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AVR ATtiny2313 で I/O監視と手動制御
情報処理技術が高度化した現在においても、機器制御を完全にフルオートとはなかなかいかない。処理の大半をコンピュータに任せても、人間が適宜監視介在できるシステムは当面の間必要不可欠である。

「手動」と言う言葉は「自動」と対比され旧式なイメージを抱きがちであるけれども、思ったことをすぐに実践したり反映させたい場合は手動にこそメリットがある。とはいえ、離れた現場まで何度も行ってバルブの重いハンドルを手動で開閉するというのもナンセンスであるから、自動処理をベースにして必要なときに手動で変更指示を行うやり方が合理的だと言える。

それゆえ自動系に容易かつ明確に指示できる手動システムが理想的だが、いかんせん相手が機器ではなく人間となるとインターフェイスが複雑になる上、自動/手動の処理優先度などを考慮する必要も生じ、設計は手間のかかるものとなる。

当方がこれまで研究してきた 「AVRマイコンを利用した実用的I/O制御」 についても同様で、ベースとなる処理システムが確立できた状況において、次は「状態監視と手動制御に重点を置いたもの」を作るべく考えていたのだが、このたびようやくその自己欲求を満たすアプリケーションの完成に至ったため公開する。

見た目はシンプルだが実は深い部分でかなりこだわっている。プラント設備の設計からメンテナンスまで数多く手がけた経験をたっぷり織り込んだ。

TimeChart Runner for ATtiny2313 操作パネル

Manual I/O Controller for ATtiny2313 Ver1.00
~AVRマイコンATtiny2313を利用してI/O監視と手動制御~
Windows用フリーソフト (ライセンス登録で機能拡張)
取扱説明書ダウンロード

【主な特徴】

・USB接続
・ピンの入出力設定を自動読取
・ステータスを常時モニタリング
・出力の個別切替/一括切替
・エラー発生時のブザー機能/リトライ機能
・データログのファイル出力
・接続機器名の個別設定 (要ライセンス)
・a接連動/b接連動 (要ライセンス)
・外部ファイルの連動実行 (要ライセンス)
・処理時間を感じさせない快適動作

既に Amic2313 (ver2.06a以上) を導入している場合、同じ回路・同じマイコンプログラムを使用するため、ダウンロードしてすぐに利用可能。

このソフトによりGUI画面を用いた外部機器制御が容易に実現できる。
多くの方々に活用して頂けたら幸いである。

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タグ : AVR USB マイコン 手動制御 電子工作 通信 IO プログラム フリーソフト 操作

2010-01-27 20:25 ソフトウェア
AVR ATtiny2313 で 静電容量式タッチスイッチ
物が接触したときの静電容量の変化を捉えて反応する 静電容量方式 のセンサーは、貯留量や液位の検出用としてプラント業界では古くから多用されている。

以前よりイジっている100円マイコン ATtiny2313 を用いて同様の機能が実現できればリーズナブルである。高い品質や精度は望まずとも、簡易制御や小規模制御で利用できればメリットは大きい。

そんなわけで今回は手始めに、指でパネルに触れる毎に出力のON/OFFを切替えて保持する 「タッチスイッチ」 を静電容量方式で製作してみた。

【回路】
ATtiny2313で静電容量式タッチスイッチ 回路図

Vcc:DC5V
ATtiny2313:AVRマイコン ATtiny2313-20PU/20pin-DIP
Touch Panel:タッチパネル(自作品使用/詳細後述)
C1:0.1μF(セラ)/ATtiny2313安定用
LED1~6:出力確認用
R1~R6:4.7MΩ/タッチパネル充電調整用
R7:10kΩ/ATtiny2313安定用
R8~R13:LED1~6用/抵抗値はLEDに合わせ

・部品種は少なく回路構成はいたってシンプル。
・R1~R6の抵抗値については1M~10MΩでいろいろと実験した結果決定した。共立エレショップ で調達可能。
・ピン並びに対して出力CH番号が不規則なのは配線上の都合。
・ATtiny2313 のシステムクロックは内蔵RC8MHz(分周なし)。
・ヒステリシス調整を連続して行えるよう、ATtiny2313プログラムのオンボード書込環境が必須。

【プログラム】
  マイコン用プログラムは BASCOM-AVR で作成。
ATtiny2313で静電容量式タッチスイッチ プログラム
・シンプルな回路に比べプログラム記述はやや長め。
・製作物が 「タッチセンサー」 ではなく 「タッチスイッチ」 であるところが最大のポイント。パネル接触時にチャタリングさせることなく出力状態保持と切替がスマートに行われるよう工夫をこらした。
・ATtiny2313 はヒューズビットを 「RC内蔵オシレータ・分周なし」 に書換要。
・タッチパネル接触を判定するためのスレショルド(しきい値)は電源投入時に自動取得、ヒステリシス(すきま値)は個別に指定する(変数T(1)~T(6))。最適なヒステリシスはタッチパネルの性状で異なるため使用環境に合わせ調整が必要。

【タッチパネル】

ATtiny2313で静電容量式タッチスイッチ タッチパネル

・上記写真はプラスト工法で試作した回路基板兼のタッチパネル。CEM-3両面基板(サイズ 50mm×100mm×t1.6mm、銅箔厚18μm/18μm)を使用し、おもて面にタッチ部、裏面に制御回路部を形成。
・タッチ部は6つの銅箔島で構成され、それぞれに接触する毎に対応するCHの出力と確認用LEDが反転する。
・タッチ部のある基板おもて面は銅箔変色保護のためクリアラッカーを吹いて仕上げてあるが、接触検出には全く支障ない。
・出力確認用LEDの使い方は、上段(チップLEDを用いて裏面から照射)と下段(φ3mmLEDを銅箔島左上で点灯)で変えてみた。それぞれにメリット/デメリットがあるため、実用する場合は用途や好みあるいは予算によって選択することになる。
・ちなみにタッチ部の「Swich」の綴りは間違い。「Switch」が正解(謝)。
・今回の試作では出来る限りコンパクトにすることを優先させたため一部回路部品をおもて面に配置したが、100mm角で作れば全て裏面に収納できる上、おもて面も基板アートの要素を取り入れるなどしてデザイン性を高めた形成が可能になる。



その後、この技術をさらに応用して 「静電容量式水位センサー」 を製作、水耕栽培の液肥管理に利用した。記事はこちら。



変更履歴:
 10/5/21 参考図変更(安定化抵抗位置)

タグ : AVR マイコン 制御 タッチ スイッチ センサー 静電容量式 計測 BASCOM 基板

2010-01-05 22:11 マイコン応用
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