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Breakout board Multifunzione


BreakoutFea2 Breakout board Multifunzione

L’elettronica ha fatto e continua a fare progressi con una rapidità esponenziale e se è vero che nell’integrazione delle funzioni i passi sono stati “da gigante”, le dimensioni dei nuovi componenti sono sempre più “da nani”, anzi microscopiche. L’esigenza di creare dispositivi sempre più minuscoli è dettata dalle richieste dell’industria dei dispositivi portatili, che necessita sempre più funzioni a parità di ingombro e peso. Succede così che in commercio i componenti elettronici tradizionali, quelli a montaggio a terminale passante (THT) per intenderci, stanno progressivamente scomparendo a vantaggio degli SMD; ed anche che questi ultimi, dalle iniziali dimensioni paragonabili a quelle della componentistica tradizionale, diventano ogni anno più piccoli e sono ormai minuscoli, oltretutto caratterizzati da piedinature con contatti fittissimi a passo anche di 1 mm (difficile quindi saldarli senza unirne due o più con la lega saldante). Per questa ragione chi non ha particolari attrezzature per la saldatura e il rework degli SMD (saldatori a punta finissima, stazioni di saldatura con pinze termiche per SMD o stazioni ad aria calda) si sente escluso e se anche volesse tentare l’approccio ai componenti più moderni, per sfruttarne l’indubbia convenienza in fatto di funzioni svolte, non saprebbe come fare.
Lo stesso discorso vale per chi, pur pronto a dotarsi delle apparecchiature da laboratorio del caso, comincia ad avere la mano non proprio ferma e la vista da vicino un po’ incerta, tanto da non riuscire a portare a termine un montaggio del genere con successo.

In questi casi vengono in aiuto le cosiddette breakout board, ovvero schede di prototipazione contenenti il componente interessato già saldato, le cui connessioni sono portate all’esterno delle basette su connessioni facilmente utilizzabili per passo e terminazione; di solito i collegamenti sono piazzole a passo 2,54 mm, come quelle dei classici integrati DIP che per decenni sono stati alla portata di tutti.
Per consentire a chi, tra voi, vorrebbe utilizzare componentistica di un certo livello ma non ha i mezzi o le qualità per saldarla, abbiamo identificato un certo numero di integrati (comprendenti sensori, alimentatori switching, caricabatterie, amplificatori lineari ecc.) e li abbiamo montati su basette pronte all’uso; queste breakout board (di cui in questo post ne presentiamo tre) sono sia un ausilio per chi desidera avere già pronto in un formato “tradizionale” il meglio dell’elettronica SMD, sia per chi -pur riuscendo a lavorare con componenti SMD- necessita di avere tali componenti disponibili su schede di prototipazione per applicarle a circuiti esistenti e fare prove, ovvero per realizzare prototipi che integrino le funzioni dei relativi integrati, prima di realizzare il circuito stampato definitivo di un’apparecchiatura. 

 

Tutte le breakout board proposte si possono acquistare già montate presso Futura Elettronica

 

 

192 Breakout board Multifunzione

L’articolo completo delle Breakout multifunzione è stato presentato sul numero 192 di Elettronica In.

 

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Scheda con sensore di temperatura

DS18b20_2 Breakout board Multifunzione

Il componente chiave di tale breakout board è la sonda a semiconduttore DS18B20 della Maxim; si tratta di un componente ormai molto diffuso in svariate apparecchiature fisse e portatili. In questo progetto impieghiamo la versione in case TSSOP miniaturizzata, chiamata µSOP.
Il sensore fornisce un segnale di uscita di tipo digitale, ragion per cui deve essere interfacciato ad un microcontrollore o un microprocessore che provveda a interrogarlo secondo il protocollo previsto.

DS18b20 Breakout board Multifunzione
Le connessioni del sensore termico DS18B20 sono essenzialmente tre: i due pin d’alimentazione, quindi Vcc e GND, e la linea dati, che è bidirezionale e fa capo al pin che resta (DQ). Infatti la sonda della Maxim comunica sfruttando il protocollo One-Wire, che contempla la comunicazione dati mediante un solo filo (riferito al piedino di massa, ovviamente).
Affinché tutto funzioni correttamente, il canale dati necessita di una resistenza di pull-up, che in questo caso, a differenza di altre nostre realizzazioni, è implementata nel microcontrollore.
Essendo la comunicazione con il sensore di tipo digitale, si può sistemare la sonda anche molto lontano dal circuito senza preoccuparsi di disturbi ed interferenze provenienti dall’ambiente circostante.

PCBDS18b20 Breakout board Multifunzione
Il DS18B20 misura tra -55 e + 125°C ed esprime la temperatura rilevata con una risoluzione di 11 bit o 12 bit; inoltre presenta un tolleranza nella misura di appena 0,5 °C in un range che va da -10°C a +85°C. Per interrogarlo si utilizza un primo codice comando “Convert T” (codice 44h), corrispondente all’avvio dell’operazione di conversione della misura. La sonda risponde con uno 0 mentre esegue la conversione e con un 1 ad operazione terminata. A questo punto nei registri del componente sono disponibili due byte corrispondenti al valore della temperatura rilevata in gradi Celsius. Quindi, non resta che leggerli con un codice comando “Read ScratchPad (codice BEh)”. Nella modalità ad 11 bit, dei 16 bit restituiti dal DS18B20 ogni volta che il microcontrollore lo interroga, i primi 11 (tutto il byte meno significativo e primi tre bit di quello più significativo) esprimono il valore della temperatura e gli ultimi cinque il segno, che viene indicato con tutti 0 se la temperatura rilevata è positiva e tutti 1 se, invece, la misura si riferisce a una temperatura negativa (sotto lo zero).

La particolarità del componente Dallas è che può esprimere la temperatura con i decimali, infatti, i primi quattro bit meno significativi si riferiscono a valori minori di 1, dato che il primo vale 2 alla -4, ossia 1/16, il secondo vale 0,125, il terzo 0,25 e il quarto 0,5. Così il sensore Dallas riesce ad esprimere praticamente tutti i valori di temperatura che può misurare.
Per fare un esempio chiarificatore, immaginiamo di misurare 64,25°C positivi; all’uscita dell’integrato DS18B20 avremo due byte, il primo dei quali sarà (partendo dal bit più significativo) 00000100 e il secondo (sempre tenendo a sinistra il bit maggiormente significativo) 00000100. Analizzando i dati, il byte LSB dà il valore di 0,25 e il secondo byte dà +64 gradi. Volendo considerare il dato nell’insieme, ossia il valore complessivo formato dai due byte, possiamo dire che i possibili valori esprimibili dall’uscita del DS18B20 sono compresi tra 11111101101110000 (-55 °C) e 0000011111010000 (+125 °C). Trasferendo questi valori in formato esadecimale, possiamo dire che l’escursione è compresa fra AB70h e 07D0h. Sempre ragionando in esadecimale, vediamo che una temperatura di 10,125 °C corrisponde a 00A2h e che una di -20 °C si esprime con BCC0h.
Oltre alla modalità descritta, il DS18B20 ne implementa una seconda, dove il valore della temperatura è espresso da 12 bit e il segno da quattro; le procedure di interrogazione e il formato dei dati sono simili a quella appena descritta, con la differenza che dei due byte ottenuti, uno riporta i 8 bit di temperatura e il secondo i restanti quattro più quattro di segno.


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Queste breakout board rendono semplice la sperimentazione anche ai neofiti. E’ stato anche scritto un libro che spiega come collegarle tramite semplici cavetti per realizzare delle specifiche applicazioni:  IMPARA L’ELETTRONICA SPERIMENTANDO

8330-IMPEL-600x600 Breakout board Multifunzione

L’articolo completo delle Breakout multifunzione è stato presentato sul numero 192 di Elettronica In.

 

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