Category Archives: Начинающим

Работа с микросхемой FTDI FT2232 в режиме BitBang

Скромная и незаметная
На демоплате Pinboard в качестве интерфейса для связи с компом установлена микросхема USB< ->UART преобразователя от FTDI. В 99% случаев ее используют именно для этого и никак иначе. Нужен один UART ставят — FT232xx, нужно два канала — FT2232xx.
 

Но мало кто обращает внимание на то, что эти микросхемы, фактически, имеют полноценные порты ввода вывода позволяющие рулить ими программно со стороны компа, что позволяет вообще избавиться от микроконтроллера в схеме. Зачем он нужен, если его функции можно повесить на интерфейсную микросхему?
 

(далее…)

Read More »

О поисках глюков, NC и техдокументации

Делал тут одно маленькое заказное устройство, не спрашивайте какое. Будет время сам расскажу. Настолько маленькое, что уложить туда десяток деталей было просто подвигом. Поскольку монтаж подразумевался ручной и серийный, то минимальный типоразмер был выбран 0805. В общем, все было ОЧЕНЬ плотно. А в качестве питальника контроллера был выбран линейный стабилизатор. Взят Low Drop в sot23 от фирмы ON — NCP551SN30 Малое собственное потребление, малое падение, низкая цена, доступность и неплохой, для такой козявки, ток.
 

Воткнул по типовой схеме, примерно так:
 

На транзистор, что слева, не обращайте внимания. Это защита от обратной полярности такая, с низким падением напряжения. Кстати, рекомендую, уже на пяти вольтах на ней высаживается не более 50мВ, причем много моделей полевых транзисторов корпуса sot23 способны протащить через себя несколько ампер.
 

Ну так вот, собрал я эту бодягу. Включаю, все вроде бы работает, но одна мелочь — контроллер не прошивается. Выдает ошибку программатор и все тут. Т.к. программатор проверен, раньше все шилось без проблем, то тут дело в питании. Какие-то помехи. Врубаю осциллограф, тычусь в Vout а там: (далее…)

Read More »

Токовая петля

Иногда приходится передавать сигнал на большое расстояние (десятки метров, а то и километры). Главная проблема при этом в том, что через линию может пронестись электромагнитная волна (помеха) и попытаться индуцировать в ней ток. Ток будет мизерным, но так как входы обычно высокоомные, в сотни килоом, то даже от таких незначительных наводок на входе может возникнуть перенапряжение. Ведь по закону Ома U = I * R. R входа у нас может быть и под ГигаОм, при этом наводка тока даже в 0.001мА может раскачать напругу до киловольта. Вход вынесет за милую душу, хотя энергия там и невелика, но много ли надо тонкопленочному затвору транзистора? Решение тут одно — снижать входное сопротивление.
   

Хорошим способом решение этой проблемы является смена сигнала с напряжения, на ток. Т.е. за уровни мы принимаем не наличие каких-либо напряжений, а значения тока в цепи. Навести помеху тут будет сложней, ведь два провода линии идут параллельно, а значит помеха будет наводиться в них одновременно и гасить сама себя, вычитаясь на дифференциальном входе приемника.

Ток будем вдувать в линию посредством источника тока, радующего нас тем, что ему плевать какое сопротивление у линии, он будет обеспечивать заданный ток до тех пор, пока мощи хватит.

   
(далее…)

Read More »

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 »