Горячее
Лучшее
Свежее
Подписки
Сообщества
Блоги
Эксперты
#Круги добра
Войти
Забыли пароль?
или продолжите с
Создать аккаунт
Я хочу получать рассылки с лучшими постами за неделю
или
Восстановление пароля
Восстановление пароля
Получить код в Telegram
Войти с Яндекс ID Войти через VK ID
Создавая аккаунт, я соглашаюсь с правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.
ПромокодыРаботаКурсыРекламаИгрыПополнение Steam
Пикабу Игры +1000 бесплатных онлайн игр 🔮✨Волшебство, любовь… и шерсть на одежде!
Ищи улики, решай головоломки — и помни: каждый твой шаг меняет ход сюжета.

Мой Любимый Кот

Новеллы, Головоломки, Коты

Играть

Топ прошлой недели

  • AlexKud AlexKud 38 постов
  • Animalrescueed Animalrescueed 36 постов
  • Oskanov Oskanov 7 постов
Посмотреть весь топ

Лучшие посты недели

Рассылка Пикабу: отправляем самые рейтинговые материалы за 7 дней 🔥

Нажимая кнопку «Подписаться на рассылку», я соглашаюсь с Правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.

Спасибо, что подписались!
Пожалуйста, проверьте почту 😊

Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Моб. приложение
Правила соцсети О рекомендациях О компании
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды МВидео Промокоды Яндекс Директ Промокоды Отелло Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Постила Футбол сегодня
0 просмотренных постов скрыто
128
Timeweb.Cloud
Timeweb.Cloud
1 год назад
TECHNO BROTHER

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы⁠⁠

  • Автор текста: CyberexTech

  • Больше интересных фото и комментариев в оригинале материала

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Всем привет!

В этой статье хочу поделиться своей историей, как спонтанная покупка на местном маркетплейсе упростила процесс изготовления прототипов печатных плат в домашних условиях, сэкономив время, при этом повысив качество. Интересно? Тогда добро пожаловать под кат!

❯ С чего всё началось


Однажды вечером, когда до Нового года оставалось пару дней, я «прогуливался» по местным маркетплейсам в поискахинтересных инструментовподарка себе на Новый год и случайно наткнулся на заманчивое предложение. Ниже скриншот.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Сравнив цены с другими подобными площадками, я был удивлен столь выгодной ценой и ради эксперимента заказал данный девайс. Ранне я задумывался о покупке лазерного гравера, но как-то гнал от себя эти мысли. Мне хотелось иметь компактное устройство, которое не занимало бы много пространства и имело мобильность.

❯ Доставка


Спустя три недели, мне доставили небольшую коробку в местное почтовое отделение. Посылка приехала напрямую из Китая. В ожидании очередного «кота в мешке», которого бы стоило доработать напильником, чтобы оно заработало, я вскрыл коробку и увидел следующее.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

В коробке была кинематика лазерного гравера, отличные очки для защиты от лазерного излучения и пакет, в котором лежали гайки и USB-флешка. «Пощупав» кинематику, я был приятно удивлен качеством и отсутствием люфта. При покупке на странице товара не было информации о характеристиках гравера, но после вскрытия коробки, удалось идентифицировать устройство. Им оказалось модель Engraver-T от производителя VoidMicro. Вот некоторые технические характеристики:

  Model: LC1720T
  Laser Power: 30W, 20W, 10W,5.5W
  System: Windows, Android, IOS
  Software: VoidMIcro, lightBurn, laserGRBL
  Paint Area: 170mm * 200mm

❯ Сборка


Сборка гравера заняла буквально пять минут. Все основные узлы уже поставлялись в собранном виде. Нужно было просто соединить кинематику оси X и Y вместе с помощью гаек. Ниже на фото изображено устройство в собранном виде.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Данное устройство не комплектовалось лазерными модулями, поэтому дополнительно были заказаны на Алиэкспресс два лазера:

  • LT-20W-A от компании LaserTree на 20Вт электрической и 5Вт оптической мощности с длиной волны 445нм (для гравировки и т.п.) (3520 руб)

  • И маломощный No Name, с длиной волны 405нм и оптической мощностью 0,5Вт (2600 руб)


Данные модули приехали на неделю раньше. С помощью Arduino и ШИМ сигнала мне удалось протестировать их мощь. Ниже на фото представлены данные модули.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

❯ Пора зажечь


Итак, гравер собран, лазер установлен, настало времяжеститестов. Почему-то, в тот момент, мне очень сильно захотелось что-то выжечь на камне. Из ближайшего цветочного горшка я достал речную гальку и сделал из неё объект испытания. Ну что ж, давайте зажжем!


Ниже результаты тестов. Как можно видеть, тесты не обошли стороной металлический шпатель от моего 3D принтера.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

❯ Наконец-то что-то полезное


Ну что ж, пришло время отключить режим «хардкора» и сделать что-то полезное. А заодно проверить возможность изготовления печатных плат с помощью данного устройства. Для теста выберем что-то миниатюрное и полезное. У меня в закромах давно лежат датчики качества воздухаBME680. Давайте изготовим для них печатную плату. В KiCAD на скорую руку создадим проект платы. В итоге у нас платы будут выглядеть следующим образом.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Экспортируем необходимые слои платы в графической файл, обязательно в хорошем качестве с минимальным сжатием. Я использую графический редактор GIMP для подготовки файлов для гравировки. Ниже вы можете видеть результат экспорта.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Ах, да, забыл сказать, что слабым звеном данного гравера является софт. Мобильное приложение корректно не работает. Под MacOS, увы, тоже. Единственное, на чем удалось запустить родное приложение — это на Windows. А так как использую данную операционную систему, ровным счетом, никогда, то вариант использования родного софта можно отбросить. Благо, что гравер работает на базе микроконтроллера esp32 с прошивкой GRBL V.1.1, значит мы можем использовать сторонний софт для работы с гравером. Я остановился на LightBurn. Это платный софт, который имеет пробный период на 30 дней, чего нам будет достаточно для тестов.

С софтом определились, теперь необходимо проработать технологию изготовления платы.
Для корректного совмещения слоя дорожек и паяльной маски, нужно наметить область расположения заготовки платы. Самым лучшим решением будет выжечь необходимую область на листе бумаги, который будет подложен под лазерный гравер. Чтобы избежать смещение листа и гравера, зафиксируем их. Для теста я применил малярный скотч.

Итак, давайте приступим! Для начала нам нужно установить лазерный модуль с длиной волны 405нм, которая будет активировать наши фотополимерные материалы (фоторезист и паяльную маску). Ниже размещены скриншоты, в которых отображены все необходимые параметры для реализации нашего проекта.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост
Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост
Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Для начала, нам необходимо сфокусировать луч лазера на поверхности заготовки нашей платы и добиться минимального диаметра. Теперь можно наметить область расположения нашей платы.

В результате мы получаем следующее:

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Чтобы избежать скольжения платы в процессе работы гравера, создадим посадочное место для нашей заготовки с помощью изоленты. Это выглядит примерно так:

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Теперь можно наклеить фоторезист на нашу заготовку и разместить её в посадочное место.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

И выполнить засветку, видео отображает процесс в реальном времени.

Ниже на фото результат облучения фоторезиста лазером:

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

После этого нам необходимо проявить фоторезист, предварительно сняв защитную пленку. Появление фоторезиста выполняется в 10 % растворе гидроксида натрия. Ниже можно видеть результат данного процесса.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Теперь нам необходимо выполнить травление платы в растворе.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Результат травления:

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Для защиты медного слоя платы от окисления и для эстетического наслаждения, необходимо нанести на нашу плату паяльную маску. В примере используется паяльная маска Mechanic LY-LVH900-WY. С помощью сетки для шелкографии и карты вашего любимого банка, аккуратно наносим маску.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Ниже представлен результат нанесения паяльной маски:

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Далее необходимо аккуратно перенести плату к нашему граверу, не уронив её десять раз на пол, и поместить в посадочное место, предварительно убедившись в правильном расположении.

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

И выполнить активацию фотополимера, пример показан на видео:

Затем с помощью салфетки и спирта удаляем маску с незасвеченной области. После этого можно дополнительно укрепить слой маски. с помощью солнечного света или, как сделал я, с помощью UV источника.

Результат нанесения маски представлен ниже:

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

Нам осталось только выполнить монтаж SMD компонентов с помощью термостола и плата готова. Результат:

Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы Электроника, Техника, 3D печать, 3D принтер, Timeweb, Сборка, Гаджеты, Длиннопост

❯ Подведение итогов


Не смотря на предчувствие разочарования, которое меня посещало в момент покупки и доставки, я вполне доволен и удивлен качеством данного лазерного гравера. Особенно меня воодушевило точное изготовление миниатюрной печатной платы. Всё получилось с первого раза и без каких-либо проблем. Теперь изготовление печатных плат в домашних условиях можно полностью перевести в диджитал без необходимости печати трафаретов для засветки и подобных сопутствующих проблем. В итоге мы получаем компактное и универсальное устройство, которое мы можем использовать не только для изготовления печатных плат, но и для гравировки и резки материалов для наших DIY проектов.

На этой позитивной ноте хочу вас поблагодарить за ваше внимание. Надеюсь, мой опыт окажется кому-то полезен. Спасибо!

Ссылки к статье:

  • Лазерный гравер

  • Программа для гравировки

  • Графический редактор

  • Прошивка GRBL

Показать полностью 22
[моё] Электроника Техника 3D печать 3D принтер Timeweb Сборка Гаджеты Длиннопост
20
74
Timeweb.Cloud
Timeweb.Cloud
1 год назад
TECHNO BROTHER
Серия Своими руками

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus⁠⁠

  • Автор текста: OldFashionedEngineer

  • Больше интересных фото и комментариев в оригинале материала

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Осциллограф это один из самых желанных приборов на столе любого радиолюбителя. Этот прибор открывает огромные возможности для отладки или ремонта различной электроники. Но, часто, начинающие электронщики не до конца понимают, как же он работает.

В этой статье я предлагаю вместе разобраться, на каких принципах работает осциллограф. Для этого мы смоделируем электрическую схему простого осциллографа с индикацией на светодиодной матрице из дискретных компонентов в моем любимом симуляторе ISIS Proteus.

❯ Введение


Во время отладки электронных схем иногда нужно понимать, как изменяется форма сигнала (его амплитуда и частота) при прохождении электрических цепей, именно для этого удобно пользоваться осциллографом. Фактически, он позволяет увидеть электрические сигналы своими глазами.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Большинство современных осциллографов цифровые, и, практически, представляют собой специализированный планшет с сильно прокаченной звуковой картой, которая способна оцифровывать входные сигналы далеко за пределами звукового диапазона. Они накапливают информацию о сигнале в памяти, проводят необходимую математическую обработку и строят на дисплее график сигнала. Это позволяет реализовать множество автоматических функций, например измерение частоты, определение амплитуды, или даже преобразование Фурье. С помощью таких приборов можно отлавливать и расшифровывать даже одиночные цифровые посылки.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Но еще в прошлом веке в эпоху аналоговой электроники использовались осциллографы на основе лучевых трубок. Они не имели совсем никакой памяти, и вполне успешно использовались преимущественно потому, что в схемах преобладали аналоговые сигналы. Форма таких сигналов не сильно изменяется в течение достаточно большого количества периодов следования. Горизонтальное отклонение луча на трубке осциллографа синхронизировали с частотой исследуемого сигнала, а отклонение луча по вертикали происходит пропорционально амплитуде измеряемого сигнала. На фоне разметки экрана «отпечаток» в люминофоре формирует график, называемый осциллограммой.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Схема, которой просвещена данная статья, имеет аналогичный принцип работы, с той разницей, что вместо электронно-лучевой трубки будет использоваться динамическая светодиодная матрица.

Интернет почти забыл подобные схемы, и удивляет, что до сих пор находятся энтузиасты, которые собирают аналогичные устройства и в наше время. Мне-то казалось, что я один такой «повернутый»…

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

На фотографии вы видите осциллограф со светодиодной матрицей, конструкцию которого придумал наш коллега из Бразилии Arthur Zuliani для обучения своих студентов навыкам сборки радиоэлектроники.

Схемы таких осциллографов можно найти в старых журналах, и мне даже удалось найти на ютубе несколько относительно свежих проектов. Одно из таких видео загружено примерно 5 лет назад, но просмотр оставляет впечатление, что снимали его значительно раньше.


Ну что же, самое время разобраться в том, как это работает, погнали дальше!

❯ Структурная схема


Структурная схема осциллографа со светодиодной матрицей показана на рисунке ниже, и в целом она очень похожа на схему осциллографа с электронно-лучевой трубкой.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Пускай светодиодная матрица в нашей схеме будет иметь разрешение 10 на 10 точек. Этого будет достаточно, чтобы условно отличить синусоиду от прямоугольных импульсов или пилы. На рисунке показано, как это примерно будет выглядеть, оттенки красного демонстрируют яркость светодиодов, которая будет не равномерной из-за динамической развертки.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

В отличии от люминесцентной маски электронно-лучевой трубки, светодиодная матрица способна показывать изображение только в виде дискретных точек, причем весьма крупных точек. По этому признаку нашу схему нельзя считать полноценным осциллографом, никаких подробностей и деталей на ней не разглядеть. Но оценить форму сигнала вполне можно. Так что это устройство скорее следует называть осциллографическим пробником.

❯ Канал вертикального отклонения


Для включения светодиодов в столбцах матрицы необходимо формировать дискретные сигналы управления, для этого в схеме осциллографа используется детектор уровня аналогового сигнала. Эта схема делит максимальный диапазон входного сигнала на уровни в соответствии с количеством светодиодов в столбце. И каждый светодиод должен гореть, пока входной сигнал находится в границах его диапазона. Технически это может быть реализовано на отдельных компараторах, или с помощью специализированной микросхемы – индикатора уровня LM3914.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

В составе микросхемы уже имеется десяток компараторов со светодиодными драйверами и источник опорного напряжения для каждого из них. Получается, что входной сигнал может быть разделен на десять уровней, и в матрице может быть под десять светодиодов в каждом столбце.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

❯ Аттенюатор и предварительный усилитель


Для того, чтобы наша схема могла масштабировать амплитуду сигнала по вертикале на светодиодной матрице, и значение амплитуды можно было измерить по клеточкам, в ней используется предварительный усилитель и аттенюатор. Именно они обеспечивают связь между клеточками на экране осциллографа и вольтами, то есть позволяют получить те самые заветные вольты на деление.

Так как мы не претендуем на звание «измерительный прибор года», ограничимся двумя пределами регулировки вертикальной развертки: 1 В на деление и 100 мВ на деление.

Для начала нужно определиться с напряжением питания всей схемы, пускай это будет батарейка типа «Крона» с напряжением 9 В.

Сейчас самое время вспомнить, что измеряемые сигналы могут иметь не только положительное значение амплитуды. Амплитуда сигналов может увеличиваться в отрицательной полярности. Поэтому входной сигнал будет правильным подключать относительно «середины» питания схемы.

Для удобства разработки схемы добавим дополнительные резисторы в цепь опорного напряжения LM3914 относительно плюсового и минусового потенциалов питания так, чтобы опорное напряжение находилось в диапазоне 5 В относительно середины питания. Диапазон переключения для светодиодов получается 0,5 В.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Чтобы получить вертикальную развертку с разрешением «1В/деление» аттенюатор должен иметь соотношение 1:2. Для развертки «100мВ/деление» входной сигнал после аттенюатора потребуется усилить в 10 раз. Таким образом в схему добавим делитель напряжения и усилитель с переключаемым коэффициентом усиления. И не забудем, что входной сигнал должен усиливаться относительно середины питания.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Получилось так, что аттенюатор на резисторах R1, R2 делит измеряемый сигнал пополам, и, в зависимости от положения кнопки, усилитель либо усиливает его в 10 раз, либо передает без усиления. В разомкнутом положении кнопки мы получим значение развертки «100мВ/деление», в замкнутом — «1В/деление».

Усилитель построен на операционном усилителе LM358. По своим параметрам это не самая лучшая микросхема, но для нашего случая пойдет. Благодаря тому, что опорное напряжение для LM3914 уже, чем напряжение питания, нам не важно, что выход LM358 «не дотягивается» до диапазона питания. Микросхема LM3914 рассчитана на звуковой диапазон, поэтому невысокие частотные характеристики LM358 нас тоже не должны беспокоить.

Вентиль А LM358 осуществляет усиление измеряемого сигнала в 10 раз при разомкнутой кнопке и передает сигнал без усиления — при замкнутой. Вентиль В LM358 формирует искусственную среднюю точку, относительно которой нужно подавать входной сигнал. Объединять предварительный усилитель и искусственную среднюю точку в одном корпусе конечно не правильно, т.к. вентиль В будет генерировать по общей подложке микросхемы помехи, но мы можем закрыть на это глаза, они все равно не будут различимы на светодиодной матрице из-за ее низкого разрешения.

❯ Горизонтальная развертка


Горизонтальную развертку изображения сигнала на светодиодной матрице обеспечивает счётчик Джонсона CD4017. На рисунке показан график переключения выходов счетчика при подаче импульсов на его счетный вход.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Выходы счетчика подключены к столбцам светодиодной матрицы и поочередно включают один из них. Если частота этих переключений будет достаточно высокой, зрительно они не будут различимы, и глазу будет казаться, что светодиоды во всех столбцах матрицы светятся одновременно.

Как это примерно будет выглядеть, можете посмотреть на картинке. Из-за особенностей виртуальной модели LM3914 время моделирования на моем компьютере отличается от реального времени раз в десять.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Серия CD тут выбрана не случайно, микросхема имеет широкий диапазон напряжений питания, не требует отдельного стабилизатора напряжения и может напрямую управлять выбором столбца матрицы светодиодов.

Дополнительное усиление на выходе счетчика не потребуется. Декодер уровней аналогового сигнала LM3914 сконфигурирован так, что на его выходе одновременно может светиться только один светодиод, и ток светодиода не превышает 20 мА. Таким образом выходы счетчика не будут перегружены по току.

Каждый новый период измеряемого сигнала, показанного в примере, попадает в те же самые точки, что и предыдущий. Так получается потому, что частота этого сигнала синхронизирована с частотой тактирования схемы горизонтальной развертки. То есть время, за которое последовательно переключаются все десять столбиков матрицы, точно совпадает с длительностью периода входного сигнала. Но, на практике добиться такого результата очень сложно, этому не способствует точность органов управления, различные дрейфы в схеме и нестабильность частоты самого измеряемого сигнала, такое возможно только в симуляторе.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Если же частота синхронизации не совпадает с частотой измеряемого сигнала, то из-за частой смены кадров на экране осциллографа мы увидим либо шум, различить в котором отдельные периоды сигнала будет практически невозможно, либо измеряемый сигнал будет «бежать» по экрану, а это тоже не способствует удобству измерений.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

❯ Синхронизация


Чтобы стабилизировать отображение сигнала на экране осциллографа, и оно постоянно не «прыгало», необходима схема запуска развертки. Принцип ее работы очень прост. Схема контролирует уровень входного сигнала, и разрешает формирование сигналов горизонтальной развертки только тогда, когда амплитуда входного сигнала превысит заданный уровень.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Когда входной сигнал превысит порог запуска, схема развертки должна отсчитать десять тактовых импульсов и остановится до следующего запуска. Такой подход позволяет стабилизировать изображение при условии, что входной сигнал имеет периодический характер.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Получается, что масштабирование измеряемого сигнала по ширине экрана будет определяться периодом тактовых импульсов для счетчика, переключающего столбцы светодиодов в матрице. То есть заветное «время на деление» можно настраивать установкой периода тактового сигнала.

Чтобы счетчик Джонсона останавливался при достижении своего максимального значения, проще всего завести его старший выход на вход разрешения тактового сигнала. Такое решение попадалось в нескольких схемах из интернетов.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Но за простоту мы заплатим потерей одного столбца в светодиодной матрице, его придётся отключить от старшего выхода. Если этого не сделать, то десятый столбик все равно будет работать не корректно.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Схему запуска развертки можно реализовать на компараторе LM393. Порог запуска будет определяться положением подстроечного резистора RV1. Конденсатор С1 выполняет функции детектора фронта, с его помощью будет получен короткий положительный импульс для сброса счетчика при переключении компаратора. Это приведет к повторному запуску сигнала развертки.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Эта схема будет иметь один недостаток. Она не сможет показать на экране больше одного периода измеряемого сигнала. Счетчик может быть сброшен до того, как досчитает до своего максимального значения.

Для настоящего осциллографа было бы неплохо использовать высоко стабильный по частоте источник сигнала горизонтальной развертки. Но для нашей схемы вполне сгодиться генератор на основе таймера NE555, а лучше использовать CMOP версию, тогда можно будет иметь более высокую частоту развертки. Импульсы, которые будет формировать таймер, можно использовать для тактирования дешифратора CD4017. Изменение периода импульсов можно реализовать переключением времязадающих конденсаторов, вы можете подобрать их значение в зависимости от необходимых значений времени на деление.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Параметры таймера подобраны так, что тактовый сигнал составит 5 кГц. Это позволит показывать один полный период измеряемого сигнала с частотой 500 Гц. Можно будет подключиться к выходу ФНЧ усилителя звуковой частоты и использовать схему осциллографа для его украшения.

❯ Заключение


На сегодняшний день рассмотренная нами схема осциллографа со светодиодной матрицей не имеет прикладной ценности в качестве измерительного прибора. Но вполне может сгодиться в качестве украшения для самодельного усилителя звуковой частоты. Полная схема осциллографа со светодиодной матрицей показана на рисунке.

Осциллограф из рассыпухи на светодиодной матрице. Разбор схемы в Proteus Электроника, Техника, Электрика, Осциллограф, Timeweb, Гаджеты, Длиннопост, Видео, YouTube, Гифка

Я бы с удовольствием собрал ее в железе, если бы меня не опередили… кто-то придумал ее на 30 лет раньше меня))) Да и я уже собирал нечто подобное по функциональности и схемотехнике. Надеюсь, вам понравилась эта схема и вы получили такое же удовольствие, как и я, от анализа ее работы.

______________________________________

Также подписывайтесь на наш блог и телеграм-канал.

Показать полностью 21 1
[моё] Электроника Техника Электрика Осциллограф Timeweb Гаджеты Длиннопост Видео YouTube Гифка
9
59
Timeweb.Cloud
Timeweb.Cloud
1 год назад
TECHNO BROTHER
Серия Своими руками

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос⁠⁠

  • Автор текста: OldFashionedEngineer

  • Больше интересных фото и комментариев в оригинале материала

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

Сколько логических микросхем понадобится для того, чтобы получить полноценный ИК пульт дистанционного управления? Наверняка вам даже в голову не приходил этот вопрос! А в моем воспаленном сознании однажды такой вопрос возник.

Если вам приходилось сталкиваться с моими предыдущими статьями, то вы уже имеете представление о моем специфическом увлечении схемотехникой. Но далеко не все мои идеи находят воплощение в железе, многое так и остается в виде черновиков на виртуальных моделях. Так случилось и с этой схемой, но она кажется мне достаточно интересной, чтобы поделиться ей с вами.

Если вы тоже считаете, что немного схемотехники после новогодних праздников вам не повредит, тогда добро пожаловать под кат.

Одному моему товарищу из Ярославля необходимо было разработать задание для конкурса по электронике. Формат конкурса удивительным образом совпал с форматом моего увлечения. Поэтому товарищ и обратился ко мне.

Конкурс проводился для студентов колледжа, и мне хотелось предложить что-то «умное», а не очередную «свистелку-мигалку» на жесткой логике. И тут в моем архиве попалась схема ИК пульта дистанционного управления в формате RC-5. Почему бы и нет? Тут и модуляция есть, и кодирование и схемотехника занятная. Решено! Я предварительно согласовал идею с товарищем и приступил к проработке.

❯ Формат RC-5


Сам по себе протокол RC-5 стар как этот мир и является хорошим примером функционального минимализма в схемотехнике. Разрабатывался он в те времена, когда инженерам приходилось экономить вычислительные ресурсы в своих схемах. Это сегодня можно взять какую-нибудь Arduino и сделать на ней любой протокол управления без особых хлопот. Наверное, поэтому в современных статья по протоколу RC-5 опускаются некоторые важные моменты.

Протокол RC-5 использует бифазное модулирование, которое в зарубежной литературе именуется кодом «Манчестер». Его основным преимуществом является самосинхронизация. То есть двоичный код можно передавать по одному каналу связи без дополнительного канала синхронизации.

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост


Все биты передаются за одинаковое время 1.778мс. Для передачи логического ноля первую половину периода передается высокий уровень, а вторую — низкий. Для передачи единицы — наоборот.

Такой код получается очень просто путем кодирования данных тактовым сигналом с заполнением 50% с помощью функции «исключающего или». Тактовый сигнал должен иметь высокий уровень первую половину периода, и низкий уровень — во второй. Если вспомнить, как работает логическая функция XOR, то все сразу станет понятно.

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

К слову, время передачи одного бита данных 1.778мс выбрано не случайно. Для исключения влияния фонового ИК излучения, например от ламп дневного освещения, сигнал пульта модулируется на частоте 36кГц. Таким образом за один период передачи данных помещается ровно 64 заполняющих импульса. Опорная частота обычно имеет скважность 3 или 4, так сигнал потом проще фильтровать.

Сама посылка в формате RC-5 включает в себя 14 бит. Чуть позже мы увидим, что это тоже очень удобно с точки зрения схемотехники. Общее время передачи одной посылки составляет 24,9мс.

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

В начале посылки всегда передается два стартовых бита, имеющих значение логической «1». При Манчестерском кодировании нам необходимо знать значение первого бита, иначе все последующие могут быть интерпретированы неверно. Также это позволяет синхронизироваться приемникам.

Третий бит триггер (бит управления) меняет своё состояние при каждом следующем нажатии кнопки. Если кнопка удерживается, то посылка должна повторяться каждые 114 мс, а бит — триггер при этом не меняется. Таким образом определяется различие между нажатием одной кнопки несколько раз и ее удерживанием.

Пять битов адреса системы S4 — S0 управления позволяют выбрать одно из 32-х стандартных устройств (телевизор, видеопроигрыватель, CD-плеер и так далее), для которого адресуется команда C5 — C0. Команды были тоже стандартизированы разработчиком протокола — компанией Филипс.

Когда-то это позволяло различать пульты управления для разных устройств. Но потом Китайцы, как всегда, все поломали, в их сверх массовых устройствах частенько коды использовались так, как это было удобно китайским инженерам. Вот сейчас и случается так, что на пульте от люстры появляется секретная кнопка, которая добавляет громкости телевизору и одновременно включает кухонную вытяжку на первой скорости.

❯ Структурная схема пульта


У меня получилась следующая структурная схема пульта управления. Вспоминая, что это задание для конкурса, количество элементов схемы и площадь печатной платы имеют ограничение, функциональность пульта пришлось ограничить десятью кнопками. Функция повторной отправки команды при удержании кнопки тоже не реализована. Но все это достаточно просто можно добавить при необходимости.

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

На схеме я добавил наименования микросхем, которые используются в каждом конкретном блоке.

Клавиатура и приоритетный шифратор

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

Обработка командных кнопок реализована с помощью приоритетного шифратора CD4532. Для добавления еще двух кнопок я использовал три вентиля ИЛИ 74НС32. Можно было бы использовать два шифратора включенных последовательно, но один вентиль ИЛИ понадобился в другом блоке схемы, так получилось сократить количество корпусов.

Кнопки обязательно следует подтянуть на землю резисторами, чтобы входы шифратора не болтались в воздухе. В зависимости от качества кнопок, параллельно каждой можно поставить по конденсатору на 0,1мкФ.

Вывод 14 GS микросхемы U6 позволяет определить момент нажатия кнопки, дифференциальная цепочка С7-R9 выступает в роли детектора фронта и формирует короткий импульс запуска схемы write. На выходах d0-d3 формируется двоичный код нажатой кнопки.

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

Формирователь сообщения

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

Код нажатой кнопки передается на схему формирования сообщения. Эта схема построена на основе двух сдвиговых регистров 74НС165. Я думаю, что тут все должно быть понятно, RC-5 это же последовательный протокол, вот и регистры использованы параллельно-последовательные.

Один вентиль XOR используется в качестве инвертора, это тоже сделано с целью сокращения количества корпусов логических микросхем, чтобы еще дополнительный корпус не ставить с вентилями НЕ.

Через инвертор сигнал write защелкивает входы сдвигового регистра, чтобы последовательно были переданы данные, установившиеся на входе регистра на момент нажатия кнопки.

Входы D0-D4 сдвигового регистра U1 посажены на землю и формируют нулевой адрес устройства, при необходимости эти линии можно переключить между землей и плюсом питания так, как вам будет удобно. По классификации от Филипс 0h это адрес для телевизоров, кнопками можно будет клацать TV-программы.

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

Бит-переключатель

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

Бит управления trig формируется триггером U3:B, включенным по схеме ждущего мультивибратора с увеличенной крутизной фронта. Короткий импульс write со схемы обработки клавиатуры переключает выход триггера на противоположенное значение. Благодаря этому в посылке можно различать отдельные нажатия на кнопки пульта.

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

Отправка сообщений и тактирование

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

Также сигнал write переключает выходы второго вентиля триггера U3:A, что активирует работу схемы формирования сообщения на основе счетчика 74HC393.

Задача этой схемы заключается в том, чтобы подать на сдвиговые регистры 14 тактовых импульсов и выдать все 14 бит данных.

Триггер U3:A удерживает счетчик U2:A в состоянии сброса, пока не придёт сигнал write. Благодаря схеме монтажного ИЛИ на диодах D3-D6, счетчик будет вести счет до тех пор, пока хотя бы на одном из его выходов Q0-Q3 будет присутствовать низкий уровень.

По фронту 15-ого тактового импульса все выходы счетчика установятся в высокий уровень, через вентиль ИЛИ U4:A на вход триггера поступит импульс переключения, и работа схемы завершится. То есть пятнадцатый импульс от тактового генератора на сдвиговый регистр не поступит, схема пропустит ровно 14 тактовых импульсов с выхода генератора U8 на NE555, во время которых выходной сигнал схемы формирования сообщения transfer будет в активном уровне.

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

Бифазный модулятор

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

Думаю, что объяснять работу модулятора в манчестерский код подробно не нужно. Это должно быть понятно из предыдущего текста.

Заполнение сформированного сообщения частотой 36кГц выполняет генератор U9 на таймере NE555. Современные ИК-приемники часто строятся на модулях типа TSOP, которые на выходе сразу дают низкочастотный сигнал, и поэтому они не так критичны к количеству импульсов заполнения.

Светодиод D7 должен быть инфракрасным с длинной волны 940нм, это самый распространенный диапазон для ИК управления. Если длинна волны светодиода будет отличаться, дальность приема может сильно сократиться.

Немного о питании схемы


Питание схемы можно осуществлять от трех, а лучше четырех последовательно включенных батареек типа ААА. Либо использовать две батарейки с повышающим стабилизатором на 5В. Наличие стабилизатора предпочтительнее, это позволит выжать из батареек максимальную емкость.

❯ Итоги проектирования


Предварительная компоновка схемы на печатную плату показала ее жизнеспособность. Для реализации схемы ИК-пульта в формате RC-5 мне понадобилось всего девять корпусов типа SOIC, два из которых имеют по 8 выводов. Все эти компоненты вполне помещаются в формате классического пульта управления для телевизора.

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост

Вопрос остается только к энергопотреблению схемы. Жрать батарейки конечно же она будет прилично, не сравнить со специализированными микросхемами, которые переходят в сон между нажатиями кнопок.

До воплощения этой схемы в железо так и не дошло, хотя было бы интересно ее спаять. По итогу проектирования схемы, мы с товарищем пришли к другой концепции задания для конкурса. Но из этой схемы получилась хорошая головоломка для дополнительной тренировки студентов на понимание цифровой схемотехники.

А почему, эту схему мы так и не собрали, как-нибудь напишу в одной из следующих своих статей.

Если вам понравилась эта статья, то вы можете посмотреть другие мои проекты:

  • 1. Простая схема динамических указателей поворотов, и никаких микроконтроллеров

  • 2. Светодиодная шкала для переменного резистора на «рассыпухе»

  • 3. Светофор на логике со схемотехникой в стиле Beatles. Как электроника вновь стала моим хобби

  • 4. Профессиональные методы прототипирования печатных плат. Распечатать на принтере или фрезеровать, ни слова про утюг

  • 5. Бирдекель или арифметический детектив на операционных усилителях

  • 6. Электронная игра «лабиринт» на сервоприводах. Никаких arduino, только жесткая логика

  • 7. Велосипедный фонарь с динамическими поворотами. Зачем покупать на AliExpress, если можно сделать самому?

  • 8. LPKF ProtoMat S63. Мыши плакали, кололись, но… продолжали фрезеровать печатные платы

  • 9. Звуковой усилитель на драйвере шагового двигателя L298 и таймере 555. Да, 555-й может и спеть

  • 10. Графический спектроанализатор с динамической индикацией на жесткой логике

  • 11. Цифровой термометр на жесткой логике

IR remote control, а без микроконтроллеров можно? Да не вопрос Электроника, Техника, Электрика, Timeweb, Телевизор, Схема, Гаджеты, Познавательно, Длиннопост
Показать полностью 15
[моё] Электроника Техника Электрика Timeweb Телевизор Схема Гаджеты Познавательно Длиннопост
27
24
Timeweb.Cloud
Timeweb.Cloud
1 год назад
TECHNO BROTHER
Серия Своими руками

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри?⁠⁠

  • Автор текста: Kopcheniy

  • Больше интересных фото и комментариев в оригинале материала

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Вы любите паять? А я очень! В любом занятии важен инструмент. Вот и пайка не исключение. А если работать с другом, то всё становится гораздо интереснее и веселее. Сегодня познакомимся со станцией «НеоТерм-3Т», заглянем внутрь. Узнаем простое, но эффективное и красивое схемное решение и некоторые забавные, но весьма удобные хитрости пайки.

❯ Что за станции такие – «НеоТерм»?


У саратовской компании «Магистр» целая линейка симпатичных паяльных станций «НеоТерм». Отличаются они составом и количеством инструмента, который можно одновременно к ним подключать.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Ранее я приобрёл трёхканальную станцию «НеоТерм-3Т».

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Два паяльника позволяют работать одновременно с другом.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Или паять сразу в две руки, для чего я их и взял. Это очень удобно, особенно для демонтажа:

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Тут главное не жалеть флюса и наляпать хорошую колбаску припоя, чтобы он покрыл все выводы сразу и был проводником тепла. Процесс происходит очень быстро и микросхемы не перегреваются.

Кроме того, в паяльники можно вставить разные жала:

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

В один побольше, в другой поменьше. Для ювелирных работ это может быть полезным.
Часто бывают ситуации, когда нужно залудить что-то (например, тоненький проводок), а потом сразу припаять к крохотному разъёму с мелким шагом, который только и ждёт, чтобы засосать соплю между своими маленькими выводами.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост


Делать это одним паяльником не очень удобно: для лужения хорошо бы взять на жало побольше припоя, а для ювелирной пайки, наоборот, почти полностью убрать припой. У разъёмов обычно много выводов, и эти операции чередуются. Гораздо удобнее лудить и паять отдельными паяльниками.

Если паять вдвоём всё-таки скучно, то можно выбрать станцию с тремя паяльниками («НеоТерм-3С»).

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

И паять не только в две руки, но и левой ногой.

Вместо двух паяльников можно подключить вот такой термопинцет.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост
Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Термозачисткой можно снимать изоляцию.

Станцией я доволен.

❯ Что внутри?


Когда в руки попадает какой-нибудь приборчик, всегда интересно, что там у него внутри.
Снимаем переднюю панель.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

На передней панели установлена основная плата с микроконтроллером STM32F071RBT6, энергонезависимой памятью 24LC02B-I/SN, пищалкой, экраном, кнопками и прочей мелочёвкой.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост
Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Питается станция от тороидального трансформатора ПКФЛ 671113.678ш мощностью 148 ВА, изготовленного белорусским предприятием «Юджэн».

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост
Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Кроме управляющей платы есть ещё силовая. Все выводы трансформатора подключены к этой плате. На ней интересных деталей уже побольше: беленькие оптопары MOCD207R2M, 3 пары транзисторов (IRF7493 и IRFH6200), разъёмы для термоинструментов, 2 ОУ OP07C и разная мелочь.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

❯ Как же работает управление нагрузкой?


Можно заметить, что транзисторы включены попарно и встречно – любопытненько! Вооружившись мультиметром срисовываем схему, приводим её в понятный читаемый вид (показана только одна из вторичных обмоток трансформатора).

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Заодно можно помоделировать в Spice симуляторе.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Пусть на выводе 7 обмотки плюс, а на выводе 6 минус (положительная полуволна). Ток через R2, диод VD1 и обратный диод ключа VT2 заряжает конденсатор С1.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

По каналам ключей VT1, VT2 ток не течёт, так как они закрыты.
Постепенно накопительный конденсатор С1 заряжается до напряжения, равного амплитуде синусоиды минус падение на диоде VD1 и обратном диоде транзистора VT2.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Теперь можно использовать заряд этого конденсатора для открывания полевых транзисторов. Если открыть транзистор оптопары U1B, то ключи VT1, VT2 откроются и ток нагрузки потечёт через них.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Закрыть транзисторы VT1, VT2 можно открыванием оптопары U2B, которая разрядит ёмкости затворов.

Посмотрим на графики SPICE модели. Сверху видим ток нагрузки и напряжение на ней. А также Напряжение на обмотке трансформатора, питающей схему. По центру – короткие прямоугольные импульсы открывания и закрывания (подаются на светодиоды оптопар U1B и U2B соответственно). Снизу приведены напряжения сток-исток VT1 и VT2.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Что здесь происходит?

  1. В обмотке трансформатора положительная полуволна, напряжение нарастает. Напряжение сток-исток ключа VT1 так же нарастает, а вот напряжение на ключе VT2 остаётся низким. Почему так происходит? Дело в том, что диод ключа VT2 при такой полярности открыт, а диод VT1 закрыт. Если поменять полярность полуволны, то состояния их диодов поменяются местами.

  2. Даём короткий импульс на открывающую оптопару, открывая её на время длительности импульса. Этого достаточно, чтобы зарядить ёмкости затвором зарядом из С1 и открыть транзисторы.

  3. Транзисторы VT1, VT2 открыты (напряжения сток-исток на них малы).

  4. Даём короткий импульс на закрывающую оптопару, открывая её на время длительности импульса. Этого достаточно, чтобы разрядить ёмкости затворов и закрыть транзисторы.

  5. Транзисторы закрыты. Диод ключа VT1 закрыт, а VT2 открыт.


Такое управление похоже на фазовое управление тиристорами (симисторами), но здесь мы можем закрыть транзисторы в любой момент, а не ждать, пока напряжение анод-катод уменьшится до нуля и тиристоры (симисторы) закроются сами.

Значительный плюс – малое сопротивление канала полевого транзистора, по сравнению с сопротивлением открытого тиристора или симистора. Посмотрим на график из даташита транзистора IRFH6200.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

При 4 В затвор-исток сопротивление канала в районе 1 мОм. При токе 50 А будет падение 50 мВ. У тиристора прямое падение напряжения на участке анод-катод будет более 1 В. Например, у тиристора CLA50E1200HB при 50 А будет падение 1,25 В.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

У более низковольтного КУ202Г максимальное напряжение в открытом состоянии указано 1,5 В. 1500 мВ/50 мВ=30 раз. Разница значительная.

Стабилитрон VD2 на 12 В защищает затворы транзисторов от превышения напряжения. Резистор между затвором и истоком препятствует самопроизвольному открыванию и поможет закрыть транзисторы, если контроллер вдруг отвалится.

Зачем диод VD1? Представим, что его нет. Тогда накопленный в С1 при положительной полуволне заряд утёк бы из конденсатора во время отрицательной полуволны.

Паяльная станция «Магистр НеоТерм-3Т». Что внутри? Электроника, Техника, Познавательно, Паяльник, Гаджеты, Timeweb, Длиннопост

Вот такая любопытная схема. Очень интересное, простое и красивое схемное решение, на мой взгляд.

Мы рассмотрели схему управления нагрузкой в канале термозачистки. Аналогичным образом управляются паяльники в двух других каналах.

Хороший инструмент есть – время творить!

Показать полностью 24
[моё] Электроника Техника Познавательно Паяльник Гаджеты Timeweb Длиннопост
12
67
Timeweb.Cloud
Timeweb.Cloud
1 год назад
TECHNO BROTHER
Серия Своими руками

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга»⁠⁠

  • Автор: MaFrance351

  • Больше интересных фото и комментариев в оригинале материала

Приветствую всех!

Не так давно я показывал, как запустить электронный стрелочный тахометр из кабины пассажирского лайнера Boeing 737-300. И, разумеется, мне захотелось продолжить эту тему и подключить что-то ещё из авиаприборов.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Итак, в сегодняшней статье запустим два электронных блока индикации из кабины самолёта этой же модели. Посмотрим, что у них внутри и узнаем, насколько сложной может быть коробочка с тремя кнопками. Традиционно будет много интересного.

❯ Суть такова


Если тогда я рассказывал о стрелочном приборе, то тут речь пойдёт о простых индикаторах. С одной стороны, с ними дела обстоят проще, так как часто достаточно просто прозвонить, куда идут провода, и подключить лампочки подсветки, с другими же ситуация совершенно иная — необходимо реверсить авиационные интерфейсы и разбираться, как ими управлять. Ну что же, время разобраться, что же мы будем пытаться запустить.

❯ Обзор оборудования


Первым у нас на очереди будет индикатор режима тяги (Thrust mode annunciator).

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Это лёгкая металлическая коробочка с разъёмом. На наклейках куча разных номеров, предупреждение о чувствительности к статике. Виден и производитель этого модуля — Smiths Aerospace. Этой же фирмой был выпущен тахометр из прошлого поста.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

На передней части расположен дисплей. Он очень старый и порядком деградировавший. Нечто подобное может случиться и с современным дисплеем, если в питании сегментов будет постоянная составляющая: электролиз убивает тонкие электроды дисплея очень быстро.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Обратная сторона. Тут находится разъём подключения, а также табличка с номером.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Следом идёт другой блок — индикатор состояния трёх важных узлов: бортового компьютера, автопилота и автомата тяги. Коробочка уже поменьше и потяжелее. Впрочем, по размерам в поперечном сечении она абсолютно такая же.

Здесь же видно и крепление. Блок вставляется в специальную обойму с крепёжными проушинами, которая в свою очередь и прикручивается к панели.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Спереди находятся три кнопки-индикатора и тумблер тестирования. Он на три положения и без фиксации.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

С обратной стороны два разъёма. Контактов неожиданно много для такой с виду простой штуки.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Таблички.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

А вот тут можно увидеть расположение этих приборов в кабине.

❯ Чёрная коробочка


Самое время разобраться, зачем же столь много контактов такому, казалось бы, простому блоку.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Разбираем. Открутив небывалое количество винтов, снимаем крышку. Внутри нас ждут три кнопки-индикатора, две платы и плотно уложенные жгуты проводов. Все провода разного цвета, это сильно упрощает их разводку.
На плате неизвестные микросборки и немного дискретных элементов.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Снимем плату. Под ней ещё одна с кучей диодов.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Обратная сторона верхней платы.

❯ Кнопки-индикаторы


Отдельного внимания заслуживают индикаторные кнопки.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

К корпусу они крепятся следующим образом: каждая кнопка вставлена в свой кожух, туго засаженный в свою прорезь в корпусе. Чтобы кожух не сползал, на кнопках имеются защёлки в виде рычажка, который надо провернуть.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Сама кнопка имеет два светофильтра — красный и оранжевый. Соответственно, светиться она может тоже двумя цветами, для чего в ней предусмотрены четыре лампы накаливания, по две на каждый цвет. Разбирается кнопка очень легко: надо подцепить её с боков отвёрткой (для чего у неё есть специально предусмотренные прорези) и извлечь подвижную часть.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

После этого можно получить доступ к лампочкам. Чтобы клавиша не потерялась, со стационарной частью её связывает пластиковая тяга.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Внутренности кнопки. Видны подпружиненные контакты лампочек и отверстие, куда уходит шток, нажимающий на микропереключатель.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Лампочка отдельно. Вся индикация питается от двадцати восьми вольт.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Кнопки слегка наклонены относительно корпуса. Это не тумблеры, сделано так для удобства нажатия.

❯ Подключаем кнопки


Самое время выяснить, куда идут провода и зачем нужна та самая плата. Как оказалось, плата с диодами служит для подключения лампочек, о верхней же поговорим чуть позже. Итак, распиновка разъёмов оказалась следующая.
Итак, разъём J2:

  1. Масса

  2. Не подключён

  3. Вывод «1» верхней платы

  4. Не подключён

  5. Вывод «2» верхней платы

  6. Плюс красной лампы автопилота

  7. Плюс оранжевой лампы автопилота

  8. Вывод «3» верхней платы

  9. Вывод «4» верхней платы

  10. Вывод «5» верхней платы

  11. Вывод «6» верхней платы

  12. Вывод «7» верхней платы

  13. Вывод «8» верхней платы

  14. Вывод «9» верхней платы

  15. Вывод «10» верхней платы


Разъём J1 оказался поинтереснее:

  1. Не подключён

  2. Не подключён

  3. Неизвестно

  4. Кнопка автопилота

  5. Земля оранжевой лампы автопилота

  6. Земля оранжевой лампы автопилота

  7. Земля красной лампы автопилота

  8. Земля красной лампы автопилота

  9. Земля оранжевой лампы автомата тяги

  10. Земля красной лампы автомата тяги

  11. Кнопка автопилота

  12. Кнопка автомата тяги

  13. Кнопка автомата тяги

  14. Плюс оранжевой лампы автомата тяги

  15. Плюс красной лампы автомата тяги


Как можно видеть, индикация для автопилота, как для самой важной из этих систем, продублирована: лампочки не запараллелены, а выведены на отдельные контакты разъёма. Другие кнопки таким подключением не обладают.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Итак, пробуем подать питание. Ну что же, оно живое! Загадочная для обывателя надпись «P/RST» — тоже авиационный термин, означающий «Push to reset». Это значит, что кнопка-индикатор загорается при наличии какого-то предупреждения, а для его сброса эту кнопку надо жмякнуть.

❯ А что же с верхней платой?


Нетрудно догадаться, что верхняя плата как-то завязана на кнопки TEST и FMC. Так что время прозвонить, куда же идут провода от них.

На плате шестнадцать контактов, они вот такие:

  1. 3 контакт J2

  2. 5 контакт J2

  3. 8 контакт J2

  4. 9 контакт J2

  5. 10 контакт J2

  6. 11 контакт J2

  7. 12 контакт J2

  8. 13 контакт J2

  9. 14 контакт J2

  10. 15 контакт J2

  11. TEST-2

  12. TEST-1

  13. TEST общий

  14. Оранжевая лампа FMC

  15. FMC общий

  16. Кнопка FMC

Всё становится ещё интереснее, когда выясняется, что часть проводов таки соединена с разъёмом напрямую:

  • TEST-2 соединён с выводом 10 (15 контакт J2)

  • TEST-1 соединён с выводом 6 (11 контакт J2)

  • Кнопка FMC соединена с выводом 10 (5 контакт J2)


С этими контактами всё намного сложнее: микросборки нигде не гуглятся, а пытаться запустить наугад рискованно. Так что пока что последние два выключателя так и остались неподключёнными…

❯ Автомат тяги


Теперь очередь коробочки с дисплеем.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Разбирается она очень просто — надо открутить четыре винта по периметру разъёма. После этого кожух легко снимается.

Внутри нас ждёт одинокая плата. На ней МК неизвестной модели (гугл без понятия, что за чип, явно что-то заказное), несколько микросхем драйвера ЖКИ (CD4054BE), триггер Шмитта (74C914N), парочка операционных усилителей.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Обратная сторона дисплейного модуля. Подсветка осуществляется всё теми же лампочками накаливания. Во всех приборах Боинга подсветка питается от пяти вольт. Выведена она обычно на первый и второй контакты разъёма.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Плата с дисплеем. Он порядочно деградировал за годы работы, часть надписей видна и в выключенном виде. Как это бывает со многой авионикой, дисплей тут инверсный, работающий на просвет.

❯ Запуск

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Подаём питание. На дисплее загораются и гаснут три черты, больше ничего интересного не происходит. Далее мне удалось найти контакт, отвечающий за тестовый режим. Притягивание его к земле включает все сегменты дисплея.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Другой контакт позволяет зажечь надпись «A/T LIM».

❯ Epic fail


Увы, показать что-то большее, нежели «A/T LIM» не получится: эта штука полностью цифровая и управляется по интерфейсу ARINC-429. Он во многом напоминает CAN, однако использует не два уровня напряжения, а три.

Я уже думал начать собирать схему трансивера для этого интерфейса, но тут случился производственный момент — не так давно я достал из закромов этот блок и обнаружил, что индикатор по неведомой мне причине треснул (хотя, казалось бы, собрал прибор я правильно, ничего не перетянув и не перепутав, да и после сборки он долго лежал, и ничего с ним не было). Теперь запустить не только деградировавший, но ещё и разбитый ЖКИ не представляется возможным. Так что единственным вариантом остаётся лишь выкинуть расколотый экран и поставить туда свой индикатор, а вместе с ним — и схему управления.
Распиновка блока с оригинальной платой оказалась вот такая:

  1. Подсветка

  2. Подсветка

  3. Ничего

  4. Ничего

  5. Масса

  6. Питание

  7. Земля

  8. Тестирование

  9. A/T LIM

  10. Ничего

  11. ARINC

  12. ARINC

❯ Исправляем ошибки с тахометром


Когда я говорил о тахометре, я упомянул, что у меня не вышло зажечь лампу предупреждения. Но товарищ Atxmega подсказал, что, вероятно, она исправна, просто необходимо не просто подавать питание, а ещё и создавать условия для её зажигания. Ну что же, самое время это проверить. Подаём на неё питание и включаем самотестирование.

Оживляем блоки индикации из кабины «Боинга» Электроника, Техника, Boeing, Гаджеты, Электрика, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Работает!

❯ Вот как-то так


Как и в прошлом случае, с виду абсолютно простенькие приборы оказались крайне интересными внутри, не только по самому принципу работы, но и по количеству инженерных решений, в них применённых. Этим мне и нравятся подобные устройства — там всегда есть, на что посмотреть.
Такие дела.

Показать полностью 25
[моё] Электроника Техника Boeing Гаджеты Электрика Познавательно Timeweb Длиннопост
1
76
Timeweb.Cloud
Timeweb.Cloud
1 год назад
TECHNO BROTHER
Серия Своими руками

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266⁠⁠

  • Автор: CyberexTech

  • Больше интересных фото и комментариев в оригинале материала

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Радиолампы, словно артефакты из прошлого, олицетворяют нечто большее, чем просто технологию. Они несут в себе определенную магию, отражающую уникальное сочетание технического мастерства и эстетики. Не удивительно, что часы на неоновых индикаторах занимают довольно уникальную нишу в мире дизайна и интерьера. Они представляют собой не просто инструмент для отображения времени, но и элемент декора, который может значительно изменить атмосферу помещения. Этой статье я расскажу о своем опыте создания Nixie Clock на базе драйвера собственной разработки.

❯ С чего всё началось


Однажды, на предприятии где я работал, на складе обнаружилось много неликвидного материала, который хранился там ещё с советских времен.

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Неликвид состоял из электронных компонентов, которые нам отдали безвозмездно для использования в личных целях, чтобы не тратить средства на утилизацию. На самом деле, там было очень много ценных компонентов, среди которых оказались неоновые индикаторные лампы марки ИН-12. В итоге я их забрал себе. С радиолампами знаком еще с детства, увлекаясь радиоконструированием, я часто собирал различные схемы, в том числе и на лампах. А тут такой флешбэк.

❯ Разработка часов


По состоянию на 2016 год, было много различных схем часов на лампах, но мне не нравилась их схемотехника, она казалась мне избыточной и не эффективной. Хотелось реализовать что-то простое, питающееся от стандартного USB порта, без использования модуля RTC и светодиодной подсветки, которая, по моему мнению, только портит всю эстетику ламп. На тот момент большинство схем работало на Arduino и микроконтроллерах от компании Atmel. Годом ранее, компания Espressif Systems выпустила на рынок свой микроконтроллер ESP8266, который произвел революцию. Так как на тот момент, широкополосный интернет уже был достаточно распространен, в том числе и домашние сети Wi-Fi, я решил отказаться от применения RTC модуля в своей схеме часов и использовать NTP серверы для синхронизации времени. Как вы могли догадаться, в своей схеме я применил модуль ESP8266. Далее я поделился в Twitter своим опытом применения нового модуля ESP8266 в своем проекте. Мой твит вызвал интерес, и мне предложили написать статью на Hackaday.io. Я последовал совету и опубликовал свою статью там.

Но в этой статье я хочу описать реализацию часов с применением шести индикаторов ИН-14 с использованием улучшенного драйвера. Как выглядят эти лампы, вы можете увидеть ниже.

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Давайте приступим


Ниже изображена схема драйвера часов:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Схема подключения ламп:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Согласно документации, индикаторная лампа работает от напряжения в 170В (напряжение возникновения разряда), для стабильной работы нам потребуется напряжение в 200В. Как вы можете видеть из схемы, для повышения напряжения до 200В применен set-up преобразователь на базе ШИМ контроллера МАХ1771 в связке с L2, D1 и Q1. Так как нам недостаточно выводов ESP8266 для управления лампами, то будем «размножать» пины управления с помощью дешифраторов CD4028BM96. Данный модифицированный драйвер позволяет управлять десятью газоразрядными индикаторными лампами. Выше описанный драйвер имеет динамический метод управления индикацией, то есть в определенный момент времени загорается только одна лампа, но переключение выполняется настолько быстро, что человеческий глаз практически не воспринимает переключение ламп и кажется что все лампы горят одновременно. Данный режим переводит работу ламп в импульсный режим, что положительно сказывается на их срок службы.

Разработка платы


Разработка платы велась в Sprint-Layout 5.0, так как мне это было удобнее для изготовления платы в домашних условиях.

Плата драйвера:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Плата для установки ламп:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Изготовление печатной платы выполнялось с применение фотошаблона и фоторезиста:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Засветка фоторезиста платы драйвера:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Засветка фоторезиста платы крепления ламп:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Травление платы драйвера:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Пайка компонентов:


Плата драйвера в собранном виде:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Монтаж ламп на плату управления:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Тест работы схемы часов с небольшой отладкой:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Для управления высоким напряжением используются оптроны TLP627 от компании TOSHIBA.

TLP627 — высоковольтный транзисторный оптрон со схемой Дарлингтона на выходе.

Корпус часов


Корпус часов не предполагает какой либо сложной конструкции, разработка выполнялась во FreeCAD:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Далее корпус был распечатан на 3D принтере, с использованием HIPS пластика. Данный пластик при печати создает структуру стенки, которая чем-то похоже на дерево и не обладает глянцевым эффектом как другие виды пластика типа PLA, ABS и т. п.

Монтаж электроники


После изготовления корпуса, необходимо смонтировать все компоненты. Ниже показан монтаж платы драйвера с применением, всеми любимого, термоклея. :)

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

В итоге мы получаем следующее:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Часы в работе:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Часы в данный момент находятся на моём на рабочем столе, естественно, в живую они выглядят гораздо красивее:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

❯ Давайте поговорим о прошивке часов


Для разработки прошивки часов, я использовал среду разработки Arduino IDE. Ниже представлен код прошивки:

  • Код прошивки в источнике материала.

После удачной прошивки и первом включении, часы создадут Wi-Fi точку доступа. Для конфигурации часов необходимо подключиться к созданной точке доступа (пароль сети указан в прошивке) и перейдя по IP адресу 192.168.4.1 в браузере вашего устройства, выполнить не сложную настройку часов. Ниже представлен скриншот интерфейса устройства:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Для настройки часов, вам необходимо будет подключиться к вашей Wi-Fi сети, указать NTP сервер и ваш часовой пояс. Затем перезагрузить часы. Всё, часы готовы к использованию.

❯ Что в итоге?


В итоге у нас получились простые в реализации часы на ламповых индикаторах, где не требуется применять антикварные микросхемы типа К155ИД1, вся схема выполнена на современной элементарной базе. Часы не нуждаются в ручной настройке времени, синхронизация времени выполняется автоматически с удаленного NTP сервера, что гарантирует постоянную точность времени. Разработанный драйвер показал хорошие результаты надежности, работая уже более пяти лет.

Есть желание собрать часы на базе этого драйвера с применением ламп ИН-18, но пока стоимость ламп меня пугает).

Спасибо, что дочитали до конца! Если статья понравилась, то вы знаете что делать. И как всегда, вопросы, пожелания, осуждение? :) — добро пожаловать в комментарии. До встречи в новых статьях!

Небольшой бонус, фото из архива:

Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266
Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266
Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266
Технологии прошлого и настоящего: как я сделал Nixie Clock с самодельным драйвером на ESP8266 Электроника, Техника, Изобретения, Часы, Timeweb, Гаджеты, Своими руками, Инженер, Видео, YouTube, Длиннопост, Esp8266

Ссылки к статье:

  • Модель корпуса часов

  • Исходники проекта на GitHub (прошивка и проект платы)


Моё мобильное приложение для быстрого поиска и доступа к моим(и не только) самодельным устройствам.

Показать полностью 23 1
[моё] Электроника Техника Изобретения Часы Timeweb Гаджеты Своими руками Инженер Видео YouTube Длиннопост Esp8266
7
654
Timeweb.Cloud
Timeweb.Cloud
1 год назад
TECHNO BROTHER
Серия Своими руками

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant⁠⁠

  • Автор: CyberexTech

  • Больше интересных фото и комментариев в оригинале материала

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

Однажды у меня возникла потребность подключения своего узла учета электрической энергии к системе умного дома «Home Assistant», но вот беда, установленный счетчик ЭНЕРГОМЕРА СЕ101 не обладал смарт функциями, позволяющими без проблем подключать его к системам умного дома, а цена электросчетчиков со смарт функциями просто заоблачная. Но я нашел экономичное решение с ценой решения задачи менее $5 и об этом далее.

❯ Исходные данные


Итак, как я говорил ранее, для учета электрической энергии у нас установлен счетчик ЭНЕРГОМЕРА СЕ101 модификации R5 — достаточно бюджетное решение. Чтобы изучить подопытного в плане доступных интерфейсов, изучим техническую документацию на данный счетчик. Я особо не испытывал иллюзий в плане наличия доступных интерфейсов, но мне повезло.

Бинго! — сказал я, найдя в документации следующие пункты:

2.3.1. Принцип действия счетчика основан на перемножении входных сигналов тока и напряжения по методу сигма-дельта модуляции с последующим преобразованием сигнала в частоту следования импульсов, пропорциональную входной мощности. Суммирование этих импульсов отсчетным устройством дает количество активной энергии. Счетчик также имеет в своем составе испытательный выход для подключения к системам автоматизированного учета потребленной электроэнергии или для поверки.

2.3.2. Конструктивно счетчик выполнен в пластмассовом корпусе. В корпусе размещена печатная плата, на которой расположена вся схема счетчика. В качестве датчика входного тока используется шунт, соединенный с контактами колодки. Зажимы для подсоединения счетчика к сети, испытательный выход закрываются пластмассовой крышкой.

2.3.3. Испытательный выход реализован на транзисторе с «открытым» коллектором, для его функционирования необходимо подать питающее напряжение постоянного тока от 5 до 24 В. Величина номинального тока через контакты испытательного выхода в состоянии «замкнуто» равна (10±1) мА, максимально допустимая не более 30 мА.


Техническая документация нам прямо говорит:

Счетчик имеет в своем составе испытательный выход для подключения к системам автоматизированного учета потребленной электроэнергии или для поверки.

Ниже приведена схема подключения счетчика

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

Решено! Будем использовать данный выход для интеграции электросчетчика с Home Assistant. Нам останется только преобразовать импульсный сигнал в удобную форму данных, чем и займется дешевый микроконтроллер ESP8266.

Дополнительная информация по испытательному выходу:

Импульсный выход электросчетчика реализован с гальванической развязкой с помощью оптопары, поэтому мы можем смело подключать данный выход напрямую к микроконтроллеру без дополнительной развязки. Как правило, к данному выходу имеется свободный доступ и клеммы не пломбируются энергоснабжающей компанией.

❯ Алгоритм преобразования данных


Здесь все просто. Каждый счетчик имеет параметр «частота следования импульсов, пропорциональная входной мощности», который указан на панели счетчика, в моём случае это 3200 imp/kW*h. То есть, чтобы нам узнать накопленную мощность, просто нужно будет значение инкрементного счетчика, который суммирует входящие импульсы от счетчика, поделить на 3200. Чтобы отслеживать потребление за определенный период времени нам нужно будет реализовать дополнительные интервальные счетчики.

❯ Разработка аппаратной части


Итак, как описывалось ранее, преобразование импульсных значений электросчетчика достаточно тривиальная задача, с которой вполне справится микроконтроллер ESP8266.

Принципиальная схема устройства:

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant


Рендер печатной платы:

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

На самом деле, схема настолько простая, что монтаж можно реализовать навесным методом.

Пример навесного монтажа. Особо впечатлительным не смотреть! )

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

❯ Корпус


Модель корпуса, как обычно, я разрабатывал во FreeCAD.

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

В корпусе предусмотрен отсек для аккумулятора, который обеспечит устройство резервным питанием. Питание устройства и зарядка аккумулятора выполняется с помощью популярной платы на буде контроллера заряда TP4056. Но использование аккумулятора не обязательно, я просто перестраховался.

Модель корпуса напечатана HIPS пластиком на 3D принтере.

❯ Микро ПО


Прошивка устройства написана в среде Arduino IDE, большую часть прошивки занимает веб интерфейс и функция работы с MQTT протоколом. Для работы с входным сигналом используется аппаратное прерывание. Ссылку на исходный код прошивки я оставлю конце статьи, а теперь давайте рассмотрим веб интерфейс устройства:

  • Вход в устройство


Для входа в устройство требуется авторизация, пароль по умолчанию: admin

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant
  • Главная страница устройства

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant


На главной странице отображены данные по потреблению электроэнергии:

  1. Потребляемая мощность (сред. 10 сек, 1 мин, 5 мин, 60 мин), Вт*ч — усредненное рассчитанное часовое потребление за период 10 сек, 1 мин, 5 мин, 60 мин. Для отслеживания динамики по потреблению эл.энергии.

  2. Показания счетчика — накопленное значение кВт*ч

  • Конфигурация передачи данных по MQTT протоколу

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

Как вы могли заметить, для интеграции с Home Assistant используется протокол MQTT, настройки вполне понятные, не требует дополнительных описаний.

Ниже указаны топики, для примера, указано корневое имя топика «m_power»:

  1. m_power/10s — передача значения «Потребляемая мощность (сред. 10 сек)», периодичность отправки 10 сек.

  2. m_power/1m — передача значения «Потребляемая мощность (сред. 1 мин)», периодичность отправки 1 мин.

  3. m_power/5m — передача значения «Потребляемая мощность (сред. 5 мин)», периодичность отправки 5 мин.

  4. m_power/60m — передача значения «Потребляемая мощность (сред. 60 мин)», периодичность отправки 60 мин.

  5. m_power/total — передача значения «Накопленная мощность», периодичность отправки 5 мин.

  • Настройка типа счетчика

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

Здесь необходимо ввести два параметра вашего электросчетчика:

  • "Количество импульсов счетчика на 1 кВт*ч" — данный параметр указан на табло счетчика

  • "Текущие показания счетчика" — данный параметр передается в устройство, как начальное значение накопленной мощности, далее к этому параметру будут прибавляться рассчитанные контроллером данные.


С интерфейсом можно закончить, интерфейс интуитивно понятен и разработан для обычного пользователя, надеюсь что проблем с использованием не должно возникнуть.

❯ Интеграция в Home Assistant


Чтобы интегрировать данное устройство в Home Assistant, необходимо прописать в файле конфигурации configuration.yaml следующий код:

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

Обратите внимание, что в примере указан корень топика с именем «m_power».

Код карточки «объекты» для вывода данных:

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

В результате у вас должно получиться что-то подобное:

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

❯ Подключение нашего контроллера к электросчетчику

Важное предупреждение!


Подключение нашего контроллера к импульсному выходу электросчетчика выполняется согласно схеме, что была указана выше. Ниже пример подключения к моему электросчетчику.

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

Подключение выполнялось свободной «витой парой», которая шла из моей квартиры, потому нет необходимости размещения контроллера в щите, где установлен электросчетчик. После подключения витой пары, крышка которая закрывает клеммник, была установлена на место.

Ниже фотография собранного устройства с подключенным счетчиком.

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

Видео работы контроллера при включенном электрическом водонагревателе.

Ниже демонстрация графиков данных, полученных с контроллера:

«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant
«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant
«Глупый» электросчетчик VS умный дом или как интегрировать электросчетчик без смарт функций в Home Assistant Техника, Счетчик, Электроника, Познавательно, Гаджеты, Timeweb, Запчасти, Изобретения, IT, Видео, YouTube, Длиннопост, Home Assistant

❯ Подводим итоги


В итоге у получилось простое и дешевое устройство для интеграции «глупого» электросчетчика в системы умного дома. Я очень доволен результатом! Теперь нет необходимости переодически записывать показания со счетчика для отправки, а просмотр статистики потребления, по временным интервалам, дает возможность анализа расхода электроэнергии с последующей оптимизацией.

Дополнительная опция

Если у счетчика отсутствует испытательный выход, то в качестве источника импульсов можно использовать светодиод, подключив фототранзистор ко входу собранного контроллера.
Спасибо всем за уделенное внимание!

Исходные файлы проекта:

  • Модель корпуса

  • Гербер файлы печатной платы

  • Исходный код прошивки

  • Образ прошивки (ESPTool в помощь)

Показать полностью 17 1
[моё] Техника Счетчик Электроника Познавательно Гаджеты Timeweb Запчасти Изобретения IT Видео YouTube Длиннопост Home Assistant
121
321
Timeweb.Cloud
Timeweb.Cloud
1 год назад
TECHNO BROTHER
Серия Своими руками

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant⁠⁠

  • Автор: CyberexTech

  • Больше интересных фото и комментариев в оригинале материала

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

❯ С чего всё началось


В начале 2023 года, во многих СМИ появилась информация, что стрелки часов Судного дня перевели на десять секунд. Сейчас они замерли на отметке 90 секунд до полуночи, и теперь часы показывают самый высокий уровень риска ядерной катастрофы за всю историю проекта. Эта информация побудила меня создать устройство для мониторинга фоновой радиации — мог бы написать я, но на самом деле, всё началось гораздо раньше и об этом расскажу далее.

Однажды вечером, в 2015 году, мне захотелось посмотреть статистику фоновой радиации в регионе где я проживаю, зашел на мой любимый проект под названием «Народный мониторинг» и начал искать близлежащие датчики, которые могли бы измерять фоновую радиацию. На моё удивление, я не обнаружил подобных датчиков. Ладно, не беда, сказал я себе, ведь я живу в регионе, где есть государственные предприятия атомной энергетики, на их сайте должна же быть публичная информация об уровне фонового излучения. Зашел на сайт, да, действительно, есть статистика по уровню фонового излучения, где на графике показана прямая линия без намека на динамику, естественно, данный результат меня не устроил и я решил собирать статистику самостоятельно, разработав свое устройство.

Немного информации о том, что собой представляет ионизирующее излучение (радиация)

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

На рисунке схематично изображена проникающая способность трех видов излучения

Альфа-излучение представляет собой поток альфа-частиц (ядер гелия-4). Альфа-частицы излучаются при радиоактивном распаде и могут быть легко остановлены листом бумаги. Бета-излучение — это поток электронов, возникающих при бета-распаде, для защиты от бета-частиц энергией до 1 МэВ достаточно алюминиевой пластины толщиной в несколько миллиметров. Гамма-излучение обладает гораздо большей проникающей способностью, поскольку состоит из фотонов с высокой энергией, не обладающих зарядом, для защиты эффективны тяжёлые элементы (свинец и т. д.), поглощающие фотоны Гамма-излучения в слое толщиной несколько см.

Как можно видеть, наиболее опасные типы радиационного излучения это Бетта и Гамма, если речь идет о внешнем воздействии. При попадании излучающих частиц во внутрь человека, все виды излучения представляют опасность.

Так, немного разобрались что такое радиация, надеюсь, эта информация не утомила вас. Предлагаю перейти к конструкции устройства.

❯ Аппаратная часть устройства


Так как основным эффектом радиационного излучения является ионизация, то для детектирования излучения используется простое решение — трубка (счетчик) Гейгера-Мюллера.

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост



Краткое описание работы трубки(счетчика) Гейгера-Мюллера:

При пролете частицы с высокой энергией сквозь трубку, образуется ионный канал, который замыкает цепь электродов, создавая импульс на загрузочном резисторе. Эти импульсы и будут сигналом регистрации фонового излучения, остается только передать эти импульсы в микроконтроллер для вычисления накопленной дозы излучения.

Чтобы работать с трубкой, необходим источник высокого напряжения на 400В. В качестве источника высокого напряжения я решил применить повышающий Step-UP преобразователь на базе ШИМ контроллера MAX1771, который хорошо себя показал в проекте часов на ламповых индикаторах. За интеллектуальную часть устройства отвечает микроконтроллер ESP8266.
Итак, ниже размещена принципиальная схема разработанного устройства.

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост
  • Рендер печатной платы

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост
  • Печатная плата в собранном виде

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост
  • Один из вариантов корпуса устройства

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

❯ Разработка корпуса устройства


Корпус спроектирован во FreeCAD, данный вариант корпуса изготовлен с учетом применения трубки СИ180Г.

Еще немного картинок готового устройства:

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

На фото вариант устройства с применением массива трубок СИ1-Г

❯ Разработка программной части устройства


Программная часть не подразумевает каких-то сложных решений, наша задача подсчитать импульсы, приходящие с трубки Гейгера-Мюллера за определенный промежуток времени и применить расчетный коэффициент трубки. В прошивке устройства будет использоваться несколько временных интервалов подсчета импульсов, 10 сек, 1 мин, 5 мин, 60 мин. Подсчет импульсов будет выполняться с помощью аппаратного прерывания.

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Так как у нас, для усиления сигнала импульса трубки, используется транзистор с обратной проводимостью, то нам необходимо использовать параметр FALLING в аппаратном прерывании.

  • Ниже представлена функция счетчиков импульса

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост
  • Функция вычисления накопленной дозы для разных временных интервалов

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Ссылка на исходный код будет добавлена конце статьи.

❯ Конфигурация устройства / интерфейс


В данной версии программного обеспечения для конфигурации устройства используется веб-интерфейс. Для первичной настройки при отсутствии подключения к сети устройство создает Wi-Fi точку доступа, при подключение к которой выполняется автоматическая переадресация на веб-страницу устройства (реализована с применением технологии Captive portal).

  • Интерфейс главной страницы

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Доступ к конфигурации устройства выполняется только после авторизации.

  • Интерфейс настройки подключения по MQTT протоколу

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

❯ Интеграция в Home Assistant


Для передачи данных в Home Assistant, как вы уже могли догадаться, используется протокол MQTT. Ниже приведен пример интеграции, в примере использован формат данных JSON и имя топика «r_sensor/jsondata».

Формат данных JSON для данного устройства:

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Ключи, которые начинаются на «CP» — это «сырые» данные, полученные от трубки, Ключи начинающиеся на «val» — это итоговое значение уровня излучения.

Для интеграции в Home Assistant в конфигурационном файле configuration.yaml, добавьте следующий код (пример):

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Чтобы добавить в dashboard Home Assistant карточку с отображением данных, создайте карточку «Объекты» и в текстовом редакторе необходимо вставить следующий код:

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

В итоге должна получиться подобная карточка с отображением данных:

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

На этом мы закончили базовую интеграцию датчика в Home Assistant.

Немного информации о дополнительных функциях


В устройстве предусмотрена функция звуковой индикации. Да-да, это тот самый звук потрескивания при регистрации частицы. Думаю, радиофилы и радиофобы будут довольны).

Так же в устройстве предусмотрена звуковая сигнализация о превышении допустимого уровня излучения, она срабатывает при достижении уровня радиации более 100 мкР/ч.
Демонстрацию можно увидеть здесь

❯ Итог


В итоге у нас получилось интересное и компактное решение для мониторинга уровня фоновой радиации, которое запитывается от обычного USB порта.

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

Устройство прошло несколько итераций развития, как программного, так и аппаратного. На данный момент это проверенное временем и отлаженное устройство, которое не стыдно показать.

Первая версия устройства (2015 год):

Детектор Судного дня или как я разработал датчик радиации для Home Assistant Изобретения, Техника, IT, Гаджеты, Радиация, Датчик, Электроника, Познавательно, Timeweb, Длиннопост

На этом можно завершать. Всем большое спасибо за внимание!

Небольшая бонусная история, связанная с данным устройством:

В конце сентября 2017 года, внезапно устройство начало регистрировать повышенный уровень фоновой радиации, о чем оно меня предупредило. Я не мог понять, что происходит и склонялся к тому, что возникла какая-то аппаратная проблема и не принял в серьез эту ситуацию. Спустя пару минут всё нормализовалось. Диагностика не показала каких-либо проблем с устройством. В начале октября появилась информация в СМИ о выбросе изотопа Рутений-103 и все стало ясно. Облако Рутения-103 пролетело где-то рядом. Это была первая аномалия, которая была зафиксирована моим устройством.

Исходники проекта:

  • Исходный код прошивки

  • Скомпилированная прошивка

  • Модель корпуса

  • Печатная плата

Показать полностью 18
[моё] Изобретения Техника IT Гаджеты Радиация Датчик Электроника Познавательно Timeweb Длиннопост
27
Посты не найдены
О нас
О Пикабу Контакты Реклама Сообщить об ошибке Сообщить о нарушении законодательства Отзывы и предложения Новости Пикабу Мобильное приложение RSS
Информация
Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Конфиденциальность Правила соцсети О рекомендациях О компании
Наши проекты
Блоги Работа Промокоды Игры Курсы
Партнёры
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды Мвидео Промокоды Яндекс Директ Промокоды Отелло Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Постила Футбол сегодня
На информационном ресурсе Pikabu.ru применяются рекомендательные технологии