Подборка Уголок радиоконструктора

Новое поколение 8-разрядных микроконтроллеров

Microchip выпускает новое поколение 8-разрядных микроконтроллеров AVR с независимой от ядра периферией

  Новая серия микроконтроллеров с богатым набором возможностей, поддерживаемая веб-платформой START, выпускается с флеш-памятью объемом 4 КБ и 8 КБ

  Microchip Technology выпустила новое поколение 8-разрядных микроконтроллеров tinyAVR. Четыре новых устройства с числом выводов от 14 до 24 и объемом флеш-памяти от 4 КБ до 8 КБ стали первыми микроконтроллерами tinyAVR с независимой от ядра периферией (Core Independent Peripherals – CIP). Новые приборы будут поддерживаться веб-платформой Atmel START – инновационным онлайн инструментом для интуитивно понятного графического конфигурирования встраиваемых программных проектов.

   «Это событие имеет для Microchip очень большое значение, поскольку означает объединение под одной крышей 8-разрядных микроконтроллеров двух самых мощных брендов, – сказал Стив Санги (Steve Sanghi), генеральный директор и председатель правления компании Microchip Technology. – Потребителям нравятся как PIC, так и AVR, и Microchip вкладывает средства в разработку нового продукта, чтобы не только продолжать поддержку существующих приборов, но и расширять заслуживший высокую репутацию портфель AVR».

   Новые устройства ATtiny817/816/814/417 содержат полный набор функций, необходимых для разработки инновационных продуктов, включая компактные приборы с малым числом выводов, но с богатым набором возможностей, с объемом флеш-памяти 4КБ или 8 КБ. В перечень остальных функций и характеристик серии входят:

  • контроллер сенсорного интерфейса,
  • событийная система для координации взаимодействия периферии,
  • программируемые пользователем логические блоки,
  • самопрограммирование для обновления прошивок,
  • энергонезависимая память данных,
  • внутренний генератор 20 МГц,
  • высокоскоростной последовательный интерфейс USART,
  • диапазон напряжений питания от 1.8 В до 5.5 В,
  • 10-битный АЦП с внутренним источником опорного напряжения,
  • ток потребления в дежурном режиме менее 100 нА с сохранением содержимого ОЗУ.

   «Являясь поставщиком номер один на рынке 8-битных микроконтроллеров, предлагающим изделия с ядрами PIC, AVR и 8051, мы стремимся предоставить нашим клиентам больше продуктов, позволяющих им дифференцировать свои разработки, – сказал Стив Дрехобл (Steve Drehobl), вице-президент отделения 8-битных микроконтроллеров компании Microchip. – Благодаря добавлению инновационных возможностей, таких как независимая от ядра периферия, взаимосвязанные аналоговые блоки и интуитивно понятные графические средства поддержки, на протяжении определенного времени доступных в линейке PIC, теперь мы продолжаем помогать пользователям микроконтроллеров AVR в быстром выпуске на рынок самых современных продуктов».

  CIP дает периферийным устройствам, включая последовательные интерфейсы и аналоговые блоки, возможность работать независимо от ядра. В совокупности с использованием событийной системы, позволяющей периферии обмениваться данными без участия центрального процессора, приложения могут оптимизироваться на системном уровне. Это снижает потребление мощности, а также повышает производительность и надежность системы.

  В дополнение к выпуску четырех новых устройств, Microchip добавила их поддержку онлайн инструментом Atmel START для конфигурирования программных компонентов и настройки встраиваемых приложений. Этот бесплатный инструментарий обеспечивает оптимизацию общей структуры, позволяя пользователю сосредоточиться на специфических функциях его приложения.

Поддержка разработчиков

  Для ускорения исследования и разработки своего изделия пользователи могут за $8.88 приобрести новый набор Xplained Mini, совместимый также с экосистемой Arduino. Набор может использоваться для автономной разработки и полностью поддерживается инструментальными средствами создания программ Atmel START и Atmel Studio 7.

Цены и доступность

   8-битные микроконтроллеры tinyAVR нового поколения уже запущены в массовое производство в корпусах QFN и SOIC. Устройства выпускаются в версиях с 4 КБ и 8 КБ флеш-памяти. Цены для партий из 10,000 приборов начинаются от $0.43 за штуку. Для получения дополнительной информации обращайтесь к любым торговым представителям Microchip или к авторизованным дистрибьюторам компании в любой стране мира.

Гальваническая развязка для USB

      В различных разработках радиолюбителей или готовых изделиях бывает необходимо вести управление оборудованием через компьютер. В настоящее время все виды протоколов с малой скоростью — RS-232, LPT, IrPort заменил унивесальный протокол USB. Всего 4 провода и двусторонняя связь, а заодно и питание +5В —  можно использовать от каждого порта USB. На сегодняшний момент существует много преобразователей протоколов из USB  в практически любой другой тип. Остается вопрос электрической защиты портов компьютера от случайного замыкания в исполнительной схеме или (если схема питается отдельно от сети и управляет высокими напряжениями) защиты от потенциала на линии связи. Компания Analog Device предлагает компромис — конечно, микросхема ADuM4160  не сравнится в скорости с форматом USB 3.0, но при этом способна гальванически развязать порт USB при разности потенциалов устройств до 5 киловольт!!!! Общее описание и типовая схема включения находятся в даташите от производителя. ADuM4160.PDF

Распиновка USB

Сугубо ради быстрого информационного просмотра для себя и своих коллег. Просто очень часто надо смотреть на разъемы разных типов и сторон подключения — таким образом решил сделать себе и коллегам радиолюбителям напоминалку по USB различных видов на кабель и слоты.

USB


USB_brief

Разрешение и разрядность.

В современном модельном ряду представленно большое количество микросхем — аналового цифровых преобразователей (АЦП) от разных производителей. Чаще всего, начинающие радиолюбители и разработчики сталкиваются с элементарным вопросом — какой вид (тип) АЦП использовать в своей конструкции. Сколько будет достаточно для измерения и оцифровки сигнала — 8, 10, 12 или лучше сразу 16 разрядов. В этой заметки предполагается решить данную задачу простыми математическими расчетами.

Чаще всего понятие графического разрешения привязывают к размерности графического дисплея в пикселах. Но это только в том случае, если вывод информации ведется на дисплей!!! А если вывод планируется на принтер, то здесь вступает в силу разрешение в dpi — количество точек на дюйм (Для примера — лазерный принтер с разрешением 600dpi сможет разместить на листе формата А4 до 7000 отдельных точек). Тем, кому интересно рассмотреть полностью статью о разрешениях и параметрах растровых и векторальных отображений — рекомендуется посетить этот раздел в WIKI- Разрешение (компьютерная графика)  В нашем случае оговоримся заранее речь пойдет о специализированных и компьютерных графических дисплеях. Остановимся на наиболее популярным размерах матриц компьютеров — 1920×1080, 1600×900, 1366×768 пикселов. Графические дисплеи, применяемые в мобильных телефонах (они также популярны в радиолюбительских конструкциях) имеют широкую комбинацию размерности — 96х96, 128х128, 256х256 и прочие.

АЦП различного типа и алгоритма работы имеют разные скорости обработки сигналов — это параметр, который выводится на горизонтальное разрешение графического дисплея. Разрядность АЦП — вертикальное разрешение графического дисплея. Нетрудно подсчитать что для:

8 разрядов   2^8=256 точек для отображения максимальной амплитуды сигнала на дисплее;

10 разрядов 2^10=1024 точек для отображения максимальной амплитуды сигнала на дисплее;

12 разрядов 2^12=4096 точек для отображения максимальной амплитуды сигнала на дисплее;

16 разрядов 2^16=65536 точек для отображения максимальной амплитуды сигнала на дисплее.

Как видно, АЦП от 8-ми до 12-ти разрядов могут обеспечить разрешение и оцифровку графического сигнала для большинства задач. Таким образом, при выборе устройства индикации, необходимо четко представлять разумную достаточность оцифровываемой и выводимой графической информации. Кроме того, следует помнить, что применение высокоразрядных АЦП в первую очередь в прицезионных измерительных системах, требует использование специализированных источников опорного напряжения (ИОН), малошумящих цепей и входных каскадов согласования для подводимого к АЦП оцифровываемого сигнала, поскольку диапазон входных напряжений у этих микросхем весьма невелик и составляет предел от 0 до 1 или 2В максимум. В промышленности и науке широко применяются 16-, 24 и даже более разрядные устройства. Поэтому  эксплуатация таких АЦП требует высочайшей точности при калибровке всего измерительного комплекса — от датчиков и цепей подключения до устройств индикации и вывода на печать.

Учитывая все выше приведенное — малые графические дисплеи (128х128, 256х256) могут с достаточной информативностью отображать данные 8-и разрядного АЦП. При организации графического интерфейса на компьютере с помощью отдельного программного обеспечения, путем подключения устройства через комуникационный порт, следует обратить внимание, что выводить информацию на полный размер экрана не всегда удобно, если учесть что на форме кроме отображения сигнала должен присутствовать виртуальный минимальный кнопочный интерфейс для управления данного устройства. Не следует так же забывать и о том, что если устройство и софт выполняется с целью повторения, то надо принять во внимание и то что он может запускаться и на нетбуке с минимальным размером матрицы, и на ноутбуке и на стационарном компьютере с разными типами мониторов.

Пример возможного интерфейса на мониторе компьютера.

Высокоскоростной АЦП AD9280

   Недавно пришлось иметь дело с этой микросхемой AD9280 — собирать быстрый АЦП с паралелльным выходом. Предварительно, как обычно, пролистав великие просторы гугловского интернета, успел отметить — схем, в которых применяется данная микросхема достаточно много, как и вопросов по ней, а вот удобно читаемого описания работы (во всяком случае на русском языке) практически нигде нет. Единственным источником является стандартный даташит от производителя — Analog Device AD9280.

Чем удобен данный чип?? — Одним из достоинств является удобная интеграция выводов (если смотреть на корпус микросхемы сверху — все левые выводы цифровые, а все правые — аналоговые) Соединение аналоговой и цифровой «земли» обязательно проводится под корпусом микросхемы (обязательное замечание из даташита). Расположение выводов питания по цифровым и аналоговым цепям также упрощает топологию разводки платы — так как присутствуют рядом с выводами соотвествующих «земель». Скорость работы определяется тактовыми импульсами (подаются на отдельный вход) и достигает 32МPSа. Здесь предлагается перевод оригинального даташита Analog Device AD9280 на русский язык в стиле как есть (то есть переведены самые необходимые абзацы с описанием работы чипа без литературной обработки).

Из практики работы с микросхемой — необходимо выполнить несколько условий. Микросхема выдает код сигнала на каждом 4 тактовом импульсе — соответственно тактировать ее для необходимой скорости надо на соотвествующей частоте!!! Для исключения сбоев в оцифровке имеется вывод переполнения по уровню — для уточнения полученного кода. Диапазон работы зависит от конфигурации внутреннего/внешнего опорного источника напряжения — и может быть настроен на предел 0 — 1В, 0 — 2В, среднюю точку в пределе 0 — 1В, 0 — 2В. Кроме ограничения входного сигнала желательна также развязка через буфер по входу (поскольку коммутаторы АЦП делают в процессе обработки замыкание по входу на низкоомную нагрузку). Сам АПЦ очень просто подключается напрямую к микроконтроллерам разных серий (я использовал AVR серии ATMega) и имеет уровни совместимые с ттл и кмоп при питающих напряжениях от 3,3В до 5В. Входную цепь можно выполнить как для однополярного сигнала, так и дифференциальным входом.

КВАРЦЕВЫЙ ФИЛЬТР С ПЕРЕСТРАИВАЕМОЙ ПОЛОСОЙ

В большинстве несложных самодельных КВ-приемников в тракте ПЧ используются в качестве ФСС —  кварцевые фильтры с неизменной полосой пропускания, или набор переключаемых полосовых КвФ для приема CW и SSB. Современные трансиверы, имеющие 2-3 промежуточные частоты, реализуют фильтрацию в верхних ПЧ кварцевыми фильтрами (иногда фильтрами на ПАВ где ПЧ1 выше 65 МГц), а на последней ПЧ практически во всех моделях применяетcя цифровая фильтрация DSP, позволяющая лучше отстроиться от помехи или сузить частоту сигнала для комфортного приема. Реализовывать подобное в простом приемнике с одним преобразованием не имеет смысла (дорого и трудоемко), но когда нужно изменять полосу при приеме SSB(2,5кГц), CW(0,3 — 0,5кГц). А также при приеме AM нужно около 5-6 кГц. Такие изменения полосы пропускания могут понадобиться для приема цифровых мод, которые в принципе тоже можно принимать на связной KB приемник, подключив его выход НЧ с предварительного каскада к звуковой карте персонального компьютера.

В журнале Elektor №7 за 2010 год (Л.1) приводится схема трехзвенного кварцевого фильтра, полосу которого можно перестраивать при помощи варикапов. Эта схема опробована неоднократно на отечественных деталях, кварцах на 8,86 МГц и варикапных матрицах КВС111А. Схема показана на рисунке. Варикапные матрицы заменяют конденсаторы фильтра. Изменяя обратное напряжение на них меняем емкости конденсаторов фильтра, а вместе с ними меняется и полоса пропускания. При опорном напряжении равном 30V получается регулировка полосы от ~1,2 кГц до 11,5 кГц (по уровню -3 дБ). При этом совсем необязательно применять дополнительный источник питания от отдельной обмотки трансформатора. Поскольку в схемах управления варакторами и варикапами важен не ток, а потенциал — необходимо использовать преобразователь. В приемниках с питанием от источников напряжением 6…9В возникает необходимость в преобразователе, повышающем напряжение примерно до 20В. Большинство описанных на страницах радиолюбительских журналов преобразователей напряжения мало подходят для использования в переносных приемниках, поскольку требуют применения повышающих трансформаторов и стабилитронов Д814 с минимальным током стабилизации 3 мА, что усложняет их изготовление и снижает экономичность. Этих недостатков нет у преобразователя, схема которого приведена на рисунке ниже.

Он не содержит намоточных деталей, экономичен и прост в налаживании. Преобразователь состоит из генератора прямоугольных импульсов на микросхеме DD1, умножителя напряжения на диодах VD1- VD6 (КД522 или 1N4148) и конденсаторах С3 — С7 (47нФ керамического типа до 50 вольт), параметрического стабилизатора напряжения на транзисторах VT1 — VT3 и С8. В качестве стабилитронов используются эмиттерные переходы транзисторов. Режим стабилизации наступает при токе 5…10мкА. Помимо указанных на схеме, в преобразователе можно использовать микросхемы К176ЛЕ5 и К176ЛА9, транзисторы КТ315, КТ316 с любым буквенным индексом, диоды Д9А, Д9В, Д9Ж. Налаживание преобразователя сводится к подбору транзисторов VT1 — VT3 с требуемым напряжением стабилизации. При изменении напряжения питания приемника от 6,5 до 9В потребляемый преобразователем ток увеличивается с 0,8 до 2,2мА, а выходное напряжение — не более чем на 8…10мВ. При необходимости выходное напряжение преобразователя можно повысить, увеличив число звеньев умножителя напряжения и число транзисторов в стабилизаторе.

Литература: Gert Baars. Variable Crystal Filter. Elektor, 7-8, 2010, p. 67.

И снова Чижевский и его люстры…. Гидроионизатор Чижевского

Этой публикацией на сайте

открывается новая рубрика

Уголок-конструктора

Целебные свойства воздуха лесов, гор, альпийских лугов, моря человечеству известны давно. Еще древнегреческий врач Гиппократ заметил, что горный и морской воздух действуют на человека благотворно, исцеляя от многих болезней. Природу благоприятного воздействия такого воздуха открыли ученые И. Эльстер и Г. Гейтель. Они установили, что целебными свойствами обладают ионы газов воздуха — аэроионы, как их позднее назвал А. Чижевский. Ионизация воздуха происходит под влиянием радиоактивного излучения почвы и воды, ультрафиолетового излучения Солнца, космических лучей, электрических разрядов в атмосфере (молний, разрядов на вершинах гор, иглах хвойных деревьев и т.д.), а также при дроблении воды и ее распылении при шторме, дожде, у водопадов. Аэроионы имеют отрицательный или положительный заряд. Отрицательные аэроионы представлены кислородом, который легко захватывает извне свободные электроны. Положительные аэроионы — углекислым газом и азотом, если они лишаются одного из электронов. Отрицательные и положительные аэроионы действуют на организм человека и животных неодинаково. Чижевский в своих опытах выяснил, что отрицательные аэроионы продлевают жизнь, а положительные, наоборот, сокращают жизнь. Но еще пагубнее влиял на животных воздух, лишенный всех аэроионов. Воздух с избытком аэроионов кислорода стабилизирует артериальное давление, делает дыхание более глубоким, повышает аппетит и улучшает пищеварение. Аэроионы влияют на физико-химические свойства крови: скорость оседания эритроцитов, концентрацию сахара и холестерина. В хвойном лесу в солнечный день количество аэроионов достигает 10 тыс. в 1 см3 воздуха, в горах до 20 тыс., у водопадов — до 100 тыс. Построив дома, человек практически лишил себя возможности дышать ионизированным воздухом. В жилом помещении количество отрицательных аэроионов не превышает 100…200 см3. В служебных помещениях в конце рабочего дня количество отрицательных аэроионов падает до 25…50 в см3. Отрицательные аэроионы практически отсутствуют вблизи телевизоров, мониторов, оргтехники, в помещениях с кондиционерами и приточной вентиляцией. В таких помещениях в основном присутствуют положительные аэроионы, оказывающие на человека негативное влияние. Практически во всех типах ионизаторов используется эффлювиальный способ ионизации воздуха. Он заключается в следующем. Если на острие иглы подать высокое напряжение («минус» на иглу, а «плюс» — на землю), то с острия будут «стекать» электроны («эффлювий» — по-гречески «истечение»). Движущиеся электроны на своем пути «прилипают» к молекулам кислорода, образуя отрицательные аэроионы. А. Чижевский выработал ряд требований к ионизаторам воздуха, особо важно, чтобы ионизатор не вырабатывал озона и азотистых соединений. Так как озон и диоксиды азота являются сильными окислителями. Радиолюбители конструируют «люстры Чижевского», в которых используется эффлювиальный способ ионизации. Но так как любительские конструкции сильно отличаются от той конструкции, которую предложил Чижевский, то либо низка эффективность аэроионизаторов, либо они вырабатывают озон и окислы азота. Так, большинство конструкций, представляет высоковольтный блок на базе доработанного выходного строчного трансформатора телевизионного приемника с умножением напряжения. Конструкции излучателя электронов должного внимания не уделяется. Приборов для измерения количества аэроионов в 1 см3 воздуха пока нет. Такие конструкции хорошо выполняют функции очистки воздуха, но как аэроионизаторы — малоэффективны, поскольку необходимая для человека концентрация аэроионов создается в них на малом расстоянии -в зоне образования озона. Но существуют конструкции, позволяющие генерировать отрицательные аэроионы без высокого напряжения, за счет баллоэффекта (распыления воды). Это так называемые гидроионизаторы. Существуют механические и электронные гидроионизаторы. Распыление воды производится с помощью ультразвуковых колебаний пьезоэлектрической вогнутой пластины, помещенной на дне емкости. Электрическая схема генератора ультразвуковых колебаний показана на рис.1.

ionizatorНа элементах DD1.1-DD1.3 собран генератор прямоугольных импульсов на частоту 1,8…2,0 МГц. Микросхема DD1 типа 74АС04 на комплементарных полевых транзисторах со структурой металл-окисел-полупроводник, являющаяся вариантом широко распространенной серии транзисторно-транзисторной логики SN74, позволила получить крутые фронты импульсов, малый ток потребления, небольшие номиналы частотно-задающих элементов по сравнению с генератором, выполненном на микросхеме SN7404 (К155ЛН1). Элемент DD1.4 — буферный. С выхода DD1.4 импульсы поступают на дифференцирующую цепь C5R3. Изменяя постоянную времени RC-цепи с помощью подстроечного резистора R3, можно менять длительность импульсов на выходе элементов DD1.5, DD1.6, следовательно, будет меняться скважность импульсов от 0 до 2. Таким образом, регулируется мощность, подаваемая на пьезоизлучатель BQ1, и количество генерируемых отрицательных аэроионов. Так как порог открывания мощного MOSFET-транзистора VT1 около 5 В, и для быстрого открытия и закрытия транзистора нужны значительные токи, необходимо использовать усилитель. В качестве него применена микросхема DA2 IRF7105, состоящая из двух полевых транзисторов: n-канального и р-канального. Характеристики n-канального транзистора: ток стока 3,5 А, рассеиваемая мощность 2,0 Вт. Характеристики р-канального транзистора: ток стока 2,5 А, рассеиваемая мощность 2,0 Вт. Такой величины тока, при напряжении питания DA2 12 В, вполне достаточно, чтобы быстро перезаряжать входную емкость MOSFET-транзистора. При низком логическом уровне на выходе DD1.5, DD1.6 открывается р-канальный транзистор в DA2. При этом на затвор транзистора VT1 через резистор R5 подается +12 В, и транзистор VT1 открывается. При высоком логическом уровне на выходе DD1.5, DD1.6 открывается n-ка-нальный транзистор в DA2. В этом случае затвор транзистора VT1 через резистор R5 соединяется с общим выводом источника питания, и транзистор VT1 закрывается. При закрытом MOSFET-транзисторе заряжается статическая емкость пьезоэлемента BQ1 через индуктивность L1. При открытом транзисторе VT1 статическая емкость пьезоэлемента BQ1 разряжается. При этом пьезоэлемент испытывает деформацию. Колебания пьезоэлемента с ультразвуковой частотой создают в жидкости продольные упругие волны. При расположении пьезоэлемента на дне емкости и заполнении ее водой на уровень, равный фокусному размеру пьезоэлемента, с поверхности воды будет подниматься небольшой фонтан, сопровождающийся туманом — мелкодисперсными каплями воды. Эти капли воды являются носителями отрицательных аэроионов. В конструкции (рис.2) использован излучатель вогнутой формы диаметром 30 мм и фокусным расстоянием 70 мм из пьезокерамики ЦТС на частоту 1,8…2,0 МГц. В корпус из латуни 1 вклеен с помощью токопроводящего клея пьезоэлемент 2. Снизу он дополнительно прижат капролоновым кольцом 5. Корпус закреплен на дне емкости 4 с помощью латунного кольца 10 и уплотнительного резинового кольца 3. Снизу к кольцу 5 прижата капролоновой втулкой 11 массивная латунная шайба 6, служащая радиатором для транзистора 7. В шайбе имеется отверстие для проводника, соединяющего пьезоэлемент со стоком транзистора. MOSFET-транзистор закреплен на радиаторе через изолирующую прокладку. Плата с радиоэлементами 8 прижата снизу капролоновым кольцом 13. В нижней части корпуса 1, на его внешней стороне, расположена катушка индуктивности 1 2 (L1 по схеме), намотанная на каркасе из диэлектрика. Питание от выпрямителя подается по двухжильному экранированному кабелю 14 через центральное отверстие в крышке 15 корпуса 1.

ionizator2

Настройка электронной схемы заключается в следующем. В первую очередь, отдельно от силового транзистора настраивают генератор на частоту параллельного резонанса пьезоэлемента BQ1 с помощью резистора R2. Резистором R3 устанавливают на выходе DA2 минимальную длительность импульсов. Затем устанавливают плату в корпус и производят все соединения. В емкость с установленным корпусом наливают отстоянную воду. Уровень наполнения емкости — не выше фокусного расстояния пьезоэлемента. Подают напряжение на схему от источника с ограничением по току. Контролируя напряжение осциллографом в точке соединения L1, стока транзистора VT1 и пьезоэлемента BQ1, путем увеличения мощности резистором R3 добиваются размаха сигнала 120 В от пика до пика. Подстройкой частоты резистором R2 добиваются минимума потребления тока от источника +48 В. Как правило, при этом наблюдается образование наибольшего количества отрицательных аэроионов. Конструкция печатной платы. Радиоэлементы установлены на круглой печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита. Монтаж произведен с обеих сторон платы. Микросхемы DD1 и DA2 в SMD-исполнении. Постоянные резисторы типоразмера 1206, можно установить вертикально резисторы типа С2-23 мощностью 0,062 Вт. Подстроечные резисторы R2, R3 типа СПЗ-19а. Постоянные конденсаторы керамические типоразмера 1206. Электролитические конденсаторы фирмы HITANO серии ЕСА. Диод VD1 любой импульсный типа КД522. MOSFET-транзистор VT1 типа IRF630S, IRF730S в корпусе D2-PACK или аналогичный, n-канальный. Катушка L1 содержит 15 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм.

По материалам журнала Радіоаматор