2.3.2.1. Công việc chuẩn bị
Chúng ta chuẩn bị một thước cặp điện tử và một số dụng cụ cần thiết như là:
Bộ chìa vặn.
Đồ hồ đo điện tử.
Máy hàn thiếc. một số đoạn dây.
Một vài thiết bị điện tử, mạch điện tử panel.
2.3.2.2. Tiến hành công việc.
a. Thao tác tháo lắp thước cặp điện tử.
Lật mặt sau của thước cặp điện tử lên chúng ta thấy ở mặt dưới này có 5 con vít 4 cạnh loại nhỏ, ta dùng bộ dụng cụ nhẹ nhàng tháo ra, sau khi tháo được hết thì chúng ta nhẹ nhàng lật mặt dưới của thước cặp lên, vì khi tháo xong 5 con vít thì mặt dưới và mặt trên tách nhau ra. Lúc này ta có thể tháo rời hoàn toàn mạch điện tử của thước cặp để thao tác các bước tiếp theo.
Lúc này chúng ta nhẹ nhàng cầm mặt trên của thước cặp điện tử lên, thường phần này được làm bằng nhựa nên chúng ta rất dễ nhận biết được chúng vì phần này có chứa các bảng mạch điện tử và trên mặt trước dễ nhận thấy vì chúng còn có cả một màn hình LCD để hiển thị kết quả đo của thước.
Ta nhẹ nhàng cầm mặt trước của thước cặp lên, ở mặt sau ta thấy có bảng vi mạch điện tử, bảng vi mạch điện tử được gắn với phần nắp nhựa bằng 4 vít nhỏ, chú ý là khi tháo mạch này chúng ta cần phải nhẹ nhàng vì đây là mạch cảm ứng điện cảm của thước đo nếu gây xước bề mặt làm cho bị sai lệch ảnh hưởng đến kêt quả của thước.
Lưu ý trước khi tháo mặt trước của thước ta phải tháo pin của máy ra. Sau khi tháo 4 vít nhỏ chúng ta nhấc được bản vi mạch điện tử của thước đo ra, chúng ta thấy bên cạnh phần mành hình LCD và phần gài pin của bản mạch thì chúng ta thấy có 4 cực bằng đồng đấy chính là đầu ra dữ liệu của thước đo.
b. Tìm hiểu về mạch điện tử của thước cặp điện tử
Cổng đầu ra cho dữ liệu thông tin của thước cặp điện tử:
Để cho một mạch vi điều khiển có thể đọc dữ liệu đầu ra của thước cặp điện tử, ta cần phải biết định dạng sơ đồ chân đầu ra dữ liệu và định dạng được dữ liệu được cung cấp bởi thước cặp. Những đặc điểm về chân và dữ liệu đầu ra này khác nhau đối với các nhà sản xuất khác nhau. Bài viết này cung cấp định dạng chân và dữ liệu của những loại thước cặp thông dụng nhất trên thị trường hiện nay không thể áp dụng cho tất ca các thương hiệu về các loại thước cặp trên thị trường hiện nay vì một vấn đề là các nhà sản xuất muốn độc quyền cung cấp các phụ kiện đi kèm các thiết bị kỹ thuật nên không phải lúc nào họ cũng sẵn sàng chia sẻ dữ liệu và các thông tin liên quan.
Caliper kỹ thuật số có cổng đầu ra cho dữ liệu nhỏ bên cạnh của thước, gần nắp pin. Về mặt lý thuyết, ta có thể mua được được cáp kết nối từ thước cặp điện tử với máy tính, nhưng nó có nhược điểm là việc kiếm dây cáp kết nối này rất khó khăn vì không đúng với hệ chân của thước thêm vào đó là giá trị của các dây cáp này rất đắt gấp mấy lần giá trị của bản thân thước cặp điện tử chưa kể mạch chuyển nguồn và mạch xắp xếp tín hiệu đi kèm. Vì vậy tôi chỉ hàn dây trực tiếp đến địa chỉ liên lạc của cổng dữ liệu đầu ra của thước cặp
Vì ta khó có thể kiếm loại cáp có chân phù hợp với đầu ra của thước cặp vì vậy chúng ta tiến hành hàn các chân đầu ra của thước cặp với những sợi dây điện tương ứng. Để tiện lợi cho công việc sau này khi chúng ta kết nối đầu ra của các dây dẫn dữ liệu khi chúng đã được hàn vào các chân dữ liệu tương ứng thì chúng ta lấy một dây dẫn cáp nối từ USB tới USB
Sau đó cắt lấy 1 đầu rắc đực của cáp USB, lấy kéo chúng ta tách phần vỏ nhựa của dây lộ ra 4 sợi dây dữ liệu bên trong có các màu tương ứng là màu đỏ, đen, xanh lá cây, xanh nước biển rồi chúng ta lấy các đầu dây của cáp USB hàn vào chân ra dữ liệu của thước cặp như trong ảnh
Hình 2.17: sau khi hàn dây điện với chân đầu ra dữ liệu
Sơ đồ chân đầu ra cổng dữ liệu của thước cặp điện tử là (như hình ở trên): - Cực nối đất(GND).
- Dữ liệu ( DATA). - CLOCK.
- Nguồn 1,5 V
Chân dữ liệu (DATA) thì tín hiệu được gửi đi hàng loạt của 24 xung bit và sau đó im lặng. Tín hiệu được ổn định trong khoảng thời gian gửi đi 24 bit là khoảng 115 mili giây. Vì vậy, chúng ta sẽ được cập nhật vị trí của thước căp điện tử khoảng 8 lần mỗi giây.
Chân CLOCK tín hiệu thông thường được lấy từ cao xuống thấp trong mỗi bit. Vì vậy, bạn cần phải đọc dữ liệu trên quá trình chuyển đổi từ cao đến thấp. Dòng dữ liệu được lấy cao hay thấp đối với các tín hiệu bit tương ứng.
Chân nguồn điện 1,5V để cung cấp điện áp ngoài cho mạch điện tử hoạt động. Tương tự chân nối đất GND để cung cấp điện áp 0 cho mạch điện tử của thước cặp.
c. Hoạt động của mạch điện tử của thước cặp
Thước cặp điện tử cập nhật vị trí của thước khoảng tám lần mỗi giây. Trong mỗi lần gửi thông tin cập nhật vị trí đi có 48 bit dữ liệu, 24 bit đầu tiên là các vị trí tương đối so với điểm số không( điểm zero) trên các thước cặp điện tử. 24 bit thứ hai là vị trí tương đối so với một số không tùy ý mà không thay đổi. Đây là loại một vị trí tuyệt đối, nhưng điểm số không thay đổi mỗi lần thước cặp điện tử bị mất nguồn. Mỗi giá trị 24 bit chứa những giá trị nhất định(1 bit mang dấu âm hay dương, 23 bit dữ liệu). Điều này cho phép cho một 0 và -0. Các đơn vị đo là 1/20480th của một inch.
Từ những người 24 bit đầu tiên được bỏ qua và nó cũng luôn luôn cao. Chúng ta có thể gọi nó là bit bắt đầu. Sau đó bit tiếp theo, bắt đầu từ bit dạng thứ hai, số, bắt đầu từ bit ít quan trọng hơn bên trái. Tất cả lên đến 21 bit, mà chỉ ra dấu hiệu - nếu nó là cao, số lượng nên được tiêu cực. Điều này có nghĩa là 3 bit cuối cùng là không được sử dụng. Ít nhất là di chuyển 150mm caliper của tôi cả về quy mô đầy đủ hướng dẫn, tôi không bao giờ nhìn thấy bất cứ điều gì có. Có thể làm việc với cặp đo kích thước dài hơn họ sẽ được sử dụng. kết nối dây và đọc dữ liệu, tôi muốn tìm hiểu "những gì bên trong" và những nguyên tắc được sử dụng để cảm nhận thay đổi vị trí.
Chân dữ liệu (DATA) cung cấp các Bit dưới dạng số nguyên tương ứng với số lượng 100 mm trong trường hợp của hệ thống số liệu. 2000 inch trong trường hợp của các phép đo theo inch. Đó là, nếu màn hình đọc 3.67mm, bạn sẽ có được số nguyên 367. Bài đọc cùng theo inch là 0,1445 và điều này cho chúng ta 289 (0,1445 * 2000). Vì vậy, trong trường hợp nếu thước cặp điện tử là chuyển sang inch, cùng đọc, nó sẽ gửi 289 thay vì 367.
d. Thiết kế mạch chuyển đổi tín hiệu đầu ra của thước cặp.
Từ việc xác định được thứ tự từng loại chân dữ liệu đầu ra và xác định được định dạng dữ liệu chuyển đi thì chúng ta có thể tìm cách thiết kế một (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
mạch vi điều khiển để có thể chuẩn hóa tín hiệu thước cặp điện tử để cung cấp tín hiệu số cho các máy tính các nhân thông qua công COM hay USB.
Nguồn điện để thước cặp điện tử hoạt động bình thường được cung cấp bởi một pin nhỏ 1,55 volt. Tích cực của pin được kết nối với các bộ phận kim loại của các caliper làm cho nó mặt đất tích cực. Mức điện áp hoạt động của nguồn là -1,55 volt thấp và cao 0 volt. Các tín hiệu của cực CLOCK và dữ liệu từ các chân dữ liệu AC cùng của C1 và C2. Các khớp nối AC có thể di chuyển các mức logic trên cực nối đất GND để họ có thể dễ dàng chuyển đổi mức logic CMOS tiêu chuẩn (0 và +5 volt). Ba cửa của IC1 được sử dụng như một bộ khuếch đại tuyến tính 3.3x. Bộ khuếch đại được điều khiển bão hòa bởi các mức logic thấp. Các dữ liệu( DATA) và tín hiệu CLOCK sau đó gửi đến vi điều khiển 12C509.
Các phần mềm vi điều khiển có một máy thu đồng bộ xử lý sự cập nhật dữ liệu từ chân dữ liệu của thước cặp điện tử. Trong chế độ nhị phân 48 bit được gửi đến máy tính theo nghĩa đen. Đối với inches hoặc mm chế độ 24 bit đầu tiên được thu nhỏ cho các đơn vị thực sự. Giá trị nguyên liệu được nhân với 125/256 inch hoặc bởi 127/1024 cho mm. Kết quả là sau đó được chuyển đổi từ BCD, sau đó chuyển đổi sang mã ASCII và gửi đến máy chủ. Các ký hiệu và số thập phân được xử lý trong BCD thường xuyên chuyển đổi ASCII. Các máy phát không đồng bộ được thực hiện trong phần cứng giống như thu đồng bộ.
Trong thời gian ngưng chuyển dữ liệu thì kiểm tra giao diện cho các dữ liệu từ máy tính chủ và các chân dữ liệu của thước cặp. Một trong những đầu tiên để bắt đầu giao tiếp được sự chú ý đầy đủ của giao diện. Các máy chủ gửi một ngắt 10ms để có được sự chú ý của giao diện. A sẽ được gửi đến các máy chủ khi giao diện đã nhìn thấy chế độ nghỉ ngơi và lệnh được nhập. Các lệnh phổ biến nhất ban hành cho inches, 'M' cho mm, hoặc 'B' cho nhị phân. Chế độ ban đầu là do nhảy khối JB1 chân 1,2,3 và 4. Giao diện sẽ vẫn còn trong chế độ lệnh cho đến khi một 'E' được gửi trở lại hoạt động bình thường.
e. Thiết kế mạch điện tử panel
Từ việc phân tích việc chuyển đổi dữ liệu của thước cặp điện tử thành tín hiệu số cho máy tính cá nhân thông qua mạch vi điều khiển chúng ta xây dựng được mạch chuyển đổi lý thuyết, từ mạch điện tử lý thuyết ta tiến hành xây dựng mạch điện tử panel( hình ảnh bên dưới)
Hình 2.19: thiết kế mạch điện tử panel
Tiến hành chế tạo mạch panel của bộ phận chuyển đổi tín hiệu
Khi đã thiết kế mạch panel của mạch vi điều khiển chuyển đổi tín hiệu, ta tiến hành làm mạch điện chuyển tín hiệu bằng các linh kiện điện tử thực tế được.
Năng lượng cho giao diện, và tùy chọn các cực dữ liệu của thước cặp mà nguồn điện được cung cấp bởi cổng RS-232 của máy chủ. RTS và cung cấp dòng điện DTR thông qua D1 và D2 IC3 điều chỉnh điện áp. 5 volts quy định từ IC3 được cung cấp cho vi điều khiển 12C509 (IC2) và biến tần hex 4049 (IC1). D3 là bình thường không được sử dụng. Điện cho các caliper được cung cấp từ các máy chủ dòng TxD. Kể từ khi nhà nước này thay đổi dòng trong khi trong chế độ lệnh, C5 cửa hàng đủ năng lượng để sức mạnh của caliper trong những lần. Diode D4 ngăn chặn C5 cho khi thải. Một điều shunt đơn giản bao gồm của diode silicon D5 để D7 và điện trở R8 quy định điện áp Diode V. khoảng -2,0 D8 đảm bảo rằng hiện nay từ pin sẽ không chảy vào điều shunt và cũng có thể giảm điện áp khoảng-1.5V. Pin không nên được cài đặt trong các thước cặp điện tử nếu nó đang được hỗ trợ bởi giao diện. Jumper khối JB1 chân 5 và 6 xác định nếu năng lượng được cung cấp từ giao diện đến caliper.