Автор: monsoa
Использование AVR с передатчиками радиоуправления
Многие меня спрашивают, как без дорогих модулей использовать сигнал приемника радиоуправляемых моделей для своих целей, например, включения БАНО (Бортовые аэронавигационные огни) на модели самолета или подсветки на квадрокоптере. Я решил привести пример использования микроконтроллеров AVR для этих целей.
Для управления, к примеру БАНО, с выключателя передатчика я буду использовать небольшой модуль Digispark Attiny85. Памяти и архитектуры МК Аttiny85 будет достаточно для моей цели:
Вес такого модуля всего 1,8 граммов. Питание на модуль можно подать двумя способами:
- На борту платы установлен линейный регулятор напряжения LM7805 питание на регулятор приходит с пина VIN, поэтому можно подключить напрямую с аккумулятора до 35В, однако будьте внимательны, в некоторых моделях могут быть установлены другие регуляторы, поэтому сначала убедитесь в его модели и посмотрите максимальное входное напряжение по datasheet. Минимальное будет в частых случаях 5+1,25 = 6,25 В. Если будет ниже, регулятор будет занижать выходное напряжение. Допуски на изготовление могут быть разные, поэтому гарантировано при 7В на входе будет 5В на выходе.
- Подать питание 5В на P3 куда по умолчанию выведен плюс питания от порта USB.
Использовать выводы микроконтроллера для питания светодиодной ленты не правильно на выходе платы МК всего до 40мА, этого хватит на два светодиода. Поэтому необходимо использовать силовые ключи — MOSFET либо оптопару. Подбирать необходимо по вашим потребностям. Я к примеру нашел MOSFET с двумя n-каналами в одном корпусе IRF5852TRPBF.
Если совсем по фэн-шую, то необходимо подключить к аккумулятору линейный регулятор LM7812, от него подвести питание на светодиодную ленту и модуль Digispark Attiny85. Такое подключение обеспечит стабильность питание. Напомним, что мы используем N-канальный MOSFE, это значит, что мы замыкаем землю.
Чтобы подключить Digispark вам необходимо установить драйверы, ссылка для скачивания в конце статьи, внести ссылку репозитария в Arduino IDE и установить платы через менеджер плат. Полезное видео по установке драйверов и прошивки данной платы по ссылке после статьи.
В виду того, что у Digispark свой бутлоадер, подключиться к нему и проводить отладку через COM порт, в привычном понимании, не получится. Поэтому отладку скетчей лучше проводить через, к примеру, Arduino Uno. Далее на своем примере я покажу, как использовать команды для считывания данных с порта приемника и проводить преобразования на свое усмотрение.
Подключим приемник к плате Arduino Uno, питание 5В и землю берем с платы, сигнальный провод подключаем к порту 2. Выбор порта в приемнике зависит от ваших целей, я использовал порт 3 это стик газа на передатчике. Далее используем следующий код:
#define inPutPin1 2
unsigned long duration;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(inPutPin1, INPUT);
}
void loop() {
duration = pulseIn(inPutPin1, HIGH);
Serial.println(duration);
delay(1000);
}Команда PulseIn будет считывать данные с порта каждую секунду по изменению входного сигнала, в нашем случае постоянно, я использовал задержку в секунду, чтобы в мониторе порта сделать скриншот:
На картинке значение 990 соответствует 0% положения стика газа, 1480 — 50%, 1965 — 100%. В зависимости от качества исполнения стиков аппаратуры значения будут колебаться в этих пределах с большей или меньшей точностью.
Теперь мы можем использовать собранные данные для дальнейшего использования.
Я использовал лазерный модуль, которым я буду управлять и подключил его к P1 платы Digispark. Сигнал с приемника буду снимать в P0.
И так получаем следующий код:
#define inPutPin1 0
#define outPutPin1 1
unsigned long duration;
void setup() {
pinMode(inPutPin1, INPUT);
pinMode(outPutPin1, OUTPUT);
digitalWrite(outPutPin1, LOW);
}
void loop() {
duration = pulseIn(inPutPin1, HIGH);
if (duration > 1480) {
digitalWrite(outPutPin1, HIGH);
}
if (duration < 1480) {
digitalWrite(outPutPin1, LOW);
}
}Из кода следует, что если положение стика газа выше 50% мы включаем лазерный модуль, если ниже — выключаем:
Так как у нас P1 с ШИМ мы можем плавно регулировать яркость лазерного модуля, для этого нужно использовать следующий код:
#define inPutPin1 0
#define outPutPin1 1
unsigned long duration;
void setup() {
pinMode(inPutPin1, INPUT);
pinMode(outPutPin1, OUTPUT);
digitalWrite(outPutPin1, LOW);
}
void loop() {
duration = pulseIn(inPutPin1, HIGH);
if (duration >= 1050) {
duration = map(duration, 1050, 1965, 0, 255);
analogWrite(outPutPin1, duration);
}
else {
digitalWrite(outPutPin1, LOW);
}
}В коде я использовал условие для проверки значения, чтобы в минимальном пороге лазерный модуль отключался совсем.
Примерно так выглядит схема использования двух сигналов и двух выводов для управления светодиодными приборами. Спустя время зайдя на сайт я увидел, что не хватает контакта земли в схеме. Земля соединяет минус аккумулятора и ноги №3 от мосфетов. Прошу учесть.
Светофор на Arduino
Пару лет назад я собрал для детки светофор, чтобы играть в ПДД. Собрал я его быстро, на коленке, микроконтроллер использовал Arduino Nano V3 с чипом Atmega 168P. Схема была достаточно простая, на заре работы с МК я достаточно основательно подошел к написанию прошивки, которая была утеряна, остался только файл для загрузки.
На видео первый прототип светофора и его работа.
В коде не используется команда delay, эта команда «подвешивает» контроллер, занимает операционное время на указанную задержку. Именно по этой причине светофор работает по двум циклам параллельно используя временные метки.
Я выложил видео на Youtube и спустя пару лет мне начали писать и просить прошивку, однако, как я и говорил ранее, она была утеряна. Сегодня я решил разработать еще один вариант светофора. Для управления я буду использовать Attiny84, светофор способен подключаться в сеть протокола I2C, имеет встроенный аккумулятор на 2400 мАч и возможностью подзарядки от Micro-USB. Контроллер прошивается через программатор USB ASP для которого разъем IDC-10 размещен на плате управления. Все это располагается в напечатанном, на 3D принтере, корпусе. Корпус светодиодов тоже напечатан, размещается на гибком кабеле.
И вот наш красавец в модели:
Ниже приведена схема платы управления, получилась достаточно простая, на ней я расположил микроконтроллер, кнопку, выводы под светодиоды, разъем для I2C с индикатором работы, разъем программатора, блок питания и зарядки литий-полимерного аккумулятора.
Через несколько дней я заказал комплектующие, платы и печать корпуса.
Заказанная плата с известного поставщика JLCPCB:
Качество печатной платы на высоте.
Напечатанные детали на 3D принтере. Кнопка напечатана специальным образом, чтобы она функционировала, была подпружинена и не требовалось дополнительной работы по ее установке.
Фотографии сборки. Чтобы ускорить сборку я не стал размещать модуль зарядки аккумулятора и питания в основной схеме, поэтому подготовил под него отверстия для соединения с основной платой. Для снижения трудозатрат с пайкой резисторов на платах со светодиодами, разместил резисторы на основной плате перед площадками под пайку соединительных проводов. Джампер питания предназначен для переключения перед прошивкой, чтобы исключить сбои при заливке прошивки в микроконтроллер.
Небольшое видео работы светофора
По умолчанию длительность цикла работы 6 с, интервал мигания желтого и зеленого 700 мс, задержка между переключениями 2 с. Вы можете сообщить мне, если желаете другие интервалы.
При сборке я обнаружил небольшие недоделки и решил внести сразу изменения в схему и печатную плату:
Также я добавил возможность регулирования длительности основного цикла (RV1) в пределах 0-90 с, интервала мигания желтого и зеленого (RV2) в пределах 0-15 с, и задержки в переключениях (RV3) в пределах 0-15с. Чтобы расположить резисторы я заменил разъем программатора с 10-пинового на 6-пиновый. Добавил главный выключатель. Внес изменение в платы светодиодов перераспределил дорожки для более удобного монтажа. Увеличил размеры корпуса светодиодов, уж очень все плотно вмещается.
Внимание HEX файл и предназначен для загрузки через программатор.
Недорогой компьютер для работы в CAD
Мне понадобился дополнительный компьютер для работы в CAD/CAM системах. После подсчета стоимости ноутбука и системного блока, я стал определяться, что конкретно мне нужно в этих компах и, что я могу с ними потом сделать. Сейчас тенденция развития технологий такая — вчера ТОПчик, завтра плинтус. Стоимость рабочей лошадки перевалила за 100 000 р. Ноутбук это хорошо, можно взять к друзьям, что-то показать и разработать, однако разрабатывать на мониторе 13-15″ против 29″ совсем печально. На счет системного блока совсем все не одназначно, после выхода Rysen7 началась очередная грызня между пользователями. И все же не признаю я ничего кроме топовых камней Intel, это как продукция Apple. Десктоп это, конечно, гибкость комплектации, однако гроб не хотелось.
Неспешно я искал комп и нарвался на Super Compact PC. Был я весьма удивлен, что его снабжают камнем Intel Core i9-8950HK. Я залез в сравнительные тесты с Intel Core i7-8700K. По тестам i9 уступал последнему в среднем 8-10%. В компьютере нет дискретной карты используется UHD 630. Попросил знакомого компьютерщика посмотреть внимательно это ПК, он дал добро, сошлись, что будем заказывать без модулей памяти и носителей. Через 14 дней после заказа это чудо приехало.
Итак, вот это красавец в комплекте:
И немного фотографий продавца:
И так характеристики:
Возможные конфигурации при заказе:
На борт своего малыша я поставил две планки CRUCIAL 16GB PC21300 DDR4 SO-DIMM, SAMSUNG 970 EVO PLUS 250GB M.2 PCIE для системы и WD Blue WDS500G2B0A 500Гб, 2.5″, SATA III для хранения данных. У меня был 7200 на 500 Гб, когда я увидел как он работает, решил не рисковать.
Так же, у меня был вопрос к термопасте на процессоре и вообще к охлаждающей способности, провел тесты в AIDA64:
За 10 минут теста проц нагрелся до 80 градусов и прибывал в таком состоянии. После отключения теста проц охладился до 55 градусов за 2,5 минуты. После тестирования корпус нагрелся, как я понимаю, память и диски нагреваются именно из-за отвода тепла только с процессора. Тут я бы добавил радиаторы на системный диск, память и внедрил кулеры для охлаждения корпуса, и подключил бы их параллельно основному, есть ли выводы на материнке я не смотрел, вернусь к этому позже.
Провел тесты в AIDA64, как и показывали в тестах разница от 8700 примерно 8-10%. Тестирование показывает, что есть еще два разъема под установку планок памяти, однако материнка не поддерживает. Пока и так достаточно.
Зашел в SolidWorks, запустил рендеринг, вуаля, деталь со сложной поверхность за 30 секунд в наилучшем качестве. Несложные настройки реестра помогли запустить RealView на карточке UHD 630.
Мне кажется этому компу не хватает резервной батареи , хотя бы минут на 10, для обычного выключения системы. Возможно я сделаю для него резервный аккумулятор на 3х 18650, чтобы работал в разрезе блока питания с компом без установки внутрь.
И так подведем итоги:
- Системный блок — 37 500 р.
- 2 модуля памяти — 12 900 р.
- SSD для системы — 5 900 р.
- SSD для данных — 5 700 р.
Итого 62 000 для ПК который уверенно работает в CAD\CAM системах. Считаю это ПК достойный выбор для рабочего места. Кому интересно, выбрать конфигурацию и купить чудо ПК можно по ссылке.
Карманный осцилограф DSO138
Для тренировки и мелких работ приобрел себе карманный одноканальный осциллограф DSO138. Осциллограф разработан на основе микроконтроллера STM32F103C8
Это 32 битный микроконтроллер, базирующийся на ARM 32-bit Cortex™-M3 ядре Максимальная частота работы 72МГц, также он имеет 2 x 12-bit, 1 μs АЦП. DSO138 имеет открытый код для разработки прошивки. На плате есть специальный тестовый отвод для калибровки меандра.
Осциллограф доступен в нескольких вариантах: Собранный с акриловым корпусом или собранный без корпуса, или как конструктор для самостоятельной сборки. Так же можно купить акриловый корпус отдельно. Хоть DSO138 и поставляется с заводским щупом, все же я не стал бы на него рассчитывать, поэтому я приобрел себе дополнительный щуп. 
Щуп P6100 поставляется с разными кольцами и насадками, отдельно калибруется, имеет переключатель 1:10 МОм.
Осциллограф питается от 9-12В блока питания или аккумуляторов, планирую прикрепить на заднюю стенку 11.1V Li-Po 3S аккумулятор собранный из трех элементов по 1500мАч. При некоторой доработке проставок корпуса, можно разместить элементы между платой и задней стенкой. Зарядку можно проводить от встроенного регулятора напряжения.
Для доработки корпуса напечатал кнопки для выбора режимов, оригинальные мне не очень понравились.
В этой статье представлен обзор по сборке конструктора, качество рабочих характеристик и сравнение с 4-x канальным DS203.
Простая схема ШИМ-регулятора на таймере NE555
С микросхемой NE555 (аналог КР1006) знаком каждый радиолюбитель. Её универсальность позволяет конструировать самые разнообразные самоделки: от простого одновибратора импульсов с двумя элементами в обвязке до многокомпонентного модулятора. В данной статье будет рассмотрена схема включения таймера в режиме генератора прямоугольных импульсов с широтно-импульсной регулировкой.
Схема и принцип её работы
С развитием мощных светодиодов NE555 снова вышла на арену в роли регулятора яркости (диммера), напомнив о своих неоспоримых преимуществах. Устройства на её основе не требуют глубоких знаний электроники, собираются быстро и работают надёжно. Известно, что управлять яркостью светодиода можно двумя способами: аналоговым и импульсным. Первый способ предполагает изменение амплитудного значения постоянного тока через светодиод. Такой способ имеет один существенный недостаток — низкий КПД. Второй способ подразумевает изменение ширины импульсов (скважности) тока с частотой от 200 Гц до нескольких килогерц. На таких частотах мерцание светодиодов незаметно для человеческого глаза.
Схема ШИМ-регулятора с мощным выходным транзистором показана на рисунке. Она способна работать от 4,5 до 18В, что свидетельствует о возможности управления яркостью как одного мощного светодиода, так и целой светодиодной лентой. Диапазон регулировки яркости колеблется от 5 до 95%. Устройство представляет собой доработанную версию генератора прямоугольных импульсов. Частота этих импульсов зависит от ёмкости C1 и сопротивлений R1, R2 и определяется по формуле: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Гц Принцип действия электронного регулятора яркости заключается в следующем. В момент подачи напряжения питания начинает заряжаться конденсатор по цепи: +Uпит – R2 – VD1 –R1 –C1 – -Uпит. Как только напряжение на нём достигнет уровня 2/3Uпит откроется внутренний транзистор таймера и начнется процесс разрядки. Разряд начинается с верхней обкладки C1 и далее по цепи: R1 – VD2 –7 вывод ИМС – -Uпит. Достигнув отметки 1/3Uпит транзистор таймера закроется и C1 вновь начнет набирать ёмкость. В дальнейшем процесс повторяется циклически, формируя на выводе 3 прямоугольные импульсы. Изменение сопротивления подстроечного резистора приводит к уменьшению (увеличению) времени импульса на выходе таймера (вывод 3), и как следствие, уменьшается (увеличивается) среднее значение выходного сигнала. Сформированная последовательность импульсов через токоограничивающий резистор R3 поступает на затвор VT1, который включен по схеме с общим истоком. Нагрузка в виде светодиодной ленты или последовательно включенных мощных светодиодов включается в разрыв цепи стока VT1. В данном случае установлен мощный MOSFET транзистор с максимальным током стока 13А. Это позволяет управлять свечением светодиодной ленты длиной в несколько метров. Но при этом транзистору может потребоваться теплоотвод. Блокирующий конденсатор C2 исключает влияние помех, которые могут возникать по цепи питания в моменты переключения таймера. Величина его ёмкости может быть любой в пределах 0,01-0,1 мкФ.
Плата и детали сборки регулятора яркости
Односторонняя печатная плата имеет размер 22х24 мм. Как видно из рисунка на ней нет ничего лишнего, что могло бы вызвать вопросы.
Плата в файле Sprint Layout 6.0.
После сборки схема ШИМ-регулятора яркости не требует наладки, а печатная плата легка в изготовке своими руками. В плате, кроме подстроечного резистора, используются SMD элементы. DA1 – ИМС NE555; VT1 – полевой транзистор IRF7413; VD1,VD2 – 1N4007; R1 – 50 кОм, подстроечный; R2, R3 – 1 кОм; C1 – 0,1 мкФ; C2 – 0,01 мкФ.
Практические советы
Транзистор VT1 должен подбираться в зависимости от мощности нагрузки. Например, для изменения яркости одноваттного светодиода достаточно будет биполярного транзистора с максимально допустимым током коллектора 500 мА. Управление яркостью светодиодной ленты должно осуществляться от источника напряжения +12В и совпадать с её напряжением питания. В идеале регулятор должен питаться от стабилизированного блока питания, специально предназначенного для ленты. Нагрузка в виде отдельных мощных светодиодов запитывается иначе. В этом случае источником питания диммера служит стабилизатор тока (его еще называют драйвер для светодиода). Его номинальный выходной ток должен соответствовать току последовательно включенных светодиодов.
Источник: http://ledjournal.info/shemy/shim-regulyator-yarkosti-svetodiodov.html
Для себя я сделал немного другую обвязку таймера:
Ниже приведена схема из Proteus, а так же верхняя и нижняя сторона платы:
В схему я установил переменный резистор с выключателем, чтобы полностью обесточивать плату от внешнего питания. Добавил клемники для подключения питания и нагрузки. Ну и сама виртуальная модель устройства.
Этот архив содержит файлы в формате Gerber LED_PWM_ne555v2 — CADCAM
Номиналы резисторов. Таблица, онлайн калькулятор
В 1952 году IEC (IEC — международная электротехническая комиссия) утвердила стандартные значения для резисторов, называемые номинальный ряд резисторов.
История создание номинального ряда резисторов началась в первые годы прошлого века, в то время когда большинство резисторов были углеродно-графитовыми с относительно большими производственными допусками.
Идея создания номинального ряда довольно простая — установить стандартные значения для резисторов на основе допусков, с которыми они могут быть изготовлены.
Номиналы резисторов
Рассмотрим это на простом примере. Допустим, есть группа резисторов имеющих 10% отклонение от номинала (как в большую, так и в меньшую сторону).
Предположим, что первое предпочтительное значение должно быть равно 100 Ом. Следовательно, не имеет смысла изготавливать резистор, например на 105 Ом, так как резистор с сопротивлением 105 Ом падает в 10% диапазон допуска резистор на 100 Ом (90…110 Ом).
Поэтому следующее рациональное значение сопротивления должно быть в районе 120 Ом, поскольку резисторы на 100 Ом с допуском 10% имеют значение где-то между 90 Ом и 110 Ом, резистор 120 Ом имеет значение в диапазоне между 108 и 132 Ом, перекрывая тем самым диапазон между 100 и 120 Ом.
Следуя этой логике, стандартные номиналы резисторов с отклонением 10% в диапазоне между 100 и 1000 Ом будут следующие: 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330 и так далее (с соответствующим округлением).
Номиналы резисторов — таблица
Буква «Е» обозначает, что резистор из номинального ряда EIA. Идущее после буквы «Е» число указывает на количество логарифмических шагов в диапазоне от 100 до 1000.
Ниже, в таблице номиналов резисторов, приведены значения от 1 Ом до 910 кОм. Это почти весь стандартный ряд, если требуется сопротивление в любом другом диапазоне (Ом, кОм, мОм), его номинал может быть получен простым делением или умножением на 10 данных из таблицы.
Отличия между сериями:
- Е6 — допуск 20%,
- E12 — допуск 10%
- E24 — допуск 5% (и 2%)
- Е48 — допуск 2%
- E96 — допуск 1%
- E192 — допуск 0,5, 0,25, 0,1% и выше
Номиналы резисторов — онлайн калькулятор
Для удобства привожу калькулятор для быстрого подбора сопротивления из стандартного номинального ряда резисторов.
|
Примечание: в окно «Расчетное сопротивление» вписывайте значение без префиксов (кОм, МОм). Например, для поиска ближайшего значения для сопротивления 38 Ом – вводим 38. То же самое справедливо и для 38 кОм – вводим 38 (не забывая, что результат относится к кОм)
Светодиод (LED)
Общие понятия
Сейчас на рынке достаточно большое разнообразие светодиодов, но принцип работы остается тем же
Как следует из названия — это в первую очередь диод, то есть прибор с односторонней проводимостью. Это отражено и в его УГО (Условном Графическом Обозначении), то есть значке, которым его изображают на принципиальных схемах.
Для номенклатурного обозначения светодиодов используют иностранную аббревиатуру LED — Light-emitting diode
Но никакого «плюса» и «минуса», как часто говорят, у него нет. А есть «анод» и «катод». Любой диод проводит ток в направлении от анода к катоду. Другими словами, чтобы светодиод засветился, нужно подать на анод плюс источника питания, ну а на катод — минус.
Но светодиод в корне отличается от лампы накаливания тем, что для его питания главное не напряжение, а ток, через него протекающий. Как и у любой другой детали, у него существуют предельно допустимые электрические параметры. И главный из них — именно максимально допустимый ток. Для большинства светодиодов (не сверхъярких) он равен 20 мА, из такой величины и следует исходить при подключении светодиода неизвестного типа. Кроме этого, есть максимально допустимое обратное напряжение, которое превышать тоже нельзя.
Правильное подключение светодиода
Казалось бы, самая естественная схема включения светодиода — такая (на схеме вместо батареи изображен генератор):
Именно так подключены светодиоды в многих фонариках и брелоках : три пуговичных батарейки и синий или белый светодиод.
Но сколько он проработает в таком включении? Очень недолго. Ведь главный предельно допустимый параметр — ток — здесь ограничен только внутренним сопротивлением применённых батареек. Они просто не в состоянии выдать ток, способный моментально сжечь светодиод. Хотя, кроме перегорания, есть ещё одно неприятное свойство светодиодов, свойственное белым и синим (а также сверхъярким любого цвета) светодиодам: деградация кристалла и люминофора. Проявляется она в сильном снижении яркости свечения (при том же токе). Причём, если при номинальном рабочем токе, заявленном производителем, яркость ощутимо упадёт примерно через год непрерывной работы, и даже более, то при повышенном токе достаточно и четверти часа.
На схеме видно, что при «обычном» включении светодиод потребляет 39,8А что недопустимо для его работы, поэтому не будем уподобляться неизвестным ремесленникам и научимся правильно подключать светодиоды.
Кроме источника питания и светодиода нам будет необходим ограничитель тока. В простейшем случае — обыкновенный резистор. Как его рассчитать? Да очень просто. У каждого светодиода есть прямое падение напряжения при рабочем токе, для светодиодов одного цвета оно примерно одинаково, ниже приведена таблица зависимости напряжения светодиодов от длины волны (цвета):
Это данные ориентировочные, лучше посмотреть по справочнику (datasheet) для конкретных светодиодов. Допустим, у нас есть зелёный светодиод и источник тока напряжением 3В. Почему именно столько? Да просто оно удобное: две пальчиковых батарейки. От одной батарейки светодиод не загорится: не хватит напряжения, а двух уже хватит. Пусть на нём падает 2 вольта и рабочий ток равен 20 мА. Тогда на нашем резисторе погасится 3В — 2В = 1В, и согласно закону Ома (R = U/I) нужное сопротивление резистора будет 50 Ом.
Для выбора номинала резистора воспользуемся таблицей или онлайн калькулятором. Поскольку сопротивления в 50Ом в стандартном ряду нет, берём ближайший в сторону увеличения — 51 Ом. Теперь получим рабочую безопасную схему включения светодиода:
На схеме отображены ток и напряжение участков цепи.
Просто, правда? Почему берём ближайший номинал именно в сторону увеличеничя? Да чтобы даже при небольшой ошибке в расчётах ток светодиода не превысил максимально допустимого. Но чтобы уж совсем быть уверенным, что наш светодиод будет работать долго, лучше при расчётах задаться током не максимальным для данного светодиода, а немного меньшим. Например, 15 мА вместо максимальных 20 мА. Номинал резистора для светодиода получится 68 Ом:
Не бойтесь, что он будет светить намного слабее: наш глаз устроен так, что видимая яркость светодиода снизится в два раза только при уменьшении тока примерно в пять раз! Аналогичной зависимости (которая носит название закона Вебера-Фехнера) подчиняются и все остальные наши органы чувств. Благодаря ей свечение сверхъяркого светодиода мы видим при токе в несколько микроампер, хотя реальная яркость (которую покажет измерительный прибор) в тысячи раз меньше рабочей.
Если взять изначальное напряжение 4,5В, то номинал резистора, при 15мА, будет 169 Ом:
Определение рабочего напряжения светодиода
Как измерить рабочее напряжение светодиода? Если у вас нет понимания, какое рабочее напряжение у светодиода, воспользуйтесь мультиметром (или вольтметром), соберите схему в соответствии с нижним рисунком. Поскольку, сейчас часто встречаются светодиоды на 6В или 7В , лучше взять источник питания около 12В. Я установил напряжение светодиода на 6В и ток 50мА. Светодиод подключается к источнику питания через переменный резистор номиналом 1 кОм. Мультиметр подключается параллельно светодиоду, резистор выставляется на максимальное сопротивление. Как видно на рисунке при сопротивлении 990 Ом светодиод не горит, ток 6,67 мА:
После этого мы начинаем убавлять сопротивление резистора до тех пор, пока не загорится светодиод. То, что покажет мультиметр, когда будет гореть светодиод, и будет рабочим напряжением.
Хочу напомнить, что яркость светодиода не может регулироваться с помощью переменного резистора, регулировка осуществляется с помощью ШИМ-регулятора.
Включение нескольких светодиодов
С одиночным светодиодом разобрались. А как быть, если их несколько? Светодиоды соединяют параллельно.
Мы помним, что так подключать светодиоды нельзя:
Хотя китайцы в фонариках так и делают. Немного спасёт дело общий ограничительный резистор, но это тоже неверное решение:
Как видно на схеме, резистор нужен меньшим номиналом, т.к. ток распределяется между тремя светодиодами, как раз в этом и есть нюанс, почему не стоит так делать. Дело в том, что существует технологический разброс прямого падения напряжения на светодиодах, и даже если их брать из одной партии (произведённых одновременно в одном технологическом цикле), он всё равно есть. В итоге у параллельно соединённых светодиодов будет разный ток. Номинальный ток, на пока еще работающем светодиоде, 18мА.
И тот, у которого он окажется больше всех, и превысит максимально допустимый, выйдет из строя раньше. Затем — следующий, но уже быстрее (т.к. ток распределится по оставшимся светодиодам и будет больше, чем раньше). И так запустится «цепная реакция» перегорания светодиодов, которую нередко можно наблюдать в дешёвых китайских фонариках, стОит только поставить туда батарейки помощнее.
Поскольку для питания светодиодов важнее обеспечить правильный ток, то и соединять их нужно последовательно. Но как быть, если напряжения источника питания не хватает даже для двух последовательно соединённых светодиодов? Тогда на каждый светодиод нужно ставить свой ограничительный резистор.
Последовательное соединение светодиодов предпочтительнее ещё и с точки зрения экономного расходования источника питания: вся последовательная цепочка потребляет тока ровно столько, сколько и один светодиод. А при параллельном их соединении ток во столько раз больше, сколько параллельных светодиодов у нас стоИт.
Рассчитать ограничительны резистор для последовательно соединённых светодиодов так же просто, как и для одиночного. Просто суммируем напряжение всех светодиодов, отнимаем от напряжения источника питания получившуюся сумму (это будет падение напряжения на резисторе) и делим на ток светодиодов (обычно 15 — 20 мА). Всё!
А если светодиодов у нас много, несколько десятков, а источник питания не позволяет соединить их все последовательно (не хватит напряжения)? Тогда определяем исходя из напряжения источника питания, сколько максимально светодиодов мы можем соединить последовательно. Например для 12 вольт — это 5 двухвольтовых светодиодов. Почему не 6? Но ведь на ограничительном резисторе тоже должно что-то падать! Вот оставшиеся 2 вольты (12 — 5х2) и берём для расчёта. Для тока 15 мА сопротивление будет 2/0.015 = 133 Ома. Ближайшее стандартное — 150 Ом: А вот таких цепочек из пяти светодиодов и резистора каждая, мы уже можем подключить сколько угодно! Такой способ называется параллельно-последовательным соединением
И подобная схема для источника питания на 9В:
Подключение к другим источникам питания
Ещё одна интересная тема — как подключить светодиод к сети 220 В. Например, воткнуть его для подсветки в выключатель. Казалось бы просто: ставим последовательно резистор, и всё. Но! Мы забыли ещё об одной важной характеристике светодиода: максимально допустимом обратном напряжении. У большинства светодиодов оно около 2 (правка редактора — в оригинале 20 вольт, что не соответствует табличным значениям). А при подключении его в сеть при обратной полярности (ток-то переменный, полупериода в одну сторону идёт, а вторую половину — в обратную) к нему приложится полное амплитудное напряжение сети — 315 вольт! Откуда такая цифра? 220 В — это действующее напряжение, амплитудное же в {корень из 2} = 1,41 раз больше.
Поэтому, чтобы спасти светодиод нужно поставить последовательно с ним диод, который не пропустит к нему обратное напряжение.
Или же поставить два светодиода встречно-параллельно.
Вариант питания от сети с гасящим резистором не самый оптимальный: на резисторе будет выделяться значительная мощность. Действительно, если применим резистор 24 кОм (максимальный ток 13 мА), то рассеиваемая на нём мощность будет около 3 Вт! Можно снизить её в два раза, включив последовательно диод (тогда тепло будет выделяться только в течение одного полупериода). Диод должен быть на обратное напряжение не менее 400 В. При включении двух встречных светодиодов (существуют даже такие с двумя кристаллами в одном корпусе, обычно
разных цветов, один кристалл красного свечения, другой зелёного) можно поставить два двухваттных резистора, каждый сопотивлением в два раза меньше.
Оговорюсь, что применив резистор большого сопротивления (например 200 кОм) можно включить светодиод и без защитного диода. Ток обратного пробоя будет слишком мал, чтобы вызвать разрушение кристалла. Конечно, яркость при этом весьма мала, но например для подсветки в темноте выключателя в спальне её будет вполне достаточно.
Благодаря тому, что ток в сети переменный, можно избежать ненужных трат электричества на нагрев воздуха ограничительным резистором. Его роль может выполнять конденсатор, который пропускает переменный ток, не нагреваясь. Почему так — вопрос отдельный, рассмотрим его позже. Сейчас же нам нужно знать, что для того, чтобы конденсатор пропускал переменный ток, через него должны обязательно проходить оба полупериода сети. Но ведь светодиод проводит ток только в одну сторону! Значит, поставим встречно-параллельно светодиоду обычный диод (или второй светодиод), он и будет пропускать второй полупериод.
Но вот мы отключили нашу схему от сети. На конденсаторе осталось какое-то напряжение (вплоть до полного амплитудного, если помним, равного 315 В). Чтобы избежать случайного удара током, предусмотрим параллельно конденсатору разрядный резистор большого номинала (чтобы при нормальной работе через него тёк незначительный ток, не вызывающий его нагрева), который при отключении от сети за доли секунды разрядит конденсатор. И для защиты от импульсного зарядного тока тоже поставим низкоомный резистор. Он также будет играть роль предохранителя, мгновенно сгорая при случайном пробое конденсатора (ничто не вечно, и такое тоже случается).
Конденсатор должен быть на напряжение не менее 400 вольт, или специальный для цепей переменного тока напряжением не менее 250 вольт.
А если мы хотим сделать светодиодную лампочку из нескольких светодиодов? Включаем их все последовательно, встречного диода достаточно одного на всех.
Диод должен быть рассчитан на ток, не меньший чем ток через светодиоды, обратное напряжение — не менее суммы напряжения на светодиодах. А ещё лучше взять чётное число светодиодов и включить их встречно-параллельно.
На рисунке в каждой цепочке нарисовано по три светодиода, на самом деле их может быть и больше десятка.
Как расчитать конденсатор? От амплитудного напряжения сети 315В отнимаем сумму падения напряжения на светодиодах (например для трёх белых это примерно 12 вольт). Получим падение напряжения на конденсаторе Uп=303 В. Ёмкость в микрофарадах будет равна (4,45*I)/Uп, где I — необходимый ток через светодиоды в миллиамперах. В нашем случае для 20 мА ёмкость будет (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 мкФ. Можно поставить два конденсатора 0,15 мкф (150 нФ) параллельно.
Можно также использовать диодный мост, но это очень громоздко.
ШИМ-регулятор 12В на таймере NE555
Для регулировки подсветки MIP использовалась плата распределения питания и небольшие ШИМ регуляторы на таймере.
Плата распределения питания была переделана о ней в этой статье.
Схем ШИМ-регулятора на NE555 очень много на просторах интернета, сейчас для простоты используют микроконтроллеры ATmega. С одной стороны, для реализации ШИМ-регулятора с Atmega на маленькой платке требуется больше времени для проектирования схемы, чем на NE555 и написание прошивки, с другой — МК раскрывает больше возможностей, например как в этом Диммере(ссылка).
И все же хочется рассказать именно об этой. Ниже приведена схема регулятора.
Регулятор предназначен для подключения к питанию 12В, имеет встроенный, наверное самый распространенный, стабилизатор напряжения на 5В. Таймер открывает mosfet для нижнего плеча.
Ниже приведена плата
И модель:
Чуть позже я немного оптимизировал расположение компонентов и немного переделал PCB:
Оцифровка и размещение штурвалов в 3D модели
Для симулятора был куплен оригинальный комплект штурвалов и штурвальных колонок. Колонки были демонтированы из старой кабины Boeing обычным способом, обрезаны УШМ почти под корень, поэтому требовалась доработка, чтобы добиться необходимых размеров и креплений.
После оцифровки, я начал размещение модели штурвалов относительно модели основной рамы, чтобы размещение и углы перемещения соответствовали реальным размерам:
Штурвалы были очищены от старого покрытия, было нанесено новое покрытие порошковой краской, нанесен первый слой лака, на него декали и еще несколько слоев лака HS.
Основная рама для симулятора
После оцифровки MIP и остальных компонентов я взялся за проектирование основной рамы. Швеллеры изготавливаются путем лазерной резки и гибки из конструкционной стали толщиной 2 мм. Рама собирается на электродуговой сварке. Для соблюдения геометрии сборки предусмотрены специальные планки и технологические отверстия. В местах установки силовых агрегатов рама усиливалась элементами из конструкционной стали толщиной 4 мм.
После окончания проектирования основных элементов я разместил в модели балку штурвалов, чтобы задать основные размеры размещения, и убедиться, что механизм не будет мешать другим компонентом и балки основной рамы не буду мешать перемещению штурвалов:
Предварительно перед заказом производства в Solidwork я произвел анализ на прочность нагрузив раму по всей плоскости весом в 1000кг, дополнительно 2 сегмента, в местах установки сидений, по 200 кг. Запас прочности с коэффициентом 3,2, вес конструкции с учетом двухслойного пола 145 кг.
Пол сделан сегментами для простого доступа к основным узлам в период эксплуатации.
Ниже на фото изготовленная рама
Для более удобного перемещения платформы она установлена на 5 колес, каждое выдерживает нагрузку до 500 кг.
