Универсальная плата для E-Ink экранов. Ч1. Разработка системы питания
Автор текста: Kopcheniy
Однажды мне попался один весьма интересный проект платы, поддерживающей большое количество разнообразных E-Ink экранов. Проект довольно быстро заинтересовал, появилось желание несколько переработать плату, внести улучшения, узнать и попробовать что-нибудь новое. Больше всего изменений претерпела система питания: она была разработана практически с нуля. Процесс оказался очень познавательным и увлекательным, а отладка прототипа преподнесла много поучительных и забавных сюрпризов. Это жизненный рассказ о разработке как есть.
❯ Что такое EPDiy?
EPDiy – это интересный проект платы и сопутствующего ПО для управления довольно большим количеством e-Ink экранов. Способ управления у разных моделей одного типа примерно одинаковый. Отличаются лишь разъёмы и временные параметры.
У автора проекта получилось несколько вариантов платы, отличающиеся, в основном, системой питания. В тот момент, когда я вдохновился спроектировать свою систему питания, последней версией была шестая. Седьмая версия, построенная на более современном чипе, появилась сравнительно недавно.
Проект мне понравился, и захотелось его несколько переработать, чтобы кроме конечного результата получить ценный опыт живой разработки и насладиться процессом. Основное внимание хотелось уделить силовой части.
Сейчас я пишу эти строки и, оглядываясь назад, могу с уверенностью сказать, что было весьма интересно и опыт значительно подрос. В процессе сделано немало ошибок, узнано и взято на вооружение много новых для меня вещей. Не обошлось и без забавных, неожиданных ситуаций. Один только бабах чего стоит…) Но обо всём по порядку.
❯ С чего начнём?
А начнём мы с осмысления того, как мы видим будущий проект, и составления небольшого технического задания. Это удобно. Если делать параллельно несколько проектов, то можно просто забыть какие-то детали. А так всё будет в одном месте. ТЗ несколько ограничит нас, если вдруг что-то будет не получаться и появится желание снизить требуемые характеристики.
Первым делом стоит изучить имеющиеся решения.
В версии 5 преобразователи напряжения построены на двух микросхемах LT1945. Не самая дешёвая и доступная микросхема.
В версии 6 питание экрана построено на специализированной микросхеме TPS651851RSLR.
Решение интересное, но на момент проектирования мне не удалось найти эту микросхему по приемлемой стоимости. К тому же, хотелось спроектировать систему питания самостоятельно, а не просто поставить готовую микросхему, скопировать схему из даташита и всё. Был большой интерес попробовать новые для себя топологии, схемные решения, новые компоненты, вроде ферритовых бусин и другое.
В схемах EPDiy предусмотрены варианты питания платы от аккумулятора или от USB. На мой взгляд, аккумулятор имеет смысл поставить в какое-то законченное устройство с конкретной моделью экрана. У нас же универсальная плата для разных моделей. Этакий испытательный стенд. Мне хочется сделать попроще, поэтому сделаем простое питание от USB (+4,5…5,5 B), так преобразователи напряжения будут проще. Питать плату будем от банки или от зарядки, например, смартфона.
Экраны бывают разных диагоналей. С увеличением размера растёт потребление. Изучив несколько документов на экраны разных размеров (ED050SC3 (диагональ 5"), ED060SC4V2 (диагональ 6"), ED097ОС1 (диагональ 9,7"), Экран 13,3" и другие), сформируем требования к источникам питания:
Посмотрим также документ на драйвер питания TPS65185х.
Возьмём запас 30% для максимального тока. В итоге получим примерно такие же токи, как у микросхемы TPS651851. Кстати, она используется в модуле WaveShare для питания 13,3" экрана (вот схема).
Также мне попадалось такое решение на основе версии 5.
На первый взгляд, у решения есть свои плюсы. Одна из микросхем LT1945 заменена дешёвыми и доступными линейными стабилизаторами. Но ещё раз внимательно посмотрим на потребление по линиям разных напряжений (в табличке выше). Брать питание для более мощных линий +-15 В с маломощных +22, -20 В и рассеивать излишек напряжения на линейных стабилизаторах – это как-то неправильно. Хотя стремление понятно: автор схемы хотел удешевить и упростить её.
Очень важный момент – оценить ток, потребляемый преобразователями и платой в целом. Начнём с преобразователей.
К ним нужно добавить ток, потребляемый по линии 3,3 В. Самый большой 13,3" экран потребляет по линии +3,3 В 10 мА. Микросхемы – 30 мА. Основной вклад вносит ESP32, особенно, при работе передатчика.
По линии +3,3 В получается ток 540 мА. Добавим его к току преобразователей и получим 2,273 А. Не хило! Особенно, если вспомнить, что ток порта USB 2.0, к которому плата тоже может подключаться, ограничен значением 500 мА.
Решение довольно простое: добавить схему автосброса, которая будет сбрасывать ESP32 при подключении к компьютеру. Получается, с помощью компьютера будем прошивать, а работать плата будет от банки (power bank) или зарядки.
Питание по линии +3,3 В для модуля ESP 32, экрана и других микросхем, в целом, оставим без изменения.
Получается такой список требований (ТЗ):
Питание от USB (+4,5…5,5 B);
Выходные напряжения:
2.1 +-15B (+-14,6…+-15,4 В) 200мА. Минимальный ток нагрузки 3.4 мА;
2.2 -20 В (-21…-19 В) 15 мА. Минимальный ток нагрузки 0.3 мА;
2.3 +22В (21…23 В) 15 мА. Минимальный ток нагрузки 0.4 мА (Токи как у TPS651851);Наличие схемы автосброса ESP32.
Попробовать новые для себя решения. Желательно сделать попроще и, по возможности, дешевле. Остальное по ситуации.
❯ Выбираем топологию. Первый вариант схемы
Нам нужно получить из +4,5 В (минимальное напряжение от USB) четыре напряжения: +-15 В, +22 и -20 В.
Первыми вспоминаются топологии повышающего (boost) и инвертирующего (inverting buck-boost) преобразователей.
Обычно их используют при кратностях повышения напряжения 3…5 раз. Если отношение выходного напряжения к входному больше, то начинаются сложности с подбором индуктивности для правильной настройки. Из-за высокой крутизны регулировочной характеристики преобразователя небольшое изменение в потребляемом токе нагрузки приводит к большому отклонению выходного напряжения преобразователя. Замечательный обзор на эту тему с описанием сложностей (источник питания по топологии boost 5-200 В).
Проверим максимальную кратность для нашего случая. 22 В/4,5 В = 4,9 < 5 раз. Как раз помещается. Остальные напряжения дадут меньшую кратность.
Есть ещё топологии Sepic.
В Сепике и Чуке есть ноль в правой полуплоскости (RHPZ), из-за чего приходится снижать полосу пропускания обратной связи (конвертер будет реагировать на изменения тока нагрузки или входного напряжения медленнее). В похожей топологии Zeta нет нуля в правой полуплоскости.
Но такую топологию я особо не встречал. Чаще попадается совмещённый Сепик+Чук.
Топологии интересные и имеют свои плюсы: выходное напряжение может быть как выше, так и ниже входного, а конденсатор С1 защищает вход схемы от короткого замыкания на выходе.
Выходное напряжение в нашем проекте только выше (по модулю) и нам такая особенность не нужна. К тому же, в схемах по две индуктивности, что мне кажется лишним усложнением (и удорожанием) в данном случае.
Выбираем простые повышающий и инвертирующий преобразователи.
Кстати, эти симпатичные картинки из книги Power Topologies Handbook.
Материал в ней расположен удобно. Есть также краткая версия Power Topologies Quick Reference Guide.
Я решил остановиться на микросхемах Texas Instruments. У них довольно подробные даташиты, множество рекомендаций по применению (application notes и др.), полезных программ. Для быстроты поиска микросхемы используем WEBENCH Power Designer. Вводим входные и выходное напряжения, ток и из списка предложенных микросхем выбираем наиболее понравившуюся.
Важную роль в этом сыграла доступность и стоимость микросхемы.
Там же можно немного помоделировать схему и посмотреть, какие компоненты рекомендует программа.
После некоторых поисков, сравнений стоимости и доступности микросхем я остановился на двух – LMR62014 (для линии +15 В) и LMR64010 (для линии +22 В). LMR62014 не подходит для +22 В из-за ограничения на выходное напряжение в 20 В.
Подберём теперь микросхему для инвертирующего (inverting) преобразователя. Идём в магазин.
У начинающих может возникнуть вопрос: для повышающих и понижающих топологий микросхемы есть, а для инвертирующих нет? Как так?
Всё просто! Инвертирующий преобразователь (inverting buck-boost) можно реализовать на основе микросхемы понижающего (buck). Есть хорошая апнота Working with Inverting Buck-Boost Converters (snva856b) от TI по применению микросхем понижающих (buck) преобразователей для инвертирующих.
В процессе поиска мне попалась неплохая дешёвая микросхемка понижающего преобразователя AOZ1280CI. На основе неё сделаем инвертирующий преобразователь.
Оценочный расчёт можно провести с помощью Power Stage Designer Tool.
Посмотрим, подойдёт ли AOZ1280CI для линии -15 В:
Максимальное напряжение, которое будет приложено к микросхеме
5.5 В + |-15 В|=20.5 В (< максимума = 26 B => подходит)Максимальный ток в индуктивности Power Stage Designer Tool насчитала 995 мА (< минимального Current Limit =1.5 A => подходит)
Коэффициент заполнения 77 % (< Dmax=87 %, есть запас => подходит)
Посчитаем для линии -20 В:
Максимальное напряжение 5.5 В + |-20 В|=25.5 В (< 26 B => подходит). Если смотреть максимальное напряжение Vin в Absolute Ratings AOZ1280CI, то там 30 В. Запас есть, всё хорошо.
Максимальный ток в индуктивности Power Stage Designer Tool насчитала 92 мА (< минимального Current Limit =1.5 A => подходит)
Коэффициент заполнения 82 % (< Dmax=87 %, есть запас => подходит)
Оценочный расчёт сделали, микросхемы и топологии выбрали. Теперь рассчитаем и подберём остальные детали.
Идём на сайт TI и смотрим, что у них есть интересного для LMR62014. Скачаем spice-модель – может пригодится нам позже. Также есть разные апноты и рекомендации по применению: Working with Boost Converters snva731, Basic Calculation of a Boost Converter's Power Stage slva372d и другие.
Для AOZ1280 модельки не нашлось. Зато есть расчётка (которая нам не поможет, так как она для понижающей топологии ☺). Даташит AOZ1280 не такой подробный, как у TI. Но AOZ1280 стоит в два раза дешевле LMR62014.
А можно как-нибудь применить LMR62014 и для линии +22 В? Это весьма привлекательное решение, так как она несколько дешевле LMR64010 (была на момент проектирования). Заодно уменьшилось бы количество наименований в списке компонентов, что тоже хорошо. Конечно можно!
❯ Boost с удвоителем напряжения
Для топологии boost с умножителем на 2 каскад повышающего преобразователя рассчитывается на напряжение в 2 раза ниже выходного, но ток в 2 раза больше выходного. Такая схема снижает напряжение на диодах выпрямителя, выходных конденсаторах, конденсаторе передачи энергии и силовом ключе до Vout/2, что является основным преимуществом. Транзистор и катушка индуктивности будут работать почти с тем же пиковым током и рабочим циклом, что и в схеме без удвоителя, поскольку общая мощность на выходе не изменится.
На картинке ниже приведён boost с умножителем на 3 (картинка нашлась только в таком качестве, но общая идея понятна). Если нужно, можно добавить ещё умножителей.
Также есть любопытный вариант с инвертированием напряжения.
Например, микросхема LT3463 использует эту топологию совместно с топологией повышающего преобразователя.
> Продолжение в источнике материала на Хабре. Увы, все фото не влезли, а именно в них вся суть и самое вкусное. :)
Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить новые интересные материалы.
Также подписывайтесь на наш телеграмм-канал — только здесь, технично, информативно и с юмором об IT, технике и электронике. Будет интересно.
Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать наши проекты.
Топ 6 видеоредакторов с описанием, которые уже захватили мир
Видеоредактирование и обработка видео – это неотъемлемая часть создания высококачественного видеоконтента. Сегодня на рынке представлено множество программ для этого, но какие из них являются наиболее эффективными? В этом блог — посте мы рассмотрим 6 лучших программ видеоредактирования и обработки видео.
1. Adobe Premiere Pro.
Это одна из самых востребованных программ для видеомонтажа, которая используется профессиональными видеооператорами и кинематографистами. Она имеет громадный набор плагинов для редактирования видео и звука, а также от 150 функций, такие как создание эффектов и цветокоррекция. Рекомендуем обратить в первую очередь на нее. Но учтите что она платная.
2. Final Cut Pro.
Это еще один видеоредактор, который часто используют пользователи Mac. Final Cut Pro имеет от 50 инструментов, в том числе для многокамерного монтажа, цветокоррекции, аудио редактирования и сведения звука. Станет отличным помощником при съёмке и монтаже видео, где звук имеет приоритет.
Явными ее отличиями можно считать:
• Интеграция с другими программами Apple
Final Cut Pro интегрирована с другими программами Apple, такими как Motion и Compressor, что позволяет работать с видео и звуком в единой среде, ускоряя процесс обработки и улучшая результаты. Также программа поддерживает работу с фотографиями и аудио, что делает ее более удобной и универсальной.
• Мощные инструменты для корректировки звука
Final Cut Pro имеет мощные инструменты для корректировки и улучшения звука в видео. С помощью эффектов, таких как Compressor, Limiter и EQ, можно улучшить качество звука и уменьшить шум, что сделает видео более профессиональным.
• Быстрая обработка видео
Final Cut Pro обладает архитектурой, которая обрабатывает видео с повышенной скоростью без потери качества. Программа поддерживает работу с видео высокого разрешения и имеет быстрые инструменты для обработки и экспорта видео.
• Поддержка форматов и устройств
Final Cut Pro поддерживает множество форматов видео и аудио, включая 4K, HDR и HEVC. Это позволяет работать с различными устройствами и создавать видео разных форматов для разных целей. Кроме того, программа имеет инструменты для экспорта видео в различных форматах, что повышает ее универсальность и удобство использования.
3. DaVinci Resolve.
Это для цветокоррекции и видео редактирования, которая используется как профессионалами, так и начинающими пользователем. Предлагает список инструментов для коррекции цвета, редактирования звука, а также для создания спецэффектов.
4. iMovie.
Эта программа для видеомонтажа и обработки видео разработана специально для пользователей Mac. Она имеет упрощенный интерфейс и набор базовых инструментов для создания видео контента — станет подходящим вариантом для начинающих монтажеров
5. HitFilm Express.
Это бесплатная программа для видео монтажа, которая предлагает широкий набор инструментов и эффектов для создания контрастных видеороликов. HitFilm Express имеет интегрированную библиотеку эффектов, а также возможность добавлять трехмерные объекты в видео в стиле 3D
6. Shotcut.
В ее функционал входят такие параметры:
• Само собой редактирование видео
С помощью Shotcut вы можете обрезать, нарезать, склеивать и редактировать видео в любой форме. Программа поддерживает большое количество форматов видео, включая AVI, MP4, MOV, MKV, и многие другие. Вы можете добавлять текстовые элементы, аудиофайлы и картинки в свой проект.
• Эффекты
Shotcut предоставляет множество эффектов для улучшения видео, включая цветокоррекцию, наложение фильтров, изменение яркости, контрастности и многие другие. Вы можете применять эффекты к отдельным клипам или ко всему видео в целом.
• Аудио
Shotcut предоставляет возможность редактирования аудиофайлов, включая изменение громкости, добавление эффектов и наложение звуковых дорожек. Вы можете добавлять музыку, звуковые эффекты и голосовые комментарии к вашему видео.
• Экспорт и импорт
Shotcut поддерживает множество форматов экспорта и импорта, включая AVI, MP4, QuickTime, MPEG, и многие другие. Вы можете экспортировать свой проект в любой формат, который подходит для вашего проекта.
• Поддержка многокамерной съемки
Shotcut предоставляет удобный интерфейс для работы с многокамерной съемкой. Вы можете легко переключаться между различными камерами, чтобы получить наилучший эффект и качество видео.
Резюмируем
В заключение, выбор видеоредактора для обработки видео зависит от ваших потребностей и уровня опыта. Но вы можете быть уверены, что с любой из этих программ вы создадите видео, которое точно полюбит ваш зритель.
Определенно упустили другие программы. 🙃
👉 Друзья напишите, пожалуйста, какую программу для обработки видео используете вы. Мы займемся детальным ее разбором и расскажем о скрытых функциональных фишках и комбинациях клавиш, которые упростят вам работу при монтаже. Тем самым расширив список о которых не рассказали.
Удивительная технология сборки радиоприемника без паяльника
Мы все привыкли, что все детали радиоэлектронной аппаратуры должны быть соединены на пайку. Это самый надежный способ соединения. Стоит ухудшится контакту на месте соединения-аппаратура отказывается работать, а в обычном радиоприемнике этих точек соединения несколько тысяч!
Между тем, пайка оловом не всегда была непременным атрибутом радиоаппаратуры. Первые радиоприемники собирались на болтовых соединениях. Классический пример ламповый радиоприемник "Л.Б.2" 1924 года.
Такая технология подходит только для мелкосерийного производства. Между тем, растущий спрос на радиоприемники требовал менее трудозатратные способы соединения радиоэлементов для массового производства.
Была придумана оригинальная технология соединений-на защелках. Даже пришлось поменять конструкцию радиоэлементов под этот тип соединений. Выглядело это очень необычно, но позволяло быстро собрать радиоприемник на конвейере. В случай неисправности радиодетали заменить также очень просто: выдернул-вставил.
Собранный по такой технологии радиоприемник попался Михаилу. Вот его фотоотчет о восстановлении Telefunken 31G модель 1929 года выпуска:
Давно я мечтал "пощупать" приемник до 30-ых годов, на защёлках. Наконец представилась такая возможность.
Не дёшево, а доставка в пределах Германии 46 евро ещё больше удивила, но некоторые продавцы на е-бее специально её завышают, как бы в счёт приемника.
Но тогда я хорошо зарабатывал и мог себе позволить такую покупку.
Состояние приемника, так себе, и не очень чтобы хорошее, но и не убитое, между хорошо и удовлетворительно, а учитывая, что все лампы оказались рабочими, то и вполне сносное, главное, подъёмное.
Первым делом собрал информацию по приемнику и конечно скачал схему, перевёл всё доступное по описанию.
Электропитание приемника от источника постоянного тока. Видимо питался приемник от анодных батарей того времени. Конечно выносной громкоговоритель.
В то время ещё не было встроенных в приемник динамиков, как с начала 30-ых годов появились динамики с подмагничиванием, а использовались в большинстве случаев отдельные выносные громкоговорители с громкоговорителем игольчатого типа. Как многим известная отечественная дедушкина "сковорода" на стене довоенного производства завода им. Калинина.
Имелась блокировка на включение приемника - такой красивый фигуристый ключ.
Все контакты радиодеталей по схеме приемника выполнены в виде пружинящих латунных (или его сплавы) контактов с отверстиями под выводы конденсаторов и резисторов. Конденсаторы небольшой ёмкости изготовлены элементарно просто - слои медной (латунной) фольги и тонкая бумага как изоляция. Резисторы и проволочные и уже встречаются углеродистые.
Контакты под детали довольно надёжные и достаточно плотные, конечно если они не окислены от сырости и времени. Так что пришлось их неоднократно тщательно протереть изопропиловым спиртом (очиститель универсальный, продаётся в большинстве лавочек торгующих радиодеталями). Отсутствуют и панельки радиоламп, всё те же пружинящие надёжные латунные контакты под отверстиями ножек радиоламп.
Имеется и блок с большими конденсаторами 0,1; 0,2 и 4мкф.
Вот к его выводам провода тщательно обжаты и пропаяны, но может пропаяны были и позже, т. с. в процессе эксплуатации и профилактики приемника.
Два больших колеса настройки с шкальными делениями одеты на роторы двух КПЕ приемника, контурного и регулятора уровня генерации. Приемник собран по схеме регенератора.
Очень мне всегда нравятся в приемниках до 30-ых годов красивые, высокодобротные катушки пространственной корзиночной намотки. Впечатляет их красивый основательно-внушительный вид.
Как и обычно я делаю, неспешно по принципиальной схеме проверяю наличие всех соединений, замеряю емкости, резисторы и прозваниваю катушки. Что проверил обвожу прямо на схеме фломастером.
Для кого то это покажется лишним, кому то вообще дебелизмом. Но когда что то отвлекает от проверки схемы приемника (звонок, срочные неотложные дела), то всегда видно где остановился, на чём пришлось прервать работу. Всем рекомендую этот простейший метод проверки и контроля сделанного по приемнику.
На удивление, все конденсаторы и резисторы оказались целы и имели разброс по номиналу не более 10% !
Конечно за исключением резисторов делителя питающих напряжений. Тут пришлось почти все их менять и немного корректировать по моему источнику постоянного напряжения (выпрямитель на 120 Вольт.). И в блоке конденсаторов пришлось поменять все улетевшие по номиналам емкости на современные.
Долго не мог сообразить из чего изготовить отсутствующий ключ блокировки приемника. Без него он как то не смотрелся. Потом додумался распустить по центру анкерный болт, немного подточил его диаметр и ключ готов.
Нашёл подходящий выходной трансформатор с динамиком. Собрал выпрямитель. Всё ещё раз неспешно и тщательно проверил:
Включил приемник и услышал работу этого раритета 30-го года выпуска. И окончательные фото восстановленного радиоприемника со всех сторон.
Работой по восстановлению приемника полностью остался доволен и удовлетворён !
Чего и вам всем искренне желаю испытать по итогам своих восстановлений старичков ламповичков !
Искренне Ваш, МихаилН.
Вот такой интересный свидетель эпохи становления радиотехники. От себя добавлю еще одну интересную особенность этого аппарата: радиоприемником можно было пользоваться даже если у Вас нет батарейки. В приемнике есть разъем ТА для подключения электропатефона. В это гнездо можно включить наушники зашунтированные детектором - в этом случае приемник становится детекторным и работает без батареек.
Электрические котлы и голосовое управление техникой
Я уже рассказывал, как с помощью аудиоколонки с голосовым помощником Алисой можно управлять водогреем. В этот раз немного поговорили о новых электрических котлах серии Tesla и Tesla Double. Тоже с возможностью голосового управления. Довольно интересные модели; и большой плюс в том, что эти котлы есть в наличии в России. В отличие от многих других, которые или ушли с рынка, или же непонятно что с поставками.
War Thunder - СУПЕР ИТАЛЬЯНСКАЯ ТЕХНИКА
В этом видео вы увидети АМЕРИКАНО-ИТАЛЬЯНСКУЮ ТЕХНИКУ!!!
Божественный геймплей и обсуждение всего и вся, жить бы стало хорошо, но вы на итальяно.
https://www.youtube.com/channel/UCtCs... - Интересный и смешной контент
https://www.youtube.com/channel/UCtCs... - Плейлисты
Концерты. Краткий обзор изнутри
В этом видео хочу показать вам, как создаются концерты глазами техника. Видос пилил для тик-тока, но решил и сюда залить)) мой первый опыт монтажа. Не кидайтесь тапками))
Заинтересовавшихся приглашаю в свой тик-ток (ссылка на это же видео)
https://vm.tiktok.com/ZSJgUV3yF/