LD.CONNECT Система сбора данных
Система сбора данных LD.CONNECT основа информационно-измерительной экосистемы LD.Ecosystem. Это пока самый сложный аппаратно-программный комплекс. Основное назначение системы — автоматизированный сбор измерительной информации и управление объектом реального мира.
Содержание
Возможности
Концепция
Принципиальная схема
Корпус
Программа Ардуино
Программа ПК
Место в LD.Ecosystem
Видеопрезентация
Возможности:
— до 4 аналоговых каналов АЦП с разрешением 24 бит
— программирование коэффициента усиления
— до 4 универсальных порта ввода-вывода
— использование универсальных каналов в качестве АЦП (10 бит), цифровых входов, выходов или ШИМ.
— выбор опорного напряжения напряжения 10 битного АЦП.
— получение цифровых данных с внешних устройств (по спец.интерфейсу) (пока не реализовано)
— частота дискретизации до 1000 Гц
— подключение по USB или Bluetooth
— предусматривается возможность запуска регистрации без команды с ПК
— передача сигналов другим программам по сетевому интерфейсу
Концепция системы сбора данных
Платформа Arduino ProMicro:
• Управление модулями
•Задание периода дискретизации
•Диалоговое общение с ПК
•Хранение настроек в энергонезависимой памяти
•Организация связи с другими цифровыми устройствами
•Управление внешними объектами
•Прием сигналов с аналоговых датчиков АЦП 10 бит
Выделенный прецизионный АЦП ADS1220 24бит:
•Управляемое усиление входных сигналов
•Прием важных аналоговых сигналов (ЭЭГ, ЭКГ и т.п.)
•Передача измерений в цифровой форме на Arduino
Модуль связи HC-06
•Организация подключения Arduino с ПК по Bluetooth. Подробно о работе с этим модулем смотрите в соответствующей статье.
Корпус
•Позволяет крепить устройство на эластичный ремень с другими элементами системы
Принципиальная схема LD.Connect
Для изготовления устройства понадобятся следующие элементы:
- Arduino ProMicro
- АЦП модуль ADS1220
- Bluetooth модуль HC-06
- Разъём DB-9
- Комплект проводов
- Напечатанная 3D модель корпуса
Подключение блоков можете видеть на схеме.
Обратите внимание, что блок АЦП подключен по SPI интерфейсу, для BT выделен свободный Serial (UART). А для подключения периферии используется один разъем DB-9 в котором подключены 10 контактов. Корпус используется для общего провода, на внешнюю схему также передается питание.
Корпус LD.Connect
Программа Ардуино
Arduino ProMicro необходимо прошить стандартным способом через среду Arduino IDE.
Прошивку можно получить на странице GitHub LabData
Управлять устройством можно путем общения в символьном виде по последовательном интерфейсу. Причем не важно как вы подключитесь по USB или BT, устройство само определит канал и будет отвечать по нему.
Команды условно разделяются на управления и настройки.
Для управления можно узнать режим работы, запросить настройки, начать или остановить регистрацию сигналов, сохранить настройки в памяти, а также управлять выходами.
| Команда | Описание | Ответ |
| V | Узнать версию прошивки (только начиная с прошивки 4) | номер версии прошивки |
| M | Узнать режим работы | 0 – ожидание, 1 – работа |
| R | Получить настройки | Набор строк с параметрами |
| L | Старт работы | Пакет данных измерений |
| H | Остановка работы | 0 |
| S | Сохранение настроек в EEPROM | OK |
| !ni | Задать значение i цифрового порта n |
| Команда | Описание | Ответ |
| CAnEd | Активность канала n АЦП 24 бит d 1 вкл, 0 – выкл. | AnE |
| CPnEd | Активность доп порта n d 1 вкл, 0 – выкл. | PnE |
| CPnDd | Направление доп порта n d 1 вход, 0 – выход | PnD |
| CPn#d | Вид доп порта n d 1 цифровой, 0 – аналог. | PnA |
| CPnBd | Цифровая шина на порту n d 1 активна, 0 – нет | PnB |
| CTi | Задать период дискретизации I | I |
| CGi | Задать коэффициент усиления АЦП 24 бит I | I |
| СMd | Активация автовключения d 1 вкл, 0 – выкл. | d |
| CFd | Установка опорного напряжения АЦП 10 бит d 1 1.1 В, 0 – 5 В. | d |
Блок команд настроек начинается с символа C и включает в себя активацию каналов АЦП и доп. портов. Задание направления и вида сигнала доп порта, а также выделения доп порта под связь с цифровыми устройствами.
К общим параметрам также относятся установка периода дискретизации, коэффициента усиления ADS1220, приказ начать регистрацию сразу после включения питания, также можно сменить опорное напряжение для встроенного 10 битного АЦП доп портов.
Программа сервер для ПК LD.Connect
Но разбираться в этих командах не обязательно, т.к. доступна бесплатная программа для некоммерческого использования для ОС Windows. Она найдет устройство, свяжется с ним, поможет установить необходимые параметры и сохранит их.
При нажатии на кнопку Мониторинг начнет активную работу с ним, будет получать данные с АЦП и портов, при нажатии на кнопки или регуляторы – управлять внешними объектами.
А при нажатии на кнопку Запись – запишет все в CSV файл.
Предполагается также передача сигнала по сетевому протоколу внешним программам. Таким образом можно писать для неё дополнения анализа данных и не задумываться о подключении к устройству.
Демонстрацию работы устройства с программой смотрите в видеообзоре далее.
Скачать программу LD.Connect можно на странице проекта в GitHub
После обновления прошивки системы были исправлены некоторые фундаментальные баги, изменен протокол обмена данными и написано новое кросс платформенное приложение LD.Oscillograph для операционных систем Windows и Linux. Их скачать можно также на странице репозитория GitHub.
Место в экосистеме LD.Ecosystem
Видеопрезентация
Подписывайтесь на группу ВК и канал YouTube, чтобы не пропустить обновления.
(с) Роман Исаков, 2022
