플랫 케이블 다이얼러. 계획, 설명

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떠오른 첫 번째 아이디어는 간단한 "다이얼러"를 만드는 것이었습니다. 케이블의 한쪽 끝에 설치된 커넥터의 각 핀을 330V 전압 소스가 있는 510 ... 5 Ohm 저항을 통해 연결하고 다른 쪽에서 - LED로. 불행히도 이러한 방식으로 전선의 무결성만 확인됩니다. 인접한 와이어가 서로 연결되어 있음을 눈치채지 못할 수도 있습니다.

플랫 케이블 차임
그림. 1

검증 알고리즘을 복잡하게 만들고 마이크로 컨트롤러에서 장치를 만들기로 결정했습니다. 무화과에. 도 1은 그러한 장치의 다이어그램을 도시한다. 그것은 손에 있던 ATtiny13 마이크로 컨트롤러를 사용합니다. 다른 것으로 교체할 수 있지만 이를 위해 장치를 약간 다시 작성해야 할 수 있습니다. 예를 들어 ATtiny 1, ATtiny 12, ATtiny15L 마이크로컨트롤러에서 PB5 라인은 출력으로 작동할 수 없으며 입력으로 구성해야 하고 PB4 또는 PB13 라인은 표시기 블랭킹 신호 출력으로 구성해야 합니다. 마이크로 컨트롤러 외에도 두 개의 시프트 레지스터, 트랜지스터 및 오류 코드를 표시하는 두 개의 선형 LED 스케일만 사용했습니다. ATtiny5 마이크로컨트롤러의 I/O 포트의 기능을 자세히 살펴보겠습니다. POY-PB0 라인은 양방향으로 신호를 전송할 수 있습니다. 각각은 DDRB 레지스터를 사용하여 별도로 구성됩니다. 예를 들어 DDRB[2]-DDRB[2]의 세 개의 최하위 비트를 5로 쓰고 나머지 비트가 XNUMX이면 PBO-PBXNUMX 라인은 출력이 되고 PBXNUMX-PBXNUMX 라인은 입력이 됩니다. .

포트 제어를 위한 두 개의 레지스터(PINB 및 PORTB)가 더 있습니다. 그 중 첫 번째는 마이크로 컨트롤러에 정보를 입력하는 역할을 합니다. 숫자로 마이크로컨트롤러 출력에서 현재 유효한 실제 논리 전압 레벨은 XNUMX과 XNUMX으로 표시됩니다. 이 전압이 외부 소스에서 왔는지 아니면 마이크로 회로 자체의 출력 버퍼에서 왔는지는 중요하지 않습니다. PORTB 레지스터는 마이크로 컨트롤러에서 정보를 출력하는 데 사용됩니다. 포트 라인이 출력으로 구성된 경우 이 레지스터의 해당 비트에 기록된 값과 유사한 전압 레벨로 설정됩니다.

문제의 마이크로컨트롤러에는 I/O 라인이 14개밖에 없고 최대 XNUMX와이어까지 케이블을 확인해야 하고 테스트 결과를 표시기에 표시해야 하기 때문에 시프트 레지스터라는 두 개의 마이크로 회로로 보완해야 했습니다.

이러한 레지스터는 D 플립플롭 세트이며, 각 출력은 다음 입력에 연결됩니다. 주요 목적은 직렬 코드를 병렬로 변환하는 것입니다. 클럭 입력 C의 낮은 전압 레벨이 높은 레벨로 변경되면 레지스터에 저장된 정보가 상위로 74비트(D-플립플롭) 이동되고 정보 입력 상태가 릴리스된 낮은 비트. 사용된 시프트 레지스터 칩(164LS5)은 AND 기능과 결합된 XNUMX개의 정보 입력 D를 갖고, 그 중 하나만 사용하기 위해 두 번째 것에 일정한 하이 레벨(+XNUMXV)이 인가된다.

6비트 이진 코드를 시프트 레지스터에 쓰려면(이것이 바로 장치 작동에 필요한 것입니다) 먼저 입력 R을 높게 설정하고 입력 C를 낮게 설정하여 레지스터를 활성화하고 다음 값을 적용해야 합니다. 정보 입력에 대한 출력 코드의 최상위(D6) 비트 . 그런 다음 입력 C에서 클럭 펄스를 생성합니다(높은 수준으로 설정한 다음 다시 낮은 수준으로 설정). 결과적으로 D1 비트의 값은 레지스터의 최하위 비트에 기록되고 출력 3(핀 XNUMX)에 출력됩니다.

또한, D5 비트의 값이 정보 입력에 공급되고 클럭 펄스가 다시 형성된다. D6의 값은 레지스터의 다음 비트로 전송되고 출력 2(핀 4)에 나타납니다. D5의 값은 출력 1로 출력됩니다. 각각의 새로운 클록 펄스는 레지스터의 코드를 1비트 더 이동하고 일곱 번째 펄스 이후에는 출력 7 - DO, 출력 12(핀 6)에서 올바른 위치를 차지합니다. ) - D2. 그림의 타이밍 다이어그램. 1011001는 시프트 레지스터가 직렬 코드 XNUMX을 동일한 병렬 코드로 변환하는 방법을 보여줍니다.

플랫 케이블 차임
그림. 2

시프트 레지스터 용량을 14(케이블의 최대 와이어 수)로 늘리기 위해 74개의 164비트 1HC2 레지스터(DD14 및 DDXNUMX)를 직렬로 연결하고 각각 XNUMX비트를 사용합니다. 완전한 코드 변환에는 XNUMX 클럭 펄스가 필요합니다.

장치의 회로와 프로그램을 개발할 때 수행되는 기능에 따라 다음과 같은 마이크로 컨트롤러 포트 라인 분포가 채택되었습니다.

PBO - 시프트 레지스터 타이밍 출력;
PB1 - 시프트 레지스터의 초기 설정 출력;
РВ2 - 레지스터에 로드된 병렬 코드의 출력.
RVZ - 짝수 전선에서 입력;
РВ4 - 홀수 전선에서 입력;
РВ5 - 표시기 활성화 출력.

테스트된 케이블의 와이어 수에 따라 14핀 커넥터 XP1 및 XP10 또는 2핀 XP4 및 XP1에 연결됩니다. 표시기 HL2 및 HL1는 테스트된 케이블의 와이어와 동일한 시프트 레지스터 출력에 연결됩니다. 표시기의 깜박임을 방지하려면 마이크로컨트롤러가 검증 절차를 수행하는 동안 표시기를 끄고 결과를 표시하는 코드가 레지스터에 로드된 후에만 켜야 합니다. 이것은 마이크로 컨트롤러 신호에 의해 제어되는 트랜지스터 VTXNUMX을 사용하여 수행됩니다.

케이블을 확인할 때 각 전선을 "링"하고 인접한 전선 중 하나에 연결되어 있지 않은지 확인해야 합니다. 플랫 케이블에는 다른 결함이 없습니다.

검증 절차는 외부 시프트 레지스터에 단위를 쓰는 것으로 시작됩니다. 결과적으로 XP1 커넥터의 첫 번째 핀은 하이 레벨로 설정됩니다. 그것에 연결된 케이블 와이어와 XRP 커넥터의 첫 번째 핀이 양호하면 마이크로컨트롤러의 PB4 입력에 높은 수준의 전압이 적용되고 PB 입력에서는 낮게 유지됩니다.

이 조건이 충족되면 프로그램은 n_err 변수의 최하위 비트에 0을 기록하고 그렇지 않으면 1을 기록합니다. 다음으로 다른 클럭 펄스가 생성되고 두 번째 와이어가 확인됩니다. 숫자가 짝수이므로 결과가 ch_err 변수에 기록됩니다. XNUMX개의 와이어를 모두 확인하기 위해 절차를 XNUMX번 반복하고 다음 와이어 쌍을 확인하기 전에 변수 n_err 및 ch_err의 값을 이진수 한 자리 이동합니다.

검사가 완료되면 변수 n_err 및 ch_err의 얻은 값이 외부 시프트 레지스터에 로드되고 표시기가 켜집니다. 일시 중지 후 테스트가 반복됩니다. XP2 및 XP4 커넥터에 연결된 XNUMX선 케이블을 확인하는 것도 비슷하지만 표시등에 XNUMX개의 전선(양쪽에 XNUMX개)이 누락된 것으로 표시됩니다.

마이크로컨트롤러의 내부 4,8MHz 클럭을 사용하는 경우 케이블 테스트(표시등이 켜지기 전)는 약 70μs가 소요되고 약 240μs의 주기로 반복됩니다. 따라서 지표는 항상 켜져 있는 것 같습니다. 레지스터의 출력을 분리하려면 다이오드 VD1-VD14가 필요합니다.

플랫 케이블 차임

브레드 보드에 조립 된 "다이얼러"의 모양이 그림 3에 나와 있습니다. 102510. LED 어셈블리(저울) GNA-R11ZS-3156은 필요한 수의 단일 LED로 교체할 수 있습니다. 트랜지스터 KT315 - 3102mA 이상의 허용 컬렉터 전류를 갖는 npn 구조의 KT100, KT74 시리즈 또는 기타 저전력 트랜지스터 중 하나. 164NS74 마이크로 회로 대신 164LS555 또는 국내 K8IR13을 설치할 수 있습니다. ATtiny10-13PU 마이크로 컨트롤러는 ATtiny10-13PI, ATtiny20-13PU, ATtiny20-XNUMXPI로 교체할 수 있습니다.

플랫 케이블 차임

마이크로컨트롤러 프로그램은 AVR Studio 환경에서 어셈블리 언어로 작성되었습니다. 마이크로 컨트롤러의 프로그램 메모리에 로드하기 위한 코드는 표에 나와 있습니다. 1. 마이크로컨트롤러의 구성은 표에 명시된 것과 일치해야 합니다. 2. RSTDISBL 비트의 1 값은 마이크로컨트롤러의 핀 XNUMX을 포트 라인으로 작동하는 데 필요하며 설정 신호 입력이 아닙니다. 불행히도 이것은 SPI 인터페이스를 통한 프로그래밍에 마이크로컨트롤러를 사용할 수 없게 만듭니다. 따라서 "고전압" 프로그래밍 방식을 적용할 필요가 있습니다. 대부분의 범용 프로그래머가 제공합니다.

테스트 속도와 주기 반복 빈도는 마이크로컨트롤러의 클록 주파수를 4,8MHz에서 9,6MHz로 증가시켜 두 배로 늘릴 수 있습니다. 이렇게 하려면 구성 비트 CKSEL1의 값을 1로 설정하고 CKSEL0을 0으로 설정하는 것으로 충분합니다.

이 장치는 조정할 필요가 없으며 적절한 조립 후 즉시 사용할 수 있습니다.

마이크로 컨트롤러 "다이얼러"의 프로그램을 다운로드할 수 있습니다. 여기에.

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이제 오사카 대학 연구팀이 처음으로 이 효과를 실험적으로 입증했습니다. 그들은 선형 입자 가속기에 의해 생성된 고에너지 전자 빔 주위에서 시공간에서 쿨롱 필드의 프로파일을 측정했습니다. 초고속 전기 광학 샘플링을 사용하여 매우 높은 시간 분해능으로 전기장을 등록할 수 있었습니다.

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