close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

РАДИОЛОЦМАН 3 2013

код для вставкиСкачать
РАДИОЛОЦМАН
21
Коррекция операционных усилителей
при работе с низкими
коэффициентами усиления
Март 2013 (22)
Журнал для тех, кто интересуется электроникой
Контроллеры современных
систем освещения
с поддержкой функции диммирования
Наделите интеллектом
простой автомобильный драйвер верхнего/нижнего плеча
27
47
В ОАЭ вступила в строй самая крупная в мире электростанция по преобразованию концентрированной солнечной энергии
12
10
малоизвестных
фактов из жизни
Теслы
инструмент для
разделки кабеляи снятия изоляции
клеммы
на DIN рейку
и для печатных плат
настоящее немецкое качество
промышленные корпуса
выключатели
датчики
контрольно-
измерительноеоборудование
Над номером работали:
А. Грицаенко
В. Колесник
С. Муратчаев
А. Николаев
М. Русских
В. Чистяков
Обложка:
А. Кравчук
По вопросам размещения рекламы, публикации авторских материалов, с замечаниями и пожеланиями обращаться:
Главный редактор:
А. Николаев
Директор:
С. Муратчаев
+7 (495) 721-72-14
??
Март 2013 (22)
www.rlocman.ru
РАДИОЛОЦМАН
Оформление
бесплатной подписки:
Новые электро-пиротехнические резисторы Vishay впервые предложены в интегрированной версии
Pulse Electronics продемонстрировала сверхтонкую ферритовую антенну для коммуникации ближнего поля
Freescale представила Kinetis KL02 – самый миниатюрный в мире микроконтроллер с ядром ARM
Ученые разработали чип для мгновенного анализа крови – крошечную лабораторию, имплантируемую под кожу
Custom MMIC выпустила высококачественный I/Q смеситель диапазона 6-10 ГГц
Новые перестраиваемые ВЧ элементы ON Semiconductor сделают смартфоны меньше, тоньше и надежнее
Vishay выпускает серию компактных резисторов в алюминиевых корпусах с допустимой мощностью рассеивания до 500 Вт
Innovative Power Products выпустила двунаправленный ответвитель в корпусе для поверхностного монтажа
10 малоизвестных фактов из жизни Теслы
Коррекция операционных усилителей при работе с низкими коэффициентами усиления
Применение преобразователя с размагничивающей обмоткой
Контроллеры современных систем освещения с поддержкой функции диммирования
Highscreen Strike: недорогой «двухсимочный» Android-фон на двухъядерном Qualcomm’е
Протокол высокого уровня CANopen. Часть 2
Lumio – современная лампа, которая разворачивается из книги
Двухполупериодный знакопеременный выпрямитель
Ключ верхнего плеча и четыре дополнительных компонента обеспечивают защиту от повышенного напряжения
Наделите интеллектом простой автомобильный драйвер верхнего/нижнего плеча
Подберите комплементарную пару биполярных транзисторов
Статьи
Новости
Схемы
4
4
5
7
9
9
10
11
17
21
24
27
32
34
41
44
45
47
49
Официальные версии журнала распространяются бесплатно и без регистрации только на сайте РадиоЛоцман
rlocman@rlocman.ru
www.rlocman.ru/magazine
Alpha and Omega Semiconductor начала производство новой линейки высокоэффективных корректоров коэффициента мощности
В ОАЭ вступила в строй самая крупная в мире электростанция по преобразованию концентрированной солнечной энергии
Touchstone добавила к семейству микромощных таймеров микросхему TS3004
Активный диод снижает температуру на 50 градусов в монтажной коробке солнечной электроустановки
Linear Technology выпустила на рынок самые миниатюрные в мире 14-
разрядные АЦП последовательного приближения с быстродействием 4.5 Мвыб/с
11
12
13
14
15
Схема синхронизации от сети с отдельными выходами для каждого полупериода
51
Конструирование сверхмалошумящего усилителя S диапазона
53
Автоматический генератор импульса с функцией определения нагрузки на щупах
56
Отвечая на запросы инженеров- Новый резистор Vishay Sfernice оптимизи-
рован для использования в системах раскры-
пиротехников, Vishay Intertechnology пред-
тия автомобильных подушек безопасности, в ставила новый объемный электро-
запальных устройствах, применяемых при пиротехнический воспламенитель (massive взрывных работах в горнодобывающей про-
electro-pyrotechnic ignitor chip – MEPIC) на мышленности, а также в пиротехнике для основе эффекта Джоуля или флэш-
лучшей синхронизации между фейерверка-
зажигания с сокращенным до 250 мкс време-
ми, музыкой и специальными эффектами.
нем поджига. Подобные устройства, исполь-
При энергии поджига менее 1.5 мДж и типо-
зуемые в автомобильной промышленности, вом значении сопротивления 2 Ом ±10% доступны в SMD корпусах, в версии Flip Chip устройство отличается очень предсказуе-
или в упрощающем процесс сборки варианте мым, воспроизводимым и надежным поведе-
первого в отрасли MEPIC резистора, интегри-
нием. Приборы выпускаются в стандартном рованного на подложке печатной платы.
SMD корпусе типоразмера 0805, а так же в версии Flip Chip. По заказу могут изготавли-
ваться резисторы других размеров. Устро-
йства отличаются легкостью настройки уров-
ней поджига и совместимы с различными пиротехническими составами.
Выдерживая без дополнительной защиты электростатические разряды до 25 кВ, MEPIC резисторы по времени состояний «Нет под-
жига»/«Полный поджиг» полностью удовлет-
воряют требованиям основных стандартов MEPIC резисторы, известные также как автопроизводителей, включая USCAR и шунтирующие резисторы, представляют AKLV16. Приборы соответствуют предписа-
собой резистивные элементы, преобразую-
ниям директивы RoHS и соответствуют «зе-
щие электрическую энергию в тепловую с леным» стандартам Vishay.
соблюдением прецизионного электротерми-
Серийное производство новых MEPIC ческого профиля в целях инициирования резисторов уже началось. Сроки поставки ряда пиротехнических событий в условиях для крупных заказов – от шести до восьми контролируемой энергетической реакции.
недель.
Новые электро-пиротехнические резисторы Vishay впервые предложены в интегрированной версии
Новые электро-пиротехнические резисторы Vishay впервые предложены в интегрированной версии
Для сокращения времени и энергии поджига устройство использует джоулево или флэш-воспламенение
Pulse Electronics представила феррито- выполнении платежей, контроле доступа, вую антенну для коммуникации ближнего обмене учетными данными и извлечении поля (near field communications – NFC). Нес- контента. Соответствие нормам EMVCo обес-
мотря на то, что толщина новой антенны на печивает глобальную интероперабельность 40% меньше, чем у любого конкурирующего и совместимость чиповых платежных карт и продукта, она полностью отвечает требова- систем акцептации. «Надежные антенны ниям стандартов EMVCo. С помощью антен- нужны для совершения удобных и безопас-
ны мобильные устройства могут считывать ных бесконтактных платежей. По прогнозам информацию с расстояния до 40 мм для обме- экспертов организации IHS iSuppli к 2015 году на с другими беспроводными системами при антеннами NFC будет оснащено до 580 мил-
Pulse Electronics продемонстрировала сверхтонкую ферритовую антенну для коммуникации ближнего поля
Pulse Electronics продемонстрировала сверхтонкую ферритовую антенну для коммуникации ближнего поля
РадиоЛоцман – март 2013
НОВОСТИ
4
5
НОВОСТИ
РадиоЛоцман – март 2013
ра, или размещенная в металлическом кор-
пусе. Антенна имеет площадь 35 ? 50 мм при минимальной толщине 0.185 мм и снабжена контактными площадками размером 2 ? 2 мм. На одну из поверхностей антенны нанесен слой адгезивного материала. Контакты, для сокращения габаритов устройства, располо-
жены непосредственно на поверхности антенны. Pulse изготавливает антенны в соот-
ветствии с техническим заданием заказчика, поэтому все, что остается сделать потребите-
лионов устройств», – говорит Маритта Тимо-
лю для интеграции в устройство – добавить заари (Maritta Timosaari), директор по прода-
цепи согласования.
жам и маркетингу отделения мобильных при-
Плоские ферритовые NFC антенны удов-
боров компании Pulse Electronics. – «Малая летворяют предписаниям директивы RoHS, толщина – не единственное достоинство поставляются упакованными в пластиковые новых NFC антенн. Эти простые в использо-
лотки и готовы к массовому производству. По вании антенны обеспечивают также отлич-
требованию заказчиков могут изготавливать-
ную целостность сигнала и легко вписывают-
ся антенны любых размеров. Вся продукция ся в механическую конструкцию различных компании проходит полное заводское тести-
мобильных устройств».
рование, что позволяет Pulse Electronics Тонкая NFC антенна посылает и принима-
гарантировать высокий уровень технических ет четкие сигналы, даже при установке в характеристик на протяжении всего жизнен-
непосредственной близости от аккумулято-
ного цикла антенн.
боров, удаленных узлов сенсорных сетей, По мере того, как Интернет вещей стано-
носимых устройств и имплантированных вится атрибутом все большего числа малога-
датчиков.
баритных интеллектуальных устройств с автономным питанием, размеры микрокон-
При габаритах корпуса всего 1.9 ? 2.0 мм троллеров должны постепенно сокращаться, микроконтроллер Kinetis KL02 стал реко-
а производительность и энергоэффектив-
рдсменом отрасли среди приборов на базе ность расти. Именно эти соображения побу-
ARM. В крошечном устройстве, площадь кото-
дили Freescale Semiconductor создать Kinetis рого на 25% меньше, чем у ближайшей по KL02 – самый миниатюрный в мире микро-
размеру микросхемы конкурентов, удалось контроллер с ядром ARM, ориентированный разместить новейший 32-разрядный процес-
на рынок портативных потребительских при-
сор ARM Cortex-M0+, самые передовые сре-
дства управления энергопотреблением, а также разнообразную коммуникационную и аналоговую периферию. Разработчики полу-
чат возможность, сохранив все важнейшие параметры, существенно уменьшить разме-
ры печатных плат и энергопотребление конечных приложений. Помимо этого многие устройства, использование микроконтролле-
ров в которых раньше было невозможно из-
за ограниченных размеров, теперь смогут Freescale представила Kinetis KL02 – самый миниатюрный в мире микроконтроллер с ядром ARM
Freescale представила Kinetis KL02 – самый миниатюрный в мире микроконтроллер с ядром ARM
Микроконтроллер размером 1.9 ? 2.0 мм открывает новый этап миниатюризации при-
боров для Интернета вещей
НОВОСТИ
6
Человеко-машинный
интерфейс
ФАПЧ
Низко-/высоко-
частотные
генераторы
Задающий
генератор
SPI
GPIO
Отладочные интерфейсы
Контроллер прерываний
Буфер Micro Trace
12-разрядный
АЦП
ШИМ
Аналоговый
компаратор
Flash (32 KB)
Внутр. строжевой
таймер
СОЗУ (4 KB)
Малопотребляющий UART
®
Ядро ARM Cortex™-M0+
48 MHz
Система
Память
Синхронизация
Коммуникационные интерфейсы
Таймеры
Аналоговая
периферия
Малопотребля-
ющий таймер
Устройство
активации
Уникальный ID
Движок
обработки битов
2
2 ? I C
Блок-схема микроконтроллеров семейства Kinetis KL02 CSP
приобрести интеллект, связав окружающие Так же, как и другие микроконтроллеры нас предметы с экосистемой Интернета Kinetis, KL02 имеют набор автономных пери-
вещей.ферийных модулей с интеллектуальным управлением энергопотреблением, поддер-
живают 10 режимов питания и множество возможностей управления частотой синхро-
низации. Режим загрузки при пониженной Kinetis KL02 выпускается в корпусе с раз-
мощности снижает выбросы на шине питания мерами кристалла (CSP). Это самая новая во время выполнения процедуры обновле-
технология корпусирования микросхем, преи-
ния ПО или при выходе из режима глубокого мущество которой заключается в том, что сна. Это исключительно полезно для систем, шариковые выводы внешних контактов при-
питающихся от автономных источников, крепляются непосредственно к кристаллу. неспособных отдавать в нагрузку большие При этом исключается необходимость в про-
пиковые токи, каковыми являются, напри-
волочных соединениях кристалла с вывод-
мер, часто используемые в портативных ной рамкой или в переходных соединениях, устройствах литий-ионные аккумуляторы.
чем минимизируется индуктивность крис-
талл-плата и улучшаются условия отвода тепла. KL02 – уже третий прибор в портфеле Kinetis, выпускаемый в корпусе CSP. Ранее в !
серии Kinetis K были разработаны 120- и 143-
Ядро ARM Cortex-M0+, работающее на выводные микросхемы K60 и K61. В течение частоте 48 МГц при напряжении питания 2013 года Freescale планирует увеличить 1.71 … 3.6 В
количество подобных микроконтроллеров.
!
Специализированный движок манипуля-
ции битами для ускорения работы с регис-
трами периферийных устройств и сокра-
Благодаря сверхвысокой энергетической щения объема программного кода
эффективности ядра Cortex-M0+, подтвер-
!
32 КБ flash-памяти и 4 КБ RAM
жденной измеренным в тесте CoreMark пока-
!
Высокоскоростной 12-разрядный АЦП
зателем 15.9 CM/мА, микроконтроллер !
Быстродействующий аналоговый компа-
Kinetis KL02 еще больше снижает порог ратор
потребляемой мощности семейства Kinetis L. Усовершенствованный корпус с размерами кристалла
Основные особенности микроконтроллера Kinetis KL02:
Энергоэффективность
Усовершенствованный корпус с размерами кристалла
Основные особенности микроконтроллера Kinetis KL02:
Энергоэффективность
РадиоЛоцман – март 2013
НОВОСТИ
РадиоЛоцман – март 2013
7
!
Маломощные интерфейсы UART, SPI, 2? щие средства поддержки сторонних разра-
2
ботчиков. Не дожидаясь появления новой I C
платформы, потребители могут начать осво-
!
Большой набор многофункциональных ение FRDM-KL02 с помощью только что поя-
таймеров для широкого спектра приложе-
вившейся платы FRDM-KL05Z, предоставля-
ний, в том числе, для управления двигате-
ющей доступ к ядру микроконтроллера, лями
основным периферийным устройствам и !
Диапазон рабочих температур от –40 °C до средствам третьих компаний.
+85 °C
Поставка образцов Kinetis KL02 основным партнерам началась в марте 2013 г. Массо-
вое производство планируется начать в июле 2013 г. Предполагаемая дистрибьюторская цена одного микроконтроллера составляет 75 центов при объеме партии 100,000 прибо-
ров.
Одновременно с началом серийного про-
изводства появится платформа разработки Freescale FRDM-KL02, а также сопутствую-
Доступность микросхем и средств поддержкиДоступность микросхем и средств поддержки
зации открывает множество потенциальных Ученые Федеральной политехнической Й й й
приложений, включая постоянное наблюде-
школы Лозанны ( cole Polytechnique F d rale ние за состоянием здоровья пациентов, про-
de Lausanne –EPFL) разработали миниатюр-
шедших химиотерапию.
ный чип, представляющий собой крошечную персональную лабораторию исследования Человек – это настоящая химическая фаб-
крови (Рисунок 1). Чип имплантируется под рика, его внутренние органы производят кожу человека и обеспечивает немедленный тысячи веществ, которые через кровь рас-
анализ веществ в организме, а дополнитель-
пределяются по всему телу. Некоторые из ный радиомодуль осуществляет передачу этих веществ могут являться индикаторами этих данных врачам посредством сотовой состояния здоровья человека. Команда уче-
связи. Достижение такого уровня миниатюри-
ных EPFL разработали миниатюрное устро-
йство, способное анализировать концентра-
ции этих веществ в крови. Имплантируемое непосредственно под кожу, оно может обна-
ружить до пяти видов белков и органических кислот одновременно и затем передать результаты на персональный компьютер вра-
ча. Такой метод проведения исследований крови, в отличие от традиционных, позволит повысить уровень персонального обслужи-
вания пациентов. Медицинские работники теперь смогут лучше контролировать паци-
ентов с хроническими заболеваниями или Ученые разработали чип для мгновенного анализа крови – крошечную лабораторию, имплантируемую под кожу
Ученые разработали чип для мгновенного анализа крови – крошечную лабораторию, имплантируемую под кожу
Дешевый электронный чип с низким энергопотреблением внедряется под кожу человека и позволяет немедленно определять концентрацию нескольких веществ в крови
Рисунок 1. Прототип электронного имплан-
тата длиной всего 14 мм в объеме не превы-
шает нескольких кубических миллиметров (Фото: EPFL).
НОВОСТИ
8
РадиоЛоцман – март 2013
Рисунок 2. Прототип имплантата включа-
ет в себя пять сенсоров, радиопередатчик и систему питания (Фото: EPFL).
пациентов подвергающихся химиотерапии. Прототип устройства, еще на стадии экспери-
мента, продемонстрировал, что может над-
ежно обнаруживать часто встречающиеся в крови вещества.
Устройство было разработано группой ученых под руководством Джованни де Мике-
ли и Сандро Каррара. В электронном помощью сенсоров мы могли бы обнаружи-
имплантате, занимающем объем всего вать все что угодно», объясняет Де Микели. несколько кубических миллиметров, скон-
«Но ферменты живут ограниченное время, а центрировано несколько технологий, в его мы должны были разработать сенсоры с мак-
состав входит пять сенсоров, радиопередат-
симальным сроком службы». Ферменты, тес-
чик и система питания (Рисунок 2). Вне тела тирующиеся сейчас, показывают хорошие человека используется специальный модуль результаты работы в течение уже полутора (Рисунок 3), который обеспечивает питанием месяцев, такого срока будет достаточно для имплантат, получает от него данные и затем многих приложений.
по каналу Bluetooth передает их в мобильный При разработке электроники чипа также телефон, который, в свою очередь, отправля-
встретились значительные проблемы. «Было ет их к врачу по сотовой сети. Чип излучает не так просто создать систему, для питания радиоволны в безопасном частотном диапа-
которой было бы достаточно мощности 1/10 зоне.
Ватта», говорит Де Микели. Трудности были и при создании миниатюрной катушки, получа-
ющей энергию от внешнего модуля питания и передачи данных.
Особая полезность миниатюрной электро-
нной лаборатории исследования крови видится при проведении химиотерапии. В настоящее время онкологи используют пери-
одические исследования крови пациентов для оценки переносимости ими определен-
ной дозировки при лечении. В таких условиях очень трудно управлять оптимальной дозой. Де Микели убежден, что его система станет важным шагом на пути к более персонализи-
рованной медицине (Рисунок 4). Пациентов с хроническими заболеваниями электронные имплантаты могут предупредить об обостре-
нии еще до появления симптомов. «В общем При разработке чипа особое внимание уделялось сенсорам. Для определения нали-
чия целевого вещества в теле человека, например, лактата, глюкозы или аденозин-
трифосфата, поверхность каждого сенсора покрывается ферментом. «Потенциально, с Несколько кубических миллиметров технологий
Направление на персонализированную химиотерапию
Система, которая может обнаружить множество веществ в крови
Несколько кубических миллиметров технологий
Направление на персонализированную химиотерапию
Система, которая может обнаружить множество веществ в крови
Рисунок 3. Для питания имплантата и пере-
дачи данных от него используется специаль-
ный беспроводной модуль (Фото: EPFL).
Рисунок 4. Имплантат передает данные внешнему модулю, который собирает дан-
ные и транслирует их по Bluetooth в мобиль-
ный телефон. Лечащий врач получает дан-
ные по сотовой сети на свой компьютер.
НОВОСТИ
9
РадиоЛоцман – март 2013
смысле, наша система имеет огромный Прототип устройства был испытан в лабо-
потенциал в случаях, когда необходимо кон- раторных условиях на пяти различных тролировать развитие патологии или опреде- веществах и зарекомендовал себя как над-
лять дозировки препаратов при лечении».ежный метод исследований.
кального канала/боковой полосы 30 дБ в диа-
Компания Custom MMIC выпустила на пазоне промежуточных частот от 0 до 3.5 ГГц. рынок новый пассивный I/Q смеситель диа-
CMD182C4 отличается очень низким уров-
пазона 6-10 ГГц – CMD182C4.
нем проникновения сигнала гетеродина в ВЧ тракт (типовое значение –35 дБм) и высокой линейностью (точка децибельной компрес-
сии – +9 дБм).
Новое устройство может быть намного более дешевой и компактной альтернативой гибридным сборкам смесителей с подавле-
нием зеркального канала и однополосным повышающим преобразователям и найдет применение в сетях с топологией точка-точка или точка-мультиточка, в цифровом радио и В паре с внешним гибридным УПЧ прибор VSAT терминалах. CMD182C4 герметизиру-
может использоваться в качестве смесителя ется в не содержащем свинца безвыводном или однополосного модулятора с потерями корпусе для поверхностного монтажа разме-
преобразования 5.5 дБ и подавлением зер-
ром 4?4 мм.
Custom MMIC выпустила высококачественный I/Q смеситель диапазона 6-10 ГГц
Custom MMIC выпустила высококачественный I/Q смеситель диапазона 6-10 ГГц
Компания ON Semiconductor представила мительный рост мобильного трафика приво-
новое семейство перестраиваемых ВЧ эле- дит к тому, что поставщики услуг связи во ментов, способных решить многие пробле- всем мире увеличивают число частотных мы, стоящие перед разработчиками смар- диапазонов, которые должны поддерживать-
тфонов последних поколений. В новых устро- ся смартфоном. Новое семейство TCP-30xx йствах оптимально сочетаются диапазон пассивных перестраиваемых элементов с перестройки, ВЧ добротность и частотный малыми вносимыми потерями (Passive диапазон – все, что требуется для современ- Tunable Integrated Circuit – PTIC), а также мик-
ных приложений.росхема контроллера TCC-103 позволяют настраивать и оптимизировать характерис-
Пользователи ожидают от разработчиков тики антенн, чтобы решить сразу две задачи: создания еще более малогабаритных и тон-
компенсировать ухудшение параметров, ких мобильных телефонов. Это заставляет обусловленное уменьшением их размеров, и конструкторов уменьшать размеры антенн, расширить частотный диапазон. Кроме того стараясь при этом, по возможности, не ухуд-
микросхемы помогают решать проблемы, шать их характеристик. В то же время стре-
Новые перестраиваемые ВЧ элементы ON Semiconductor сделают смартфоны меньше, тоньше и надежнее
Новые перестраиваемые ВЧ элементы ON Semiconductor сделают смартфоны меньше, тоньше и надежнее
Перестраиваемые ВЧ компоненты позволяют уменьшить размеры антенн и снизить потребление мощности в смартфонах последних поколений
НОВОСТИ
10
РадиоЛоцман – март 2013
связанные с влиянием головы и рук пользо-
Одновременно выпущена специальная вателя.
микросхема для управления PTIC – TCC-103, представляющая собой высоковольтный ЦАП, обеспечивающий контроль напряжения смещения в настраиваемых системах и полностью удовлетворяющий требованиям синхронизации в устройствах сотовой и дру-
гой беспроводной связи. Маломощная мик-
росхема имеет встроенный повышающий преобразователь с тремя программируемы-
ми до 24 В выходами и интерфейс, позволяю-
щий независимо управлять несколькими эле-
ментами настройки по одной шине MIPI/SPI. TCC-103 производится в корпусе WLCSP, предназначенном как для автономного PTIC предлагаются в корпусах WLCSP или использования, так и для установки модуль.
QFN. Коэффициент перестройки 4:1 и диапа-
Апробированный опыт и технологические зон начальных емкостей от 1.2 до 8.2 пФ решения ON Semiconductor в разработке позволяют использовать TCP-30xx для заме-
перестраиваемых ВЧ компонентов подтвер-
ны традиционных согласующих элементов. ждаются проданными к настоящему времени PTIC компании ON Semiconductor повышают более чем 10 миллионами микросхем, меж-
также эффективность работы усилителя дународным сервисом поддержки разработ-
мощности смартфона, и за счет снижения чиков и инструментами проектирования, тока, потребляемого выходным каскадом, помогающими ускорить и упростить оптими-
позволяют реже заряжать аккумуляторы. С зацию антенных цепей.
новыми элементами согласования антенны можно втрое повысить скорость передачи данных во всей зоне действия сети при одно-
PTIC в корпусах WLCSP и QFN предлага-
временном значительном сокращении коли-
ются по цене $0.50 за прибор в партиях чества пропущенных или прерванных вызо-
свыше 250,000 штук.
вов.
Конструктивное исполнение и стоимостьКонструктивное исполнение и стоимость
симально допустимое напряжение, в зависи-
Vishay Intertechnology выпустила серию мости от модели, – 600 или 1000 В. Резисто-
VACR компактных резисторов в алюминие-
ры выдерживают кратковременные одиннад-
вых корпусах с допустимой мощностью рас-
цатикратные перегрузки (в течение 6% вре-
сеивания до 500 Вт. Новые приборы предназ-
мени от цикла длительностью 120 с).
начены для использования в промышленнос-
ти, в системах управления двигателями, на железнодорожном транспорте, в преобразо-
вателях энергии возобновляемых источников и прочих силовых устройствах в качестве тормозных, гасящих, разрядных и ограничи-
тельных резисторов.
Резисторы Draloric VACR, рассеивающие мощность от 50 до 500 Вт, имеют степень защиты IP20 или IP65. Стандартное отклоне-
ние сопротивления составляет ±10%, а мак-
Vishay выпускает серию компактных резисторов в алюминиевых корпусах с допустимой мощностью рассеивания до 500 Вт
Vishay выпускает серию компактных резисторов в алюминиевых корпусах с допустимой мощностью рассеивания до 500 Вт
НОВОСТИ
11
РадиоЛоцман – март 2013
Результаты тестирования модуля IPP-
8042.
Компания Innovative Power Products пред-
ставила двунаправленный ответвитель IPP-
!
вносимые потери менее 0.3 дБ,
8042 в корпусе для поверхностного монтажа, !
КСВ основной линии менее 1.25:1,
предназначенный для работы в диапазоне !
неравномерность связи в полосе рабочих частот от 225 до 2500 МГц при уровне вход-
частот не хуже ±1.0 дБ,
ной мощности до 100 Вт и развязке 35 дБ.
!
направленность более 18 дБ.
Конструкция IPP-8042 имеет отдельные порты для прямого и отраженного сигналов, снабженные внутренними согласованными заглушками. Устройство выпускается в кор-
пусе SMD площадью 25.4 ? 25.4 мм.
Основные параметры IPP-8042:Основные параметры IPP-8042:
Innovative Power Products выпустила двунаправленный ответвитель в корпусе для поверхностного монтажа
Innovative Power Products выпустила двунаправленный ответвитель в корпусе для поверхностного монтажа
Номинальные значения соответствуют йства, предназначенные как для горизон-
стандартному ряду E24. Резисторы с другими тальной, так и для вертикальной установки. В сопротивлениями изготавливаются по заказу.зависимости от допустимой мощности резис-
торы имеют габариты от 160 ? 40 ? 20 мм до Резисторы VACR имеют полностью защи-
щенную конструкцию, обеспечивающую 337 ? 60 ? 30 мм.
повышенную защиту от влажности и весят от В настоящее время возможна поставка, 260 г до 1.1 кг. Многообразие конструктивных как единичных образцов, так и промышлен-
исполнений и возможность установки на теп-
ных партий резисторов VACR. Срок исполне-
лоотвод позволяют расширять пределы рас-
ния крупных заказов составляет от 8 до 10 сеиваемой мощности. Предлагаются устро-
недель.
Компания Alpha and Omega Semiconductor безопасные, надежные, энергоэффективные (AOS) представила первый прибор из новой и недорогие автономные преобразователи линейки корректоров коэффициента мощ- напряжения. Идеальной областью примене-
ности (ККМ). В микросхему контроллера ния AOZ7111 будут приложения, работающие активного ККМ AOZ7111 интегрировано мно- в режиме критической проводимости, напри-
жество функций, позволяющих создавать мер, импульсные источники питания, телеви-
Alpha and Omega Semiconductor начала производство новой линейки высокоэффективных корректоров коэффициента мощности
Alpha and Omega Semiconductor начала производство новой линейки высокоэффективных корректоров коэффициента мощности
НОВОСТИ
12
РадиоЛоцман – март 2013
зоры со светодиодной подсветкой, балласты помощью специального контура обратной светодиодных светильников и AC/DC адапте- связи, что предотвращает возникновение ры.больших пусковых токов при включении и выключении системы. Повышает надежность и стабильность работы устройства также функция вторичной защиты от перенапряже-
ния. Детектор нулевого тока снижает стои-
мость конечной системы, делая ненужной дополнительную обмотку трансформатора.
!
Контроллер корректора коэффициента мощности с режимом критической прово-
димости
!
Режим управления: по напряжению
!
Топология: повышающая
Коррекция коэффициента мощности явля-
!
Рабочая частота: переменная
ется одним из важнейших средств повыше-
!
Корпус: SOIC-8, не содержащий галогенов ния общей эффективности электрических и отвечающий требованиям директивы сетей, поэтому круг устройств, в которые уста-
навливаются ККМ, постоянно расширяется. RoHS
Соответственно, развивается рынок средств управления коэффициентом мощности, на Массовое производство AOZ7111 со сро-
который и ориентирована новая разработка ком поставки 12 недель может быть начато AOS. Прибор способен обнаруживать неис-
немедленно по получении заказа. Цена правности во входной цепи переменного одной микросхемы $0.49 при размере партии тока, а во время мягкого старта регулировать 1,000 шт.
скорость нарастания выходного тока с Основные технические характеристики
Доступность и цена
Основные технические характеристики
Доступность и цена
В ОАЭ вступила в строй самая крупная в мире электростанция по преобразованию концентрированной солнечной энергии
В ОАЭ вступила в строй самая крупная в мире электростанция по преобразованию концентрированной солнечной энергии
– CSP), была введена в эксплуатацию имен-
Благодаря расположению в районе низких но в этой залитой солнечными лучами ближ-
широт и малому проценту пасмурных дней невосточной стране. Официально запущен-
Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ) ная в строй президентом ОАЭ и эмиром Абу являются идеальным местом для установки Даби шейхом Халифой ибн Зайд Аль Нахайя-
солнечных электростанций. Поэтому не уди-
ном, Shams 1 представляет собой CSP-
вительно, что самая крупная в мире электро-
электростанцию мощностью 100 МВт, кото-
станция, использующая концентрированную рая будет снабжать энергией 20,000 домов в солнечную энергию (concentrated solar power ОАЭ.
Строительство Shams 1 (что в переводе с арабского означает «Солнце») началось во второй половине 2010 года на участке, распо-
ложенном примерно в 120 км к юго-западу от Абу-Даби. Электростанция занимает пло-
2
щадь 2.5 км, покрытую 250,000 зеркалами, установленными на 768 параболических кол-
лекторах. Эти параболические отражатели фокусируют свет на заполненные синтетичес-
НОВОСТИ
13
РадиоЛоцман – март 2013
ким маслом трубы, которые нагревают воду и Masdar утверждает, что с введением в строй вырабатывают пар для вращения турбин.Shams 1 она располагает почти 10% мощнос-
ти всех установленных в мире CSP-
электростанций.
Также заявлено, что Shams 1 позволит сократить выбросы углекислого газа в ОАЭ примерно на 175,000 тонн в год, что равно-
сильно посадке 1.5 млн. деревьев или пре-кращению эксплуатации 15,000 автомоби-
лей.
Пока Shams 1 может претендовать на зва-
ние самой крупной работающей CSP-
электростанции, но, видимо, она не сможет носить этот титул очень долго. Строит-
Электростанция Shams 1, построенная ельство подобных станций набирает оборо-
примерно за €460 млн. ($595 млн.), является ты во многих частях света, и не менее девяти совместным предприятием французской электроустановок мощностью 100 МВт и нефтяной компании Total (20%), испанской выше уже возводятся в США, Индии и Марок-
компании Abengoa Solar (20%) и Masdar ко, а еще большее количество планируется (60%). Учрежденная для развития и управле-
построить в различных уголках мира.
ния проектом города Масдар-Сити, компания ров TS3001, TS3002, TS3003, TS3005 и Touchstone Semiconductor сообщила о TS3006.
расширении своего семейства микромощных таймеров, в котором теперь появилась мик-
Без использования дополнительных ком-
росхема TS3004, потребляющая ток 1.9 мкА понентов пользователь может изменять час-
при напряжении питания от 1.55 до 5.25 В. тоту генерации от 0.005 Гц до 100 кГц. По Компактный и простой в использовании мно-
сравнению с другими микросхемами КМОП гофункциональный таймер/генератор генераторов/таймеров, TS3004 занимает на TS3004 с помощью единственного резистора четверть меньшую площадь печатной платы настраивается на базовую частоту 25 кГц и потребляет 10% мощности. Если же срав-
(или 40 мкс) с коэффициентом заполнения нивать микросхему с классическим стандар-
ровно 50%. Создававшаяся специально для тным таймером 555, выигрыш в площади приборов, рассчитанных на продолжитель-
платы составит 84%, а в потребляемой мощ-
ную работу от батарей, микросхема TS3004 ности более трех порядков.
присоединилась к семейству КМОП тайме-
!
Портативные устройства и оборудование с батарейным питанием
!
Микромощный генератор с небольшим числом компонентов
!
Компактная микромощная замена генера-
торам с кварцевыми и керамическими резонаторами
!
Микромощная схема ШИМ
!
Микромощная схема ВИМ (время-
импульсный модулятор)
!
Микромощный тактовый генератор
ПрименениеПрименение
Touchstone добавила к семейству микромощных таймеров микросхему TS3004
Touchstone добавила к семейству микромощных таймеров микросхему TS3004
НОВОСТИ
14
РадиоЛоцман – март 2013
!!
Микромощный генератор временных Выходное сопротивление драйверов последовательностей FOUT и PWMOUT: 160 Ом
TS3004 рассчитаны на работу в диапазоне температур от –40°C до +85°C. Микросхемы !
Сверхнизкий ток потребления: 1.9 мкА на выпускаются в 10-выводном корпусе TDFN частоте 25 кГц
размером 3?3 мм, и в партиях от 1000 прибо-
!
Напряжение питания: 1.55 … 5.25 В
ров продаются по цене $0.95 за штуку.
!
Установка частоты выходных импульсов с коэффициентом заполнения 50% с помощью одного резистора
!
3 вывода для пользовательской установки периода FOUT:
#
0.005 Гц ? t ? 100 кГц
FOUT
!
Точность установки периода на выходе FOUT: 3%
!
Температурный дрейф периода t: FOUT
0.02%/°C
Основные характеристикиОсновные характеристики
CPWM
FOUT
PWMOUT
RSET
GND
VDD
FDIV2FDIV1FDIV0PWM_CNTRL
9
2346
8
15107
R1
3.24M?
R2
1.3k?
R3
1.3k?
красн.
красн.
VDD=5 В
C1
0.1µF
TS3004
Типовая схема включения TS3004
Texas Instruments (TI) представила интел-
лектуальный шунтирующий диод SM74611 в стандартном корпусе для поверхностного монтажа, рассчитанный на протекание тока до 15 А и отличающийся самыми низкими в отрасли потерями мощности.
способных повредить панель. Защищая фотогальваническую панель, SM74611 повы-
шает ее надежность за счет повышения эффективности и снижения тепловыделения и, кроме того, позволяет использовать более Если в таком типичном приложении, как распределительная коробка солнечной элек-
компактные распределительные коробки с троустановки, три традиционно используе-
теплоотводами меньшей площади.
мых обычных диода Шоттки заменить прибо-
SM74611 вливается в семейство микрос-
рами SM74611 (Рисунок 1), потери мощности хем TI для нужд солнечной электроэнергети-
сократятся на 80%, а температура внутри ки, в котором не так давно уже появился циф-
коробки снизится на 50 °C.
ровой контроллер управления мощностью При затенении солнечной панели для солнечных микроинверторов UCD3138, SM74611 образует альтернативный низкоом-
контроллер слежения за точкой максималь-
ный путь протекания тока цепочки фотогаль-
ной мощности SM72441 и полномостовой ванических элементов (Рисунок 2), предот-
драйвер SM72295.
вращая возникновение горячих участков, Активный диод снижает температуру на 50 градусов в монтажной коробке солнечной электроустановки
Активный диод снижает температуру на 50 градусов в монтажной коробке солнечной электроустановки
Рисунок 1. Шунтирующие диоды SM74611 в типичной распределительной коробке.
НОВОСТИ
15
РадиоЛоцман – март 2013
!
Работа при токе до 15 А без лавинного пробоя.
!
Сниженные прямой и обратный токи утеч-
ки повышают эффективность солнечной установки в сравнении с традиционными системами, использующими оборудова-
ние с диодами Шоттки.
!
Корпус D2PAK позволяет осуществлять Функциональная схема SM74611 показана прямую замену обычных диодов Шоттки в на Рисунке 3.
корпусах для поверхностного монтажа
Интеллектуальные шунтирующие диоды SM74611 уже могут быть приобретены в про-
мышленных объемах у авторизованных дис-
!
Благодаря сокращению потерь мощности трибьюторов или непосредственно у TI. При-
на 80% по сравнению с диодами Шоттки, боры выпускаются в двухвыводных корпусах температура внутри распределительной D2PAK с размерами 10.2 ? 9 ? 4.5 мм. Цена коробки снижается на 50 °C, позволяя одного диода в партии из 1000 приборов уста-
либо увеличивать ток, либо выбирать новлена на уровне $1.50.
коробки меньшего размера.
Ключевые особенности и преимущества Доступность, корпус, цена
интеллектуальных шунтирующих диодов SM74611
Ключевые особенности и преимущества Доступность, корпус, цена
интеллектуальных шунтирующих диодов SM74611
PV (–)
PV (+)
К
А
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ КОРОБКА
ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ
К
А
К
А
SM74611
SM74611
SM74611
Рисунок 2. Типовая схема включения SM74611.
АНОД
КАТОД
Q1
C1
I
ШУНТА
V
F
Контроллер
и драйвер
МОП
транзистора
Зарядовый
насос
Рисунок 3. Функциональная схема SM74611.
самое компактное в своем классе скоростей Linear Technology выпустила новую мик-
решение, размер которого, в сравнении с росхему 14-разрядного АЦП последователь-
аналогичными продуктами других компаний, ного приближения LTC2314-14 с быстроде-
уменьшен почти на 90%. В миниатюрный при-
йствием 4.5 Мвыб/с. Разместив кристалл этого прибора в 8-выводном корпусе TSOT-
2
бор площадью всего 8 мм интегрирован 23, компания смогла предложить рынку источник опорного напряжения 2.048 В/4.096 В с типовым значением температурной ста-
бильности 7 ppm/°C и гарантированным мак-
симальным значением 20ppm/°C. Напряже-
ние питания LTC2314-14 можно выбирать равным 3 или 5 В, при этом потребление мощ-
ности составит 18 или 31 мВт, соответствен-
но. На рынке конкурирующих изделий это наивысший показатель. Малогабаритная и экономичная микросхема с последователь-
ным интерфейсом SPI будет идеальным Linear Technology выпустила на рынок самые миниатюрные в мире 14-разрядные АЦП последовательного приближения с быстродействием 4.5 Мвыб/с
Linear Technology выпустила на рынок самые миниатюрные в мире 14-разрядные АЦП последовательного приближения с быстродействием 4.5 Мвыб/с
НОВОСТИ
16
выбором для множества портативных прило- тана демонстрационная плата DC1563A, жений, включая медицинские приборы, ком- приобрести которую можно через местные муникационные системы и устройства с авто- офисы продаж Linear Technology.
номным питанием.
Кроме того, доступна полностью совмес-
тимая по выводам и логике управления 12-
!
Частота преобразования 4.5 Мвыб/с
разрядная версия АЦП LTC2315-12, отлича-
!
ющаяся большей скоростью преобразования Гарантированное 14-битное разрешение – 5 Мвыб/с. По многим параметрам LTC2314-
без пропуска кодов
14 и LTC2315-12 лидируют среди АЦП после-
!
Внутренний источник опорного напряже-
довательного приближения диапазона ско-
ния 2.048 В/4.096 В
ростей от 500 квыб/с до 5 Мвыб/с. Так, напри-
!
Отношение сигнал/шум 77.5 дБ
мер, отношение сигнал/шум равно 77.5 дБ !
Низкий ток потребления: 6.2 мА при часто-
для 14-битных и 73 дБ для 12-битных прибо-
те преобразования 4.5 Мвыб/с и напряже-
ров, а значения максимальной интегральной нии питания 5 В
и дифференциальной нелинейности состав-
!
Гибкий выбор напряжения питания 3 В или ляют, соответственно, ±3.75 LSB и ±0.99 LSB 5 В
для LTC2314-14, и ±1.25 LSB и ±0.99 LSB для !
LTC2315-12. Микросхемы семейства Максимальная нелинейность при напря-
LTC2314 имеют несимметричные однополяр-
жении питания 5 В:
ные входы, герметизируются в миниатюрные #
интегральная: ±3.75 LSB
корпуса TSOT-23, содержат интегрирован-
#
дифференциальная: ±0.99 LSB
ные источники опорного напряжения и могут !
Типичное потребление тока в спящем питаться от одного из двух напряжений 3 или режиме менее 1 мкА
5 В. Приборы рассеивают очень незначитель-
!
Режим «неглубокого» сна с быстрым пере-
ную мощность, потребление которой допол-
ходом в рабочий режим
нительно оптимизируется благодаря нали-
!
чию режимов сна и «неглубокого» сна.
Отдельное питание 1.8 … 5 В для цифро-
вого интерфейса
В настоящее время LTC2314-14 и !
LTC2315-12 выпускаются в версиях для всех Высокоскоростной интерфейс, совмести-
основных температурных диапазонов: ком-
мый с SPI
мерческого, промышленного и военного (–40 !
Гарантия сохранения параметров во всем … 125 °C). Цены начинаются с $9.52 за одну диапазоне рабочих температур от –40 °C микросхему LTC2314-14 и $5.17 за LTC2315-
до 125 °C
12 при объеме заказа от 1000 приборов. Для !
8-выводной корпус TSOT-23
оценки возможностей АЦП LTC2314 разрабо-
Сводка основных характеристик LTC2314-14 и LTC2315-12:
Сводка основных характеристик LTC2314-14 и LTC2315-12:
РадиоЛоцман – март 2013
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – март 2013
17
10 малоизвестных фактов
из жизни Теслы
Suzanne Deffree
EDN
Н
примером высочайшего интел-
икола Тесла, признанный и лекта и преданности работе, а любимый многими гений, выде-
что-то – даже свидетельством лялся не только яркостью свое-
жертв, принесенных Теслой за го ума, но и некоторыми осо-
время его исключительной карь-
бенностями характера и обра-
еры.
за жизни, нередко весьма экс-
10 фактов, изложенных травагантными.
ниже, определяли течение Это не оскорбление памяти повседневной жизни Теслы, великого человека, а всего сопровождали каждый его лишь констатация факта. Из поступок и сделали Теслу таким других людей своего времени человеком, каким его знали Тесла выделялся не только современники.
научными и инженерными талантами, но и личными привычками, ритуа-
лами и убеждениями.
Тесла верил в магию числа 3. Эта вера Вполне возможно, что живи Тесла в наши носила характер навязчивой идеи.
дни, ему диагностировали бы обсессивно-
Рассказывали, что Тесла нередко, прежде компульсивное расстройство или аналогич-
чем войти в здание, трижды обходил его по ный синдром, но в то время многие из его периметру, и что каждую ночь он требовал странностей просто списывались на ориги-
принести 18 салфеток (число делится на 3) нальность характера или легкое душевное для чистки серебра и протирки стаканов.
недомогание.
Его смерть наступила в одиночестве за 3 Не все сказанное здесь свидетельствует дня до 87 дня рождения в номере 3327 (но-
только о странности ученого. Что-то служит мер делится на 3) на 33 этаже отеля New Yorker, в котором он жил в течение несколь-
ких последних лет.
Утверждают, что подобно Леонардо да Винчи, Тесла спал урывками, не больше двух часов за один раз.
График работ он составлял таким обра-
зом, что нередко его можно было наблюдать за столом после 3 часов ночи. Немного отдох-
нув, Тесла вновь возвращался к делам. Гово-
рят, однажды Тесла проработал 84 часа под-
ряд.
Не получая того, что можно назвать нор-
мальным ночным отдыхом, он, по собствен-
ному признанию, «периодически впадал в дрему».
1. Всего по три
2. Выдающиеся люди не спят
Тесла за работой в лаборатории в Колорадо.
Н
3. Королева пчел
4. Здоровый образ жизни
«Проникнове-
ние женщин в Тесла делал множество прогнозов, касаю-
новые сферы дея-
щихся нашего времени, среди которых, в час-
тельности, посте-
тности, появление летающих машин, кото-
пенный захват рые заменят автомобили, конечно же, бес-
ими лидерства проводная передача энергии и изменение будут происхо-
социального статуса женщины.
дить незаметно, В 1926 году он, фактически, предсказал но, в конечном сценарий снятого в 1955 году фильма «Коро-
счете, рассеют лева пчел» («Queen bee»), в котором, пре-
женскую уязви-
одолевая все препятствия, женщины созда-
мость, задушат ют более рациональное и совершенное м а т е р и н с к и й общество.
инстинкт, так что «Понятно любому искушенному наблюда-
брак и материнство, возможно, станут вызы-
телю, и даже социологически совершенно вать отвращение, и человеческая цивилиза-
неподготовленному, что новое отношение к ция будет все сильнее и сильнее прибли-
половой дискриминации во всем мире фор-
жаться к совершенной цивилизации пчел».
мировалось на протяжении веков, получив Теслу не пугали собственные прогнозы резкий стимул непосредственно до и после будущего, он принимал их, полагая, что это Мировой войны», – говорил Тесла, давая приведет к почти идеальному устройству интервью журналу Collier.
общества за счет избирательного воспроиз-
«Борьба женщин за равенство полов водства и сокращения количества никчемных закончится наступлением нового порядка, людей.
когда доминирующая роль перейдет к жен-
скому полу. Современная женщина, начина-
ющая на уровне подсознания ощущать неиз-
Тесла считал, и с этим согласились бы бежность предстоящих перемен в социаль-
многие современные эксперты в области ной роли своего пола, – это всего лишь повер-
медицины, что здоровое тело укрепляет здо-
хностный признак чего-то более глубокого и ровье ума. Поэтому ежедневно он проходил мощного, зарождающегося в недрах жизни».
по 10 миль и всегда поддерживал себя в «Свое равенство, а затем и превосходство отличной форме.
женщина начнет утверждать не мелочным По вечерам перед сном Тесла дополнял физическим подражанием мужчине, а через прогулки упражнениями, по 100 раз вращая пробуждение своего интеллекта».
ступни обеих ног. Он был уверен, что таким «С самого начла, на протяжении бесчис-
образом стимулирует работу клеток мозга.
ленных поколений социальное подчинение В последние годы жизни Тесла даже стал женщин естественным образом привело к вегетарианцем и питался только молоком, частичной атрофии, или, по крайней мере, наследственной задержке развития психи-
ческих качеств, которыми, как мы теперь зна-
ем, женщины должны быть наделены не меньше, чем мужчины».
«Но женский разум продемонстрировал такую же способность к любым интеллекту-
альным приобретениям и достижениям, как и мужской. По мере смены поколений средняя женщина достигнет уровня образованности среднего мужчины, а затем и превзойдет его, дремлющие способности ее мозга будут сти-
мулироваться к активности, которая после многовекового сна будет особенно интенсив-
ной и мощной. Проигнорировав прецеденты, женщины поразят цивилизацию своим разви-
тием».
Тесла за работой в своей лабора-
тории.
СТАТЬИ
18
РадиоЛоцман – март 2013
хлебом, медом и овощными соками, считая, Ближе к концу жизни Тесла ежедневно что такая диета приносит большую пользу выходил в парк, чтобы покормить там своих любимцев. Иногда, подобрав больную птицу, его здоровью.
он приносил ее в отель и отдавал в руки мед-
сестры.
Он утверждал, что каждый день в парке к Не меньше, чем в необходимости здоро-
нему подходил раненный белый голубь. На вого образа жизни, Тесла был убежден в зна-
его лечение Тесла потратил более $2,000, чении внешнего вида, как собственного, так и включая изготовление специальных шин, своих сотрудников.
фиксирующих сломанное крыло и ногу.
Всегда изысканно одетый и ухоженный, Тесле приписывают слова: «В течение Тесла понимал, что мир принимает человека многих лет я кормил тысячи голубей. Но по его внешнему виду, и что безупречная среди них была одна прекрасная птица, внешность помогает открыть многие двери.
белоснежная со светло-серыми полосками Тесла был настолько непоколебим в своих на крыльях, которая отличалась от всех. Это убеждениях, что однажды уволил секретаря была женщина. Стоило мне пожелать и за избыточный вес, а других мог по несколько позвать ее, как она немедленно прилетала. Я раз в течение одного рабочего дня отправ-
любил этого голубя, как мужчина любит жен-
лять домой, заставляя подбирать одежду, щину, а она любила меня. Пока она была у сделанную с бульшим вкусом.
меня, была цель в моей жизни».
Тесла решил жить в безбрачии. Правда Инженеры разговаривают на своем рассказывают, что у Теслы были женщины, собственном языке, к которому Тесла доба-
готовые падать ему в ноги, ослепленные вил еще восемь. Он в совершенстве владел блеском его славы и периодически возникаю-
сербско-хорватским, чешским, английским, щего богатства. Но Тесла сделал свой выбор, французским, немецким, венгерским, италь-
полагая, что секс не способствует ясности янским и латинским. (Между прочим, тех, кто мыслей, и что целомудрие принесло очень способен бегло разговаривать на шести язы-
большую пользу его научной деятельности.
ках, называют гиперполиглотами).
Однако, в конце жизни Тесла подверг свой Пока еще нет общепризнанного мнения в выбор сомнению, задаваясь вопросом, не отношении того, что делает человека способ-
слишком ли многим он пожертвовал ради ным к изучению и использованию множества работы, отказавшись от жены.
языков. Согласно одной теории, всплески уровней тестостерона во время пребывания зародыша в утробе матери могут увеличи-
вать асимметрию мозга, повышая способ-
ность к такому обучению. Сторонники других теорий уверены, что приобретение способ-
ности к языкам не имеет никакого отношения к подобным факторам и является просто результатом упорного труда и надлежащей мотивации, то есть, доступно любому взрос-
лому человеку с высоким уровнем интеллек-
та, и, тем более, Тесле.
Тесла часто отказывался от светских мероприятий, предпочитая застолью компа-
нию своей работы. Но, все же, он приобрел несколько по настоящему близких друзей, Приняв решение остаться в стороне от среди которых было много писателей. Неко-
женщин и брака, Тесла, согласно некоторым торые из них стали всемирно известными.
публикациям, очень полюбил голубей.
5. Внешний вид имеет значение
6. Обет безбрачия
8. Гиперполиглот
9. Знаменитые друзья
7. Любовь к голубям
Тесла с неизвестной женщиной.
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – март 2013
19
Одним из таких писателей был Марк Твен. Каждый из будущих друзей стал поклонником работ другого задолго до знакомства. Приме-
чательно, что еще до первой встречи Твен, слово которого в то время ценилось на вес золота, характеризовал изобретение Теслой индукционного двигателя как «самый ценный патент со времени появления телефона».
Тесла и Твен проводили вместе очень много времени, либо в лаборатории Теслы, либо в других местах. Когда Тесла рассказал о вырабатывающем переменный ток механи-
несущими разорение никчемными предмета-
ческий генераторе, который может найти ми. А в самые последние годы жизни, Тесла, терапевтическое применение, Твен даже как многим показалось, к списку объектов помогал Тесле в испытаниях.
своей ненависти добавил жемчуг и стал испы-
тывать отвращение к круглым объектам.
Кроме того, в конце жизни Тесла не мог переносить прикосновений к своим волосам Говорят, что у Тесла никогда не было дра-
и с брезгливостью относился к рукопожати-
гоценностей, которые он презирал, считая их ям.
10. Бесполезные вещи и странности
От редакции
Приносим извинения всем читателям, кому резало слух склонение фамилии Тесла. Несмот-
ря на то, что «Тесла» не склоняется даже в некоторых передачах центральных телеканалов, редакция твердо решила придерживаться правил русского языка.
Обоснованность этого решения каждый может проверить самостоятельно, обратив особое внимание на три обстоятельства:
1) Фамилия славянская.
2) Ударение падает на первый слог. (Точнее, не падает на последний).
3) Последней букве фамилии предшествует согласная.
Марк Твен в лаборатории Теслы (Тесла на заднем плане).
Памятник Тесле работы скульптора Ли Дрисдейла (Les Drysdale), уста-
новленный возле Ниагарского водо-
пада (Онтарио, Канада).
РЛ
СТАТЬИ
20
РадиоЛоцман – март 2013
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – март 2013
21
Коррекция
операционных усилителей
при работе с низкимикоэффициентами усиления
Charly El-Khoury, Analog Devices
В
!
широкополосный шум: 1 нВ/?Гц,
статье рассматриваются способы внеш-
!
ней компенсации нестабильности ОУ для свободный от паразитных составляющих работы с коэффициентом усиления до +2 на динамический диапазон: –72 дБн на часто-
примере микросхемы ADA4895-2, устойчиво те 2 МГц,
работающей при усилении более +9. Скор-
!
напряжений питания: 3 … 10 В,
ректированный внешними цепями ОУ !
ток покоя одного усилителя: 3 мА.
ADA4895-2 имеет бульшую скорость нарас-
тания и меньшее время установления, чем эквивалентный усилитель с внутренней кор-
рекций. Ниже будут представлены два мето-
да коррекции и проанализированы преиму-
щества и недостатки обеих схем.
ADA4895-2 принадлежит к тому же семе-
йству, что и ОУ ADA4896-2, ADA4897-1, ADA4897-2. Это сдвоенный, малошумящий, быстродействующий ОУ с обратной связью по напряжению и rail-to-rail выходом. Усили-
тель устойчив при коэффициенте усиления 10 и более и имеет следующие характеристи-
ки:
!
произведение коэффициента усиления на ширину полосы пропускания: 1.5 ГГц,
Первый метод (Рисунок 1) компенсации !
скорость нарастания: 940 В/мкс,
реализуется добавлением RC-цепочки (R = C
!
время установления: 26 нс (с точностью 29 Ом, C = 56 пФ) к инвертирующему входу C
0.1%),
усилителя и конденсатора (C = 5 пФ) парал-
F
!
фликер-шум (1/f) на частоте 10 Гц: лельно резистору обратной связи. Коэффи-
2?нВ/?Гц,
циент усиления шума ОУ в этой схеме равен +9 на высоких частотах и +2 на частотах ниже резонансной (1/2?R C = 100 MГц). Но, C C
несмотря на то, что усиление шума на высо-
ких частотах равно +9, суммарный выходной шум может быть небольшим благодаря тому, что высокочастотные составляющие подав-
ляются выходным фильтром низких частот, образованным элементами R и C. Это O L
позволяет использовать усилитель при коэф-
R
O
50 Ом
R
G
200 Ом
R
C
28 Ом
R
T
50 Ом
C
C
56 пФ
R
F
200 Ом
C
F
5 пФ
C
L
330 пФ
V
IN
V
OUT
Рисунок 1. Первый метод частотной кор-
рекции ОУ ADA4895-2 для коэффициента усиления +2.
+2
Усиле-
ние
28.6
R
C
(Ом)
56
C
C
(пФ)
200
R
G
(Ом)
200
R
F
(Ом)
330
C
L
(пФ)
3.88
Суммарная
спектральная
плотность
шумов (нВ/?Гц)
+3
33.3
56
100
200
270
5.24
+4
40
56
66.7
200
200
6.60
+5
50
56
50
200
150
7.96
+6
66.7
40
40
200
150
9.32
+7
113
30
37.5
226
120
10.82
+8
225
20
32.1
226
120
12.18
+9
—
—
31.1
249
100
13.67
Таблица 1. Номиналы компонентов для коэф-
фициентов усиления менее +10. R = R = T O
49.9 Ом.
В
СТАТЬИ
22
фициенте усиления +2, сохраняя очень низ-
кий уровень шумов на выходе (3.9 нВ/?Гц).
Конфигурация является масштабируемой и работоспособна при любом усилении от от +2 до +9. В Таблице 1 приведены номиналы компонентов и уровни широкополосного шума для каждого значения усиления.
На Рисунке 3 приведены частотные харак-
теристики обеих схем для малых и больших сигналов при коэффициенте усиления рав-
ном +5 (или 14 дБ), снятые с помощью анали-
затора с входным сопротивлением 50 Ом. Как видно из рисунка, обе схемы абсолютно устойчивы, а выбросы АЧХ лишь немного превышают 1 дБ. При использовании компо-
нентов с номиналами, указанными в Табли-
цах 1 и 2, стабильность усилителей будет обеспечена во всем диапазоне коэффициен-
тов усиления от +2 до +9.
Для уменьшения шумов на выходе ОУ можно включить RC-фильтр, чтобы сузить полосу пропускания схемы, скажем, до Во втором методе (Рисунок 2) между 50?МГц или еще ниже, в зависимости от тре-
инвертирующим и неинвертирующим входа-
бований приложения.
ми ОУ включается резистор (R = 28 Ом), что 1
увеличивает коэффициент усиления шумов усилителя до +9. Поскольку разность потен-
циалов между выводами R отсутствует, ток 1
через резистор не течет, и входное сопротив-
ление со стороны неинвертирующего входа Выходной шум в первой схеме значитель-
остается высоким. Коэффициент усиления но ниже, чем во второй, особенно при коэф-
сигнала равен 1 + R/R, то есть +2. В схеме F G
фициентах усиления ниже +7. Это обуслов-
компенсации нет конденсаторов, поэтому ее лено тем, что большое усиление шума в пер-
параметры не зависят от частоты. Следова-
вой схеме проявляется только на высоких тельно, по сравнению с первой схемой, широ-
частотах, а высокочастотные компоненты кополосный выходной шум на низких часто-
могут быть отфильтрованы с помощью ФНЧ. тах всегда будет выше.
С другой стороны, во второй схеме усилитель Эта схема, как и первая, может масштаби-
всегда работает с коэффициентом усиления роваться для любого усиления от +2 до +9. шума равным +9, даже на низких частотах. Соответствующие каждому коэффициенту Следовательно, суммарный выходной шум, усиления номиналы компонентов и уровни как видно из (Таблицы 2), не зависит от уси-
широкополосного шума приведены в Табли-
ления.
це 2.
Почему в первой схеме шум на выходе ОУ меньше, чем во второй?
C
L
120 пФ
V
IN
V
OUT
R
T
50 Ом
R
1
28 Ом
R
O
50 Ом
R
F
200 Ом
R
G
200 Ом
Рисунок 2. Второй метод частотной кор-
рекции ОУ ADA4895-2 для коэффициента усиления +2.
+2
Усиле-
ние
28.6
R
1
(Ом)
200
R
G
(Ом)
200
R
F
(Ом)
13.39
Суммарная
спектральная
плотность
шумов (нВ/?Гц)
+3
33.3
100
200
13.39
+4
40
66.5
200
13.39
+5
49.9
49.9
200
13.39
+6
66.5
40
200
13.39
+7
113
37.4
226
13.53
+8
225
32.4
226
13.53
+9
—
30.9
249
13.67
Таблица 2. Номиналы компонентов для коэф-
фициентов усиления менее +10. R = R = T O
49.9?Ом, C = 120 пФ.
L
17
2
0.1
1k
КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ
С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ (дБ)
1
10
100
14
11
8
5
V = 2 В п-п, Метод 1
OUT
V = 250 мВ п-п, Метод 1
OUT
V = 2 В п-п, Метод 2
OUT
V = 250 мВ п-п, Метод 2
OUT
ЧАСТОТА (МГц)
Рисунок 3. Амплитудно-частотная харак-
теристика ОУ при коэффициенте усиления равном +5.
РадиоЛоцман – март 2013
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – март 2013
23
Достоинства и недостатки обоих методов
Заключение
Мы рассмотрели две схемы, позволяющие с помощью небольшого количества внешних компонентов сделать ОУ устойчивым при работе с меньшими коэффициентами усиле-
ния, чем те, для которых его создавали раз-
работчики. Первая схема содержит больше пассивных элементов, а значит, стоит дороже и занимает больше места на печатной плате. Но суммарный выходной шум первой схемы меньше, чем второй. Поэтому окончатель-
ный выбор конкретной схемы коррекции дол-
жен определяться спецификой поставленной задачи.
Рисунок 4 позволяет сравнить переходные характеристики декомпенсированного уси-
лителя ADA4895-2 и скомпенсированного до усиления не менее +10, может быть скоррек-
единичного усиления ADA4897-2. Хорошо видно, что ADA4895-2 примерно в 3 раза быс-
тирован для работы с меньшим усилением. трее, чем ADA4897-2 (300 В/мкс и 100 В/мкс, Рассмотрены два метода коррекции, каждый соответственно). С ростом усиления это преи-
из которых ухудшает показатели суммарного мущество становится еще более заметным.
широкополосного выходного шума. Однако обе схемы дают значительный выигрыш в скорости нарастания и времени установле-
ния по сравнению с эквивалентным скоррек-
Декомпенсированный ОУ, подобный тированным усилителем ADA4897-2.
ADA4895-2, устойчивый при коэффициентах –1.5
0
50
ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (В)
1.0
0.5
0
–0.5
–1.0
10
20
30
40
V = 2 В п-п
OUT
ADA4895-2, G = +2
ADA4897-2, G = +2
1.5
ВРЕМЯ (нс)
Рисунок 4. Сравнительные характеристики усилителей с внутренней и внешней коррек-
цией при коэффициенте усиления +2.
РЛ
СТАТЬИ
24
РадиоЛоцман – март 2013
В
и напряжением питания ПРО (ВТ1) в соотве-
статье предлагается использовать схе-
тствии с выражением (1).
му обратноходового преобразователя (меж-
дународное название – Flyback) [1, 2] для решения нестандартных задач
Напомним принцип работы простейшего преобразователя с трансформатором, в кото-
ром есть две обмотки с одинаковым количес-
Импульсы тока такой формы нужны для твом витков. Схема устройства изображена управления силовыми биполярными тран-
на Рисунке 1. На Рисунке 2 показана форма зисторами, коммутирующими индуктивную тока I через резистор 0.1 Ом, который SUM
нагрузку, например, катушку зажигания авто-
включен в цепи эмиттера транзистора и раз-
мобиля, первичную обмотку мощного обрат-
магничивающей обмотки N. Схема преобра-
ноходового преобразователя или силового S
транзистора выходного каскада строчной зователя с размагничивающей обмоткой (да-
развертки.
лее – ПРО) формирует последовательно два импульса пилообразного тока. Первый, На Рисунке 3 показана схема биполярного нарастающий импульс с пьедесталом (ток ключа с применением ПРО для формирова-
базы VT1), имеет положительную поляр-
ния базового тока силового ключа, а на ность, а второй, ниспадающий – отрицатель-
Рисунке 4 – форма токов базы и коллектора ную.
силового транзистора VT2.
Наклон импульсов тока определяется Схема включения транзисторов VT1 и VT2 индуктивностью обмоток трансформатора L напоминает схему составного транзистора, в F
Применение
преобразователя
с размагничивающей
обмоткой
Михаил Сизов, Троицк
F
P
F
L
U
T
I
?
(1)
В
Рисунок 1. Схема преобразователя с размагничи-
вающей обмоткой.
Рисунок 2. Форма тока I.
SUM
N
F
R1
VT1
N
S
VD1
0.1 Ом
BT1
T
I
F
U
ВХ
I
S
I
B1
I
SUM
T U
ВХ
I
B1
I
SUM
I
F
I
S
T
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – март 2013
25
которую добавили накопительный трансфор- форматора ПРО должна быть в 4 раза боль-
матор. Получилась новая схема составного ше индуктивности нагрузки (L = 16 мГн). NF
транзистора, в которой оба транзистора рабо-
При изменении напряжения питания систе-
тают в ключевом режиме, обеспечивая мини-
мы зажигания отношение токов (I/I ) L B2
мальные потери при сохранении большого меняться не будет.
коэффициента усиления по току.
Анализ предложенной схемы позволяет Параметры элементов схемы ПРО опре-
сделать следующие выводы.
деляются характеристиками силового тран-
1. Применение схемы ПРО для управле-
зистора и коммутируемой им нагрузкой.
ния силовым биполярным транзистором Рассмотрим практический пример приме-
обеспечивает минимальные потери в цепи нения схемы ПРО для управления силовым управления электронным ключом, так как транзистором, который коммутирует катушку в схеме отсутствуют активные потери.
электронного зажигания автомобиля ВАЗ-
2. В момент закрытия силового транзисто-
2108.
ра вторичная обмотка ПРО формирует Параметры схемы:
запирающий базовый ток, равный базово-
!
Катушка:
му току до выключения транзистора, но #
индуктивность первичной обмотки L = противоположный по знаку. В ТУ на бипо-
4?мГн,
лярные транзисторы рекомендуется имен-
#
номинальный ток катушки в момент но такой способ выключения транзисто-
отключения 10 А.
ров, для этого режима оговариваются вре-
!
Напряжение питания схемы ВТ1 = ВТ2 = менные параметры отключения. Запираю-
12?В.
щий базовый ток можно увеличить, если уменьшить количество витков вторичной !
Коэффициент усиления силового транзис-
обмотки.
тора в режиме насыщения h = 4.
3. В момент закрытия силового транзисто-
Для оптимального управления необходи-
ра вторичная обмотка ПРО возвращает в мо, чтобы базовый ток VT2 был в 4 раза мень-
ше тока коллектора на протяжении всего вре-
источник питания схемы энергию, которая мени открытого состояния силового транзис-
была запасена в первичной обмотке во время открытого состояния VT1. Этот тора.
режим обеспечивают диоды VD1 и VD2.
Поскольку напряжение питания ПРО совпадает с напряжением питания нагрузки, 4. Схема имеет широкий диапазон рабо-
индуктивность первичной обмотки транс-
чих напряжений питания (ВТ1) – от 3 В до Рисунок 3. Схема биполярного ключа с применением ПРО.
Рисунок 4. Форма токов транзистора VT2.
T U
ВХ
I
B2
T
I
VD2
I
L
VT2
BT2
НАГРУЗКА
L
VD2
R2
T
U
ВХ
R1
I
B1
I
VD2
VT1
N
F
N
S
VD1
BT1
I
B2
I
L
Rd
Cd
СТАТЬИ
26
РадиоЛоцман – март 2013
уровня питания силового транзистора тивный характер, необходимо использо-
(ВТ2). Это дает преимущество биполяр-
вать схему, изображенную на Рисунке 5.
ным транзисторам перед силовыми MOSFET, напряжение на затворе которых обычно не может превышать 10 … 20 В.
1. http://bludger.narod.ru/smps/Flyback-R01.pdf
5. Если нагрузка силового биполярного 2. http://www.mobipower.ru/modules.php?name= Pages&pa=showpage&pid=42
транзистора имеет индуктивно-резис-
Литература.
РЛ
Рисунок 5. Схема ПРО для активно-реактивной нагрузки.
Рисунок 6. Форма токов в схеме на Рисунке 5.
T U
ВХ
I
B2
T
I
VD2
I
L
I
R3
I
NF
I
R
VT2
BT2
НАГРУЗКА
L
VD2
R2
T
U
ВХ
R1
I
B1
I
VD2
VT1
N
F
N
S
VD1
BT1
I
B2
I
L
R3
VD3
R
I
R
СТАТЬИ
27
РадиоЛоцман – март 2013
Контроллеры
современных систем освещения
с поддержкой функциидиммирования
Publitek Marketing Communications
Digi-Key
В
накаливания требуется сравнительно долгое следствие роста цен на энергоносители время, такое переключение не заметно для и законодательного запрета на использова-
человеческого глаза, за исключением, может ние ламп накаливания во многих странах быть, установки самых минимальных уров-
домовладельцы стали искать более энерго-
ней. Существует два основных типа димме-
эффективные решения, обеспечивающие, с ров. Первый обычно выполнен на симисторе одной стороны, качественное освещение, а с и отсекает фазу по переднему фронту сину-
другой – возможность такого же простого соиды. Второй тип – транзисторный, в нем управления им, какое было доступно при фаза обрезается относительно заднего фрон-
использовании традиционных источников та. Последние были разработаны для света. Некоторые воспользовались происхо-
совместимости с емкостным входом электро-
дящими изменениями для обновления сис-
нных трансформаторов, используемых для тем управления освещением, поскольку появ-
питания низковольтных галогенных ламп.
ление светодиодных источников света, хоро-
шо вписывающихся в новые требования, делает эти изменения в осветительных тех-
нологиях привлекательными для пользовате-
лей.
Однако очень многие хотят сохранить ста-
рые диммеры, открывая тем самым рынок для ретрофитных ламп, которые можно ввер-
нуть в стандартные домашние патроны, используя уже существующие схемы управ-
ления. Но при использовании старых свето-
регуляторов возникают проблемы совмести-
мости с компактными флуоресцентными и светодиодными лампами, что требует добав-
ления к лампам специальных схем.
Почти во всех устанавливаемых в домах стандартных диммерах используется при-
нцип отсечки фазы. Преимущество таких Тем не менее, симисторные диммеры в схем – простота и надежность. Схема обреза-
качестве регуляторов освещения встречают-
ет часть синусоиды в каждом цикле перемен-
ся в домах чаще. Но при работе со светодиод-
ного напряжения и, тем самым, меняет ными или компактными люминесцентными действующее значение напряжения, прило-
лампами (КЛЛ), используемыми в качестве женного к нити накаливания (Рисунок 1). Это, ретрофитных замен, такие диммеры порож-
в свою очередь, меняет световой поток нити. дают множество проблем.
Поскольку для нагрева и охлаждения нити V
max
?
?
Рисунок 1. Диммеры с отсечкой фазы огра-
ничивают мощность, подаваемую на лампу в течение каждого полупериода сетевого напряжения, управляя задержкой момента подключения напряжения к нагрузке.
В
СТАТЬИ
28
РадиоЛоцман – март 2013
нагрузкой, это снижение тока произойдет в момент перехода сетевого напряжения через ноль. Симистор проводит ток в обоих направ-
лениях (Рисунок 3), поэтому аналогичный процесс повторится и во время отрицатель-
ной полуволны переменного тока.
Многие диммеры рассчитаны на мини-
мальную нагрузку 40 Вт или больше и, воз-
можно, чтобы лампа накаливания начала светиться, потребуется немного повернуть ручку регулятора от нулевой установки. В связи с тем, что для КЛЛ требуется всего лишь 10% от энергии, потребляемой лампой накаливания, это может вызвать проблемы Типовая схема симисторного регулятора при управлении, ограничивая диммирование включает в себя конденсатор, динистор, очень узким диапазоном, близким к пиковой симистор и предназначенный для управле-
мощности.
ния яркостью переменный резистор (Рисунок Смена технологий освещения делает 2). Конденсатор заряжается, пока напряже-
нагрузку все более сложной и все менее похо-
ние на нем не достигнет напряжения пробоя жей на лампы накаливания. Нередко она динистора. Длительность этого процесса представляет собой емкость, из-за которой зависит от установки переменного резисто-
ток в течение периода несколько раз падает ра. Это, в свою очередь, открывает симистор, ниже уровня удержания симистора, что ста-
и через него начинает протекать ток, замыкая новится причиной кратковременных отклю-
цепь между источником питания и лампой. чений нагрузки.
Ток через симистор продолжает течь до тех Проблемным элементом является и схе-
пор, пока не снизится ниже минимального ма, используемая для питания самой лампы. уровня тока удержания. Поскольку лампа Балласты КЛЛ часто содержат выпрямитель накаливания является простой резистивной напряжения, в котором диоды моста прово-
Симистор
Тиристор
Лампа
L
N
AC
Рисунок 2. Типовая схема симисторного дим-
мера.
Минимальный ток
удержания
Открытое состояние
Минимальный ток
удержания
Открытое состояние
Напряжение
включения
Напряжение
включения
I
–I
V
–V
Рисунок 3. Вольтамперная характеристика симистора.
СТАТЬИ
29
РадиоЛоцман – март 2013
Отсечка
Отсечка
Рисунок 4. Работа диммера, когда ток управления падает ниже уровня, при кото-
ром возможно удержание симистора во вклю-
ченном состоянии в течение каждого полупе-
риода переменного тока.
дят ток только в короткие промежутки време-
Фильтр электромагнитных помех может ни. Это же справедливо и в отношении про-
усугубить эту проблему, поскольку емкос-
стых драйверов светодиодов.
тные и индуктивные элементы фильтра реа-
гируют на потенциально большие изменения Например, для питания светодиодов напряжения при включении симистора. В можно использовать схемы пассивных драй-
результате, для того, чтобы совместно с дим-
веров, обычно содержащие выпрямитель-
мером использовать такую реактивную ный мост и несколько резисторов и конденса-
нагрузку, как КЛЛ и светодиодные лампы, торов. Но такая схема, как правило, может приходится создавать специальные схемы обеспечить лишь небольшой ток, так как в драйверов.
противном случае размеры пассивных ком-
понентов будут очень велики, а их цена, соот-
Для обеспечения надлежащей работы с ветственно, высока. Эффективность преоб-
диммером схемы управления КЛЛ или свето-
разования в таких схемах очень низка, а диодными лампами должны эмулировать выпрямительный мост может создавать серь-
характеристики резистивной нагрузки лампы езные проблемы.
накаливания, но на гораздо меньших уровнях мощности. Поскольку ток через схему управ-
Эффективность активных драйверов ляется диммером посредством установки выше благодаря использованию импульсно-
фазового угла, он должен быть пропорциона-
го преобразователя, в типичном случае, пони-
лен среднеквадратичному значению входно-
жающего, но и они становятся источником го напряжения. По сути, это означает повы-
потенциальных проблем при совместном шение коэффициента мощности схемы как использовании с симисторными диммерами.
можно ближе к 1. Схемы пассивного драйве-
Для эффективной работы диммера необ-
ра светодиодов часто имеют коэффициент ходимо обеспечить путь для протекания мощности до 0.6, что ниже определяемого через нагрузку тока, заряжающего конденса-
стандартами уровня. Наиболее важным тор при закрытом симисторе, и поддерживать моментом является то, что ток через схему требуемый уровень этого тока в течение пери-
должен поддерживаться на достаточном ода переменного напряжения. Если димме-
уровне до пересечения напряжением нуля и ром установлен очень малый угол отсечки начала нового полуцикла, чтобы гарантиро-
фазы, то времени для зарядки конденсатора вать выключение симистора именно в этот небольшим током будет достаточно. Однако момент.
при больших углах процесс зарядки может не Этот ток для поддержания работы симис-
успевать завершиться в течение одного полу-
тора и заряда конденсатора может обеспечи-
периода переменного тока, поэтому симис-
ваться пассивной или активной цепью деле-
тор будет переключаться реже, чем ожидает-
ния напряжения. Самая простая пассивная ся (Рисунок 4).
цепь содержит только резистор и конденса-
тор, возможно также включение фильтрую-
щих индуктивностей. Конденсатор, включен-
ный параллельно нагрузке последовательно с резистором, обеспечивает фиксацию и удержание тока, в то время как резистор гасит всплески напряжения и тока, вызывае-
мые включением симистора. Как правило, чем больше емкость конденсатора, тем выше стабильность схемы. Однако это снижает КПД и может привести к росту искажений.
Альтернатива, применяемая в более поздних конструкциях, заключается в исполь-
зовании топологии активного делителя напряжения. Такое решение расширяет диа-
пазон управления и регулирует входной ток с минимумом потерь мощности в схеме дели-
теля. Существует несколько вариантов реа-
лизации активного делителя напряжения, в их числе простая схема накачки заряда. Одна-
СТАТЬИ
30
РадиоЛоцман – март 2013
ко для лучшего управления током специали- Точную настройку выхода драйвера облегча-
зированные драйверы светодиодов и источ- ет подключаемый к микросхеме внешний ники питания теперь могут содержать схемы конденсатор.
детекторов, активно отслеживающие поведе-
Контроллеры LinkSwitch-PH и TopSwitch-
ние симисторной схемы.
HX компании Power Integrations для управле-
ния выходным током в режиме диммирова-
Одно из таких устройств – микросхему ния используют фазовое детектирование LM3445 – выпускает компания Texas угла. На их основе можно создавать драйве-
Instruments. Микросхема содержит детектор ры светодиодов, работающие во всем диапа-
фазы включения симистора и делитель зоне напряжений, и без мерцания регулирую-
напряжения, которые в сочетании с пассив-
щие яркость в соотношении 1000:1. Контрол-
ным корректором коэффициента мощности леры LinkSwitch-PH работают в режиме обеспечивают возможность управления непрерывной проводимости, снижающем током в течение большей части цикла. Источ-
уровень помех и позволяющем использовать ник тока управляется с помощью внешнего фильтры меньшего размера, что способству-
резистора. Для лучшей совместимости с ет уменьшению взаимного влияния драйвера дешевыми вариантами симисторных димме-
светодиодов и схемы диммера. Контроллер ров сопротивление этого резистора можно включает в себя также схему делителя напря-
выбирать небольшим. Правда, расплатой за жения, удерживающую симистор в проводя-
такую совместимость будет некоторая поте-
щем состоянии, когда на светодиоды подает-
ря КПД.
ся сравнительно небольшой ток.
Детектор фазы включения следит за пове-
Электронные балласты для компактных дением симистора, контролируя пиковый ток, люминесцентных ламп, рассчитанных на поступающий в схему преобразователя пита-
работу с симисторными диммерами, тоже ния, что позволяет регулировать яркость в существуют. Одним из примеров может слу-
очень широких пределах, вплоть до токов жить микросхема интеллектуального кон-
светодиода 0.5 мА.
троллера балласта IRS2530В компании Та же Texas Instruments предлагает мик-
International Rectifier. В микросхему встроена росхему контроллера светодиодного осве-
схема управления процессом перехода от щения TPS92070, обеспечивающую экспо-
запуска лампы к регулировке яркости, позво-
ненциальную регулировку яркости в широ-
ляющая уменьшать выходную мощность до ком диапазоне с использованием внешнего 10% от максимальной. Схема обладает гис-
диммера. Контролируя время нарастания терезисом, обеспечивающим подачу напря-
переменного напряжения на входе, микрос-
жения, достаточного для зажигания лампы, хема автоматически определяет наличие без неоправданного снижения диапазона симисторного диммера.
регулировки яркости.
Предназначенная для симисторных регу-
Компания NXP Semiconductors тоже раз-
ляторов яркости микросхема NCL30000 ком-
работала ряд микросхем для балластов КЛЛ пании ON Semiconductor содержит схему с поддержкой регулировки яркости. Напри-
точного управления вторичной стороной, мер, UBA2028 для лучшего управления выхо-
обеспечивающую постоянство тока при мак-
дом балласта имеет детектор угла отсечки симальной установке диммера, и схему фазы. В микросхеме UBA2027 использован управления первичной цепью, ограничиваю-
модифицированный фазовый детектор, обес-
щую мощность при уменьшении фазового печивающий характеристики регулирования угла, эмулируя, таким образом, работу более привычные большинству пользовате-
лампы накаливания. Для этого система лей, для которых, как правило, изменения управления была модифицирована таким яркости при малых уровнях заметнее, чем образом, чтобы при уменьшении угла прово-
при максимальных. Схема определяет угол димости возвращать управление от вторич-
отсечки фазы по среднему значению напря-
жения и формирует регулировочную кривую ной стороны схемы к первичной. Благодаря напряжения, соответствующую функции коси-
тому, что управление нагрузкой в этой схеме сделано пропорциональным только действу-
нуса, снижающую вариации уровней при высокой светоотдаче.
ющему значению входного напряжения, мик-
росхема позволяет регулировать мощность Описанные контроллеры освещения как по переднему, так и по заднему фронту. наглядно демонстрируют, как требования СТАТЬИ
31
РадиоЛоцман – март 2013
совместимости с диммерами привели к реше- источники света должны работать с уже уста-
ниям, которые не только снимают проблемы новленными в помещениях старыми димме-
использования симисторных схем, но и рами. В статье представлен обзор техноло-
добавляют новые функции, такие, например, гий управления питанием, облегчающих рабо-
как управление кривой выходной мощности.ту по проектированию совместимых с димме-
рами КЛЛ и светодиодных источников света. В обзор включены интегральные продукты управления освещением от компаний Потребители стремятся принять энергос-
International Rectifier, NXP Semiconductors, берегающие технологии освещения, пред-
ON Semiconductor, Power Integrations и Texas ставленные как светодиодами с их эффек-
Instruments.
тным световым потоком, так и КЛЛ. Но новые Заключение
РЛ
СТАТЬИ
32
В начале 2013 года российская компания Highscreen Strike представляет собой «Вобис Компьютер» представила обновлен- довольно симпатичный моноблок с плавны-
ную линейку смартфонов, включающую четы- ми, округлыми обводами корпуса. Сам корпус ре модели – Strike, Blast, Yummy и Explosion. сделан из пластика черного цвета. Лицевая Последний аппарат является новым флагма- панель – из гладкого, а задняя – из прорези-
ном модельного ряда (по характеристикам он ненной пластмассы типа «софт-тач». По приближается к Samsung Galaxy S III), а периметру корпуса проходит рамка из глян-
Yummy – наследником прошлогодней моде- цевого материала. Радует, что в смартфоне ли Yummy Duo, тираж которой достиг отметки есть управляющие клавиши на передней в 100 тысяч штук. Однако в этом материале панели – многие разработчики таких мы рассмотрим модель Highscreen Strike, устройств сегодня от них отказываются. являющуюся решением среднего класса и Highscreen Strike вполне можно назвать предлагающуюся за 7 тысяч рублей. бюджетным Androi d-смартфоном, но, Highscreen Strike оборудован емкостным несмотря на это, у него весьма современная сенсорным IPS-экраном с диагональю 4 аппаратная платформа. Аппарат базируется на процессоре последнего поколения дюйма и разрешением 800 ? 480 точек – это Qualcomm MSM8225 Snapdragon S4 с двумя стандарт для среднего класса. Качество кар-
1.2-гигагерцевыми ядрами. На практике это тинки неплохое: у нее высокая яркость, а означает, что и интерфейс Android, и прило-
если смотреть на нее под углом, то она прак-
жения, и игры буквально летают – модель тически не «выцветает». Есть и поддержка весьма быстра. Хотя оперативной памяти в технологии многопальцевого управления ней не так уж и много – 512 Мб.
«мультитач». Она весьма удобна при пере-
листывании и масштабировании изображе-
ний и карт, а также при работе в Интернете. В качестве операционной системы Highscreen Strike используется Android 4.0 с поддержкой сервисов Google – здесь никаких особенностей нет. В аппарате предусмотрен стандартный для Android-фона набор функ-
ций, в который входят GPS-приемник, 4 Гб Highscreen Strike:
недорогой «двухсимочный» Android-фонна двухъядерном Qualcomm’е
В
РадиоЛоцман – март 2013
СТАТЬИ
33
РадиоЛоцман – март 2013
встроенной памяти, FM-радио, акселеро- (UMTS/HSDPA), вторая – в 2G. В общем, метр и адаптеры беспроводной связи здесь все типично. Время автономной рабо-
Bluetooth и Wi-Fi. Встроенная камера не ты – дня полтора (аккумулятор имеет емкость самая серьезная – на 5 Мп, хотя для такой 1,500 мАч). цены это простительно. Лицевая камера Как уже говорилось выше, стоимость тоже есть: на 0.3 Мп. Highscreen Strike – около 7 тысяч рублей. Учи-
Работа двух SIM-карт в Highscreen Strike тывая быструю аппаратную платформу от обеспечивается за счет одного радиомодуля. лидера в этой области – Qualcomm, и весьма В режиме ожидания активны две «симки», а в качественный экран, смартфон выгодно режиме разговора или во время работы в выделяется среди аналогичных моделей. А Интернете активна только одна SIM-карта. стоит при этом дешевле: «двухсимочный» Первая карточка обеспечивает работу в сото- HTC Desire SV с аналогичным процессором вых сетях 2G (GSM/GPRS/EDGE) и 3G предлагается за 13 тысяч.
РЛ
СТАТЬИ
34
РадиоЛоцман – март 2013
Протокол высокого уровня
CANopen
Часть 2
Михаил Русских
Окончание. Начало в номере 01-2013
В
ном диапазон температур при напряжении о второй части рассказ о протоколе высо-
питания от 10 до 30 В.
кого уровня CANopen будет продолжен на простом практическом примере организации В качестве управляющего устройства, сети, состоящей из двух узлов. Стоит отме-
выдающего команды датчику угла поворота и тить, что сегодня на российский рынок элек-
принимающего от него данные, будет исполь-
тронного оборудования попадает все больше зоваться микроконтроллер dsPIC30F6014A оборудования, поддерживающего CANopen. [2], имеющий два модуля интерфейса CAN. В Иногда необходимость знакомства с таким соответствии с напряжениями питания систе-
оборудованием и изучения принципов его мы управления (3.3 В) и энкодера (12 В), в функционирования может затормозить рабо-
качестве приемопередатчика сети CAN была ту отечественных разработчиков, поскольку выбрана микросхема MAX3051 [3]. Схема протокол, широко распространенный в Евро-
соединения этих устройств показана на пе, в России лишь начинает набирать попу-
Рисунке 9.
лярность.
Написание полного стека CANopen с нуля В роли устройства, поддерживающего может вызвать определенные затруднения и CANopen, в данном случае, выступает изо-
потребовать неприемлемых в некоторых браженный на Рисунке 8 абсолютный энко-
случаях затрат времени, поэтому сегодня дер CVM58 компании Pepperl+Fuchs [1]. Этот уже существует немалое количество библио-
датчик может предоставлять информацию о тек для различных платформ, позволяющих положении вала, скорости его вращения и адаптировать конкретное устройство для ускорении. CVM58 работает в промышлен-
работы в сети CANopen. Например, в [4] пред-
ставлен фреймворк CANopen с открытым исходным кодом CANFestival, в [5] – отечес-
твенная библиотека компании Марафон. В данном случае будем использовать стек CANopenNode [6], являющийся open-source проектом, активно совершенствуемым и сопровождаемым своим автором Янезом Патерностером (Janez Paternoster). Библио-
тека поддерживает контроллеры dsPIC30F, PIC24H, dsPIC33F, PIC32, Beck SC2x3, а также STM32F103 (официально пока не под-
держивается). При желании этот стек можно адаптировать под любое ядро. Библиотека На реальном примере рассматривается организация связи двух устройств с помощью протокола CANopen, поясняется работа с CANopen-стеком, приводится пример фор-
мирования словаря объектов
Рисунок 8. Абсолютный энкодер CVM58.
В
СТАТЬИ
35
РадиоЛоцман – март 2013
CANopenNode была написана на языке ANSI троллеров предоставляются конкретные C с помощью методов объектно-ориенти-
файлы CO_driver.c и CO_driver.h)
рованного программирования.
!
eeprom – позволяет сохранять во внутрен-
За инициализацию и обработку данных ней памяти EEPROM данные из ОЗУ, так каждого типа объектов протокола CANopen же зависит от семейства микроконтролле-
отвечают по два файла: файл с исходным ров.
кодом (расширение *.c) и заголовочный файл Как уже отмечалось в первой части статьи, (расширение *.h). В итоге библиотека содер-
очень важным элементом, определяющим жит следующие пары файлов для описания работу сети, является объектный словарь. объектов:
Для датчика CVM58N производитель пред-
!
CO_SDO – описывает SDO-сервер;
оставляет файл 1830845D.eds, сформиро-
!
ванный в соответствии с профилем для энко-
CO_SDOmaster – описывает SDO-клиент;
деров DS406 [7]. В eds-файле описываются !
CO_Emergency – описывает объект сроч-
объекты, поддерживаемые данным датчи-
ных сообщений и отвечает за обработку ком, значения объектов, выставленные по ошибок;
умолчанию, и приводится другая полезная !
CO_SYNC – описывает объект синхрони-
информация.
зации;
Если о конфигурации энкодера позаботил-
!
CO_PDO – описывает PDO-объекты;
ся производитель, то о настройке Master-узла !
CO_HBconsumer – описывает потребите-
сети (в данном случае микроконтроллера ля Heartbeat-сообщений;
dsPIC30F6014A) должен позаботиться сам !
CO_NMT_Heartbeat – описывает произво-
разработчик. Но благодаря предоставляемо-
дителя NMT- и Heartbeat-сообщений.
му вместе с библиотекой редактору словаря объектов (Object Dictionary Editor) осущес-
Также в состав библиотеки входят следую-
твить это не представляет особого труда. щие обязательные файлы:
Поскольку значение данного редактора !
CANopen – является основным файлом очень велико, стоит описать его подробнее.
CANopen-стека, представляет собой Сам редактор представляет собой web-
некое промежуточное звено между прило-
приложение. Для редактирования словаря жением и библиотекой;
проекта должны иметься файлы _project.html !
CO_OD – представляет собой объектный и _project.xml. Можно не создавать их само-
словарь, методика его создания и измене-
му, а редактировать уже готовые файлы в ния приводится ниже;
составе примера, находящегося в папке !
CO_driver – драйвер работы с модулем CANopen310\Example_IO скачанного архива CAN, зависит от типа микроконтроллера библиотеки. Для входа в редактор необходи-
(для определенного семейства микрокон-
dsPIC30F6014A
0.1 мкФ
+3.3 В
VCC
VDD
MAX3051
VCC
VDD
Tx0
Rx0
TxD
RxD
RS
CANH
CANL
C1
R1
120 Ом
CVM58N
R
120 Ом
T
H
L
G
+
–
+12 В
0 В
Рисунок 9. Схема организации CAN-сети, состоящей из двух узлов.
СТАТЬИ
36
РадиоЛоцман – март 2013
мо открыть _project.html. Следует заметить, низации связи с датчиком необходимо произ-
что файл корректно открывается только с вести следующие изменения. Во-первых, в помощью браузера Mozilla Firefox, причем разделе Features необходимо присвоить для поддержки версии Firefox 4 и выше необ- записи NMT master значение 1 и обязательно ходимо установить утилиту Remote XUL нажать Update feature. Это позволит конфигу-
Manager [8]. На Рисунке 10 показано окно рируемому узлу иметь статус NMT-Master и проекта с уже сгенерированными файлами передавать NMT-сообщения для того, чтобы объектного словаря.вводить в работу или останавливать другие узлы сети. Также обязательным, как будет Программа может даже создавать eds-
доказано в дальнейшем, является присвое-
файлы в соответствии со стандартами CiA. ние узлу статуса SDO-клиента (значение Однако нас здесь интересуют, в первую оче-
SDO client установить в 1). В разделе Objects-
редь, два файла – CO_OD.c и CO_OD.h, кото-
>Manuf можно изменить ID узла в сети (CAN рые после их создания должны быть разме-
node ID, индекс 0x2101), скорость передачи щены в папке проекта наряду со всеми выше-
данных (CAN bit rate, индекс 0x2102) и неко-
перечисленными файлами. Но для начала торые другие менее значимые параметры. нужно правильно сконфигурировать словарь Следует помнить, что скорость передачи дан-
Master-узла, для чего следует нажать кнопку ных всех узлов сети должна быть одинако-
Open Editor, после чего появится интерфейс вой, а наличие в одной сети двух узлов с оди-
самого редактора (Рисунок 11).
наковыми ID не допускается.
Теперь необходимо согласовать типы передаваемых данных. Передача будет осу-
ществляться широковещательно с помощью PDO. Открыв eds-файл энкодера, с учетом комментариев и информации из [7], можно определить, что объект с индексом 0x6004 отвечает за передачу значений текущего положения вала датчика. Из его описания видно, что тип передаваемого параметра равен 7, то есть UNSIGNED32 (беззнаковое целочисленное значение длиной 32 бита). В соответствии с этим нужно указать для Master-узла в объекте отображения RPDO (индекс 0x1600) количество отображаемых В левом окне перечислены все доступные объектов (подиндекс 0) и индекс объекта, объекты, некоторые из них деактивированы куда будут записываться принимаемые зна-
для экономии памяти устройства. Для орга-
чения (подиндексы 1-8). Рассмотрим данный Рисунок 10. Окно конфигурации проекта.
Рисунок 11. Окно редактора словаря объек-
тов.
СТАТЬИ
37
РадиоЛоцман – март 2013
сматривать только mapped object 1. Значение по умолчанию в mapped object 1 указано 0x62000108. Это значит, что принимаемые PDO будут помещаться в поле с индексом 0x6200 и подиндексом 1. Последняя цифра 8 означает, что будут приниматься 8-
разрядные данные. В данном случае это неприемлемо, поэтому для приема данных длиной 32 бита нужно изменить значение на 0x62000120. Соответственно, в описании объекта, куда будут записываться PDO, в поле Data type нужно установить 07 – UNSIGNED32. На этом основные изменения объектного словаря для данного проекта завершены. По желанию можно настроить еще множество объектов, например, изме-
нить количество RPDO или TPDO, поменять время выдачи Heartbeat-сообщений и т.п.
Для экономии времени каркас программы желательно взять из примера CANopen310\ Example_IO, поскольку эта программа уже написана в соответствии с блок схемой, пока-
занной на Рисунке 12.
Здесь также используется таймер, по пре-
рыванию от которого раз в миллисекунду выполняется обработка RPDO и TPDO с помощью функций CO_process_RPDO() и CO_process _TPDO(), соответственно. А по прерыванию от самого модуля CAN функци-
ей CO_ CANinterrupt() непосредственно обес-
печивается прием и отправка сообщений. Стоит отметить, что в соответствии с методи-
кой приема RPDO-сообщений, этот прием осуществляется по конкретной маске, кото-
подход на конкретном примере словаря из рая позволяет принимать сообщения с опре-
папки CANopen310\Example_IO, который деленными идентификаторами. В функции необходимо немного изменить для адапта-
конфигурации RPDO CO_RPDOconfigCom() ции его к текущему проекту. Запись по подин-
(файл CO_PDO.c) при инициализации буфе-
дексу 0 имеет значение 2. Значит, здесь акти-
р а д л я п р и е м а ( фу н к ц и я CO_ вированы mapped object 1 и mapped object 2 CANrxBufferInit()) указана маска 0x7FF. Это (подиндексы 1 и 2, соответственно). Впро-
позволяет принимать сообщения с любыми чем, для текущей задачи хватит одного идентификаторами. Если необходимо прини-
mapped object 1, поэтому при желании можно мать лишь определенные сообщения, то это удалить mapped object 2, и далее будем рас-
число нужно изменить вручную.
0x0FE
0x0FE
Подиндекс
2
10
15
Подиндекс
5
Цикличная передача каждые 10 мс
Цикличная передача каждые 15 мс, PDO отправляется дважды, если данные
поменялись
Описание
Индекс 0x1800
Индекс
0x2800
0
0
0x0FE
0
Передача PDO отключена
0
0x0FE
0
Передача PDO отключена
xxx
3
3
xxx
xxx
Передача после каждого третьего SYNC-сообщения
Передача после каждого третьего SYNC-сообщения, но только 45 (0x2D) раз
0
0x2D
Таблица 3. Режимы передачи PDO.
Начало
Инициализация
параметров
CANopen
Активация модуля
CAN и прерываний
Асинхронная
обработка данных
CANopen
Завершение про-
граммы, удаление
CANopen
Бесконечный
цикл
Сброс
соединения
Инициализация
параметров
приложения
Конец
Рисунок 12. Общий принцип работы про-
граммы.
СТАТЬИ
38
РадиоЛоцман – март 2013
Для возможности получения от датчика которые имеют длину данных не более 4 данных о положении его вала требуется байт. Ее вид:
решить одну проблему. Дело в том, что после CO_SDOclientDownloadInitiate(*SDO_C, перевода датчика в рабочий режим от него не index, subIndex, *dataTx, dataSize),
последует какой-либо полезной информа-
где
ции, кроме Heartbeat-сообщений. Здесь сле-
*SDO_C – указатель на объект SDO-
дует учитывать, что за характер передачи клиента,
PDO отвечают несколько объектов, для index – индекс объекта в объектном слова-
наглядности перечисленные в Таблице 3.
ре удаленного узла,
В объектном словаре этого энкодера при-
subIndex – его подиндекс,
водятся следующие значения: 0x1800_2 = 0x0FE, 0x1800_5 = 0, 0x2800 = 0. То есть, при *dataTx – указатель на массив данных,
настройке по умолчанию PDO передаваться dataSize – размер передаваемых данных в не будут.
байтах.
Как отмечалось в первой части статьи, В итоге, функцию можно записать так:
содержимое объектного словаря узла до CO_SDOclientDownloadInitiate(SDO_C, перехода этого узла в рабочее состояние 0x1800, 0x05, DataArray,1).
можно изменить с помощью SDO-
В данном случае DataArray содержит сообщений. С этой целью и был присвоен лишь один элемент со значением 50.
Master-узлу статус SDO-клиента. Для изме-
Теперь остается только включить датчик в нения содержимого в 0x1800_5 на нужное работу, то есть перевести его в состояние значение, например, 50 (для отправки PDO Operational, и принимать от него данные. Пос-
каждые 50 мс), необходимо отправить SDO-
кольку dsPIC30F6014A в этой сети имеет ста-
сообщение, структура которого приведена в тус NMT-Master, активировать энкодер можно Таблице 4.
с помощью следующей функции:
Команда 0x2F означает запрос на переда-
CO_sendNMTcommand(*CO, command, чу данных длиной 1 байт. Чтобы осуществить nodeID),
такую операцию, на стадии инициализации следует вызвать две функции с определен-
где
ными параметрами.
*CO – указатель на объект стека;
Первая:
command – NMT-команда;
CO_SDOclient_setup(*SDO_C, COB_ nodeID – ID Slave-узла.
IDClientToServer, COB_IDServerToClient, В данном случае для запуска в работу nodeIDOfTheSDOServer),
узла с ID = 5 эта функция примет вид
где
CO_sendNMTcommand(CO,1,5).
*SDO_C – указатель на объект SDO-
Для остановки всех узлов в сети функция клиента,
запишется следующим образом:
параметры COB_IDClientToServer и COB_ CO_sendNMTcommand(CO,2,0),
IDServerToClient должны быть равны 0, а для перевода узла с ID=5 в состояние если объект SDO-сервера имеет опреде-
Pre-operational:
ленный по умолчанию COB ID,
CO_sendNMTcommand(CO,0x80,5).
nodeIDOfTheSDOServer – ID узла SDO-
сервера.
После запуска энкодера можно наблюдать отправку PDO-сообщений с периодичностью Функция может быть записана так:
50 мс (Рисунок 13).
CO_SDOclient_setup(SDO_C, 0, 0, 5).
Сообщения автоматически принимаются Вторая функция непосредственно пред-
модулем CAN Master-устройства и, в соотве-
назначена для отправки SDO-сообщений, 0x600 + ID узла
COB ID
8
DLC
х
Байт 3
Младший
байт
индекса
0x00
Таблица 4. Формат SDO-сообщения для передачи данных.
х
Байт 2
х
Байт 1
0x32
Байт 0
Старший
байт
индекса
0x18
Команда
0x2F
Подиндекс
5
СТАТЬИ
39
РадиоЛоцман – март 2013
ний не очень сложна. Был рассмотрен довольно простой пример настройки узлов сети CANopen и передачи информации о физической величине (положении вала) от датчика к управляющему устройству. Необхо-
димо заметить, что возможности протокола, как и самого датчика, этим не ограничивают-
ся. Для демонстрации преимущества статуса SDO-клиента кратко рассмотрим обмен дополнительными данными в процессе рабо-
ты узлов сети CANopen. В рабочем режиме узлы также могут общаться между собой с помощью SDO-сообщений для обмена дан-
ными. Например, энкодер, помимо угла пово-
рота вала, может сам измерять скорость вра-
щения вала и ускорение. В соответствии с объектным словарем датчика, объекты, содержащие данные этих физических вели-
чин, имеют индексы 0x6030 и 0x6040 для ско-
рости и ускорения, соответственно. SDO-
клиент должен сделать запрос по соотве-
тствующему индексу объекта SDO-сервера, а SDO-сервер должен ответить сообщением, содержащим требуемые данные. Отправка тствии с установленной маской, записывают-
запроса осуществляется с помощью все той ся в объект, указанный при конфигурирова-
же функции CO_SDOclientDownloadInitiate(), нии RPDO-отображения, то есть, в данном а прием ответного сообщения – с помощью случае, в объект с индексом 0x6200.
функции CO_SDOclient_receive(). В Таблицах Из детального рассмотрения принципов 5 и 6 показаны структуры кадра запроса на работы протокола CANopen видно, что зада-
прием информации о скорости и ответного ча организации отправки и приема сообще-
кадра, соответственно.
Рисунок 13. Цикличные PDO-сообщения в сети CAN, передающиеся с интервалом 50?мс: а) 25 мс/дел, 1 В/дел; б) 100 мкс/дел, 1?В/дел.
Команда 0x40 означает запрос на получе- детальном рассмотрении сам протокол не ние данных от сервера, а 0x43 – ответ серве- кажется таким уж сложным, кроме того, сего-
ра на передачу сообщения с длиной данных 4 дня существует немалое количество про-
байта. Получение информации об ускорении граммного обеспечения, облегчающего выполняется аналогично, и отличается толь- труд при формировании объектного слова-
ко индексом объекта.ря и организации работы сети, а растущее число устройств, поддерживающих прото-
Приведенный в данной статье пример кол CANopen, способствуют его популяри-
работы простой сети CANopen демонстри-
зации.
рует гибкость и надежность протокола. При 0x600 + ID узла
COB ID
8
DLC
х
Байт 3
Младший
байт
индекса
0
Таблица 5. Формат SDO-сообщения для запроса на прием данных.
х
Байт 2
х
Байт 1
х
Байт 0
Старший
байт
индекса
0
Команда
0x40
Подиндекс
1
0x600 + ID узла
COB ID
8
DLC
d
Байт 3
Младший
байт
индекса
0
c
Байт 2
b
Байт 1
a
Байт 0
Старший
байт
индекса
0
Команда
0x43
Подиндекс
1
Таблица 6. Формат ответного SDO-сообщения.
РЛ
40
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – март 2013
Список источников
1. Абсолютный энкодер CVM58: http://www.pepperl-fuchs.com/global/en/classid _363.htm?view=productdetails&prodid=45316
2. Микроконтроллер dsPIC30F6014A: http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en024766
3. Приемопередатчик MAX3051: http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX3051.pdf
4. Библиотека CANFestival: http://www.canfestival.org/
5. Библиотека CANopen компании Марафон: http://can.marathon.ru/page/prog/canopen
6. Библиотека CANopenNode: http://canopennode.sourceforge.net/
7. Спецификация DS406: http://www.can-cia.org/ index.php?id=531
8. Утилита Remote XUL Manager: https://addons.mozilla.org/en-US/firefox/addon/ remote-xul-manager/
СТАТЬИ
41
РадиоЛоцман – март 2013
Lumio –
современная лампа,
которая разворачивается из книги
По материалам Lumio LLC, Core77, Kickstarter
Lumio – это лампа, которая разворачива-
ется из книги. Просто откройте ее, и свет вклю-
чится. Чем больше вы раскроете книгу, тем ярче будет свет.
Изящный дизайн и качество не были при-
несены в жертву портативности и функцио-
нальности. Внутренние элементы конструк-
ции лампы сделаны и прочного и водостойко-
го материала DuPont Tyvek. Встроенные в обложку сверхсильные магниты позволят Lumio заменит вам настольную лампу, закрепить Lumio на любой металлической бра, потолочный светильник или уличный поверхности в любом положении.
фонарь. Можно придумать еще много Хорошее освещение необходимо всем. собственных вариантов ее использования.
Классический дизайн и современные техно-
Lumio исключительно проста и интуитивно логии вносят гармонию в ваш дом. Lumio – понятна. Лампа включается и выключается больше, чем просто лампа. Это красивый автоматически, когда вы открываете и закры-
многофункциональный источник света для ваете книгу. Гибкая и прочная конструкция любого возраста.
корешка позволяет управлять яркостью без каких-либо регуляторов, только изменением угла раскрытия книги.
Создал чудо-лампу архитектор и промыш-
ленный дизайнер Макс Гуноэн (Max Gunawan).
Как архитектора, Макса вдохновляли современные формы, чистые линии и неожи-
данные решения в дизайне. Недавно он оста-
вил корпоративный мир, чтобы полностью отдаться своей основной страсти – разработ-
ке уникальных конструкций бытовых предме-
тов и интерьеров. До Lumio Макс работал в подразделении архитектуры и дизайна ком-
пании Gap Inc., в составе небольшой коман-
Макс Гуноэн
L
42
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – март 2013
Однажды меня осенило, что прекрасным способом воплотить идею складного све-
тильника будет книга. Она компактна, ассо-
циируется с идеей «книга – источника све-
та», и содержит элемент неожиданности.
Мы всегда думаем, что инновации появля-
ются тогда, когда есть полная свобода и все необходимые средства. В моем слу-
чае было все наоборот: я не имел ничего, но сумел наилучшим образом использо-
вать то, что нашел под рукой.
Концепция Lumio сформировалась в сен-
тябре 2012 г. Мой первый прототип на ско-
рую руку был сделан из бумаги и помещен в картонную обложку от альбома. Это было грубо, но вполне могло служить стар-
товой точкой доказательства концепции.
Следующим шагом надо было воплотить ды, разворачивавшей сеть магазинов Gap в концепцию в рабочий прототип, который Китае.
не только выглядел бы привлекательно, Макс рос в столице Индонезии Джакарте, но был настолько прост, чтобы любой инту-
а степень бакалавра в области искусства и итивно мог понять, как с ним обращаться. архитектуры получил в Уэслианском универ-
Я убежден, что хорошая конструкция не ситете штата Коннектикут. Сейчас он живет в нуждается в руководстве по применению. Сан-Франциско со своим партнером Недом и Реальная проблема заключалась в том, двумя подобранными на улице собаками – как оптимизировать функциональность Веспой и Коди. В свободное время Макс предмета, не усложняя его. Потребова-
любит экспериментировать с новыми кули-
лось множество итераций, чтобы убрать нарными рецептами, строить архитектурные из конструкции все лишнее, оставив толь-
модели и наслаждаться чашечкой хорошего ко суть. То, что на первый взгляд кажется кофе в окружении своих пушистых друзей.
очень простым, для меня было самой Об истории создания Lumio Макс расска-
сложной частью работы.
зывает так:
К концу 2012 года я закончил изготовление «Все началось в январе 2012 года, когда я нескольких рабочих прототипов, которые присоединился к TechShop SF. Я пришел с меня вполне удовлетворили. Наконец амбициозной идеей создания модульного дома с встроенной мебелью, который в сложенном виде может уместиться в авто-
мобиле.
Мне представлялся модульный дом для современных кочевников, в котором были бы все удобства, к которым мы привыкли в городской жизни.
Но какое отношение имеет складной дом к Lumio? Хотя основополагающие принци-
пы дизайна складных структур одинаковы, физически между ними нет ничего общего. Lumio был создан только потому, что средств на создание рабочего прототипа складного дома у меня не было. Мне нужно было адаптировать свою идею, мас-
штабировав ее во что-то более реализуе-
мое.
СТАТЬИ
43
РадиоЛоцман – март 2013
!
Магниты, встроенные в обложку: промыш-
внешний вид стал отражать мое представ-
ленные сверхсильные неодимовые (N52) ление о продукте. Окончательной лакму-
магниты.
совой бумажкой станет то, как к продукту !
Корпус лампы: водостойкий материал отнесутся люди.
DuPont Tyvek, пригодный для вторичной Рынок переполнен различными светиль-
переработки.
никами, и для меня было очень важно при-
!
Источник света: сверхяркие светодиоды, думать что-то новое. Я хотел создать уни-
световой поток 500 лм (чуть ярче 40-
кальный источник света, который был бы ваттной лампы накаливания).
не только красивым и функциональным, !
Цветовая температура: 2700K (теплый но и открывал новые возможности, позво-
белый свет).
ляя пользователю персонифицировать !
свои потребности самыми неожиданными Питание: Li-Ion аккумулятор.
способами».
!
Время непрерывной работы до подзаряд-
ки аккумулятора: 8 часов.
!
Средство зарядки аккумулятора: универ-
сальное зарядное устройство USB.
!
Размеры: 216 ? 178 ? 32 мм.
!
Вес: приблизительно 450 г.
!
Материал обложки: натуральная древеси-
Lumio принимает предварительные зака-
на, сертифицированная Лесным попечи-
зы на книгу-лампу, которая будет продавать-
тельским советом (FSC). Может иметь три ся по цене $125.00. Производство лампы варианта отделки: светлый клен, теплая начнется в 2013 году.
вишня и темный орех.
Характеристики
Перспективы производства и цена
РЛ
44
РадиоЛоцман – март 2013
СХЕМЫ
Представляю на суд читателей схему, спе- тельные процессы, способствуют надежному циально разработанную для замены реле. запиранию тиристоров. В случае питания Контакты реле загрязняются, окисляются, коллекторного электродвигателя конденса-
подгорают, поэтому являются слабым звеном торы устраняют импульсные помехи, возни-
в электрических цепях. На Рисунке 1 изобра- кающие между его щетками и коллектором.
жена схема двухполупериодного знакопере-
менного выпрямителя, в котором тиристоры после подачи напряжения на один из управ-
!
В средствах связи:
ляющих выводов изменяют полярность #
Питание вторичных часов
выходного напряжения, и во многих схемах #
Питание коллекторных электродвигате-
автоматики могут заменить контакторы, реле лей поворотных устройств видеокамер и пускатели. Особенность тиристоров состо-
(используемые для этих целей герконо-
ит в том, что при работе на индуктивную нагрузку после снятия управляющего напря-
вые реле часто подгорают)
жения они остаются открытыми из-за вызван-
#
Поворотные устройства антенн
ных ЭДС самоиндукции колебательных про-
!
В промышленности:
цессов, происходящих в питаемой цепи. Для #
Переключение направления вращения надежного запирания тиристоров VS1 и VS2 различного электрооборудования с после снятия управляющего напряжения в возможностью регулирования скорости схему введены конденсаторы С1 и С2, кото-
вращения и мощности через управляе-
рые в месте их соединения с тиристорами мые тиристорные ключи
(точка «б» на схеме) образуют искусственную среднюю точку по отношению к среднему !
Сварочное производство:
выводу вторичной обмотки питающего транс-
#
Оперативное управление мощностью и форматора (точка «а»). После снятия напря-
полярностью электрической дуги с жения с управляющего электрода тиристора использованием переключателей слабо-
конденсаторы выравнивают потенциал го тока, например, при сварке аргоном
между средним выводом вторичной обмотки Схема была разработана специально для трансформатора и выходом выпрямителя, питания вторичных часов.
устраняют происходящие в нагрузке колеба-
Области применения:
Двухполупериодный
знакопеременный
выпрямитель
Коростелкин В. И., Украина
П
C1
C2
U
упр
VS1
VS2
U
упр
Нагрузка
б
а
Рисунок 1.
РЛ
СХЕМЫ
45
РадиоЛоцман – март 2013
Ключ верхнего плеча
и четыре
дополнительных компонентаобеспечивают защиту отповышенного напряжения
William Swanson Electronic Design
Рисунок 1. Микроконтроллер отключает нагрузку с помощью ключа верхнего плеча, образованного транзисторами Q1 и Q2. Вытекающий из Q1 ток используется для контроля напряжения на нагрузке.
4 … 40 В
0 … 15 В
V
Out
V
In
R1
2.2k
Микро-
контроллер
Q2
2N4403
Q1
2N4401
D1
12 В
Х
вает защиту от превышения входного напря-
отя сами микроконтроллеры обычно жения. До тех пор, пока входное напряжение работают при низких напряжениях, напри-
остается ниже уровня порядка 15 В, выход-
мер, при 3.3 В, нередко они должны управ-
ное напряжение равно входному, за вычетом лять нагрузкой, питающейся от более высо-
небольшого падения на транзисторе Q2. кого напряжения, скажем, от 12 В. В том слу-
Если же напряжение на входе превысит этот чае, когда нагрузка коммутируется разрывом уровень, схема начнет работать как LDO ста-
положительной шины питания, микрокон-
билизатор, не позволяя выходному напряже-
троллер должен иметь возможность управле-
нию подняться выше 15 В. Это свойство ока-
ния ключом с помощью низковольтных сигна-
жется полезным, если работоспособность лов.
ключа должна сохраняться в условиях, когда Простое решение показано на Рисунке 1. существует вероятность превышения вход-
Хотя схема состоит всего лишь из четырех ным напряжением допустимого напряжения компонентов, она дополнительно обеспечи-
питания нагрузки.
Транзистор Q1 и резистор R1 образуют источник втекающего тока. На резисторе падает достаточно стабильное напряжение, равное сумме выходного напряжения «лог.?1» микроконтроллера (V ) и напряже-
OH
ния база-эмитттер Q1 (V ). Создаваемый BE
этим напряжением ток определяется соотно-
шением
и при напряжении питания микроконтролле-
ра 3.3 В будет равен примерно 1.2 А. Буль-
шая часть этого тока уходит в базу управляю-
щего нагрузкой транзистора Q2. При «лог. 0» ,
1
R
V
V
BE
OH
?
Х
Питающиеся от низкого напряжения микроконтроллеры часто должны коммутиро-
вать высоковольтные нагрузки с помощью ключей верхнего плеча. Простая двухтран-
зисторная схема позволяет решить эту задачу и одновременно защитить нагрузку от повышенного входного напряжения.
СХЕМЫ
46
РадиоЛоцман – март 2013
на выходе микроконтроллера ток снижается Выбирая транзистор Q2 не забывайте, что до нуля, и нагрузка отключается.
при перегрузке по входу рассеиваемая им мощность увеличивается, и все выделяемое Стабилитрон D1 обеспечивает альтерна-
тепло должно эффективно отводиться.
тивный путь для тока R1. Если напряжение пробоя стабилитрона равно V, ток через Простого способа рассчитать точную вели-
Z
чину выходного напряжения не существует, него потечет, когда выходное напряжение поэтому проще всего испытать схему с станет больше V + V – V. При V = 12 В и Z OH BE Z
несколькими разными стабилитронами и напряжении питания микроконтроллера 3.3 В отобрать наиболее подходящий. Лучше всего это будет примерно 14.6 В. Поскольку паде-
начинать со стабилитрона, напряжение ста-
ние напряжения на R1 постоянно, стабили-
билизации которого равно требуемому трон эффективно отбирает ток из базы Q2, выходному напряжению за вычетом напря-
сокращая количество тока, уходящего в жения питания микроконтроллера. Но высо-
нагрузку. Эта отрицательная обратная связь кая точность здесь совершенно не нужна, заставляет схему вести себя подобно стаби-
поскольку речь идет всего лишь о защите от лизатору напряжения.
перегрузки по входу.
Для конкретной схемы подберите такое Если защита от превышения входного значение сопротивления R1, чтобы ток базы напряжения вам не требуется, просто удали-
транзистора Q2 был равен максимальному те стабилитрон из схемы. Тогда получится току нагрузки I, деленному на коэффици-
MAX
выключатель нагрузки, состоящий всего из ент передачи тока Q2 (?), или
трех элементов, база транзистора Q2 в кото-
ром по прежнему питается стабильным током, остающимся постоянным независимо от напряжения на входе.
?
?
.
I
V
V
R
MAX
BE
OH
1
?
?
?
РЛ
СХЕМЫ
47
РадиоЛоцман – март 2013
Рисунок 1. Добавив несколько дешевых компонентов к обычному драй-
веру, можно наделить его устойчивостью к коротким замыканиям и способностью к самодиагностике.
+12 В
+12 В
R2
1k
R4
1k
R1
100
R3
2.2k
Q1
MPSA42
Нагрузка
4
5
1
2
A
B
D1
4.7 В
U1
оптоизолятор
4N37
5 В
Вывод
микро-
контроллера
U1
оптоизолятор
4N37
Для автомобильных приложений требу- вер, к которому добавлено несколько деше-
ются «умные» драйверы, способные, комму- вых компонентов, сделавших его защищен-
тировать нагрузки от долей ампера до ным от коротких замыканий в нагрузке и спо-
нескольких ампер. Однако предназначенные собным к самодиагностике. Недорогой тран-
для этого микросхемы не только дороги, но зистор Q1 должен выдерживать несколько зачастую не могут работать при напряжении сотен вольт и пропускать через себя ток в 24 В. Кроме того, как правило, они предлага- несколько сотен миллиампер. Транзистор ются в избыточной двух- или четырехканаль- включается уровнем «лог. 1», который кон-
ной конфигурации, вынуждая разработчиков троллер должен сформировать на своем платить за неиспользуемые ключи.выводе. Затем контроллер может изменить конфигурацию вывода, настроив его на Показанная на Рисунке 1 простая схема прием данных, а транзистор будет удержи-
представляет собой обычный «тупой» драй-
Наделите интеллектом
простой автомобильный драйвер верхнего/нижнего плеча
Vishwas Vaidya, Индия
Electronic Design
Д
Интеллектуальные силовые ключи для схем автоэлектроники дороги, не всегда рассчи-
таны на напряжение 24 В и часто предлагаются в избыточной двух- или четырехканаль-
ной конфигурации. Однако, добавив несколько дешевых компонентов, снабдить интел-
лектом можно и обычный драйвер, наделив его устойчивостью к коротким замыканиям и способностью к самодиагностике. СХЕМЫ
48
РадиоЛоцман – март 2013
ваться включенным благодаря току, поступа- точке A служит однозначным индикатором ющему в его базу через резистор R2.состояния ключа, которое может быть счита-
но и расшифровано внешним контролле-
Включенный параллельно нагрузке тран-
ром. Чтобы попытаться восстановить рабо-
зистора Q1, светодиод оптрона U1 служит ту схемы после короткого замыкания, кон-
датчиком короткого замыкания. При корот-
троллер должен переключиться на вывод ком замыкании протекание тока через свето-
данных и включить транзистор Q1. Перио-
диод прекращается, фототранзистор закры-
дичность попыток устанавливается в соот-
вается, исчезает базовый ток Q1, и транзис-
ветствии с характером конкретного прило-
тор закрывается. Управляющий контроллер жения.
может периодически проверять выход схемы на наличие короткого замыкания, делая это, В нормальном режиме работы контроллер скажем, раз в несколько секунд.может закрыть ключ Q1. Для этого вновь потребуется изменить конфигурацию Меняясь от нескольких сотен милливольт используемого вывода и подать на транзис-
при коротком замыкании нагрузки до 4.7 В в тор уровень «лог. 0».
нормальном режиме работы, напряжение в РЛ
РадиоЛоцман – март 2013
СХЕМЫ
49
Подберите
комплементарную пару
биполярных транзисторов
Peter Demchenko, Литва
EDN
Q
1
I
B
V
E1
V
C2
D
1
R
1
R
2
V
S
V
X
Q
2
V
R
3
Рисунок 1. С помощью этой схемы легко измерять коэффициент передачи тока ком-
плементарных биполярных транзисторов. Если транзисторы согласованы, вольтметр показывает 0 В.
При создании некоторых схем, в которых Для создания некоторого запаса по пита-
используются комлементарные биполярные нию транзисторов вводят дополнительное транзисторы, требуется подбор NPN и PNP падение напряжения между их базами. Жела-
транзисторов с близкими по величине коэф-
тельно иметь разницу напряжений в несколь-
фициентами передачи тока ?. Примером ко вольт, которые удобно получить с такой схемы может служить выходной каскад помощью синего светодиода D. Наличие 1
усилителя. Простое устройство, позволяю-
такого смещения позволяет установить щее решить эту задачу, изображено на напряжение базы Q (V ) равным примерно 1 B1
Рисунке 1.
половине напряжения питания V. Использо-
S
Основу схемы составляют исследуемые вание именно светодиода, а не стабилитро-
транзисторы Q и Q. Через транзисторы в 1 2
на, предпочтительнее из-за более острого этой тестовой схеме протекает один общий излома характеристики в области малых базовый ток I, поскольку никаких дополни-
B
токов. Кроме того, свечение многих синих тельных путей его протекания нет, в связи с светодиодов можно наблюдать при токах чем никакой дополнительной компенсации менее 10 мкА, что дает возможность контро-
не требуется. Заметим, однако, что коэффи-
лировать наличие базового тока, свидет-
циент ? транзисторов должен быть достаточ-
ельствующего о правильной работе схемы. но большим, чтобы выполнялось соотноше-
Чтобы определить необходимое напряжение ние I ? I. С учетом этого замечания сопро-
EС С
питание, следует воспользоваться выраже-
тивление резисторов R и R должно быть 1 2
нием (1):
одинаковым.
Типичное прямое падение напряжение на синем светодиоде равно примерно 3.5 В. Счи-
тая, что V = V = 0.7 В, находим, что BE1 BE2
напряжение питания V должно составлять S
порядка 9.8 В.
Сопротивление резистора R, задающего 1
эмиттерный ток транзистора Q, вычисляет-
1
ся по формуле (2):
.
2
V
V
V
V
S
2
BE
D
1
BE
?
?
?
(1)
.
I
V
V
V
V
R
1
E
2
BE
D
1
BE
S
1
?
?
?
?
(2)
П
РадиоЛоцман – март 2013
СХЕМЫ
50
Q
1
V
E1
V
C2
R
3
30k
D
3
D
2
R
1
180
R
2
180
V
S
Q
2
Рисунок 2. В упрощенной схеме вольтметр можно заменить парой встречно-параллель-
ных красных светодиодов.
Ток эмиттера следует выбрать примерно таким же, каким он будет в схеме, для кото-
рой вы отбираете транзисторы, поскольку ? зависит от эмиттерного и коллекторного тока. Если пара установленных в приспособление транзисторов согласована (? = ? ), падения 1 2
напряжения на R и R будут одинаковыми, и 1 2
вольтметр покажет 0.
На Рисунке 2 показана функционально эквивалентная схема с упрощенной индика-
цией баланса. При одинаковых коэффициен-
тах передачи тока транзисторов ни один из красных светодиодов D и D не должен вклю-
2 3
чаться.
РЛ
СХЕМЫ
51
РадиоЛоцман – март 2013
Схема синхронизации
от сети с
отдельными выходамидля каждого полупериода
Duљan Ponikvar, Словения
EDN
D
1
D
2
D
5
Q
5
D
3
D
4
2N3904
C
3
1 µF
10V
R
3
47k
R
6
10k
R
7
10k
R
1A
120k
R
1B
120k
R
2A
120k
R
2B
120k
OC
1
4N33
OC
2
4N33
R
4
47k
C
2
1 µF
10V
C
1
10 nF
СЕТЬ
ISO
1
ISO
2
5 В
Рисунок 1. Моменты перехода сетевого напряжения через ноль эта схема отмечает оптически изолированными сигналами.
Нередко измерения слабых сигналов при- можно использовать для синхронизации с ходится выполнять на фоне сильных сетевых требуемыми полупериодами напряжения помех. В тех случаях, когда с помощью сети. Рисунок 2 демонстрирует результаты фильтров избавиться от помех не удается, моделирования схемы с использованием все равно остается возможность получать бесплатной версии TINA-TI. Схема рассчита-
правильные результаты, производя два на на входное напряжение переменного тока последовательных измерения через интер- от 80 до 240 В и потребляет от сети ток менее вал времени, равный длительности нечетно- одного миллиампера.
го количества полупериодов сетевого напря-
На выходах ISO и ISO формируются 1 2
жения. Если затем усреднить результаты импульсы длительностью менее миллисе-
этих измерений, сигналы помехи, имеющие кунды, положение задних фронтов которых противоположную полярность, взаимоунич-
зависит от величины емкости конденсатора тожатся. При усреднении результатов не C, что позволяет добиться точной синхрони-
1
двух, а нескольких последовательных пар зации заднего фронта с моментом пересече-
измерений, результаты станут еще точнее. ния нуля сетевым напряжением. В схеме Для этих целей может оказаться полезной использованы одинаковые маломощные схема, имеющая два выхода для синхрониза-
диоды типа 1N4148 (D … D ). Допустима 1 5
ции с четными или нечетными полупериода-
замена на любые аналогичные диоды.
ми напряжения сети.
Схема работает следующим образом. В Показанная на Рисунке 1 схема вырабаты-
течение положительного полупериода сете-
вает два раздельных оптически изолирован-
вого напряжения C заряжается через цепи 3
ных выходных сигнала ISO и ISO, которые 1 2
Н
СХЕМЫ
52
РадиоЛоцман – март 2013
НАПРЯЖЕНИЕ НА ВЫХОДАХ (В)
ВРЕМЯ (мс)
СЕТЬ
5
4
3
2
1
0
5
4
3
2
1
0
350
175
0
–175
–350
900
910
920
930
940
950
960
Рисунок 2. Результаты моделирования иллюс-
трируют работу схемы.
Рисунок 3. Сигналы ISO и ISO, измеренные на 1 2
фоне напряжения сети, подтверждают рабо-
тоспособность схемы.
C = 0
1
C = 12 nF
1
C = 22 nF
1
Рисунок 4. Центральная часть Рисунка 3 в уве-
личенном до 200 мкс/дел масштабе по горизон-
тали. Для удобства наблюдения выходные сиг-
налы смещены по вертикали.
R - R - D и D - D - R - R. При эффек-
1A 1B 1 5 3 2B 2A
тивной постоянной времени заряда равной примерно 43 мс за время полупериода кон-
денсатор едва успевает зарядиться до неко-
торого незначительного уровня. Когда сете-
вое напряжение падает ниже напряжения, до которого зарядился C (что происходит чуть 3
раньше окончания полупериода), заряд пре-
кращается, и конденсатор начинает разря-
жаться через резистор R и базу транзистора 3
Q. Транзистор открывается и разряжает C 5 3
через светодиод оптрона OC, на выходе 1
ISO которого формируется импульс. Во 1
время отрицательного полупериода все повторяется, только теперь заряжается кон-
денсатор C через диоды D и D, а транзис-
2 4 2
тор Q в конце полупериода включается 5
током, протекающим через резистор R.
4
Увеличив постоянную времени, длитель-
ность выходного импульса можно сократить примерно до 600 мкс. Для этого нужно увели-
чить сопротивления резисторов R и R и 1 2
емкости конденсаторов C и C. Правда, рас-
2 3
платой за это станет сужение диапазона допустимых входных напряжений.
Детальное моделирование показывает, что при входном напряжении 250 В AC напряже-
ние на C и C всегда будет меньше 5 В, что 2 3
позволяет использовать конденсаторы с номи-
нальным напряжением 10 В. Максимальное напряжение на C менее 10 В AC, а обратное 1
напряжение на диодах не достигает 6 В. Про-
текающий через светодиод оптоизолятора пиковый ток не превышает 8?мА.?Един-
ственные компоненты, которые должны выдерживать сетевое напряжение – входные резисторы R, R, R и R. Их сопротивле-
1A 1B 2A 2B
ния одинаковы, поэтому каждый должен быть рассчитан на 25% входного напряжения.
Измерения в собранной схеме продемо-
нстрировали хорошее совпадение с резуль-
татами моделирования. В этом несложно убедиться, взглянув на осциллограммы (Ри-
сунки 3 и 4), снятые при трех значениях емкости C.
1
1. «DIY: Isolated high-quality mains voltage zero-
cr ossi ng det ect or », www.dext r el.net/ diyzerocrosser.htm.
2. Matteini, Luca, «Mains-driven zero-crossing detector uses only a few high-voltage parts», EDN, Dec 1, 2011, www.edn.com/4368740.
Ссылки
РЛ
СХЕМЫ
53
РадиоЛоцман – март 2013
Конструирование
сверхмалошумящего усилителя
S диапазона
Korkut Yegin, Турция
EDN
R
1
51
R
3
14
R
5
15
R
4
15
R
2
39
C
2
3.9 pF
C
5
0.7 pF
C
6
4.7 pF
C
9
0.9 pF
C
7
100 pF
C
3
1000 pF
C
4
1000 pF
L
1
27 nH
L
2
3.9 nH
L
3
1.5 nH
L
4
1.5 nH
Q
1
C
1
10 pF
ВЫХОДНОЙ
ИМПЕДАНС
50 Ом
G
D
S
NE3509M04
3.3 В
C
8
0.6 pF
ВХОДНОЙ
ИМПЕДАНС
50 Ом
Рисунок 1. Малошумящий ВЧ усилитель S диапазона можно сделать на GaAs полевом транзисто-
ре с гетеропереходом.
Многим инженерам разработка малошу- сии (P1dB), уровень интермодуляционных мящего ВЧ усилителя со стабильным усиле- составляющих второго и третьего порядка, нием кажется сложной, и даже пугающей ослабление внеполосных составляющих и задачей. Однако с развитием в последние развязку между входом и выходом. Многие из годы технологии GaAs (арсенид галлиевых) этих параметров взаимосвязаны, вследствие полевых транзисторов с гетеропереходом чего создание реальной схемы, все характе-
(HFET) появилась возможность создания ристики которой одновременно соответству-
простых устойчивых усилителей с коэффи- ют тем, которые заявлены изготовителем циентом шума менее 1 дБ [1]. Ниже описана транзистора, может оказаться трудновыпол-
схема малошумящего усилителя с коэффи- нимой задачей [2], [3]. Тем не менее, сделать циентом шума 0.77 дБ.такую схему удалось (Рисунок 1).
Изготовители малошумящих усилителей в Схема, в которой использован малошумя-
спецификациях на свои изделия обычно ука- щий GaAs HFET NE3509M04 компании NEC, зывают характеристики согласования входов разрабатывалась и моделировалась с и выходов, коэффициент усиления, пределы помощью Microwave Office AWR. Усилитель с стабильности, точку децибельной компрес- согласованным 50-омным входом имеет низ-
М
СХЕМЫ
54
РадиоЛоцман – март 2013
кий коэффициент шума, большое усиление и чинами неустойчивости схем такого типа малый КСВН. Самым распространенным являются паразитные внутренние обратные приемом разработчиков, позволяющим мини- связи транзистора и чрезмерное усиление на мизировать изменения тока стока МОП тран- внеполосных частотах. При анализе устойчи-
зистора, обусловленные, прежде всего, влия- вости использовались S-параметры, пред-
нием температуры, является использование оставляемые изготовителем. Ветвь L, R и 1 1
схем активного смещения рабочей точки и C, предназначенная для коррекции характе-
2
бутстрепного питания. Однако в рассматри-
ристик и шумового согласования транзисто-
ваемой конструкции реализовано автомати-
ра, рассчитана на диапазон от постоянного ческое смещение, не усложняющее схемы и тока до видеочастот, и для сигналов S-
не увеличивающее ее цены. Транзистор рабо-
диапазона, фактически, представляет собой тает при напряжении сток-исток равном 2 В и обрыв. C, C, C и L служат, в первую оче-
5 8 9 3
токе стока 15 мА, при которых обеспечивает-
редь, для согласования выходного импедан-
ся достаточное усиление на высоких часто-
са и повышения стабильности усилителя. тах, равное примерно 16.5 дБ.
Конденсатор C закорачивает часть стоковой 6
Одной из важных целей разработки явля-
нагрузки транзистора, не влияя на макси-
ется обеспечение безусловной стабильности мальное устойчивое усиление. Резистор R в 3
малошумящего усилителя. Основными при-
G
1
G
2
RF
ВХ
RF
ВЫХ
DC
V
REG
Рисунок 2. Полосовой фильтр между двумя усилителями ослабляет внепо-
лосные составляющие.
COPY OUTPUT COMPLETED
MARKER 5? 1
? 154.25 MHz
CH1 Markers
REF?1
1: 0.0000 dB
0.00000 Hz
2: .08300 dB
10.0000 MHz
3:-.20300 dB
-12.2500 MHz
4:-43.783 dB
-33.2500 MHz
5:-35.716 dB -.154 250 000 GHz
S21 LOG 10 dB/ REF 0 dB
3
1
2
4
5
START 2170 000 000 GHz
STOP 2530 000 000 GHz
Рисунок 3. Измеренная АЧХ усилителя имеет центральную частоту 2.332 ГГц.
СХЕМЫ
55
РадиоЛоцман – март 2013
цепи стока является еще одним элементом де схемы равен 1.3. Параметр IP3 можно улуч-
обеспечения устойчивости. Шунтирующий шить, если ценой ухудшения шумовых харак-
конденсатор C также закорачивает на землю теристик увеличить ток стока.
5
Результаты измерений коэффициента высокочастотные составляющие и гармони-
усиления относительно центральной часто-
ки входного сигнала.
ты 2.332 ГГц при уровнях входной и выходной На Рисунке 2 показан двухкаскадный уси-
мощности –40 дБм и –11.5 дБм, соответ-
литель с полосовым фильтром между каска-
ственно, приведены на Рисунке 3. Составля-
дами. Схема была собрана на стандартной 4-
ющие сигнала, лежащие вне полосы пропус-
слойной печатной плате с диэлектриком FR4 кания, схема подавляет с помощью располо-
толщиной 1.6 мм. В отличие от дешевых женного между каскадами полосового конструкций на двухсторонних платах, 4-
фильтра.
слойная позволяет использовать дополни-
тельные слои для трассировки шин питания и изоляции пассивной антенны от каскадов усилителя, чтобы исключить вероятность 1. Chen, Seng-Woon, «Linearity requirements for образования паразитных обратных связей, digital wireless communications», Technical Digest of the IEEE 19th Annual Gallium Arsenide которые могут стать потенциальным источ-
Integrated Circuit Symposium, Oct 15 to 17, 1997, ником возбуждения схемы. В результате полу-
pg 29.
чилась схема, имеющая при комнатной тем-
2. Lee, Thomas H, Planar Microwave Engineering: A пературе коэффициент шума 0.77 дБ, усиле-
Practical Guide to Theory, Measurement, and ние 28.5 дБ, точку децибельной компрессии Circuits, University of Cambridge, 2004, ISBN: 0-
–16 дБм и точку пересечения интермодуля-
521-83526-7.
ции третьего порядка IP3 = –5.8 дБм. Коэф-
3. «NE3509M04 hetero junction field effect tran-
фициент стоячей волны напряжения на выхо-
sistor», California Eastern Laboratories.
Ссылки
РЛ
СХЕМЫ
56
РадиоЛоцман – март 2013
Автоматический генератор
импульса
с функцией определения
нагрузки на щупах
Raju Baddi
EDN
Автоматический генератор импульса (Ри- Устройство питается от NiCd аккумулято-
сунки 1 и 2) представляет собой испытатель- ра напряжением 3.6 В, но можно использо-
ный пробник, распознающий момент сопри- вать и 5-вольтовый источник, что было под-
косновения щупов с исследуемой схемой, а тверждено испытаниями. Схему несложно после установления надежного контакта фор- собрать на макетной плате и вместе с внеш-
мирующий мощный одиночный импульс. ними компонентами разместить в подходя-
Генератор прямо на плате можно подключать щем корпусе, например, в пластиковой тубе к входам логических элементов, выводам от клеящего карандаша (Рисунок 3).
светодиодов, трансформаторов или катушек Из двух представленных вариантов схемы реле. Необходимость в таком приборе часто первая, в которой использован интегральный возникает в повседневной работе инженера таймер NE555 (Рисунок 1), работает надеж-
при разработке и тестировании электронных нее, а вторая, показанная на Рисунке 2, схем.
BC559
Q
1
Q
3
D
1
Q
2
BC549
R
1
100k
R
2
270
R
4
10M
R
3
12M
R
5
1M
C
1
0.1 µF
D
2
1N4007
100k
10k
10k
G
4
G G
1 2
CD4069
BC549
220
+
3.6 В
C
R
ИНДИКАТОР
«ИМПУЛЬС»
CD4069
G
5
G
6
NE555
7,6
3
4 8
2 1
22k
G
3
R
6
100k
CD4069
CD4069
CD4069
CD4069
C
2
0.1 µF
C
3
0.1 µF
ИНДИКАТОР
БОЛЬШОЙ
ИНДУКТИВНОСТИ
НАГРУЗКИ
(НАПРИМЕР, 20 мГн)
Рисунок 1. Вариант генератора импульса на микросхеме NE555 более предсказуем в работе, но сложнее.
А
СХЕМЫ
57
РадиоЛоцман – март 2013
проще по конструкции за счет исключения ток, защищая схему от случайного подключе-
ния щупов к активной цепи.
микросхемы NE555. Однако следует иметь ввиду, что генератор на инверторах микрос-
Резистор R подключен к точке соедине-
1
хемы CD4069, которыми заменен таймер, ния резисторов R и R4 через обратносме-
3
может иметь плохую повторяемость длитель-
щенный светодиод D. Пока щупы генератора 1
ности импульса, обусловленную разбросом не подключены к нагрузке, эта ветвь не ока-
пороговых напряжений, как внутри одной зывает на работу схемы никакого влияния, партии, так и у микросхем разных производи-
поскольку сопротивление цепи R, D, R, D 1 1 2 2
телей.
намного больше, чем резистора R. Если 3
Второй вариант схемы может быть собран щупы генератора коснутся пассивной нагруз-
на небольшом кусочке макетной платы раз-
ки, такой, как резистор, катушка или светоди-
мером 15 ? 30 мм (Рисунок 4).
од, она окажется подключенной параллельно Транзисторы Q и Q по сигналу от тайме-
1 2
D и R. Теперь ветвь, шунтирующая R, 1 2 3
ра NE555 или микросхемы СD4069 подклю-
имеет более низкое сопротивление, всле-
чают «плюсовой» и «общий» щупы генерато-
дствие чего входное напряжение элемента G поднимается выше уровня логического ра к соответствующим полюсам батареи 1
3.6?В. Резисторы R и R смещают напряже-
порога, и на его выходе появляется «лог. 0».
3 4
ние на входе элемента G чуть ниже порога Резистор R и конденсатор C образуют 1 5
2
цепь задержки и подавления дребезга, необ-
переключения, удерживая на его выходе ходимую для того, чтобы генерация импульса высокий уровень напряжения, а на выходе не начиналась раньше, чем установится над-
G, соответственно, низкий. Конденсатор C, 2 1
ежный контакт щупов с исследуемой схемой. с одной стороны, обеспечивает определен-
Как только выход G переключится в «лог. 0», 1
ную помехоустойчивость схемы, а с другой, через резистор R начнет заряжаться конден-
5
определяет минимальное время, на которое сатор С, и через время, равное примерно 2
цепь испытуемого устройства должна быть R ?C, изменится логический уровень на 5 2
подключена к щупам генератора. Резистор входе G.
100 кОм на входе G ограничивает входной 2
1
G
1
G
G
4
5
G
6
G
3
G
2
100k
10k
10k
R
3
12M
R
2
270
R
1
100k
R
4
10M
D
2
1N4007
R
5
1M
R
F
1M
R
6
1M
D
3
1N4148
D
4
1N4148
47k
BC549
D
1
BC559
3.6 В
Q
3
BC549
220
ИНДИКАТОР
«ИМПУЛЬС»
3
T ~ 0.7 … 1.1 RC
CD4069
CD4069
CD4069
CD4069
CD4069
CD4069
C
R
ЖДУЩИЙ
МУЛЬТИВИБРАТОР
C
2
0.1 µF
C
3
0.1 µF
Q
1
Q
2
C
1
0.1 µF
ИНДИКАТОР
БОЛЬШОЙ
ИНДУКТИВНОСТИ
НАГРУЗКИ
(НАПРИМЕР, 20 мГн)
Рисунок 2. Для варианта без таймера NE555 требуется меньше компонентов, но разброс вход-
ных порогов переключения G может влиять на длительность импульса.
4
СХЕМЫ
58
0.1µ
C
R
R
0
.
1
µ
C
CD4069
1N4007
+
+
0.1µ
1M
1M
12M
100K
100K
10M
10K
47K
1M
B
C
NPN
E
a’
a
B
E
C
PNP
NPN
B
C
E
a’
a
10K
Рисунок 4. Вариант размещения компонентов на макетной печатной плате для схемы на в точке касания щупа превышает 20 мГн, про-
тиво-ЭДС зажжет светодиод D, свечение 1
которого можно будет увидеть, если не слиш-
ком быстро отрывать щуп от схемы.
На Рисунке 2 интегральный таймер NE555 заменен ждущим мультивибратором на эле-
Нарастающий фронт выходного импульса ментах G, G, D и R. Сопротивление резис-
3 4 4 F
G через дифференцирующую цепь С, R и 2 3 6
тора R было увеличено до 1 МОм, а на вход 6
инвертор G запустит таймер NE555 (Рисунок 3
G добавлен диод D. Резистор R задает высо-
1). По окончании заряда C через резистор R 3 3
3 6
кий уровень напряжения на входе элемента напряжение на входе G вернется к уровню 3
G, поэтому в состоянии покоя на выходе G и 4 4
«лог. 0», и «лог. 1» на его выходе позволит входе G будет удерживается «лог. 0». Нарас-
таймеру завершить цикл формирования 3
выходного импульса с длительностью, опре-
тающий фронт с выхода элемента G через 2
деляемой значениями R и C. Выход таймера инвертор и исходно разряженный конденса-
откроет транзистор Q и зажжет светодиод 3
тор C достигает входа G, нарастающее 4
«ИМПУЛЬС», а через элементы G, G и G 4 5 6
напряжение на выходе которого через резис-
включит транзисторы Q и Q, через которые 1 2
тор R замыкает цепь положительной обрат-
F
усиленный по мощности импульс поступит в ной связи и удерживает уровень «лог. 1» на проверяемую цепь.
входе G, даже после прекращения контакта 3
При каждом прикосновении щупа к иссле-
щупов с исследуемой схемой. После этого дуемой схеме генерируется лишь один диод D оказывается запертым и не позволя-
3
импульс. Следующий может появиться толь-
ет спадающему фронту на выходе G влиять 2
ко после того, как контакт щупа со схемой на работу мультивибратора.
будет прерван и вновь восстановлен. В слу-
чае, когда исследуемая схема имеет индук-
Затем конденсатор C медленно заряжает-
тивный характер, и величина индуктивности ся через резистор R до тех пор, пока напряже-
ТРУБКА
СТЕРЖНЯ
ГЕЛЕВОЙ
РУЧКИ
ВИНТЫ
МЕСТА
ПРИПАЙКИПРОВОДОВ
НАКОНЕЧНИКИ ГЕЛЕВЫХ
РУЧЕК
ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ
НА КОРПУСЕ
ТУБЫ
ПРОВОЛОЧНЫЙ НАКОНЕЧНИК
ДЛЯ ЗАХВАТА
ВЫВОДОВ КОМПОНЕНТОВ
ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА
3.6 В
NiCd
АККУМУ-
ЛЯТОР
СИЛОВОЙ РАЗЪЕМ
ДЛЯ ЗАРЯДА
АККУМУЛЯТОРА
РЕЗИСТОР И ДИОД
ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ
ТОКА
КОЛПАЧОК ТУБЫ ОТ
КЛЕЯЩЕГО КАРАНДАША
ТУБА ОТ
КЛЕЯЩЕГО
КАРАНДАША
(15…20 г)
ПРУЖИНА (ОНА ЖЕ
СЛУЖИТ ПРОВОДНИКОМ)
ВКЛ
ВЫКЛ
Рисунок 3. Автоматический генератор импульса можно разместить в тубе из под клеящего карандаша.
РадиоЛоцман – март 2013
СХЕМЫ
59
ние на входе G не достигнет порога пере- конденсатора C после восстановления высо-
4
кого уровня на выходе G.
3
ключения, и полярность сигнала обратной связи изменится на противоположную. Дли-
В любом из рассматриваемых вариантов тельность импульса зависит от постоянной схемы кратковременный импульс мультивиб-
времени R?C и составляет от 0.7 до 1.1 RC, в ратора через транзистор Q зажигает свето-
3
зависимости от уровня порога переключения диод индикации наличия импульса, а также элемента G, который может иметь разброс в 4
открывает оба транзистора Q и Q, подклю-
1 2
диапазоне 33% … 0.67% от напряжения пита-
чающих импульс напряжения к нагрузке. ния. Автор предлагает выбрать сопротивле-
Диод D изолирует отрицательный щуп гене-
2
ние 1 МОм для резистора R и емкость 40 нФ ратора от основного входа схемы на элемен-
для конденсатора C. При желании в качестве те G, не позволяя импульсу подавить самого 1
R можно использовать переменный резис-
тор. Диод D обеспечивает быстрый разряд себя сразу после возникновения.
4
РЛ
РадиоЛоцман – март 2013
Скоро новые
тематические номера:
Если Вам небезразличны эти темы или Вы являетесь носителем передовых знаний в других областях электроники и готовы их популяризировать -
приглашаем к сотрудничеству!
автоматизация
автоэлектроникааккумуляторы и зарядные
устройства
Журнал для тех, кто интересуется электроникойЖурнал для тех, кто интересуется электроникой
Автор
barmaley
Документ
Категория
Наука и техника
Просмотров
773
Размер файла
5 261 Кб
Теги
радиолоцман, 2013
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа