ULN2xxx razvojna pločica

ULN2803 / ULN2003 su naširoko poznati drajveri. 8/7 Darlingtonovih tranzistora u niz omogućavaju širok dijapazon primene u oblastima potrošača do nekoliko stotina miliampera. Shodno tome pravljenje razvojne pločice za ULN2xxx seriju je isplativo na duže staze, pročitajte i zašto.

MCU i ULN2xxx 

Mikrokontroleri (MCU) su restriktivni po pitanju izlazne snage. Svega nekoliko desetina miliampera na ulazno/izlaznim portovima, u nekim slučajevima i manje. Samim tim upravljanje potrošačima koji troše nekoliko stotina miliampera ili više, nije moguće ostvariti direktnom spregom sa mikrokontrolerom, prisustvo pojačavača snage tj. drajvera je obavezno. ULN2xxx upravo spada u klasu pojačavača snage i čini ga niz Darlingtonovih tranzistora.

Sprega Arduino UNO i ULN2803 razvojne pločice

Danas na tržištu postoji veliki broj razvojnih platformi embedded sistema: MikroElektronika, Arduino, Raspberry Pi , BeagleBone, Freescale itd. Gledajući različita rešenja vezana za ULN2xxx kola, postavio sam sebi za cilj da napravim razvojnu pločicu takvu da je mogu primenjivati za bilo koju od navedenih platformi. Ako razvojnu pločicu za ULN2xxx seriju napravim samo jednom, moći ću je koristi svugde, čak i na projektima koji nisu direktno vezani za mikrokontrolerske platforme.

Sprega 8051 mikrokontrolera i ULN2803 razvojne pločice

Jedan od osnovnih problema sa kojima sam se susreo jesu različite sprege tj. ulazno / izlazni konektori rarličitih platformi. Primer: Ulazno / izlazni konektori Arduino razvojnih platformi razlikuju se od ulazno / izlaznih konektora MikroElektronika razvojnih platformi. Ovaj problem rešio sam na vrlo jednostavan način, uz pomoć prototipskog dela štampane pločice.
ULN2803 razvojna pločica

Protoboard

Protoboard je matrica dimenzije 9x9 lemnih tačaka sa 2.54mm razmakom između rupica, podeljena na tri dela, pri čemu svaki od istih ima svoju namenu – pogledati šemu.

Prvi deo protoboard matrice, na šemi označen sa input, je dimenzije 3x9 lemnih tačaka ukupno. Za svaki ulazni kanal ULN2xxx kola postoje tri lemne tačke, plus tri lemne tačke za Vcc. Prvi deo prototipske matrice upravo služi za razvoj adapter konektora (uključujući i pull-up otpornike, ukoliko su isti potrebni). To je deo koji omogućava da ULN2xxx pločicu sprežete sa različitim razvojnim platformama embedded sistema. Obratite pažnju da pločica ima i predefinisani ulazni 2x5 muški pin-head konektor prilagođen za MikroElektronika razvojne sisteme.

Drugi deo protoboard matrice je takođe dimenzije 3x9 lemnih tačaka ukupno, sa razlikom u tome što su iste slobodne i shodno tome na šemi označene sa free. To je deo koji možete iskoristiti u različite svrhe.

Treći deo protoboard matrice je takođe dimenzije 3x9 lemnih tačaka ukupno, sa time što su iste spregnute sa izlazima ULN2xxx kola. Za svaki od izlaznih kanala ULN2xxx kola postoje tri lemne tačke plus 3 lemne tačke sa GND referentnu tačku. Treći deo na šemi označen je sa output. Obratite pažnju da ULN2xxx pločica ima predefinisani izlazni kleme konektor. Međutim, ukoliko Vam isti nije dovoljno dobar, za aplikaciju na kojoj trenutno radite, treći deo protoboard-a omogućava implementaciju izlaznih konektora po meri.

Navoditi šta sve možete realizovati protoboard-om je suludo, moduli su jedna od stavki koje ovo rešenje čine dovoljno fleksibilnim za upotrebu na razno raznim projektima, ali o istima nešto kasnije u teksu koji sledi.

ULN2xxx i kompatibilnost sa BA12xxx familijama 

Pločica je dizajnirana za 8/7 kanalne Darlington tranzistore u šta spadaju ULN2xxx i BA12xxx serije. Nakon što je štampana pločica realizovana, na istu sam zalemio DIP18 podnožje - na šemi označeno sa DIP18 socket. Na ovaj način dobijate mogućnost da koristite različite familije Darlington tranzistora: ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A, ULN2801A, ULN2802A, ULN2803A, ULN2804A, ULN2805A, BA12001, BA12002, BA12003 i BA12004. Obratite pažnju da pomenute familije imaju identičan raspored nožica. U slučaju 7 kanalnih Darlington tranzistora, 1B i /1C pinovi vise, jer GND i COM nožice IC kola morate vezati za GND i COM pinove DIP18 podnožja respektivno. DIP 18 podnožje omogućava laku zamenu i korišćenje familija različitih naponskih standarda.

LED matrica

LED matrica je sastavni deo ULN2xxx razvojne pločice. Namena LED matrice je razvoj i testiranje programa za embedded sisteme, pri čemu istu možete primeniti za indikatore u aplikacijama koje razvijate. Sa LED matricom vizuelno možete proveriti da li je raspored signala u vremenu korektan tj. da li program obavlja zadato ili ne. Pored razvoja i testiranja programa, LED matrica je odličan alat za dijagnostiku Darlingtonovih tranzistora – lako možete proveriti da li je kolo funkcijonalno ili ne. Za potrebe dijagnostike dovoljno je napisati program sa zadatkom da aktivira svih 8 LE dioda. Ukoliko svih 8 LE dioda zasvetli možete biti sigurni da je ULN2xxx kolo funkcionalno.

Na šemi su prikazane vrednosti otpornika sračunate u odnosu na TTL/5V CMOS familiju, ali izbor je vaš. Obratite pažnju da je LED matricu moguće deaktivirati i to svaku LE diodu pojedinačno, pomoću kratkospojnika označenih sa JMP. Kratkospojnici međusobno isključuju LE diodu i kleme konektor ili isključuju obe komponente ukoliko se isti uklone.

Back-EMF (Povratna elektromotorna sila)

Induktivni potrošači kao što su motori generišu povratnu elektromotornu silu pri čemu ista može biti pogubna za ostatak elektronike. JMP9 omogućava kontrolisano usmeravanje povratne elektromotorne sile na pozitivan izvor napajanja. Povratnu elektromotornu silu možete usmeriti na kleme konektor ili na Vcc referentnu tačku.

Moduli

Prototipski deo razvojne pločice ULN2xxx omogućava razvoj modula koje možete primenjivati u različitim aplikacijama. Recimo, možete napraviti modul sa 7-segmentnim displejima koje sprežete sa izlazima ULN2xxx kola. Možete napraviti i modul sa 8 releja u nizu, module za upravljanje DC motorima ili modul sa dodatnim LED matricama.

Šta dobijamo sa modulima? Fleksibilnost. Recimo da želite da pravite digitalni sat. Razvojnu pločicu sa drajverom imate (ULN2xxx), modul sa 7-segmentnim displejima imate (za sat je potrebno najmanje 4 displeja i dve dodatne LE diode za indikaciju sekundi). Ono što trebate da uradite je da modul povežete na ULN2xxx razvojnu pločicu. Odabrali ste 8051 platformu i za istu napisali program koji multipleksira signale u vremenu. Vaš digitalni sat funkcioniše i vi ste zadovoljni. Nakon nekog vremena isto želite da napravite i za Arduino platformu. Sve što trebate da uradite je da adapter konektorom povežete ULN2xxx razvojnu pločicu sa 7-segmentnim displej modulom na Arduino platformu i napišete program za istu – po principu iskoristite jednom napravljen hardware. Sve isto kasnije možete uraditi i za  Raspberry Pi ili Freescale sisteme.

Sve rečeno za digitalni sat je identično i za relej module ili bilo koji drugi modul koji napravite za ULN2xxx razvojnu pločicu. Primer dovoljno oslikava da je rešenje fleksibilno i nadasve nezavisno od razvojnih platformi. Jednom napravljeno uvek možemo koristiti za različite svrhe. Ovakav pristup štedi  vreme, jer što više modula pravili, manje vremena ćemo trošiti na eksperimentisanje i razvoj, jer razvojne pločice i moduli upravo tome i služe.

Autor:
Vladimir Savić
zilsel-invent

Tekst je objavljen u časopisu InfoElektronika broj 117

Related links:
ULN2xxx DIY KIT
ULN2803 asemblirano izdanje

Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

Electrolytic capacitors and design rules

Image
This article is in tended t o ex plain the bases about electrolytic capacitor , where t he y are used, basic construction, RLC circuit and much more. This is a fir st article about capacit ors and this article is based on zilsel-invent previous article about low pass filters at the following link : Low pass filter and voltage stabilization Electrolytic capacitors and design rules T he f igure #2 presents already used electrolytic capacitors. As we can see electrolytic capacitor is polarized device which means that it is important to pay attention during capacitor assembling to the PCB (printed circuit board). Depending on the capacitor manufactures, in some cases negative lead is marked with a negative sign , and in some cases positive lead (capacitor pin) is marked with a plus sign . Beside polarization mark, there are also labels about capacitance (for example 470 microfarads ) and maximum allowed voltage (for example 10V). The maximum allowed voltage is important parameter r...
Read more

Fake VC830L digital multimeter

Image
This article is intended to explain some bad things about cheap digital multimeters since these devices are available in large quantities in Serbia. The key point of this article is security since cheap digital multimeters are not tested/produced according to standards. VC830L is one digital multimeter available in electronics distribution stores in Serbia, but we will avoid company names, since this article is more about “ pay attention before you buy ” cheap digital multimeter. The VC830L is about 10 euros, you cannot expect too much, but if you are not able to buy professional digital multimeter which costs over 100 euros, you will certainly buy the cheap one. Front mask: VC830L digital multimeter. The part interested for us is security so let see what we actually have regarding VC830L digital multimeter. It has three input connectors, starting from the left side: we have connector for 10 amps, common connector (COM) and the right one intended for voltage, r...
Read more

How to design LM324 Astable Multivibrator

Image
This blog post is intended to describe how astable multivibrator works based on LM324 operational amplifier, RC timer and positive voltage divider circuits. This is one way to implement astable multivibrator since additional options are available like: specialized signal generators or 555 timer integrated circuit configured to work as an astable multivibrator . There are two states related to astable multivibrator based on RC timer or an analog timer (there is also a digital timer integrated into the microcontroller for example, but in general, digital timers are based on astable multivibrators implemented with quartz or resonator external oscillators, since digital timers count PWM /clock oscilations . Anyway, there are different types of astable multivibrators in order to provide clock cycles): charging and discharging. Charging   To describe charging state we will start from beginning with the completely discharged capacitor C (it has zero volts betwe...
Read more