Category Archives: Начинающим

Усилитель токового шунта на MAX4372

Иногда в системе приходится замерять не только напряжение, но и ток. И если с напряжением все просто — подаем на АЦП, если необходимо, пропускаем через делитель, то с током ситуация куда более хитрая.

Прямого способа просто замерить ток нет, не пихать же стрелочный прибор (сила Ампера, отклоняющая стрелку имеет прямую зависимость от тока) в схему, но можно замерить падение напряжения на известном сопротивлении и по закону Ома (I = U/R) вычислить искомую величину. Такое сопротивление зовется шунтом.

Но и тут возникают вилы. Чтобы получить сколько нибудь заметное для АЦП микроконтроллера напряжение (в идеале в пике до Vref АЦП контроллера) надо иметь довольно большое сопротивление.
Скажем, для получения 5 вольтового падения на токе в 5А нам потребуется резистор в 1Ом. Что очень много, ведь в этом случае на нем высадится P = I2R тепловых потерь. Тебе нужна двадцатипятиваттная грелка в системе? Наверное нет. Можно, конечно, уменьшить сопротивление шунта в десять раз. Скажем до 0.1 Ом, тогда можно уложиться в такую вот бандуру:

(далее…)

Read More »

Мультиплексирование

Думаю, каждый сталкивался с нехваткой выводов у выбранного контроллера. Принципиальных путей решения данной проблемы ровно два: менять контроллер на более многоногий или менять схему, чтобы упихнуться в существующие ноги.
Например, классика жанра — кнопки. Когда их две-три, то проще всего повесить каждую на свою ногу, особенно если на этих ногах есть внешнее прерывание. Тогда и работать с ними одно удовольствие. А если кнопок больше десятка? Если идти по первому пути, то с кличем «больше ножек!» выбираем какой-нить TQFP64 и оккупирем два порта. У такого решения есть очевидный плюс — каждая кнопка анализируется независимо от других, поэтому возможны любые аккорды. Минусы тоже очевидны: много ног ушло почти в никуда.

Второй путь — преобразовать схему так, чтобы подсократить количество занимаемых ног. Тут простора для творчества побольше. Начиная от PC-style (отдельный контроллер, который занимается опросом клавиатуры и преобразует нажатие клавиш в удобоваримый последовательный код, хоть в 1-wire) и сдвиговых регистров (как на джойстиках Dendy) заканчивая клавиатурами на резистивных делителях, подключаемых к АЦП. Весь вопрос — в стоимости.

Варианты с матрицей клавиш уже рассматривались, сдвиговый регистр подключали, а вот клавиатура на делителях осталась как-то незаслуженно забыта. Восполним пробел.

Первое, что сразу приходит в голову — поставить цепочку резисторов и кнопками коротить их на землю. Примерно так:

Посмотрим, как оно работает.
(далее…)

Read More »

Операционный усилитель

Что то часто мне стали задавать вопросы по аналоговой электронике. Никак сессия студентов за яцы взяла? ;) Ладно, давно пора двинуть небольшой ликбезик. В частности по работе операционных усилителей. Что это, с чем это едят и как это обсчитывать.

Что это
Операционный усилитель это усилок с двумя входами, невье… гхм… большим коэфициентом усиления сигнала и одним выходом. Т.е. у нас Uвых= K*Uвх а К в идеале равно бесконечности. На практике, конечно, там числа поскромней. Скажем 1000000. Но даже такие числа взрывают мозг при попытке их применить напрямую. Поэтому, как в детском саду, одна елочка, две, три, много елочек — у нас тут много усиления ;) И баста.

А входа два. И один из них прямой, а другой инверсный.

Более того, входы высокоомные. Т.е. их входное сопротивление равно бесконечности в идеальном случае и ОЧЕНЬ много в реальном. Счет там идет на сотни МегаОм, а то и на гигаомы. Т.е. оно замеряет напряжение на входе, но на него влияет минимально. И можно считать, что ток в ОУ не течет.

Напряжение на выходе в таком случае обсчитывается как:

Uout=(U2-U1)*K

Очевидно, что если на прямом входе напряжение больше чем на инверсном, то на выходе плюс бесконечность. А в обратном случае будет минус бесконечность.

Разумеется в реальной схеме плюс и минус бесконечности не будет, а их замещать будет максимально высокое и максимально низкое напряжение питания усилителя. И у нас получится:
(далее…)

Read More »

Электронный компас на LSM303DLH


Попала в мои цепкие рученки одна интересная деталька. Трехосевой цифровой акселерометр, совмещенный с цифровым магнитометром, чувствительностью до 1.5 Гаусса. К слову, сила магнитного поля Земли около 0.4 Гаусса. Почти треть диапазона, так что из этой фиговины может получится вполне годный электронный компас. К слову, цена вопроса всего 350р за микросхему. Вполне по божески, учитывая набортный фарш и чувствительность этой микросхемы.
 

Микросхема LSM303DLH
Особо любопытно выглядит пузико — натуральная печатная плата. С дорожками и переходными дырками. Сразу расхотелось делать под ней дорожки. А то какая-нибудь заусеница на дорожке проковыряет лак на пузе и коротнет не туда.
 


 

Что еще не понравилось — контактные площадки не видно с торцов. Позиционировать и проверять точность запайки сложно. В этом плане QFN корпуса удобней.

 

Размером корпус 5х5 мм. Как тетрадная клеточка. Ужас :)
(далее…)

Read More »

Трансивер DRF7020D27

Недавно увидел у камрада в блоге пост про то, что он дескать, на работе балуется с 433МГЦ трансиверами. Я же, как человек в свое время словивший немало лулзов на построение системы из ISM радиопередатчиков, не мог не заинтересоваться и уболтал товарища выделить мне от фирмы где он трудится пару сэмплов. Люди не зажлобились и в результате две дивные игрушки попали в мои шаловливые ручки.

Так что за девайс, представленный на тестирование, спасибо компании ООО «Комплект-Индустрия». Они же продают данные трансиверы в России, покупая их напрямую у производителя.

Характеристики

  • 433Mhz ISM frequency band — стандартная нелицензируемая частота.
  • 9.6k bps data rate — скорость не самая быстрая, бывает и пошустрей. Но реально такими модулями обычно гонять команды управления или какую-нибудь небольшую инфу, вроде замеров с датчиков, так что вполне достаточно.
  • Возможность работы на разных каналах. Не проверял. В софтине для настройки что то подобное есть, но модуля у меня всего два, так что поиграть в разные хитрые топологии я не сумел.
  • Выходная мощность 27dBm — почти 500мВт. Это самый мощный модуль из линейки (я знал что просить ;) и один из самых мощных ISM трансиверов. Аналогом ему может служить RFM12BP-433 от HOPE-RF, но он требует 12ти вольт в питание и весьма заморочен в настройке.
  • 256 байт буфера — т.к. передача полудуплексная, то толстый буфер как нельзя кстати.
  • Ток режима ожидания < 5uA
  • Ток при передаче на максимальной мощности около 400мА
  • Питающее напряжение 4.7~8V
  • SMA разъем под антенну

(далее…)

Read More »

Повышающий DC-DC преобразователь. Принцип работы.

Иногда надо получить высокое напряжение из низкого. Например, для высоковольтного программатора, питающегося от 5ти вольтового USB, надыбать где то 12 вольт.

Как быть? Для этого существуют схемы DC-DC преобразования. А также специализированные микросхемы, позволяющие решить эту задачу за десяток деталек.

Принцип работы
Итак, как сделать из, например, пяти вольт нечто большее чем пять? Способов можно придумать много — например заряжать конденсаторы параллельно, а потом переключать последовательно. И так много много раз в секунду. Но есть способ проще, с использованием свойств индуктивности сохранять силу тока.

Чтобы было предельно понятно покажу вначале пример для сантехников.

Фаза 1

Заслонка открывается и мощный поток жидкости начинает сливаться в никуда. Смысл лишь в том, чтобы этим потоком как следует разогнать турбину. Накачать ее энергией, передав энергию источника в кинетическую энергию турбины.
(далее…)

Read More »

Проектирование печатной платы и изготовление устройства в Eagle Cad на примере PICKit2

Предыстория
На днях возникла необходимость собрать программатор PicKit2, да и сам программатор хотелось сделать маленьким, дабы можно было удобно с собой таскать. Как раз на форуме видел несколько тем про двухсторонние платы по методу ЛУТ или ЛЛТ, в частности про изготовление двухсторонних плат, в которых основная засада это совмещение двух сторон идеально точно. Постараюсь на конкретном примере именно этого программатора рассказать, как это делаю я. Разумеется, в своем повествовании буду использовать программу Eagle Cad.

Недавно DI HALT на своем сайте публиковал ряд статей по Eagle Cad (Часть 1, Часть 2 и часть 3)

Программа сама по себе довольна интересна, хотя и заточена на автоматическое производство и сравнивать ее с Sprint Layout не имеет смысла, т.к это две абсолютно разные программы. Каждая из которых хороша для своих масштабов.

Например, мне в Eagle нравится то, что и схема и плата все вместе. Как отмечал DI HALT, при разводке очень удобна подсветка связей которые в данный момент трассируешь, если есть желание то можно сразу, после того как плата готова, создать выходные файлы и отдать на производство. В итоге получить красивую зелененькую плату, но в данной статье речь пойдет не об этом.

Но я немного отвлекся… Итак, скачали Eagle Cad, установили ту версию какая нравится (Demo или порыскали и нашли ключик), прочитали прошлые статьи и получили примерное представление о том что же представляет из себя Eagle Cad.

Последняя версия на данный момент Eagle Cad 5.10.0, вот в ней и будем рисовать, трассировать, печатать и потом делать наш программатор PicKit2.

(далее…)

Read More »

Детектор звуков

Привет! Сегодня мы будем собирать акустический датчик.

Анализ голоса и другой хай-тек оставим профессионалам, а себе возьмём задачу попроще: по команде (пара хлопков в ладоши) устройство должно выполнять какое-либо действие. Пусть, таким действием будет включение/выключение освещения. При этом, конечно, устройство должно отличать команду от всякого шума.

Преобразовать звук в электрический сигнал можно двумя способами: с помощью пьезодинамика или микрофона. На выходе у них напряжение. У пьезодинамика, в состоянии покоя выход = 0В, а у микрофона, обычно, около 2В, в зависимости от подтягивающего резистора.

Пьезодинамик подойдёт не всякий. Простая «пластинка с двумя проводками» имеет маленькую чувствительность, хотя если её запихнуть в резонатор, то, наверное, станет лучше. Идеально подходят пьезодинамики марки 3П-22. Это такая кругляшка 3 см в диаметре, с отверстием в центре. Выглядит так:

Такие стоят в совковых часах с будильником, и ещё много где.
(далее…)

Read More »

Источники энергии. Потенциал и падение напряжения

Еще один пост из серии основы основ. Заметил я, что многие совершенно не въезжают в концепцию падения напряжения, разности потенциалов и типов источников питания. Поэтому запилю ка я ликбез по этой теме. С самого начала. Потом заброшу его в начало рубрики «Начинающим». Пойдет как замена цикла статей канализационной электроники. Т.к. тот цикл писался для «Хакера» и особой подробностью не отличался ввиду ограничений на размер полосы.

Начало начал. Ноль.
Итак, начну с самого начала. Со дна. То есть с земли. Точки нулевого потенциала. Эта точка совершенно произвольная. Просто нам так удобно, что мы приняли ее за ноль. Надо же с чего то начинать. В однополярном питании это, обычно, минус питания. В двуполярном — нечто посредине, впрочем от конструкции зависит.
(далее…)

Read More »

Разведение питания

При конструировании электронных устройств есть ряд особенностей которые явно не видны на схеме и не обнаруживаются в симуляторах, но оказывают активнейшее влияние на работу схемы, провоцирующее плавающие глюки и неполадки.

Хорошим источником приколов может служить земляная шина, будучи проложена без учета ряда особенностей.

Вообще, грамотная разводка это та еще черная магия. Толковых подробных мануалов по сему предмету я не встречал, а все что знаю — продукт собственных умозаключений и обрывки толковых мыслей с разных форумов. В общем, если есть что добавить — добавляйте. (далее…)

Read More »

ZigBee модуль Microchip-MRF24J40MA

Встала необходимость осваивать радиоканал. Стояла задача — передача небольших объемов информации с большого количества устройств. Начал рассматривать варианты.

  • Блютус (на него изначально упал взгляд у заказчика). Не подошел — малое расстояние, и не более 7 устройств в сети.
  • Вай-фай. Не более 32 устройств в сети. Не подошел.
  • Разнообразные трансиверы — удлинители ком-порта. В основном предназначены для работы в режиме точка-точка.
  • ZigBee-образные устройства. Стандарт IEEE-802.15.4. Приглянулись сразу. Вот про них и рассказ.

Для целей ознакомления остановился на готовом модуле от Microchip – MRF24J40MA. На алиэкспрессе продается, тут. У атмелов есть похожий чип AT86RF220 и интегрированное решение ATMEGA128RFA1. Облизнулся на последний, но в пределах досягаемости не было, под заказ — долго. Но обязательно потом возьму, погоняю.

Знакомство
Итак, встречайте героя. Модуль MRF24J40MA на чипе MRF24J40.

MRF24J40MA

(далее…)

Read More »

Датчик Холла

Есть такой интересный эффект — если через квадратную проводящую пластину гнать постоянный ток, а саму пластину пронизать магнитным полем, чтобы линии индукции проходили через ее сечение, то летящие по пластине электроны отклоняются силой Лоуренса.

А раз так, то с одного края электронов будет больше чем с другой. Возникает разность потенциалов, то есть напряжение. И чем больше ток и сильней поле, тем большая разность будет. Это и есть эффект Холла.

Дальше дело за малым — берем источник стабильного тока, чем стабильней тем лучше, ведь от стабильности зависит точность показаний. Прогоняем постоянный ток по пластине, ловим да усиливаем разность потенциалов до осязаемых величин. В результате получаем отличную вещь — датчик магнитного поля, он же датчик Холла.
(далее…)

Read More »

Ключ от всех дверей. Эмулятор ключей от домофона.

Ты потерял ключи от домофона и не можешь сделать дубликат. Хочешь ходить в гости к подруге, но у тебя нет ключей от её подъезда. Либо просто тебе нужно подосрать твоему недругу, но ты не можешь попасть к нему в дом, тогда эта статья для тебя.

Пара слов о принципе работы…
Бытует мнение, что в таблетках от домофона находится магнит, и он открывает дверь. Нет, это не так. Таблетка представляет собой ПЗУ, с жёстко зашитым в ней ключом. Называется это ПЗУ — Touch Memory, марки DS1990A. DS1990A — это и есть марка домофонных ключей. Общается с домофоном по шине one-wire (однопроводной интерфейс). Эта шина разработана фирмой Dallas и позволяет общаться двум устройствам всего по одному проводу. Если устройство пассивное (как в нашем случае), то оно ещё и передаёт ему питание по этому проводу. Надо ещё заметить, что необходим ещё общий провод (чтобы цепь замыкалась), но, как правило, все земли устройств подключённых к этой шине соединены воедино. В ключе находится конденсатор на 60 пикофарад, который обеспечивает кратковременное питание ключа на момент ответа. Но ведущее устройство должно постоянно (не реже чем в раз 120 микросекунд) генерировать сигнал единицы, для зарядки этого конденсатора, чтобы ПЗУ в таблетке продолжало питаться.

Потроха таблетки. Как видно, никаких магнитов там нет!
(далее…)

Read More »

Конденсаторное питание

Что то часто меня стали спрашивать как подключить микроконтроллер или какую низковольтную схему напрямую в 220 не используя трансформатор. Желание вполне очевидное — трансформатор, пусть даже и импульсный, весьма громоздок. И запихать его, например, в схему управления люстрой размещенной прям в выключателе не получится при всем желании. Разве что нишу в стене выдолбить, но это же не наш метод!

Тем не менее простое и очень компактное решение есть — это делитель на конденсаторе.

Правда конденсаторные блоки питания не имеют развязки от сети, поэтому если вдруг в нем что нибудь перегорит, или пойдет не так, то он запросто может долбануть тебя током, или сжечь твою квартиру, ну а комп угробить это вообще за милое дело, в общем технику безопасности тут надо чтить как никогда — она расписана в конце статьи. В общем, если я тебя не убедил что бестрансформаторные блоки питания это зло — то сам себе злой Буратино, я тут не причем. Ну ладно, ближе к теме.

Помните обычный резистивный делитель?

Казалось бы, в чем проблема, выбрал нужные номиналы и получил искомое напряжение. Потом выпрямил и Profit. Но не все так просто — такой делитель может и сможет дать нужное напряжение, но вот совершенно не даст нужный ток. Т.к. сопротивления сильно велики. А если сопротивления пропорционально уменьшать, то через них насквозь пойдет большой ток, что при напряжении в 220 вольт даст очень большие тепловые потери — резисторы будут греть как печка и в итоге либо выйдут из строя, либо пожар устроят.

Все меняется если один из резисторов заменить на конденсатор. Суть в чем — как вы помните из статьи про конденсаторы, напряжение и ток на конденсаторе не совпадают по фазе. Т.е. когда напряжение в максимуме — ток минимален, и наоборот.

Так как у нас напряжение переменное, то конденсатор будет постоянно разряжаться и заряжаться, а особенность разряда-заряда конденсатора в том, что когда у него максимальный ток (в момент заряда), то минимальное напряжение и наборот. Когда он уже зарядился и напруга на нем максимальная, то ток равен нулю. Соответственно, при таком раскладе, мощность тепловых потерь, выделяемая на конденсаторе (P=U*I) будет минимальной. Т.е. он даже не вспотеет. (далее…)

Read More »

Пайка. Видео урок. Часть 3. Паяем SSOP паяльником.

А теперь, с похмелья, еще одно видео:

Для любопытных:
Используется паяльная станция ZD-929C
Плата закреплена в тисах
Снимается все на фотокамеру Sony H50 с прибамбасом из линзы от платодержателя и адским штативом из настенного подвеса для телевизора.

Read More »

Демонтаж микросхем. Видео урок. Часть 1

В связи с организацией поточного производства нет времени на написание статей, поэтому пока буду кормить вас видеоуроками, благо они не требуют много времени на создание :) На этот раз будет демонтаж микросхем в кустарно-полевых условиях дедовскими методами:

З.Ы.
Надо еще перезаписать видео про отсос и сделать видео про демонтаж феном. А совсем скоро будет про запайку FT232RL. Попробую ее и паяльником и феном запаять.

А завтра денек будет вообще веселый… ээххх!!!

Read More »

Пайка. Видео урок. Часть 2. Работа термофеном.

Продлжаем развлекаться с макросьемкой. На этот раз будем орудовать феном :)
Плата, правда, фабричная с маской и лужением, но на самодельной, если ее хорошо залудить и смазать правильным флюсом то будет не хуже.

З.Ы.
Думаю многих заинтересует вопрос, а что это за зеленая платка?
(далее…)

Read More »

Пайка. Видео урок. Часть 1

Скреативил тут адскую установку для макровидео. Т.к. для сьемок макро моим фотоаппаратом приходилось тыкать чуть ли не обьективом в плату, что во первых не дает подлезть туда же паяльником, а во вторых можно и нежную оптику брызгами припоя и флюса загадить. Пришлось изобретать :) В итоге, прикорячил линзу от плато держателя — она позволила держать фотик нааамного дальше от платы, а все это дело прикрутил деталями от того же платодержателя к кронштейну для подвески телевизоров. Сам кронштейн закрепил не на стену, а прифигачил болтами к столу, получилась вполне удобная конструкция :) Сбоку подвесил еще небольшой вентилятор, чтобы дым сдувать. Но забыл ограничить ему мощность, поэтому дул он так, что у меня припой мгновенно остывал, пришлось прикрутить мощность.

Ну, а результат всего действа можете наблюдать ниже:
Пайка выводных компонетов

(далее…)

Read More »

Русская инструкция на робоконструктор RoboPica

Помните я обещал русский мануал к RoboPica? Так вот, я не успел и конструктор смели с прилавков быстрей чем я договорился выцыганить книжку на сканирование. Однако Bschepan, один из довольных обладателей этой игрушки, сделал доброе дело и выложил скан упиханый в DejaVu.

Русская инструкция на робоконструктор RoboPica

Рекомендую всем кто начинает раскуривать контроллеры PIC. Там все довольно подробно расписано на примере компилятора MicroC от Микроэлектроники.

Read More »