Как стать автором
Обновить

Аналого-цифровая автоматика и никаких микроконтроллеров на примере сушилки для рук

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение8 мин
Количество просмотров12K
Всего голосов 39: ↑38 и ↓1+56
Комментарии63

Комментарии 63

Как раз там, где нужна надёжность работы при раз и навсегда установленных параметрах - лучше использовать операционный усилитель, "он железный": точно не зависнет и не заглючит, разве что сгорит.

Ну как минимум, чем больше элементов в схеме, тем выше вероятность их выхода из строя?

Там такие дубовые элементы, что 90% все еще будут работать даже после ядерного взрыва.

На реле что-ли?

Это примитивное понимание теории вероятности )

Если ему следовать - микропроцессоры вообще работать не должны, там сотни тысяч транзисторов, всякие ячейки памяти, куча битов программного кода...

А у реле недостатки - механический износ и искрение контактов. И это к сожалению до конца не лечится.

Чтобы оценить вероятность отказа электронного прибора необходимо обладать знаниями о средней наработке на отказ каждого компонента в его составе. К сожалению, эту информацию на современные компоненты получить сложно. Некоторые производители предоставляют какие-то условные сроки, а некоторые (особенно отечественные) - и сами их не знают. Так что даже углубленные знания теории вероятности тут вряд-ли помогут.

двойственные впечатления... вроде и прикольно, и какая-то дикая смесь цифры и аналога...

Потому что у меня скопилось очень много LM358, надо их куда-то использовать.

ага, "Ящик противогазов искать нужно, а вентилятор у меня с прошлого заказа оставался."©

если вы разрабатываете регулятор для узлов атомной электростанции или системы питания газовой турбины, стоит подойти к проектированию регуляторов более ответственно и, возможно, отказаться от использования операционных усилителей

не уверен, что там отказываются от ОУ. почему-то есть ощущения, что совсем наоборот (возможно, симбиоз - ОУ с цифровым управлением)

Ну если у меня действительно по бабине 555 и 358 валялось без дела, надо же их расходовать куда-то? )))

Проектирование оборудования спец назначения - это отдельная зубная боль. Есть списки разрешённых компонентов. Есть требования к отечественным комплектующим и есть диффецит оных. Есть процедуры согласования и пересогласования. Иногда из-за бюрократических проволочек проще оставить схему на рассыпухе, чем обновлять до микроконтроллеров.

Не, я не спорю.

Просто от вас ожидал бы "Всё по 1$" "Всё на 555" - в т.ч. таймер включения, без всяких там счетчиков и схем сравнения, да и регулирование тоже... поэтому и написал, что впечатления двойственные.

Ну должно же быть хоть какое-то схемотехническое разнообразие? Тем более, что я у себя на балконе случайно отрыл газетный сверток с логическими микросхемами ))) ШИМ на 555 таймере у меня уже был в проектах, я как-то писал про усилитель класса D на драйвере шагового двигателя и таймере.

у меня 2 пакета 78L05 78L18 79L18 по 1000 шт... не знаю, куда деть.

А вот простейшие 358 и 324 и 555 приходится покупать. Разошлите друзьям штук по 30 :-)

Абсолютно. Полный бардак, какие-то структурные блоки с непонятным смыслом, куча всего, а логика работы отсутствует. Откровенно плохая, качественно сделанная плохая плата. Плохой английский (люди, это плохо - писать Culler, Smail, Imeil и т.д., это просто невежество, которое всем видно. Вы знаете русский - кто мешает нормально написать по-русски? Вам кажется, на русском не круто? Ну явно круче, чем на безграмотном.).

Обратите внимание на то, что структурная схема имеет русские наименования блоков. Английские буквы использовались только там, где это необходимо. Для разработки печатной платы использовался игл, к сожалению, он не позволяет использовать кириллицу в названиях. По этой причине названия сигналов в структурной схеме написано с использованием латинских букв. Причина использования названий с латинскими буквами - ограничения САПР.

Не стану отрицать, что можно было написать в названии сигналов "cooler". Но с другой стороны это не регламентировано, и названия цепей могли бы иметь вид типа "net1".

Полный бардак, какие-то структурные блоки с непонятным смыслом, куча всего, а логика работы отсутствует.

Если Вы прочитаете текст и не будете ограничиваться просмотром картинок, возможно, логика работы устройства для Вас прояснится. Элементы структурной схемы имеют позиционные обозначения. Поясняющий схему текст ссылается на эти позиционные обозначения.

Статья имеет следующую структуру:

  1. Краткое введение в тему статьи

  2. Моя мотивация

  3. Описание конструкции, включая описание функциональности и мои впечатления о работе

  4. Описание структурной схемы

  5. Описание электрической схемы. Выполнено последовательно по функциональным блокам от входов к выходам

  6. Заключение

    Если не затруднит, поясните, в чем именно Вы обнаружили бардак? Ваш комментарий, возможно, позволит улучшить мои будущие статьи.

Очень круто, молодец!

Только я не припомню, чтобы в курсе ТАУ нам рассказывали про операционные усилители, всё было достаточно сухо и обильно сдобрено математикой (учился в 90-х). Про операционные усилители нам рассказывали в курсе Электроники. ОУ вообще универсальный прибор. :)

Основная тенденция в образовании сейчас это снижение сложности материала. Публика совершенно не знает и не хочет знать математику. Поэтому количество формул в лекциях сильно сокращается. Ну а что-то же нужно студентам рассказывать... Для интереса погуглите методички по ТАУ в интернете.

На самом деле, то, что сейчас ТАУ разбавили "прикладными примерами" типа ОУ это даже не плохо. Я помню, что когда нам читали ТАУ, у большинства студентов не откладывалось в голове как и где всю эту теорию можно применить. А тут такой хороший пример регулятора.

в 90-х программа еще не сильно упростилась. основной обвал (судя по словам преподов) пошел с середины нулевых.

"Методички по ТАУ в интернете" есть разные. Те, которые видел я - не сильно отличаются от тех, что были у нас в 1990-1991. (если есть под рукой ссылки на плохие методички - киньте, плз, в личку. Только специально искать, пожалуйста, не надо, не тратьте время)

И выскажу, наверное, непопулярную мысль: вот есть книжка Юкио Сато "Без паники!. Цифровая обработка сигналов". Так вот, если нам ЦОС начинали не сразу с Голда-Рейдера, а чего-то типа такого - то знающих ЦОС сокурсников у меня было бы гораздо больше.

Есть методички, которые перепечатываются еще с тех времен. Некоторые дополняю практикумом по математическому моделированию. А где-то практикум на операционных усилителях встречается. Есть много приличных учебных пособий. И сказать, что изучение регуляторов на ОУ это плохо, я не могу.

А вот с математикой прямо беда. Я учился уже достаточно давно. И, честно сказать, сам на некоторые формулы с ужасом смотрю, даже математические символы далеко не все узнаю ))) Слава Богу, что хотя бы скобки раскрыть еще могу и дроби посчитать...

А где-то практикум на операционных усилителях встречается.

Была книжка такого рода "для морских техникумов". Меньше математики, больше электроники. Название, к сожалению, не помню. Была как раз неплохим подспорьем в плане "смычки математики и электроники, теории и практики". Там было меньше математики, чем в ВУЗовских учебниках, зато была реализация всех звеньев на ОУ (хотя, опять же, достаточно кратко и абстрактно, чтоб не заменять собой курс аналоговой электроники). Получалось такое неплохое подспорье. Но книжку "зачитали" в общаге... Беда нашего высшего образования в том, что не дает понимания "нахрена нам всё это". всякие "сухие теории" сдали и забыли. а когда приходит пора проектировать антенну, считать цифровой фильтр или проверять устойчивость САУ - оппа, а математику уже забыли...

Антенну можно худо бедно в манне смоделировать, для фильтра как-то готовый код из матлаб получить... а вот с устойчивостью системы управления будет сложнее, как-то пока не попадались решения "в два клика"... но это все тоже при условии, что остались какие-то навыки работы с программным обеспечением и какие-то общие представления о физике процессов.

Да, я тоже заметил, что с возрастом перестаю понимать математические формулы. Что-то сложнее средне-квадратичного отклонения уже не помещается в мою голову. :-)

Для этого нужна постоянная практика. А если на работе со временем резко возрастает административная составляющая и инженерия уходит на второй план, какая тут математика? Вот и приходится по вечерам какие-то схемы паять, чтоб совсем все не забыть.

А можете хорошими методичками по ТАУ поделиться?

не припомню, чтобы в курсе ТАУ нам рассказывали про операционные усилители

и практикк не было? у нас - на лекциях была теория (да, много математики и "квадратиков" с "плюсиками" и "стрелочками"), а после - практика на стендах, где каждый "квадратик" был реализован [чаще всего] на ОУ.

Сейчас для практики часто используют виртуальное моделирование. Есть даже отечественные аналоги матлаба. С одной стороны важно регулятор "руками" покрутить и посмотреть и в живую понастраивать. Но с другой стороны навыки построения математической модели объекта управления и регулятора - это тоже очень полезно.

имхо, "уход в виртуальщину" - это плохо. Да, далеко не всё можно отмоделировать на стенде, и виртуальщина дешевле - но всё равно... ну это как вас строго на HDL пересадить (ну, или заставить схемы нет-листами проектировать).

Забавно, что я не сдавал ТАУ (индивидуальный уч.план, замена другими предметами), но зачем-то нужна была "устойчивость систем" (для ЦОС, что ли?), и пришлось самостоятельно осваивать, а т.к. по кафедре шарахался совершенно свободно - то и помоделировал в свободное от занятий время на стендах.

Я вот все думаю о том, чтоб на плисы перейти вместо схем на рассыпухе. Но, видимо, пока еще не выработал для себя весь ресурс идей.

Но сам я всегда сперва схему по узлам моделирую в мультисиме или протеусе, чтобы сузить диапазон поиска. А потом уже в железе схему отстраиваю. При наличии определенных навыков стало получаться после моделирования с первого раза на печатной плате схему запускать. Исключение - схемы с большим влиянием параметров индуктивности. Есть определенные сложности с этим у симуляторов.

Как и в любом деле, тут должен быть баланс. Виртуальное и особенно математическое моделирование - это сильный инструмент, которым надо пользоваться, но умело. И должен быть баланс с навыками работы с реальным железом. Я бы сказал, что даже важнее сперва научиться на железе работать, и только потом уже использовать различные симуляторы.

Я бы сказал, что даже важнее сперва научиться на железе работать, и только потом уже использовать различные симуляторы.

как говорили несколько лет назад, "бешено плюсую".

Хотя наблюдал, как сокурсники (и даже чуть более ранешние инженеры), умевшие работать с железом, "не могли в матмоделирование" (симуляторов тогда, можно считать, и не было. Сами писали. На фортране, итить его...).

О чем и речь! Виртуальное моделирование это отдельный навык. Но для этого требуется глубокое понимание объекта моделирования.

...и отсутствие багов в симуляторах, которые, как известно, пишут люди, которым, как известно, свойственно ошибаться )

Для этого и нужен опыт и понимание физики процессов, чтоб вовремя понять, что стимулятор подбирает. Или использовать эквивалент какой-то части объекта. А где-то можно что-то имитировать и так далее... опыт нужен

стимулятор подбирает

"Умер создатель Т9. Земля ему пуховик"©

Стенды у нас были по Электронике и по ТОЭ. По ТАУ стендов не было, но я слышал про такие. Еще были УМК-80 для курса "Микропроцессорной техники". Практика по ТАУ у нас состояла в решении задач на листке бумаги.

Без принципиалки эту схему не всякий бывалый ремонтник даже чинить возьмется.

С ремонтом тут конечно есть нюансы. В современных схемах чем-то проще. Есть микросхемы, качаешь на них даташит. В даташите предложены типовые включения. Смотришь, какое из типовых решений больше похоже на то, что надо починить. Ну и пытаешься чинить. У больших микросхем вариативность подключения значительно меньше. Но и починить не все можно, особенно, если в чипе есть закрытая прошивка.

В современной технике повсюду используются микроконтроллеры. Если МК или flash с программой сдохла, то устройство ремонту уже не подлежит (только крупноузловая замена). По этой причине схемы на дискретной логике гораздо более живучи и ремонтопригодны, просто ремонтники нынче не той закалки. ;)

С мониторами и телевизорами была распространенная проблема - пробивало пзушки с конфигурацией матрицы. На некоторые распространенные модели удавалось нагуглить прошивку и восстановить пациента.

А вот со стиралками и холодильниками бывали обидные ситуации. У них часто делают питание с прямым преобразованием сетевого напряжения без понижающих трансформаторов. При скачке напряжения в сети у микросхемы питания испаряется половина корпуса. При этом нередко дохнет микроконтроллер. Вроде и плату не сложно восстановить и контроллер купить несложно, но прошивку контроллера никак не найти.

закрытая прошивка

Ну да, а тут обфускация схемы, все открытое=) Для спортивного интереса вообще надо было всё на 555 сделать, недаром на них столько всего напридумывали, что это превратилось в инженерную дисциплину-соревнование. Вот и Хоровиц с Хиллом согласятся.

А скажите пожалуйста, эта схема точно сможет коммутировать нагреватель реальной сушилки? Не видел ни разу сушилок с мощностями нагревателя меньше 600 Вт. Обычно ставят поближе к киловатту. Потому что иначе у вас руки высохнут сами по себе, прежде чем вы дождётесь горячего воздуха. Те волоски, что идут у вас на плате к разъёму нагревателя, выдержат 50-100 А? Ну да, напряжение питания нагревателя - 12V.

И ещё вопрос. А что будет с вашей сушилкой, когда (а не если) пробьётся управляющий транзистор? Не увидел не одного термопредохранителя. А защита от пробоя (и пожара) обязана закладываться при конструировании. Учитесь у конструкторов утюгов, фенов и лазерных принтеров.

Нет конечно, эта схема не рассчитывалась для управления реальным нагревателем как в настоящих сушилках. И управлять вентилятором, мощнее компьютерного кулера не сможет. Эта схема разрабатывалась исключительно для наглядности работы пропорционального регулятора на ОУ с ШИМ.

Однако - навороченная схема даже на ОУ получается...

Глядя в советские годы на стоящие в (некоторых, центровых) общественных туалетах сушилки для рук, у меня закрадывались мысли, что их электрическая схема по сложности примерно как у дискового телефона...
Пара релюшек для включения вентилятора и нагревателья, да конденсантор, разрядка которого обеспечивает выключение через какое-то время...

Выключение скорее всего на термореле делали. Язычок размыкает цепь пускателя при перегреве.

Надеюсь, что вам было так же интересно читать эту статью, как и мне над ней работать.

Так и есть, интересно. Приятно посмотреть на аккуратную работу и вспомнить старый-добрый DIP ) И всё же не удержусь:

в широком обиходе появились радиоэлектронные компоненты для поверхностного монтажа (SMD). И их появление для меня стало манной небесной — это же сколько времени можно экономить радиолюбителю на сверлении бесконечного количества отверстий в печатной плате!

Представляете, сколько времени на изготовление платы, пайку, флюса/припоя/пасты, деталей, стеклотекстолита, амортизации оборудования, (денег ?) можно сэкономить, реализовав то же самое на микроконтроллере? )

Частота импульсов составляет 160 Гц — это немного выше звукового предела

Это, пожалуй, единственный вопрос по статье. Чей звуковой предел имеется в виду, если человеческий простирается от 20 Гц до 20 кГц?

Ну надо же было так опростоволоситься. Имелась ввиду минимальная частота, при которой вентилятор работает без ощутимых рывков.

Спасибо за Ваш комментарий, приятно, что есть люди, которые реально читают статью, это здорово мотивирует писать дальше!

Микроконтроллеров хватает на работе, поэтому в качестве хобби предпочитаю старомодную схемотехнику.

Ну надо же было так опростоволоситься.

Ничего, со всеми бывает ;-)

Имелась ввиду минимальная частота, при которой вентилятор работает без ощутимых рывков.

Вот бы это еще в статье разъяснить...

приятно, что есть люди, которые реально читают статью

Когда авторы читают комментарии своих статей, это взаимно приятно :-)

У меня сейчас железный пациент из 1974 года. Там вся электроника на транзисторах, но есть штук 5 ОУ. И ведь по большей части работает! :-) Самописец вот только заменю на интерфейс к компьютеру...

Там управление магнитным полем происходит хитрым способом. Есть аналоговый генератор 28 кГц, есть переключатель на 30 положений - делитель на 30 ступеней, есть датчик холла в магните, есть генератор пилы (вот он как раз не работает, планирую и разобраться в родном, и сделать задатчик на основе ЦАПов, как раз сегодня объединял 12-битный и 8-битный ЦАПы чтобы получить хотя бы 18 бит.) - его DC-выход модулируется этими же 28 кГц.

Потом эти сигналы в нужных соотношениях с нужными знаками суммируются на сборке из 3 термостатируемых трансформаторов. Суммарный сигнал усиливается и подается в фазочувствительный детектор.

После детектирования сигнал усиливается операционником, затем повторяется каскадом из эмиттерных повторителей. последний транзистор состоит из 50 мощных транзисторов примерно 2N3055. И выход на магнит.

Если сделаю - постараюсь написать статью сюда.

Гвоздями стреляете?

да, ЭПР, JEOL JES-PX. Покажу в статье. От него есть даже схемы, но нет инструкции по эксплуатации.

Зато таковая есть от ЭПР Радиопан. Но его самого нет :-)

Зато от него остался зонд ЯМР магнетометра :-)

Позволю себе замечание. При данной частоте шим драйвер вам не обязателен, можно просто затвор от логического элемента питать через 100 ом. И открываться немного получше будет и закрыватся- размах напряжения на затворе вырастет на полтора вольта.

Драйвер полевого транзистора в схеме реализован больше для порядка - обозначил, что неплохо бы чтоб он в подобных схемах был.

Зачем два 555, если можно одно термореле? ))) бывает же, что математикой ради математики занимаются? Почему бы не заниматься схемотехникой ради схемотехники?

Только потому, что дешевле и технологичнее.
К тому же одним термореле всё равно не обойтись - к нему еще контактор или чего подобное понадобится (а в одной известной мне китайской схеме - на первом 555 собран компаратор ИК-датчика, и только второй можно заменить условным "термореле").

Тогда уж можно одним stm8 обойтись. Или ещё посмотреть в сторону китайских микроконтроллеров на risv-v, среди них есть экстремально дешёвые экземпляры. Одна микросхема - и вся любовь!

Но я не привык искать лёгкие пути! Мне так нравится, чтоб всякие там счётчики были и прочие микросхемы.

Цель топикстартера - не создать устройство, а схемотехнические извращения. Ну есть же тег "ненормальное программирование", так и тут. The Incredible Circuit®

Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий