Электроника для начинающих

Я инженер, занимающейся разработкой электронных устройств.

Мне кажется, что каждый кто с этим связан поймет, что это подразумевает, а значит может смело пропустить следующие 3–4 абзаца. Если никогда не сталкивались, то для понимания я немного расширю вводные:

Разработка электронных устройств — это отработка технического задания (чаще его даже нет, а надо сделать просто хорошо и быстро), разработка принципиальной схемы, моделирование функциональных узлов, проектирование печатной платы, трассировка печатной платы, аналитический расчет и подбор компонентов, монтаж макетных образцов, отладка и т. д. 

Основная мыль в том, что это различные этапы, связанные между собой, каждый из которых требует времени и внимания, а любой из нас знает – никогда это не идет по плану! Серьезно, за все время я ни разу не встречал другого разработчика, который сказал бы мне, что какое-то устройство у него получилось с первого раза, пройдя все проверки и оно ушло на серию. Любое устройство в первой итерации приблизительно выглядит как-то так...

Однажды встретились Orange PI 5, Heltect v3, свободное время и J4F и в Саратове появился второй LLM бот для Meshtastic. Сегодня расскажу как все это повторить если у вас в одном месте и в одно время появится примерно такое же.

Кратенько про Meshtastic. Сейчас у нас в Саратове по данным https://map.onemesh.ru/ 114 нод, по данным моей ноды - 150 из которых около ~40 постоянно онлайн). В качестве железа этого проекта используется стационарный Heltect v3 с увеличенной антенной закрепленный на окне и подключенный к WiFi и MQTT. Так как нода Meshtastic не умеет мультиконнект, то к ноде подключена интеграция Home Assistant которая умеет работать как прокси. Но это не обязательно, то же самое умеет meshmonitor, его можно запускать как угодно, даже есть инсталяторы под разные OS.

Eще забавный факт, вчера человек летел из Махачкалы с LILYGO T-Echo, судя по flightradar24 в 245км (в районе фролово) от Саратова на высоте примерно 10 км, и мы перекидывались сообщениям с ним почти до его подлета к Тамбову, и даже удалось перекинуться сообщениями с Пензой.

LLM нода - Orange PI 5 8G RAM c 513G m2 SSD. На нем крутится Ubuntu 22.04.5 c ollama и c закаченной моделькой phi4-mini

Чего только не реализовано на ESP32?

На этом микропоцессоре создано множество интернет и не только вещей. Вот и я уже очень давно хочу приобщиться к IOT, а также дополнительно прокачать себя в низкоуровневом программировании.

Однако ванильные Arduino‑скетчи, коими завалены все туториалы, меня не интересуют. Хочется «настоящего» программирования, сложностей, бессонных ночей, разборов документации и тому подобное...
Потому я выбрал путь изучения ESP32 с помощью C и ESP‑IDF.

С чего же начать? — конечно же метеостанция!

Это универсальный проект, которые покажет насколько крутой ты DIYщик, научит основам работы с ESP и её функциями.
Никакая метеостация не обходится без датчиков: давления, местоположения, температуры, влажности. Вот о последнем сегодня и пойдёт речь.

Сегодня поговорим об одной из тех коварных проблем, которую не увидишь невооруженным глазом, но которая способна тихо и методично «убивать» вашу печатную плату уже после производства. Речь пойдет о кислотных ловушках (acid traps). Это не брак оборудования, а прямое следствие некоторых решений на этапе проектирования. Давайте разберемся, что это, почему возникает и как этого легко избежать.

При производстве серии одинаковых электронных изделий — особенно когда выпуск идёт партиями и регулярно повторяется — правильная мультипликация печатных плат (панелизация) даёт два ощутимых эффекта: ускоряет поток на монтажной линии и снижает итоговую стоимость. Причем особенно это становится заметно на этапе монтажа, уже после поставки печатных плат.

Вопросы формирования панели по нашей практике стабильно находятся в топе по популярности: как собрать панель, сколько плат разместить, какие зазоры и поля нужны, когда выбирать фрезеровку, а когда скрайбирование. Отвечая на них, мы составили набор практических рекомендаций, который помогает быстрее согласовать панель с производством и избежать типовых ошибок на технологической подготовке производства и при последующем монтаже.

Часто успех первой книги создает не просто аудиторию, а сообщество, которое ждет продолжения. Именно это случилось с книгой Павла Кириченко «Цифровая электроника для начинающих», выдержавшей два издания и собравшей сотни положительных отзывов: «Отличная книга для начинающего», «Очень доходчиво, понятно», «Есть подробные описания сборки схем на макетной плате», «Рекомендую всем, кто начинает знакомство с увлекательным миром цифровой электроники, жду от автора еще таких же интересных книг».

Мы привыкли, что цифровые схемы обычно работают с однополярным питанием, а логические сигналы имеют всего два уровня, и в основном даже не задумываемся о фактических значениях этих напряжений. Исторически выработалось несколько стандартов питания цифровых микросхем: самыми распространенными стали TTL и CMOS с напряжением питания 5 В и их низковольтные версии LV с напряжением 3,3 В. Благодаря этому очень просто обеспечить электрическую совместимость и можно полностью сосредоточиться на логике.

Но как только возникает необходимость подружить микроконтроллер с окружающим его аналоговым миром, оказывается, что этот мир живет совершенно по другим правилам. Операционные усилители (ОУ) не имеют ничего общего с привычным TTL. Их питание может быть не только однополярным, но и двуполярным, а рабочие напряжения варьируются от нескольких вольт до нескольких десятков вольт. При этом у каждого усилителя есть свои требования к входному диапазону и свои ограничения размаха выходного сигнала. Такое разнообразие может легко запутать начинающего электронщика, который впервые сталкивается с аналоговой схемотехникой.

В этой статье предлагаю вместе разобрать:

•   существует общий универсальный стандарт питания для ОУ;

•   откуда в аналоговых схемах взялось двуполярное питание и чем оно отличается от однополярного;

•   почему у двуполярного ОУ выводов питания всего два без отдельного GND;

•   почему классические ОУ плохо работают от одной шины питания;

•   чем на самом деле различаются однополярные и двуполярные ОУ, можно ли одним заменить другой.

Mirte — это недорогая полностью open-source платформа учебного мобильного робота, где ученик проходит путь «от телеуправления и Blockly до Python, SSH и полноценного ROS», задуманная как единый «трек» обучения от начальной школы до университета, оставаясь на одном и том же роботе и в одной и той же среде. Идея Mirte в образовании — не прятать «настоящую» робототехнику за игрушечными абстракциями, а сделать к ней удобный, поэтапный вход.

^{А.А.Воробьёв — «Сверхвысокие электрические напряжения»}

Электрические потенциалы высоких значений, окружают нас повсюду — от молний во время гроз, извержений вулканов, до «микромолний» при снимании синтетического свитера*. 

Человек нашёл множество применений этим потенциалам — заряжая бумагу с помощью коротронов/зарядных роликов в лазерных принтерах, производя очистку воздуха от пылевых загрязнений и даже передавая на расстояние высокое напряжение, по лазерному лучу (который на краткое время создаёт ионизированный канал в воздухе). 

Однако, было бы ошибкой думать, что высокое напряжение, которое может добыть человек в своих практических целях, обязательно должно быть неразрывно связано со сложными электронными схемами, производящими его — так как есть весьма простые машины, известные уже большое количество времени, с помощью которых можно генерировать достаточно немалые потенциалы, и сейчас, мы поговорим как раз именно о них, так как, зачастую, это устройства весьма примечательные, достойные более внимательного взгляда... ;-)

Добрый день, уважаемые коллеги!

Некоторое время назад, обнаружил что затраты на покупку светодиодных ламп стали превышать таковые в прошлом на обычные лампочки. Изначально, игнорировал данный момент. Когда денег стало меньше, а работы не прибавлялось, пришлось озадачится вопросом и попытаться понять почему это происходит и как это исправить. Конечно, можно попытаться списать подобные вещи на барабашку, или незваных гостей, которые очень любят общество потребления. Но, мы подойдем к данному вопросу исключительно с точки зрения техники и технологий.

Итак. Имеем пару лампочек, которые перегорели. Посмотрим на них изнутри, и попробуем установить причину подобного эффекта. Для начала вскроем лампочку.

Привет, Хабр! Меня зовут Юрий Гололобов, я старший инженер по разработке СнК в компании YADRO. В этой статье я расскажу, как post-silicon инженеры заставляют работать готовые процессоры в кремнии и что делать, если они «не заводятся». Материал рассчитан на тех, кто уже немного знаком с этапами создания чипа (архитектура, RTL, симуляция). Если вы студент, джун-верификатор или просто интересуетесь работой над процессорами — вам сюда.

В этой статье я продолжу рассказ об использовании GnuRadio. Начнём с лабораторных работ по исследования генераторов и фильтров, амплитудной и частотной модуляции. Это поможет глубже понять возможности GnuRadio. Дальше я покажу, как с помощью GnuRadio можно сделать несложный диктофон, способный записывать звук в формате wav. 

После этого займемся распознаванием речи — сделаем свой собственный блок для GnuRadio на базе нейросети Whisper.cpp. Добавим этот блок в диктофон, а также в FM-приёмник.

Ко мне часто обращаются с вопросом: «У нас высокочастотная плата, помогите выбрать материал!» А начинаешь разбираться — и оказывается, что плата-то не высокочастотная, а высокоскоростная. Путаница в этих терминах — частая история, но она может дорого обойтись: заказать плату из дорогущего радиочастотного материала для цифрового интерфейса — это как отправиться в магазин за хлебом на спортивном Ferrari.

Давайте на пальцах разберем, в чем принципиальная разница и почему это важно для вашего проекта, кошелька и нервов.

🔥 ROS2 соревнование — твой билет в мир робототехники, где тебя ждут работа, университет и настоящий робот!

В этой статье поговорим про то почему важно участвовать в этом соревновании если ты начинающий или продвинутый робототехник. Почему его важно внедрять в образование и профессиональную среду.

Многие STM32 микроконтроллеры обладают CAN трансивером. Даже не одним.
В этом тексте я расскажу про особенности работы CAN-трансивера на STM32 (bxCAN).

Вы узнаете как работает CAN буквально под капотом.

Привет, Хабр! Бывает, что я куда-нибудь уезжаю, и тогда хочется иметь с собой свой гитарный звук. Мой домашний сетап довольно громоздкий, не очень транспортабельный и нередко даёт сбои, иногда трудноустранимые в силу множества незадокументированных изменений, производившихся на протяжении нескольких лет.

На этих новогодних каникулах, наконец-то, нашлось время воплотить давнюю мечту — разработать и собрать простое, относительно компактное и многофункциональное решение для портативного гитарного звука. Разумеется, без электровакуумных ламп. Только микросхемы и транзисторы.

Оно включает в себя одноканальный предусилитель с переключением между чистым звуком и перегрузом, аналоговые симуляторы усилителя мощности и акустической системы (кабинета), пороговый шумоподавитель, а также цифровой модуль, обеспечивающий целых сто вариантов стереофонических эффектов постобработки.

^{Shenzhen Dehong Electric Motor Co., Ltd Store}

Довольно часто при создании робототехнических конструкций, и в техническом творчестве вообще, требуется решать задачу определения скорости вращения вала электродвигателя, или констатации факта наличия самого вращения вообще. 

В связи с вышесказанным, посмотрим, какие интересные возможности в этой области существуют, для чего рассмотрим наиболее очевидные и наименее очевидные подходы, где ниже мы сконцентрируемся на рассмотрении коллекторных и бесколлекторных двигателей.

Представим, вы спроектировали многоплатную систему. Для надежности вы добавили резервирование и возможность замены модулей. В процессе работы один из модулей вышел из строя. Вы извлекайте его из шасси, устанавливайте на его место аналогичный, и.... вся система отключается. Что же произошло? Давайте разбираться как вставлять платы правильно.

Некоторое количество лет назад я на волне общения с толковыми школьниками в роботехнических летних лагерях написал свою первую книгу про цифровую электронику. Как и почему это случилось, описал в своей первой статье на Хабре. Книжка оказалась востребованной, и через три года я подготовил ее второе издание - в полтора раза толще. На этот раз благодаря издательству BHV она вышла в цвете, а я дополнил материал не только более подробными объяснениями и новыми схемами, но еще и сведениями, где и как освоенные знания могут пригодиться во "взрослой" микроэлектронике при разработке чипов. В таком варианте книжка по «цифре» регулярно покупается до сих пор и приобрела неплохой рейтинг на Озоне.

С того времени голову не покидала мысль подобраться в том же стиле изложения к теме аналоговой электроники. Но это оказалось не так-то просто. Ведь в аналоговой электронике в отличие от гораздо более простой цифровой сигналы оцениваются не по примитивному правилу «включено-выключено», а во всей красоте и разнообразии их непрерывных изменений во времени. И тут уже никак, хоть ты тресни, не обойтись без некоторого количества математики, графиков, а также придется воспользоваться измерительной аппаратурой начального уровня. Вот на этой попытке балансировать между полной достоверностью и упрощением объяснений и была написана долгими зимними вечерами в свободное от работы время моя третья книга по электронике для начинающих, на этот раз по аналоговой. О ней и пойдет речь дальше.

^{Пигмалион}

Человек — существо во многом беззащитное и открытое всем неблагоприятным факторам окружающей среды.  

И даже то малое, что было ему бережно дано самой природой — надёжный и тёплый шерстяной покров — было безжалостно уничтожено беспощадной эволюцией. :-D 

Впереди зима, и, за неимением самого главного, людям приходится ютиться в каменных пещерах, называемых домами, и одеваться в такую несвойственную им одежду… 

Но что можно поделать, чтобы повернуть историю вспять и покрыть мехом, хотя бы то некоторое, с чем нам приходится иметь дело ежедневно и вновь ощутить, как и в прежние времена, тёплое прикосновение ласковой шерсти, к своей обнажённой коже? 

Выход есть и его возможности, бесспорно, весьма широки: электрофлокирование!