Herbatron II
1 komentarze Opublikowano 26 gru 2012 z etykietką elektronikaHerbatron I powstał z czystej potrzeby powiadamiania o optymalnej temperaturze herbaty do picia, ponieważ regularnie zdarzało mi się zapomnieć o pozostawionym kubku. Niestety muszę przyznać, że nie był on najlepszą konstrukcją, ponieważ był w on pełni analogowy i ciężko było go precyzyjnie ustawić go na daną temperaturę. Ale to było bardzo dawno temu, kiedy moja wiedza elektroniczna była jeszcze słaba.
Teraz postanowiłem zbudować Herbatron II, oparty na ATTiny2313 i cyfrowym czujniku temperatury DS18B20. Urządzenie obsługuje się za pomocą enkodera. Posiada diodowy wyświetlacz, pokazujący aktualną lub ustawianą temperaturę oraz głośniczek piezo do sygnalizacji. Schemat jest bardzo prosty:
Dużo bardziej skomplikowany jest program.
Po włączeniu przyciskiem PWR, na wyświetlaczu pokazuje się aktualna temperatura. Możemy zrobić 3 rzeczy:
- Nacisnąć PWR, aby wyłączyć
- Długo kliknąć enkoderem, aby wejść w tryb edycji temperatury docelowej. W tym trybie na wyświetlaczu mruga wartość, którą możemy zmieniać, kręcąc enkoderem w lewo lub w prawo. Krótkie kliknięcie zapisuje wartość w pamięci i wraca do pokazywania aktualnej temperatury.
- Krótko kliknąć enkoderem, aby rozpocząć pomiar. Wyświetlacz zostaje wygaszony i co 2 sekundy odbywa się pomiar temperatury, co jest sygnalizowane mruganiem kropki na wyświetlaczu. Teraz możemy zrobić 4 rzeczy:
- Podejrzeć aktualną temperaturę. Wystarczy zakręcić enkoderem w dowolną stronę, co spowoduje pokazanie jej przez sekundę.
- Wyłączyć alarm za pomocą kliknięcia enkoderem. Wtedy urządzenie wróci do pokazywania aktualnej temperatury. Alarm włącza się, kiedy herbata ostygnie do zadanej temperatury.
- Nic nie robić. Urządzenie wyłączy się samo, jeśli herbata ostygnie poniżej 36 stopni, bo i tak nie ma sensu takiej zimnej pić.
- Wyłączyć urządzenie za pomocą przycisku PWR, nieważne w jakim trybie jest.
Alarm jest możliwie łagodny. Na początku odzywa się co 10 sekund, zwiększając ilość powtórzeń wraz ze zmniejszaniem się przerwy między nimi, aż po 80 sekundach osiąga częstotliwość 1 piknięcia na sekundę.
Temperatura mierzona jest za pomocą cyfrowego czujnika na kablu. Dzięki temu całego urządzenia nie trzeba wrzucać do szklanki, a jedynie małą sondę. W przypadku awarii czujnika, na wyświetlaczu pokazują się dwie kreski.
Herbatron może chodzić z napięcia do 5.5V i choć poradzi sobie również na baterii CR2032, to najlepiej będzie pracować na akumulatorku Li-ion. Największe zużycie energii ma miejsce podczas pracy wyświetlacza. Sporo mniej pobiera alarm. Podczas pomiaru procesor jest niestety cały czas w trybie aktywnym, więc pobiera prąd w granicach 1mA. Jednak po uśpieniu ta wartość spada do kilkunastu µA, więc spokojnie powinien wytrzymać z rok na baterii.
Inżynieria brzmienia na przykładzie pluginu Stereo Tool
3 komentarze Opublikowano 21 gru 2012Dzisiejszy wpis będzie nietypowy, ponieważ tym razem będziemy budować coś niematerialnego - brzmienie. Ten artykuł ma za zadanie nieco przybliżyć techniki przetwarzania muzyki tak, aby brzmiała ona atrakcyjniej dla ucha.
Ludzki słuch ma zmienną czułość w swoim zakresie częstotliwości.
Rozwiązaniem jest dużo bardziej zaawansowany tor audio, jaki oferuje darmowy plugin do wielu odtwarzaczy o nazwie Stereo Tool. Został on stworzony do remasteringu dźwięku w domowym zaciszu, tak, aby dopasować go najlepiej do naszego słuchu i sprzętu grającego. Przy odpowiednich ustawieniach, ze znanych utworów wyciągniemy dużo, dużo więcej, niż moglibyśmy przypuszczać i usłyszymy nowe rzeczy.
Ale najpierw kilka słów na temat samego odtwarzania formatów cyfrowych. Mamy tu ważne 2 parametry.
- Próbkowanie to "rozdzielczość w poziomie", czyli jak wiele razy na sekundę zapisana jest informacja o wartości amplitudy. Przy typowej częstotliwości 44.1Khz twierdzenie Nyquista pozwala nam zapisać dźwięki do częstotliwości ok. 22kHz, co powinno być wystarczające dla ucha ludzkiego. Niższe wartości dają wyraźne przytłumienie wysokich tonów. Dla lepszych efektów warto ustawić, aby nasz odtwarzacz resamplował dźwięk przynajmniej do 48kHz, albo 96kHz, bo pozwoli to pluginowi na dużo większą precyzję w przetwarzaniu dźwięku.
- Rozdzielczość, to dokładniej "rozdzielczość w pionie", czyli ilość poziomów głośności, jakie może przyjąć amplituda. Jeśli jest niska, dźwięk jest metaliczny, jak z pocztówki grającej lub starej konsoli. Typowa rozdzielczość 16-bitowa to 65536 kombinacji, czyli sporo. Jednak jest to ilość skończona. Użycie rozdzielczości 32-bitowej typu float daje zakres praktycznie nieskończony z uwagi na charakter notacji zmiennoprzeciwnkowej.
Wzmocnienie ► Kompresja ► Ogranicznik.
Oczywiście bez dalszych zabiegów taki dźwięk okropnie by charczał, ale plugin musi mieć "zapas głośności", który będzie mógł wykorzystać w razie potrzeby.
Tak dzieje się dla każdej z 10 częstotliwości. Możemy panować nad głębokim i średnim basem, wokalami, typowymi instrumentami oraz dodać jasności talerzom. Efekt jest taki, że wszystkie częstotliwości (czyli instrumenty, efekty, głosy) słyszymy w miarę równie głośno. Każde pasmo ma swoją wartość docelowej głośności, do której dąży i możemy ją dowolnie modyfikować, ustalając w ten sposób ogólną barwę dźwięku.
Okno wielopasmowego kompresora może za początku przerażać, ale już omawiam wszystkie elementy.
- Pierwsza kolumna to częstotliwości na których skupia się kompresja. Są one domyślnie tak dobrane, aby pokryć całe słyszalne pasmo. Warto w pierwszej kolejności skorygować dwie pierwsze, odpowiedzialne za bardzo niskie basy, ponieważ one są najbardziej podatne na obcięcie przez "fizyczną" część toru audio, czyli kartę dźwiękową, wzmacniacz i głośniki, lub przetworniki słuchawek.
- Druga kolumna to equalizer, działający na zdefiniowanych przez nas częstotliwościach. Możemy go włączyć w ustawieniach, ale używajmy go na samym końcu, dopiero po jak najlepszym dopasowaniu dźwięku przez kompresor. Equalizer może działać przed, lub po kompresji. Drugie rozwiązanie daje o wiele bardziej odczuwalny efekt, ale może doprowadzić do przesterowania podbitych częstotliwości
- Trzecia kolumna jest najważniejsza. To tutaj ustawiamy docelowy poziom głośności każdego z pasm, nadając brzmieniu pożądany charakter. Najlepiej na początku skręcić wszystkie pasma na jakieś 10% mocy i po kolei podciągać je do miłego dla ucha poziomu.
- Czwarta i piąta kolumna odpowiadają za dynamikę dźwięku, czyli czas reakcji kompresora na zmiany głośności poszczególnych pasm. Suwaki reprezentują szybkość reakcji, co przekłada się na średnią głośność, kiedy są sprzężone ze sobą. Bardzo ważnym elementem tutaj jest spektrogram, widoczny po zmaksymalizowaniu okna. Możemy na nim zaobserwować tempo adaptacji wewnętrznego equalizera do aktualnej sytuacji dźwiękowej.
Przy ustawieniu dużej prędkości wzrostu (upseed), kompresor będzie sprawniej redukował dane pasmo w przypadku jego zbyt wysokiego natężenia. Natomiast duża prędkość spadku da efekt szybkiego przywrócenia głośności tego pasma już po redukcji. Jeśli zależy nam na w miarę jednolitym i głośnym dźwięku, ustawiamy upspeed co najmniej na 50%, a downspeed na 10-20%, co utrzyma wszystkie częstotliwości na podobnym poziomie. Natomiast, gdy chcemy wyciągnąć więcej subtelności, podkręcamy downspeed na 50%, co da szybszą odpowiedź na zmienną sytuację dźwiękową.
- W ostatniej kolumnie możemy ustawić parametry ostrego limitera, ale od tego jest osobny, lepszy moduł.
Bardzo silna kompresja połączona z limitowaniem jest często używana w reklamach telewizyjnych, aby uczynić głos lektora odczuwalnie wyraźniejszym i krzykliwszym, bez przekraczania dozwolonej amplitudy.
Osiąga swój cel poprzez bardzo zręczne manipulowanie głośnością, co nie dopuszcza do powstawania obciętych końcówek sinusoidy.
W tym czasie kształtuje amplitudy korzystając z parametru pozornej głośności (loudness) tak, aby mniej lub bardziej wypełniała ona cały zakres dynamiczny.
Teoretycznie moglibyśmy wyłączyć wielopasmowy kompresor i przepuścić wzmocniony sygnał przez zaawansowany ogranicznik końcowy, otrzymując poprawny technicznie dźwięk. Efektem byłaby duża odczuwalna głośność bez słyszalnego przesterowania (bez obciętej amplitudy) - coś co tak drażni w reklamach i coraz większej ilości muzyki z tego wieku. No ale może niektórym to się podoba. Głównym zadaniem ogranicznika jest jednak oczyszczenie przetworzonego sygnału z drobnych błędów i dopiero potem ewentualne go formowanie, czyli nadawanie dodatkowej głośności.
Do toru warto czasem włączyć dwa dodatkowe ogniwa: odpowiadające za efekt stereo oraz za podbicie basu.
Ten pierwszy jeszcze do niedawna był dość prymitywny. Wzmocnienie stereo polegało na wzmocnieniu różnicy fazowej pomiędzy kanałami. Problem w tym, że brzmi to tylko w dobrze nagranej muzyce z wysokim bitrate. Przy garażowym 128k w sopranach działa się prawdziwa tragedia.
Najlepiej używać go do innych celów - np. ograniczenia zbyt dużego sztucznie wprowadzonego stereo (maximum angle), albo naprawy źle nagranej kasety, gdzie jeden kanał został odwrócony, przez co całość brzmi jak ze środka naszej głowy. Wtedy ustawiamy opcję "phase shift" na 180 stopni.
Określamy dwa parametry: wzmocnienie stereo i maksymalny jego poziom. Jeśli mamy mocno odseparowaną partię, nie ma potrzeby wzmacniać jej dodatkowo. Natomiast fragment, gdzie separacja jest słaba, zostanie rozciągnięty w przestrzeni bardziej konkretnie
Moduł wzmocnienia basu to nie jest zwykły equalizer, ponieważ formuje on dźwięk, a nie jedynie podgłaśnia zakres częstotliwości. Po jego włączeniu podkreślane są bardzo niskie "tąpnięcia", jednak nie powoduje to ogólnego wzrostu poziomu sygnału, tak więc nie ryzykujemy przesterowaniem.
Zasada działania jest podobna jak w przypadku efektu stereo - określamy wzmocnienie i maksymalną wartość. Tam, gdzie bas jest już wystarczająco silny, nie zostaje niepotrzebnie przesterowany Ale regulacji najlepiej dokonać przy włączonej opcji "difference", gdzie będziemy słyszeć wyłącznie bas. Najpierw ustawiamy najniższą częstotliwość bo to ona będzie najwyraźniej słyszalna jako "tąpnięcia". Potem określamy próg odcięcia i jeśli chcemy, to również harmoniczne. Tutaj sprawa jest bardzo indywidualna w zależności od naszego sprzętu audio. Po wyłączeniu opcji "difference" powinno być słychać porządnego kopa. Jeśli jest za silny, wystarczy zmniejszyć parametr "strength".
- zmniejszyć wstępne wzmocnienie (pogorszy się dynamika)
- obniżyć wszystkie progi wielopasmowego kompresora (możemy zatracić nasze długo dopasowywane brzmienie)
- zwiększyć moc końcowego ogranicznika (może dojść do pompowania)
Spust
3 komentarze Opublikowano 28 lis 2012 z etykietką kusza, mechanikaElementy składowe
- Chwytak - jak sama nazwa wskazuje chwyta i trzyma cięciwę. Chwytak jest zbudowany z dwóch identycznych stalowych kształtek, rozdzielonych o 10mm aluminiowymi tulejkami i skręconych śrubami 4mm. Ostatnia tulejka jest nieco krótsza, przez co może swobodnie się obracać. Pełni ona rolę rolki, zmniejszającej tarcie pomiędzy chwytakiem, a zapadką. Stanowi też łatwy do wymiany element w przypadku zużycia mechanizmu. Na oś chwytaka działa 100% siły naciągu.
- Zapadka - jest to dźwignia zakończona hakiem, która powstrzymuje chwytak przed swobodnym obrotem. Przełożenie ok. 2.5x ułatwia pokonanie siły tarcia pomiędzy zapadką a chwytakiem. Sprężyna poprawia pewność działania i gwarantuje ponowne zatrzaśnięcie się podczas naciągania. Na oś zapadki działa 40% siły naciągu.
- Język spustowy - element znany z broni palnej, o charakterystycznym kształcie. Nie działają na niego żadne duży siły, więc jego konstrukcja nie jest krytyczna. Jedynym jego zadaniem jest popchnięcie ramienia zapadki i dodatkowa redukcja wymaganej siły dzięki dźwigni.
- Bezpiecznik - obrotowa blokada, uniemożliwiająca ruch języka spustowego i zapadki. Zabezpiecza przed przypadkowym wystrzałem w momencie upuszczenia broni lub dotknięcia spustu.
Zasada działania
- Napinanie cięciwy
W normalnej pozycji zęby chwytaka uniesione są do góry, a on sam obrócony o 15°. Dociśnięcie cięciwy do jego tylnej powierzchni powoduje jego obrót do pozycji 0° i zaskoczenie zapadki na skutek działania sprężyny. Język spustowy przesuwa się nieznacznie do przodu, sygnalizując gotowość do strzału. - Oddanie strzału
Pociągnięcie za spust powoduje uniesienie jego górnego ramienia, które popycha dźwignię zapadki. Jeśli bezpiecznik nie jest załączony, zapadka obraca się o 5°, ześlizgując się z rolki chwytaka. Moment obrotowy powstały na skutek siły przyłożonej poza osią obrotu obraca chwytak o 15°, powodując uniesienie zębów i wypuszczenie cięciwy. Mechanizm jest gotowy do kolejnego naciągnięcia.
Wydajność w liczbach
- redukcja tarcia w miejscu kontaktu zapadki z chwytakiem: 13/32=0.41
- redukcja siły wymaganej do poruszenia zapadki: (27/70)*(41/28)=0.26
Fotki i filmy
A tak działa prototyp. Brakowało jeszcze sprężyny i bezpiecznika.Kusza - wstęp do projektu
12 komentarze Opublikowano 4 lis 2012 z etykietką kusza, mechanikaWytyczne
Cel projektu
Stworzyć solidną kuszę o naciągu 50-80kg, strzelającą celnie bełtami na odległość min. 50m, o donośności min. 300m.Budżet
100zł, max. 150zł, nie wliczając kupna ewentualnych elektronarzędzi. Przewiduje się wypożyczenie spawarki i wiertarki stołowej na 1 dzień w celu wykonania krytycznych podzespołów.Użyte materiały
Rezygnacja z tradycji i historyczności na rzecz lekkich i wytrzymałych materiałów, takich jak aluminium, sklejka i włókna szklane zapewni lepszą wytrzymałość i wydajność.Kluczowe etapy:
- Zaprojektowanie wysokiej klasy mechanizmu spustowego
- Wykonanie kolby i osadzenie w niej łuczyska z cięciwą
- Zaprojektowanie szybkiego i kompaktowego systemu naciągowego
Rzeczy do wzięcia pod uwagę
Spust
Łuczysko
Cięciwa
Najważniejszą cechą cięciwy jest jej nierozciągalność, dzięki czemu nie wytraca w ten sposób energii podczas strzału cięższą amunicją. Bardzo ważna jest też wytrzymałość mechaniczna - nie powinno zbyt szybko dochodzić do strzępienia się albo prucia linki.
Łoże
Rama kuszy o takim naciągu musi być wytrzymała, więc tanie, miękkie drewno sosnowe nie zda egzaminu. Inne materiały niż drewno raczej nie wchodzą w grę z powodu masy, ceny lub trudności w obróbce. Łoże musi wytrzymać nie tylko ogromne naprężenia podłużne, ale także poprzeczne, podczas naciągania cięciwy za pomocą dźwigni.
Mechanizm naciągowy
- Osobna linka zakończona uchwytami, a na niej haczyki z bloczkami.
Wzmocnienie: 2x
Zalety: prostota, szybkość.
Wady: wymagana spora siła, potrzebny mechanizm zwijający po użyciu - Dźwignia ciągnąca cięciwę, przymocowana do kuszy.
Wzmocnienie: 2-3x
Zalety: szybkość działania
Wady: ciągnie cięciwę ukośnie, co wymaga solidniejszej ramy - Dźwignia pchająca cięciwę, doczepiana do kuszy
Wzmocnienie: 3-4x
Zalety: szybkość działania
Wady: spory drewniany element, który trzeba targać ze sobą - Winda z zapadką
Wzmocnienie: 10x
Zalety: naciąg zerowym wysiłkiem, można przerwać naciąganie w połowie
Wady: bardzo powolne rozwiązanie, wymaga zwinięcia windy po użyciu - Gwintowany pręt
Wzmocnienie: 20x
Zalety: naciąg zerowym wysiłkiem, dobrze integruje się z kontrukcją, możliwość współpracy z silnikiem elektrycznym!
Wady: bardzo wolny czas działania - Zębatka z korbą
Wzmocnienie: 2-10x
Zalety: W miarę szybkie działanie, nieduża wymagana siła
Wady: duże skomplikowanie konstrukcji (wymaga przekładni i zębatki)
Znajdywacz słów
0 komentarze Opublikowano 25 paź 2012 z etykietką programowanieProgram wydawać się może, że bardziej przydatny byłby krzyżowkowiczowi, niż elektronikowi-hobbyście, ale pozory mylą. Jak wiadomo, na wyświetlaczach 7-segmentowych możemy nie tylko przedstawiać cyfry, ale także coś, co wygląda jak litery. Znalazłem na Wikipedii spis wszystkich możliwych kombinacji segmentów i sporządziłem na tej podstawię listę liter, które można wyświetlić na prostym wyświetlaczu: ABCDEFGHIJLŁNOPRSUYZ. Zaciekawiło mnie ile słów mogę zbudować z tak ograniczonej puli.
Napisałem zatem program, który bada listę istniejących słów pod kątem występowania w niej dozwolonych liter. Użyłem listy PWN-u, pod adresem http://www.sjp.pl/slownik/po.phtml. Ma ona kodowanie windows-1250, ale możemy użyć każdej innej, np. w UTF-8 - ważne, żeby miała po prostu zapisane słowo pod słowem (żadnych przecinków, tabulatorów itp.). Listę wynikowych słów program zapisuje do pliku (bo może ich być bardzo dużo).
Program jest w wersji konsolowej dla Windows. Wymaga .NET 4.0, ale pewnie jest on już zainstalowany w Twoim komputerze.
Z kopytka powstaje toyota i 73 inne słowa. |
Oto lista parametrów, wyciągnięta z pomocy:
findwords -d PlikSłownika -l ListaLiter [-e Kodowanie] [-o PlikWyjściowy]
Gdzie:
-d: ścieżka do pliku słownika, gdzie każde słowo jest w kolejnej linii
-l: lista liter, podana jednym ciągiem
-e: kodowanie słownika (w formie takiej, jak wpisuje się w HTML, np. UTF-8).
Jeśli nie podano, Windows-1250 - typowe kodowanie listy słów PWN-u
-o: ścieżka do pliku wyjściowego.
Jeśli nie podano, zostanie użyta nazwa słowa.txt
np.
findwords -d słowa-win.txt -e UTF-8 -l ABCDEFGHIJLNOPSUYZ
-o "%HOMEDRIVE%%HOMEPATH%\Desktop\7segment.txt"
Program operuje równolegle na wszystkich możliwych procesorach, więc wyszukiwanie słów odbywa się całkiem szybko - zwykle to kilka-kilkanaście sekund. Podsumowując, wynik eksperymentu trochę mnie zawstydził - ja przez minutę potrafiłem wymyślić jedynie kilka słów, które da się ułożyć z tych liter, a komputer znalazł ich kilkadziesiąt tysięcy i to w 8 sekund :D Tak więc aplikację uznaję za przydatną.
Link do programu:
http://www.mediafire.com/?84g1c1dj905jz7b
Link do list słów autorstwa PWN:
http://www.mediafire.com/?d0bq97g7rcbulq3
Impulsowa przetwornica stałoprądowa
10 komentarze Opublikowano 24 paź 2012 z etykietką elektronikaNazwa brzmi dość groźnie, ale to nieskomplikowane urządzenie, którego zadaniem jest przy jak najmniejszych stratach utrzymać stały prąd w obwodzie wyjścia, niezależnie od obciążenia i napięcia wejściowego.
Trochę teorii
Po co to i dlaczego? Otóż do zasilania mocnych diod LED, które można znaleźć w nowoczesnych latarkach. To niezawodne i wydajne źródła światła, ale jest jeden haczyk, bo powinny być zasilane stałym prądem. Do klasycznej latarki wkładamy zwykle 2 paluszki, które dają w miarę stałe napięcie 3V, które zasila żarówkę. Dlaczego w przypadku diod ten patent by się nie sprawdził? Otóż wszystkie diody mają bardzo stromą charakterystykę. Powoli zwiększając napięcie, trafimy w końcu na taki punkt, w którym pobierany prąd gwałtowanie podskoczy. Wystarczy, że nasze bateria będą miały o 0.1V więcej, aby prąd podskoczył o kilkadziesiąt mA, uszkodzi cenną diodę. Dlatego lepiej patrzeć na prąd, niż starać się precyzyjnie wyregulować napięcie, które waha się z egzemplarza na egzemplarz i w dodatku zależy jeszcze od temperatury.Jak to się robi? Na 2 sposoby - liniowo i impulsowo. Regulator (stabilizator) liniowy to złożona z 2-3 elementów prosta konstrukcja, oparta np. układzie LM317, która zachowuje się jak "inteligentny rezystor", zmieniając swą oporność tak, aby w obwodzie płynął stały, ustalony prąd. Dzieje się to poprzez spadek napięcia na wewnętrznym tranzystorze, którego nadmiar wydziela się w postaci ciepła. Zatem przy zasilaniu trzywatowej diody o napięciu przewodzenia ~3V prądem 1A z akumulatora 12V będziemy mieć do wytracenia aż 9W ciepła. Sprawność takiego układu wynosi 3V / 12V = 25%. Bardzo słabo. Ale może przynajmniej na nim coś usmażyć.
Problem sprawności rozwiązują przetwornice impulsowe. W liniowych elementem wykonawczym jest mocny tranzystor, którego stopień otwarcia ustala płynący prąd i to na nim odbywa się spadek napięcia i wytracanie energii w postaci ciepła. W przetwornicy impulsowej też znajdziemy tranzystor, ale pracuje on w inny sposób - w pełni otwiera się i zamyka kilkadziesiąt tys. razy na sekundę, a regulacja napięcia odbywa się poprzez dobór stosunku czasu otwarcia do zamknięcia. Skąd taki dziwny pomysł? Otóż jak wiadomo tranzystor w stanie przewodzenia generuje bardzo mały spadek napięcia (typ. 0.2V, max. 1V), więc grzeje się dużo, dużo mniej, niż gdyby był otwarty do połowy.
Jednak pojawia się tu mały problem - taki układ wytwarzałby prąd zmienny o przebiegu prostokątnym, niezbyt zdatny do zasilania czegokolwiek poza żarówką. Aby temu zaradzić, szeregowo montuje się cewkę, która stanowi magazyn energii w momencie, kiedy tranzystor wykonawczy jest zamknięty. Typowo dodaje się też szybką diodę półprzewodnikową, aby zabezpieczyć obwody przetwornicy przed impulsem napięcia o odwrotnej polaryzacji, pojawiającym się w momencie wyłączenia cewki, a także kondensator, dodatkowo wygładzający napięcie wyjściowe. Cały proces włączania i wyłączania cewki odbywa się kilkadziesiąt tys. razy na sekundę, więc efekt zlewa się w stabilny prąd stały, który może zasilać nie tylko diody, ale nawet wrażliwe mikrokontrolery.
Cewka dzięki swojej zdolności magazynowania energii odciąża przetwornicę (nie musi ona wtedy pobierać prądu), przez co w idealnym (ale niestety nierealnym) układzie dochodzi do takiej konwersji, że Napięcie wejściowe × prąd wejściowy = napięcie wyjściowe × prąd wyjściowy. Tak więc żądna energia nie marnuje się w postaci ciepła. W praktyce jest to bardzo mała ilość - 10-20% na dobrze zaprojektowanej płytce.
CC SMPS, czyli constant current switched-mode power supply
Zaprezentowany układ oparty jest na kostce LM2576. To wyjątkowo tania (~5zł), prosta w złożeniu (5 elementów) i efektywna (η typ. 80%) przetwornica w przyjaznej obudowie TO-220.Są dwie wersje układu - regulowana i z predefiniowanym napięciem. Nas interesuje ta pierwsza, gdyż posiada pin FEEDBACK, pełniący kluczową rolę w stabilizacji napięcia wyjściowego. Niestety ani nota katalogowa, ani wujek Google nie opisują sposobu stabilizacji prądu. Okazuje się to jednak całkiem proste, tylko trzeba odejść od typowej aplikacji LM2576.
Ale najpierw kilka zdań na temat roli pinu FEEDBACK. Jest to wejście służące przetwornicy do pomiaru napięcia wyjściowego, aby mogła na jego podstawie skorygować swoje parametry pracy (głównie stosunek czasu włączenia do wyłączenia). Dlaczego ten pin jest wyprowadzony, a pomiar nie odbywa się wewnątrz układu scalonego, jak np. w stabilizatorze liniowym 7805? Ano po to, żebyśmy mogli sobie pokombinować :) Przetwornica oczekuje na tym pinie 1.23V i zrobi wszystko co w jej mocy, żeby tyle tam było. Nie na wyjściu, tylko na pinie FEEDBACK. Gdybyśmy chcieli stabilizować napięcie, wstawilibyśmy dzielnik, który dostarczałbym jakąś część napięcia wyjściowego do pinu FEEDBACK, np. 10%, przez co otrzymalibyśmy stabilne 12.3V. A jak stabilizować prąd? Wymyśliłem dwie wersje - prostą i optymalną.
Policzmy teraz jak ustalić prąd 700mA. Przy takim prądzie na rezystorze 0.1Ω mielibyśmy spadek 0.07V. Jakie musi być wzmocnienie, aby wyszło z tego 1.23V? Mniej więcej 1.23÷0.07=17.6. Zatem aby uzyskać prąd 0.7A należy dobrać wzmocnienie 17.6x i rezystor pomiarowy 0.1Ω. A co ze stratami? 0.7A×0.1Ω=0.07W. To tak śmiesznie niska wartość, że w porównaniu do 3W pobieranych przez diodę, jest kompletnie niewyczuwalna :) Największe straty generuje przetwornica (dla czegoś musi kosztować tylko te 5zł :)) - średnio 1W na 1A p W wyniku pomiarów obliczyłem sprawność tej konstrukcji na η≈75%, przy czym rośnie ona wraz z pobieranym prądem.
Ta wersja daje nam też możliwość płynnej regulacji prądu. Można zauważyć, że potencjometr zapewnia bardzo nieliniowe wzmocnienie, ale przez to prąd jest dużo bardziej liniowy (takie tam skomplikowane wzory i coś tam pewnie w mianowniku :P). Dla R2=100kΩ i potencjometru 50kΩ uzyskujemy zakres ~0-1.25A, czyli całkiem w sam raz do zasilania diód mocy.
Jeśli chcemy iść w wyższe prądy, skorzystajmy z wzoru I=(1.23/Rsc)/(1+R2/R1). Dla ciekawskich: dla układu bez wzmacniacza wzór to tylko I=1.23/Rsc, bo pomiar odbywa się bezpośrednio na rezystorze Rsc, więc korzystamy z czystego prawa Ohma. W wersji ze wzmacniaczem wzmacnia on napięcie na Rsc zgodnie ze wzorem na wzm. nieodwracający, czyli A=(1+R2/R1) razy, zatem "pomaga" przetwornicy A-krotnie, stąd dzielenie przez tą wartość. W praktyce nie jest to super dokładny wzór, bo w grę jeszcze wchodzi napięcie offsetowe i inne niedoskonałości wzm. op., ale do orientacyjnego ustalenia zakresu wystarcza, a dokładnej regulacji możemy dokonać potencjometrem.
Mała uwaga odnośnie źródeł prądowych: nigdy, przenigdy nie podłączajmy do nich diod kiedy są włączone. Bez obciążenia na wyjściu każdego źródła prądowego pojawia się maksymalne możliwe napięcie. To nie problem, dopóki nie ma kondensatora w obwodzie wyjścia, ponieważ ładuje się on wtedy tym maksymalnym napięciem i oddaje je momentalnie pierwszej podłączonej rzeczy, powodując przepływ bardzo dużego prądu na ułamek sekundy. To wystarcza, aby spalić cenny element. Niestety kondensator wyjściowy jest niezbędny dla zagwarantowania stabilnej pracy przetwornicy i nie można go pominąć. Zatem zawsze pamiętajmy, aby najpierw podłączać diodę, a dopiero potem włączać zasilanie tego typu przetwornicy.
Domofon otwierany kodem Morse'a
3 komentarze Opublikowano z etykietką elektronikaModuł wejściowy
Moduł kontrolny
Moduł wyjściowy
Zasilacz stabilizowany im. Rurka z TVN-u
4 komentarze Opublikowano 14 paź 2012 z etykietką elektronikaTen zasilacz jest wersją deluxe mojego poprzedniego, sprawdzonego modelu, który służył mi 2 lata. Konstrukcja nie jest specjalnie wyszukana, ale dzięki temu łatwo wszystko naprawić, co jest ważne w zasilaczu laboratoryjnym. Urządzenie posiada 2 sekcje - jedną regulowaną, a drugą ze stałym napięciem 5V. Obie wyposażone są w ogranicznik prądowy, który w przypadku sekcji regulowanej jest wielozakresowy, z dodatkowymi zakresami dla różnych diod LED. Regulacja napięcia odbywa się w płynny sposób, z możliwością wyboru konkretnych "typowych" lub "akumulatorowych" napięć, bo zasilacz może służyć też jako uniwersalna ładowarka. Można ładować 1 celę NiMH, 1 lub 4 cele Li-ion lub 12-woltowy akumulator ołowiowy.
- Precyzyjnie dobrane napięcia predefiniowane: 1.5V, 3.3V, 4.2V, 5V, 9V, 12V, 14.4V, 16.8V
- Możliwość dokładnego ustawienia dowolnego napięcia za pomocą potencjometrów
- Ogranicznik prądowy 10mA, 20mA, 50mA, 100mA, 250mA, 350mA, 500mA, 700mA, 1A z przydatnymi dla LED-ów wartościami
- Dodatkowe wyjście 5V z możliwością ograniczenia prądowego do 20mA
- Podświetlane przyrządy: woltomierz i dwuzakresowy amperomierz.
Schemat ideowy |
W zasilaczu wykorzystano popularne stabilizatory liniowe LM317 w funkcji regulatora prądu i regulatora napięcia. Po wyprostowaniu przez prostownik mostkowy, prąd przepływa przez rezystory pomiarowe RSC, które w ilości 1 lub 2 można wybrać za pomocą przełącznika wyboru zakresu. Napięcie odkładające się na nich, ograniczone do ~0.5V przez dwie diody krzemowe, zasila miliwoltomierz pełniący funkcję amperomierza.
Dalej znajduje się pierwszy stabilizator w konfiguracji ogranicznika prądowego, gdzie jego rezystor został zastąpiony przełącznikiem obrotowym S1 i całą gamą rezystorów, dzięki czemu można wybierać z predefiniowanych wartości ograniczenia. Jeśli zależy nam na jak największym prądzie, można obejść ogranicznik za pomocą przełącznika S2.
Za ogranicznikiem naturalnie znajdziemy regulator napięcia w typowej konfiguracji. Na schemacie narysowano 1 potencjometr wieloobrotowy, ale równie dobrze sprawdzi się kombinacja szeregowa dwóch potencjometrów o wartościach będących w proporcji 1:10.
Kondensator wyjściowy ma niewielką wartość aby chronić podłączane elementy, gdy polegamy na zabezpieczeniu prądowym. Scenariusz zakłada napięcie ustawione na 25V i ogranicznik na 10mA. W momencie podłączenia obciążenia, np. diody LED, popłynąłby przez nią chwilowo duży prąd z naładowanego do 25V kondensatora. Dlatego wartość kondensatora wyjściowego jest taka, by wyeliminować wzbudzanie się stabilizatora i nic ponadto.
Stałe napięcie 5V powstaje dzięki stabilizatorowi 7805. Tutaj również na wyjściu znajdziemy mały kondensator, ponieważ obwód zawiera ograniczenie prądowe. Zbudowane jest ono na miniaturowym LM317L w funkcji ogranicznika prądowego w typowej konfiguracji, ustawionego na 20mA. Można go obejść przełącznikiem S3 i wtedy ogranicza nas już jedynie wydajność układu 7805. Niestety przy jednym uzwojeniu transformatora zasilającego jest ona niska, ponieważ stabilizator musi średnio wytracić w postaci ciepła około 25V różnicy, ale na szczęście przy zasilaniu układów logicznych nie odczuwa się tego.
W środku... Sporo kabli. W sumie nie ma czym się chwalić :P |
A co do nazwy... :) Ogólnie mówiąc, budowa tego zasilacza była istną drogą przez ciernie. Podczas jego budowy naprzeklinałem się przez niego tak, jak Durczok naprzeklinał się przez Rurka :P
Lampka RGB
3 komentarze Opublikowano 4 paź 2012 z etykietką elektronikaNajprostszy trik na poprawienie efektu "wow", jaki sprawia układ, to dodanie do niego czegoś świecącego. Opisywany układ robi 3-krotnie większe wrażenie, ponieważ używa trójkolorowych diod RGB :) Wykorzystuje je bez żadnego konkretnego celu, po prostu aby sobie poświecić na płynnie zmieniający się kolor.
Lampka oparta jest na mikrokontrolerze ATTiny13, taktowanym wewnętrznym zegarem 9.6Mhz. Program, napisany w C, w pętli zapala kolejne składowe kolory (czerwony, zielony i niebieski) na odpowiednio długi czas, który przekłada się na ich średnią jasność. Takie rozwiązane w przeciwieństwie do typowego PWM zapewnia wyższą jasność, bo w dowolnym momencie zawsze pali się w pełni jeden kolor R/G/B - nie ma momentów, kiedy diody są ciemne. Dzięki temu pobór prądu jest stały, a zakłócenia mniejsze.
Proporcje czasów świecenia poszczególnych kolorów ustalane są przez funkcję uruchamianą co pewien czas w przerwaniu timera. Timer dodatkowo sprawdza stan przycisku zatrzymującego zmianę koloru oraz odczytuje przez ADC stan potencjometru regulacji tempa i na jego podstawie kalibruje swoją częstotliwość. Jak widać to sporo operacji, ale z uwagi, że wykonują się one bardzo rzadko w porównaniu do operacji z pętli głównej (czyli przełączania kolorów), nie zakłócają one płynności animacji.
Schemat to nic odkrywczego - mikroprocesor steruje trzema tranzystorami kluczującymi równolegle połączone diody. Daje to średni stały pobór prądu ~80mA. Rezystor R8 może nie być wymagany, ale z dziwnych przyczyn nie mogłem programowo aktywować pull-upa w mikroprocesorze.
Kompresor czasowy
0 komentarze Opublikowano 29 cze 2012 z etykietką programowanieJednym zdaniem: program usuwa fragmenty filmu, gdzie nic się nie dzieje. Do czego może się przydać? Przypuśćmy, że filmujemy 5 godzin widoku za oknem w oczekiwaniu na jakieś ciekawe wydarzenie. Normalnie trzeba przejrzeć cały nagrany materiał i wyciąć fragmenty, gdzie coś się dzieje. Ten program robi to automatycznie, korzystając z algorytmu wykrywania ruchu. W pliku wynikowym pozostają same akcje, a bezruch zostaje usunięty.
Programu można używać też do monitorowania wejść, ulic itp. Jeśli ktoś będzie przechodził, zostanie zachowany w pliku wynikowym.
Interfejs przedstawia się w ten sposób:
Program korzysta z bibliotegi AForge.net, która zawarta jest w paczce.
Link do pobrania: http://www.mediafire.com/download.php?m52hcdqxpqas9sa
Dekompozytor rezystorów
0 komentarze Opublikowano z etykietką programowanieTen groźnie brzmiący program to bardzo przydatne każdemu elektronikowi narzędzie w formie pluginu do Excela. Dodaje on dwie nowe funkcje: DecomposeE12 i DecomposeE24, które dokonują dekompozycji zadanej rezystancji na kombinację szeregową lub równoległą rezystorów z typoszeregu E12 lub E24.
Funkcje te przyjmują jeden parametr - wymaganą rezystancję. Za to zwracają wartości w postaci tablicy: typ kombinacji (series/parallel), R1 i R2 (wartości oporników biorących udział w kombinacji) i faktyczną oporność wynikłą z tego połączenia. Dodatkowo w kolejnych wierszach dostajemy 4 propozycje o coraz mniejszej trafności.
Słowo przypomnienia na temat funkcji tablicowych w Excelu.
- Zaznaczamy zakres, w którym mają się pojawić wyniki.
- W pasku formuł wpisujemy nazwę funkcji tablicowej, w tym przypadku DecomposeE24()
- Jako argument podajemy nazwę komórki z żądaną rezystancją
- Naciskamy Shift+Ctrl+Enter, co zatwierdza formułę i wyniki obliczeń umieszcza w zaznaczonym przez nas fragmencie
Plugin oblicza 5 kombinacji. Jeśli potrzebujemy np. tylko jednej, zaznaczamy tylko jeden wiersz.
Instalacja jest prosta:
- Kopiujemy plik ResCalcAddin.xll w jakieś bezpieczne miejsce
- Wchodzimy w opcje Excela
- Na karcie "Dodatki" na samym dole wybieramy "Dodatki programu Excel" i klikamy "Przejdź"
- Klikamy "Przeglądaj" i wskazujemy nasz plugin
Link do pobrania: http://www.mediafire.com/download.php?ygn1jl6a71ojyx7
Archiwum bloga
-
▼
2012
(11)
- ► października (5)
Kategorie
- elektronika (5)
- kusza (2)
- mechanika (2)
- programowanie (3)
W planach
- Herbatron 2
- Programowalny wyzwalacz do lamp błyskowych
- Zegar/kalendarz/termometr na lampie VFD
- Transmiter kodów RC5 sterowany klaśnięciami