Электроника для начинающих

Как то раз я понял, что для реализации моей идеи мне не обойтись одними транзисторами и самодельными RS тригерами, и пора начинать работать с микроконтроллерами.

В микроконтроллерах я к сожалению абсолютный ноль, и мне пришлось начать гуглить и читать кучу статей. Спустя некоторое время, когда стала ясна разница между архитектурой Фон Неймана и Гарвардской, и другими базовыми вещами, нужно было выбрать микроконтроллер с которым я буду работать.

Из-за простоты необходимых мне возможностей я остановился на PIC, но коллега вовремя наставил меня на путь праведный и сказал копать в сторону STM и AVR, так как себестоимость не на много больше а возможности на порядок выше.

И вскоре я приобрел отладочную плату STM32F4 Discovery kit for STM32F407

В первый день носился с ней по дому и радовался как мигают LEDы и работает гироскоп. Но пора бы начать и самому писать программы. После 30 минут гугления я понял что 95% решений описанных в интернете работают под Windows, а счастливые обладатели Linux и Mac OS гуляют лесом. Я провел 3 дня по вечерам в поисках решений и в итоге имеем полный мануал как начать программировать под STM32 под Mac OS.

В этой статье я расскажу о том, как на базе отладочной платы DE0-nano сделать достаточно простой КВ SDR приёмник.
Пример принимаемых сигналов:

Исторически так сложилось что ПЛИС я начал изучать только на новой работе.
Это были серии ПЛИС фирмы Altera.

Старшие коллеги на перебой рекомендовали как AHDL так и VHDL для программирования этих микросхем.
В итоге я остановился на языке VHDL, поскольку он является языком высокого уровня, в отличии от ADHL.
Хоть и листинг у последнего был куда приятнее.

И я приступил к изучению всех хитростей и ограничений языка VHDL.
В итоге сошелся на мысли что конструкции языка просто ужасны, а ограничения избыточны для проектирования аппаратуры.

Приведу пример листинга из статьи «Делаем таймер или первый проект на ПЛИС».

      В мире Arduino существует собственная, написанная на java, IDE, достаточно спартанского вида, без подсветки текста и автодополнения! Главные ее функции — это сборка программы и загрузка. Компиляция осуществляется через avr-gcc, а загрузка в МК через avrdude. После нескольких месяцев использования, решил поискать альтернативу, так как Arduino IDE у меня периодически умудрялось грузить процессор на 100% или просто вылетать! Проверив выдачи поисковика, был маленько разочарован, под linux особо альтернатив нет, кроме консольной ino. Ну что, возможно, консольного клиента нам вполне и хватит, приступим…

В данной статье показаны основные принципы описания модулей ПЗУ и ОЗУ на языке VHDL. Статья ориентирована на начинающих. Ее цель — дать общее понятие об описании модулей памяти на языке VHDL. Примеры и иллюстрации предены для пакета Quartus II v. 9.1. Предполагается, что читатель знает как создавать проект в пакете Quartus II, проводить его компиляцию и симуляцию.

На прошлой неделе был пост про организацию занятий по электронике в школе. В этом посте, как и обещал, постараюсь изложить свои соображения насчет программы и методики ведения таких занятий.

На данный момент мы успели провести уже три занятия и даже съездили на чемпионат по робо-сумо (пока, конечно, в качестве зрителей). Поэтому хочу поделиться своими первыми впечатлениям.

Бесплатный вебинар «Создание бизнеса без вложений: Студия 3D-моделирования и робототехники». Ведет Анатолий Гармашов

В эту субботу в 18-45 пройдет обучающий бесплатный вебинар по 3D-моделированию. Вести вебинар будет специалист по 3д-печати, организовавший школьный факультатив в Екатеринбурге по обучению детей 3д-моделированию, созданию объектов и распечатки на 3д-принтерах, Анатолий Гармашов.

Хотел бы рассказать о своем опыте организации кружка электроники в обыкновенной московской общеобразовательной школе. Это, может быть, и не очень соответствует тематике Хабра, но во-первых посты об образовании (высшего, дополнительного, за рубежом, интерактивного и т.д.) здесь появляются довольно часто, а значит интересны многим. И, во-вторых, сегодняшние школьники, которые увлекаются IT, электроникой и робототехники это, по сути, завтрашняя аудитория Хабра, не так ли?

В кабинете, где я провожу своё рабочее время, нет окон на улицу, поэтому освещение целиком и полностью лежит на лампах дневного света, смонтированных на потолке. Увы, но у меня довольно чувствительные глаза, поэтому замечаю мерцание и к концу дня ощущаю себя несколько разбитым. Частично проблему решил покупкой качественной настольной лампы, а затем и специальных компьютерных очков с жёлтыми линзами.



Недавно коллега по работе рассказал о том, что в стандартных светильниках используются дешёвые ПРА (пускорегулирующие аппараты), и что при желании их можно заменить на более продвинутые ЭПРА (электронные ПРА). Преимущества перед обычным пуском заключаются в быстром зажигании ламп, отсутствии характерного звука от дросселя, фильтре, убирающем мерцание, а также более щадящем отношении к лампам.

Прочитав описание на википедии, а также впечатлившись рассказами коллеги, на следующий же день купил две ЭПРА (себе и жене), первые попавшиеся в местной барахолке для ламп типа T8 мощностью 18 Вт. Один поставил сразу, и тут же заметил, что не вижу раздражающего мерцания, а лампы стали светить ярче. Через пару дней подключил второй ЭПРА в светильник над рабочим местом жены, заодно решил сфотографировать весь процесс. Возможно, вам данная статья покажется тривиальной и дилетантской, но лично мне и нескольким моим коллегам эти знания были в новинку.

    В данном посте речь пойдет об одном из вариантов измерения действующего значения напряжения и частоты сети на 8-ми битном микроконтроллере PIC18. При желании, можно метод перенести на любой другой МК, вплоть до всеми любимых ARDUINO (если они поддерживают реализацию прерываний по таймеру с частотой 5-10 кГц).
    Также, рассматриваемый метод позволяет измерять частоту сетевого напряжения без использования внешних дополнительных средств, таких как компараторы. Но, при этом приходится жертвовать либо временными ресурсами МК, либо точностью измерения частоты.

Сонары используются для обнаружения и исследования подводных объектов, в то время как похожие устройства, называемые радары — для исследования надводных, наземных, воздушных и космических объектов. Многое из того, что сказано ниже про сонары, справедливо и для радаров, либо имеет очевидные сходства.

Я заметил, что в интернете нет материалов по данной теме, описывающих все процессы в связи друг с другом и понятными словами. В статье мы пройдем весь путь от особенностей распространения звуковых волн в воде до процессов внутри сонара. Сделать это я намереваюсь просто и ясно, чтобы заинтересовать как любопытных читателей, так и тех, кому через 2 часа надо сдать устный экзамен по подводной акустике. Предполагается, конечно, что кто-то из одной, либо из другой обозначенной группы может не иметь никаких знаний по данной теме, поэтому все начнется с основ.

Задолго до того, как Шелдон поможет разобраться с эффектом Доплера, мы погружаемся под воду, чтобы начать знакомство с тем, как происходит и от чего зависит распространение звуковых волн в водной среде.

Предыстория

В связи с учебой за границей, пришлось пересесть полностью на ноутбук. С собой взял свою геймерскую мышку SS Kana. Само собой, проводная мышь не рассчитана на частые перемещения, со временем шнур стал заламываться у самого основания, все чаще контакт стал пропадать. В течение последних трех месяцев я старался поддерживать работоспособность мышки, даже перестал брать её на занятия, но наступил день П, и контакт пропал окончательно; никакие манипуляции уже не давали результата.
Мои Жадность за дорогую мышку и Лень идти покупать новую сплотились против меня и заставили чинить контакт. Сразу оговорюсь, что данную статью пишу пост-фактум, пошагово я ничего не записывал, но я покажу на примере, как это делается. Качество фотографий оставляет желать лучшего, но суть уловить можно.

Технологический процесс с проектными нормами 32 нм.
Два ядра ARMv7 с тактовой частотой 1,3 ГГц
Оперативная память – 1 Гбайт.

Технологический процесс с проектными нормами 150 нм.
Одно ядро PowerPC с тактовой частотой 200 МГц.
Оперативная память – 256 Мбайт.

Сверху – параметры центрального процессора iPhone5, внизу – марсохода Curiosity. Бортовой компьютер марсохода стоит приблизительно в двести раз дороже нового айфона. Почему так? Центральный процессор космического аппарата должен быть устойчивым к воздействию радиации. На Хабре уже была хорошая обзорная статья о космической электронике, а я постараюсь подробнее рассказать о физических принципах и эффектах, стоящих за сбоями и отказами в космосе.

    На написание данного текста меня сподвигло ощущение незнания многими принципов работы, использования (или даже незнание о существовании) параллельной защиты от импульсных перенапряжений в сети, в том числе и вызванных разрядами молний
    Импульсные помехи в сети довольно распространены, они могут возникать во время грозы, при включении/выключении мощных нагрузок (поскольку сеть это RLC цепь, то в ней при этом возникают колебания, вызывающие выбросы напряжения) и многие другие факторы. В слаботочных, в том числе цифровых цепях, это еще более актуально, поскольку коммутационные помехи достаточно хорошо проникают через источники питания (больше всего защищенными являются Обратноходовые преобразователи — в них энергия трансформатора передается на нагрузку, когда первичная обмотка отключена от сети).
    В Европе уже давно де-факто практически обязательна установка модулей защиты от импульсных перенапряжений (далее буду, для простоты, называть грозозащитой или УЗИП), хотя сети у них получше наших, а грозовых областей меньше.
    Особо актуальна стало применение УЗИП последние 20 лет, когда ученые стали разрабатывать все больше вариантов полевых MOSFET транзисторов, которые очень боятся превышения обратного напряжения. А такие транзисторы используются практически во всех импульсных источниках питания до 1 кВА, в качестве ключей на первичной (сетевой) стороне.
    Другой аспект применения УЗИП — обеспечение ограничения напряжения между нейтральным и земляным проводником. Перенапряжение на нейтральном проводнике в сети может возникать, например, при переключении Автомата ввода резерва с разделенной нейтралью. Во время переключения, нейтальный проводник окажется «в воздухе» и на нем может быть что угодно.

    В настоящее время вопрос необходимости и выбора стабилизатора напряжения становится все сложнее. На рынке появились недорогие On-line ИБП, способные отчасти заменить функции стабилизатора (работают в широком диапазоне напряжений, достаточно хорошо переносят перегрузки). Однако зачастую наши бытовые и промышленные сети губят даже ИБП из-за перенапряжений и других факторов. Поэтому применение стабилизаторов напряжения для защиты оборудования (и тех же ИБП) все еще довольно актуально.
    В качестве обзорной продукции были выбраны образцы довольно распространенных релейных стабилизаторов РЕСАНТА, китайский стабилизатор TDR-10000 малоизвестной фирмы, купленный на “алибабе” и стабилизатор российского производства серии СКм. Другие типы стабилизаторов (тиристорные, мотор-приводные и проч.) для сравнения не брались, поскольку, во-первых, сравниваем то, что есть на руках, а во-вторых, их сравнение может перерасти в очередной “холивар”. У каждого типа стабилизаторов есть и свои преимущества, и свои недостатки. Выбор всегда является компромиссом.
    То, что стабилизаторы выполняют свою основную функцию не подвергаем сомнению, иначе они и не продавались бы – все они поддерживают выходное напряжение в заданном диапазоне. Поэтому критерии сравнения выберем следующие: замечания по параметрам; внешний вид; качество монтажа и комплектующих; защиты, электробезопасность и пожаробезопасность, дополнительные функции.

Статья состоит из 2 блоков:
1. Выбор rail-to-rail input output (RRIO) операционного усилителя для широкого применения.
И для гиков:
2. Создание своего усилителя. Пример.

Цель 1. Первый блок

Выбор правильного rail-to-rail input output (RRIO) и недорогого операционного усилителя для широкого применения из готовых устройств.

При создании мощного усилителя для трансивера, а также усилителя для сабвуферов серии SubAMP, встал вопрос измерения напряжения впритирку полок питания. А именно, к примеру, нам нужно измерять ток на малосигнальном датчике шунта на высоком плюсовом потенциале источника питания, т.е. сделать High Side Current Sense. А именно на самом плюсе, причем питание операционных усилителей не должно его превышать.

Есть уже готовые датчики тока, но мы извратники, хотим дешево и оригинально.

Думаю, практически все представители хабрасообщества понимают, как работает транзистор (да и не только он). Тем не менее, я предлагаю оценить объяснение работы транзистора (а также полупроводников и прочего), представленное пользователем YouTube 1vertiasium. Видео — англоязычное, но объяснение настолько красочное, что и так все понятно.

Мне кажется, если бы такое видео показывали бы в школе, даже самые далекие от учебы, нерадивые ученики, понимали бы что к чему.

Я — человек ленивый. И, как и всякий IT-шник, готов горы свернуть, лишь бы потакать своей лени. Поэтому, когда в моей квартире появился самосборный HTPC, я решил довести удобство управления им до идеала. Сразу скажу, что абсолютно удобного способа у меня не получилось. Но в своих попытках создать оный я перебрал множество вариантов, от обычной радиоклавиатуры до HDMI-CEC адаптера, и, думаю, рассказ о них будет многим небезынтересен.

Проект был предложен канадской девочкой Анной Макосински (Ann Makosinski) для конкурса Google Science Fair. Энергия для фонарика, строго говоря, берется не от тепла рук, а от разности температур: девочка использовала открытый еще в девятнадцатом веке эффект Зеебека.
Удивительно, но выделяемых кожей ладони 57 mW тепла хватило на то, чтобы быть источником для термоэлектрического генератора (на элементах Пельтье) при температуре окружающей среды, отличающейся от температуры руки на 5 градусов, а получившийся фонарик способен выдавать свет интенсивностью 5 FC (около 55 люкс).

Полное описание проекта вы можете прочитать здесь.
Когда Анна выиграет конкурс и получит свои $50000 от Google, она наверняка задумается о том, чтобы наладить массовое производство фонариков: её пилотная модель стоила $26.

Выношу на суждение Хабра идею, делаю данное впервые, поэтому не могу прогнозировать реакцию.

Недавно проскочила статья, описывающая движение, которое представляет из себя нескольких людей-энтузиастов в Лондоне, которые собираются раз в год и бесплатно чинят людям технику, продлевая ей жизнь. Главная идея — использование техники в течение любого времени, сколько решит сам владелец, а не производитель устройства.