64-bit Windows XP, Windows vista x64, Linux and Mac OS X , koji rade sa 64 bita i maksimalno koriste ove procesore.

Sva dalja objašnjenja možete pronaći pronaći u sledećim materijalima: Primena mikroprocesora u energetici – mikroprocesor i mikrokontroler

The post Razvoj prvih mikroprocesora do 64-bitnih appeared first on Automatika.rs.

Osnovne karakteristike dsPIC30F4011 su:

• Modifikovana RISC CPU (Reduced Instruction Set Controler), 84 instrukcije
• Modifikovana Harvard arhitektura magistrala (omogućava paralelan prenos instrukcija i podataka ka CPU)
• 24-bitna širina instrukcija, 16-bitna širina memorijskog prostora
• 48 KB FLASH – memorije za program (16K instrukcija)
• 2 KB interne RAM – memorije za podatke
• 16 x 16-bita radnog registarskog niza – interni registri za rad sa podacima i privremeno čuvanje rezultata
• 1 KB EEPROM – memorije za čuvanje programa i/ili parametara
• Do 30 MIP operacija:
– DC do 40 MHz na ulazu spoljnog (eksternog) takta
– 4 MHz-10 MHz na ulazu oscilatora sa aktivnim PLL (4x, 8x, 16x)
• 30 izvora prekida
– 3 spoljnih izvora prekida
– 8 korisnički izabranih nivoa prioriteta za svaki izvor prekida

 Funkcionalni blok dijagram mikrokontrolera dsPIC30F4011 je preuzet iz korisničkog uputstva i dat na slici br. 1.

Slika br.1 Blok dijagram mikrokontrolera dsPIC30F4011

 Blok dijagram na slici br.1 na prvi pogled izgleda prilično komplikovano. Na sreću, njega ni ne treba razumeti u potpunosti, neophodno je samo razumevanje rada pojedinih blokova i osnovnih veza između tih blokova. Na blok dijagramu je neophodno uočiti sledeće funkcionalne oblasti i blokove:

Blok za procesiranje signala

 Blok sadrži 16×16 W reg registarsku oblast, DSP engine, ALU jedinicu i Divide jedinicu. Kod mikrokontrolera namenjenog za upravljanje pretvaračima neophodno je izvršenje velikog broja operacija u realnom vremenu. Iz toga razloga su značajne DSP karakteristike uređaja (funkcije za procesiranje digitalnih signala – matematika, logika, pomeranje, etc). Opremljen gore pomenutim blokovima, DSP deo unutar dsPIC30F4011 podržava:

• Dualno sakupljaje podataka (dve magistrale za operande)
• Povratna informacija akumulatora za DSP operacije
• Dva akumulatora, 40-bitne širine sa opcionom logikom zasićenja
• Sve DSP instrukcije su jednociklične (izvršavaju se u jednom ciklusu).
– 17×17-bita jednociklusni multiplikator za razlomke/cele brojeve
– ± 16-bitni jednociklični pomerač

Postoji odličan kompajler programskog jezika C koji podržava većinu DSP funkcija.

Blok za prenos i skladištenje podataka

 Blok sadrži X data RAM (1kB), Y data RAM (1kB), X data bus, Y data bus 16×16 koji omogućuju paralelan prenos dva operanda matematičke ili logičke operacije ka ALU i W registarskoj oblasti.

Blok za programsku memoriju

 Blok sadrži Program Memory (48kB), EEPROM (1kB) i 24-bitni Program counter koji pokazuje na sledeću programsku instrukciju koju treba izvršiti. Jednom dobijena iz programske memorije, ta instrukcija se dekoduje u bloku Instruction Decode and Control. Program Memory je FLASH tipa sa minimum 10,000 briši/piši ciklusa (100k tipično), za industrijski raspon temperature. EEPROM memorija sa minimum 100,000 briši/piši ciklusa za industrijski raspon temperature, (1M tipično).

Blok za kontrolu rada CPU

 Blok sadrži Timing generation, Power-on Reset (POR), Power-up Timer (PWRT) i Start-up Oscilator Timer (OST) i Watchdog Timer.

Brojački periferni blokovi (Timers , Input Capture i Output Compare):

• Brojanje vremena (clock) ili brojanje impulsa na ulaznom pinu
• Programabilni preskaler
• Pet 16-bitnih tajmera/brojača; opciono mogu da rade kao par (Dva 16-bitna tajmera u 32-bitnim tajmerskim režimima)
• 16-bitne ulazne funkcije za ‘hvatanje’ ivice signala (input capture)
• 16-bitne izlazne funkcije za poređenje ili PWM (output compare)

Periferni blokovi za serijsku komunijaciju:

• 3-žični SPI režim (podržava 4 Frejm režima)
• I2C režim podržava Multi-Master/Slave režim i 7-bitno/10-bitno adresiranje
• 2 UART režima sa FIFO Baferima
• 1 CAN režim, 2.0B kompatibilan

Periferni modul za PWM upravljanje motorom – Motor Control PWM:

• 6 PWM izlaznih kanala
-komplementarni ili nezavisni izlazni režimi PWM izlaznih parova
-ivični ili centralni režim PWM brojača
• Tri nezavisna generatora faktora ispune PWM signala
• Određena vremenska baza
• Programabilni izlazni polaritet
• Kontrola mrtvog vremena za komplementarni režim
• Mogućnost startovanja A/D konverzije sinhronizovano sa PWM brojačem

Periferija za prijem signala sa kvadratnog enkodera – QEI modul:

• Tri ulaza, Faza A, Faza B i indeks puls ulaz
• 16-bitni brojač pozicije nagore/nadole , režim merenja pozicije (x2 i x4)
• Status pravca brojanja, Prekid na poziciji brojača rollover/underflow
• Programabilni digitalni fiteri šuma na ulazima
• Alternativni 16-bitni režim Tajmer/Brojač

Periferija za konverziju analognih signala, 10-bit ADC:

• 10-bitni Analogno-Digitalni konvertor (A/D)
• Četiri 4 S/H ulaza, moguće je istovremeno odabrati 4 signala.
• 9 ulaznih kanala
• Brzina konverzije od 500 Ksps (kilo samples per second)

Više detalja o ovom mikrokontoleru u možete pronaći OVDE.

Napomena: Dalje upustva i termina možete pronaći u literaturi Primena mikroprocesora u elektroenergetici, FTN Novi Sad

The post Osnovne karakteristike mikrokontrolera dsPIC30F4011 – Microchip appeared first on Automatika.rs.

Microchip Technology Inc., vodeći proizvođač mikrokontrolera i drugih poluprovodničkih komponenti, dobio je nekoliko velikih priznanja od najvećih časopisa i magazina na svetu iz oblasti elektronike. Magazini EE Times China, Electronic Design, EDN, ECN i EEPW dodelili su nagrade, kompaniji Microchip, za proizvod godine, najbolji dizajn, imaju čak i nekoliko proizvoda na listi ”Hot 100”.

 Najviše prinzanja je dobio čip MGC3130 baziran na GestIC® tehnologiji. MGC3130 je osvojio sledeće  nagrade:

• Nagradu Electronic Design Magazina – “2012 Best of Electronic Design Awards” u  kategoriji Digital.
• EE Times China Magazin dodelio je,  MGC3130 čipu, nagradu – “2013 Annual Creativity in Electronics (ACE) Awards” za proizvod godine u kategoriji  Microcontroller/Memory/Interface.
• EDN Magazin je svrstao MGC3130 čip u ”Hot 100” u kategoriji Microcontrollers&Processors.

 Pored pomenutih nagrada, kompanija Microchip odnela je još nekoliko prestižnih. Magazin EE Times China je izabrao za nagradu “ACE Products of the Year” sledeće proizvode:

• 70 MIPS dsPIC33E and PIC24E familija digitalnih kontrolera  i mikrokontrolera u kategoriji Digital Processor/DSP/FPGA.
• MPLAB® XC C liniju kompajlera u kategoriji EDA/Tools.

 EDM Magazin je u izboru od 1000 proizvoda u svoju listu ”Hot 100” svrstao još nekoliko proizvoda, od kojih su:

• MCP47A1 digitalno-analogni konvertor u kategoriji Analog.
• 23A1024/23LC1024, 23A512/23LC512, 23LCV51/23LCV1024 serijsku SRAM familiju u kategoriji Memory&Storage.
• RN-131 i RN-171 PICtail/PICtail Plus Wi-Fi® razvojne sisteme u kategoriji  Boards&Development Tools.
• PIC12LF1840T48A u kategoriji RF/Microwave.

The post Microchip osvojio veliki broj prestižnih nagrada appeared first on Automatika.rs.

Počnimo sa jednačinom napona RC kola:

Vreme potrebno da se kondenzator napuni do 1/2 Vs se izračunava kao:

Ako je R = 10kΩ, a tajmer postavimo da se puni svakih 69,3μs dobićemo

gde je N broj perioda koje su protekle.

 Princip rada uređaja je sledeći: Kada se pritisne taster TEST, RA3 pin se setuje na “1”. R2 i R3 su delitelji napona na 1/2 Vra3, koji je povezan sa RA2 pinom kao referentni napon (Vref) komparatora. Tajmer je pokrenut, a kondenzator, čija se kapacitivnost meri, se puni. Kada napon na kondenzatoru dostigne polovinu referentne vrednosti komparatora Vref, tajmer se zaustavlja. Broj perioda koje su prošle se množi sa 10, a dobijena vrednost predstavlja kapacitivnost u nF. Nakon toga, ova vrednost se pretvara u string i šalje displeju. Slika uređaja prikazana je na slici 1.

Slika 1. Izgled uređaja.

 Električnu šemu uređaja i kod za mikrokontroler možete preuzeti ovde.

The post Uređaj za merenje kapacitivnosti baziran na PIC16F88 mikrokontroleru appeared first on Automatika.rs.