Bootcamp

Подборка ресурсов призванная упростить вхождение разработчика в область веб-разработки

View on GitHub Telegram me

Конспект по электронике и Arduino

Начало работы

Всё необходимое я заказывал на AliExpress. Для начала будет очень полезным заказать StarterKit в комплекте идет Arduino Mega которая содержит огромное количество контактов, которых хватит на любой мыслимый проект и много памяти. Немаловажным является совместимость со всеми операционными системами (об этом подробнее ниже).

Магазин магазин специализирующийся на IoT.

Почитать

Интересные проекты

  1. Измеритель потребленной энергии
  2. Метеостанция на солнечной батарее
  3. Ардуино на солнечной батарее
  4. Низкое потребление энергии на ESP32/ESP8266
  5. Генератор синусоиды на 555
  6. Измеритель ёмкости на Arduino при помощи RC контура
  7. Станция для измерения скорости и направления ветра
  8. Полнодуплексная радиосвязь

Контроллеры

Более подробная таблица

Контроллер Вольтаж Пины Схема Комментарий
Arduino Mega
Arduino Mega
5v 16A 54D mega Самый жирный из ардуин, проблем с подключением не было
Arduino Uno
Arduino Uno
5v 6A 14D uno Средний вариант, китайская версия требует драйвера
Arduino Nano
Arduino Nano
5v 8A 22D nano Очень миниатюрный, китайская версия требует драйвера (linux работает и так)
ESP8266 ESP-01
esp-01
3v3   esp-01 Простейшая из варриаций ESP-8266, контроллер с WiFi, может понимать AT-команды, очень легко брикнуть, оживляется при помощи USB-TTL. Для прошивки необходимо знать размер флеш-памяти: если чип pn25f08 – это 1MB. Официальная Wiki, на русском
micro:bit
microbit
    microbit Детский контроллер, у китайцев нет, программируется как scratch. пример1 пример2
Circuit Playground Express
cpe
    cpe Детский контроллер, у китайцев нет, программируется как scratch https://github.com/adafruit/Adafruit_CircuitPlayground
Onion Omega2
omega2
  D15 <img src=”https://github.com/OnionIoT/Onion-Media/raw/master/Pinouts/Omega2.png” width=100> SoC на базе Linux Embedded Development Environment (Open WRT), много разных dock для подключения, в том числе Arduino
Adafruit M4 Express M4 Express       Контроллер от Adafruit в формфакторе Arduino
Sino:bit V1.0 Sino:bit       Китайская версия mirco:bit отличающаяся большим количеством светодиодов в матрице чтобы отображать иероглифы
Teency LC teency     tlc Teensy-LC features an ARM Cortex-M0+ processor at 48 MHz, 62K Flash, 8K RAM, 12 bit analog input & output, hardware Serial, SPI & I2C, USB, and a total of 27 I/O pins.
STM32 stm     stm32 Более низкоуровневый контроллер, поддерживающий USB-HID и CAN. Огромное количество вариаций. Использует собственный тулкит STMCube и библиотеку HAL а также FreeRTOS

Чипы

Управление питанием

Подробный разбор различных режимов энергосбережения. В самом простом режиме SLEEP_MODE_IDLE чип проснется через 1 миллисекунду и его необходимо опять усыпить. Мои замеры представлены для Arduino Nano

Метод Потребляемый ток mA
Blink 28.8 <-> 29.2
Prescale  
1 28.2
2 23.6
4 21.0
8 20.0
16 19.2
32 18.7
64 18.5
128 18.4
256 18.3
all_disable() 26.4
power idle 21.4-21.8
power down + watchdog 14.8-15.0
No regulator 9.6 - 9.8

Прерывания

Для экономии энергии и вычислительных ресурсов можно повесить прерывание на таймер или на изменение сигнала на определенном пине. Отслеживается растущий, падающий, высокий, низкий и изменяющиеся сигналы. На один пин можно повесить только одно прерывание. Этот же механизм позволяет считывать длины сигналов через функцию pulseIn для применения в PWM. Про низкоуровеневую работу с прерываниями на примере STM32 https://eax.me/stm32-interrupts-timers-pwm/

Таймеры

Подробное описание таймеров в чипах Atmega328 и то как выводить тактовые генераторы напрямую на пины.

USB HID Human Input Device

Некоторые версии arduino имеют встроенную поддержку HID, т.е. при подключении к компьютеру они будут определяться как мышь, клавиатура или джойстик. Для версий которые не поддерживают HID можно спаять переходник из трёх резисторов и двух диодов зенера и использовать библиотеку v-usb. Подробная документация по созданию собственных устройств. Работа на примере STM32

Источники питания

Там же больше статей связанных с питанием.

Среды разработки

Mongoose-os

Среда разработки, адаптированная для IoT и чипов ESP8266 и ESP32. Для прошивки необходимо в момент включения подключать GPIO-0 к GND. Обычный запуск работает и так, резисторы не нужны. <img src=”http://2.bp.blogspot.com/-zjQRKTrXsDY/VhVl9FM1mxI/AAAAAAAAAB0/gvPSxU8LCgA/s640/ESP%2Bin%2Bflashing%2Bmode.jpg” width=200 /> подробнее инструкция от espressif. После прошивки пароль к AP будет Mongoose адрес http://192.168.4.1. ESP-01 доступно 1MB памяти, что очень ограничивает возможности Mongoose. В терминале нужно внимательно смотреть за логами, при ошибках скорее всег придется заливать прошивку заново.

Atmel studio

Среда разработки на базе visual stuidio от atmel.

Avrdude

Программа для прошивки чипов при помощи различных программаторов.

Стандарты и Протоколы

MQTT

Message Queuing Telemetry Transport. Отрытый протокол очереди сообщений, использующийся для IoT. Есть бесплатные брокер от adafruit.

GPIO

General Purpose Input-Output цифровой порт ввода-вывода, служит для передачи сообщений между цифровыми устройствами.

JTAG Joint Test Action Group

Аппаратный интерфейс предназначен для подключения сложных цифровых микросхем или устройств уровня печатной платы к стандартной аппаратуре тестирования и отладки.

PWM

Pulse width modulation позволяет уменьшать эффективное напряжение на цифровых выходах arduino amperka

PFM

Pulse frequency modulation альтернативный вид модуляции. Используется в преобразователях напряжения.

DMA Direct Memory Access

режим обмена данными между устройствами компьютера или же между устройством и основной памятью, в котором центральный процессор (ЦП) не участвует. Так как данные не пересылаются в ЦП и обратно, скорость передачи увеличивается. Например, получать изображение по SPI и сразу выводить его на дисплей. Процессор при этом останется разгруженным

Serial UART USART

Universal asynchronous receiver-transmitter вариант universal synchronous and asynchronous receiver-transmitter. Обычный последовательный порт для связи между устройствами. Обязательно необходимо согласовать скорость 300; 600; 1200; 2400; 4800; 9600; 19200; 38400; 57600; 115200; 230400; 460800; 921600. arduino Ардуино может иметь аппаратный порт, а может эмулировать. Во втором случае больших скоростей передачи данных не добиться. Можно купить usb-ttl uart adapter для прошивки устройств.

TTL

Transistor-transistor logic. Общее наименование подключения между транзисторами и микросхемами.

CAN BUS Controller Area Network

cтандарт промышленной сети, ориентированный, прежде всего, на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи — последовательный, широковещательный, пакетный. настоящее время широко распространён в промышленной автоматизации, технологиях «умного дома», автомобильной промышленности и многих других областях. Стандарт для автомобильной автоматики. В ардуинах нет встроенной поддержки, работает через шилд или контроллер MCP2515 (см. ниже)

SPI

Serial Peripheral Interface шина для подключения устройств. Имеются несколько вариантов подключения в простейшем на каждое устройство выделяется по 1 пину для адресации. амперка arduino

I2C

Inter-Integrated Circuit шина для подключения низкоскоростных устройств. 7-битная адресация позволяет подключить к шине до 127 устройств. амперка arduino

I2S

Inter-IC Sound стандарт для подключения аудио-устройств. Не путать с I2C. Пример использования

LP (LowPower), LoRa (Long Range), LoRaWAN (Высокоуровневый протокол управления доступом к среде, medium access control, MAC)

Стандарт связи для IoT, который за счет низкой скорости (0.3 kbit/s to 50 kbit/s) позволяет охватывать до 10км. wiki. LoRa проприетарный формат модуляции. Используются нелицензируемые частоты 169 MHz, 433 MHz, 868 MHz, 915 MHz в зависимости от страны. Для России это 433MHz (до 10мВт) и 864-865/868,7-869,2 MHz (до 25мВт). Эти диапазоны хорошо проникают в условиях городской застройки. Длины волн 70 и 35см позволяют применять компактные антенны. 868 MHz используется для станционарных устройств.

Чипы стандарта LoRa: SX1276 (138 - 1020 MHz), SX1277 (138 - 1020 MHz), SX1277 (138 - 510 MHz). RFM69 другая модуляция. aliexpress. Универсальный модуль 433/470/868/915MHz RHF76-052 SX1276 LoRa Module with Ultra Long Distance для всех частот но стоит $13.

SX1276/77/78/79 <-> RFM95/96/97/98(W)

PID, proportional–integral–derivative controller

Пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор в устройствах с обратной связью, чтобы управлять переходными процессами. ПИД-регулятор формирует управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально разности входного сигнала и сигнала обратной связи (сигнал рассогласования), второе — интеграл сигнала рассогласования, третье — производная сигнала рассогласования. Библиотека для Arduino, Подробное описание алгоритма. Реализация на питоне для использования в Omega2

PLC, programmable logic controller

программируемый контроллер — специальная разновидность электронной вычислительной машины. Чаще всего ПЛК используют для автоматизации технологических процессов. В качестве основного режима работы ПЛК выступает его длительное автономное использование, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека.

ADC/DAC Analog-to-Digital/Digital-to-Analog Converter

Jitter фазовое дрожание цифрового сигнала данных

нежелательные фазовые и/или частотные случайные отклонения передаваемого сигнала. Возникают вследствие нестабильности задающего генератора, изменений параметров линии передачи во времени и различной скорости распространения частотных составляющих одного и того же сигнала.

FPGA, ПЛИС, программируемая логическая интегральная схема Field-Programmable Gate Array

полупроводниковое устройство, которое может быть сконфигурировано производителем или разработчиком после изготовления; отсюда название: «программируемая пользователем». ППВМ программируются путём изменения логики работы принципиальной схемы, например, с помощью исходного кода на языке проектирования (типа VHDL), на котором можно описать эту логику работы микросхемы. ППВМ является одной из архитектурных разновидностей программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).

Пример работы с FPGA

Фильтры

<img src=”https://eax.me/files/2018/09/basic-filter-charts.jpg” width=200 /> <img src=”https://eax.me/files/2018/09/basic-filter-schematic.jpg” width=200 />

Разбор различных фильтров

Петля Гистерезиса

График описывающий циклический переход между различными состояниями системы. Используется наряду с PID-контроллерами.

<img src=”https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/aa/Hysteresis_sharp_curve.svg/440px-Hysteresis_sharp_curve.svg.png” width=200 />

Pull-up Pull-down

Распиновка

USB

18650

анод у батарери выделен вдавленным кольцом. Максимальный ток 4.35v, заряжают до 4.2v теряя 15-20% емкости. При длительном хранении рекомендуется заряжать до 3.7v-3.8v что составляет 70%-80% заряда. Минимальное напряжение до переразряда 3.0v-2.7v, переразряд приводит к необратимым химическим процессам, с повышением внутреннего сопротивления. Схемы защиты от переразряда. Маркировка ICR - аккумулятор на основе кобальта, INR - аккумулятор на основе никеля и марганца, IMR - аккумулятор на основе марганца, IFR - железофосфатный, NCR - специфическая маркировка аккумуляторов Panasonic - аккумулятор на основе никеля и кобальта c оксидом алюминия в качестве изолятора. маркировка даты выпуска.

5mm LED

Самый распространенный диод красного цвета, напряжение 1.85v-2.5v, ток 20mA. Короткая нога - (катод), длинная нога + (анод). Соответственно прямой ток от длинной ноги к короткой. даташит. Рассчитать сопротивление резистора можно по формуле:
R = (VS - VL) / I
VS - напряжение источника питания (В).
VL - напряжение питания светодиода (обычно 2 вольта и 4 вольта для голубых и белых светодиодов).
I - ток светодиода (например 10 мА = 0.01 А или 20 мА = 0.02 А)
Следовательно для 5v (5-2)/0.02 = 150 Ohm. Ближайший стандартный резистор 220 Ohm

Сенсоры

Датчик влажности резистивный

Soil moisture sensor для меня настоящим открытием стал гальванический эффект. Этот датчик растворяется в момент использования. Первый датчик я подключил напрямую к 5v и одна из ног полностью растворилась за неделю. Второй датчик я подключил к цифровому пину и напряжение подаю только на момент измерения, держится пару тройку недель, но тоже растворяется – даже при цифровом 0 все равно подается ток 1mV. На цикл подать напряжение на пин, замерить, убрать напряжение с пина уходит 125uS. Предлагают по-очереди менять направление тока. Пробовал подключить через транзистор – не сильно помогло, коррозия съедает датчик сама по себе. Умельцы заменяют ноги на два графитовых карандаша раз либо покупают графитовый Я сразу заказал пачку датчиков.

Датчик влажности емкостный

<img src=”https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/61zUklVDaKL.SY355.jpg” width=100/> используется переменный ток чтобы измерять влажность почвы без непосредственного контакта за счет изменения диэлектрической проницаемости почвы. Стоит дороже но должен быть менее подвержен коррозии. Самодельная версия на базе 80Mhz кварцевого генератора

Погодный датчик BME280

<img src=”https://ext.mysku-st.ru/250s/ae01.alicdn.com/kf/HTB1XpknQXXXXXbJaXXXq6xXFXXXa/High-Accuracy-BME280-Digital-Sensor-Temperature-Humidity-Barometric-Pressure-Sensor-Module-GY-BME280-I2C-SPI-1.jpg” width=200 />

В отличие от DHT11 обладает гораздо большим диапазоном измерения -40…+85 °C, 0…100 % rel. humidity, 300…1100 hPa. Работает по интерфейсу I2C.

Датчик дыма

Gas sendor при работе нагревается

Клапаны solenoid water valve

Переключается при помощи реле мгновенно, для подавление негативного эффекта, неоходимо использовать гаситель или компенсатор гидроудара (water hammer arrestor) либо медленно закрывающийся клапан anti-waterhammer valve. Редуктор давления тоже помогает. Как и реле бывает двух видов: normally open NO (для закрытия нужно подать ток) и normally close NC (для открытия нужно подать ток). Очень важно обратить внимание на диаметр резьбы: перед покупкой убедитесь, что в сантехнических магазинах есть необходимые адаптеры (в строительных выбор может быть очень ограничен). Соленоиды в клапанах не предназначены для длительной работы, поэтому необходимо либо отводить тепло, либо использовать короткие циклы работы.

Индикаторы

Дисплей на 4 цифры

4x Dispaly 8x8 display неожиданным открытием для меня стало то, что в каждом разряде цифры отнюдь не запоминаются и нужно очень быстро по-очереди включать каждый разряд. Поэтому sleep и низкое энергопотребление с такими индикаторами несовместимо. Для решения этой проблемы используются драйвера 7-сегментный дисплей на базе MAX6954, 64-диодная матрица на базе MAX7221

Текстовый дисплей

lcd самые популярны LCD1602 и LCD2004. Как и с батарейками название говорит само за себя: LCM1602 – 16 символов в 2 строки. Прямое подключние к ардуине потратит 16 пинов, что для mega еще терпимо, то для nano вообще грустно. Да и подключение очень муторное и нечревато ошибками. Поэтому не парьтесь и сразу закупайте сразу I2C адаптер, а в дальнейшем лучше сразу покупать с припаянными модулями 1602 или 2004.

<img src=”http://4.bp.blogspot.com/_qiZ6auXA3gw/TUq5YqTk3GI/AAAAAAAAAsU/durFeJPXcJE/s1600/lcd.jpg” width=200> Отдельным вызовом является несколько стандартных распиновок у адаптера на базе pca8574 и пока вы не укажете правильную, вы будете видеть на экране мусор и кракозябры, которые на самом деле китайские символы. Я убил огромное количество времени, пока не понял как его правильно подключать. Самые распространенные конфигурации для [en,rw,rs,d4,d5,d6,d7,bl]: [2,1,0,4,5,6,7,3] и [4,5,6,0,1,2,3,7]. Для отображения данных использую библиотеку NewLiquidCrystal.

Детали

Диод-зенера или стабилитрон

Применяется для ограничения напряжения в цепи. Включается обратно по сравнению с обычным диодом. Описание.

Диод шоттки

Основное отличие – низкое падение напряжение и высокая скорость переключения, но ценой более высокого обратного тока. Описание

Оптрон, опторэле, оптопара

Пара элементов состоящая из излучателя и датчика. Применяется для передачи сигналов, разделения высоковольтной части схемы и управляющей. Вики

Конденсатор

Объяснение зачем ставят электролитические и емкостные конденсаторы в параллель.

Транзистор

Используется для управления током. Делятся на биполярные и полевые. Амперка

В биполярных транзисторах выводы: База Base, Эмиттер Emitter, Коллектор Collector. В бп-транзисторах ток базы управляет током от эмиттера к коллектору. Делятся на pnp и npn транзисторы. NPN более эффективны и распространены в промышленности. PNP-транзисторы при обозначении отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает от P к N. PNP-транзисторы отличаются «перевёрнутым» поведением: ток не блокируется, когда база заземлена и блокируется, когда через неё идёт ток. PNP транзисторы открываются напряжением отрицательной полярности, NPN - положительной. PNP пропускают ток от эмиттера к коллектору, NPN - наоборот. В NPN транзисторах основные носители заряда - электроны, а в PNP - дырки, которые менее мобильны (мобильность - скорость переноса мощности), соответственно NPN транзисторы быстрее переключаются в общем случае.

В полевых транзисторах выводы: Сток Drain, Исток Source, Затвор Gate. В п-транзисторах напряжение затвора управляет током между истоком и стоком. Полевые транзисторы также называются МОП металл-оксид-полупроводник-транзисторами (MOS FET metal-oxide-semiconductor field-effect transistor). Изолированность затвора обуславливает высокую производительность и энергоэффективность такого типа транзисторов. Делятся на p-channel и n-channel.

<img src=”https://i.stack.imgur.com/a0yBQ.jpg” width=200 /> N-channel подключается, в нижнем плече (low-side), а P-channel — в верхнем плече (high-side). Подробнее При недостаточном напряжении могут быть большие энергопотери. Для управлением MOSFET ставят либо драйвер, либо через биполярный транзистор подключают к управляемому напряжению.

Выбор MOSFET для логического уровня: напряжение затвора должно быть Vgs=5v а не (Vgs=10v), Vds(max) и Ids(max) должны удовлетворять переключаемой нагрузке, сопротивление Rds(on) в Vgs=5v достаточно малое так чтобы рассеиваемая мощность I^2 * Rds(on) была достаточно малой, например >5W.

Биполярные низкочастотные pnp транзисторы: Vcbo BD343 -22V BD346 -32V BD348 -45V

Операционный усилитель LM358

Схема включения. Описание принципов усиления.

IR-пульт

IR в комплект к пульту не входила батарейка типоразмера СК2025 и пришлось идти покупать отдельно. Что интересно, 20 – это диаметр в мм, а 25 – толщина в 2.5мм. Очень удобно запоминать.

Рэле

Relay применяется для безопасного соединения двух разных линий питания, там где транзистора не хватит. Поскольку соединение замыкается и размыкается физическим переключателем, то на голой релешке в момент размыкания появится обратный ток, который может пожечь контакты на вашей ардуине. Ток этот утилизируют при помощи диода. На модуле эти диоды вроде как есть и можно подключать прямо так. Более мощная линия помимо земли содержит два контакта: NO (normally open – разомкнуто) и NC (normally closed - замкнуто) важно не перепутать подключение, иначе при выключенном контроллере то что подключено к рэле будет постоянно работать.

DS3231 Часы реального времени

realtime прежде чем начать пользоваться, необходимо установить время. Для простоты, если не требуется большая точность, можно взять время компиляции при помощи макросов DATE и TIME и распарсить их. После этого можно залить основную прошивку. Шедшие с kit часы не запоминали время, возможно я не полностью вытащил перемычку под батарейкой. Для работы с часами через i2c используется библиотека. Аккуратный модуль у RobotDyn.

По протоколу I2C работают DS1307, PCF8563 или DS3231, у DS1302 самопальный протокол поэтому придется задействовать дополнительны пины.

9g servo

servo При установке угла в 180? TODO серво-привод начинал непрерывно вращаться

CMOS Камера OV7670 (может быть с AL433 FIFO)

<img src=”http://wp.sps.esy.es/wp-content/uploads/2016/04/HMC3_bufnal.jpg” width=200 />

Не пытался подключить. Есть книга на 200 страниц Beginning Arduino ov7670 Camera Development. При этом есть две версии с Framebuffer и без, та которая с буфером помечена как FIFO и стоит в несколько раз дороже. Отличительной особенностью является микросхема Averlogic AL4228-PBF, которая упрощает работу. Поток данных быстро сохраняется в буфер, потом можно медленно считать. Описание подключения к arduino mini без буфера. Еще одно описание.

Ультразвуковой сенсор HC-SR04

<img src=”https://cdn.sparkfun.com//assets/parts/1/1/6/6/8/13959-01a.jpg” width=200 />

Работает на расстоянии 2-400cm. Управляется 4 пинами VCC, GND, Trig, Echo. Библиотека

Мультиплексор (MUX) CD74HC4067

<img src=”https://www.elecrow.com/media/catalog/product/cache/1/image/9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95/1/4/14393620000_1.jpg” width=200 />

Ёмкостный сенсор MPR121

<img src=”https://cdn-learn.adafruit.com/assets/assets/000/018/427/large1024/sensors_pinout.jpg?1406242331” width=200>

Позволяет подключить до 12 площадок и управляется по интерфейсу I2C. Инструкция по подключению

[Вики](https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B8%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%BE%D1%80_(%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0)

Позволяет 5 пинами (4 цифровой для выбора устройства и 1 АЦП для передачи данных) управлять 16-ю устройствами.

Цифровой Синтезатор AD9833/GY-9833 AD9850 DDS/Direct Digital Synthesizer)

Позволяет генерировать прямоугольный/треугольный/синусоиду сигнал до 25МГц (40МГц для варианта 9850) с точностью до 0.1Гц. Описание

<img src=”http://robert.butera.org/wp-content/uploads/2015/11/dds-pins.jpg” width=200 />

Аналоговвый Синтезатор ADF4351 PLL/Phase Locked Loop

<img src=”https://nebula.wsimg.com/30602c5cb12ba89fd11a3c3315e9a443?AccessKeyId=DAA432FA80C5DABC0234&disposition=0&alloworigin=1” width=200 />

Позволяет генерировать частоты в диапазоне 35-4400МГц

Модули

RC-контур Resistor + Capacitor

Используется для фильтрации переменного тока. Подробная статья. Low-pass filter фильтр нижних частот, отсекает все частоты ниже среза, аналогично high-pass filter отсекает частоты выше среза.

LC

** TODO **

LR

** TODO **

Tristate buffer

В схемотехнике третье состояние в дополнение к логическому 0 и 1 – высокоимпедансное. Не путать с тернарной логикой. Позволяет убирать весь выход с элемента, чтобы защитить общую шину. Для того чтобы убрать помехи и шум используются pull-up и pull-down резисторы. wiki

Контроллер зарядки одной ячейки аккмулятора FC-57 на базе ТР4056

<img src=”https://universal-solder.com/wp-content/uploads/2017/10/tp4056_4.jpg” width=200 />

Даташит ТР4056 Описание, пример использования с солнечной батареей. Комментарии по поводу одновременной зарядки нескольких ячеек. Заряжает постоянным током, посепенно повышая напряжение до 4.2v, по достижению 4.2v постепенно понижает ток до наступления отсечки, где-то на 4.18v. Такой профиль заряда называется CC/CV (constant current, constant voltage). Альтернативные контроллеры. Больше информации про контроллеры заряда. Обратите внимание, что есть контроллеры с защитой от разряда (overcharge-discharge/surge protection) в этом случае будет 4 выходных контакта пара на аккумулятор и пара на нагрузку. В идеале на кажду ячейку нужен свой регулятор.

Повышающий конвертер на базе mt3608

В поиске DC-DC step-up Boost Converter. На самой микросхеме преобразователя маркировка F16S. Работает в паре с контроллером заряда. Али Вариантов очень много. Для удобства можно отрезать USB порт и подпаяться напрямую к крайним пинам. Принцип работы – LC цепь, при помощи транзистора с обратной связью в LC-контуре идет накачка конденсатора катушкой индуктивности. Если нужно повысить напряжение – повышается частота, на катушке появляется большее напряжение, если наоборот нужно уменьшить, то частота понижается, соотвветственно уменьшается напряжение на катушке. По сути PFM. Принцип работы

Стабилизатор напряжения (понижающий) Voltage Regulator на базе транзисторов L78XX или Linear Power Regulator

В маркировке XX это целевое напряжение, например L7805CV. Принцип работы PWM. В простейшем подключении лишнее напряжение рассеивается в виде тепла, поэтому транзиторам может понадобиться радиатор (heat sink). В даташите представлено большое количество схем подключения для разных видов регуляции. Одной из зарактеристик является падение напряжния, т.е. минимальная разница напряжений на входе и выходе. Например если падение 2V для 5v стабилизатора, то при подаче 5 вольт, напряжение на выходе упадет на 2 вольта. Часто в схему включают два конденсатора: электролитический большой емкости и 1-2 керамических меньшей. Электролитический – более дешевый и запасает большую емкость, а керамический позволяет фильтровать высокие частоты, с которыми не справляется электролитический. Принцип работы. На тех же принципах строятся линейные регулируемые источники тока Power Supply.

Импульсные регуляторы тока Switched-mode power supply LM2678

Более энергоэффективные на больших разницах напряжения, чем линейные регуляторы просто рассеивающие излишнюю мощность. Принцип работы. Очень много подвидов: buck, boost, buck-boost, cuk, charge pump и др. Используется для защиты транзистора используется диод-шоттки.

Регулятор напряжения на базе MP1584

<img src=”https://i.ebayimg.com/images/g/NeEAAOSwJ7RYYk5w/s-l300.jpg” width=200 /> 4.5-28V на вход и 1.8-26V на выход. Может быть фиксированный либо регулируемый при помощи потенциометра

Драйвер для двигателей TB6612FNG

<img src=”https://camo.githubusercontent.com/80ad6f9f1a855da5c081bfeeb105beaf0ac08e04/68747470733a2f2f63646e2e737061726b66756e2e636f6d2f2f6173736574732f70617274732f332f312f352f372f30393435372d3031622e6a7067” width=200 />

Библиотека подключение позволяет управлять двумя двигателями током до 1.2А. Вращая двигатели раздельно CW (ClockWise) и CCW (CounterClockWise), тормозя и останавливая. На всё 7 пинов. Вики с библиотекой.

Драйвер для двигателей L298

<img src=”https://www.theengineeringprojects.com/wp-content/uploads/2017/07/L298-Pinout.jpg” width=200 />

Драйвер для двигателей LV8406T

Сравнение с предыдущими драйверами

Блок питания AC-DC transformer, AC Adapter, Rectifier

Преобразование идет в несколько этапов: сначала катушками индуктивности напряжение понижается до необходимого, затем через диодный мост выпрямляется, после этого сглаживается при помощи конденсаторов. Принцип работы

Инвертор Invertor DC-AC

4 транзистора и два сумматоров генерируют положительную и отрицательную часть синусоиы Принцип работы

Программатор на базе CH340

Китайский UART встроенный в дешевые arduino, требует установки драйверов. Смотри FT232RL.

Программатор на базе чипа FT232RL от компании FTDI. USB To TTL Serial, UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter)

<img src=”https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1JWLumbYI8KJjy0Faq6zAiVXaF/Basic-Breakout-Board-For-FTDI-FT232RL-USB-To-TTL-Serial-IC-Adapter-Converter-Module-For-Arduino.jpg” width=200 /> Многие чипы работают на 3.3v логике, прошить через Arduino может не получиться из-за того что необходимо понижать TX линию от arduino. Залить прошивку у меня через arduino так и не получилось, поскольку брикнуть ESP-01 очень легко, вам обязательно понадобится это устройство. На таких программаторах часто есть переключатель 5v-3.3v. Обратите внимание на разъем: может приехать mini USB.

При помощи этого устройства можно программировать чипы на базе CH340, можно собирать специальную схему, но для ручной прошивки достаточно подключить VCC -> VCC, GND -> GND, TX -> RX, RX -> TX. В Arduino IDE выбрать Programmer ArduinoISP, нажать на RST, в Arduino IDE нажать Upload. Как только появится надпись UploTM1637ading тут же отпустить RST. Более сложная версия подключается через конденсатор DTR-RST, эта версия позволяет автоматически сбрасывать и прошивать.

<img src=”https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1x1BHKrSYBuNjSspfq6AZCpXas/CJMCU-CP2102-MICRO-USB-UART-ttl-6Pin.jpg_640x640.jpg” width=200 /> Компактная версия

Драйвер 7-сегментных дисплеев TM1637 (digital tube)

<img src=”https://img.staticbg.com/thumb/view/oaupload/banggood/images/6D/80/b92e22f3-1046-448a-93d4-13378c114add.jpg” width=200 />

7-сегментные дисплеи это 8 без точки. Описание. Управляется при помощи 4 пинов CLC, DIO, VCC, GND. Библиотека

Драйвер для матриц 16х24 HT1632C

<img src=”https://cdn-shop.adafruit.com/970x728/555-00.jpg” width=200>

Работает по интерфейсу SPI и позволяется объединать в цепочку до 8 панелей

Serial bluetooth BK3231

Описание AT команд

AD9280 АЦП

8 bit, 32 Msps Даташит

AD9708 ЦАП

8 bit, 100 Msps Даташит

MCP2515 Stand-Alone CAN Controller With SPI™ Interface

Контролллер для CAN шины. Либа

Прототипные/макетные платы (prototype breadboard)

Текстолитовые

<img src=”https://img.banggood.com/images/oaupload/banggood/images/40/86/ef082e74-2d84-414e-9fc7-59ae7c5f7c49.jpg” width=200 /> без дорожек <img src=”https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1UbBnLpXXXXXgaXXXq6xXFXXXD/5-pcs-lot-universal-Stripboard-Veroboard-Seul-C-t-7x5-cm.jpg_640x640.jpg” width=200 /> и с дорожками выполняются в множестве размеров

Беспаеная макетка No solder

<img src=”https://cdn.sparkfun.com/assets/3/d/f/a/9/518c0b34ce395fea62000002.jpg” width=200 /> Поставляются вместе с ардуиновскими наборами, стыкуются друг с другом.

Провода и Коннекторы

AWG (American Wire Gauge)

Американский стандарт диаметров проводов таблица. Еще один документ описывающий провода 10 стандартных цветов ul1007/ul1569. В качестве перемычек на борде удобно использовать одножильные AWG22 (0.643mm/0.325mm2) и AWG24 (0.511mm/0.205mm2). Подойдет также КСПВ 4x0.64 Alarm Security Cable Paritet кабель для системы передач с оболочкой из винила.

Rainbow ribbon wire

<img src=”http://www.electroncomponents.com/image/cache/data/misc/EC_10Wire_Riboon_Cable-500x500.jpg” width=200/> <img src=”http://thumb1.zeppy.io/d/l400/pict/192363894610/40-pcs-dupont-cables-m-f-m-m-f-f-jumper-breadboard-wire-gpio-ribbon-pi-arduino” width=200/> Пучок из 20 проводов 10 цветов. Может продаваться либо мотком, либо нарезанным и обжатым коннекторами dupont длиной 10 или 20см. В комплекте коннекторы разных видов М-М М-П П-П.

Гребенки, цанговое гнездо штыревое Pin headers

Бывают круглы и квадратные для распайки на плате, идут комплектами по 40-пинов <img src=”https://i.stack.imgur.com/lXhyd.jpg” width=200> <img src=”https://i.stack.imgur.com/QpxI7.jpg” width=200>

Dupont

<img src=”https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1jRtPQXXXXXaDXXXXq6xXFXXXq/670pcs-set-2-54mm-Jumper-Wire-Cable-Pin-Header-Dupont-Connector-Dupont-Plastic-Shell-Plug-Dupont.jpg_640x640.jpg” width=200> <img src=”https://www.bluetin.io/wp-content/uploads/2017/07/sn-28b-dupont-terminal-crimping-tool-kit.jpg” width=200 /> Коннекторы которые идут с Arduino в виде цветных проводов, как раз относятся к этому стандарту. Можно купить отдельно цветной жгут и отдельно коннекторы. Обжимаются специальным инструментом Crimper Tool с характерным M-образным профилем. Можно обжать пассатижами, но будет менее аккуратно. Разъемы группируются от 1 до 10, мама, папа и папа для распайки на плате. Коннекторы не фиксируются.

XH2P Pitch terminal, JST Connectors

<img src=”http://i.imgur.com/6mTsil8l.png” width=200 /> <img src=”https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1F4PkOpXXXXcIXFXXq6xXFXXXo/40-Sets-Kit-in-box-XH2-54-Right-Angle-2p-3p-4p-5pin-2-54mm-Pitch.jpg_640x640.jpg” width=200 />

Коннекторы с защелками, могут быть очень тугими. Для обжимки используется crimping tool, можно обжать пассатижами. Идут комлпектами от 2 до 5 пинов. Вики перечисление всех серий.

9V Clip Barrel Male

<img src=”https://i.ebayimg.com/images/g/N9oAAOSw5cNYUl~f/s-l300.jpg” width=200 /> Адаптер для батарей вида PP3 (крона) в 5.5 мм x 2.1 мм

Сокет, слот, 80 зшт 1.27mm Pitch Right Angle Card Edge Connector, cartridge slot

<img src=”https://www.toby.co.uk/uploads/images/large/2867.jpg” width=200 /> Специальный разъем для подсоединения целой платы. Отличаются шагом разъема 1.27mm/0.05in и количеством пинов. Пины могут быть выведены одинково с двух сторон.

Магазин

Инструменты

Бокорезы

<img src=”https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1zivrawmTBuNjy1Xbq6yMrVXaT/DIYFIX-4-7-Mini-Electronic-Pliers-Diagonal-Side-Cutting-Pliers-Cable-Wire-Cutter-Repair-Pry-Open.jpg_640x640q90.jpg” width=200 /> Бокорезы (Diagonal Side Cutter Plier) для откусывания торчащих кончиков

Инструмент для снятия изоляции. Wire Stripper

<img src=”https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/612qEV3k57L.SL1500.jpg” width=200 /> <img src=”https://system.zoco.cl/upload/93408801/template/fernapet1/114359314615690100615512435501327993535.jpg” width=200 />

Бывает двух основных видов: простые клещи с пазами для соответствующих диаметров, простой общимкой и болторезом. Зажали и дернули. Не очень удобно для маленьких проводов. И автоматическая которая аккуратно снимает изоляцию без необходимости дергать или тянуть. Может быть регулируемый упорт чтобы снимать изоляцию нужного размера. Так же позволяет снять изоляцию в середине кабеля.

Мультиметр

<img src=”http://s-line.ru/upload/iblock/f77/f77188faacdc034b2fd0f2939ba4af1d.jpg” width=200 /> Необходимы инструмент для измерения тока, напряжения, сопротивления. В комлекте идут щупы иголкой. Дополнительно можно приобрести щупы с крючком для проводов и крокодильчатые для более удобного измерения. hFE - измерение показателей транзисторов в 8-гнездовом разъеме current gain or amplification factor of a transistor при токе базы 10uA и Vce 2.8v. ->|- показывает падение напряжения на диоде. Прозвонка если сопротивление <20-30 Ohm вы услышите звук. Квадратная синусоида – сигнал 50hz 5v 50kOhm сопротивления между V и Com.

Роботы

Лента для перемещения Popbelt S2M-6mm toothed timing belt

<img src=”https://statics3.seeedstudio.com/product/114990161%201_02.jpg” width=200 />

Пайка

Инструкция от SparkFun

Паяльные принадлежности (soldering iron)

<img src=”https://rukminim1.flixcart.com/image/832/832/j44h7680/soldering-iron/h/b/z/complete-kit-of-60w-soldering-iron-with-adjustable-temp-5x-bits-original-imaev2ptr9wzbs5f.jpeg?q=70” width=200 /> На Aliexpress огромное количество паяльников, в том числе регулируемых (adjustable) по температуре 200-450 C.

С паяльником в комплекте могут идти сменные жала (soldering iron heads). Моей ошибкой было поставить самое тонкое в итоге паять было неудобно, поставил потолще.

<img src=”https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1dvX2oCYH8KJjSspdq6ARgVXag/Useful-Solid-Metal-Base-Soldering-Iron-Bracket-Stand-Holder-Support-Station-Frame-Portable-for-Electrical-Working.jpg_640x640.jpg” width=200 /> К паяльнику обязательно нужна стойка (soldering iron frame/stand/holder). Есть компактные циркониевые стойки <img src=”https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/41sZ0vNvdUL.SY463.jpg” width=200 />

<img src=”https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1j3M1Xi0TMKJjSZFNq6y_1FXaB/FEITA-10pcs-pack-High-quality-599-029-Soldering-Iron-Tip-Cleaner-Cleaning-Wire-Sponge-Balls-for.jpg_640x640.jpg” width=200 /> Для очистки жала (solder tip cleaners) используется либо целлюлозная губка (sponge), которая используется в намоченном состоянии, либо медная стружка (steel wire). Нсли не очищать жало, то сгоревший флюс будет ухудшать качество пайки.

<img src=”https://statics3.seeedstudio.com/product/Desoldering%20Wick_01.jpg” width=200 /> Для впитывания олова используется desoldering wire.

<img src=”https://c.76.my/Malaysia/1set-hand-soldering-iron-stand-helping-magnifying-tool-small-chewhoung-1109-11-chewhoung@1.jpg” width=200 /> Третья рука (Helping Third Hand Clip Tool Soldering Stand), много разных видов, в том числе в 2 и 4 крокодилами, гибкие и жесткие. Используется, для удержания платы при пайке.

<img src=”https://cdn-shop.adafruit.com/970x728/2474-05.jpg” width=200 /> Более удобная версия с гибкими держателями.

Пинцет с очень тонким кончиком (Anti-static Curved/Straight-Tip Forceps/Tweezers), для пайки очень мелких (например smd) деталей.

Вакуумный пинцет для smd монтажа <img src=”https://razborbukov.ru/images/stories/virtuemart/product/%D0%92%D0%B0%D0%BA%D1%83%D1%83%D0%BC%D0%BD%D1%8B%D0%B9-%D0%BF%D0%B8%D0%BD%D1%86%D0%B5%D1%82-FFQ-939-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D1%81%D0%BD%D1%8F%D1%82%D0%B8%D1%8F-%D1%87%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D0%B2-bga-%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%85%D0%B5%D0%BC-smd-%D0%BF%D1%80%D0%B8%D1%81%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%B8.jpg” width=200 />

Флюсы

Для удобства можно использовать канифоль, растворенную в спирте. Пузырек содержит кисточку.

Флюсы для пайки аллюминия можно использовать только в проветриваемом помещении.

Активные флюсы обязательно необходимо смывать иначе кислота разъест место пайки.

1 2 3 4

Смывка флюса

Изопропиловый спирт продается в радиотехнических магазинах

Изоляция

Самый простой и дешевый изолятор – цапон-лак. Растворяется ацетоном.

<img src=”http://gafferstapesolutions.com/wp-content/uploads/2015/11/Non-Reflective-Gaffer-Tape-e1446964479805.jpg” width=200 /> gaffer tape или армированный скотч на тряпичной основе

electrical/insulating tape обычная изолента, цвета используются для кодирования проводов.

Термостойкий коврик, Heat Insulation Silicone Pad Desk Mat

<img src=”https://img.fasttechcdn.com/745/7455700/7455700-2.jpg” width=200 />

Ссылки