andydb

Привет, друзья, и мой первый подписчик, привет, чуваг!

Сегодня статья о питалове ваших любимых Дивайсов ™ от USB.

Дивайс ™ - собирательное устройство, к которому делается прибамбас в статье. Может быть сделан на микроконтроллере и без.

Итак, есть у меня Дивайс ™. Был разработан на Атмел Меге 128, отлично работает. Делал я его впопыхах, и с питанием не заморачивался, тупо запитал весь Дивайс ™ от USB. Даже кнопку питания не делал, перезагрузка Дивайса™ осуществлялась перетыканием кабеля USB-B.

Но соломку подстелил – на плате Дивайса ™ были предусмотрены все необходимые пины и разведено макетное поле. Был разведен делитель на АЦП и в коде Дивайса ™ он был задействован – показывал тупо напряжение питания Дивайса ™. Это позволило сделать некоторые выводы относительно питания устройств от USB. Например, что кабели USB-A – USB-B все разные. В них используется разная толщина проводов, и часто из заявленных пяти вольт с материнской платы через плохой USB кабель до Дивайс а™ доходило всего 4.2 вольта при токе 150 миллиампер, потребляемых Дивайсом™.

Ну, этим нас не удивишь, это ожидаемые проблемы. Изначально задача была такая – запитать Дивайс ™ от литиевого АКБ, через диспетчер питания. И чтобы заряжался он от USB, даже когда выключен, и чтобы на схеме питания Дивайс а™ всегда были чистые 5 вольт, независимо от чего он питается, от USB или АКБ. Короче, чтобы схема питания работала как в мобильном телефоне.

Лирическое отступление. В мобилках с зарядкой тоже не все хорошо. Часто мобила либо сосет на зарядку жалкие 200 миллиампер и заряжается за 10 часов, либо наоборот, требует себе 1.5 ампера от БП или порта USB, и родной, хороший кабель. Если два условия не совпали – тело отказывается заряжаться. Есть у моего друга один сони эриксон такой. Хотя на пикабу подобная проблема постоянно всплывает для разных моделей ноутов и мобил, да хотя бы недавно от коллеги Гепка - http://pikabu.ru/story/odna_iz_rasprostranennyikh_prichin_po...

И отложил я схему питания на долгие 3 года. Дивайс ™ чай не ядерным реактором управляет, но мелкие глюки из за питания были. Появилось свободное время, и я решил все-таки схему питалова добить. Полез в рунет. К моему удивлению, ничего стоящего не нашел. Какие-то древние некрасивые схемы. Искал честно, часа три. Стал думать. Наша контора, где я работаю, является можно сказать экспертом по литиевым АКБ в Иркутске. Мы заказали в Китае повербанки без АКБ, чтобы собирать их у себя. И у нас есть куча плат них. ОК, подумал я, а чего я парюсь? Беру платку от повербанка, подрубаю АКБ, к выходу подключаю Дивайс ™, к входу подключаю зарядку – все работает, и я не парюсь. ФИГА С ДВА. 90 процентов моделей повербанков НЕ работают в режиме UPS – то есть сразу не могут и заряжаться и отдавать ток в нагрузку. Хотя в большинстве китайских повербанках используются специализированные китайские чипы, которые используются ТОЛЬКО в них. По приколу я соорудил схему из двух плат от повербанков, одна работала только на заряд АКБ, вторая такая же, – как STEP-UP для питания Дивайса ™. Этакий двуядерный БП. Развязал их диодами – все работает.

Но, как то это все некрасиво. Полез в англоязычный интернет, долго перебирал в Гугле комбинации английских слов, чтобы найти искомое. И наткнулся на апноут от Микрочипа, где было написано про правильное подключение питания и зарядки Дивайсов ™ от USB, назвается “MCP7383X Li-Ion System Power Path Management Reference Design”.

Итак, нарулил схему, нарисовал платку:

На MCP73831 сделан зарядник АКБ, на NCP1450 - STEP-UP преобразователь на 5 вольт. Q1 и D1 – диспетчер питания. Можно использовать любые P-канальные полевики напряжением открытия затвора -2 вольта. Существуют даже специальные микросхемы для этого - с P-канальным полевиком и диодом шотки внутри, например IRF7526D1. Диод D1 используйте с самым малым падением напряжения на нем, какой найдете, 100-200 милливольт.

Кстати, наши любимые цифровые приборы в режиме “Диод” показывают именно падение напряжения на диоде/переходах транзистора.

Кстати, P-канальный транзистор часто используется для защиты схемы от переплюсовки - https://hubstub.ru/circuit-design/107-zaschita-ot-perepolyus... :

Ток устройство на Дивайс ™ может выдавать до одного ампера, он, в основном , зависит от тока катушки L1, на какой ток она будет рассчитана, так и будет работать.

Конденсаторы С1 и С2 – это на самом деле один конденсатор. На плате разведены дорожки под тантал SMD или бочоночек электролит. Ставьте либо тот, либо этот. Емкость – не более 220 микрофарад, иначе NCP1450 будет неустойчиво запускаться. Эта микруха еще не выносит переплюсовки. Сразу дохнет. Осторожнее. Конденсатор C7 – керамический, без него схема будет не выдавать рабочий ток и плавать напряжением на выходе, проверено.

С плюса батареи можно снять данные о ее зарядке и подать на АЦП. Для литиевых АКБ – 3 вольта – АКБ разряжен, 4.2 вольта – АКБ полностью заряжен. Так можно контролировать и отображать заряд-разряд.

Внимание, при зарядке АКБ MCP73831 ощутимо греется. Это – норма. Через нее 400 мА бежит. Регулировка тока заряда – резистор R3. Максимальный ток – 500 мА, рабочая температура до +85С.

Ну и настоящим джедаям микроконтроллеров еще одна схемка - http://blog.zakkemble.co.uk/a-lithium-battery-charger-with-l... Перевел из выворотки в читаемый вид:

Здесь полный феншуй управления питанием, а не как у рукожопов от сони:

Изменение тока заряда

Диспетчер питания, с замером напряжения на входе USB

Контроль статуса заряда MCP73831, подключенный к выводу для светодиода.

Управляемый делитель на вход АЦП. На него приходит напряжение от АКБ и он может программно контроллером отключатся, чтобы продлить время работы от АКБ. Ведь через простой делитель тоже ток бежит.

В данной схеме стоит простой линейник, ибо чип работает на 2.5 вольта. Хотя ставить отключение АЦП и простой линейник на питание – хм… хотя…

В этой схеме можно пощупать USB порт за вымя, то есть проверить, какой ток он может выдать, проверяя падение напряжения на входе. И из этого делать вывод, каким током АКБ заряжать.

Так что братцы ремонтники, теперь вы знаете как это работает, а то часто в статьях про ремонт ноутбуков и телефонов часто пишут всякую дичь. Начинайте с питания.

А молодым разработчикам-схемотехникам – есть готовая схема.

Так вот, братцы. Если наткнетесь где-нибудь на более компактное решение – дайте знать. Ведь по сути ничего не мешает зарядник АКБ, step-up и диспетчер питания слить в один чип.

Забрать файлы можно с моего форума http://minilabmaster.com/smf2/index.php/topic,9485.0.html Это узкоспециализированый проект, где я сделал свой уголок :-)

Привет, друзья! Предлагаю вам очень полезный Универсальный таймер-реле задержки включения.

Для чего он нужен? Немного теории

Самый большой процент отказов электронного оборудования происходит при резких скачках напряжения, то есть в тот момент, когда напряжение пропадет и через секунду восстановится. В электронике возникают переходные процессы, и любимый дивайс выходит из строя. В наше текущее кризисное время ремонтировать технику очень накладно. В холодильниках, например, часто используются позисторные реле запуска компрессора и при резких включениях - выключениях запускающий позистор не успевает остыть, и компрессор начинает греться, не запускаясь, циклически щелкая реле защиты. Я даже не представляю, как можно компрессор вывести из этого состояния, иначе как не выключив холодильник из розетки минут на пять. А если не выключите - то велик риск выхода компрессора из строя. А там светит его замена с закачкой фреона, и прочими далекими от электроники дорогими вещами.

В сети миллиард схем реле отложенного включения, есть отличные готовые промышленные реле на DIN рейку, но, блин, электронщик я или нет? Тем более схемы в сети мне не понравились - они бестрансформаторные, опасные, защита отсутствует. Беглым взглядом посмотрев их, увидел, что варисторы НИКТО не ставят, горе схемотехники подключают управляющие симисторы напрямую к двигателям. Так категорически делать нельзя, ибо двигатель – индуктивная нагрузка, и при его отключении от сети возникают выбросы под пару киловольт, что не лучшим образом сказывается на симисторе и надежности схемы в целом.

Короче, деталей дома много, руки чешутся чего-нибудь этакое спаять и запрограммировать. А тут еще у холодильника компрессор заклинил. Я его расклинил, нарисовал схему, вытравил плату, запрограммировал ATTINY13 и собрал свой вариант.

Кстати, холодильник с расклинившим компрессором уже почти год отлично работает с этим таймером.  

Дальше разжевывать буду все довольно детально, крутые электронщики могут не читать.

В чем достоинства и недостатки моего таймера?

Вот его характеристики:

• Микропроцессорное управление, с программируемым запуском после подачи питания

• Диапазон задержки включения - 0-10 минут с шагом 1 минута

• Управление нагрузкой – симистор, а не реле, мощность нагрузки зависит только от симистора. Об этом читайте ниже

• Программирование задержки - удобное, двумя кнопочками

• Защита от повышенного напряжения, задается исключительно напряжением срабатывания защитного варистора. Об этом тоже ниже

• Современная элементарная база

• Полная гальваническая развязка управляющей части от высоковольтной

• Открытый исходный код и чертеж платы, можете дорабатывать реле как вам угодно, полностью все открыто

• Небольшая плата, ее можно вставить в любой подходящий корпус

• Реле защищено по входу и выходу варисторами и предохранителем. Реле можно подключать к любой нагрузке – обычной и индуктивной.

Недостатки:

• Для некоторых, микроконтроллер вместо 555 таймера - это перебор, для ATTINY 13, чтобы она заработала, нужен программатор

• Некоторые просто не могут жить без реле, в схеме вместо этого используется симистор с няшной микросхемой MOC3063

• Нет защиты от пониженного напряжения, но схема отключится, и отключит нагрузку при большой просадке напряжения – сработает Brown-out detection level в микроконтроллере. Внимание! По умолчанию уровень сброса в контроллере стоит на 2.7 вольта, чтобы контроллер был чувствительнее к питанию, установите фьюзы на срабатывание защиты по питанию на 4.3 вольта и используйте трансформатор с холостым ходом не более 6 вольт!

• Используется маленький немецкий трансформатор, который просто так в магазине не купишь, если вы, конечно, не в Москве и Питере живете. Впрочем, его можно заменить на любой пятивольтовый блок питания, и кучу деталей можно на плате, в этом случае, не паять, но об этом ниже.

Заинтересовались?

Чтобы собрать реле, необходимо купить следующие элементы, цена указана в долларах, ибо сами знаете:

• Микросхема ATTINY 13 или ATTINY 13A в DIP корпусе. Но все в ваших руках, можно использовать любой микроконтроллер ATMEL, с памятью флеша не менее 1 килобайта. Только надо будет переделать плату, поправить и перекомпилировать код на си. Код максимально удобен для адаптации на другой контроллер ATMEL, достаточно поправить хидер, и перекомпилировать. $0.7

• Микросхема MOC3063. Можно заменить на MOC3063, MOC3041, 42, 43. Очень популярная и хорошая микросхема. У разных MOC разный рабочий ток внутреннего симистора. У MOC3063 самый большой - 60 мА. Так что при выборе пары MOC - внешний симистор руководствуйтесь даташитом на детали. $0.5

• Симистор BTA40. Ток открытия 50 мА. Мощность без радиатора - 200 Вт. С радиатором - 40 Ампер. При выборе симистора смотрите, чтобы МОС был согласован по току с симистором MOC-а. Это самый дорогой вариант, если вы не собирайтесь коммутировать мощную нагрузку можно вполне обойтись дешевым BTA16. $6

• Диодный мостик, плата рассчитана на мостик в DIP корпусе, типа DB107. Но можно впихнуть любой впихуемый мост. $0.14

• Трансформатор. Плата рассчитана на немецкий HAHN BV 202 0154 - выход 6 вольт 85 мА. Если использовать готовый блок питания на 5 вольт, то можно обойтись без диодного моста и трансформатора. $2.2

• Два защитных варистора. Очень важные элементы, без них просто никак. Варисторы типа 14 мм 275 вольт FNR-14K431. $0.3

• Линейный стабилизатор на 5 вольт типа LM1117-5V в DPAK. Его мощность явно излишняя, в принципе можно поставить любой пятивольтовый стабилизатор. Начинающие, внимание у этих стабилизаторов цоколевка отличается от 7805 – у того вход-земля-выход, а у LM1117 – земля-выход-вход . $0.7

• 6 SMD 1206 резисторов, 10 Ком-3 шт., 470 Ом – 2 шт. 200 Ом – 1 шт. $0.04

• 3 0.25 Вт выводные резисторы – 360 Ом – 2 шт., 36 Ом – 1 шт. $0.04

• Клеммники. Плата рассчитана на установку двух винтовых трехконтактных клемминков типа DG126-5.0-03P-14 (средний контакт используется под заземление, шаг между контактами 5 мм.). Так же можно поставить и обычные ножевые контакты. $0.5

• Конденсаторы – два электролита 25V 47 мкФ, один керамический SMD 1206 1 мФх50V и один высоковольтный 0.01х400 В. $0.15

• Один 3-5мм светодиод , любимого вашего цвета. $0.02

• Две тактовые стандартные кнопки, со штоками удобной вам длинны типа KAN0610-0731B. $0.1

• Держатель предохранителя 5x20 мм на плату (на 1 предохранитель необходимо 2 держателя) тип - S1050 (5x20) и сам предохранитель 5x20 необходимого тока- $0.04

• FR-4 односторонний стеклотекстолит. $0.7

Итого – $12. Ровно половину стоимости составляет мощный симистор BTA40. Использовать его необходимо, если вам нужна такая мощность – 40 ампер, тогда его необходимо вынести за пределы платы и посадить на хороший радиатор, который еще увеличит стоимость изделия. А если вам необходима небольшая нагрузка, смело ставьте что-нибудь типа BTA16. Он тащит 16 ампер, управляется током 35 мА. Тогда стоимость реле будет всего $7, то есть в районе 500 текущих рублей. И это притом что покупные устройства со схожими функциями стоят от 2500руб. Еще нужен корпус. В корпусе критична высота – не менее 23 миллиметра. Плата имеет размеры 49,5х77х23 и пока под какой-то конкретный корпус не разрабатывалась. В корпусе Ganita G1032B реле разместится легко, но у меня пока такого корпуса пока нет, как появится – доработаю плату точно под него.

Покупаем детали, делаем плату любым способом, хотя бы ЛУТ-ом . Дорожки необходимо залудить. Если не все, то силовые обязательно покрываем толстым слоем припоя. Затем сверлим и собираем. Должна получиться такая конструкция, версия с ножевыми контактами, в этой версии контактов заземления нет:

Вывод пинов для программирования – дело вкуса, можно просто временно припаяться к контактным площадкам. Перед установкой контроллера проверяем плату на косяки, проверяем 5 вольт и только затем впаиваем контроллер. Чтобы запрограммировать его – ищите в Интернете схему – “Программатор 5 проводков”, если будут сложности – пишите, все разжую. Фьюзы ATTINY 13 менять не надо, все как с завода – внутренний генератор на 9.6 мегагерца, делитель на 8 включен. Итого, частота чипа будет 1.2 мегагерца. Что фьюзы стоят с заводские, указывает мигание светодиода с частотой 0.5 герц в режиме задержки времени. Если контроллер не новый, устройство не работает, или мигает с другой частотой, питание в порядке – значит фьюзы стоят не на заводских настройках.

Работа с реле и программирование устройства

При включении светодиод быстро промигает количество минут, на который он запрограммирован, по умолчанию – 5 минут. После этого начнет мигать с периодом 1 секунда – реле находится в режиме отсчета времени, нагрузка отключена. После истечение заданного времени светодиод станет гореть постоянно и нагрузка включится.

Чтобы сменить время задержки необходимо просто нажать на любую кнопку в течении одной секунды, реле снова покажет мигами количество минут, и погаснет. Войти в режим программирования можно в любом состоянии устройства – режиме отсчета времени или когда реле включило нагрузку. Как только мы оказались в режиме программирования, можно нажимать на кнопки. Кнопка “минус” нижняя, ближе к контактам. Кнопка “плюс” верхняя, ближе контроллеру. После нажатия на кнопку светодиод покажет, какое время установилось. Как только он промигается, можно снова нажать на кнопку, и он покажет, сколько установлено времени снова. Чтобы сохранить настройку и выйти из режима программирования, необходимо нажать на обе кнопки одновременно, и удерживать, пока светодиод не начнет часто-часто мигать. В это время отпускаем кнопки. Реле запрограммировано и настройки сохранены.

Софт написан в Atmel Studio 6.2. Код прост как грабли, прерывания и всякие таймеры не используются. Для доработки кода под другой контроллер в хидере пропишите порты и пины для KNOPKA UP, KNOPKA DOWN, Порт выхода RELAY, Порт выхода LED. Так же надо прописать нужную тактовую частоту чипа в #define F_CPU. В студии, в свойстве проекта выберите нужный чип. В хидере уже есть секция для ATTINY13 и MEGA16, по умолчанию компилятор скомпилит код для ATTINY13. Готовая прошивка лежит в папке Release проекта, файл Holod.hex

Подключение

Вариант первый, все напрямую, чтобы запитать не сильно большую нагрузку – ватт 200. Используется симистор BTA40 без радиатора или BTA16 с небольшим радиатором.

Вариант второй – управляем нагрузкой через контактор нужной мощности. В этом случае симистор можно поставить любой, без радиатора и защищать целиком дом или квартиру. Чтобы не менять каждый раз сгоревший предохранитель при скачках напряжения в сети, вместо него можно поставить защитный автомат самого малого тока, какой сможете найти, например ампер на 5. Автомат соединить с платой можно проводами, подпаяв их вместо предохранителя.

Ну и файлы. Плата сделана в проекте CAD EAGLE 6.4.0, для удобства и плата и сборочный чертеж так же конвертирован в формат PDF. Софт написан в Atmel Studio 6.2, готовая прошивка лежит в папке Release проекта, файл Holod.hex.

Забрать файлы можно с моего форума http://minilabmaster.com/smf2/index.php/topic,7354.0.html Это узкоспециализированый проект, где я сделал свой уголок :-)