ПНЯ* — Периферия Независимая от Ядра известная так же как CIP — Core Independent Peripheral

Микроконтроллеры в импульсных источниках питания
Часть 2

В предыдущей части статьи был рассмотрен вариант построения "типового" ШИМ-контроллера Импульсного Источника Питания (ИИП), варианты реализаций ШИМ-контроллеров на основе ПНЯ и некоторые топологии ИИП.
Продолжим знакомство с возможностями Периферии Независимой от Ядра применительно к задаче построения импульсных источников питания.

Привет geektimes! В предыдущей части было рассказано про тестирование батареи ионисторов, наконец настало время использовать их куда-нибудь. По результатам предыдущего теста выяснилось, что от батареи 6х500F на полной яркости светодиодная лента горит примерно 10 минут. Этого разумеется мало, поэтому решено было сделать ночник — на малой яркости света вполне надолго хватит. Что из этого получилось, подробности под катом.

Компания Apple очень серьёзно подходит к тому, чтобы сами пользователи или сторонние мастера ни в коем случае не могли починить её технику. Это важная часть закрытой экосистемы, которая создана с целью максимизировать прибыль. Например, литий-ионные аккумуляторы теряют свою ёмкость через несколько лет, а заменить их самостоятельно у человека нет никакой возможности. А тут как раз подоспела презентация новой модели MacBook — и человек решает купить новый ноутбук, потому что у старого уже не держат аккумуляторы. Так Apple поддерживает продажи.

Мощный клей, которым Apple приклеивает аккумуляторы к корпусу ноутбука MacBook Pro, стал настоящим кошмаром для ремонтников. На заводах по утилизации электроники рабочие отдирают эти аккумуляторы железным ломом, ломая и корпус, и «ретину», и всё остальное.

Новый клей начали использовать в моделях MacBook Pro с 2012 года. Как говорит инженер Бретт Хартт (Brett Hartt) из компании iFixit, это мощный промышленный клей — примерно такой же применяют для приклеивания стеклянных панелей в небоскрёбах, в госпиталях и т. д.

ПНЯ* — Периферия Независимая от Ядра в микроконтроллерах Microchip, известная так же как CIP — Core Independent Peripheral.

Микроконтроллеры в импульсных источниках питания
Часть 1

Забегая вперед хотелось бы отметить, что цель данной статьи не состоит в обсуждении преимуществ или недостатков способов управления, а так же в рекомендациях по выбору оптимальных топологий построения Импульсных Источников Питания (ИИП) и расчету элементов схемы – для этого есть тонны специализированной литературы.

Цель статьи – показать принципиальную возможность реализации большинства топологий ИИП на универсальной периферии микроконтроллеров Microchip, продемонстрировать преимущества микроконтроллерных решений по гибкости и универсальности относительно специализированных «аналоговых» ШИМ-контроллеров и ASIC для ИИП.

Геотермальная энергия считается «зеленой», то есть ее получение оказывает минимальное влияние на окружающую среду. Источник фото: Getty Images

«Зеленая» энергия сейчас у всех на слуху. Обычно, когда речь заходит об альтернативах традиционным источникам, подразумеваются солнечные фермы, ветрогенераторы и в некоторых случаях биогазовые станции. Тем не менее, есть и другие источники энергии, потенциал которых довольно высок. Например, геотермальная энергия. О ней говорят и пишут давно, довольно развернутая статья есть, например, в «Детской энциклопедии», выпущенной в СССР в 70-х годах прошлого века.

Но и сейчас системы, работа которых базируется на тепле недр Земли, встречаются не так часто. Наиболее активно их строят и эксплуатируют в Исландии и других регионах, где высока вулканическая активность литосферы. Здесь тепло Земли используют для обогрева помещений, так что тепловые подстанции Исландии не нужны. Но в других регионах Земли ситуация обстоит несколько иначе. Компания Dandelion собирается изменить представление о такого рода станциях, сделав их доступными для всех. К слову, этот ныне независимый стартап ранее был частью Google X, одного из подразделений холдинга Alphabet. Занимается Google X реализацией новаторских проектов разного рода.

Солнечная электростанция в окрестностях Лас-Вегаса, генерирующая энергию даже ночью

Консалтинговая фирма Lazard в своём 10-м годовом отчёте показала, что ветровая и солнечная электроэнергия стала дешевле, чем электроэнергия из других источников, в том числе традиционных — даже без государственного субсидирования. Эти данные также подтверждаются анализом лаборатории Беркли по солнечной и ветровой энергетике.

Отчёт был составлен на основе нормированной стоимости электроэнергии (Levelized Cost Of Energy, LCOE), учитывающей себестоимость производства электроэнергии с учётом всех затрат (стоимости постройки, расходов на содержание зданий и сооружений, стоимости топлива) на протяжении всего жизненного цикла электростанции. Такой подход позволяет объективно сравнивать себестоимость энергии для различных способов её получения.

Инженеры из Вашингтонского университета (США) разработали сотовый телефон, который работает без встроенного источника энергии (то есть без батареи). Он получает необходимые 3,48 микроватта (максимум) по радио со вспомогательной радиостанции, которая находится на расстоянии до 9,4 м. Если же присутствует источник света, то дополнительную энергию дают фотоэлементы, за счёт чего можно удалиться от базовой станции на 15,2 м.

Исследователи считают, что их работа станет первым шагом к созданию полноценного мобильного телефона без батарей, который сможет работать даже в отсутствие вспомогательной радиостанции. В конце концов, в городском пространстве и так очень много излучений, которые можно превращать в электричество.

Источник: Getty Images

У Илона Маска, главы Tesla Inc. и нескольких других организаций, масса различных проектов. Здесь и электромобили, и солнечные батареи, плюс аккумуляторные системы PowerWall для дома и бизнеса. Плюс тоннели для автомобилей, плюс скоростные поезда, плюс… Да много всего. На днях Маск объявил о реализации еще одного проекта — создании крупнейшей в мире литиево-ионной аккумуляторной системы, которую планируют установить в Южной Австралии.

Основная задача участников проекта — вовсе не взятие очередного рекорда, а помощь региону. Дело в том, что в Южной Австралии довольно часто случаются перебои с поставками электроэнергии. Основной фактор, который влияет на стабильность поставок — это погода. Для того, чтобы решить эту проблему, Маск решил создать в Австралии накопитель энергии, который будет служить резервным источником для тысяч домохозяйств в случае очередного блэкаута.

После полутора лет работы группа Team FAST из 35 студентов Технического университета Эйндховена (Нидерланды) готова показать результат своего труда — проект электроавтобуса с увеличенным запасом хода за счёт модуля Range-Extender (REX) на муравьиной (метановой) кислоте. Демонстрация автобуса состоится 6 июля 2017 года (ещё можно зарегистрироваться для участия, если вы будете в Эйндховене).

На иллюстрации показано компьютерное изображение автобуса с прицепом. Это первый в мире автобус, способный работать на жидкой муравьиной кислоте. Хотя муравьиную кислоту сегодня синтезируют искусственным способом, но теоретически её можно получать из возобновляемых источников. Например, из крапивы, муравьёв и медуз. Достаточно просто вскипятить муравьёв в сосуде с водой и пропустить пар через жидкость — получится слабый раствор муравьиной кислоты, именно таким способом это вещество открыл в 17 веке английский химик Джон Рей. Как вариант, можно настоять муравьёв на спирту. То есть это экологически чистое топливо из возобновляемого источника — муравьёв.

Считается, что альтернативная энергетика, включая солнечные батареи, гораздо «чище» традиционной. Все эти теплоэлектростанции, АЭС представляют определенную опасность для окружающей среды. Специалисты из некоммерческой организации Environmental Progress (EP) утверждают, что с фотоэлементами тоже не все так хорошо, как принято считать. На днях опубликованы результаты исследований, проведенных EP, где говорится, что солнечные батареи — источник опасных отходов с содержанием большого количества таких элементов, как свинец, хром, кадмий. В то же время вышедшие из строя фотоэлементы отправляют на свалку без должной утилизации, где процесс их разрушения никто не контролирует.

Справедливости ради нужно сказать, что сама эта организация ратует за более активное использование АЭС для получения энергии. Источники финансирования Environmental Progress (EP) не раскрывает. Руководитель организации считает, что о вреде АЭС говорят много, а вот о том, насколько опасными могут быть фотоэлементы, никто не знает. «Мы часто обсуждаем опасность ядерных отходов, но за ними осуществляется тщательный контроль, все это четко регулируется», — сказал Майкл Шелленбергер (Michael Shellenberger), руководитель EP.

Одна из крупнейших в мире солнечных электростанций Topaz Solar Farm на равнине Карризо в Калифорнийской долине, примерно в 160 км к северо-западу от Лос-Анджелеса, генерирует энергии достаточно для полного снабжения 500-тысячного города. Фото: НАСА

Очередной регион мира столкнулся с избытком электричества из-за большого количества солнечных батарей и безоблачной летней погоды. На этот раз такая беда произошла в Калифорнии. В этом штате так много солнечных электростанций и так мало мощностей для накопления сгенерированной электроэнергии, что приходится останавливать электростанции или отдавать лишнюю энергию в соседние штаты по отрицательной цене, то есть приплачивать за её использование, лишь избежать перегрузки своих сетей.

Многие домохозяйства и предприятия разных стран устанавливают у себя солнечные батареи. Это, конечно, выгоднее всего делать там, где уровень инсоляции выгоден, хотя в некоторых случаях фотоэлементы стоит устанавливать и в других регионах. Владельцы домов и квартир ставят у себя солнечные батареи для того, чтобы меньше зависеть от поставок энергии в энергосети и, конечно, экономить на оплате счетов. Правда, полностью перейти на самообеспечение электричеством получается не у многих. Существуют дома, владельцы которых обходятся лишь фотоэлементами/биогазом/ветряками и не потребляют электричество из общей сети.

Тенденция отключения становится все более заметной, и это может негативно сказаться на энергетической промышленности. Многие энергокомпании уже задумываются, что делать, если клиенты начнут массово отказываться от их услуг. Если бы это произошло, то многие из них просто разорились бы. Аналитики стараются следить за динамикой развития этой ситуации с тем, чтобы предсказать, что будет в дальнейшем.

Пыль и частицы, находящиеся в воздухе, могут нанести ущерб способности генерировать солнечными батареями столько энергии, сколько они могут, [исходя из технических параметров — прим. переводчика]. Профессор инженерных наук Университета Дьюка Майкл Бергин сказал: «Мои коллеги из Индии демонстрировали мне некоторые из своих фотоэлектрических установок, установленных на крыше, и я был потрясен тем, насколько грязны панели. Я думал, что грязь должна повлиять на эффективность солнечных панелей, но не было никаких исследований, оценивающих эти потери. Поэтому мы собрали сравнительную модель, чтобы сделать именно это».

Самое радостное событие для ученого – когда его научные разработки доходят до стадии промышленного производства. Хотим поделиться нашей радостью: российский разработчик систем хранения и накопления электроэнергии ООО «ТЭЭМП» (входит в группу компаний «Ренова») запустил в г. Химки Московской области производство высокоэффективных суперконденсаторов и модулей на их основе. Ежегодно новое предприятие сможет производить до 200 тысяч суперконденсаторных ячеек. Разработкой электролитов для суперконденсаторов занимался Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» – один из ключевых партнеров компании «ТЭЭМП».


Система стартерного пуска на основе суперконденсаторов ТЭЭМП

У традиционных аккумуляторов (свинцово-кислотных, литий-ионных и т. д.), несмотря на все их достоинства, есть один серьезный недостаток. Они способны аккумулировать большое количество энергии, но этот процесс требует долгого времени; соответственно, и разрядиться мгновенно они не способны. Кто-то удачно сравнил аккумуляторы с бутылкой с узким горлышком: воды войдет много, но чтобы залить или вылить – придется подождать. Меж тем в современном мире все чаще требуются аккумуляторы, умеющие мгновенно заряжаться и разряжаться. Они получили название суперконденсаторов, и если традиционные аккумуляторы сравнивают с бутылками, то суперконденсаторы – это стаканы. При сравнительно меньшей емкости они способны практически мгновенно аккумулировать большое количество энергии и столь же стремительно отдавать накопленный заряд.

После статьи о краткосрочных перспективах “сланцев” я бы хотел продолжить путешествие в будущее: когда же нефть уйдёт на покой? Чтобы говорить о столь далёком будущем имеет смысл обратиться уже к тому как происходят системные переходы и распространения инноваций.

Скорость распространения инноваций

В фильме “Матрица” есть эпизод, где Морфеус философствует о том, что виртуальный мир подчиняется собственным законам, кардинально отличающимся от законов реального мира. И сегодня это видно как никогда: в цифровом мире концепции и продукты расцветают и умирают за считанные годы, иногда дни. Например, дневная аудитория игры “Pokemon Go” за две недели достигла половины уровня твиттера, Фейсбук за пять лет охватил 10% мирового населения, а компания Майкрософт силой перевела сотню миллионов пользователей c Windows 7 на Windows 10 изменив механизмы обновления. Вследствие этого создаётся ложное впечатление, что быстр и весь остальной мир — со дня на день планета заполнится электромобилями, солнечными панелями и биткоинами.

Год назад компания Microsoft хвасталась, что самым энергоэффективным браузером под Windows 10 является Microsoft Edge. Компания разработала собственный тест, включающий в себя открытие сайтов, прокрутку статей, просмотр видео, открытие новых вкладок для каждой задачи. Затем тест со списком стандартных задач запускали в каждом браузере под Windows 10, открывая список популярных сайтов: Facebook, Google, YouTube, Amazon, Wikipedia и др. Выяснилось, что энергопотребление Edge в милливаттах на 36-53% меньше в сравнении с Chrome, Opera (в режиме энергосбережения) и Firefox. Это дало основание Microsoft демонстрировать пользователям Chrome такие «советы», как на скриншоте выше. Мол, Chrome быстро опустошает ваш аккумулятор, лучше перейдите на Edge, чтобы работать на ноутбуке дольше.

Уже почти три года назад я делал статью про биогазовые исследования, которые мы проводили в Томске. Статья в то время вызвала значительный интерес и даже сейчас мне на почту приходят письма с просьбой подробней рассказать об этой технологии и перспективах её практического внедрения. Мы не бросили развивать эту тему, накопилось много интересных мыслей и новостей, о которых хочется рассказать, поэтому заинтересованных милости просим под кат.

Шельфовая ветровая электростанция Sheringham Shoal, Великобритания

Критики альтернативной энергетики часто говорят, что она развивается только благодаря государственным субсидиям и налоговым льготам. Себестоимость «зелёной» энергии выше, чем традиционной, получаемой от сжигания углеводородов и расщепления атомных ядер. До недавнего времени так и было. Но правда в том, что альтернативная энергетика становится более рентабельной с каждым годом. Сейчас европейская ветровая энергетика приближается к важному рубежу: планируются три новых ветровые станции на прибрежном шельфе, которые впервые будут построены без государственных субсидий.

Привет geektimes.

В предыдущей части рассказывалось о тестировании литиевых батарей для хранения электроэнергии. В одном из комментариев был вопрос об использовании ионисторов для хранения запасенной энергии. Стало интересно проверить, как это работает.

Конечно, параметры ионисторов можно найти в даташите и посчитать все что надо. Но так не интересно, куда интереснее померять самостоятельно. Для этого на ebay была заказана плата с длинным названием 6Pcs Farad Capacitor 2.7V 500F with Protection Board.



Как это работает, подробности под катом.

Человечество много раз меняло свою энергетическую парадигму, изначально потребляемая энергия была только в виде пищи: ягоды, фрукты, бизоны и так далее. Затем человек сменил чернику с мамонтами на более удобные и мощные источники энергии: древесина, уголь, нефть, ядерная энергия. Каждый переход длился десятки и сотни лет и ставил очередные гигаватты на службу человечеству — в домах стало тепло, появилось откуда подзарядить смартфон и миллионы людей бороздят широкие просторы лесов, полей и рек на автомобилях и поездах. Тем не менее, вопрос канет ли в лету текущий энергетический уклад не стоит — непонятны лишь сроки когда это произойдёт.

Энергетическое подразделение агентства “Блумберг” на днях опубликовало свои ежегодные прогнозы для возобновляемой энергетики, которая претендует стать новым энергетическим укладом. Ниже график распределения производства электроэнергии в зависимости от источника:



Чёрным цветом отмечена доля электрогенерация на ископаемом топливе — уголь, газ и небольшая доля нефти. Серым — ядерная и гидроэнергетика. Тёмно-синим возобновляемая энергетика (ВИЭ) — солнечная и ветряная.