воскресенье, 4 июня 2017 г.

Как зарядить аккумулятор

Несмотря на разнообразие современных аккумуляторов и незаряжаемых батареек все они одинаковы тем что имеют два электрода помещённых в электролит и каждый аккумулятор и батарейка вырабатывают электричество по тому что в них протекает окислительно-восстановительная химическая реакция. В батарейках эта реакция необратима, поэтому их нельзя зарядить, после того как как они разрядились. В аккумуляторах она идёт в "обратную сторону" когда через них идёт ток в направлении обратном тому при котором ток идёт когда аккумулятор разряжается. Т.е. для зарядки аккумулятора надо пропустить через него ток но не подавать на него напряжение. Напряжение подавать на аккумулятор нельзя по тому что он, по идее, более близок к источнику напряжения нежели к источнику тока т.к. должен выдавать определённое напряжение не зависимо от нагрузки подключённой к нему. Давайте рассмотрим рисунок:
Рисунок 1 - Два идеальных источника напряжения

Любой человек знающий закон Ома и то что идеальный источник напряжения имеет внутреннее сопротивление равное нулю сможет понять что будет если соединить эти два источника! Т.е. поделить любое число не равное нулю на ноль. Конечно в реальности такое невозможно т.к. всё имеет активное электрическое сопротивление но тем не менее из за того что оно мало могут происходить такие нехорошие вещи как выделение большого количества тепла, перегрев и т.д. В теории электрических цепей помимо источника напряжения существует источник тока т.е. такой источник ток которого не зависит от нагрузки подключённой к нему. И именно такой источник идеально подходит для зарядки аккумулятора по тому что ситуация изображённая на рисунке ниже возможна даже с идеальными источниками:
Рисунок 2 - Зарядка аккумулятора от источника тока

Идеальный вольтметр имеет бесконечно большое активное сопротивление, а не идеальный просто очень большое настолько что им можно пренебрегать при расчётах, в большинстве случаев. Если аккумулятор не идеальный (а такими являются все аккумуляторы) то вольтметром нельзя измерить то напряжение до которого зарядился аккумулятор т.к. этот аккумулятор имеет внутреннее сопротивление на котором падает часть напряжения, это демонстрируется на рисунке:
Рисунок 3 - Напряжение на аккумуляторе при его зарядке

Если убрать источник тока то напряжение аккумулятора можно измерить:
Рисунок 4 - Измерение напряжения на аккумуляторе

Из рисунка видно что напряжение на аккумуляторе будет равно напряжению этого аккумулятора т.к. ток протекающий через аккумулятор равен нулю. Т.о. надо следить за напряжением на аккумуляторе и не допускать того чтобы оно превысило максимально допустимое. Особенно это важно для литий ионных аккумуляторов (под ними подразумеваются все литий ионные в том числе литий железо фосфатные, литий полимерные и т.д.). Ещё, для зарядки аккумулятора ток должен быть подходящим. Безопасный ток для зарядки аккумулятора - это например максимальный его ток делёный на 10 (как бы 10ти кратный запас). Т.о. получается 2 условия которые необходимо соблюсти для безопасной зарядки любой аккумуляторной ячейки.
Рассмотрим пример:
Допустим надо зарядить литий железо фосфатный (lifepo4) аккумулятор (напр. такой http://ali.pub/1h7foe) с максимальным током 800мА=0.8А. Тогда ток для безопасного заряда такого аккумулятора равен

I = 0.8/10 = 0.08А = 80 мА

Допустим у нас имеется модуль питания с напряжением 5В (напр. такой http://ali.pub/1j1hlx). Как мы уже выяснили, напрямую подключать его нельзя. Но можно подключить его через резистор и получиться что через аккумулятор будет идти постоянный ток который определяется отношением разности напряжений между модулем и разряженным аккумулятором к сопротивлению резистора. Найдём сопротивление этого резистора:

R = U/I  = (5-3)/0.08 = 25 Ом

Ближайшее большее, из стандартного ряда сопротивлений R=27 Ом
Ещё желательно рассчитать мощность резистора и подобрать его подходящим по мощности но в данном случае видно что мощность будет мала поэтому можно поставить любой резистор без опасений что он перегреется.

 

LiFePo4 аккумулятор 3.2В AA- http://ali.pub/1h7foe
5В модуль питания- http://ali.pub/1j1hlx

Рассчитать сопротивление и мощность резистора можно в программе:
Напряжение источника напряжения=В
Нпряжение разряженного аккумулятора=В
Максимальный ток аккумулятора=А

Сопротивление резистора=Ом
Сопротивление резистора из Е24=Ом
Мощность резистора болееВт

КАРТА БЛОГА (содержание)

воскресенье, 21 мая 2017 г.

Радиоуправляемый аэромобиль

Основное назначение любой радиоуправляемой игрушки - это получать удовольствие от её использования, а если эта игрушка сделана своими руками то, плюс к этому, ещё и получать удовольствие от того что её сам собрал. Чаще всего игрушкой является какое либо уменьшенное средство передвижения например автомобиль или самолёт но и то и другое обычно сложно изготовить. Чем меньше в устройстве движущихся частей тем меньше проблем с механикой и тем проще его изготовить. Транспортное средство приводимое в движение двумя моторами с пропеллерами и поворачивающаяся при ассиметричной тяге содержит мало движущихся частей. Для того чтобы такое средство могло перемещаться по земле, ему можно приделать свободно вращающиеся колёса, которыми могут являться небольшие подшипники. С ними данное устройство (далее аэромобиль) сможет перемещаться по гладкой ровной поверхности (для неровной тяги всё равно не хватит). Если колёса сделать вращающимися только по одной оси, для каждого, то единственными движущимися частями будут колёса и роторы моторов с пропеллерами. Моторы должны быть достаточно мощными и лёгкими для того чтобы потянуть аэромобиль напр. такими http://ali.pub/1h7495 (два минимотора с двумя пропеллерами) которые используются в авиамоделях. Моторы с пропеллерами лучше купить готовые т.к. они не дороги, особенно маленькие. Источник питания тоже должен быть лёгким и мощным иначе из за лишнего веса будет большое трение а из за малой мощности - малая тяга из за чего аэромобиль может не задвигаться или не поворачиваться. Также на способность перемещаться влияют колёса, они должны оказывать малое сопротивление, лучше чтобы колёсами были маленькие шарикоподшипники например такие которые имеются в маленьких бесколлекторных вентиляторах. Источником питания например может быть литий железо фосфатный аккумулятор с 3.2В напряжением и размером с пальчиковую батарейку (АА) http://ali.pub/1h7foe (LiFePo4 аккумулятор 3.2В AA) или литий полимерный аккумулятор для маленьких авиамоделей с напряжением 3.7В. Первый тяжелее, и больше но, по идее, надёжнее и должен дольше работать не портясь так быстро как второй. Второй легче если первого хватает то можно поставить и его. Первый также можно использовать как замену обычным пальчиковым батарейкам только нужно помнить что напряжение у него больше и один такой заменяет две батарейки поэтому в отсек с двумя батарейками надо поставить один аккумулятор и одну перемычку вместо второй батарейки. Для них необходимы зарядные устройства при заказе которого необходимо обратить внимание на вилку т.к. Китае, например, вилки с плоскими контактами а не цилиндрическими, как в России. Электронику можно сделать на Ардуино - это тоже сильно сэкономит время и упростит процесс создания этой электроники. Ардуино программировать, для данных целей, проще всего остального, на данный момент. Для простой игрушки нет смысла ставить высокопроизводительные микроконтроллеры вроде STM32 (хотя можно и было бы лучше (напр. бесшумный ШИМ и т.д.)). Можно сделать электронику без микроконтроллеров - так тоже было бы лучше и менее избыточно но для изготовления простой игрушки для большинства людей, всё же скорее всего, лучше подойдёт ардуино. Ардуино можно изготовить самому или купить готовое (лучше готовое) но рассотрим вариант когда дома завалялось много устаревших микроконтроллеров atmega8 из которых надо что нибудь сделать чтобы они просто так не валялись. Если не так то схему не трудно переделать под другой микроконтроллер, просто те же самые дополнительные элементы нужно подключить к тем же самым выводам на другом микроконтроллере.
Рисунок 1 - Аэромобиль

Для радиоприёма используется популярный недорогой (на момент написания данной статьи) радиомодуль NRF24L01+ http://ali.pub/1h8xa9. Для управления двигателями имеется два полевых транзистора которые управляются напряжением логического уровня (3.3В). Обычно для открытия полевого транзистора нужны напряжения около 9В. Если полевой транзистор может управляться напряжением логического уровня то его затвор можно соединить напрямую с выводом микроконтроллера - это очень удобно и очень просто! http://ali.pub/1h7kzx (logic level mosfet) Такие транзисторы хорошо подходят для разного рода самоделок на Ардуино. В схеме, на всякий случай, есть резисторы между выводами аппаратного ШИМа микроконтроллера и затворами. Эти резисторы, по идее, должны ограничивать токи заряда паразитных ёмкостей затворов транзисторов но возможно что в них нет необходимости из за того что эти ёмкости не большие. А может и нет но на всякий случай можно поставить. Обратные диоды - для защиты транзисторов от высокого напряжения которое возникает при размыкании обмотки подключённой к источнику напряжения. Для фильтрации помех можно поставить конденсаторы по питанию. Обычно ставят один электролитический с большой ёмкостью и один плёночный или керамический для того чтобы убирать высокочастотные помехи. Но, практика показала, что эти конденсаторы могут не помочь. Для того чтобы аэромобиль запустился как положено надо сначала подать питание на микроконтроллер и радиомодуль потом подать питание на пуль управления и после того как между ними установиться связь и всё запуститься (обычно меньше секунды) нужно подавать питание на силовую часть т.е. на двигатели с транзисторами. Схема пульта приведена на рисунке:
Рисунок 2 - Пульт управления аэромобилем

В схеме есть лишние кнопки но это по тому что данный пульт почти такой же как и тот что описывался в статье http://electe.blogspot.ru/2016/07/blog-post.html (Машина на радиоуправлении). Кнопки можно оставить и потом добавить какие нибудь доплнительные функции.

Скетч для передатчика написан не заново а немного дополнен для того чтобы можно было управлять и машинкой и аэромобилем не переделывая его и не делая новый пульт.

Скетчь для пульта https://yadi.sk/d/pFgIvFUk3JNtx5

Скетчь для аэромобиля https://yadi.sk/d/VfzgZKM63JNtxs

Собранный аэромобиль может выглядеть например так:


Проверку аэромобиля и кое что ещё можно увидеть на видео:
Ссылки на детали:
http://ali.pub/1h7495 (два минимотора с двумя пропеллерами)
http://ali.pub/1h7foe (LiFePo4 аккумулятор 3.2В AA)
NRF24L01+ http://ali.pub/1h8xa9
транзисторы надо выбрать N канальные но можно и P канальные только схему придётся немного переделать http://ali.pub/1h7kzx (logic level mosfet)
atmega8 http://ali.pub/qgw75 но если она не завалялась то лучше брать что нибудь поновее напр. atmega168 или atmega328 в atmega168 16 килобайт памяти в atmega328 соответственно 32 хотя в данном случае это не важно, восьмой вполне хватит и ещё много лишнего останется, если она дешевле то можно брать её но лучше взять готовое ардуино мини или нано, тогда меньше паять придётся и немного переподключить провода.



КАРТА БЛОГА (содержание)

вторник, 2 мая 2017 г.

Электродуговой аппарат своими руками

Уже очень давно, в кругах радиолюбителей, существует популярная схема двухтактного повышающего преобразователя для получения электрической дуги. Полумост на полевых транзисторах управляется самотактируемым драйвером IR2153 (или IR2153D со встроенным диодом). Внутри данного драйвера имеется схема аналогичная той что в таймере 555 поэтому расчёт частоты тактовых импульсов можно выполнить по тем же формулам и тем же программам как и для таймера 555. Дополнительных вещей вроде слежения за током полумоста или напряжением на выходе, в данной микросхеме, не предусмотрено но от части это является плюсом т.к. схема упрощается + не нужна система управления драйвером т.к. он самотактируемый. Для сборки данного преобразователя необходимо очень мало деталей, возможно по этому данная схема стала очень популярной. В данной статье не будем рассматривать то как она работает, вместо этого рассмотрим как собрать преобразователь.
Рисунок 1 - Электродуговой аппарат

Одна палочка внутри резистора означает то что этот резистор мощностью в 1Вт. Можно поставить один более мощный резистор. Главное чтобы мощность резистора (или общая мощность резисторов) не была меньше 2Вт. Схема без резистора R5:
Рисунок 2 - Электродуговой аппарат без резистора R5

Для того чтобы преобразователь заработал очень важно сделать паразитные индуктивности и ёмкости на плате как можно меньше. Особенно важно сделать все пути ведущие от выводов микросхемы до выводов полевых транзисторов как можно короче. Плата может получиться не очень красивой но главное чтобы она работала.
Рисунок 3 - Плата

Далее рассмотрим пример (возможно далеко не самый лучший) того как можно сделать преобразователь:

Рисунок 4 - Сборка преобразователя
Рисунок 5 - Собранный преобразователь

На рисунке 4 показан пример того как можно собрать данный преобразователь который был реально собран и проверен. Процесс сборки и проверки на видео:

Первичную обмотку можно намотать на свободной части сердечника трансформатора строчной развёртки телевизора. При намотке первичной обмотки трансформатора, первый слой надо изолировать от сердечника, это можно сделать изолентой в несколько слоёв. Провод медный эмалированный диаметром 0.4мм. Витки желательно делать не плотно а с некоторым небольшим шагом, всего их можно сделать примерно 60. Меньше 50 витков делать не желательно т.к. при таком количестве витков и такой частоте ток в первичной обмотке м.б. слишком большим из за чего транзисторы перегорят. После намотки одного слоя, его надо изолировать от следующего напр. изолентой. Последний слой тоже желательно изолировать, на всякий случай. Частотозадающий конденсатор C3 можно поставить керамический или плёночный. C4 можно поставить электролитический но лучше танталовый.
Рассчитать частоту тактовых импульсов создаваемым встроенным в микросхему генератором можно по формуле:

Где R2 - частотозадающий резистор, C3 - частотозадающий конденсатор (см. схему на рисунке 1). Также для расчёта можно воспользоваться программой:
R2=
C3=

Длительность импульса tи=
Период T=
Частота f=



Детали:
IR2153 http://ali.pub/1emzr7http://ali.pub/1en09v,
RS407 http://ali.pub/1en0k6http://ali.pub/1en0vu,
IRF740 http://ali.pub/1en1a8http://ali.pub/1en1jk,
HER108 http://ali.pub/1en22t,
конденсатор 220мкФ 400В http://ali.pub/1en2j5,
конденсатор плёночный 1мкф 400в http://ali.pub/1en2zv,
резистор 22кОм 2Вт http://ali.pub/1en3ak,
танталовый конденсатор 10мкф http://ali.pub/1en43c.

КАРТА БЛОГА (содержание)

суббота, 1 апреля 2017 г.

Подключение термопары к ардуино

Термопару можно использовать совместно а ардуино. Можно для этого купить какой нибудь специальный готовый модуль http://ali.pub/19zosn. Или использовать самодельный на операционном усилителе (см. http://electe.blogspot.ru/2017/03/blog-post_25.html). Допустим мы выбрали второй вариант.
Рассмотрим схему:
Рисунок 1 - Подключение термопары к Ардуино

На выходе усилителя термопары, напряжение прямо пропорциональное разности температур которую измеряет термопара. Это напряжение можно измерить используя аналого цифровой преобразователь ардуино. При правильной настройке усилителя термопары, на выходе этого усилителя напряжение будет примерно равно разности температур холодного и горячего спаев термопары делёной на 100. Для того чтобы получить примерно температуру горячего спая термопары надо к этой разности прибавить температуру холодного спая термопары т.е. скорее всего это будет температура окружающего пространства, комнатная 22 градуса или в случае если измерение производиться на улице зимой при температуре 0 градусов то можно ничего не прибавлять. Рассмотрим скетчь:

#define thermocouplePin A3     // номер порта к которому подключен выход усилителя термопары

double Ups = 5; //напряжение питания усилителя и ардуино
double kt = 100; //коэффициент для преобразования напряжения в температуру
double ADCmaxVal = 1023; //максимальное значение выдаваемое АЦП ардуино
double tHome = 0; //комнатная температура

int thermocoupleVal = 0;           //полученное с АЦП число
double t = 0; //температура спая термопары

void setup()
{
pinMode(thermocouplePin, INPUT);
Serial.begin(9600);              //  установка связи по serial
}

void loop()
{
  thermocoupleVal = analogRead(thermocouplePin);
  t = (thermocoupleVal*Ups/ADCmaxVal)*kt+tHome;
  Serial.println(t);
}

Скетчь можно скачать по ссылке https://yadi.sk/d/jKIiM3Ls3GYuAC
Если необходимо заменить номер порта к которому подключается выход усилителя термопары то можно это сделать изменив константу "thermocouplePin" в скетче. Далее идёт переменная в которую записывется напряжение питания усилителя т.к. операционный усилитель не может выдать больше напряжения питания на своём выходе. Следующая переменная - это коэффициент который следует выставить в зависимости от коэффициента усиления усилителя термопары который регулируется переменным резистором этой термопары. Т.о. есть два способа подстройки усилителя: первый - это резистор, второй - это коэффициент в скетче. Максимальное значение выдаваемое АЦП нужно для расчёта реального напряжения которое подаётся на вход АЦП - эту переменную менять не надо. Комнатная температура - это температура холодного спая термопары чтобы прибавкой этой температуры получить реальную температуру горячего спая термопары.
Испытания и др. полезную информацию можно посмотреть на видео:


КАРТА БЛОГА (содержание) Ардуино http://ali.pub/qtjyr
Термопара http://ali.pub/18s8uv
Операционный усилитель lm358 http://ali.pub/18s9ew

суббота, 25 марта 2017 г.

Термопара и эффект Зеебека

Термопара - это устройство для измерения температуры. Термопара состоит из двух проволок соединённых на одном конце. Эти проволоки состоят из разных материалов. При нагревании места соединения этих проволок на других их концах образуется разность электрических потенциалов т.е. напряжение (можно сказать на одной проволоке плюс на другой минус). Такой эффект называется эффектом Зеебека. Т.е. термопара преобразует разность температур (температуры в месте соединения проволок и температуры "холодных" частей проволок) в напряжение. Это напряжение очень небольшое и поэтому для того чтобы использовать его, для измерения температуры, это напряжение необходимо усилить. Для усиления этого напряжения хорошо подходит неинвертирующий усилитель на операционном усилителе:
Рисунок 1 - Усилитель для термопары
Рисунок 2 - Усилитель для термопары (более наглядная схема для изготовления)


Термопару к усилителю надо подключать обязательно так как показано на рисунке т.е. положительным выводом ко входу усилителя а отрицательным на землю. Резистором R4 можно изменять коэффициент усиления усилителя и настраивать усилитель. Усилитель можно настроить так что напряжение на его выходе будет примерно равно разности температур между нагретым местом соединения проволок и их "холодными местами" делёной на 100. В таком случае, для определения этой разности температур достаточно будет просто умножить напряжение на 100. Теперь рассмотрим одну из причин возникновения эффекта Зеебека. В упрощённом виде:
Рисунок 3 - Эффект Зеебека

При нагревании металла электроны в нём начинают быстро и хаотично двигаться. Если взять длинный кусок металла и один его конец нагревать а другой охлаждать то на одном его конце электроны начнут двигаться быстрее чем на другом - из за этого они начнут перемещаться в сторону холодного конца куска металла что приведёт к тому что на холодном конце этих электронов будет больше и таким образом между холодным и горячим концом появиться напряжение. Такое возможно благодаря подвижности электронов в металле. У разных металлов разная подвижность электронов и следовательно при одних и тех же разностях температур будут разные напряжения. Для измерения температуры лучше использовать металл с самой большой подвижностью электронов, с подходящей температурой плавления. Получив это напряжение его необходимо снять с куска металла но как? Если подсоединить проводник на горячей стороне куска металла то в том проводнике который был подсоединён будет возникать такой же эффект который будет мешать и если проводник будет из того же металла что и основной кусок то на выходе напряжение получить не получиться, поэтому для снятия напряжения используют другой металл у которого эффект создающий напряжение, при нагревании его с одной стороны и охлаждении с другой, будет слабее. В таком случае на выходе получаем разность напряжений которую можно усилить схемой приведённой выше и измерить.
Для расчёта коэффициента усиления неинвертирующего усилителя на операционном усилителе можно воспользоваться программой на странице http://electe.blogspot.ru/2012/06/blog-post_19.html
Посмотреть как работает готовый усилитель и как его сделать можно на видео:
Термопара http://ali.pub/18s8uv
Точный операционный усилитель lm358 http://ali.pub/18s9ew

КАРТА БЛОГА (содержание)

суббота, 4 марта 2017 г.

Бесколлекторный электродвигатель с неодимовыми магнитами

Бесколлекторный электродвигатель - это (как можно догадаться по названию) электродвигатель в котором нет коллектора. Коллектор электродвигателя (не транзистора или чего либо другого) - это контакты расположенные на роторе (вращающаяся часть электродвигателя) через которые идёт ток обмоток на этом роторе. Контакты которые расположены на статоре (части двигателя которая не вращается (если к ней не прикладывать доп. силы (напр. руками крутить))) называются щётками. Для начала, рассмотрим, на простом примере, принцип работы коллекторного электродвигателя.
Принцип работы коллекторного электродвигателя показан на рисунке:
Рисунок 1 - Коллекторный электродвигатель

Расположение обмоток на роторе и постоянных магнитов на статоре могут быть другими, также обмотки могут располагаться на статоре а постоянные магниты на роторе и ещё могут быть всячески комбинированные варианты с более сложной механикой и др. необычными вещами но для простоты рассмотрим данный случай. Щётки на статоре и контакты коллектора расположены так что когда они замкнуты то обмотки ротора создают магнитные полюса таким образом чтобы они притягиваясь к полюсам статора вращали ротор. Во время работы двигателя контакты коллектора и щётки постоянно замыкаются и размыкаются что приводит к их износу. Помимо этого при размыкании контактов, между ними происходит электрический пробой воздуха, образуется дуга через которую идёт ток обмоток. Дуга нагревает контакты что также приводит к их износу и к потери энергии. Эти дуги обычно называют искрами когда видят их. Помимо износа и потери энергии эти искры (или дуги (не знаю как грамотно это назвать)) создают электромагнитные излучения в диапазоне радиочастот которые могут создавать помехи для работы электроники. Заменив эти контакты полупроводниковыми () (или какими либо другими бесконтактными) ключами, можно устранить некоторые недостатки напр. износ, конечно транзисторы тоже со временем изнашиваются но это происходит настолько медленно что этим точно можно пренебречь. Радиочастотные помехи и потери энергии тоже останутся но и они будут значительно меньше если в устройстве управления двигателем с бесконтактными ключами будет предусмотрена система перенаправления энергии запасённой в обмотках таким образом чтобы она не терялась в виде тепла. Часть энергии всё равно будет теряться из за наличия активного сопротивления открытых ключей, потери этой энергии можно уменьшить если использовать ключи с низким активным сопротивлением в открытом состоянии. Также часть энергии будет теряться на закрытых ключах т.к. реальные ключи не обладают бесконечно большим активным сопротивлением.
Теперь рассмотрим наипростейшую конструкцию бесколлекторного электродвигателя без обратных связей;
Рисунок 2 - Бесколлекторный электродвигатель

Т.к. шаговые, асинхронные, вентильные и некоторые другие электродвигатели не имеют коллектора то их можно отнести к бесколлекторным что вполне логично! Поэтому можно рассмотреть работу бесколлекторного двигателя на примере подходящем для рассмотрения шагового. Отличием от двигателя изображённого на предыдущем рисунке здесь является отсутствие коллектора и щёток а также в данном двигателе обмотки расположены на статоре а постоянный магнит находиться на роторе. Режим управления двигателем показанный на анимированном рисунке 2 называется полношаговым с использованием одной фазы на каждом шаге. Если на каждом шаге подавать ток сразу на две обмотки то такой режим будет полношаговым с использованием двух фаз на каждом шаге. Комбинацией полношаговых режимов является полушаговый режим (см. картинку на странице http://electe.blogspot.ru/2014/08/lpt-attiny2313_31.html), есть ещё микрошаговый режим при котором на разные обмотки подаются токи разной величины. В асинхронных электродвигателях, как правило, нет постоянных магнитов на роторе, вместо них там обмотки или в простейшем случае просто металлический предмет какой либо формы. Асинхронные электродвигатели наиболее просты в изготовлении но для управления ими требуется на обмотки подавать синусоидальные напряжения, для этого требуется специальная система управления создать которую труднее чем ту которая подошла бы для шагового двигателя, хотя вполне возможно что драйвер двухфазного шагового электродвигателя с микрошаговым режимом подошёл бы для управления двухфазным асинхронным двигателем. Конструкция двигателя на рисунке 2 имеет недостаток - если постоянный магнит ротора сильный неодимовый то он будет притягиваться к выступам магнитопровода статора в четырёх положениях (хотя даже со слабым магнитом этот эффект будет но значительно слабее). Для того чтобы ротор повернулся из одного такого положения нужно подать на обмотки ток такой чтобы сила созданная обмотками была больше силы которая удерживает ротор в положении при в котором он будет при отсутствии тока в обмотках. Получается что неодимовые магниты, сами по себе не дают выигрыша в мощности, но зато с используя такие магниты можно сделать двигатель имеющий меньшие размеры и массу по сравнению с двигателем имеющим обычные магниты (если уметь и знать как). Рассмотрим другую конструкцию бесколлекторного электродвигателя:
Рисунок 3 - Бесколлекторный электродвигатель

На роторе данного электродвигателя имеется больше магнитов чем на роторе двигателя на рисунке 2, поэтому силы создаваемыме магнитами находящимися ближе всего к выступам магнитопровода и удерживающие ротор в одном из положений частично компенсируются силами создаваемыми остальными магнитами, в результате чего провернуть ротор электродвигателя будет проще т.е. можно провернуть меньшими токами в обмотках ротора. Конструкции изображённые на рисунках 2 и 3 можно изготовить в домашних условиях:


Конечно получившиеся электродвигатели не очень качественные но без ошибок, "наступаний на грабли" и понимания тонкостей, особенностей и основных принципов не возможно полноценное и качественное обучение, поэтому надеюсь что данный опыт будет кому либо полезен.

Неодимовые магниты купить http://ali.pub/wdakz
Эмалированный медный провод 0.2мм http://ali.pub/vs93i

КАРТА БЛОГА (содержание)

пятница, 3 февраля 2017 г.

Охранная сигнализация своими руками

Модули (например HC-SR505) с инфракрасными датчиками движения (или по другому PIR сенсорами) хорошо подходят для создания на их основе охранной сигнализации т.к. задача охранной сигнализации очень проста и заключается в том чтобы оповестить звуковым сигналом людей о том что в каком то месте пространства появилось что либо движущееся и тёплое и возможно являющееся человеком или животным злоумышленником. Далее рассотрим как сделать простейшую охранную сигнализацию с модулем HC-SR505. Данный модуль можно запитать источником с напряжением 4.5...20В. Если на этот модуль подано питание то он выдаёт на выходе (средний вывод), относительно земли, 0В если не "видит" изменение тепла в зоне своей видимости и выдаёт 3.3В если "видит" изменение тепла в зоне своей видимости. Для того чтобы получилась сигнализация достаточно на выход поставить какое либо устройство которое выдавало бы звук при поступлении на него 3.3В напряжения и не издавало бы звуков когда на него не поступает напряжение. Можно подобрать какое либо подходящее устройство издающее звуки, с учётом того что выход модуля не может выдать большой ток или же можно изготовить самодельное устройство выдающее звуки. Далее рассмотрим второй вариант. Одним из самых простых (на мой взгляд) в изготовлении устройств является мультивибратор на микросхеме-таймере NE555 или LM555. У данного таймера есть вход с которого можно управлять генерацией а также выход к которому надо подсоединить пьезодинамик (именно ПЬЕЗО). Можно также сделать усилитель звука и подключить мощную колонку но в данной статье рассмотрим самый простой вариант. Рассмотрим схему:
Рисунок 1 - Охранная сигнализация

Схема достаточно простая и изображена в таком виде что её смогут понять даже те кто плохо разбирается в принципиальных электрических схемах. Для того чтобы сделать охранную сигнализацию надо соединить проводящими ток путями (напр. проводами или дорожками на плате) выводы элементов так как показано на данной схеме. Для этого можно использовать например пайку или соединить всё на макетной плате. Частоту звука можно изменить поставив другой конденсатор с другой ёмкостью и/или резисторы с другим сопротивлением подробнее про частоту мультивибратора на 555 можно посмотреть в статье "Мультивибратор на 555" там же (внизу) есть программа для расчёта этой частоты.
Заказать HC-SR505 можно по ссылке http://ali.pub/w97xr
5 штук таймеров 555 http://ali.pub/4xhmj
50 штук таймеров 555  http://ali.pub/v5x9t

пятница, 6 января 2017 г.

Система автополива комнатных растений

В жизни каждого человека существует множество забот требующих выполнения однообразной и неинтересной работы и к счатью именно такая работа (однообразная и неинтересная) обычно больше всего подходит для того чтобы её автоматизировать. В этой статье рассмотрим устройство которое можно применить для автоматизации например полива растений, кормёжки домашних животных и возможно ещё чего либо подобного.
Рассмотрим схему
Рисунок 1 - Система автополива комнатных растений

Кварцевый резонатор для генератора тактовых импульсов микроконтроллера имеет основную резонансную частоту 4МГц. Используя таймер микроконтроллера при данной частоте можно добиться точного счёта времени как в часах. Для этого предделитель таймера устанавливаем так чтобы он делил тактовую частоту на 16, начальное значение таймера (с которого он считает до переполнения) сделаем равным 5 т.е. таймер будет отсчитывать 250 импульсов идущих с частотой в 16 раз меньшей частоты тактирования микроконтроллера которая, в данном случае, равна 1МГц т.к. резонансная частота кварцевого резонатора 4МГц + микроконтроллер делит её на 4. В основном цикле после 250 переполнений таймера будет отсчитана ровно одна секунда! (1000000/(16*250*250)=1) А дальше имея такой секундный счётчик не трудно посчитать минуты и часы. Микросхема CD4543 -  декодер семисегментного индикатора и + ещё драйвер семисегментного индикатора т.к. серия 45 данных микросхем, по сравнению с серией 40, имеет больший выходной ток и он достаточен для того чтобы семисегментный индикатор светился достаточно ярко. Для того чтобы не ставить 4 таких микросхемы, выводов микроконтроллера хватило для обслуживания системы вывода цифр и не было большого потребления тока можно сделать динамическую индикацию, при этом цифры будут светиться в 4 раза слабее чем если бы индикация была статической но т.к. вывод цифр - это не основная функция данного устройства то можно пожертвовать яркостью ради других достоинств описанных выше. Т.к. выводов у данного микроконтроллера не много то для переключения индикаторов будет использоваться десятичный счётчик CD4022 которым можно управлять через 2 его вывода CLOCK и RESET, декодер займёт 4 вывода + драйвер шагового двигателя займёт 4 итого остаётся 3 вывода для кнопок и переключателя через которые будет происходить настройка системы т.е. установка текущего времени и установка времени при котором срабатывает шаговый двигатель открывающий клапан для полива. Для управления маленьким шаговым двигателем лучше использовать полношаговый режим и использованием 2х фоз на каждом шаге т.к. такой способ даст самый большой момент что позволит двигателю вытянуть большую нагрузку. Драйвер двигателя представляет собой 4 эмиттерных повторителя, т.к. двигатель маломощный то их будет достаточно самих по себе.
Рассмотрим программу:
 Программа написана на языке C в среде "mikroC PRO for PIC" -это удобная сред с полезным калькулятором и т.д. весь проект можно скачать по ссылке https://yadi.sk/d/MGmnThXb37MdSn. Записать hex файл в микроконтроллер можно например через программу программатор ICprog также понадобится com-порт и простейший jdm программатор. В начале программы инициализируются переменные и константы, после идёт функция interrapt которая вызывается при переполнении таймера, далее идёт основная функция main с которой начинается выполнение программы в ней происходит инициализация таймера (установка предделителя и начального значения) разрешение прерывания от таймера TMR0 а также конфигурация портов ввода вывода (в чём очень помогает встроенный в среду калькулятор). Далее идёт основной цикл внутри которого определяется нажатие кнопок, считаются минуты и часы, происходит управление шаговым двигателем при совпадении текущего времени и времени для полива а также выводятся цифры на семисегментные индикаторы.

КАРТА БЛОГА (содержание)

Микроконтроллер PIC16F84 http://ali.pub/h46dm,
декодер драйвер CD4543 http://ali.pub/vsimk,
десятичный счётчик CD4022 http://ali.pub/1fvw9.