Laptimer - PIC 18 MCU, USB, podczerwień, 3V?

[pilny_student]

Witam,
planuje zbudować laptimer w oparciu o mikrokontroler MicroChip z rodziny PIC18 z interfejsami umożliwiającymi:
- rejestrowanie wystąpienia fali podczerwonych
- komunikację przez USB z PC'tem
- wyświetlanie czasu okrążenia

Zaczynam się dopiero bawić z elektroniką i chciałbym Was prosić o kilka porad, ocenę i ewentualną krytykę (liczę na jej konstruktywną formę) mojego projektu.

Założenia funkcjonalne:
laptimer ma działać w oparciu o nadajnik podczerwieni umieszczony na prostej start-meta oraz odbiornik zamontowany na motocyklu. Odbiornik (mikrokontroler z odbiornikiem podczerwieni) w trakcie przejeżdzania obok nadajnika (dioda) rejestruje sygnał i zaczyna zliczać kolejne okrążenie. Po zjechaniu do boksu wszystkie zarejestrowane czasy zgrywane są do notebooka.

problemy:
- laptimer musi działać przy V motocykla 250km/h
- laptimer musi mieć własne, niezależne zasilanie


Założenia projektowe:
- sposób komunikacji nadajnik(dioda)-odbiornik(uC+odbiornik IR): podczerwień 38kHz
(w masowo produkowanych Laptimerach wykorzystuje się podczerwień 38kHz, więc zakładam, że powielenie sprawdzonego pomysłu jest właściwym rozwiązaniem)

- sposób komunikacji uC-PC: RS232/USB

- zasilanie: bateria guzikowa

Propozycja realizacji:

chciałbym skorzystać z
- gotowej płytki "PIC-MT-USB" http://skocz.pl/pic_z_usb
(podstawka DIL-40,LCD 2x16,konwerter USB/RS232,złącze ICSP/ICD dla programatora PIC-PG,małe rozmiary)
- mikrokontrolera PIC 18LF4550 http://skocz.pl/PIC18LF4550
(3V,3x16bit timer,EUSART MI2C Compatible/SPI USB 2.0)
- baterii guzikowej 3V, 165mAh


Problemy,dylematy,pytania:
- znaleziony przeze mnie odbiornik podczerwieni ( http://skocz.pl/elirm ) (zasięg 8m) potrzebuje najpewniej (a może się mylę) napięcia 5V. Czy istnieją produkty zasilane 3V? (38kHz,duży zasięg, możliwość pracy z krótkimi impulsami)
- jeśli odbiornik spełniające powyższe kryteria musi być zasilany 5V napięciem, to jaką baterię można polecić (małe gabaryty)?
- proponowana przeze mnie płytka posiada konwerter USB/RS232. Jeśli dobrze rozumiem nie zapewnia on mozliwości skorzystania z interfejsu "EUSART MI2C Compatible/SPI™ USB 2.0" dostępnego w mikrokontrolerze 18LF4550, a jedynie stwarza możliwość przeniesienia komunikacji standardowo prowadzonej poprzez RS-232 na gniazdo,przewód USB.

--
pozdrawiam
pilny_student

[MDz]

- znaleziony przeze mnie odbiornik podczerwieni ( http://skocz.pl/elirm ) (zasieg 8m) potrzebuje najpewniej (a moze sie myle) napiecia 5V. Czy istnieja produkty zasilane 3V? (38kHz,duzy zasieg, mozliwosc pracy z krótkimi impulsami)

Faktycznie. Wszystkie popularne odbiorniki IR (SFH506, SFH5111, TFMS...) maja napiecie zasilania Vcc=4.5...5.5V. Z tego co znalazlem w TME (www.tme.pl), to Vcc=2.7...5.5V maja tylko niektóre nowsze odbiorniki IR Vishay-a:

TSOP32156 Miniaturowy odbiornik podczerwieni 56kHz
http://alfa.iele.polsl.gliwice.pl/eleno ... /82229.pdf

TSOP32230 Miniaturowy odbiornik podczerwieni 30kHz
http://www.elenota.pl/pdf/Vishay/82228.pdf

TSOP34136 Miniaturowy odbiornik podczerwieni 36kHz
http://www.elenota.pl/pdf/Vishay/82189.pdf

TSOP34830 Miniaturowy odbiornik podczerwieni 30kHz
TSOP34836 Miniaturowy odbiornik podczerwieni 36kHz
TSOP34838 Miniaturowy odbiornik podczerwieni 38kHz
http://boss.iele.polsl.gliwice.pl/pdf/Vishay/82202.pdf

Nie musisz sie niewolniczo trzymac czestotliwosci 38kHz. Taki wybór wynika z faktu, ze jest to najczesciej spotykana wartosc w pilotach RTV (36..40kHz). Zwróc natomiast uwage, ze przy predkosci motocykla V=250km/h ~= 70m/s czas przejazdu przez strefe oswietlenia IR o szerokosci 1m wyniesie 14.5ms. Wystarczy z duzym zapasem, zeby wykryc sam fakt oswietlenia czujnika fala nosna. Ale gdybys przy okazji chcial przeslac do czujnika jakas bardziej zlozona sekwencje to czasu moze zabraknac. Czujniki maja pewna bezwladnosc zadzialania (rzedu 200..300us) wiec ew. impulsy kluczujace fale nosna nie moga byc krótsze niz jakies 0.8..1ms.

Jak zamierzasz umiescic oswietlacze, zeby motocyklisci nie zaslaniali sie wzajemnie? Podwieszone nad torem wzdluz linii mety i swiecace pionowo w dól?

Kwestia zródla zasilania.
Akumulatory Ni-Cd, NiMH i jednorazowe 3V ogniwa litowe w czasie rozladowania trzymaja napiecie dosyc sztywno. Ale Ni-xx ulegaja szybkiemu samorozladowaniu (1..1.5%/dobe) wiec uzytkownik zostalby uszczesliwiony dodatkowym obowiazkiem pilnowania stanu naladowania.

Jednorazowe ogniwa litowe sa fajne ale relatywnie drogie, wiec albo trzeba projektowac uklad wybitnie energooszczedny albo o nich zapomniec. W Twoim przypadku raczej przyjdzie zapomniec bo wymienione detektory IR biora ok 3mA. Czyli, nawet zakladajac ze reszta ukladu wezmie prad 0.00...nic mA, to wymiana baterii litowych co 50h lub czesciej nie brzmi zbyt zachecajaco. A w praktyce trzeba bedzie jeszcze nakarmic procesor, jakis wyswietlacz, itd...

Napiecie pozostalych ogniw w czasie rozladowywania jezdzi dosyc szeroko (np. ogniwa alkaliczne: 1.5.. 0.9V/ogniwo, akumulatory Li-Ion 4.2...2.9V/ogniwo) wiec raczej wymagaja przetwornicy. A czy na wyjsciu przetwornicy ustalisz 3V3 czy 5V to wyjdzie po zestawieniu wszystkich "za" i "przeciw". Byc moze sensowne byloby np. uzycie pakietu
Li-Ion z jakiegos GSMa oraz latwo nabywalnego (m.in. TME) i prostego w aplikacji ukladu MAX1811 do ich ladowania bezposrednio z USB.

Wybór procesora.
Nie wypowiem sie na temat wyboru PIC-a, bo po prostu ich nie znam. O to musialbys zapytac np. jednego z autorów EP holubiacego te uC.
Selekcje zaczalbym pod innym katem...
W opisie wymagan wymieniles:
- wlasne zasilanie
- odbiór IR
- mozliwosc podlaczenia do PC-ta po USB
- wyswietlacz prezentujacy czas okrazenia

Zaczne od wyswietlacza. Zeby byl czytelny dla motocyklisty to musi byc DUZY i KONTRASTOWY. Tym bardziej, ze w zlosliwym przypadku slonce bedzie swiecic wprost na deske rozdzelcza a motocyklista i tak bedzie niewiele widzial przez zakurzona przylbice

Wyswietlacz LED wprawdzie móglby byc odpowiednio duzy, ale odpada bo do uzyskania odpowiedniego kontrastu w pelnym oswietleniu wymagalby znacznego pradu zasilania. A tak wydajnym autonomicznym zasilaniem nie dysponujesz.

Alfanumeryczne moduly LCD maja dobry kontrast ale zazwyczaj male znaki (nie spotkalem znaków wyzszych niz 9.5mm). Poza tym nie widzialem modulu mniejszego niz 1x8znaków.

Jak sie domyslam, chcesz wyswietlac zaledwie pare cyfr. IMHO widze tu dwa rozwiazania:

a) Wyswietlacz graficzny z telefonu komórkowego. Jezeli wyswietli sie na nim 3...4 duze znaki zajmujace cala powierzchnie ekranu to powinny byc wystarczajaco czytelne nawet w trudnych warunkach. Wyswietlacze przewijajace sie w dostepnych opisach potrzebuja zasilania napieciem 3.3V i pradu rzedu kilkuset uA (nie liczac podswietlenia)

b) "Goly", segmentowy wyswietlacz LCD. Goly, tzn. bez kontrolera a z bezposrednio wyprowadzonymi wszystkimi segmentami.
(Zobacz: http://www.tme.pl/arts2/pl/ZMIANY/lcd2_0-13.html )
Takie LCD wymagaja zwykle sprzetowego wspomagania jakie mozna znalezc np. w:

ATMega 169
http://www.atmel.com/dyn/products/produ ... rt_id=3012
http://seguro.pl/sklep/?zobacz=4203
Zobacz sam procesor a takze prosty zestaw ewaluacyjny Atmela AVR Butterfly: http://seguro.pl/sklep/?zobacz=2146),

albo MSP430F4..... (-> www.msp430.com, www.ti.com)
http://www.tme.pl/arts/pl/ZMIANY/lcd2_0-13.html?lang=pl

Kwestia USB.
Istnieja uC z wbudowanym wbudowany kontrolerem USB. Ale Tobie w zupelnosci wystarczy kontroler zawarty w ukladach FTDI (www.ftdichip.com) posredniczacy pomiedzy USB a interfejsem szeregowym (FT232...) lub równoleglym (FT245...). Czyli jedyne czego potrzebujesz w mikrokontrolerze to portu szeregowego. A jakas wersja UARTu znajduje sie praktycznie w kazdym jaki ew. bedziesz bral pod uwage. Jezeli chcesz wbudowac uklad na wlasna plytke to najlepiej FT232R (bo wymaga najmniej elementów w otoczeniu). Ale mozesz tez uzyc gotowych minimodulów:
http://www.ftdichip.com/ - producent ukladów
http://www.sensu.pl/?go=products&cat_id=84 - polski dystrybutor ukladów FTDI
http://www.kamami.pl/?id_k1=52&id_k2=67 - minimoduly
http://www.sklep.propox.com/index.php?d ... g&k_id=197 - minimoduly

Tanszą alternatywa moze byc wydlubanie plytki z "kabelka USB" do jakiegos telefonu GSM. ZTCW zwykle sa w nich stosowane uklady firmy Prolific (http://www.prolific.com.tw). Ale spotkalem sie z róznymi opiniami na ich temat. Podobno potrafia sprawiac klopoty.

Jeszcze jedna uwaga odnośnie montażu.
Płytka prototypowa, zestaw ewaluacyjny itp. są świetne żeby zrobić projekt i go uruchomić. Ale nie myśl o wsadzeniu na motocykl czegoś co nie będzie solidnie zlutowane na porządnej płytce i zamknięte w szczelnej obudowie. A już na pewno zapomnij o układach w podstawkach ( o ile nie chcesz ich zbierać po drodze)

--
MDz

P.S. Przepraszam a brak polskich znaków. Pisałem z ogonkami ale straciłem tekst przy próbie wysłania (Twój czas minął... zaloguj się ponownie ). Wprawdzie w czasie pisania, na wszelki wypadek, zrzuciłem kopię do TreePad-a, ale jak się okazało skonfigurowanego tak, że przy okazji zgubił ogonki