Manual do usuário

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Kit 4EA2SA

Kit 4EA2SA v2.0

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Manual do usuário - Kit 4EA2SA v2.0

Apresentação

O Kit 4EA2SA v2.0 foi desenvolvido pela VW Soluções utilizando-se como base o circuito integrado MCP3424 da Microchip, que possui 4 (quatro) entradas analógicas com tensão de referência interna de 2,048V e possui também 2 (dois) saídas analógicas, comunicação serial RS232 ou RS485.

A estabilidade e resolução das entradas são excelentes, muito superiores às entradas analógicas nativas dos microcontroladores PIC.

As 2 (duas) saídas analógicas são de 8bits com variação de 0-5v (padrão), o amplificador de saída com alteração de seu ganho é possível também 0-10v.

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Índice

Capitulo Descrição Pagina

1. Especificações técnicas 4

2. Hardware 5

3. Software 7

3.1. Codificação dos dados 7

3.2. Cálculo do checksum 8

3.3. Protocolo de transmissão 9

3.3.1. Descrição detalhada do protocolo de transmissão 9

3.4. Protocolo de recepção 10

3.4.1. Descrição detalhada do protocolo de recepção 10

3.4.2. Configuração 11

4. Isenção de responsabilidade 12

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1. Especificações técnicas

Dimensões: 100 mm x 56 mm.

Alimentação: 12 ou 24Vcc.

Peso aproximado: xxx gramas (montada).

Tipo de comunicação: RS232 ou RS485. Tensão de referencia: 5vcc (padrão).

Entradas analógicas: 11,13,15 ou 17 bits - 0-5v, 0-10v, 0-20mA ou direto. Saídas analógicas: 8bits 0-5v (padrão).

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2. Hardware

Cada entrada analógica pode receber sinal de 0-5 Vcc, 0-10 Vcc, 0-20 mA ou direto, tendo como tensão de referência interna 2,048 Vcc. A seleção é feita através de jumpers onde você ajusta os dois jumpers alinhados a tensão que necessita conforme mostra a figura 1 (neste caso estão selecionados para a opção 0-5v).

Figura 1.

Se houver a necessidade de trabalhar com tensões de referência internas menores, deve-se avaliar a necessidade da troca dos resistores de precisão externos, a fim de adequar os divisores de tensões aos sinais de entrada.

Existe também a possibilidade do sinal de entrada ser ligado diretamente no pino do circuito integrado MCP3424 (ajustar os jumpers na posição Direto). Neste caso, pode se configurar (esta configuração é através dos comandos enviados pelo protocolo de comunicação apresentado abaixo) a entrada para receber sinais nas tensões de fundo de escala da ordem de 2,048 Vcc - 1,024 Vcc - 512 mV ou 256 mV.

As 2 (duas) saídas analógicas são de 8bits com variação de 0-5v (padrão), o amplificador de saída com alteração de seu ganho é possível também 0-10v.

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A placa também possui uma saída de tensão de referência externa estabilizada na ordem de 5vcc, que também é possível através do amplificador de saída com alteração de seu ganho chegar até 10vcc.

Está tensão é utilizada para alimentar alguns transdutores que necessitam de uma tensão estabilizada para funcionar corretamente (ex. célula de carga para balança).

A placa possui comunicação serial RS232 (padrão) e RS485, a escolha de qual usar está de acordo com o CI usado para a comunicação, MAX232 (1) ou MAX485 (2).

A definição está no CI inserido na placa, se colocar o MAX232 será com o padrão RS232 e se usar o MAX485 será o padrão RS485. Não é permitido usar os dois CIs ao mesmo tempo nem mesmo ligar.

A comunicação está disponível através dos bornes (3) Rx,Tx, GND para padrão RS232 e A, B, GND para o padrão RS485.

A alimentação da placa é feita através dos bornes VCC e GND (4) e pode ser 12 Vcc ou 24 Vcc.

Observação: Se for alimentada com 12vcc colocar o jumper J5 (5), se for em 24vcc deixe o jumper aberto.

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3. Software

3.1 Codificação dos dados:

O protocolo criado para este dispositivo segue as seguintes regras:

Todo byte enviado com exceção do inicio está enquadrado nos caracteres ASCII de 0 a 9, isso facilita a identificação do caractere de inicio (“A” ou 0x41), pois assim podemos garantir que nenhum dado (byte) do protocolo possa assumir o valor de “A” ou 0x41.

Mostraremos um exemplo do que iremos transmitir e como montar o protocolo da forma estabelecida.

Necessito enviar:

r/w – 0 (ver detalhes de r/w no item 4.1)

Configuração – 152 (ver detalhes de configuração no item 4.2) Saída 1 – 255

Saída 2 – 127

Checksum – 000 (ver detalhe de checksum no item 2.2) Descrição detalhada de como codificar e montar o protocolo: Inicio: 65 (1 byte) – neste caso não desmembrar o numero 65.

A em ASCII = 0x41 r/w: 0 (1 byte) 0 em ASCII = 0x30 Configuração: 152 (3 byte) 1 em ASCII = 0x31 5 em ASCII = 0x35 2 em ASCII = 0x32 Saída 1: 255 (3 byte) 2 em ASCII = 0x32 5 em ASCII = 0x35 5 em ASCII = 0x35 Saída 2: 127 (3 byte) 1 em ASCII = 0x31 2 em ASCII = 0x32 7 em ASCII = 0x37 Checksum: 063 (3 byte) 0 em ASCII = 0x30 6 em ASCII = 0x36 3 em ASCII = 0x33

Exemplo de codificação do protocolo em ASCII:

Inicio r/w configuração saida 1 saida 2 checksum

0x41 0 1 5 2 2 5 5 1 2 7 0 6 3

Exemplo de codificação do protocolo em HEX:

inicio r/w configuração saida 1 saida 2 checksum

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3.2 Cálculo do Checksum:

O campo de checksum é usado para checar a integridade da mensagem enviada, é gerada pelo método de soma dos bytes enviados inclusive o caractere início.

As somas dos bytes são feitas em DECIMAL.

Exemplo para protocolo de transmissão:

inicio Leitura canal 1 Leitura canal 2 Leitura canal 3 Leitura canal 4 Saida 1 Saida 2 Checksum 0x41 0 0 2 0 4 7 0 0 8 1 9 1 0 3 2 7 6 7 1 3 1 0 7 1 2 5 5 1 2 7 0 6 1 De acordo com a string enviada conforme o exemplo acima o cálculo do checksum segue assim: Inicio - 65 + Leitura canal 1 - 48 + 48 + 50 + 48 + 52 + 55 + Leitura canal 2 - 48 + 48 + 56 + 49 + 57 + 49 + Leitura canal 3 - 48 + 51 + 50 + 55 + 54 + 55 + Leitura canal 4 - 49 + 51 + 49 + 48 + 55 + 49 + Saída 1 - 50 + 53 + 53 + Saída 2 - 49 + 50 + 55 + Checksum = 0 6 1 Somatória = 1597 Então 1597-256=1341... 1341-256=1085... 1085-256=829... 829-256=573... 573-256=317... 317-256=61

Exemplo para protocolo de recepção:

inicio r/w configuração saida 1 saida 2 checksum

0x41 0 1 5 2 2 5 5 1 2 7 0 6 3

De acordo com a string enviada conforme o exemplo acima o cálculo do checksum segue assim: Inicio - 65 + r/w - 48 + Configuração - 49 + 53 + 50 + Saída 1 - 50 + 53 + 53 + Saída 2 - 49 + 50 + 55 + Checksum = 0 6 3 Somatória = 575, então 575-256=319... 319-256=63

O checksum não pode ultrapassar o valor de 255. Então após a somatória de todos os caracteres, se o valor for superior a 255, deve-se ir subtraindo o valor de 256 do valor total até o checksum ficar igual ou abaixo de 255.

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3.3. Protocolo de transmissão:

Na descrição do protocolo de transmissão serão analisados os campos início, leitura dos canais, saídas e checksum.

Este protocolo se refere ao formato enviado pelo hardware (placa) como resposta a uma solicitação requerida através de leitura ou mesmo quando ela esteja configurada como protocolo contínuo (ver a frente detalhes do protocolo contínuo).

Abaixo segue o formato em bloco do protocolo.

Inicio Leitura canal 1 Leitura canal 2 Leitura canal 3 Leitura canal 4 Saída 1 Saída 2 checksum 0x41 6 bytes 6 bytes 6 bytes 6 bytes 3 bytes 3 bytes 3 bytes

3.3.1. Descrição detalhada do protocolo: Inicio:

O byte 0x41 é utilizado para dar inicio ao protocolo. Este recurso permite aos dispositivos da rede detectar o início de uma mensagem e finalmente ler todo o conteúdo da mensagem até o seu final.

Leitura de canal 1, 2, 3, 4:

Neste trecho do protocolo (6bytes) estão disponíveis os valores lidos da entrada analógica 01 (CH1+ CH1-), 02 (CH2+ CH2-), 03(CH3+ CH3-), 04(CH4+ CH4-) convertidos em

caracteres ASCII.

A leitura das analógicas pode variar de acordo com suas configurações entre: 11bits - variar de 0 a 2047 – varredura de 5ms

13bits - variar de 0 a 8191 – varredura de 17ms 15bits - variar de 0 a 32767 – varredura de 67ms 17bits - variar de 0 a 131071 – varredura de 267ms

Exemplo:

Entrada analógica 1 (CH1+ CH1-), configurada em 11bits, ajustada em hardware para 0-10v e fazendo uma leitura de um sinal de 5v.

Entrada ajustada em 11bits significa que vai variar de 0 a 2047 com variação de tensão de 0-10v, então o sinal de entrada estando em 5v a leitura será 1023 (50%).

O valor enviado no campo – Leitura canal 1 = 001023 (6bytes).

Saída 1, 2:

Neste trecho do protocolo (3bytes) estão disponíveis os valores correspondentes ao percentual ajustado nas saídas analógicas 1 e 2 convertidos em caracteres ASCII.

Os valores lidos nestes campos vão de 0-255 correspondente a variação de 0-100% do sinal de saída. Quando o valor for ajustado em 255 a saída será 5v(100%).

Exemplo:

Saída analógica 1 ajustada em 127 o valor em tensão na saída será de 2,5v O valor enviado no campo – saída 1 = 127 (3bytes).

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3.4. Protocolo de recepção:

Na descrição do protocolo de recepção serão analisados os campos início, leitura dos canais, saídas e checksum.

Este protocolo se refere ao formato estabelecido para enviar para o hardware (placa) uma solicitação de leitura de dados ou mesmo configuração de funcionamento.

Abaixo segue o formato em bloco do protocolo.

Início r/w Configuração Saída 1 Saída 2 Checksum

0x41 1 byte 3 bytes 3 bytes 3 bytes 3 bytes

3.4.1. Descrição detalhada do protocolo: Inicio:

Na transmissão de uma mensagem, há identificador de início (0x41). Este recurso permite aos dispositivos da rede detectar o início de uma mensagem e finalmente ler todo o conteúdo da mensagem até o seu final.

r/w:

Neste byte será informado se o protocolo enviado será escrita (0), leitura (1) ou transmissão contínua (2).

No modo escrita (0):

A placa entrará no modo de recepção de dados para configuração de funcionamento. Neste momento a placa se ajustara aos valores contidos nos campos de configuração, saída 1, saída 2.

Segue descrição detalhada do campo Configuração no item Configuração, já nas saídas 1 e 2 os valores enviados nestes campos ajustarão seus respectivos valores.

No modo leitura (1):

A placa envia uma resposta transmitindo os status do momento através do formato do protocolo de transmissão.

No modo transmissão continua (2):

A placa envia repetidamente em loop infinito os status através do formato do protocolo de transmissão.

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3.4.2. Configuração:

Referente a configuração dos registradores das entradas analógicas 1, 2, 3, 4. Registrador bit

Configuração 7 6 5 4 3 2 1 0 seleção de ganho 0 0 x1 0 1 x2 1 0 x4 1 1 x8 3 2 seleção de resolução 0 0 11 bits 0 1 13 bits 1 0 15 bits 1 1 17 bits 4 modo de conversão 0 conversão única 1 continuo 6 5 Seleção do canal 0 0 canal 1 0 1 canal 2 1 0 canal 3 1 1 canal 4 7 ready bit

0 usado em modo de conversão única 1 usado no modo continuo

Exemplo de configuração:

Configuração = 152 = 0b 10011000

Corresponde:

Seleção de ganho: x1

Seleção de resolução: 15bits Modo de conversão: continuo Seleção de canal: canal 1

Ready bit: usado no modo continuo Outro exemplo:

Configuração = 188 = 0b 10111100

Corresponde:

Seleção de ganho: x1

Seleção de resolução: 17bits Modo de conversão: continuo Seleção de canal: canal 2

Ready bit: usado no modo continuo

Saída 1, 2:

Neste trecho do protocolo (3bytes) corresponde aos valores desejados para serem ajustados em cada saída de 0-255. Valores ajustados nas saídas analógicas 1 e 2 convertidos em caracteres ASCII.

Os valores escritos nestes campos vão de 0-255 correspondente a variação de 0-100% do sinal de saída. Quando o valor for ajustado em 255 a saída será 5 v (100%).

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4. Isenção de responsabilidade

A VW Soluções não é responsável por nenhum dano conseqüente do uso deste equipamento sob nenhuma circunstância incluindo perda de receita, tempo parado, danos ou substituição de equipamentos ou propriedades e qualquer custo de recuperação, reprogramação ou reprodução de dados com o uso deste hardware aqui descrito.

5. Garantia

A VW Soluções garante este equipamento contra defeitos de fabricação e componentes pelo prazo de 90 dias a contar da data da emissão da nota fiscal. Se descobrir um defeito nós iremos, sob nossa opção, reparar, trocar ou devolver o valor pago. Devolva o produto com uma descrição do problema. Nós iremos devolver o seu produto ou outro com as mesmas características via encomenda normal (PAC). Envio via Sedex está disponível, mas o custo de envio será por conta do cliente.

O uso do equipamento fora dos limites de tensão, temperatura ou a tentativa de reparação ou modificação irá anular a garantia.