Электроника для начинающих

Контроль импеданса - это основа проектирования современных высокоскоростных цифровых и высокочастотных аналоговых схем.

1. Что такое контроль импеданса?

Контроль импеданса (ImpedanceControl) – это совокупность мер при проектировании и производстве печатных плат (ПП), направленных на то, чтобы волновое сопротивление (импеданс) проводников на печатной плате имело строго заданное значение.

Проще говоря, это технология, которая заставляет дорожку на печатной плате вести себя не как простой провод, а как предсказуемый коаксиальный кабель или волновод.

Зачем это нужно?

В предыдущей статье я подключил веб-камеру, одноплатный компьютер Orange Pi Zero H+, драйвер двигателей L298N, светодиод (LED) и пауэрбанк к гусеничному шасси. Я написал код для LED, который используется в роли индикатора подключения. Также добавил обработку ошибок для линий GPIO. Я успешно протестировал управление роботом без веб-камеры, который прошёл небольшую полосу препятствий.

В этой статье я встрою команды для работы с веб-камерой в код сервиса робота. Wi-Fi антенна будет заменена на более крупную, что обеспечит более стабильный приём сигнала. Кроме того, я расширю управление, добавив поддержку клавиш клавиатуры — это позволит удобнее управлять роботом с ноутбука или ПК. После этих улучшений я поуправляю роботом от первого лица, наблюдая за происходящим через веб-камеру, и пройду более сложную полосу препятствий.

Статья будет полезна любителям DIY-проектов и веб-разработчикам, интересующимся фреймворком FastAPI.

Иногда мне требуется этакий логгер напряжения и мощности. Например, построить график разряда аккумулятора, следить за этим аккумулятором в режиме реального времени или собрать исторические данные потребления какого-либо прибора. И вот беда: готовые ваттметры уже давно изобретены, но они в лучшем случае считают пиковые значения и прошедшую из них энергию. Готовые дешёвые ваттметры с логгированием данных также существуют, но они собирают данные на флешку (а бегать с флешами и строить потом графики в Excel мне не очень удобно) либо передают эти данные в своё закрытое и не очень удобное приложение. Мне же хочется беспроводного решения с красивыми графиками в браузере, и будет хорошо, если я смогу выбирать свой шунт.

Скромный взгляд студента, который прошел маленький путь от сожженного светодиода до создания работающих устройств. Как Arduino привлекло большое количество молодежи к работе с микроконтроллерами?

Для мониторинга работы персонального компьютера с Windows можно использовать множество параметров, которые можно наблюдать как с помощью различных программ, так и внешних индикаторов.

Знаете это чувство, когда теряешь паспорт, в который вложены карточки и пропуска? Когда уволили, а жена сбежала, прихватив сбережения? Забудьте – вы ничего не знаете о боли, если не паяли BGA на бессвинце.

Маркетологи говорят нам: купи увлажнитель, купи очиститель, купи ионизатор. Но никто не говорит про главное — углекислый газ.

Ты можешь сидеть в кристально чистой комнате с идеальной влажностью, но если CO2 там зашкаливает за 1500 ppm — твой мозг превращается в хлебушек. Ты устаешь, делаешь баги и хочешь спать.

Готовые мониторы стоят от 5 до 15 тысяч рублей. Внутри — датчик за тысячу и три светодиода.

Я решил, что переплачивать за пластиковый корпус не буду. Берем паяльник (или просто провода), ESP32 и делаем инструмент, который покажет правду.

Сегодня я хочу показать и рассказать вам, как, подключив к ESP32-S3 тепловизионную матрицу MLX90640, можно запустить веб-сервер для стриминга теплового изображения с определением в реальном времени того, какие сущности попали в поле зрения тепловизора.

В моём случае была обучена свёрточная нейронная сеть для классификации трёх сущностей в инфракрасном спектре: кошки, человека или же отсутствие двух предыдущих.

Данная система является полностью автономной, и инференс TensorFlow Lite-модели происходит прямо на борту микроконтроллера.

В этом тексте я хотел бы рассказать про свой опыт работы с однокристальным радио приёмникои SI4703 от компании Silicon Laboratories.

SI4703 - это миниатюрный настраиваемый FM радио приемник c DSP обработкой, управляемый по I2C, с возможностью принимать бинарные данные от радиостанций по протоколу RDS .

Чип производит демодуляцию частотно модулированного сигнала, пропускает его через цифровой гетеродин и выдает на наушники аналоговый сигнал. Тут есть два смесителя: первый аналоговый, второй цифровой. Аналоговый смеситель снимает FM сигнал с несущей. Цифровой смеситель подстраивает цифровой гетеродин на конкретную радиостанцию. Это классический гетеродинный приемник.

По большей части цель данной публикации — шпаргалка для моих студентов, а так же и для меня, чтобы не потерять последовательность и четкость изложения вопроса, поставленного в заголовке. Материалов на русском языке, излагающих эту тему с достаточной степенью полноты, исчезающе мало. Все нижеизложенное — скрупулезная компиляция разнородной информации, найденной в сети, в основном в зарубежных источниках. Так что, кому интересно — прошу под кат

Все, кто более-менее знаком с электротехникой, знают, насколько это консервативная сфера: большинство законов, принципов (и даже устройств!) были разработаны чуть ли не сто, а то и более лет назад! 

Тем не менее, иногда даже в такой консервативной сфере случаются серьёзные прорывы и, одному из них, многие из нас, были свидетелями: на рубеже между 1980 и 1990 годами благодаря открытию и широкому внедрению редкоземельных магнитов  NdFeB (неодим-железо-бор) , SmCo (самарий-кобальт) произошла тихая революция в электродвигателях, где, благодаря таким магнитам удалось кардинально улучшить их характеристики: в те годы даже ходила поговорка, что «электродвигатель никогда не будет летать», из-за большого веса старого типа двигателей (особенно это поговорка касалась малой, беспилотной авиации), а повсюду властвовали исключительно двигатели внутреннего сгорания. 

И вот, нынешнее поколение уже даже, наверное, и не представляет, что «а разве когда-то было иначе?», видя, как лавинообразно распространяется беспилотная авиация, дроны. 

В свете всего этого, имеет смысл ещё раз взглянуть на историю электродвигателей, как таковых…

Привет, хабровчане! На связи руководитель проектов редакции компьютерной литературы издательства «БХВ» @Holmogorov Признаюсь честно: паять я люблю, но не сказать, что умею это делать профессионально. Так, в состоянии починить ёлочную гирлянду или водрузить на место отвалившийся конденсатор в блоке питания. Поэтому когда у нас в «БХВ» придумали детский набор «Паяем правильно и точно. Уроки мастера + 4 набора для пайки», я сразу решил взять его на тест-драйв. Благо, все необходимое для «ходовых испытаний» у меня в наличии имеется: ребенок мужского пола, никогда до этого не державший паяльник в руках, и я, который хотя бы приблизительно помнит, как этот самый паяльник выглядит. Тем более, набор изобретали совершенно другие люди в совершенно другом подразделении нашей компании, поэтому я могу без особых угрызений совести изучать его более-менее непредвзято и писать про него гадости обзоры.

Привет, Хабр! Эффекты эха для инструментальной и вокальной музыки построены по единому несложному принципу: пакет мгновенных значений напряжений сигнала за определённый промежуток времени записывается в цифровом формате либо в виде реальных потенциалов на затворах полевых транзисторов, а затем воспроизводится с задержкой.

Ранее для этого применялась магнитная лента, а иногда даже электретная плёнка. Существуют и механические линии задержки, основанные на величине скорости звука в различных средах. Это могут быть стальные пружины, а также трубки, наполненные воздухом или иными материалами, включая ртуть. Последний вариант использовался для организации оперативной памяти в архаичных компьютерах.

В любом случае, суть состоит в том, чтобы просто воспроизвести короткую звукозапись или иные данные из недалёкого прошлого. Но тогда почему в мире так много различных эффектов задержки аудиосигнала, причём звучат они действительно по-разному? Сегодня мы это узнаем.

Тенденция создавать максимально компактные электронные устройства актуализирует использование переходных отверстий печатной платы в целях миниатюризации. Плотность расположения компонентов на плате настолько большая, что диаметр отверстий в печатной плате достигает минимально-возможных значений, 0.3, 0.2 мм.

Это предъявляет высокие требования к производству печатных плат и особенно к процессу сверления.

Подробнее об этом в нашей статье.

Свёрла для печатных плат – это высокоточный инструмент, который сильно отличается от обычных свёрл по металлу или дереву. Их особенности обусловлены материалами печатной платы (стеклотекстолит – абразивный материал, состоящий из эпоксидной смолы и стекловолокна) и требованиями к качеству отверстий.

Вот ключевые особенности свёрл для печатных плат:

1. Маленький диаметр.

Это самая очевидная особенность. Диаметры свёрл для печатных плат обычно находятся в диапазоне от 0.2 мм до 5.0 мм. Наиболее распространены свёрла диаметром 0.8 мм, 1.0 мм, 1.2 мм для сквозных отверстий под компоненты. Для микросхем в корпусах BGA и переходных отверстий (vias) используются свёрла диаметром 0.2-0.3 мм.
В «ЭЛЕКТРОконнект» используется ряд свёрл от 0.2 до 1.0 с шагом 0.05 мм и от 1.0 до 5.0 с шагом 0.1 мм.

2. Высокая точность и класс допуска.

Из-за маленьких диаметров к свёрлам предъявляются жёсткие требования по точности:

· Биение (runout) должно быть минимальным (обычно в пределах 2-5 микрон). Большое биение приводит к поломке сверла и браку.

· Калибровка диаметра очень строгая. Сверло диаметром 1,0 мм должно быть именно 1,0 мм, а не 0,98 или 1,02.

Если вы уже работали с векторным анализатором NanoVNA, то скорее всего использовали для этого экран и стилус, а также программу NanoVNA-Saver. Эти способы я рассмотрел в статье «Векторный анализатор NanoVNA для радиолюбителей» и других статьях, посвящённых NanoVNA.

Но есть ещё одна полезная возможность — создание собственных программ для обмена данными с NanoVNA через порт USB. Это даёт огромные возможности для автоматизации, анализа и интеграции измерений.

Например, можно автоматически, без участия оператора, снимать S-параметры (S11, S21) для набора образцов, антенн, фильтров, кабелей и других устройств. Программа может измерять длину кабеля, определять место повреждения и КСВ. Также становится доступным отслеживание характеристик во времени.

Ваши программы могут выполнять обработку, недоступную в таких программах, как NanoVNASaver. Также вы можете использовать NanoVNA как часть измерительного комплекса, интегрируя анализатор с системами сбора данных.

Я подготовил несколько программ, управляющих NanoVNA на языке Python. Вы сможете запускать их на компьютере с ОС Microsoft Windows 11, а также на платформе Raspberry Pi 3 B+ и других аналогичных платформах.

Для печатных плат с компонентами BGA (Ball Grid Array) наиболее предпочтительными покрытиями являются гальванические металлы, обеспечивающие ровную плоскую поверхность, а также высокую надёжность пайки.

Подробнее об этом в нашей статье.

Одной из важнейших задач при проектировании высокочастотных и высокоскоростных цифровых схем является борьба с паразитными ёмкостями на печатной плате.
Паразитная ёмкость на печатной плате — это непреднамеренная ёмкость, которая возникает между проводящими частями печатной платы, разделёнными изолирующим материалом. Это может относиться к ёмкости между дорожками, выводами, компонентами или между дорожкой и плоскостью заземления. Паразитная емкость препятствует работе схемы, может вызывать перекрёстные наводки, задержки сигналов, искажения фронтов и даже нестабильность работы схемы.

Выбор типа полигона для проектировщиков всегда спорный вопрос, поскольку у каждого типа есть свои преимущества и недостатки. Какие факторы нужно учесть при выборе, и почему современные практики предпочитают сплошной (Solid) полигон?

Рассмотрим каждый тип полигона подробнее.

В программировании микроконтроллеров порой надо сделать так, чтобы после сборки артефактов в прошивке глобальные константы оказались в строго заданных адресах NOR Flash памяти. Причем при пересборке проекта эти адреса оставались прежними.

Это особенно полезно, если вы решили конфигурационные и калибровочные выделить в отдельный интервал Flash памяти.

Потом это требование международного стандарта программирования ISO-26262.
Делается для того, чтобы появилась возможность менять значения в этом интервале утилитой TunerPRO перед прошивкой бинаря.

Фиксированные адреса констант позволят вам всегда иметь один и тот же *.xdf файл для утилиты TunerPRO.

TunerPRO это бесплатный бинарный редактор прошивок. Это аналог STM32Studio.
Эта программа позволит вам редактировать константы в готовом bin файле. Минуя стадию повторной пере сборки всего проекта прошивки. Можно сказать, что TunerPRO хакерская tool-а.

Эта утилита связывает воедино всю информацию про переменные. Это адрес ячейки памяти в бинаре, название физической величины, размерность переменной, размер параметра, формат ее хранения в памяти, имя переменной, множитель, единицу измерения, максимальное и минимальное значение. В то время как тот же *.map файл дает только сведения про имя адрес в памяти и размер.