В итоге последняя версия сидит на ESP32S3-N16R8, чего и мне и системе хватает за глаза и за уши.
PH: DF Robot PH Sensor
TDS\EC: Самый бюджетный китайцкий TDS метр до 1000 ppm.
TDS\EC2: Уже профисиональный модуль для измерения EC имеющий собственную калибровку на борту отдельной платы, длинный кабель, компенсации температур и тд.
TEMP: Популярнейший ds18b20.
2 Бинарных некотнактных сенсора жидкости.
4 перестальтических насоса.
1 мембранный насос 5 вольт.
24V источник питания на 300W.
DC-DC преобразователи 4 штуки.
Полусамодельный блок реле на 4 реле OMRON G2RL1E5DC.
4 силовых ключа.
HX711 и тензодатчик до 1кг.
Насос 24 вольта, 10 бар. Форсунки 0.3мм 10 штук.

Первую версию ищи у меня в посте (если интересно) Гидропоника начало, вторая версия которая прослужила весьма долго была на том же железе, но с переписанным софтом и измененным подходом. Если раньше это был деревянный стеллаж, то сейчас это уже металический, стелажищще(шучу), маленький стеллажик, на 4 полки. К которому к задней стенке просто открытым монтажем все и крепилось.

У всей этой конструкции был один главный недостаток. Колхозность исполнения и проявлялась она в постоянных проблемах, то с протечками в соединениях шлангов(их в целом было слишком много), то мерцающие китайские лампы которые не давали даже нормально заснять процесс дешевыми способами(на iPhone конечно все шикарно, но вот на какую нибудь IP камеру, отвратительно, несмотря на все включенные галочки для борьбы с мерцанием и полосами) и конечно софтверные постоянные глюки, отвалы или например залипания реле, некорректные измерения PH из за нестабильного напряжения на датчиках и так далее, ну и самый главный пункт - громоздкость конструкции и не возможность переместить саму систему например в другой шкаф или стеллаж, тоесть сам стеллаж и был гидропоникой. Вообщем, дорастил я партию салатов из 40 штук, 3 черри томата на ней и понял, что это мучение а не умная ферма и вообщем то я мог бы обойтись ведром и воздушным аквариумным компрессором за две тыщи и результат возможно вышел бы лучше даже, пусть и в меньшем количестве. В итоге было решено не бросать все это дело, тк ну очень интересен оказался сам процесс. А сделать следующую генерацию и учесть все эти ошибки.

Версия 3.0

Тут я попробовал другой подход. Модульные блоки. В планах было 3 штуки:
Центральный блок: Блок отвечающий за раствор. Он же опрашивал все датчики, связывался во внешний мир, командовал мини насосами для корректировки раствора по PH / EC и тд. Вообщем все что связано с раствором, это к нему. Он мог получать питание как отдельно через вход питания непосредственно на нём, так и через соседние блоки.

Блок реле: В нём устанавливался блок реле на 8 штук, блок питания 24 вольта и блок комутации 220V. Тоесть по сути, подключалось все одним проводом, а дальше по сути получался умный удленитель на 8 розеток, в каждой из которых уже есть 220V. И в нём есть свой контроллер, который этим всем делом рулил. Мог отдельно, а мог впаре с основным (Master) контроллеров в центральном блоке.

Блок центрального насоса: В нём просто стоял насос на 24 вольта, 10 бар. для аэропоники. Этот блок даже не был смоделирован. Но потенциально мог нести в себе расходомеры\датчики давления и тд. Вообщем вся необходимая обвязка для защиты насоса и блоков.

Соединялось это между друг другом без каких либо проводов, путем использования магнитных разъемов POGO-PIN и I2C шины. По сути был Master контроллер и Slave. Которые просто при соединении начинали пинговать друг друга говоря я тут, а мастер уже понимал, что вот блок реле, значит теперь мы ещё и управляем реле. И так же мог бы детектить ошибки, перезагружать друг друга и так далее.Аналог CAN в машине, где блоки общаются друг с другом и все друг о друге знают. А на экране\веб интерфейсе открывался блок взаимодействия с этим блоком. Но все так же к ним можно было достучаться и по отдельности. Вообщем ультра сложная система, но имела свою гибкость. Но не суждено было даже дойти до момента работы. Собрал я только блок реле и главный блок, а потом начались праздники, упадок сил, осень и на балконе стало прохладно для гидропоники и предстоящий там же ремонт. Вообщем одним словом, энтузиазм закончился на проекте и половинной реализации. Возможно слишком уж переусложнил и неподъемным сделал концепт, не знаю.

Наконец, версия 4.0 и переход в 4.1-4.2 и до 5.0, в процессе.

Прошу прощения, за долгое вступление к теме поста. Но по моему у меня все посты вот такие вот.

Что тут скажешь. Теперь это действительно умная ферма. Имеющая на борту возможность автоматической корректировки EC и PH, да не просто по значениям, а вычисляющее нужное минимальное значение удобрений и PH для каждого из растений в системе или среднее, в зависимости от культур и их фазы роста и других параметров, вообщем есть интеллектуальный режим поддержания EC и\или PH, простой режим поддержания по заданным значениям. Предсказание роста (в граммах ко дню), даты предполагаемого сбора урожая, измерение веса, логирование PH/EC/Веса/Температуры. Интеллектуальное распределение веса для всех растений(хоть однажды измеренных на автоматических весах), управление реле\pwm\виртуальными реле(любыми умными розетками(Xiaomi\Tuya\Яндекс), APi с авторизацией и конечно же многократными защитами от некорректных действий самой же системы, и это только начало, функций ооочень много. Всех их я написал и многократно тестировал. Проект разросся до тысяч и тысяч строк кода и сейчас работа с системой приносит одно удовольствие, ну разве что роборука сама на сажает и не собирает урожай. Но то ли ещё будет. Не зря у меня бакалаврская степень по робототехнике. Авось и диплом пригодится. И всё это влезло в незамысловатых размеров коробченку которая была задана размерами печатной области моего принтера и свободным местом рядом с платформой выращивания.

Выше версия 4.0, сделана ещё 4.1 и 4.2, но с малозначительными отличиями. На цвет прошу не обращать внимания, печатал чем было, не хотел тратить хороший пластик на то, что возможно в будущем претерпит ещё некоторые изменения(а они будут).

Ну и собственно на видео версия уже 4.1. Блок реле был заменен из за проблем с залипанием при включении света. Скорее всего это скачок стартового тока, из за особенности драйверов светодиодных ламп. Но это как минимум странно, т.к. в пике потребления ток составлял около 400мА, что кратно меньше чем пиковый ток написанный на реле(10А),заменил на 6 модульный (из 6 твердотельных реле), что улучшило ситуацию, но добавило новых проблем, ежесекундная зарядка и разрядка конденсаторов в конечных потребителях и их кратковременный запуск(при выключенном реле, как я понял это можно решить Снаббером, но это что то уже совсем очень сложно). Замена на твердотельную схемотехнику, повлекло за собой и добавление силовых ключей для DC 12V на перильстатические насосы (раньше они коммутировались обычными механическими реле) и не требовали такого. Что в свою очередь затребовало изменение конструкции для того что бы освободить место для готовых модулей. В итоге не помогло ничего. Кроме как просто перепайка реле на нормальные механические от OMRON и так же на 10 ампер и всё заработало как часы. Думаю все популярные нынче модули на синих и желтых маркетплейсах зачастую с поддельными компонентами, тк не верю что на 8 реле модуль может стоить 400-500 рублей.

Версия 4.0 была на базе контроллера ESP32, а вот 4.2 уже переехала на ESP32S3, свою DEV плату с пинами и тд. Но все ещё имеет в обвязке кучу готовых китайских модулей, что естественно раздувает корпус до такого состояния. Сейчас у меня используется и тестируется активно (и так же все ещё в процессе разработки) версия 4.2 плавно перетекающая в уже 5.0 и причину этого я опишу в конце поста, там же где и расскажу о будущем этой системы, какие планируются функции и дальнейшие шаги. А сейчас хочу показать вам её поближе и начну структурировано с функций системы:
Напомню, у меня Аэропоника и цель - выращивание в основном салатов.

Ниже длиннющее описание всех(или почти всех) функций системы. Можете пролистать если не интересно.

Функции:

• Таймеры. Таймеров у меня есть 2 вида и их можно комбинировать при необходимости. Интервальные и Временные. Соответственно если надо включить любое из реле\силового ключа\виртуальной розетки, он включит либо в нужное время по RTC, либо по отсчету(например раз в 10 секунд на 2 секунды или раз в 5 минут на 10 секунд и тд).

• Привязка устройств к реле. Каждое из реле в системе\силовой ключ\виртуальное реле можно привязать к насосу, свету. Это нужно что бы система поняла, чем она управляет. У перистальтических насосов есть так же тест и задание производительности. Очень простой механизм включающий насос на 1 минуту, и с помощью мерной емкости можно скорректировать производительность относительно той что пишет производитель.

• Управление реле. Тут все банально, просто кнопочки. С подсветочкой во время работы и иконками соответствующие названию и\или типу если он задан в параметрах системы для какого то из переключателей.

• Панель Сенсоров. Тут тоже все банально до жути. PH EC температура, остаток раствора и масса всех растений на платформе.

• Графики pH/EC/Температуры/Веса. Логирование - это очень важно в подобного рода системах. Поэтому у меня регулярно прямо в системе пишется лог и строится график. Графики за последние сутки, а логи доступны за месяц. PH/TDS/Температура пишутся каждые 5 минут, а вес - каждый час. Ну и это доступно через веб интерфейс для просмотра. Я сделал себе не больше 100 строк на график из лога. Т.к. больше в веб интерфейсе локальном считаю не нужным. Самый интересный график тут, это конечно веса. Все остальное более менее всегда стабильно.

• Посадаки и культуры. Это очень большой функционал. Это используется в нескольких случаях. Анализ роста, журнала для себя, что б не забыть куда и что посадил, какая фаза у растения сейчас, когда посадил, когда собирать и так далее. Все просто и информативно.

Вся система посадок плотно завязана с датчиками, интелектуальным режимом поддержания EC и PH, что позволяет добиться полной автономности. Обладает различными защитами и ограничениями от дурака. Условно посадить какую нибудь голубику к салатам не получится. Система просто не откорректирует раствор под неё никаким образом. Она будет её игнорировать. Интелектуальный режим работает только на поддерживаемых растениях, системой. И тут мы плавно подходим к поддержанию PH и EC, одной из главных функций. умной системы:

Ручное и поддержание - это простые режимы. Если выпадает за 5% свыше или ниже диапазона, значит надо влить N удобрения AB и или PH+/- если выпал этот случай, перемешать и проверить снова через несколько минут. Вообщем чуть усложненное сравнение.
Интелектуальный режим, же обращается к списку посадок, культур, весу, какое удобрение(производитель) используется системой, датам и текущим параметрам с EC\PH, какие насосы есть в системе и тд.
Например, у меня нет в системе растений, но уже подготовлен раствор к примеру с EC 1.5 (1500), что просто дофига для маленьких старта растений. Но пока растений нет, система не сделает ничего. Но стоит посадить к примеру салат Ромэйн в системе, она сразу поймет, что это семечка, такая дозировка сейчас не нужна поскольку нет никаких растений и снизит её до правильной и нужной. Так же и с PH для каждого из посаженных растений. И дальше система просто наблюдает за посаженным растением. Условно спустя N дней, растение как правило переходит в фазу вегетации, что требует уже другой концентрации раствора, система и повышает концетрацию сама и автоматически. И так весь цикл роста. Как вычислить фазы? Примерно прикинув и погуглив и почитав, я расписал все фазы роста для поддерживаемых растений и самое главное примерно интерполировал вес в граммах для этой стадии. Условно вес активно набирается только в стадии Роста, а значит мы имея весы и зная дату посадки, можем вычислить её начало спустя пару тройку дней и подкорректировать EC и самое главное откорректировать этот параметр для дальнейшей эксплуатации. Вообщем это весьма не хитрая, но в то же время сложная система.

Прямой вопрос, что будет если у меня 10 салатов в стадии роста активной и я посадил ещё 5 проращиваться. окей, не проблема. Система возьмет максимум который можно дать семечкам и минимум который можно дать тем кто в стадии роста. Посмотрит сколько дней осталось до окончания фазы роста до финиша и сравнит сколько дней до фазы вегетации к примеру. И постепенно будет корректировать таким образом, что бы и удволетворить фазу роста и подготовить салаты к фазе промывки и при этом не убить семечку салата на этапе проростания, когда она ещё совсем слабая. В цифрах это значит что система снизит концетрацию например до EC ~ 1.2 мСм\см, чего хватит салатам в фазе роста, но много для салатов в стадии всхода многовато, но терпимо. В дальнейшем ближе к концу фазы роста, за 7 дней до конца, система сама будет снижать концентрацию для финиша. до 0.8-1 EC. После окончания этой фазы, вырасшие растения удаляются из расчетов. Но это только с салатами. А если я сделаю тоже самое, но добавлю ещё другую культуру и третью, система запутается? Нет. Она не запутается, а просто будет считать сильно проще. Она возьмет все стадии, вычислит количество преобладающих растений в высшей фазе и подстроит по её нижней границе необходимое значение EC. Тут банально логично предположить,что больше удачно выращенных растений = лучше.

Что то вышло ОООЧЕнь длиннопост. Поэтому вскоре я оформлю вторую часть. Где покажу остальные функции, интерфейсы, MQTT и каким образом я прокинул все в Apple Home устройством, расскажу о ежедневных отчетах в телеграмм ботом с фотографией и других возможностях. А пока, как вы могли заметить скриншоты по интерфейсу слегка отличаются по дизайну. Это все по тому, что я в данный момент, переделываю пользовательский интерфейс на React JS и взаимодействие с APi системы. Отказываюсь от SPIFS для веб страниц и переношу фронт на отдельный уже сервер с авторизацией и внешним доступом(хоть он не особо и нужен, но хочется). А так же возможно в следующем посте, уже будет готов проект полностью кастомной печатной платы со всей необходимой переферией, для работы системы. Пока покажу набросок, который я сейчас проектирую и одновременно учусь, я первый раз проектирую свою плату, и в первый раз открыл Easy IDE. Но обо всем, в следующем посте.

А, ну и че вообще, растет что то или нахрен вообще нужны эти салаты?)
Конечно растет. Стахановскими темпами)

Спасибо за внимание, согласен, это было ту мач)

(Ну, ладно, расходомер, энкодер на проволоку я поставлю.. А как сделать, чтобы он понимал, что мундштук засрался? А сделать его определяющим величину зазора, чтобы проволочину посередине не запустил?.. И это при проблеме точного позиционирования деталей, которые далекоо не такие, что на стол их положить)... Техническое зрение, ИИ . но это надо самому жеж, в комплект это не входит, увы(( А я - лишь слесарь...

Вариант за 13 тыс баксов в это время:

(вдвое дешевле предыдущего предложения)

https://www.engineai.com.cn/product_fore

Мне у первого вара видится одно будущее - в секс-индустрии).. Да и то, чтобы цена была, как у обычной игрушки.. ;)
(видео первое, тема - мои, поэтому моё, ребят))

Привет! Это мой личный блог, в котором я собираю истории бывших и действующих сотрудников различных известных и не очень компаний.

Буду признателен за подписку на мой телеграм-канал.

На всякий, юридический случай: все истории — выдумка автора и не является действительностью.

Введение

Всех приветствую, звать меня Николаем, давайте без отчеств, хочу рассказать свою историю, маленький опыт имеется. Дед порой контент выдать ценный могёт, так сказать. Для молодых полезно будет, которые сейчас на распутье и не знают, в каком направлении двигаться. Чем больше таких историй вы прочтете, тем больше расширится ваш кругозор. Это позволит вам не идти туда, куда идёт все ваше окружение, а посмотреть более широко на этот многообразный мир. Я никого ни к чему не склоняю, чисто задвигаю телегу про себя любимого. Думайте сами, решайте сами.

Юность

Школа… Помимо вечной борьбы с дробями и попыток понять, зачем нам «Бородино» Лермонтова наизусть, были ещё уроки труда. Настоящая мужская романтика: верстаки, тиски, токарный станок, который, кажется, был старше самого здания школы. Учитель, суровый, как советский ГОСТ, показывал нам, как сверлить дырки в заготовках, а мы делали вид, что понимаем. Хотя, если честно, главным навыком было умение не прикрутить себя к станку по неосторожности.

После школы я, как истинный романтик заводских будней, направился прямиком в отдел кадров ближайшего завода. Год был 1968-й, завод – огромный, как город в городе. Десять тысяч человек, шум, грохот, запах металла и масла – настоящая поэзия индустриализации. Кстати, завод этот был эвакуирован во время войны, так что, можно сказать, я прикоснулся к истории. Правда, не к той, что в учебниках, а к той, где надо точить детали и не путать болты с гайками.

Через три месяца я уже гордо носил второй разряд токаря. Да-да, я был почти профессионалом! А ещё на заводе оказалось, что можно не только гайки крутить, но и в футбол гонять. Спорт там был на уровне – видимо, чтобы работники не заржавели вместе со станками. Или стаканами (Петросяна в студию). Я, как человек, ещё со школы друживший с мячом (а иногда даже с кольцом в баскетболе), с радостью включился в соревнования.

Но тут призыв в армию. В мае 1969-го меня отправили в Приморский край, в пограничные войска. А там как раз разгорелся конфликт с китайцами на острове Даманский. Наш отряд тоже участвовал в тех событиях, и, скажу вам, это было не кино, а настоящая жизнь, где героизм соседствовал с потерями. Служба прошла достойно.

Устроился на электростанцию по знакомству

Потом женился, появился первенец, и тут я осознал: «Так, а где жить-то?» Очередь на заводское жильё напоминала лотерею, где выигрыш приходил лет через десять. Но судьба подкинула вариант: тепловая электростанция! Там и жильё строили, и детсады, и даже стадион был. В общем, почти курорт, только с турбинами.

Меня взяли слесарем по ремонту турбин. Турбина, между прочим, – это вам не гайку покрутить. Температура пара под 650 градусов, давление – как на дне океана, а длина – как три автобуса. Короче, махина, от которой даже страшно чихнуть, чтобы чего не сломалось. Но я втянулся, тем более мастер у нас был – Алексей Константинович Мухин – мужик что надо. Он и комнату в общежитии мне выбил, когда узнал, что я по ночам на работу пешком таскаюсь.

Дальше – больше. Поступил в институт (потому что без «корочки» в СССР далеко не уедешь) а в 1980-м даже на Олимпиаду в Москву съездил! Бесплатно, по путевке.

Вот это я понимаю – соцпакет по-советски.

Потом стал мастером, потом инженером, потом… в общем, карьера пошла в гору, как та самая турбина под давлением. Жильё дали, сыновья выросли, внуки пошли. И тут – о чудо! – старший внук увлёкся хоккеем. А поскольку сыновья были заняты, я, как истинный дед-энтузиаст, взял на себя роль персонального водителя, спонсора и главного болельщика. Внук, кстати, оказался талантливым – дошёл до чемпионата России среди юниоров. Правда, в 2023-м пришлось завязать из-за травмы, но эмоций хватило на всю оставшуюся жизнь.

На пенсию я официально ушёл только в 2019-м, отработав больше 50 лет. Но кто сказал, что пенсия – это конец? Это просто новая глава, где можно наконец-то выспаться… если, конечно, внуки разрешат.

Вот такая история. Без пафоса, но с любовью к жизни, заводу, турбинам и хоккейным клюшкам.

Мои скромные старческие выводы

1. Жизнь – как турбина. Главное – держать давление, но не перегреваться. А если что-то пошло не так – всегда можно остановиться, разобрать, починить и снова запустить.

2. Люди решают всё. Можно быть гением инженерии, но без нормального мастера, наставника или просто адекватного коллеги даже самая крутая техника превратится в груду металлолома.

3. Жильё – двигатель прогресса. Как только у тебя появляется своя комната (пусть даже в общежитии с вечно ломающимся краном), ты сразу начинаешь верить в светлое будущее. А трёхкомнатная квартира – это вообще космос. Свой угол — это психологическая безопасность.

4. Спорт – не роскошь, а спасение. Если бы не футбол, баскетбол и хоккей внука, я бы, наверное, к 50 годам превратился в этакого ворчливого деда, который только и знает, что ворчит на «нынешнюю молодёжь».

5. Учиться никогда не поздно. Даже когда тебе кажется, что ты уже всё знаешь, жизнь подкинет тебе новую турбину, новый станок или нового начальника – и придётся снова открывать учебники.

6. Главное – не заржаветь. Можно проработать полвека на одном месте, но если ты не тупеешь, не злишься на весь мир и находишь радость в мелочах – пенсия будет не концом, а просто новой сменой.

А ещё я понял, что счастье – это когда ты нужен. Заводу, семье, внуку на хоккее… или хотя бы котику, который ждёт тебя дома и требует корм. Всё остальное – детали.

Кто работал на заводе? Расскажите в комментариях о своем опыте, будет что почитать на досуге. Правда интересно!

Всех жду в своем телеграм-канале, там будет контент, которого тут и в помине не предвидится.

В чем суть ШИМ?

Возьмите обычный вентилятор. Если его включить, он будет дуть с одинаковой силой.

Что произойдет, если с равной периодичностью дергать рубильник — включать вентилятор всего на полсекунды, а на следующие полсекунды выключать?

Двигатель вентилятора не может мгновенно набрать максимальную скорость вращения, поэтому за такой небольшой промежуток времени он как следует не разгонится. Но и остановиться за то же время он не успеет, так как продолжит крутиться по инерции. Так что вентилятор продолжит дуть, но с гораздо меньшей мощностью. Попробуйте поэкспериментировать со своим домашним вентилятором. Так и работает простейший ШИМ-регулятор. Вместо человека с выключателем используется транзистор — MOSFET — он то открывается на некоторое время (ВКЛ), то закрывается (ВЫКЛ). Только делает это с частотой не два раза в секунду (2 Гц), а от нескольких тысяч и до миллионов раз в секунду (кГц, МГц). Вы так точно не сможете. Такой транзистор работает в ключевом режиме и, соответственно, называется «ключевым».

Но питать таким напряжением процессор по-прежнему нельзя, потому что на выходе выключателя (транзистора) оно будет той же амплитуды, что и на входе, т.е. те же 12 вольт, только в виде прерывистых импульсов.

Устройство buck converter, или понижающего DC-DC преобразователя

Чтобы получить необходимое нам постоянное напряжение, к ключевому мосфету VT1 добавим еще несколько элементов:

• катушка индуктивности — L;

• конденсатор — C;

• синхронный транзистор — VT2.

Транзистор VT1 часто называют верхним плечом, а VT2 — нижним.

Катушка и конденсатор образуют сглаживающий LC-фильтр, который и «расплющит» импульсы в желанную «прямую». Синхронный транзистор VT2 замыкает цепь и тем самым обеспечивает непрерывное течение тока, когда VT1 выключен.

Технически можно разделить цикл преобразования на две стадии: накачка энергии в катушку с конденсатором и стадию разряда.

Первая стадия — накачиваем энергию

Когда транзистор VT1, он же мосфет верхнего плеча, открыт, синхронный транзистор VT2 —  мосфет нижнего плеча — закрыт. В катушке L накапливается энергия, плавно нарастает ток. Заряжается выходной конденсатор C.

Вторая стадия — стадия разряда

В определенный момент времени, который наступает в зависимости о того, какое напряжение нам нужно на выходе (об этом ниже, в главе про расчеты), транзистор VT1 закрывается, открывается синхронный VT2. Он нужен, чтобы соединить вход катушки с отрицательным выводом нагрузки и создать замкнутую цепь. Пусть мы и разорвали на этот краткий миг связь с источником питания, но катушка никуда не делась. Она, благодаря накопленной энергии, поддерживает силу и направление тока, а конденсатор обеспечивает неизменный ток на нагрузке.

После завершения второй стадии, транзистор VT1 снова открывается, а VT2 закрывается, и цикл начинается заново. Причем для наибольшей эффективности циклы повторяются с высокой частотой — у современных компьютерных комплектующих 300-500 тысяч раз в секунду. Измеряется в килогерцах, кГц.

Еще раз отмечу, что транзисторы работают в ключевом режиме. Для упрощения, в схеме их можно представить в виде обычных выключателей, которые включаются и выключаются поочередно:

Никакой другой функции транзисторы в схеме не выполняют, а ток, протекающий через ключи примерно равен току нагрузки.

Как из импульсов 12 В получаются постоянные 1 В?

Благодаря непрерывно повторяющимся циклам, на выходе мосфета VT1 формируется высокочастотный прямоугольный однополярный сигнал амплитудой 12 В:

После транзистора VT1 установлен обычный Г-образный низкочастотный LC-фильтр, который способен выделить из этого сигнала постоянную составляющую путем ослабления первой и последующей гармоник спектра — набора синусоидальных сигналов кратной частоты, из которого состоит прямоугольный сигнал. Первая гармоника равна частоте прямоугольного сигнала, а последующие кратны ей.

Отношение амплитуд первой гармоники на входе и выходе фильтра называется «коэффициентом сглаживания», поэтому LC-фильтр также называется «сглаживающим». Последующие кратные гармоники идут с более высокой частотой и меньшей амплитудой, поэтому их при расчете не учитывают. Если фильтр эффективно справляется с первой, то с остальными проблем не будет. По итогу прямоугольные импульсы сглаживаются, образуют близкую к прямой линию постоянного усредненного напряжения. Высокие 12-вольтовые «горки» равномерно размазались в 1-вольтовую «прямую»:

То, что линия напряжения не совсем прямая — это нормально. В реальных условиях идеальных LC-фильтров не существует — гармоники никогда не подавляются полностью. Как раз то, что принято называть «пульсациями напряжения». Вот, как это выглядит на реальной осциллограмме:

Как настраивается преобразователь

Уровень напряжения на нагрузке зависит от длительности первой и второй стадий в рамках одного цикла. Чем дольше открыт транзистор VT1, тем шире прямоугольные импульсы нашего высокочастотного сигнала, а значит, тем выше будет по итогу усредненное напряжение после LC-фильтра.

Если мы поделим время первой стадии (t1) на длительность полного цикла (Тполн.), то получим безразмерную величину, которая называется коэффициентом заполнения (D).

Скважность или коэффициент заполнения?

Небольшая ремарка: именно «коэффициентом заполнения» обозначена длительность импульса относительно длительности цикла. Скважность (S) — обратная величина, т.е. отношение времени цикла к длительности импульса (Tполн / t1) — может быть от единицы до бесконечности. Эти две характеристики часто путают, но расчеты можно производить обоими способами. Я предпочитаю считать через D — коэффициент заполнения. Так, на мой взгляд, удобнее.

Величина D может быть от 0 до 1, а значит её можно перевести в проценты. Т.е. импульс занимает от 0 до 100 % времени от всего цикла.

D =  Tполн./t1

Чтобы узнать выходное напряжение (Uout), нужно коэффициент заполнения умножить на входное напряжение (Uin).

А чтобы узнать коэффициент заполнения, делим Uin на Uout. Получается простейшая формула:

D = Uin / Uout * 100 %

Пример: чтобы получить из 12 вольт типичное для центрального процессора напряжение в 1,2 вольта, коэффициент заполнения должен быть равен 10 %:

1,2 / 12 = 0,1 * 100 % = 10 %

Это значит, что первая стадия (накачки энергии) займет всего 10 % времени от общей длительности цикла, а оставшиеся 90 % времени уйдут на стадию разряда. Т.е. транзистор нижнего плеча VT2 в этом случае работает в 9 раз дольше, чем VT1.

Еще раз визуально:

О потерях на преобразователе

Любой проводник имеет ненулевое сопротивление и нагревается, когда через него проходит ток. Мосфет в ключевом режиме — тоже проводник, как обычный выключатель. И сопротивление (Rds) между его входом и выходом (сток-исток) не равно нулю. Значит, чем выше сопротивление, тем сложнее будет электронам пробиться через него, что приведет к падению напряжения на транзисторе и последующему увеличению тепловыделения. С ростом тока нагрузки проблема только усугубляется. Кроме того, наивысший КПД транзисторов достигается при относительно небольшой силе тока, что делает подбор компонентов еще более сложной задачей.

Решение тривиально: в мощных преобразователях, чтобы минимизировать потери, используется не один узел с парой транзисторов, одной катушкой и одним конденсатором, а несколько параллельно подключенных фаз, которые могут управляться единым контроллером.

Синхронный транзистор VT2 открыт многократно дольше чем VT1, поэтому VT2 часто дублируют и стараются подобрать продвинутую и дорогую модель с более низким Rds.

Почему «фазы»?

Параллельно подключенные преобразователи не просто так называют «фазами». Процесс переключения транзисторов в каждом узле происходит не одновременно, а с небольшим сдвигом по фазе.

На выходе после LC-фильтров все фазы объединяются в одну, а пульсации из-за сдвига по времени не складываются. Поэтому размах пульсаций становится значительно ниже, чем если бы они работали одновременно, а частота — выше.

Так что даже несколько десятков фаз в преобразователе на материнской плате неправильно называть «избытком». Ведь это не только меньшие потери, но и лучшее качество напряжения. Меньше пульсаций напряжения — меньше выбросов во внутренние узлы процессора — выше стабильность всей схемы, особенно при разгоне.

Те же принципы справедливы и для графического чипа видеокарты, процессора смартфона и любой другой «тонкой» электроники. Но в этом случае разработчики уже за нас рассчитали потребляемую мощность и количество необходимых узлов. А вот при выборе материнской платы пользователь должен сам определить, что ему нужно, учесть потребляемую мощность процессора. Тем более, если в планах серьезный разгон.

Такое гениально-дешевое решение придумали энтузиасты — просто прикрепили защиту домашнего вентилятора. Причем теперь на расстоянии дрон напоминает тарелку НЛО.

Ему обязательно нужно попасть на битву с предыдущего поста про фестиваль!)

Источник: https://t.me/TechLiveHack/888

1. Две отдельные валюты (рабочее обозначение "серебро" и "золото", цифры являются условными):

Серебро (социальная валюта):

• Гарантированные выплаты (базовый доход, пенсии, зарплаты учителей, врачей и т.п.);

• Можно тратить только на ЖКХ, медицину, образование, общественный транспорт;

• Нельзя конвертировать в золото;

• Обеспечивается реальными ресурсами (нефть, газ, золото).

Золото (рыночная валюта):

• Зарабатывается бизнесом и экспортом;

• Можно тратить на что угодно - роскошь, инвестиции, недвижимость;

• Конвертируется в доллары или крипту;

• Облагается налогом 20%, часть идет в "Серебряный фонд";

• Курс определяется рынком, но регулируется государственной политикой.

Серебро:

• 30% налогов с золота конвертируется в серебро;

• Доходы от деятельности государственных предприятий;

• Нельзя напечатать просто так - эмиссия привязана к резервам (ресурсы, драг.металлы, драг.камни).

Золото:

• Зарабатывается бизнесом на внутреннем и внешнем рынке;

• Инвестиции.

Блок-чейн учёт. Все транзакции с серебром в открытом реестре. Каждый гражданин может проверить движения средств.

Искусcтвенный интеллект заменяет часть чиновников. Алгоритмы распределяют бюджет на социальные нужды. К примеру, если в регионе не хватает врачей - система автоматически увеличивает финансирование.

Народный аудит. Выбранные граждане проверяют расходы раз в квартал.

Эта система - не революция, а эволюция. Это логичное развитие существующих экономических механизмов. Не сломаем экономику, а усовершенствуем её!

Сохраним лучшее - рынок остаётся, соц.гарантии укрепляются.

Используем готовые решения:

• цифровой рубль - закрытая система, прототип серебра.

• блокчейн - открытая система, прототип золота.

Сейчас вы оплачиваете ЖКХ из одного кошелька. В новой системе будет отдельный "социальный кошелёк".

P.S. Этот пост - лишь первый шаг. Я не предлагаю волшебную таблетку, но если идея вызовет интерес, то готов собрать команду единомышленников, детально проработать механизмы и запустить пилотный проект.

Аргументированная критика приветствуется.