Címke: avr


2017. Május 27.

Durba-tó új adatok szoftverfrissítés után

írta: Xaint

Ma 14:35-kor ismét mintát vettem az eddigi adatokból, tudni akartam, hogyan muzsikál az új vízhőmérő szonda, illetve, hogy sikerült-e a vízmélységmérő szenzor éjszakai kilengéseit korrigálni a frissített szoftverrel.

Egyelőre most úgy tűnik, hogy minden jó. Íme:

 

 

A 25-ei éjfél után még látható egy negyedik, a léghőmérséklettel fordítottan arányos megugrás a vízmélység adataiban, ám 26-án és 27-én annak már nyoma sincs. A léghőmérséklet adataiból egyébként szépen kivehető egy 24-én záporokkal érkező lehűlés.

Az alábbi képen pedig az összes hőmérő, plusz a vízmélység adatai együttesen láthatók (a doboz hőmérséklet az ATmega beépített hőérzékelőjén alapul):

 

 

 

Címkék: , , ,


2017. Május 24.

Durba-tó adatgyűjtő szoftverfrissítés

írta: Xaint

Ma délután feltöltöttem a mérőeszközre a tegnap említett, 32 mérés átlagát figyelembe vevő szoftverfrissítést. Közben ha már felnyitottam a kis dobozkát, ismét készítettem egy mentést az SD-kártyán lévő adatokról.

Most viszont azon gondolkodom, hogy talán a hőmérséklet kompenzációt is be kellett volna építenem a kódba. De akkor mit csinálnék holnap vagy holnap után, nem igaz? cheeky

Mindenesetre a tegnap megjövendölt kicsúcsosodás beteljesedni látszik:

 

 

Remélem a szélesebb átlagolás csökkenti vagy teljesen eltünteti a zavaró csúcsokat. Azért szépen látszik a vízszint emelkedése.

Persze a történetnek itt sajnos még nincsen vége. Íme a vízhőmérséklet grafikonja:

 

 

Azért 2.5 napot kibírt a házilag kreált "vízálló" hőmérő szondám. Utána úgy tűnik, szépen beázott. Sajnos elfelejtettem, hogy a szilikon tömítőpaszta nem tapad valami jól az ugyancsak szilikonból készült csőhöz. Na de semmi baj, már legyártottam egy másik, fém kupakba ültetett, majd epoxi ragasztóval kiöntött szondát. Remélem ez tovább fogja bírni. Sajnos kicserélni csak holnap fogom tudni.

Legalább az akkumulátor töltöttségével nincsen probléma: wink

 

Címkék: , , , ,


2017. Május 23.

Durba-tó előzetes szenzor adatok

írta: Xaint

Ma, azaz kb. 2 nappal a kitelepítés után gyorsan lemásoltam az adatokat a tóhoz rohamtempóban összetákolt kombinált mérő és naplózó eszköz SD kártyájáról. Egyrészt kíváncsi voltam arra, hogy egyáltalán működik-e, és nem kuszáltam össze valamit a nagy sietségben, illetve ha működik a mérőeszköz, nincs-e szükség valamiféle utólagos szoftveres vagy hardveres korrekcióra.

Az előzetes adatokból is már szépen látszanak bizonyos jelenségek. Például, hogy a vízhőmérséklet - a mérőszonda sekély vízben való elhelyezkedése lévén viszonylag gyorsan - de kissé lemaradva követi a levegő hőmérséklet változásait:

 

 

Ám ennél egy sokkal érdekesebb dolgot vettem észre, amikor megnéztem, hogyan emelkedik a vízszint a folyamatos töltés hatására:

 

 

Mikor megláttam a fenti grafikont és összevetettem a léghőmérséklet változásával, rögtön eszembe jutott, hogy a hang terjedési sebessége a levegőben nem állandó, hanem függ a léghőmérséklettől (meg a páratartalomtól, stb.) és, hogy talán ez zavarhatja meg az ultrahangos távolságmérő szenzort. A hang terjedési sebessége ugyanis Celsius fokonként kb. 0.6 m/s-al nő:

 

 

Megoldásként a távolságmérésből származó adatokat az aktuális léghőmérsékletnek megfelelően kompenzálni kellene ( ~0.55 cm / °C) a szoftverben. Egyelőre kísérletképpen megpróbálkozok csupán az átlagoló algoritmus módosításával, a jelenlegi kód ugyanis 15 percenként végez méréseket és az előző 9 méréssel együtt vett átlagot veszi, vagyis ~2.5 óra időintervallummal számol. A mérések számát módosítottam 32-re, így minden mérésbe az előző 8 óra átlaga kerül. Ez kb. a grafikonon is látható csúcsok időtartama. Reméljük ettől majd kisimul az a fránya görbe. laugh

A tó vízszintje naponta megközelítőleg 3.5 cm-t emelkedik, ami elég közel van ennek az egyébként Ebay-ről származó ultrahangos távolságmérő szenzornak a hibahatárához. Ám a fenti két anomáliát leszámítva azért jól látható a várt, növekvő tendencia.

A kódot holnap frissítem, illetve újra lementem az eddigi, immár bő 3 napot magába foglaló mérési eredményeket. Természetesen azokból egy újabb kicsúcsosodásra számítok! cheeky

Címkék: , , , ,


2017. Május 19.

Durba-tó vízszintmérő szenzor

írta: Xaint

Május elejére elkészültünk az új Durba-tó medrének kialakításával, így nem maradt más hátra, mint a vízzel való feltöltése. Ennek apropóján ma összedobtam egy AVR mikrovezérlővel működő naplózó eszközt, ami a következő adatokat rögzíti:

  • dátum és idő
  • vízmélység
  • vízhőmérséklet
  • levegő hőmérséklet
  • akkumulátor feszültsége

Mivel gyorsan kész akartam lenni, ezért az egészet egy próbanyákon állítottam össze, egyedi nyomtatott áramkört tervezni és gyártani ugyanis sokkal időigényesebb. És mivel én mindennek szeretek egyedi nyákot készíteni, így el is felejtettem, hogy a próbapanelos módszer mennyivel egyszerűbb és persze szórakoztatóbb mint napokat tölteni pusztán a tervezéssel. cheeky

    

A kis mérőeszköz egy ATmega328P mikrovezérlőre épül (Arduino Pro Mini), ami egyetlen Li-Ion akkumulátorról működik, van benne egy egycellás töltésvezérlő IC (TP4056), 0.5 wattos napelem, valós idejű óra (DS1307), egy JSN-SR04T ultrahangos távolságmérő szenzor, SD-kártya olvasó, illetve egy 433MHz-en működő adó (MX-FS-03V) ami jelenleg nincs bekötve.

Sajnos az ultrahangos távolságmérő stabil működéséhez 5V tápfeszültségre és meglehetősen nagy áramra (~30mA) van szükség  így egy DC-DC boost konvertert is be kellett építsek, ami természetesen csak a mérések idején aktív, vagyis mindössze néhány milliszekundumig. Épp akadt egy használaton kívüli, összeszerelt boost konverterem ami az MCP1640T IC-re épül. Ennek üzemi árama mindössze 19µA.

A hőmérséklet mérését 1N4148-as egyenirányító diódákkal oldottam meg, "rendes" hőmérő IC-nek ugyanis mindig híján vagyok. Egyszerű diódával és egy néhány k-s ellenállással is elérhető az 1 Cº-os pontosság. 

Az egység egy kiszuperált elektronikai kötődobozba került, amit a tervezett legmagasabb vízszintnél némileg magasabban helyeztem el.

A helyszínen még szükség volt egy gyors kalibrációra, mert a távolságmérő a vízszint távolságát méri az egységhez viszonyítva, nekünk viszont az aktuális vízmélységre van szükségünk. Mivel az ultrahangos adó-vevő épp a doboz aljával egy síkban van, így a kalibráláshoz csak azt kellett leolvasni a mérőoszlopról, hogy a doboz alja milyen magasan helyezkedik el:

Vagyis 280 cm (mínusz a mért érték = aktuális vízmélység). A mérőoszlop a tó legmélyebb pontján mért értéket mutatja.

Jelenleg 15 percenként készülnek a mérések, amiből néhány nap múlva készítek egy-két grafikont is.

Ezen adatoknak persze gyakorlati haszna nem sok van, inkább csak érdekesség, a későbbiekben viszont akár a teljesen automatizált vízszint-szabályozás is megoldható lenne az eszközzel.

De az persze csakis egyedileg készített nyákkal!

Címkék: , , , ,


2017. Április 16.

Az etetőhajó vezérlőjének gyártása 2.

írta: Xaint

Ma is sikerült némi előrehaladást elérnem  a hajóba szánt vezérlő pár nappal ezelőtt levilágított NYÁK-jával kapcsolatban. Kész a maratás, a fúrás, a kémiai ónozás, de még a forrasztásgátló lakk felvitelével is sikerült végeznem. Ez utóbbi nem sikerült 100%-osra, de a panel azon részein, ahol igazán fontos, ott nincs probléma vele. Valószínűleg valamilyen zsír vagy koszréteg maradhatott a NYÁK azon részén, ahol a forrasztásgátló maszk nem kötött oda. De ez szerencsére csak néhány tüskesor csatlakozó körüli részt érint, a felületszerelt alkatrészeknél jól sikerült (a tisztítással azért alaposabban kell foglalkozzam a továbbiakban). angel

 

      

 

A NYÁK immár forrasztásra készen áll, bár nem tudom mikor lesz lesz időm az összeszerelésre, élesztésre, hibajavításra.

Ui.: Közben rendeltem a hajóba néhány nélkülözhetetlen alkatrészt: kormánylapát, tönkcső, hajócsavar, 2db. szervo, stb., mert a hajótesttel is foglalkoznom kellene. smiley



2017. Április 11.

Az etetőhajó vezérlőjének gyártása

írta: Xaint

Az utóbbi időben szinte semmi időm nem jutott arra, hogy az etetőhajó projektjével érdemben foglalkozni tudjak, ám - többnyire a rossz időnek köszönhetően - most úgy tűnik, akad rá egy-két napom. Mivel a hajóba szánt elektronika NYÁK-terve egy ideje már gyártásra kész állapotban volt, így csak néhány nyugodt órácskára volt szükségem ahhoz, hogy a tervekből végre kézzel fogható dolog szülessen.

Első lépésként ún. illesztési lyukakat kellett fúrjak a már megfelelő méretre vágott NYÁK-lemezbe. Ehhez most dry-fóliát használtam, melyet a NYÁK egyik oldalára laminálva, egy csak a furatokat tartalmazó maszkon keresztül levilágítottam. Előhívás után a NYÁK különböző pontjain néhány lyukat kifúrtam, később ezeket használtam a végleges maszkok illesztéséhez. A feleslegessé vált dry-fóliát aceton segítségével távolítottam el.

Ezután a NYÁK-lemezt folyó víz alatt, extra finom csiszolószivaccsal tisztítottam meg. A szárazra törölt NYÁK-ot izopropil-alkohollal áttöröltem, majd  megfelelően méretre vágott dry-fóliát lamináltam annak mindkét oldalára. Ezután következett a megfelelő maszkok nyomtatása EAGLE-ből, írásvetítő fóliára. A maszkból mindig két-két darabot nyomtatok, melyeket illesztés után pillanatragasztóval ragasztok össze. Erre sajnos azért van szükség, mert az UV levilágítás során egyetlen réteg toner nem biztosít megfelelő takarást (nem elég sötét). Az egyik oldali maszkot a furatokra illesztve következett a levilágítás, melyet a másik oldallal is ugyanígy megismételtem, ügyelve a pontos illesztésre.
 

        

 

A levilágítás után bedobtam a NYÁK-ot egy kis előhívóba (nálam ez víz + szódabikarbóna), melyben addig tartottam, míg a megfelelő (nem levilágított) részekről leoldódott a dry-fólia. Ez kb 20 percet vett igénybe.

Mivel ez egy olyan pont, ahol a munkát biztonságosan abba lehet hagyni, és a NYÁK-ot félre lehet tenni, ezért a maratást, fúrást, stb. egy másik alkalommal fogom elvégezni.



2016. November 23.

UV levilágító ATmega8-as mikrovezérlővel

írta: Xaint

Elkészült az UV levilágítóm. Sőt! Már a dry fóliához és a forrasztásgátló maszk levilágításához szükséges időket is megkerestem, és betápláltam a kis eszközbe. Ebbe egyébként egy ATmega8-as mikrovezérlő került, 8kB memória bőven elég volt egy könnyen kezelhető, átlátható menürendszer leprogramozására.

 

 

 

A levilágító az alábbi tulajdonságokkal rendelkezik:

  • sima LED világítás, amikor az UV levilágítás nem aktív (LED csíkokkal)
  • Dry fólia levilágítás
  • Forrasztásgátló maszk levilágítás
  • Forrasztásgátló maszk végső levilágítás (final cure)
  • Egyedi levilágítás (egy a többitől függetlenül beállítható időzítő)
  • Hangjelzés a levilágítás kezdetén, végén
  • Hátralévő idő megjelenítése

A levilágítási idők a beállítások menüben bármikor módosíthatóak, melyek az EEPROM-ban tárolódnak, így kikapcsolás után is megmaradnak.
 

      
 

Az UV LED-eket egy 100x100mm-es, forrszemekkel ellátott próba nyákba építettem be, 10x5-ös elrendezésben. A tápellátásról egy 12V-os fali tápegység gondoskodik. Mivel 10db. UV LED-en ~35V feszültség esik, ezért egy DC-DC boost konvertert is be kellett építenem. Az UV LED sorok közé betettem még 5 db. sima, hideg fényű LED szalag darabot is, ezek kellő erősségű fényt biztosítanak, amíg a levilágítandó panel a helyére nem kerül. Az egész fényforrást, a kapcsolóüzemű tápegységgel együtt egy Magnum pálcikás jégkrém dobozának aljába ragasztottam (eredetileg csak ideiglenesen), ami olyan jól bevált, hogy azóta sem nyúltam hozzá. laugh

      
 

Ezt pedig egy "kiselejtezett" szekrény polcába ragasztottam, így nincs útban, nem foglal helyet, és bármikor használatra kész:
 

 

A dry fólia levilágításához szükséges idők megkereséséhez az alábbi maszkot készítettem el:
 

 

A maszkon horizontális irányban pici osztásközök láthatóak, vertikálisan pedig különböző szélességű, a vezetékeket szimbolizáló részek. Ezt a maszkot egy fekete műanyaglappal takartam le úgy, hogy kezdetben csak egyetlen osztásköz legyen látható, majd percenként egyre nagyobb és nagyobb felületet engedtem az UV fénnyel érintkezni. Végül egy olyan levilágított lemezt kaptam, melyen a dry fólia 1 és 18 perc közötti levilágítási időket kapott. Előhívás és maratás után a 7 perces levilágítási időt találtam a legmegfelelőbbnek, így ezt tápláltam a levilágítóba. Így ezzel többet már nem kell bajlódnom. Hasonló módszerrel kerestem meg a forrasztásgátló maszk levilágításához szükséges időket is. A lötstop levilágítása két részből áll. Az elsőben csak annyi ideig tartjuk a maszkkal letakart panelt az UV fény alatt, amíg a nem letakart részek kellően megszáradnak, a letakart területek viszont aceton segítségével még eltávolíthatóak maradnak. A második levilágítási szakaszban a fólia nélkül visszahelyezett nyákot másodszor is levilágítjuk, hogy a forrasztásgátló festék rendesen megszáradjon. Ez az idő annyira nem kritikus, de általánosságban elmondható, hogy minél hosszabb, annál jobb. Én 10 perc körülire állítottam az ehhez tartozó időzítőt.

Íme a levilágító vezérlője, felnyitva:
 

 

A nyákon lévő forrasztásgátló maszkot még manuálisan, próbapanelbe dugdosott UV LED-ek segítségével világítottam le.

 



2016. Szeptember 26.

Etetőhajó projekt fejlemények

írta: Xaint

Az utóbbi időben sajnos nem jutott túl sok idő az etetőhajó építésével foglalkozni. Mivel azonban nem szeretném az egészet veszni hagyni, picit muszáj leszek vele törődni. Ennek fényében rendeltem néhány dolgot ebay-ről, amire feltétlenül szükségem lesz a projekt megvalósításához. Ezek olyan dolgok, amiket eddig még nem használtam nyákgyártás során. Hogy mikről beszélek? Azt is mindjárt elárulom, de előbb jöjjön egy kis történelem... cheeky (nem lesz hosszú...)

Először is, azt tudom, hogy mennyire nehéz a toner transzferes módszerrel reprodukálhatóan jó eredményt elérni a nyomtatott áramkör gyártásakor. Sima egyoldalas nyák esetén még nem is annyira rossz a helyzet. Az évek során én is többféle módszert kipróbáltam a toner rézlemezre való átvitelére, gyártottam nyákot vasalóval, például kisöcsém játékautójának, vagy hajójának felturbózása során. A labortápomhoz tervezett nyákot egy szendvicssütő segítségével gyártottam le, melyhez előbb sarokcsiszoló segítségével vágtam két darab, 5 mm vastagságú vaslemezt, ezek közé került a panel. A szendvicssütő 175°C-os hőmérséklete egyébként elég jó eredményt adott, a labortápomhoz tervezett nyák legyártása, annak nagy mérete ellenére is tökéletesen sikerült. De készítettem nyomtatott áramköröket laminálógép segítségével is, ez azonban gyári állapotában nem melegszik fel eléggé, ezért csak kisebb nyákok gyártásánál hozott kielégítő eredményt.

A toner átvitelénél nekem végül mégis a laminálógép hozta meg a legstabilabb eredményt. Mindezt csak azután, hogy a szendvicssütőre egyik nyákgyártás alkalmával túl nagy erővel sikerült rátérdepelnem, aminek következtében szerencsétlen több darabra tört. Ekkor esett le, hogy a benne lévő 175°C-os termosztátot akár át is tehetném a laminálóba, amiben eredetileg mindössze 120°C-os volt. Az egyetlen gondot már csak a vastag nyáklemez jelentette, amit a lamináló igen nehezen hajlandó "megemészteni".

Mindezeket csak azért írtam le, hogy érzékeltessem, mennyi kísérletezgetés szükséges ahhoz, ha a toner transzferes módszerrel, otthon szeretnénk normális minőségű nyomtatott áramköröket készíteni.

Az etetőhajó építését képzelem az eddigi legösszetettebb projektnek, melynek tervei több módosításon is átestek már, sőt most is folyamatosan változik ez-az. Persze mikor változzon valami, ha nem a tervezési szakaszban... cool

Amit eddig tudok, hogy mind a távirányítóba, mind az etetőhajóba kétoldalas nyákot szeretnék tenni, felületszerelt alkatrészekkel.

Korábbi tervek szerint mindkettőben egy-egy Arduino Pro Mini teljesített volna szolgálatot, Atmega 328P mikrovezérlővel, 32kB flash memóriával. A vezeték nélküli kommunikációt RFM22B-433-S2 transceiver modulokkal terveztem megvalósítani. Volt is egy próbapanelen összeállított, kezdetleges adó/vevő teszt verzió ezekből, kiegészítve egy 1.8" TFT LCD-vel, illetve egy GPS modullal. A távolságtesztek a próbapaneles kivitel ellenére jól sikerültek, simán vitte a 350-400 métert is, bár a kis RF modulok a legnagyobb adóteljesítményen néha kifagytak. Ez a teszt verzió elég sokáig pihent az íróasztalomon, és végül nem érte meg a gyártási szakaszt.

A 433MHz-es transceiver modulokat egy ilyen projekthez mindig is egy kicsit "how ya doin"-nak gondoltam, ma már a sokkal modernebb és energiatakarékosabb 2.4GHz-es modulok a menők. Ezért beszereztem a HESTORE-ból egy pár nRF24L01+PA+LNA modult, antennával, melyek egészen elképesztő >1Km hatótávolsággal rendelkeznek. Ez persze egy picikét overkill, ami a horgászatot illeti, ilyen hosszú damil ugyanis ritkán van egy orsón, de az ilyen modulok adó teljesítményét kódból bármikor változtathatjuk. Vagyis nem kell mindig a legnagyobb áramfelvétellel járó maximális teljesítményen adni, elegendő ha a jelerősség függvényében vagy a távolságnak megfelelően állítjuk be azt. És ha már ezeket a modulokat beszereztem, velük együtt rendeltem még két darab ATmega644P mikrovezérlőt is. Ezek 64kB programmemóriával rendelkeznek, ami egy kicsit barátságosabb, mint az ATmega328P 32kB-ja. A fejemben ugyanis csak úgy záporoztak az ötletek,  hogy mennyi funkciót építhetnék a hajó / távirányító kódjába. És nem szerettem volna, ha a kód számára rendelkezésre álló memória szűk keresztmetszetet jelentene.

Ez a mikrovezérlő felületszerelt, TQFP tokozású, ami egy esetleges tesztáramkör építését, illetve programozását igen megnehezíti. Hacsak nem vállaljuk be azt, hogy előbb egy tesztelés céljából létrehozott nyákra forrasztjuk, azon programozzuk fel, élesztjük, stb, majd dolgunk végeztével leforrasztjuk. Én ezzel nem akartam kísérletezni, ahhoz az ATmega644P túl drága laugh. Mivel van már egy kis tapasztalatom az AVR mikrovezérlők programozásában, tudtam, hogy viszonylag könnyen lehet a létező kódot az egyes típusok között migrálni. Így a programozás kezdeti fázisaiban egy Arduino Uno, Arduino Mega 2560 párost használok.

Huh, egy picikét elkalandoztam...  Térjünk is vissza az eredeti témához.

Szóval arra gondoltam, a toner transzferes nyákgyártás után megpróbálkozom a fototechnikai eljárással. Ezzel az eljárással lehet ugyanis otthoni körülmények között a legpontosabb, legprecízebb nyomtatott áramkört készíteni. Cserébe a gyártási folyamat összetettebb.

Ehhez azonban be kellett szereznem a hiányzó hozzávalókat:

     
 

És ha már egyszer az ember a "Wan Hung Lo" piacról rendel, miért ne tegyen hozzá még egy-két olcsóságot, nem igaz? Így betettem a kosárba még egy UV érzékeny forrasztásgátló maszkot, ha már úgyis levilágítót is tervezek építeni. Olvastam, hogy sokan simán a napból érkező UV fényt használják a levilágításhoz, amit én elég bizonytalan faktornak gondolok. Szeretem a konzisztens eredményeket, amit csak egy rendes, időzítővel ellátott levilágító berendezés adhat. Ezt a levilágítót később használhatom mind a Dry fólia, mind pedig a lötstop levilágításához. Kíváncsi vagyok, hogy az 50db. UV LED-el milyen levilágítási időket kapok majd. Ez körülbelül egy hónap múlva kiderül, ha megérkezik a pakk...



2016. Január 12.

Szabályozható, lineáris labortápegység

írta: Xaint

Mi az, amire minden elektrotechnikával foglalkozó egyénnek szüksége lehet, függetlenül attól, hogy egy a szakmában dolgozó professzionális mérnökről, vagy a témával csak hobbi szinten foglalkozó emberről beszélünk? Nem, nem a multiméterre gondolok. Na jó, arra is szükség van... A helyes válasz ez esetben a labortápegység lesz. 5V, 3.3V, 12V vagy esetleg egy negatív feszültségforrás mondjuk egy műveleti erősítős kapcsoláshoz?

Magam sem tudom megszámolni eddig hány alkalommal kellett a próbapanelen összeállított kapcsolásomhoz, egy stabilizált feszültségforrást is összetákolni, ugyancsak próbapanelen. Mondjuk egy LM317-el, ha esetleg változtatható feszültségforrásra volt szükségem. Mindezt egy agyonhasznált, itt-ott kontakthibás próbapanel segítségével, amiből mindenfelé vezetékek lógnak ki, tovább növelve az asztalomon lévő káoszt. Na ezt elégeltem meg, amikor is azt mondtam magamnak, innentől minden elektronikai projektet hanyagolok, és helyettük egy olyannal kezdek el foglalkozni, ami utána az összes többi projektemhez segítségül lesz majd.

Ebben a cikkben röviden bemutatom az általam készített labortápot, melyben egy - elektromos terhelés funkció - mellett sok egyéb is helyet kapott.

A táp paramétereinek és funkcióinak meghatározásánál igyekeztem figyelembe venni az eddigi projekteket és az esetleges jövőbeli projektek által támasztott követelményeket is. Ezek nagy vonalakban a következők lettek:

  • a tápegység legyen lineáris
  • legyen digitális (szoftveresen fejleszthető)
  • egyszerűen kezelhető, intuitív (végül egyetlen enkóderrel vezérelhető)
  • rendelkezzen áramkorláttal
  • a feszültségállítás 0V-tól induljon
  • fix +5V-os kimenet (a változtatható kimeneten kívül)
  • USB +5V kimenet (extraként)
  • rendelkezzen valamilyen fix negatív feszültség-kimenettel (pl., műveleti erősítős kapcsolásokhoz)
  • a kimeneti feszültségérzékelés (Vsense) külön kivezetése az előlapon
  • elektromos terhelés (dummy-load) funkció
     

Az egészhez az alapokat Dave Jones Lab Power Supply Design című videósorozata adta. Ő egy ausztráliai (Australia! Not Austria! laugh) youtuber, aki immár sokadik éve keresi a kenyerét  elektronikai témájú videóblogolással. A fenti linkre kattintva elérheted az említett videósorozatot, és ha eddig még nem tetted volna meg, akkor javasolnám a feliratkozás gomb használatát is a YouTube csatornáján. wink
 


Nagy vonalakban az én megoldásom is a fenti képen látható alapkapcsolásra épít, ahol az áramkorlátot és a feszültségállítást is műveleti erősítőkkel valósítottam meg:
 

../images/voltage_set.jpg
 

A kapcsolás első részében (a fenti képen kiemelve) a sönt ellenálláson eső feszültséget egy, a mikrovezérlőtől érkező I-SET PWM jellel (amit az R55-C41, és R56-C42 RC szűrők alakítanak analóg jellé) hasonlítjuk össze az IC8D komparátor segítségével, aminek a kimenete az IC6 (LM317) feszültségszabályozó ADJ lábát vezérli. A szürkén maradt műveleti erősítős blokk a feszültség beállításáért felel. Alant ez látható:
 


 

A feszültségállításért felelő részt IC9B valósítja meg, mely egy klasszikus, nem invertáló műveleti erősítős kapcsolás. Ez negatív visszacsatolással feszültségerősítést valósít meg. A mikrovezérlő felől érkező V-SET PWM jelet az R50-C37, R51-C38 RC szűrők alakítják analóg jellé.  Ez egy 5 voltos mikrovezérlő esetén értelemszerűen 0-5V között lehet, amit IC9B alakít -2V - +26V tartományba, mellyel IC6 ADJ lábát vezéreljük.

A negatív feszültségkimenetre azért van szükség, mert az LM317 feszültségszabályozó IC rendelkezik egy belső ~1.25 Voltos feszültség-referenciával, ami miatt az ADJ lábát közvetlenül földre kötve az OUT kimenete nem tud ezen érték alá menni. Én viszont 0V-ra leszabályozható tápegységet akartam.

Az elektromos terhelés is egy hasznos funkció, például tápegységek paraméterezésénél. Segítségével 0-1A közötti terhelést kapcsolhatunk a vizsgálandó áramkörre, amit néhány milliamperes felbontással állíthatunk. Ennek kapcsolási rajza pedig a következő:
 

 

Itt IC1A műveleti erősítő, annak működési elvéből adódóan mindent megtesz annak érdekében, hogy az invertáló bemenetén lévő feszültség megegyezzen a nem invertáló bemeneten lévő E-SET feszültséggel. Például, ha az E-SET-en lévő feszültséget 1 Voltra állítottuk be, a műveleti erősítő (visszacsatolás segítségével) úgy vezérli Q1-et, hogy annak emitterén is 1 Volt legyen. Ohm törvénye alapján pedig, ami ugye I=U/R, ha egy 1Ω-os ellenálláson 1 Volt feszültség esik, akkor a rajta folyó áram 1 Amper kell legyen.

IC1B pedig ezt a 0-1 Volt közötti feszültséget, ami ugye köszönhetően az 1Ω-os ellenállásnak azonos a rajta keresztül folyó áramerősséggel (tehát 0-1 Amper), egy 4.2-szeres feszültségerősítéssel 0V - 4.2V  tartományba emeli. Itt a feszültségerősítést (Gain) az Av=1+(R3/R2) képlet adja meg. Erre azért van szükség, hogy a mikrovezérlő segítségével megmérhessük a terhelésen valójában keresztülfolyó áramot. Vagyis a terhelés beállított maximális értéke mellett, a T2-re csatlakoztatott áramkör által leadott áramot is kiírhatjuk.


A mikrovezérlőnek egy ATmega 328P-t választottam, ami a 32 kB program-memóriájával bőven elégnek bizonyult. A chip OptiBoot bootloadert kapott. Hogy a tápot a ház felnyitása nélkül is kényelmesen programozni tudjam (vagy akár számítógépről vezérelni), hagyományos tüskesor csatlakozókkal kivezettem a mikrovezérlő TX, RX és RESET lábait, amire egy PL2303 USB-Soros átalakítót kötöttem. Ezeket a kész modulokat olyan kedvező áron lehet beszerezni, hogy nem is igazán éri meg  külön FTDI chippel szöszmötölni. Ennek USB csatlakozóját egy rövid (kb. 15cm-es) USB toldó kábellel vezettem ki a táp hátuljára.
 


A kijelző egy 4x20 karakteres kék LCD lett I2C illesztővel, melyen a szükséges információk épp elférnek.
 


 

A táp kezelése pofonegyszerű, mivel mindössze egyetlen enkódert kell hozzá használni, igaz az nyomógombként is működik. Röviden megnyomva lépdelhetünk a beállítani kívánt paraméterek között (feszültség, áramkorlát, elektromos terhelés maximális árama), hosszan nyomva tartva a forgatógomb érzékenységén változtathatunk (Hi / Lo), a kiválasztott paraméter értékét pedig az enkóder elforgatásával változtathatjuk meg. Mint mondtam, tényleg egyszerű.

Az LM317 feszültségszabályozó IC-nek a stabil működéshez szüksége van egy minimális terhelésre a kimeneten (IO(min)), ami az adatlap szerint ~3.5mA. Én hasonlóan az elektromos terhelés kapcsolásához, műveleti erősítő segítségével egy másik, 10mA-es, konstans áramú terhelést illesztettem a feszültségszabályozó kimenetére:

 

 

A beépítésre került transzformátor 24VA-s. Erről a negatív feszültséget egyenirányítás, szűrés és pufferelés után egy 7910-es feszültségszabályozó IC korlátozza -10V-ra, mely negatív tápfeszültség az előlapon kivezetésre került. Ez például műveleti erősítős kapcsolások tesztelésekor lehet hasznos.

A feszültségszabályozó IC-k, illetve az elektromos terhelést megvalósító TIP41C tranzisztor  hűtéséről a táp felső részébe csavarozott 3-4mm vastagságú, 15x13cm nagyságú (újrahasznosított smiley) alumínium lap gondoskodik. Ott, ahol a doboz felső részében is szükség volt a helyre, például a kijelző felett, igyekeztem az alumínium lapot nem levágni, csak visszahajtani, ezzel is növelve a hűtőborda felületét. Nos ennek látványa nem lett valami szép, de szerencsére nem kell folyton ezt bámulnunk:
 


Az előlapra tervezett grafika csak teszt jelleggel került fel, ám miután a táp fő funkciói már működtek, rögtön használatba is vettem azt, így a további fejlesztések itt elmaradtak. Ez, a toner-transzferes nyákgyártásra is használt lézernyomtatóval készült, fotópapírra, melyet utána lamináltam. Sajnos a sok szétszerelés és összerakás következtében a fólia a széleken elkezdett felválni, de ez csak tovább növeli a táp értékét.

A konstans áram módba való belépésről egy nagy fényerejű, lapos homlokú, piros LED gondoskodik, ami a neki fehéren hagyott fotópapíron kiválóan átvilágít. A fotópapír ez esetben kiváló diffúzorként funkcionál, így szép egyenletes, nem vakító de szembetűnő a LED felvillanása.

Mindent összegezve, én egy könnyen vezérelhető, utólag bővíthető labortápot szerettem volna, és e tekintetben a fent bemutatott tápegység nekem tökéletesen bevált. A rengeteg funkciója tényleg hasznos tud lenni (a számítógépes vezérelhetőség még mindig tartogat kiaknázatlan lehetőségeket). Természetesen nem állítom, hogy ez egy tökéletes és hibátlan labortáp lenne, voltak tervezésbeli gondok stb., a mellékelt kapcsolási rajz is tartalmaz néhány hibát, melyek megtalálását azonban a kedves olvasóra bízom cheeky.

További képeket a galériában találsz, melyet a fenti képek némelyikére vagy akár ide kattintva is elérsz.

Alább pedig a kapcsolási rajz érhető el, PDF formátumban:

   Kapcsolási rajz letöltése