Безопасная "звонилка" для схем

Картинка с просторов интернета. Вероятно, с elektro.ru

Я всегда проверял качество запайки микросхем-многоножек обычным мультиметром в режиме прозвонки. И не один я. Но вот как то совершенно случайно узнал, что один человек таким образом убил целую STM32. Не помню, мультиметром или самопальной прозвонкой.... Давно это было.

Но где то в подсознании отложилась мысль, что те 2 - 3 вольта, которые выдает мультиметр в режиме прозвонки, при должном стечении обстоятельств могут попортить порты микроконтроллера... Как минимум, можно убить защитные диоды, как максимум - каким то образом сломать какой то из транзисторов порта.

"Как быть?" - спросил я у интернета. Интернет тут же подсунул мне пару идей таких пробников. Раз и два.
Первый пробник - ну как по мне, идея правильная, но реализация на куче рассыпухи мне не нравится. Второй пробник - минимализм в схеме и размере. Даже диоды умеет определять.

Эти все мысли  медленно и нудно крутились в голове.... И тут в какой то момент PIN 1000 приносит в комментарии ссылку на видео за авторством пана Jiri Dobry. Устройство под названием ShortyPen, позволяет измерять малые сопротивления вплоть до 100 мкОм (0,0001 Ом) и пищать разными звуками в зависимости от сопротивления. Беглый поиск привел на гитлаб автора. А так же на первоисточник идеи - статью Jaromir Sukuba на hackaday.io и ее развитие на eevblog.

Это устройство предназначено в первую очередь для поиска коротких замыканий на печатных платах. Идея очень проста - через низкоомный резистор течет ток, падение напряжения на резисторе измеряется вольтметром. Если параллельно резистору подключить тестируемую цепь, то можно по изменению падения напряжения, зная сопротивление исходного резистора, посчитать сопротивление параллельно подключенной цепи.
Идея красивая. И изначальная реализация Jaromir Sukuba на ардуинке - в принципе, правильная и самодостаточная. 

Напряжение с измерительного резистора усиливается ОУ и подается на АЦП ардуины. Здесь нет стабилизации напряжения на делителе, поскольку это не нужно. АЦП ардуины умеет использовать в качестве референса напряжение питания и при расчетах это напряжение просто из формул сократится.
А вот реализация с дисплеем авторства Jiri Dobry - как по мне - сильно под вопросом. В процессе поиска КЗ на плате некогда смотреть на дисплей и читать, а какое же там сопротивление сейчас. Да и неважно это. Правильней ориентироваться на звук. А при измерения малых сопротивлений точность сильно-сильно вызывает вопросы. 4 знака после запятой требуют хорошо стабилизированного источника опорного напряжения для АЦП и для задания тока через делитель. Хотя тут применен хороший внешний АЦП. Поэтому устройство меня особо не заинтересовало, но идея комбинированного устройства - звонилки и искателя КЗ тоже упала куда то в подсознание...

И тут звезды сложились нужным образом. Старший ребенок параллельно с учебой подрабатывает в сервисе по ремонту специфического оборудования. И у них иногда возникает вопрос поиска КЗ. И мы как то за вечерним чаем обсуждали данный вопрос - как искать КЗ. В принципе, все простые варианты сводятся к тому, что б подать на цепь большой ток и по нагреву найти виновника, либо подать малый ток и по уменьшению падения напряжения найти проблемную точку.

Идея Jaromir Sukuba пришлась мне по душе и я начал смотреть, что у меня есть из деталей. А из деталей нашелся мелкий rail-2-rail операционник в SOT23-5. И всякие разные микроконтроллеры. А еще вспомнилось, что некоторые микроконтроллеры на борту имеют встроенный операционник. В частности - ATTINY85. В принципе, самодостаточное решение.
Осталось придумать схему.

Фонарик и питание трехвольтового светодиода от лития

 

На самом деле вопросы подключения мощных белых светодиодов к литиевому аккумулятору давно решены.
Причем способы решения есть разные. Начиная от применения простого гасящего резистора и заканчивая специализированными микросхемами.

Но - специализированную микросхему надо покупать... 

Можно взять гасящий резистор - но возникает проблема обеспечения стабильного тока через диод. Поскольку диапазон напряжений аккумулятора - 4.2 - 3.3 вольта и падения напряжения на светодиоде при номинальном токе около 3 вольт - достаточно близки.

Правда, в дешевых китайских фонариках этими вопросами вообще не парятся. Зачастую там светодиоды просто подключаются к аккумулятору напрямую, а роль балласта играет внутреннее сопротивление аккумулятора.

Еще есть вариант подключить к аккумулятору повышайку до 4.5-5 вольт и просто питать диод от стабильного напряжения через резистор. Но это не совсем правильно, поскольку есть потери на повышайке плюс рассеяние на резисторе до 40% от общей мощности...

Есть достаточно простая схема на транзисторе и операционном усилителе. Последовательно с диодом включается шунт, вместо гасящего резистора ставится транзистор, а ОУ, сравнивая напряжение на шунте с опорным, регулирует ток транзистором. Тут даже не имеет значения, какой транзистор применен - полевой или биполярный. Операционник в любом случае будет стараться поддерживать заданный режим светодиода. 
Единственное, тут нужен низковольтный Rail-To-Rail ОУ, сейчас такие есть даже в SOT23-5...

Вы еще ставите "Кроны" в свои мультиметры? Тогда мы идем к вам!

 

Картинка с просторов интернета. Вероятно, с pikabu.ru

Есть несколько методов отказа от использования батареек типоразмера 6F22 "Крона" в своих любимых показометрах.

1. Колхозинг повышайки на рассыпухе - было много статей и схем, как на одном-двух транзисторах, трансформаторе/дросселе сделать повышайку. 
Для изготовления нужно мотать трансформатор, обычно на мелком колечке. Иногда схема требовала наладки. Нужен был отдельный выключатель либо повышайку надо включать в разрыв цепи питания мультиметра после встроенного выключателя, что есть вмешательство в схему мультиметра. Зато питание хоть от одного АА-элемента.

2. Использование аккумуляторной Ni-MH "Кроны". 
У большинства этих аккумуляторов ощутимый саморазряд. Ну и еще необходимость для заряда доставать крону из мультиметра. Меньшее рабочее напряжение никеля - около 8.2 вольта.

3. Использование батарей на литиевых аккумуляторах.
Тут есть 2 вида аккумуляторов
Первые - со встроенной повышайкой до 9 вольт от одного аккумулятора - тут проблема в саморазряде - повышайка работает все время и в части случаев невозможность отследить разряд.
Вторые - внутри батарейки стоит 2 литиевых банки последовательно, которые дают рабочее напряжение от 8.5 вольт на свежезаряженной батарее и до 6 вольт на севшей. 
Опять же, для зарядки этих аккумуляторов их нужно доставать из мультиметра.
Ну и не все мультиметры нормально работают при такой сильной просадке напряжения.

4. Изготовление повышайки на современной элементной базе с использованием готовых моточных элементов. Обычно это один дроссель. Плюс наличие обратной связи, которое позволяет иметь стабильное выходное напряжение при нестабильном входном.

Вот про последний метод поговорим подробнее.

Приставка к водяному счетчику

 Снятие показаний с водяных счетчиков - дело простое, но иногда неудобное. Нужно лезть куда то под умывальник, за унитаз, в стенную нишу.... Иногда даже это люк и колодец на улице (как у нас в дачном кооперативе).

Для таких целей есть счетчики со встроенным герконом. И этот геркон торчит наружу в виде 2-жильного провода.  Он замыкается с интервалом 1 или 10 литров. И его можно подключить к различным электронным блокам для подсчета и даже для передачи показаний в управляющую компанию.

Увы, при плановой замене счетчика у меня не получилось найти такого типа счетчик из доступных на момент установки. Пришлось взять счетчик, предназначенный для установки оптического датчика. 

На такой счетчик должна устанавливаться насадка с оптическим сенсором и встроенной батарейкой. А из насадки уже торчат 2 проводка. 

Но покупать отдельно такую насадку по цене счетчика считаю неразумным.
Поэтому придется делать самому.  Тем более, я могу сразу сделать все в одном - и считыватель сенсора, и FLASH-память для сохранения показаний, и сетевой интерфейс "умного дома" прикрутить...

Matrix clock

 

Были у меня еще с советских времен спаянные из конструктора часы на вакуумном индикаторе ИВЛ1-7/5 и МС К145ИК1901. 
Эти часы пережили переезд из разных корпусов, индикатор и микросхема сменили 2 платы..

Но в какой то момент часы сказали что всё, дальше они не хотят, упали на пол и у индикатора отломался штенгель. И жидкий вакуум вылился из индикатора. 
Увы, канистры с жидким вакуумом у меня не было, а без него индикатор не показывает.
Так что пришлось думать, чего сделать. 

Вариантов было немного. 
1. Купить такой же ИВЛ
2. Сделать на больших семисегментниках
3. Купить комплект матричных индикаторов и сделать на них.

Выбор пал на матричные индикаторы зеленого цвета.

Переделка портативного вентилятора

Перепал мне тут небольшой переносной вентилятор. Там обломался разъем зарядки и мне его подарили - забирай, может тебе моторчик пригодится или еще что-то...

Вот такой, только белый

Моторчик мне в хозяйстве не нужен, зато в ящике нашелся лишний usb-разъем, посредством которого заряжался аккумулятор в этом чуде. 

Разъем был поменян и вентилятор отдан родственникам в пользование. Через месяц вернули - не дует. Огоньки светятся, а мотор не работает.

Вскрытие показало, что мотор умер от вскрытия. В закромах был моторчик от CD-привода, который выдвигает лоток. Он даже оказался более скоростной, нежели покойник.
И вентилятор вернулся к родственникам.

Но недавно вернулся опять. Очередная жалоба - даже если не используется - то аккумулятор садится за пару недель...

Полез смотреть - а в режиме ожидания плата управления потребляет 2.5 мА!

Ну что ж, надо что то менять....

Asteroid crash. Очередная игрушка для G-Basic console

Нарисовалась простенькая игрушка.

Цель игры - защитить Большой Звездный корабль от астероидов, летая перед этим кораблем на маленьком шаттле-истребителе и отстреливая эти астероиды.

Если же прохлопать астероид - он нанесет большому кораблю повреждения. В принципе, ремонтные службы большого корабля потихоньку эти повреждения исправляют, поэтому уровень повреждений постепенно снижается. Но если пропустить много астероидов - то большой корабль сделает большой бабах.

Так же не стоит шаттлом врезаться в астероиды или даже находиться рядом со взрывами. Это уменьшает энергию защитного поля шаттла. А восполнить ее можно, только поймав энергетическую капсулу.

Так же не стоит палить во все стороны, как юный ковбой с Большим Кольтом™, зашедший в салун на Диком Западе. Поскольку запас ракет тоже ограничен. Но его тоже можно пополнять, отлавливая упаковки с ракетами.

Ну и маленькое видео:

Глупый светильник

 

Фото из статьи Википедии про светильник

Попались мне в руки китайские СОВ-сборки.
Вот такие. 8 модулей на одной пластине, разделенные фрезеровкой.

Алюминиевая подложка, в слое люминофора 4 кристалла. Теоретически, в них можно вкатить ток 300 мА и получить один ватт потребления одной полосочки. Сколько при этом будет света - знают только китайцы.

Практически - при таких токах диоды долго не проживут. Как по мне - потолок одного такого модуля - миллиампер 150-160.... При условии приляпывания модуля на радиатор. Без радиатора модуль переваривает порядка 40 мА, если на открытом воздухе.

А тут со времен блекаутов у меня завалялось парочка 18650 аккумуляторов и панелек под них, в т.ч. и сдвоенных.

Вот на основе такой сдвоенной панельки спонтанно и родился глупый светильник. 
Конструкция простая - в половинке отсека аккумулятор, во второй - электроника фонарика. 
Это все закрыто металлической пластинкой из строительного магазина, на которую приляпаны 4 светодиодных модуля.

А почему глупый? Да потому что нет никаких умных микроконтроллеров. Стабилизатор тока, детектор низкого напряжения аккумулятора да схема зарядки на 4056.

Детектор разряда литиевого аккумулятора

Иногда в простых (или не очень простых) конструкциях возникает необходимость отслеживать порог разряда литиевого аккумулятора. 
В случае применения микроконтроллера все просто, в МК обычно есть встроенный источник опорного напряжения и АЦП. Ну или хотя бы компаратор. Тогда напряжение аккумулятора можно отслеживать самим микроконтроллером.

А что делать, если устройство не содержит МК или содержит ну совсем-совсем простой МК без ИОН, АЦП и компаратора? 

В данном случае нам поможет простой и достаточно стабильный "управляемый стабилитрон" - TL431. 

Я понимаю, что TL431 - это интегральная схема разработки Texas Instruments 1977 года и ее внутренняя структура и применение разжевано вдоль и поперек. Но все же я опишу здесь простой принцип ее работы и приведу парочку простых схем детекторов разряда аккумулятора.

Очередная переделка питания мультиметра на литий

 

У меня несколько мультиметров. Основной лежит на столе, а вспомогательные - в шкафу.

И, как всегда, в самый неподходящий момент, в стареньком китайце M890G села "крона".

И процесс перевода мультиметра на питание от лития начался.

Из требований к питанию от лития:

• Один литиевый аккумулятор - соответственно, нужна повышайка
• Повышайка должна работать только когда включен мультиметр
• Функционал автоотключения мультиметра должен сохраниться
• Символ севшей батарейки на дисплее должен зажигаться при понижении напряжения на литиевой батарейке

В качестве повышайки я хотел применить MT3608 - мелкий и достаточно мощный Step-Up, частота преобразования 1.2 МГц, есть вход выключения, низкое потребление в выключенном режиме... Ну и их есть у меня немножко..

Слово о паяльнике.

Картинка из интернета

За окном заканчивался 1985 год. В очередной раз сдохла лампочка в елочной гирлянде. Отцу надоело паять эти лампочки и он научил паять меня. С этого все и началось.

Первый мой паяльник - это была 100-ваттная бандура на 220 вольт. И размером в 2 раза больше, нежели на картинке выше. Что то типа ЭПСН-100. 

И были какие то простые схемы из серии мигалка на двух транзисторах или имитатор пения птиц... На транзисторах МП39-МП42, конденсаторах К50-6 и резисторах МЛТ-0.25. Как раз под стать паяльнику.

Я уже даже не помню, из какой книжки эти схемы были. Там были простые конструкции для юных радиолюбителей типа светотелефона для зарницы, переговорника из двух абонентских громкоговорителей, каких то мигалок и прочей непонятной фигни. Я тогда был мелким школьником, который еще в радиосхемах не разбирался, но было интересно повторить ту или иную конструкцию. 

Финальная версия прошивки. Работа с программами на SD-карте.

Все статьи по данной игровой консоли - по тегу G-BASIC

Настала пора обновляться. Текущая версия прошивки - 1.0.511. Брать тут.

Обновление большое, важное. И обязательное. Обновление затрагивает как компилятор, так и виртуальную машину. Обновился так же компилятор и отладчик для ПК.

Ранее скомпилированные программы могут работать неправильно. Их нужно повторно скомпилировать в новой версии компилятора. 

В обновлении исправлено несколько старых ошибок, добавлена куча новых :)

Заодно проведен тест времени работы консоли от литиевого аккумулятора емкостью 450 китайских мА*ч.
В режиме TURBO 0 консоль продержалась 4 часа 33 минуты. В режиме TURBO 3 - 3 часа 38 минут. 

Ниже описаны встроенные программы. Так же описан принцип сохранения и поиска программ на SD-карточке.

G-BASIC Console. Финальное железо.

Все статьи по данной игровой консоли - по тегу G-BASIC

UPD: Вот тут обновление прошивки и дополнительное описание работы

Ну вот и настала пора готового устройства.

Аппаратная часть построена на базе отладочной платы STM32F411 и TFT-дисплея 240х240 пикселей с диагональю 1.54". 
Управление - 8 кнопок. Обратная связь - пьезопищалка и вибромотор. Программы хранятся на микроSD-карточке. Питание - литиевый аккумулятор.

Программная часть: Встроенный компилятор языка BASIC и среда выполнения скомпилированных программ. Доступно 60 000 байт для программы и 60 000 байт ОЗУ для переменных. Управление вибромотором, генератором звука, яркостью подсветки дисплея и скоростью работы процессора непосредственно из программы. Доступ из программы к файловой системе SD-карточки - чтение-запись данных, загрузка изображений в ОЗУ, прямая отрисовка изображений из файла непосредственно в дисплей, запуск других программ.

Оболочка: Поддержка категорий программ, возможность показа краткого описания и/или изображения для каждой программы. 
Глобальные настройки яркости дисплея, громкости звуков, запрет вибромотора. 
Автовыключение через 1..30 минут при отсутствии нажатий на кнопки. 
Настройка даты-времени (для работы с датой создания/изменения файлов).

Аппаратная часть - моя, программная - совместно с Fluffy.

Изображения в формате RGB565

Все статьи по данной игровой консоли - по тегу G-BASIC

Примененный в G-Basic Console дисплей оперирует 18- или 16-битным цветом. 18-битный цвет - по 6 бит на каждую компоненту RGB хранить неудобно. Поэтому для простых применений дисплей поддерживает работу с 16-битным цветом - на компоненту G отводится по прежнему 6 бит, а на компоненты R и B - по 5 бит. Коротко такой формат обозначается RGB565. 

Соответственно, вся работа с изображениями и цветом в консоли идет в 16-битном формате. Как задание цвета для пера, так и хранение спрайтов в памяти консоли. Для легкой и быстрой работы с изображениями было принято решение хранить в файлах преобразованные к 16-битному цвету изображения.

Ниже - описание формата файла и утилиты конвертации изображений в такой файл.

Среда разработки и отладки программ для G-BASIC CONSOLE

Все статьи по данной игровой консоли - по тегу G-BASIC

На основе портативной версии NotePad++ с плагином NPPExec реализована простая среда разработки, компиляции и отладки программ для G-BASIC CONSOLE.

К редактору добавлен компилятор командной строки gbcc.exe версии 2.0.95 и среда выполнения/отладки gbd.exe версии 2.0.206.

G-BASIC для консоли. Описание языка.

 Все статьи по данной игровой консоли - по тегу G-BASIC

Описание языка G-BASIC.

Для проекта G-BASIC CONSOLE был создан еще один диалект языка BASIC.
Диалект базируется на функционале и синтаксисе диалекта GW-BASIC, но с некоторыми изменениями и упрощениями.
Ниже - краткое описание синаксиса, типов данных, операторов и функций.

G-Basic Console. Печатные платы.

Все статьи по данной игровой консоли - по тегу G-BASIC

Проект игровой консольки - "тетрис-машины" обретает материальное воплощение.
Приехали печатные платы.

Уже давно прошел тот период, когда я для всех своих устройств делал платы вручную. Сейчас это уже скорее исключение. Для каких то маленьких и простых устройств я могу сделать плату в домашних условиях. Но для большинства своих устройств я заказываю платы на производстве. Это и паяльная маска, и более тонкие дорожки и зазоры, и переходные отверстия диаметром 0.3 мм, закрытые маской... И шелкография. 

Для данного проекта платы тоже были заказаны на фабрике PCBWay.

Платы были заказаны 14 февраля и через 22 дня, 8 марта, я забрал их на почте.
И медленно и неспешно собрал один экземпляр консоли.

Собранная консоль

Ниже будет немножко фотографий процесса сборки и описание подготовки и заказа плат на фабрике. 

Маленькая доработка китайского светильника

Приехало из Китая несколько аккумуляторных светильников.
Вот таких.

Покупались вот тут.

По ссылке светильник в нескольких вариантах:

- холодное свечение, 2 режима - постоянное свечение и включение по датчику движения
- теплое свечение, 2 режима - постоянное свечение и включение по датчику движения
- для неопределившихся - выбор теплого или холодного белого, 1 режим - включение по датчику движения

Присутствует так же датчик уровня освещенности, при достаточной внешней освещенности светильник от движения не включается.
С этим связан один недостаток. Если светильник включился, то пока он горит, он игнорирует датчик освещенности. И если включить внешнее освещение при включившемся светильнике, то светильник все равно будет гореть, пока есть движение.

Время свечения без движения - порядка 20-30 секунд.

В светильнике 8 диодов, общий ток при свечении - порядка 55-60 мА. Или 7-8 мА на диод. Вполне щадящий режим для диодов.

В комплекте магнитик на самоклейке и короткий USB-проводок для зарядки. Есть дырка для вешанья на гвоздик.

Ко мне приехал светильник с холодным белым цветом свечения. Аккумулятор светильника был разряжен в ноль.

Ну я был бы не я, если б не попытался разобрать светильник.