В связи с постройкой мобильного блока питания, предназначенного для зарядки и подпитки мобильных устройств, типа плеера, смартфона или телефона, возникла необходимость в мощной литий-ионной батарее. Такие батареи широко используются для питания ноутбуков и нетбуков, но цена всего одной новой банки может достигать 10€.

Где взять литий-ионные батареи почти даром?

Однако можно купить почти даром б/у-шные ноутбучные батареи. На нашем местном радиорынке (Moldlva > Chisinau > str.Docuceaev) целую батарею можно купить всего за 3$. Когда я об этом узнал, то у меня даже промелькнула мысль, что на литий-ионную тягу можно попытаться перевести ИБП (UPS), после того, как оригинальный свинцовый аккумулятор перестанет «держать» нагрузку.

Может возникнуть вопрос: в чём смысл покупки этих батарей, если заведомо известно об их неисправности…

В батареях от ноутбуков, банки соединены параллельно и последовательно. При этом контроллер заряда/разряда батареи постоянно отслеживает напряжение на каждой параллельно соединённой группе банок. Если напряжение отклониться от нормы, то контроллер отключит всю батарею. Из-за разброса параметров отдельных банок, такая ситуация может произойти и тогда, когда ресурс аккумуляторов ещё далёк от завершения. Поэтому, очень часто в батарее, признанной негодной, часть банок оказывается вполне работоспособной. Я уже не один год успешно эксплуатирую подобные банки, оставшиеся после ремонта батарей. Дело в том, что при ремонте таких аккумуляторов, приходилось заменять сразу все банки, что и приводило к образованию неликвидов.

Как разобрать батарею ноутбука?

Батареи ноутбуков и нетбуков выпускаются в неразборных корпусах, но, тем не менее, разобрать такой корпус можно всего на несколько минут.

Для разборки нам понадобится обычный строительный нож со сменным лезвием и шайба подходящей толщины.

Выдвигаем из ручки лезвие на минимальную длину и фиксируем его. Затем надеваем на лезвие шайбу такой толщины, чтобы выступающая над шайбой часть лезвия составляла не боле 1,5-2мм.

Прорезаем шов между половинками корпуса батареи по всему периметру.

Чтобы банки надёжно фиксировались в корпусе батареи, производитель, обычно перед сборкой, смазывает невысыхающим клеем одну (или обе) из половинок корпуса, а со стороны другой половинки вставляет отрезки двухстороннего скотча. Это может несколько усложнить разборку даже тогда, когда края половинок корпуса уже отделены друг от друга.

Но, немного терпения, и мы получаем доступ к банкам аккумуляторной батареи.

Дополнительным бонусом могут стать термопара поз.1, с помощью которой контроллер отслеживает температуру батареи, и термопредохранитель поз.3, который отключает батарею в случае отказа электроники.

На картинке также можно разглядеть обычный плавкий предохранитель поз.2, который ограничивает максимальный ток, батареи.

Как лучше разобрать аккумулятор от ноутбука?

От читателей сайта часто приходят вопросы о том, как выполнить разборку аккумулятора ноутбука. В принципе, эта процедура несложная, и её можно без проблем выполнить своими руками. Однако из-за низкой ремонтопригодности большинства аккумуляторных батарей ноутбуков их владельцы часто сталкиваются с проблемами при разборке. Поэтому было решено написать этот небольшой мануал по разбору аккумулятора ноутбука.

К примеру, ремонт аккумулятора ноутбука. Он заключается в замене литиевых банок на новые. В качестве банок используются литиевые . Часто этот процесс называют перепаковкой аккумуляторной батареи. Это позволяет сэкономить на приобретении новой батареи для лэптопа. Правда, экономия несущественная, поскольку основной вклад в стоимость вносят именно литиевые аккумуляторные элементы.

Однако такой ремонт может оказаться полезным, если у вас старый ноутбук, к которому производители уже не выпускают батареи. Если вы не хотите расставаться со своим помощником, то поможет перепаковка. Ведь 18650 в отличие от аккумуляторов в сборе имеют единый стандарт, и купить новые на замену можно без проблем.

И также разборка аккумулятора может потребоваться для тех, кто занимается радиоэлектроникой. Эти литиевые аккумуляторы могут быть использованы в качестве источников питания в различных схемах. Кто-то может задать резонный вопрос: «Ведь аккумуляторы отработавшие. Зачем они нужны?».

В аккумуляторных батареях ноутбуков литиевые банки объединены в параллельные сборки, которые, в свою очередь, соединены последовательно. Контроллер заряда контролирует характеристики всех банок, и в случае их отклонения от допустимых, может заблокировать работу всей батареи. Часто возникает ситуация, что из-за существенного разброса характеристик некоторые элементы нерабочей батареи всё ещё остаются работоспособными. Поэтому аккумулятор можно разобрать и использовать их ресурс.

Многие пользователи спрашивают, как разобрать аккумуляторную батарею ноутбука, чтобы использовать литиевые элементы 18650 в фонариках, power bank, а также в качестве источников питания в различных «поделках». Теперь, перейдём непосредственно к самому процессу разборки.

Разборка аккумулятора ноутбука

Как уже говорилось, аккумуляторные батареи большинства производителей ноутбуков, не приспособлены для ремонта. К исключениям можно отнести лишь некоторые модели Самсунг, в которых корпус батареи закрывается на защёлках. Во всех остальных случаях придётся иметь дело с клеёными корпусами.

Чтобы разобрать такие батареи, советую для начала пройти канцелярским ножом по шву. У него тонкое лезвие, которое хорошо проникает внутрь. При этом не усердствуйте, засовывая нож глубоко. Иначе можно, что-нибудь замкнуть или повредить внутри. В интернете можно встретить рекомендации по предварительному прогреву шва термофеном, но можно обойтись без этого. Если будете прогревать, то следите за температурой. Для литиевых аккумуляторов нагрев противопоказан.

После того как прошлись по шву ножом, начинайте отгибать крышку корпуса каким-то предметом большей толщины. Например, отвёрткой. Лучше, конечно, использовать что-нибудь из пластика. По мере отгибания крышки подкладывайте что-нибудь в распор. Когда батарея будет вскрыта, вы увидите сборку из нескольких элементов и плату BMS. В большинстве ноутбуков устанавливается 4, 6, 8 элементов 18650. Реже бывает 2, 12. На фото ниже показан процесс разборки.

Далее нужно отпаять или откусить провода, идущие от сборки к контроллеру. Там припаяны плюс и минус сборки, балансировочные точки. Кроме того, к корпусу одного из элементов приклеена термопара. По её показаниям аккумулятор отключается при перегреве элементов.

После того как отпаяете элементы, нужно разъединить их. Эту задачу можно решить раскусить соединения кусачками. Элементы в аккумуляторной батарее соединены между собой точечной сваркой. Для этого используется стальная лента.

Можно её просто оторвать от аккумулятора, но лучше оставить для последующего использования. К этим кускам ленты можно будет припаять провода при необходимости.

Вам остаётся только определить, какие элементы отработали свой ресурс, и те, что ещё можно использовать. Это можно сделать, измерив их ёмкость универсальным зарядным устройством. Но это уже тема для отдельной статьи.

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Asus или аккумулятор для HP можно собственными силами. Для этого подготовьте тестер или мультиметр, паяльник (не более 40 Вт), автомобильные лампочки, макетный нож и суперклей. Сначала разберите аккумулятор, для чего найдите шов между двумя половинками батареи и при помощи макетного ножа попытайтесь осторожно их разъединить. Сделать это не так просто, поскольку половинки крепко склеены между собой, однако все-таки возможно.

Затем убедитесь, что аккумулятор полностью разряжен. Для этого подсоедините к нему автомобильные лампочки и проверьте напряжение с помощью мультиметра. Если лампочки горят и общее напряжение равно количеству элементов, помноженному на 3,7 (или больше него), то можете переходить к ремонту. Если же оно меньше, то проверьте таким же образом каждый отдельный элемент аккумулятора и замените неисправные.

Далее разрядите оставшиеся элементы, а также новые, которые вы будете устанавливать в аккумулятор. Для этого используйте те же автомобильные лампочки и добейтесь напряжения 3,2 В на каждом элементе. Это делается для того, чтобы в будущем контроллер стал заряжать аккумулятор с нуля. Тогда не возникнет проблем с уровня заряда батареи.

При отсутствии эксплуатации батареи может возникнуть другая неисправность – аккумулятор не , в то время как напряжение на его контактах равно 0. Такую неисправность устранить достаточно просто. Подключите источник питания вашего ноутбука к последовательной цепи элементов через 5 Вт лампочку и дождитесь, пока напряжение батареи на каждом элементе не будет составлять 3,4 В.

После окончания процедуры восстановления начните сборку батареи. Здесь вам понадобиться циан-акрилатный клей, чтобы обратно склеить две половинки аккумулятора. После того, как клей высох, вставьте батарею снова в и зарядите ее.
Следуйте правилам эксплуатации аккумуляторов для ноутбуков, чтобы продлить срок ее продуктивной работы.

Видео по теме

Источники:

• как восстановить батарейку от ноутбука

Очень часто после непродолжительного использования ноутбука с постоянно подключенным аккумулятором заряд перестает «держаться». В результате этого значительно сокращается по времени работа ноутбука без подзарядки. Но эту неприятность можно легко поправить в домашних условиях и самостоятельно восстановить батарею. Восстановление будет рассматриваться на примере никель-металлгидридного элемента.

Инструкция

Определите количество элементов в аккумуляторе. Для этого разберите его с помощью ножа, разрезав его по видимому шву. Полученное число умножьте на 1,2 – и узнаете напряжение в вольтах. Потом припаяйте лампочку в 21 Вт к контактам последовательно присоединенных элементов.

При помощи мультиметра измерьте напряжение лампочки, выставив на нем 20 В. Если значения совпадают, значит в неработоспособности вашего ноутбука виноват неисправный контроллер батареи, и вам придется его поменять. Если напряжение ниже 20 В, то виноваты один или несколько неисправные элементы батареи.

Николай Семенов [email protected], Алексей Некрасов - [email protected]

В большинстве случаев разработка технического устройства связана с задачей сбора данных с устройств ввода, их обработкой и передачей управляющего воздействия на устройства вывода. Пока вычисления не требуют высокой производительности, а устройства ввода/вывода стандартны, можно воспользоваться микроконтроллерами или «системами на кристалле» (System-On-Chip, SoC). Но что делать, если производительности микроконтроллера не хватает или интерфейсы, предусмотренные задачей или областью применения, нестандартны?

В случае, когда перед разработчиком стоит задача, для которой не хватает производительности микроконтроллера или интерфейсы, предусмотренные, к примеру, областью применения, нестандартны, раньше существовал единственный выход: использовать универсальные или специализированные микропроцессоры, внешнюю память, загрузочные диски и поддержку разнообразной периферии. Но такой путь требовал больших временных затрат от разработчиков и программистов. В то же время аналогичные задачи решались одновременно в разных частях света разными инженерами. Однако переносимость таких решений оказывалась невысокой из-за наличия в каждом случае специфичных ограничений. Такой подход был главенствующим, пока не появились готовые недорогие процессорные модули.

Процессорный модуль (Computer-On-Module, CoM) является дальнейшим развитием «систем на кристалле» (System-On-Chip, SoC). Такие модули характеризуются небольшими размерами, наличием стандартных интерфейсов и хорошей поддержкой операционными системами. При их использовании экономится время на разработку, тестирование, поддержку, написание системного ПО и адаптацию операционных систем, поскольку чаще всего все это уже входит в готовый процессорный модуль. Таким образом его использование существенно сокращает время выхода готового устройства на рынок.

Сам термин CoM был введен компанией VDC Research Group, Inc. (бывшая Venture Development Corporation, USA) для описания целого класса производимых компьютерных плат, он прижился и широко используется, в основном после принятия промышленного стандарта COM-Express.

Классификация процессорных модулей

Структурно процессорные модули можно разделить на модули высокой, средней и низкой производительности, причем все они отличаются низким потреблением при достаточно высокой вычислительной производительности в своем классе, так как разрабатываются для встраиваемых применений, где задачи отвода тепла внутри компактного корпуса являются критичными при выборе типа модуля.

Высокопроизводительные модули

Рис. 1. «Компьютер-на-модуле» стандарта COM-Express: RadiSys CEQM77 с процессором Intel Core i7 IvyBridge

Высокопроизводительные модули практически всегда требуют активного охлаждения, потребляют 5–10 Вт и более и являются полноценными компьютерами, основанными чаще всего на микропроцессорах фирмы Intel. Они достигают производительности топовых версий Intel Core i7 с практически неограниченным количеством памяти в виде модулей расширения и высокоскоростными интерфейсами, такими как PCIexpress, GBE, SATA3 и т. д. Основная задача таких модулей - предоставить все возможности высокопроизводительного персонального компьютера в компактном одноплатном исполнении с возможностью подключить к ним как стандартные платы расширения, так и специализированные, рассчитанные на решение конкретной задачи. Стандартизация таких модулей производится по внешним габаритам, типам и расположениям разъемов:

• ETX (Embedded Technology eXtended - «расширение встраиваемых технологий», ) - форм-фактор материнских плат, имеющий размеры 95×114 мм и стандартное расположение интерфейсных разъемов. На разъемах выведены порты ввода/вывода архитектуры PC/AT (последовательный, параллельный и т. д.), USB, аудио- и видеоразъемы, Ethernet, а также полноценная реализация шин ISA и PCI.
• XTX - это развитие стандарта ETX с 75%-ной совместимостью по контактам . В XTX убрана шина ISA и добавлены PCI-Express, SATA и LPC. На сегодня эти стандарты уступают по популярности более новому стандарту COM-Express, однако по-прежнему поддерживаются достаточно большим количеством производителей , . В качестве примеров ETX и XTX можно рассмотреть модули от таких производителей, как Avalue, Congatec, Kontron, MSC, Norco, SECO и др.

• COM-Express (COMe) - это стандарт «компьютера-на-модуле», созданный для замены устаревших ETX и XTX . Он был представлен в 2005 г. консорциумом PIСMG и определяет как размер модуля (рис.1), так и его интерфейсы. На сегодня вышла вторая ревизия стандарта, которая описывает семь различных типов цоколевки разъемов, и четыре возможных форм-фактора модулей (от 55×84 до 110×155 мм). Стандарт характеризуется применением в высокопроизводительных системах, обязательна поддержка Ethernet10/100/1000, SATA, LPC, 8×USB (включая поддержку USB 3.0), 6×PCI-Express, аудио, видео. Питание 12 В. К самым известным производителям модулей COMExpress можно отнести RadiSys и Kontron, Congatec и AdLink.

Кроме того, к высокопроизводительным модулям можно отнести процессорные платы магистрально-модульных систем, таких как CompactPCI и AdvancedTCA.

CompactPCI - это системная шина, широко используемая в промышленной автоматике и магистрально-модульных системах. Электрически она совместима с шиной PCI, но позволяет подключить больше устройств. Поддерживается «горячее» подключение плат, но в настоящее время данный стандарт фактически устарел по пропускной способности. Основной конкурент - шины VME, VME32, VME64, используемые в военной технике НАТО, но в России данные стандарты распространения не получили. Разрабатываются расширения, такие как PCI-E, но перспективы их использования не определены.

Рис. 2. «Компьютер-на-модуле» стандарта Qseven: SECO QuadMo747-X/i.MX6 с процессором Freescale iMX6

AdvancedTCA, MicroTCA (Telecom­munications Computing Architecture - «архитектура для телекоммуникационных вычислений») - архитектура, разработанная при участии более 100 компаний - производителей промышленного и телекоммуникационного оборудования под руководством PICMG и являющаяся новым поколением стандартизованных телекоммуникационных вычислительных платформ, пришедшим на смену устаревшего CompactPCI. Механически представляет собой стандартные корзины для подключения плат стандартных размеров со стандартными разъемами и расположением контактов на них. Поддерживает «горячее включение» плат и несколько топологий связи между ними. Основной средой передачи информации между платами является Ethernet, хотя дополнительно на разъеме есть и тестовые сигналы JTAG, тактовые импульсы (clock), а также сигнальные провода, проходящие через коммутатор сигналов (Switch Fabric). Дополнительно в стандарте описана система охлаждения процессорных модулей, единая на всю корзину. Процессорные модули с интерфейсом TCA могут использоваться в широком диапазоне применений - как для построения кластера для облачных вычислений (где основной интерфейс между модулями Ethernet), так и для телекоммуникационных решений с синхронными последовательными интерфейсами, подключением видеокамер, звука, внешних датчиков и т. д.

Малопроизводительные модули

Рис. 3. «Компьютер-на-модуле» стандарта Qseven: SECO uQ7-OMAP5 40×70 мм с процессором Texas Instruments OMAP5

До недавнего времени к малопроизводительным можно было отнести различные модули SoDIMM и 2,5” одноплатные компьютеры, выполненные на ARM-процессорах (чаще всего производителями используется ARM9). Стандартизации таких модулей не предполагалось, поэтому каждый производитель сам определял форм-фактор и срок жизни выпускаемой продукции. Что, естественно, влекло за собой определенные риски для разработчиков, так как изначально никакой совместимости модулей от разных производителей не предполагалось. Однако на сегодня ситуация немно­го изменилась: с выходом спецификации Revision 2.0 открытого промышленного стандарта Qseven , с одной стороны, и выпуском новых малопотребляющих процессоров (к примеру, таких как Freescale i.MX6 Solo, рис. 2), с другой. Сейчас у разработчиков появилась возможность использовать малопроизводительные модули без рисков для срока жизни полученной продукции. Поскольку соблюдение стандарта различными производителями означает взаимозаменяемость модулей между собой, разработку не придется начинать с нуля: можно просто подобрать аналогичный модуль в стандарте Qseven от другого производителя. Кроме этого, новая ревизия спецификации Qseven предусматривает модули половинного размера - всего 40×70 мм (рис. 3), что как нельзя лучше подходит для сегмента начальных и малопроизводительных систем.

Модули средней производительности

В том случае, когда нужны недорогие процессорные модули, отличающиеся низким потреблением и относительно высокой вычислительной производительностью, которые не требуют активного охлаждения, единственное существующее на данный момент решение - это модули, также выполненные в стандарте Qseven. Кроме того, по сравнению с остальными открытый промышленный стандарт Qseven дает разработчику наибольшую гибкость при разработке технических устройств, поскольку является кросс-платформным для архитектур ARM и x86. Другими словами, модули, выполненные на процессорах x86, и модули, выполненные на процессоре ARM, являются взаимозаменяемыми в рамках стандарта Qseven. Это значит, что, выполнив разработку устройства на привычном процессоре x86, в дальнейшем можно будет перейти на ARM-процессор с целью снижения энергопотребления устройства и общей себестоимости .

Что касается доступности модулей и срока их жизни, то здесь можно отметить следующие положительные особенности. С одной стороны, в модулях используются встраиваемые процессоры с долгим сроком жизни таких производителей, как Intel, AMD, VIA Technology, NVidia, Texas Instruments и Freescale. С другой стороны, на сегодняшний момент насчитывается уже более 50 производителей процессорных модулей в стандарте Qseven. К тому же при необходимости можно на уже выпускаемой продукции заменить процессорный модуль Q7 на аналогичный собственной разработки. При этом срок выпуска продукции (time-to-market) получится небольшим, и можно будет перейти на собственную вычислительную платформу или иметь широкий диапазон процессорных модулей в едином стандарте под разные задачи.

Таким образом, у разработчика есть выбор не только между производителем как процессора, так и самого модуля, что дает большую свободу в выборе наиболее подходящего устройства, исходя из поставленной задачи (таблица).

Таблица. Классификация модулей

Производитель	Начальный уровень	Мультимедиа	Высокая производительность, вычислительные задачи	Ответственное применение, широкий температурный диапазон
Seco	QuadMo747-X/i.MX6	uQ7-OMAP5	uQ7-OMAP5	QuadMo747-X/i.MX6
	QuadMo747-X/OMAP3	QuadMo747-X/T30	QuadMo747-GSeries	QuadMo747-X/OMAP3
	QuadMo747-Z5xx	QuadMo747-X/T20	QuadMo747-X/i.MX6	QuadMo747-XL
		QuadMo747-X/i.MX6	QuadMo747-X/T30	QuadMo747-EXTREME
		QuadMo747-X/i.MX51		QuadMo747-E6xx
		QuadMo747-GSeries
		QuadMo747-E6xx
Avalue	EQM-CDV
		EQM-A50M

Если рассматривать стандарт Qseven более подробно, то можно отметить следующие основные особенности, выгодно отличающие его от других стандартов «компьютеров-на-модуле».

Рис.4. Основные промышленные интерфейсы стандарты Qseven

Во-первых, стандарт дает полное логическое описание всех сигналов, получаемых из модулей с процессорами как на ядре ARM, так и на архитектуре x86. В том числе, это касается:

• высокоскоростных интерфейсов, таких как PCI Express, SATA, USB 2.0+, GigabitEthernet и т. д.;
• графических интерфейсов, таких как LVDS, SDVO, HDMI и DisplayPort;
• основных промышленных интерфейсов (включая CAN, SPI, SDIO, I 2 C и т. п.) (рис. 4).

Во-вторых, в стандарте приведены:

• полное электрическое описание сигналов указанных интерфейсов;
• полное конструкторское описание соединительного разъема (недорогого и доступного MXM) с указанием местоположения сигналов на нем;
• конструкторское описание самих модулей.

Размеры модулей всего 70×70 мм, тогда как для COM-Express это 125×95 мм, а для ETX/XTX - 114×95. Готовые одноплатные компьютеры формата PC/104 имеют больший размер - 96×90 мм. Данная информация носит открытый характер и доступна любому желающему в документации на стандарт Qseven .

Опыт использования модулей

Рис. 5. Структура предлагаемого устройства

Для построения многоканального видеорегистратора с хранением данных на жестком диске и управлением по локальной сети была предложена структура, показанная на рис. 5.

Блоки AVx содержат АЦП аудио и видео. DSPx обеспечивает сжатие полученных данных и отправку сжатого потока через FPGA на процессорный модуль PC. Процессорный модуль принимает данные от нескольких видеокамер, формирует из них контейнеры для хранения и записывает на жесткий диск, а также прокидывает сквозной канал для просмотра и архивирования данных по локальной сети.

Поток данных внутри такой системы оказался достаточно большим, и малопроизводительные модули для реализации оказались непригодны. Высокопроизводительные модули выделяют слишком много тепла, так что внутри компактного регистратора их установить невозможно. Поэтому в качестве процессорных модулей были выбраны Qseven - SECO QuadMo747-Z5xx, содержащие процессор Intel Atom Z500 series 1,6 ГГц, 1 Гбайт памяти DDR2, GBE и SATA2. Наличие NAND-drive диска позволило установить прямо на модуль операционную систему Linux, чтобы не зависеть от наличия и исправности жесткого диска. После оптимизации ПО и уменьшения количества одновременно используемых камер оказалось возможным перейти на модуль с частотой процессора не 1,6, а 1,1 ГГц, а также перейти на процессорные модули с ARM-процессорами. Внешний вид устройства представлен на рис. 6.

Выбор описанных модулей существенно сократил время разработки устройства и сделал его проще, надежнее и функциональнее. Например, не заложенная изначально функция беспроводного управления регистратором оказалась возможной с установкой миниатюрного модуля USB-Wi-Fi. Точное время может быть получено с внешнего устройства GPS, также подключенного через USB. Для расширения температурного диапазона использования устройства впоследствии был подключен программно управляемый вентилятор охлаждения. В результате получился многофункциональный компактный прибор, выполняющий все необходимые заданные функции и даже больше. Есть запас ресурсов по расширению функциональности.

Выводы

Рис. 6. Сверху — внешний вид устройства; снизу — расположение плат

В статье были рассмотрены различные варианты управляющих процессорных модулей для встраиваемых систем. Можно сделать следующие выводы:

1. В перспективных разработках в качестве компактных высокопроизводительных модулей стоит рассматривать COM-Express. Они производительные, недорогие, но требуют внешнего охлаждения или большого радиатора.
2. Для построения кластера из большого числа как однородных, так и разнородных модулей удобно использовать стандарт AdvancedTCA или его уменьшенный вариант MicroTCA. Процессорные модули в таких системах дороже, чем тот же COM-Express, но зато легко собираются в кластеры, в корзине стандартно находится блок охлаждения, решены вопросы обмена информацией между модулями питания и резервирования.
3. В качестве малопотребляющего производительного модуля, способного работать без активного охлаждения, рекомендуется использовать модули стандарта Qseven. Это целое семейство процессорных модулей различной производительности, построенных на различных платформах, но имеющих стандартные интерфейсы, такие как Ethernet, USB, SATA, SPI, LPC и др. Есть опыт практического использования серийных устройств на базе таких модулей.
4. Для управления медленными процессами можно использовать любой из целого класса малопроизводительных модулей, подходящий по размерам, интерфейсам и цене.

Рост темпов производства после экономического кризиса 90-х годов предопределил необходимость принятия срочных мер по реновации оборудования.

Серьёзную проблему для машиностроителей представляет отсутствие в стране средств автоматизации отечественного производства, а так же наличие большого парка станков с устаревшими электронными системами управления: программоконтроллеры "МикроДАТ", УПУ ТП и др. Для модернизации программоконтроллеров этих и других типов фирма НТБ разработала процессорный модуль на базе микроконтроллера SAFB-C165-LF, который обладает следующими характеристиками:

• FLASH ПЗУ и статическое ОЗУ по 128 Кб;
• резидентная программа для загрузки программного обеспечения;
• объём памяти пользовательских (технологических) программ 46 или 62 Кб;
• сохранение содержимого FLASH-памяти в течение не менее 10 лет;
• возможность программирования через последовательный порт RS-232;
• сброс при сбоях питания;
• раннее предупреждение о разрядке литиевой батареи;
• таймер Watchdog;
• ток потребления в рабочем режиме - 100 мА;
• напряжение питания - 5 В;
• минимальное напряжение питания - 4,65 В;
• частота кварцевого резонатора - 40 МГц;
• температура эксплуатации - 0...+70 (-45...+85) °С.

Все характеристики и надёжность модуля проверены трёхлетним опытом применения его на шести заводах в самых суровых условиях эксплуатации. Ни один модуль не дал ни одного серьёзного сбоя. Там, где этой суровости не хватало, модуль тестировался в специальных условиях, например, в печах - 24 часа непрерывной работы при температуре 75°C.

Структурная схема модуля показана на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема модуля

Модуль полностью выполнен методом SMD-монтажа с двухсторонним расположением элементов (рис. 2). Размер платы 90x96x1,5 мм. Высота в сборе с батарейкой - до 21 мм, без батарейки - 13 мм. Электрический контакт обеспечивается двумя штыревыми разъёмами X1 и X2 по 20 точек на разъём. Механическое крепление осуществляется четырьмя винтовыми соединениями через пластиковые вставки по углам платы.

Рис. 2. Топология печатной платы модуля

В состав модуля входят:

• микроконтроллер SAF-C165-LF с тактовой частотой 20 МГц;
• 128 Кб статического ОЗУ TC551001 с низким уровнем энергопотребления для системных данных и технологической программы;
• 128 Кб FLASH ПЗУ AM29F010 для хранения системной программы и копии технологической программы;
• супервизор контроля питания LTC1235;
• трансивер LT1281A для последовательного порта RS-232;
• литиевая батарея габаритов R6/AA для хранения технологической программы в ОЗУ (опционально).

Системная программа хранится во FLASH ПЗУ и, в зависимости от того, как с помощью программного обеспечения (ПО) установлены биты в файле состояния программы пользователя, может автоматически загружаться в процессор при включении питания. Из 128 Кб программа пользователя может занимать 46 или 62 Кб, в зависимости от выбранного в ПО рабочего типа процессора.

Программирование модуля осуществляется через последовательный порт RS-232, при этом в качестве программатора может выступать любой IBM-совместимый компьютер с процессором i386 и выше. Скорость обмена выбирается в ПО и может составлять от 110 до 57600 бит/с.

Для визуального контроля состояния модуля на внешние индикаторы выводятся пять сигналов, которые показывают следующее:

• Питание (зелёный) - подаётся ли напряжение 5 В на модуль;
• Работа (зелёный) - находится ли модуль в состоянии РАБОТА;
• Форсаж (жёлтый) - есть ли форсажи в программе и запрещены или разрешены они;
• Разряд источника (жёлтый) - установлена ли литиевая батарея и достаточно ли её напряжение;
• Ошибка (красный) - находится ли модуль в состоянии ОШИБКА.

Кроме этого, при использовании процессорного модуля в сети с помощью интерфейсной платы PControl, действуют ещё два маленьких индикатора:

• Запись (зелёный) - идёт процесс передачи данных из модуля;
• Чтение (красный) - идёт процесс приёма данных в модуль.

Для работы с модулем в ПО используется язык релейно-контактных схем со следующими типами инструкций: битовые (6 шт.), таймеры и счётчики (6), сравнения (8), логики и перемещения (6), математические (14), управления выполнением программы (12), файловые (2), сдвига и шаговые (9), управления входами/выходами и сообщений (8), специальные (3). 1 Кбайт битовых инструкций выполняется за 1,6 мс, а, например, выполняемая логическая инструкция "И" - за 14,4 мкс.

Все внутренние и внешние (входные/выходные) характеристики полностью соответствуют заявленным характеристикам комплектующих и используются в полной мере.

Данный модуль применяется в контроллерах АСУ PControl производства фирмы НТБ. Также модуль используется с другими контроллерами АСУ, в целях их усовершенствования и модернизации, например:

• МикроДАТ МБ 57.0. Изготовитель г. Киев, Украина.
• PS2000. Изготовитель - VEB NUMERIK iUKARL MARXl. Karl-Marx-Stadt, DDR.
• УПУ-ТП. Изготовитель - НПО "ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА"

В этом случае к модулю поставляется переходная плата на выбранный контроллер для согласования логики работы внутренней шины контроллера и придания процессорному модулю необходимых размеров, чтобы избежать перемонтажа контроллера и внешних цепей. В собранном виде высота конструкции не превышает 25 мм и может быть установлена практически в любой контроллер.

Преимущество первого применения в том, что владельцы оборудования получают более дешевый, по сравнению с импортными, контроллер, не уступающий им ни в чем. ПО модуля выполнено российскими специалистами на русском, естественно, языке. Не следует забывать и о подробном комплекте русской документации, позволяющей легко самообучиться работе с процессорным модулем.

Преимущество второго применения в том, что замена самого уязвимого узла (МикроДАТ) или сразу нескольких узлов (PS, "Пенза") контроллера приводит к резкому улучшению его эксплуатационных характеристик. При этом снятые "родные" модули могут служить ремонтной базой для оставшихся немодернизированных контроллеров.

ПО процессорного режима работает как в режиме На-Связи (on-line) так и в режиме Вне-Связи (off-line) и обеспечивает удобный интерфейс и реализацию всех возможностей модуля. ПО и системная программа модуля поддерживают вышеуказанные контроллеры без каких-либо изменений.

Возможность создания переходных плат для разных контроллеров, а также добавление и в ПО поддержки новых видов контроллеров определяется только экономической целесообразностью.