Sistem de masurare automata realizat cu microcontroler

1. Sistem de masurare automata realizat cu microcontroler Universitatea Petrol-Gaze Ploiesti 2011 Coordonator: Prof.univ.dr.ing Cristian Bucur Absolvent: Gogu Alexandru-Ciprian

2. Scopul Proiectului • Studierea sistemelor de masurare automata industriale • Realizarea unui sistem de masura automat realizat cu microcontrolerul PIC18F458. • Studierea teoriei microcontrolerelor • Realizarea modulului de comanda cu microcontrolerul PIC18F458 • Studierea multimetrului HP34401A • Studierea mediului de dezvoltare MPLAB

3. Cuprins • Introducere • Echipamente de masura industriale • Elementele componente ale sistemului • Prezentarea multimetrului HP34401 • Prezentarea principiului de functionare a sistemului

4. Sisteme de masura automate Un sistem de masura automat este un sistem capabil de a prelua si analiza parametrii electrici prezenti pe placile electronice conform unui program prestabilit. Sistemele de masura automate din prezent au o precizie foarte mare de pana la 100 microni si pot efectua pana la 1000 masurari pe secunda. Astfel de sisteme construite in prezent au in componenta pana la 24 de testere fiind capabile de a executa masurari pe ambele fete ale placilor electronice.

5. Cele 24 de testere pot fi miscate in orice directie la unghiuri de 6 grade fata de axa verticala, astfel putand ajunge in orice punct de interes al circuitului imprimat. Pentru a obtine o precizie mare pozitionarea testerelor se efectueaza in bucla inchisa cu motoare liniare.

6. Tehnologii oferite de sistemele de masura moderne Pentru a obtine asemenea performante, sistemele de masura automate utilizeaza programe complexe atat pentru pozitionarea testerelor cat si pentru detectarea posibilelor defecte. Scan Probeeste o tehnica inovatoare de detectare a pinilor liberi ai circuitelor integrate digitale.Metoda este rapida si detecteaza cu mare precizie defectele

7. ChipScan-ul este o tehnica de verificare a circuitelor integrate complexe.Aceasta tehnica exploateaza capacitatile parazite ale diodelor si tranzistoarelor din circuitele integrate. Sistemul testeaza fiecare pin in parte pentru detectarea defectelor interne ale circuitelor integrate. Aceasta metoda nu necesita aplicarea tensiunii de alimentare a circuitului integrat

8. JTAG-ul este o tehnica noua folosita pentru programarea in circuit a circuitelor de memorie precum si a dispozitivelor de tip FPGA , Flash, EEPROM . Aceasta tehnica dispune si de posibilitatea de verificare a functionalitatii circuitelor programabile prin aplicarea de semnale la pinii acestora.

9. Cscan-ul este o tehnica folosita adesea in masinile de masura industriale, ea bazandu-se pe analiza circuitelor integrate si conectorilor cu pini. Cscan-ul este utilizat pentru testarea circuitelor deschise(testarea continuitatii) precum si pentru testarea polaritatiicondensatorilor electrolitici

10. De asemenea sistemele de masura automate moderne au in dotare si sisteme optice de monitorizare a masurarilor compuse din pana la 8 camere foto de innalta rezolutie. Sistemul de prelucrare a imaginilor este capabil de a interpreta coduri de bare si chiar poate citi inscriptionarea componentelor asigurand astfel o verificare foarte atenta a placilor electronice

11. Sistemele de masura automata moderne dispun de un numar de pana la 128 de intrari analogice sau digitale nemultiplexate prin ace de masura fixe. Aceste sisteme pot executa masurari pe placi electronice multistrat cu dimensiuni de pana la 1050x640 mm.

12. Sistemul de masurare cu PIC microcontroller Datorita calitatilor deosebite si a pretului relativ scazut in cadrul acestui proiect mi-am propus realizarea unui sistem de masurare automat bazat pe un microcontroller PIC18F458. Astfel sistemul construit dispune de un singur tester realizat pe baza unui electromagnet, deplasarea pe axele X si Y fiind asigurata de 2 motoare pas cu pas.

13. Schema electronica a modulului de comanda cu PIC18F458

14. Microcontrolerul PIC18F458 de tip RISC implementeaza majoritatea functiilor indeplinite de sistemul de masurare automata.Printre acestea amintesc: -comunicatia pe interfata RS-232 prin intermediul modulului USART continut; -comanda celor 2 motoare pas cu pas in secventa simpla; -comanda de coborare a testerului pe placa de cablaj imprimat; -comutarea iesirilor de semnal; -comanda de calibrare a sistemului in punctul de referinta;

15. Sistemul astfel creat este capabil sa comunice cu calculatorul prin intermediul interfetei RS-232, comenzile primite fiind in format hexazecimal. Comenzile sistemului pot fi date manual din orice program de tip HyperTerminal cu capacitate de cominicatie pe portul serial. Sistemul poate fi comandat de pe orice sistem de operare capabil de a accesa portul serial.

16. Multimetrul HP34401A HP34401Aeste un multimetru digital care poate măsura multiplii parametrii electrici, fiind un aparat de măsură de mare performanţă. Acest multimetru poate efectua pana la 1000 de citiri pe secunda si poate stoca in memoria interna rezultatul a 512 citiri.Comunicatia intre multimetrul HP34401 si computer se realizeaza prin interfata GPIB.

17. Principiul de functionare Prin intermediul programului de tip HyperTerminal se trimit coordonatele punctului de interes catre modulul de comanda.Acesta executa comenzile trimise iar la sfarsitul executiei acestor comenzi returneaza o confirmare de executie. In acest moment se poate da comanda de masurare catre modulul de comanda , respectiv de citire catre multimetru.

18. Controlul multimetrului HP34401A se realizeaza prin intermediul limbajului de programare HP Basic.Intrucat acest limbaj de programare poate accesa doar interfata GPIB comenzile de masurare, respectiv citire trebuie executate separat.Limbajul de programare HP Basic este special destinat utilizarii cu instrumetele de masura produse de firma HP

19. Concluzii In urma analizei performantelor sistemului de masura automata realizat in cadrul acestui proiect au fost observate urmatoarele: • Sistemul de masura astfel realizat asigura o precizie buna putand efectua masuratori chiar si pe placi electronice in tehnologie SMT. • Sistemul indeplineste functiile de baza ale unui sistem de masura industrial

20. Sistemul este capabil de a efectua deplasări pe distanţe de 250mm/250mm. • Sistemul poate masura un numar de 5 parametrii electrici(tensiune, curent, frecventa, continuitate,perioade) • Comenzile catre sistem se pot face intr-un mod flexibil prin intermediul oricarui program de tip HyperTerminal pe interfata RS-232. • Pentru a pune mai bine in evidenta calitatile acestui sistem se vor executa o serie de masuratori pe o placa electronica in format SMT

21. Schema electronica a montajului de test