close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

РАДИОЛОЦМАН август 2013

код для вставкиСкачать
? Электронные компоненты
? Комплектующие
? Печатные платы
? Светотехника
? Материалы
? Конструктивы
? Технологии
? Промышленное оборудование
и инструменты
? Контрольно-измерительные
приборы и лабораторное
оборудование
«РАДИОЭЛЕКТРОНИКА. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. АВТОМАТИЗАЦИЯ»
30 октября – 1 ноября 2013
В РАМКАХ МЕЖДУНАРОДНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ФОРУМА
XI I I МЕЖДУНАРОДНАЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА
Организаторы выставки:
radel2@orticon.com, www.farexpo.ru/radel
тел.: +7 (812) 777-04-07, 718-35-37
Место проведения: Санкт-Петербург, СКК, пр. Ю. Гагарина, 8, м. «Парк Победы»
Санкт-Петербург, СКК
Над номером работали:
В. Колесник
С. Муратчаев
А. Николаев
Н. Радунцева
М. Русских
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
?
?
Август 2013 (27)
www.rlocman.ru
РАДИО
ЛОЦМАН
Оформление
бесплатной подписки:
Уникальные микросхемы STMicroelectronics позволяют заряжать мобильные устройства от порта USB при выключенном ПКSTMicroelectronics выпустила МЭМС акселерометр LIS344AHHБеспроводная связь между устройствами на базе Arduino станет проще и дешевлеDiodes создала экономичные переключатели на основе датчиков Холла
MATLAB и Simulink развернуты на борту МКС для проекта НАСА SPHERESCypress представила малопотребляющие СнК PSoC 1 с встроенным модулем USBВыпущен мини-компьютер CuBox-i стоимостью $45
3D принтеры: фабрика на столе. Часть 1
DuraAct: пьезоэлектрические «пластырные» преобразователи для промышленности и научных исследований
МАСТЕР-ЛОМАСТЕР. Bluetooth адаптер OBD-II
Экраны – ваши друзья, кроме случаев, когда…
Рынок DRAM вступает в пору зрелости… 43 года спустя
2
Контроллеры сенсорных экранов с интерфейсом I C
Адаптивный триггер Шмитта укрощает непослушные сигналыПоквадрантно-линейный усилитель различает полярность входного сигналаПростая схема формирования регулируемых сигналов интерфейса CANУправляемый светом генератор использует емкость солнечной батареи
Статьи
Новости
Схемы
4556789
17233032
363847495154
Официальные версии журнала распространяются бесплатно и без регистрации только на сайте РадиоЛоцман
rlocman@rlocman.ru
www.rlocman.ru/magazine
Wistron начала использовать микросхемы компании Dialog Semiconductor для многоточечных датчиков сенсорных экранов
Torex Semiconductor разработала серию DC/DC преобразователей с повышенной скоростью реакции на переходные процессы
1011
Iris начинает продажи полностью готового к полету БПЛА с автопилотом следующего поколения
12
NXP создала лучшую в отрасли защиту для интерфейсов USB 3.013
e-con Systems выпустила 8-мегапиксельную Full HD камеру с интерфейсом USB 3.0 и автофокусом
14
ARM догоняет Intel? Система обнаружения пешеходов отвечает на этот вопрос
43
Коэффициент заполнения любого сигнала станет равным 50%57
РадиоЛоцман – август 2013
НОВОСТИ
4
эмуляторами зарядных устройств, могут Компания STMicroelectronics усоверше-
определять момент подключения мобильно-нствовала свои последние микросхемы семе-
го устройства. Это позволяет источнику пита-йства PC USB, что позволит значительно сни-
ния компьютера активироваться для заряд-зить негативное влияние на окружающую ки. Микросхемы также следят за током для среду при зарядке мобильных устройств.
того, чтобы выключить источник питания Поскольку смартфоны и медиаплееры после завершения зарядки, тем самым, мак-
чаще всего имеют возможность обмена дан-
симально экономя энергию. Другие эмулято-
ными с ПК через порты USB, совершенно ры ЗУ требуют, чтобы во время зарядки ПК естественно предоставить пользователям был включен или находился в спящем режи-
возможность через эти же порты одновре-
ме, что увеличивает энергопотребление по менно заряжать свои устройства. Поэтому сравнению с тем, когда ПК отключен.
Международная электротехническая комис-
Работа STCC5011 или STCC5021 при сия (IEC) активно продвигает стандарт для универсальных телефонных зарядных выключенном ПК улучшает энергоэффектив-
ность зарядки через USB и делает ее более устройств (ЗУ), использующих специфика-
удобной для конечных пользователей. ции интерфейса USB. IEC утверждает, что Более того, когда порт USB активен и ждет этот стандарт поможет уменьшить количес-
подключения устройства для заряда, сами тво зарядных устройств, которых в массовом микросхемы потребляют 1/16 той мощности, эквиваленте выпускается 51000 тонн в год, и которую потребляют другие эмуляторы. Это сократить ежегодные выбросы парниковых минимизирует влияние на энергопотребле-
газов на 13.6 млн. тонн.
ние ПК или время автономной работы при питании от аккумулятора при нормальном режиме работы. Обе микросхемы имеют цепи, предотвращающие разрядку аккумуля-
тора ПК, что позволяет даже самым мобиль-
ным пользователям безопасно заряжать свои устройства, используя ПК с питанием только от аккумулятора.
STCC5011 имеет ограничение тока заряда 1 А, что делает ее подходящей для Apple iPod и iPhone. Ток заряда STCC5021 ограничен уровнем 2 А, соответствуя требованиям iPad, Новые микросхемы STCC5011 и а также iPod и iPhone. Обе микросхемы STCC5021 делают еще один шаг на пути эко-
совместимы со стандартами заряда BC1.2, номии энергии и сокращения выбросов угле-
USB2.0, USB3.0 и китайским телекоммуника-
кислого газа, давая возможность пользовате-
ционным стандартом YD/T 1591-2009, кото-
лям заряжать свои мобильные устройства рый предписывает использование зарядки через порт USB, даже если компьютер нахо- через USB для минимизации электронных дится в состоянии программно-управл- отходов и защиты окружающей среды. STCC5011 и STCC5021 также поддерживают яемого отключения. Благодаря запатенто-
ванной компанией ST уникальной функции фирменные зарядные устройства, например, режим зарядки BlackBerry и режим делителя определения подключения, работающей при Apple (для токов заряда 1 и 2 А).отключенном ПК, микросхемы, названные Уникальные микросхемы STMicroelectronics позволяют заряжать мобильные устройства от порта USB при выключенном ПК
Уникальные микросхемы STMicroelectronics позволяют заряжать мобильные устройства от порта USB при выключенном ПК
Эмуляторы зарядных устройств имеют запатентованную функцию определения под-
ключения и уникальную функцию прекращения заряда, что делает зарядку мобильного устройства более безопасной для окружающей среды и более удобной для пользователя
5
НОВОСТИ
РадиоЛоцман – август 2013
Основные особенности STCC5011/5021:Работа в режимах ACPI:
? ?
Выбор профилей эмуляции зарядки с Поддержка функции удаленного пробуж-
помощью управляющих выводов дения в режиме ACPI S3 (спящий режим ПК)
?
Коммутатор данных, совместимый с USB ?
2.0 с полосой пропускания 1000 МГц Определение подключения устройства в режиме ACPI G2 (программное отключе-
?
Встроенный переключатель питания с ние, или S5)
низким сопротивлением 60 мОм
Микросхемы STCC5011 и STCC5021 про-
?
Встроенная защита
изводятся серийно, их можно приобрести в ?
Вывод индикации состояния заряда в 16-выводном корпусе VFQFPN размерами 3 режимах DCP (Dedicated Charging Port – ? 3 ? 0.8 мм по цене $0.75 при заказе свыше выделенный порт заряда) и CDP (Charging 1000 компонентов.
Downstream Port – стандартный порт USB)
Основные особенности STCC5011/5021:Работа в режимах ACPI:
точно измерять быстро меняющиеся ускоре-Новый трехосевой МЭМС акселерометр ния. Это повысит качество работы промыш-LIS344AHH компании STMicroelectronics бла-
ленных систем управления, робототехничес-годаря широкому диапазону измерений до кого оборудования и носимой электроники, ±18g, повышенному быстродействию, низко-
например, устройств для мониторинга спор-му уровню шумов и высокой механической и тивной активности. Способность нового аксе-температурной стабильности улучшит игро-
лерометра регистрировать смещений малой вые приложения, пользовательские интер-
амплитуды, основанная на сочетании высо-фейсы и устройства расширенной реальнос-
кой скорость передачи данных с низким уров-ти, а также промышленные системы управле-
нем шума, обеспечивает более быстрый ния и средства контроля состояния окружаю-
отклик в системах активации движением и щей среды.
поддерживает такие требовательные прило-
жения, как устройства расширенной реаль-ности.
Полный диапазон измерений акселеро-
метра LIS344AHH выбирается пользовате-
лем, и может составлять ±6g или ±18g, что повышает точность по сравнению с другими устройствами, способными работать в еди-
нственном диапазоне ±16g. Акселерометр может питаться напряжением от 2.4 до 3.6 В, имеет встроенный модуль самодиагностики и поставляется в компактном 16-выводном корпусе LGA-16 размером 4 ? 4 ? 1.5 мм.
Высокое быстродействие нового устро-
Инженерные образцы LIS344AHH уже йства обеспечивает большую скорость доступны для заказа по цене $8.40 за штуку обновления выходных данных, что позволяет при покупке более 1000 приборов.
STMicroelectronics выпустила МЭМС акселерометр LIS344AHH
STMicroelectronics выпустила МЭМС акселерометр LIS344AHH
В случае успеха на Kickstarter проекта ком- между устройствами на базе Arduino станет пании Flutter Wireless устанавливать беспро- проще и дешевле. Flutter представляет собой водную связь с большим радиусом действия беспроводную платформу разработки для Беспроводная связь между устройствами на базе Arduino станет проще и дешевле
Беспроводная связь между устройствами на базе Arduino станет проще и дешевле
НОВОСТИ
6
РадиоЛоцман – август 2013
Arduino с областью покрытия около километ- На плате Flutter Basic будет встроенная, а ра, что делает ее удобной для устройств, кото- не внешняя, антенна, и благодаря установке рым недостаточно дальности действия сети компонентов с обеих сторон она будет ком-
Wi-Fi.
пактней. Кроме того, на ней имеется разъем micro-USB для питания и программирования, светодиод, кнопка, а также цифровые и ана-
логовые линии ввода/вывода. Flutter Pro будет поставляться с устройством заряда аккумулятора, профессиональной съемной антенной, дополнительной кнопкой и увели-
ченным объемом памяти.
Разработчики также планируют выпустить несколько дополнительных наборов, делаю-
щих их продукт более функциональным. В них войдут различные модули для удобного подключения (при минимуме пайки), домаш-
Возможными областями использования няя базовая станция, которая может соеди-
могут быть системы домашней автоматики, няться с роутером через Ethernet или Wi-Fi, и летающие роботы, подобные квадрокопте-
модуль Bluetooth для разговора по смартфо-
рам, оборудование для мониторинга окружа-
ну и взаимодействия с планируемым к выпус-
ющей среды и радиоуправляемые модели ку мобильным приложением для Flutter.
автомобилей, то есть любые проекты на осно-
Безопасность является важным момен-
ве Arduino, которые должны передавать дан-
том, которому разработчики уделяют много ные из одной удаленной точки пространства внимания, поскольку устройство должно в другую. Дальность действия Flutter превы-
передавать информацию на относительно шает 1 км, но разработчики включили еще и большое расстояние, где она может быть поддержку сотовых сетей, поэтому, размес-
перехвачена. Поэтому передаваемые дан-
тив определенным образом несколько таких ные будут зашифрованы, а Flutter будет устройств, стандартную область покрытия иметь в своем составе криптографический можно расширить.
модуль для хранения и защиты ключей шиф-
Согласно планам компании, после сбора рования.
целевой суммы $80,000 начнется выпуск Проект относится к категории open sourse, серийной продукции. Она будет представле-
то есть весь исходный код и все схемы будут на двумя вариантами: базовая плата Flutter находиться в открытом доступе. Также разра-
Basic стоимостью $20 и усовершенствован-
ботчики планируют выпустить несколько руко-
ная версия Flutter Pro стоимостью $30. Обе водств для облегчения процесса проектиро-
платы оснащены ARM-процессором Atmel вания беспроводных систем.
SAM3s.
Flutter Basic Flutter Pro
Diodes создала экономичные переключатели на основе датчиков Холла
Diodes создала экономичные переключатели на основе датчиков Холла
Diodes Incorporated выпустила шесть высо-
коэффективных переключателей на основе датчиков Холла, разработанных для сниже-
ния мощности, потребляемой датчиками положения и приближения в разнообразном потребительском, домашнем и промышлен-
ном оборудовании. Приборы оптимизирова-
ны для работы при напряжении от 1.6 В до 3.6 В, и благодаря наличию спящего режима сис-
темы синхронизации имеют типичный сред-
НОВОСТИ
РадиоЛоцман – август 2013
7
Компенсация
смещения
Усил.
Выбор
диапазона
BSEL
Элемент
Холла
ВЫХОД
GND
V
DD
Управление режимами
сна/пробуждения
и ключ питания
Защелка
и
контроллер
выходного
драйвера
Функциональная схема программируемого переключателя AH1894
ний ток потребления всего 4.3 мкА при напря- МДМ стабилизация устройств позволила жении питания 1.8 В.значительно улучшить их температурную стабильность и устойчивость к механическим В новое семейство микромощных продук-
воздействиям, а также минимизировать тов на основе эффекта Холла вошли бипо-
дрейф во всем диапазоне рабочих темпера-
лярные переключатели среднего уровня тур от –40 °C до +85 °C. Способность выдер-
чувствительности AH1895 и переключатели живать статические разряды до 8 кВ повыша-
высокой чувствительности AH1893, AH1897 и ет надежность конечных изделий и упрощает AH1812. Кроме того, предлагаются програм-
обращение с приборами на этапе произво-
мируемый биполярный ключ AH1894 и высо-
дства.
кочувствительный однополярный (южный полюс) ключ AH3360. Эти простые устро- Дополнительную гибкость при конструи-
йства выпускаются в миниатюрных низкопро- ровании дает программируемый вариант AH1894, позволяющий выбирать один из фильных корпусах X1-DFN1216-4 (1.2 ? 1.6 ? двух диапазонов чувствительности к магнит-
0.5 мм) и SOT553 (1.6 ? 1.6 ? 0.5 мм).
ному полю с помощью специального вывода Все приборы, за исключением AH1812, BSEL и подстраиваться под различную имеют двухтактные выходы, позволяющие напряженность магнитного поля при различ-
сократить количество внешних компонентов ных расстояниях между датчиком Холла и и упростить топологию печатной платы. При магнитом. Выбор диапазона может выпол-
необходимости логического объединения няться как аппаратными средствами, так и нескольких переключателей можно восполь-
программно, в случае подключения вывода зоваться микросхемой AH1812, имеющей управления к микроконтроллеру.
выход с открытым стоком.
Компания MathWorks объявила о том, что SPHERES представляют собой сферичес-
пакеты MATLAB и Simulink были развернуты кие спутники размером с шар для боулинга, на борту МКС в качестве составной части которые используются внутри космической проекта НАСА SPHERES – эксперименталь-
станции для отработки набора конкретных ных спутников с функциями удержания син-
инструкций по выполнению космическими хронизированного положения, взаимоде-
аппаратами автономных маневров сближе-
йствия и переориентации.
MATLAB и Simulink развернуты на борту МКС для проекта НАСА SPHERES
MATLAB и Simulink развернуты на борту МКС для проекта НАСА SPHERES
НОВОСТИ
8
РадиоЛоцман – август 2013
и маневрами причаливания к плоскости для подзарядки, а также алгоритмов предупреж-
дения столкновений и поддержания энерге-
тического баланса.
Кроме того, MATLAB будет использовать-
ся в ходе экспериментов при рендеринге в реальном времени трехмерного изображе-
ния спутников, позволяя наземным исследо-
вателям получать лучшее качество визуали-
зации текущего эксперимента и рассматри-
вать происходящее под любым углом. До сих пор единственным средством визуализации была видеосъемка из фиксированного поло-
жения.
«Мы рады, что НАСА сертифицировала и ния и стыковки. Экипаж космической стан- развернула MATLAB и Simulink на космичес-
ции, наземные инженеры и приглашенные кой станции», говорит Джон Фридман (Jon Friedman), руководитель отдела маркетинга ученые планируют обучить SPHERES обслу-
аэрокосмических продуктов компании живанию спутников, сборке космических MathWorks. «Это решение поможет команде аппаратов на орбите, фигурам группового НАСА, работающей над проектом SPHERES, пилотажа космических аппаратов. Использо-
ускорить работу благодаря тому, что более вание MATLAB и Simulink позволит команде разработчиков проанализировать алгорит- сложные алгоритмы и инструменты могут мы, связанныt с управлением взаимной ори- быть отработаны в MATLAB и Simulink и ентацией и удержанием взаимного располо-
после этого использованы непосредственно жения между спутниками, переориентацией на спутниках».
Астронавт НАСА с тремя SPHERES парят в невесомости на Международной Космичес-
кой станции.
Cypress Semiconductor представила новую серию программируемых систем-на-
кристалле (СнК) PSoC1. Самые дешевые и малопотребляющие в семействе PSoC1 мик-
росхемы серии CY8C24x93 оптимизированы для работы в приложениях с батарейным питанием, их энергопотребление в режиме ожидания составляет 1.1 мкА, а в режиме сна – 100 нА. Новые СнК оснащены интерфейса-
ми Full Speed USB 2.0 и SPI, что позволяет быстро и без больших затрат проектировать программируемые коммуникационные мос-ты.
CY8C24x93 PSoC 1 поставляются в раз-
личных корпусах, в частности в корпусе QFN размером 3 ? 3 мм. Микросхемы содержат 10-
разрядный АЦП и два компаратора, а также 16-разрядные таймеры. Сочетание компак-
Cypress представила малопотребляющие СнК PSoC 1 с встроенным модулем USB
Cypress представила малопотребляющие СнК PSoC 1 с встроенным модулем USB
Устройства CY8C24x93 идеальны для быстрой и дешевой разработки приложений с батарейным питанием
НОВОСТИ
9
РадиоЛоцман – август 2013
тных корпусов и аналоговых ресурсов делает сократить время создания и вывода продук-
семейство PSoC 1 идеальным средством ции на рынок, включив пользовательские реализации высокоинтегрированных систем- модули в состав СнК, чтобы расширить ее ных решений с ограниченным пространством функциональные возможности.
для монтажа, выполняющих базовую обра-
Приборы семейства CY8C24x93 постав-
ботку аналоговых сигналов.
ляются с флэш-памятью объемом 8, 16 и Устройства PSoC 1 поддерживаются 32 КБ. Они могут работать в широком диапа-
интегрированной средой разработки PSoC зоне питающих напряжений от 1.71 до 5.5 В.
Designer компании Cypress. Она содержит готовые пользовательские модули, называе-
Цены СнК CY8C24x93 начинаются от мые Virtual Chips, сочетающие функции раз-
$0.50 за штуку при заказе свыше 10,000 ком-
личных микросхем других производителей, и понентов. Получить образцы и приобрести могут заменять их, что позволяет создавать серийную продукцию можно уже сегодня.
собственные решения. Разработчики могут Доступность
Доступность
С мечтой о доступности своего мини-
компьютера для всех и каждого компания SolidRun начала выпуск серии устройств CuBox-i со стартовой ценой $45 за модель начального уровня CuBox-i1. В семейство вошли также CuBox-i2, CuBox-i2ultra и CuBox-
i4pro. Все приборы основаны на системе-на-
кристалле i.MX6 компании Freescale и содер-
жат от одного до четырех ядер ARM, работа-
же идет процесс портирования. Среди про-
ющих на частоте до 1.2 МГц.
граммных средств есть последние версии ядра Linux, XBMC Media Center и многое дру-
гое. Помимо Linux новые компьютеры будут поддерживать одну из наиболее популярных ОС Android 4.2.2 Jelly Bean.
CuBox-i впечатляет низким энергопотреб-
лением и стильным полированным корпусом размером всего 5 ? 5 ? 5 см.
?
Процессор i.MX6 Cortex A9 ARM, имеющий до четырех ядер, работающих на частоте Разработчики сообщили, что открытый до 1.2 ГГц
комплект средств разработки и множество ?
Набор инструкций ARMv7 с поддержкой доступных пакетов программного обеспече-
расширения NEON
ния позволят использовать эти компьютеры в ?
Память DDR-3 объемом до 2 ГБ
самых разных областях, включая встраивае-
?
Видеовыход HDMI 1080p
мые системы, мультимедиа, образование, ?
Мультиформатный аппаратный движок облачные сервисы и человеко-машинные для кодирования и декодирования видео
интерфейсы.
?
Интегрированный процессор обработки Работа над многими программными паке-
видеоизображений
тами с открытым кодом уже завершена, или Основные особенности CuBox-i:Основные особенности CuBox-i:
Выпущен мини-компьютер CuBox-i стоимостью $45
Выпущен мини-компьютер CuBox-i стоимостью $45
SolidRun представила компактный, современный и стильный мини-компьютер, кото-
рый будет по карману каждому
НОВОСТИ
10
РадиоЛоцман – август 2013
?
Графический процессор с поддержкой ционной системы
библиотек OpenGL ES 2.0 и OpenCL 1.1*
?
microUSB для нужд разработки*
?
Ethernet 10/100/1000 Мб/с (гигабитный ?
WiFi 802.11 b/g/n и BlueTooth*
Ethernet доступен только в моделях ?
Встроенные часы реального времени с CuBox-i2ultra и CuBox-i4pro)
батарейным питанием*
?
Два хост-интерфейса USB-2.0
* поддерживается только моделями CuBox-i2ultra и ?
eSata 3 Гб/с*
CuBox-i4pro
?
Инфракрасный приемник и передатчик
Предварительный заказ на ограниченное ?
Оптический аудиовыход SPDIF
количество мини-компьютеров можно сде-
?
Поддержка microSD для хранения опера- лать на сайте продукта cubox-i.com.
дуль с поддержкой технологии SmartWave, Dialog Semiconductor сообщила, что ODM-
который может «один к одному» заменить компания Wistron стала первым покупателем применяемые в настоящее время емкостные ее микросхем DA8901 SmartWave MTIC сенсорные модули, предоставив OEM произ-(Multi-Touch Integrated Circuit – микросхема водителям возможность быстрого выхода на для многоточечных сенсорных датчиков). рынок с новой мультисенсорной технологией MTIC – это первые в мире микросхемы, дела-
при малых рисках, низкой цене и, что самое ющие возможным использование сенсорной важное, без необходимости перепроектиро-технологии FlatFrog при массовом произво-
вания продукта.дстве пользовательских устройств. Исполь-
зуя инфракрасное излучение, распространя-
емое внутри стекла по всей его площади, система может регистрировать и отслежи-
вать множественные нажатия, жесты и дав-
ление от рук в перчатках или от других объек-
тов, предоставляя пользователю возмож-
ность взаимодействия с высококачествен-
ным сенсорным экраном, имеющим характе-
ристик, превосходящие последние емкос-
тные технологии, но при более низкой цене.
Любые другие известные сегодня реше-
ния, основанные на оптике, требуют наличия рамки по краю и не отвечают критериям Windows 8. Микросхема DA8901 поддержи-
вает технологию FlatFrog, которая позволяет производителям получить гладкое решение без рамки, идентичное емкостной сенсорной панели. Однако, в отличие от емкостных Ориентируясь на моноблоки и мониторы устройств, в данном случае не используется массового производства, компания Wistron никаких дорогостоящих слоев оксида индия и разработала 23-дюймовый сенсорный мо-
олова, которые отражали бы и преломляли Wistron начала использовать микросхемы компании Dialog Semiconductor для многоточечных датчиков сенсорных экранов
Wistron начала использовать микросхемы компании Dialog Semiconductor для многоточечных датчиков сенсорных экранов
Wistron обеспечит поставщиков производителей ПК более дешевыми высокопроизводи-
тельными мультисенсорными модулями
Декоративная окраска,
прозрачная для ИК лучей
ИК излучатели ИК детекторы
НОВОСТИ
11
РадиоЛоцман – август 2013
свет от экрана. Кроме того, уникальная спо- обрабатывать сигналы от приемников, коли-
собность с высоким разрешением регистри- чество которых также может доходить до две-
ровать силу нажатия открывает новые воз- надцати.
можности интерфейса пользователя для Типовой ультрабук, планшет или моноблок навигации по графической среде или в играх. будут содержать несколько микросхем MTIC Все это, в сочетании с великолепными впе-
в конфигурации ведущий/ведомый, способ-
чатлениями от просмотра и гарантированной ной перенастраиваться для управления экра-
сертификацией Windows 8, предоставляет нами различного размера. Сенсорный ODM- и OEM-производителям долгожданную модуль Wistron с диагональю 23 дюйма возможность без ущерба для характеристик содержит десять микросхем DA8901, кото-
расширить сферу использования сенсорных рые не только обеспечивают необходимые устройств на те области рынка, на которые характеристики, удовлетворяющие требова-
раньше были ориентированы их более деше-
ниям сертификаций для Windows 8, но даже вые продукты.
превосходят их.
Оптимизированные для экранов с диаго-
DA8901 поставляется в 59-выводном кор-
налью от 11 до 36 дюймов микросхемы MTIC пусе QFN размером 5.7 ? 5.0 мм. Сочетание могут использоваться в современных ноутбу-
малого корпуса и минимального набора внеш-
ках, моноблоках, ультрабуках и мониторах. них компонентов обеспечивает идеальные MTIC поддерживает до 40 одновременных условия для размещения светодиодного излу-
касаний, используя проверенные принципы чателя и приемника рядом друг с другом на сенсорной технологии планарного распозна-
очень узкой и дешевой печатной плате, рас-
вания рассеяния (Planar Scatter Detection – полагающейся по краям дисплея или в вер-
PSD), запатентованной FlatFrog. Технология хней части его рамки, что позволит реализо-
позволяет регистрировать изменения вывать современные дизайнерские реше-
инфракрасного излучения, распространяю-
ния, идеально подходящему для ПК с щегося внутри покрывающего дисплей стек-
Windows 8, планшетных компьютеров и ла, и преобразовывать эти изменения в коор-
ультрабуков. Демонстрацию первых 23-
динаты многоточечных прикосновений.
дюймовых сенсорных модулей на базе мик-
Одна микросхема MTIC может гибко росхем MTIC компании Dialog можно было настраиваться для непосредственного пита-
увидеть на выставке Computex 2013 в Тай-
ния инфракрасных светодиодов в количестве бэе.
до двенадцати штук, или для управления В массовое производство микросхема массивом светодиодов с внешним питанием. DA8901 MTIC будет запущена в третьем квар-
Кроме того, каждая микросхема способна тале 2013 г.
ния, получившую название HiSAT-COT, ком-
Torex Semiconductor разработала новую пания создала приборы с повышенной ско-серию синхронных понижающих DC/DC пре-
ростью реакции на переходные процессы.образователей с выходным током до 1.5 А. Внедрив собственную технологию управле-
От преобразователей, в которых исполь-
зуются стандартные методы управления, новые приборы XC9260/XC9261 отличаются значительно уменьшенной зависимостью флуктуаций частоты генерации от изменений тока нагрузки или входного напряжения.
Диапазон входных напряжений составля-
ет 2.7 … 5.5 В, а выходные напряжения с точ-
ностью ±2% устанавливаются в диапазоне от Torex Semiconductor разработала серию DC/DC преобразователей с повышенной скоростью реакции на переходные процессы
Torex Semiconductor разработала серию DC/DC преобразователей с повышенной скоростью реакции на переходные процессы
SOT-89-5 USP-6C
НОВОСТИ
12
РадиоЛоцман – август 2013
мобильных и иных устройств, содержащих память DDR и процессор.
Время мягкого старта установлено рав-
ным 0.3 мс (типовое значение). Встроенная функция защиты отключает силовой транзис-
тор, если входное напряжение становится равным или ниже 2.0 В. Потребителю пред-
оставлена возможность выбирать приборы либо в корпусе SOT-89-5, либо в миниатюр-
ном корпусе USP-6C размером 1.8 ? 2.0 ? 0.6 мм. Все приборы не содержат свинца или иных материалов, опасных для окружающей среды, и отвечают требованиям директивы RoHS.
?
Технология HiSAT-COT обеспечивает высокую скорость реакции на переходные 0.8 В до 3.6 В. Собственный ток потребления процессы.
при частоте переключения 1.2 МГц не превы-
?
Низкий ток потребления: 15 мкА при часто-
шает 15 мкА. В зависимости от требований те переключения 1.2 МГц.
приложения рабочая частота может быть ?
Возможность выбора частоты генератора: выбрана равной 1.2 МГц или 3.0 МГц. Прибо-
1.2 МГц или 3.0 МГц.
ры работают в диапазоне температур окру-
?
Диапазон рабочих температур от –40 °C до жающей среды от –40 °C до +105°C.
+105°C.
XC9260 постоянно работает в режиме ?
ШИМ, а XC9261, в зависимости от характера Рассчитаны на совместное использова-
нагрузки, автоматически переключается ние с керамическими конденсаторами между ШИМ и ЧИМ, что особенно удобно для типоразмера 1005.
Особенности серии XC9260/XC9261
Особенности серии XC9260/XC9261
XC9260A18D / XC9261A18D
100
908070605040302010
0
0.1 1 10 100 1000 10000
Выходной ток: I (мА)
OUT
КПД (%)
XC9261
XC9260
L = LQM2MPN1R0MGH (1.0 мкГн)
C = 10 мкФ (GRM155R61A106M)
ВХ
C =10 мкФ (GRM155R61A106M)
НАГР
V = 5.0 В ВХ
V = 3.7 В
ВХ
V = 5.0 В
ВХ
V = 3.7 В
ВХ
Компания 3D Robotics (3DR) выпустила квадрокоптер Iris с возможностью автоном-
ного полета по данным GPS. Iris готов к поле-
ту сразу после распаковки, благодаря чемв достижения профессиональной робототех-
ники стали доступны массам.
Iris можно управлять с помощью планшета или телефона с ОС Android (вскоре выйдет приложение для iOS), или же с помощью поставляемого в комплекте девятиканально-
достаточно нарисовать на карте путь, кото-
го пульта радиоуправления. При использова-
рый должен пролететь Iris.
нии мобильного приложения команда на Благодаря широкому углу между передни-взлет и посадку может быть выполнена ми лучами конструкция новейшего квадро-одним прикосновением, а планирование мис-
коптера компании 3DR обеспечивает полный сии осуществляется настолько просто, что Iris начинает продажи полностью готового к полету БПЛА с автопилотом следующего поколения
Iris начинает продажи полностью готового к полету БПЛА с автопилотом следующего поколения
3D Robotics представила полностью автономный и удобный в использовании БПЛА Iris стоимостью $729
НОВОСТИ
13
РадиоЛоцман – август 2013
?
обзор для встроенной камеры. Опционально Крепление для камер GoPro
в комплект поставки может быть включена ?
Поставляется с 9-канальным пультом камера GoPro Hero3. Лучи выполнены из ней-
радиоуправления, заранее запрограмми-
лона Zytel, делающего их износостойкими и рованным для самых популярных режи-
ударопрочными. Они выпускаются различ-
мов полета
ных цветов, и при необходимости их легко и ?
Возможность предварительного програм-
без особых затрат можно заменить.
мирования путевых точек позволяет Iris оснащен высокопроизводительной 32-
выполнять профессиональные миссии, разрядной системой автоматического управ-
подобные картографированию, съемке ления, выполненной на процессоре с ядром сцен для фильмов, научным исследовани-
ARM Cortex-M4, который работает на опера-
ям и другим задачам, требующим повторе-
ционной системе реального времени и ния траектории полета
использует новейшие датчики STMicro-
?
Автоматический взлет и посадка по коман-
electronics. В коде управления квадрокопте-
де Return-To-Launchpoint (возвращение на ром воплощен опыт профессиональной раз-
стартовую точку) выполняются нажатием работки и испытаний, накопленный более одной кнопки
чем за 4 года сообществом, насчитывающим ?
Функция Follow Me (Следуй за мной) свыше 40,000 пользователей. В состав Iris позволяет Iris следовать на расстоянии, также входит плата распределения питания и которое можно изменять, за любой назем-
управления двигателями, позволяющая сни-
ной станцией с GPS-антенной или за зить вес и увеличить полезную нагрузку. Вся одним из приемопередатчиков компании электроника находится под гладкой оболоч-
3DR
кой, обеспечивающей защиту от ударов и ?
Благодаря Geo Fencing можно ограничить хорошую аэродинамику.
дальность действия квадрокоптера, опре-
делив виртуальные границы
?
Несколько вариантов управления: с ?
Открытый исходный код, программное помощью пульта радиоуправления, ком-
обеспечение для наземной станции и пьютера, телефона, планшета
электроника распространяются свободно. ? Это значит, что возможности Iris будут Передача данных по радиоканалу для постоянно совершенствоваться и расши-
мониторинга состояния миссии, сбора ряться благодаря появлению новых про-
данных и управления в реальном времени
шивок
?
Мощное кросс-платформенное програм-
Сделать предзаказ на квадрокоптер Iris мное обеспечение для планирования можно на сайте 3D Robotics, начало поставок миссий и анализа, работающее под запланировано на 16 сентября 2013 года. Windows, OS X и Linux, и позволяющее БПЛА, купленные по предварительному зака-
легко настроить и запрограммировать зу, в первую очередь предназначены для раз-
квадрокоптер
работчиков, которые хорошо знакомы с рабо-
?
С помощью мобильных приложений мож-
той многовинтовых механизмов компании 3D но запланировать миссию, просто нарисо-
Robotics.
вав путь
Особенности БПЛА Iris
Особенности БПЛА Iris
Для защиты самых чувствительных высо- IP4294 выпускаются в безвыводных корпу-
коскоростных дифференциальных интер- сах DFN2510A-10 (SOT1176) размером 1.0 ? фейсов компания NXP разработала уникаль- 2.5 ? 0.5 мм, доработанных для использова-
ный прибор IP4294CZ10 с исключительно ния в высокочастотных цепях. Для оптимиза-
ции целостности сигналов и упрощения трас-
низкой емкостью линия-земля, минималь-
сировки печатной платы входные и выходные ным уровнем взаимопроникновения каналов контакты расположены с противоположных и отличным согласованием емкостей.
NXP создала лучшую в отрасли защиту для интерфейсов USB 3.0
NXP создала лучшую в отрасли защиту для интерфейсов USB 3.0
НОВОСТИ
14
РадиоЛоцман – август 2013
сторон корпуса. Приборы не содержат свин-
ца и удовлетворяют требованиям директивы RoHS.
?
Оптимизированный для использования в высокочастотных цепях корпус DFN2510A -10 (SOT1176)
?
Лучшая в отрасли полная защита систем-
ных микросхем USB 3.0
USB 3.0, eSATA, SATA, HDMI, DisplayPort и ?
Сверхнизкая канальная емкость: 0.5 пФ прочие высокоскоростные интерфейсы в:
(тип.)
?
портативных компьютерах, материнских ?
Исключительно низкое взаимопроникно-
платах и графические картах;
вение каналов: менее –60 дБ на частоте ?
телевизорах и мониторах;2.5 ГГц
??
приводах жестких дисков, цифровых Очень низкое динамическое сопротивле-
фото- и видеокамерах.ние (менее 0.4 Ом) для обеих полярностей
Основные особенности
Применение
Основные особенности
Применение
Очень широкая полоса пропускания диффе-
ренциального сигнала гарантирует неиска-
женное прохождение даже высших гармоник. (1 – дифференциальный режим, 2 – синфаз-
ный режим).
-6
-10
-2
2
S
21
(дБ)
-14
f (МГц)
10
-1
10
4
10
3
11 0
2
10
(2)
(1)
Компания e-con Systems объявила о совместимая камера для ОС Windows и Linux выпуске модели See3CAM_80 – части семе- является устройством типа plug-and-play. В йства See3CAM, в которую входят камеры Windows она определяется как устройство USB3.0 SuperSpeed.DirectShow, а в Linux – как источник захвата изображения V4L2.
See3CAM_80 поддерживает потоковое видео с разрешением до 1080p при съемке с Для выполнения высококачественной частотой 30 кадров в секунду и содержит 8- видеозаписи, анализа видео и проведения мегапиксельный модуль e-CAM80_MI8825 видеоконференций в формате HD камера _MOD с КМОП-датчиком изображения See3CAM_80 поддерживает разрешения OV8825 и функцией автофокусировки. UVC- предварительного просмотра VGA@30, e-con Systems выпустила 8-мегапиксельную Full HD камеру с интерфейсом USB 3.0 и автофокусом
e-con Systems выпустила 8-мегапиксельную Full HD камеру с интерфейсом USB 3.0 и автофокусом
See3CAM_80 создана на базе датчика изображения Omnivision OV8825 и поддерживает потоковое видео формата 1080p при частоте 30 кадров в секунду
НОВОСТИ
15
РадиоЛоцман – август 2013
720p30 и 1080p30. See3CAM_80 способна также записывать потоковое видео с разре-
шением 8 мегапикселей при съемке с часто-
той около 11 кадров в секунду для приложе-
ний, которым требуется полная разрешаю-
щая способность изображения, но более низ-
кая частота смены кадров. Несжатое и пото-
ковое видео передаются через интерфейс USB 3.0 с полосой пропускания 5 Гб/с.
ческий формат 1/3.2”, размер пикселя 1.4 мкм, интерфейс MIPI CSI-2, и поддержи-
вает разрешения 720p60, 1080p60, а также 8 мегапикселей с частотой 24 кадра в секун-
ду.
?
Ток потребления: 520 мА
?
Рабочее напряжение: 5 В ± 250 мВ
?
Угол обзора: 55°
?
Формат вывода данных: YUV2
?
Расстояние до объекта: от 100 мм до бес-
See3CAM_80 идеально подходит для конечности
съемки документов, оптического распознава-
?
Максимальное отношение сигнал/шум: ния изображений при съемке широкофор-
35.7 дБ
матных листов, медицинского и научного ?
оборудования, применяемого при осмотре Размер платы: 65 ? 16 мм
образцов ткани, оценке патологий и микрос-
?
Размеры объектива: 8.5 ? 8.5 ? 5.8 мм
копического анализа, где требуется потоко-
?
Размеры модуля e-CAM80_MI8825_MOD: вое видео высокого разрешения при низкой 24 ? 8.5 ? 7 мм
частоте смены кадров.
?
Динамический диапазон: 70.45 дБ
See3CAM_80 в полной мере использует Камеру See3CAM_80 уже можно приоб-потенциал датчика изображения OV8825 рести по стартовой цене $89.
компании OmniVision. OV8825 имеет опти-
Особенности:
Особенности:
Модуль камерыe-CAM80_MI8825_MOD
Разъем USB 3.0
Входы/выходы
общего назначения
инструмент дляразделки кабеляи снятия изоляции
клеммы
на DIN рейку
и для печатных плат
настоящее немецкое качество
промышленные корпуса
выключатели
датчики
контрольно-измерительноеоборудование
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – август 2013
17
Часть 1
Михаил Русских, tau68@rambler.ru
В
был начат проект RepRap (Replicating Rapid последние годы в связи с возникнове-
Prototyper), целью которого было создание нием рынка недорогих домашних настоль-
самовоспроизводящегося 3D принтера для ных 3D принтеров начала набирать популяр-
создания прототипов. Философия самовос-ность печать трехмерных объектов. Коммер-
производства предполагает распечатку дета-ческие 3D принтеры появились еще в конце лей, позволяющих изготовить такой же при-прошлого века, но из-за высокой цены и круп-
нтер, на котором и были напечатаны эти дета-ных размеров они были недоступны для рядо-
ли. Первая версия RepRap, которая вышла в вого пользователя. Одним из пионеров в 2008 году и получила название RepRap 1.0 области трехмерной печати стала компания «Darwin» (Рисунок 1), уже могла воспроиз-3D Systems. Ее основатель, Чарльз Хулл вести себя более чем на 50%. Осенью 2009 (Charles W. Hull), разработал технологию года появилась модель RepRap 2.0 послойного выращивания трехмерных объ-
«Mendel». В версии 2.0 и последующих пред-ектов из фотополимеризующегося состава, полагается использовать в качестве матери-которая получила название стереолитогра-
фия. Патент на нее был получен в 1986 году. Первый 3D принтер компания выпустила уже в 1987 году. Вскоре начали появляться новые 3D принтеры других компаний, таких как DTM, Stratasys, Z Corporation, а также новые технологии печати трехмерных объектов. К ним можно отнести моделирование методом наплавления (FDM), послойное уплотнение (SGC), селективное лазерное спекание (SLS), электронно-лучевую плавку (EBM) и ряд других менее популярных технологий.
До середины прошлого десятилетия 3D принтеры, большинство из которых весило несколько сотен килограммов и имело разме-
ры крупногабаритного шкафа, использова-
лись для выполнения заказов промышлен-
ных предприятий и проектных организаций и не были известны широкой публике. Но в 2006 году доктором британского Университе-
та Бата Адрианом Боуером (Adrian Bowyer) 3D принтеры:фабрика на столе
Приводится краткая история развития 3D печати, рассматриваются основные эле-
менты 3D принтеров, дается информация о расходных материалах, используемых в 3D принтерах, поясняются основные принципы работы. Перечислены основные характе-
ристики нескольких 3D принтеров ценового диапазона выше $1000.
Рисунок 1. RepRap 1.0 «Darwin».
В
СТАТЬИ
18
РадиоЛоцман – август 2013
ала для печати различные металлы и спла- лек, соединенных пластиковыми деталя-
вы. Помимо этого, вместо экструдера пласти- ми, как, например, в моделях RepRap, а ка рассматривается возможность примене- может являться основой для полноценно-
ния различных наконечников, таких как го корпуса, выполненного, в основном, из лазер, бормашина, паяльник. Это позволит листов металла, фанеры или оргстекла.
осуществить полное самовоспроизведение.
2. Печатающий элемент (Рисунок 2) – сер-
Проект RepRap, по сути, начал револю-
дце 3D принтера. Он состоит из экструде-
цию в 3D печати, которую сравнивают с рево-
ра и модуля, который называется hot end люцией 1970-х годов в компьютерной сфере. (горячий конец). Экструдер предназначен В то время стали появляться первые обще-
для приема расходного материала и про-
доступные персональные компьютеры. талкивания его для дальнейшего плавле-
Нынешняя революция создала целый рынок ния. Как правило, он состоит из корпуса, недорогих настольных 3D принтеров, на кото-
двигателя, шестерен, прижимного ролика ром представлено большое количество раз-
и толкающего болта с насечками. Hot end нообразных моделей таких фирм, как 3D выполняет роль термобарьера и состоит Systems, Z Corporation, Dimension, MakerBot, из нагревателя, термистора и сопла. Обыч-
Ultimaking, EOS, Cubify и других. Наиболее но в непосредственной близости к печата-
заметные модели будут рассмотрены в этом ющему элементу располагают вентилятор материале ниже, а пока стоит затронуть для оптимального охлаждения. Некото-
общие вопросы, связанные с настольными рые модели принтеров могут содержать 3D принтерами, чтобы лучше понять, что они два или даже три печатающих элемента.
из себя представляют.
3. Платформа, называемая также плос-
костью для печати, кареткой или столом, определяет размеры печати по осям X и Y. Платформа может быть как с подогревом, Домашние 3D принтеры, как правило, так и без, что определяет тип пригодного состоят из следующих основных элементов: для печати материала.
рамы, печатающего элемента, платформы, шаговых двигателей с направляющими и 4. Двигатели (Рисунок 3), направляющие, электроники.
а также различные ремни и шестерни позволяют перемещать печатающий эле-
1. Рама является конструкционной осно-
мент и платформу в соответствии с требу-
вой принтера, на которой непосредствен-
емыми координатами по осям X, Y и Z. но крепятся направляющие с двигателями Используются шаговые двигатели, в и устанавливается электроника для управ-
основном модели с моментом удержания ления процессом печати. Рама может 2 – 5 кг/см.представлять собой набор резьбовых шпи-
Основные элементы 3D принтера
Рисунок 2. Двойной печатающий элемент: вид с верхнего (слева) и нижнего (справа) ракурсов
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – август 2013
19
далеко не все представленные на рынке модели. Основной недостаток использова-
ния такого пластика – необходимость подо-
грева платформы. ABS применяется для изго-
товления деталей автомобилей, корпусов бытовой техники, мебели, канцелярских изде-
лий, сантехники, игрушек и сувениров.
Вторым по популярности считается PLA (полилактид). Это экологически чистый про-
дукт, сырьем для производства которого могут служить такие возобновляемые пище-
вые ресурсы, как кукуруза, сахарный трос-
тник, сахарная свекла. Температура плавле-
ния этого пластика составляет 170 – 180 °С. Для печати таким материалом не обязателен подогрев платформы. PLA также характери-
зуется высокой прочностью и надежностью. Но при воздействии сильных нагрузок детали из ABS и PLA будут вести себя по-разному. Деталь из PLA будет подвергаться деформа-
ции, то есть гнуться и сжиматься, в то время 5. Электроника в 3D принтерах представ-
как модель из ABS будет трескаться, то есть ляет собой, как правило, плату с управля-
разрушаться. Основным недостатком PLA ющим микроконтроллером и плату для является его недолговечность. Поскольку он управления шаговыми двигателями. Нап-
изготавливается из натуральных материа-
ример, в принтерах семейства RepRap в лов, жизненный цикл напечатанной модели качестве управляющей платы использует-
не превышает 1 – 2 лет, после чего она начнет ся Arduino Mega 2560, а вращать двигате-
разлагаться. PLA применяется главным обра-
ли позволяет плата RAMPS с установлен-
зом для производства посуды.
ными на ней драйверами шаговых двига-
Кроме перечисленных видов термоплас-
телей. Поскольку RepRap является откры-
тика, в некоторых моделях могут использо-
тым проектом, вся документация на эти ваться также следующие: PVA (поливинила-
платы находится в открытом доступе. цетат), PCL (поликапролактон), PP (полипро-
Довольно популярной является также пилен) и HDPE (полиэтилен).
плата Sanguinololu, представляющая собой сочетание Arduino-клона Sanguino и контроллера двигателей Pololu. Также получили широкое распространение платы Generation Electronics различных Современные настольные 3D принтеры, версий.
использующие технологию FDM, фактически представляют собой станки с числовым про-
граммным управлением (СЧПУ). Созданная в графическом редакторе трехмерная модель Большинство принтеров поддерживает должна быть сохранена в файле с расшире-
печать двумя видами термопластика: ABS и нием stl (хотя программное обеспечение неко-
PLA. ABS-пластик (акрилонитрилбутадиен-
торых принтеров может работать и с другими стирол) является продуктом нефтехимичес-
форматами, например, 3ds или obj). В таком кой промышленности и характеризуется файле информация об объекте хранится в повышенной ударопрочностью и долговеч-
виде списка треугольных граней, описываю-
ностью. Он не токсичен и не имеет запаха. щих его поверхность, и их нормалей. Далее в Также он стоек к моющим средствам и щело-
специальной программе-слайсере, которая чам. Однако, его температура плавления должна поставляться вместе с принтером довольно высока – примерно 220 – 240 °С. или быть выложена в сети Интернет, необхо-
Хотя ABS-пластик является самым распрос-
димо переконвертировать данные из форма-
траненным расходным материалом для та stl в G-код. Этот код, разработанный для настольных 3D принтеров, его поддерживают управления СЧПУ, предоставляет принтеру Принцип работы настольных 3D принтеров
Расходные материалы
Рисунок 3. Шаговые двигатели NEMA 17.
СТАТЬИ
20
РадиоЛоцман – август 2013
координаты, на которые он должен перемес-
тить свои рабочие элементы на конкретном Этот принтер (Рисунок 5) был выпущен шаге работы. В слайсере до генерации G-
подразделением 3D Systems фирмой Cubify. кода можно настроить параметры печати Он отличается большой рабочей областью, (Рисунок 4), такие как, скорость движения печатающей головки, коэффициент заполне-
довольно высокой точностью печати и воз-
можностью использования как ABS, так и ния детали, температуру плавления и многое другое.PLA. Передача данных может осуществлять-
ся по интерфейсу USB 2.0 или по беспровод-
ному каналу Wi-Fi. На выставке потреби-
тельской электроники CES 2013 CubeX был признан лучшим среди 3D принтеров. На сего-
дняшний день доступны три модели: CubeX с одним экструдером, CubeX Duo с двумя экс-
трудерами и CubeX Trio с тремя экструдера-
ми. Наличие нескольких экструдеров позво-
ляет печатать разноцветные модели. Однако все преимущества этого принтера компенси-
руются его высокой стоимостью.
После получения G-кода модель отправ-
ляется на печать. Непосредственно перед печатью принтер нагревает печатающий эле-
мент до требуемой температуры и затем начи-
нает слой за слоем формировать модель, выдавливая экструдером в hot end пластик, где он расплавляется и выходит наружу. ?
Размер рабочей области (CubeX/ CubeX Время создания объекта зависит, в первую Duo/ CubeX Trio): 275/230/185 ? 265/265/ очередь, от таких факторов, как, скорость 265 ? 240/240/240 мм
перемещения головки, размер модели и коэф-
?фициент заполнения этой модели пластиком.
Толщина слоя: 0.1 мм
?
Погрешность по осям X и Y: +/- 1%
3
?
Скорость печати: 15 мм/с
?
Габариты: 51.5 ? 51.5 ? 59.8 см
В этом разделе будут приведены описания ?
Вес (CubeX/ CubeX Duo/ CubeX Trio): 36/ и технические характеристики наиболее рас-
37/38 кг
пространенных настольных 3D принтеров, ?представленных сегодня на российском рын-
Стоимость (CubeX/ CubeX Duo/ CubeX ке. Это поможет конечному пользователю Trio): $2799/$3299/$4399
сориентироваться при покупке такого устро-
йства, поскольку различные модели имеют разную скорость печати, толщину слоя и рабо-
Принтер (Рисунок 6) разработан компани-
чую область, а диапазон их цен достаточно ей MakerBot. Он является усовершенство-
широк. 3D принтеры будут представлены в ванной версией уже снятой с производства порядке убывания цены. Следует учитывать, MakerBot Replicator, к которой, однако, произ-
что указанные ниже цены установлены про-
водитель поставляет детали и предоставляет изводителями или их непосредственными техническую поддержку. Replicator 2 получил торговыми представителями, и в отечествен-
много хвалебных отзывов, а также награду от ных магазинах могут быть увеличены на 50% журнала MAKE. Его высокая точность печати, – 150%.
CubeX
Принтеры, представленные на рынке (стоимостью выше $1000)
MakerBot Replicator 2
Рисунок 4. Настройка печати в слайсере ReplicatorG.
Рисунок 5. CubeX Duo.
СТАТЬИ
21
относительно большая рабочая область, возможна печать PCL, HDPE и PP. Ultimaker высокая скорость работы и небольшой вес является принтером с открытым програм-
оправдывают достаточно высокую стои- мным и аппаратным обеспечением, то есть мость. Однако поддержка только PLA являет- потенциально его может собрать каждый. ся существенным недостатком данной моде- Принтер поддерживает двойной экструдер, ли. Сегодня уже доступна модель MakerBot что позволяет печатать двухцветные модели Replicator 2X, которая не сильно отличается разными материалами.
от Replicator 2 по техническим характеристи-
кам, однако, имеет улучшенную конструкцию экструдера, делающую загрузку пластика более удобной, специально обработанную платформу, оптимизированную для качес-
твенной печати ABS, и продуманное охлаж-
дение, позволяющее модели остывать рав-
номерно. Следует отметить, что принтеры серии MakerBot Replicator стали настолько популярными, что китайская компания MBot 3D предлагает немного измененные копии Replicator (выпускается под названием MBot Cube) и Replicator 2 (выпускается под назва-
?
Размер рабочей области: 210 ? 210 ? нием MBot Cube 2) стоимостью $999 и $1399.
220 мм
?
Толщина слоя: 0.01 мм
?
Погрешность по осям X и Y: 0.05 мм
?
Скорость печати: рекомендуемая 150 мм/с, максимальная 400 мм/с
?
Габариты: 34 ? 35.5 ? 39 см
?
Вес: 9 кг
?
Стоимость: €1699 в собранном виде, €1194 за набор
Созданный голландской компанией Felix Printers, этот принтер (Рисунок 8) предлагает ?
Размер рабочей области: 285 ? 153 ? высокое качество при оптимальной цене. Он 155 мм
имеет достаточно большую область печати, ?
Толщина слоя: опционально 0.1/0.27/0.34 но при этом отличается малым весом за счет мм открытой конструкции. В качестве расходно-
го материала можно использовать ABS, PLA и ?
Погрешность по осям X/Y/Z: 0.011/ 0.011/ нейлон. Кроме того, его хвалят за практичес-
0.0025 мм
ки бесшумную работу.
?
Скорость печати: 90 мм/с
?
Габариты: 49 ? 32 ? 38 см
?
Вес: 11.5 кг
?
Стоимость: $2199 – Replicator 2, $2799 – Replicator 2X
Принтер Ultimaker (Рисунок 7), разрабо-
танный нидерландской компанией Ultimaker B.V., имеет высокую точность печати, боль-
шую скорость перемещения рабочих орга-
нов, поддерживает печать PLA и ABS. Также Felix 2.0
Ultimaker
Рисунок 6. MakerBot Replicator 2.
Рисунок 7. Ultimaker.
Рисунок 8. Felix 2.0.
РадиоЛоцман – август 2013
СТАТЬИ
22
Рисунок 10. Rostock MAX.
Рисунок 9. UP! Plus.
?
Размер рабочей области: 255 ? 205 ? 235 мм
Rostock MAX (Рисунок 10) разработан ?
Толщина слоя: 0.05 мм
командой SeeMeCNC на базе прототипа дель-
3
?
Скорость печати: 54 см/ч
та-принтера Rostock, автором которого явля-
ется инженер Иоганн С. Рокхол (Johann C. ? Габариты: 45 ? 50 ? 53 см
Rocholl), родившийся в немецком городе Рос-
?
Вес: 6.7 кг
ток. Дельта-принтеры представляют собой ?
Стоимость: €1399 в собранном виде, €999 разновидность дельта-роботов, рабочий за набор
механизм которых, как правило, состоит из трех рычагов, прикрепленных к основанию, монтируемому над рабочей зоной. Это позво-
ляет печатающему элементу двигаться по Легкий принтер UP! Plus (Рисунок 9) китай-
всем трем осям. Rostock MAX позициониру-ской компании PP3DP способен печатать как ется как принтер с открытым программным и ABS, так и PLA. К сожалению, UP! Plus обла-
аппаратным обеспечением. Оригинальная дает рядом существенных недостатков, дела-
конструкция позволяет печатать модели боль-
ющих другие решения в этом ценовом диапа-
шого объема, поскольку рабочая область в зоне более конкурентоспособными. К основ-
целом превышает 21 литр. Также благодаря ным недостаткам можно отнести невысокую такому способу перемещения печатающей скорость печати, низкую точность и малый головки достигается высокая скорость печа-
размер рабочего пространства. Кроме того, ти – 300 мм/с. Расходными материалами пользователи данного принтера зачастую могут быть ABS и PLA.жалуются на плохо продуманный нагрев плат-
формы, приводящий при печати к заворачи-
ванию краев модели, небольшую жесткость подвижных элементов, что приводит к необ-
ходимости частых калибровок, и на засоре-
ние печатающей головки. Однако, UP! весит всего 5 кг, что делает его одним из самых лег-
ких 3D принтеров на рынке.
?
Размер рабочей области: 28 см в диамет-
ре, 35 см в высоту
?
Толщина слоя: 0.1 мм
?
Точность позиционирования: 0.01875 мм
?
Скорость печати: 300 мм/с
?
Размер рабочей области: 140 ? 140 ? ?
Стоимость: $1000 в собранном виде, $799 135 мм
за набор
?
Толщина слоя: опционально 0.20/0.25/ В следующей части будут рассмотрены 0.30/0.35/0.40 мм
принтеры стоимостью ниже $1000. Также ?
Погрешность по осям X и Y: 0.2 мм:
будет дана информация по общей настройке принтера, повышению качества печати и бес-
?
Габариты: 24 ? 26.6 ? 35.5 см
платным 3D редакторам.
?
Вес: 5 кг
?
Стоимость: $1499
Rostock MAX
UP! Plus
Окончание в следующем номере
РЛ
РадиоЛоцман – август 2013
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – август 2013
23
Адаптроника – промышленные Универсальные пьезоэлектрические приборы будущего «пластырные» преобразователи DuraAct
В современных технических исследовани-
ях разработке самонастраивающихся адап-
Такие пьезоэлектрические компоненты, тивных систем уделяется все больше и боль-
как преобразователи DuraAct, преобразуют ше внимания. Немаловажную роль в этой электрическую энергию в механическую и области играют структуры, использующие наоборот. Они могут применяться в качестве «умные материалы», позволяющие объеди-
высокоточных гибких актюаторов, сенсоров с нять в одном устройстве функции сенсора и высокими динамическими характеристиками актюатора. Эти системы разрабатываются или источников энергии.
для обнаружения изменений в их рабочей среде и реакции на них при помощи ударных воздействий, сил давления или изгиба.
За долгую историю использования в качестве адаптируемого материала пьезоак-
«Пластырные» преобразователи DuraAct тюаторы приобрели особую популярность в представляют собой объединенные в элас-
области мониторинга и активного демпфиро-
тичную композитно-полимерную структуру вания высокочастотных вибраций. Новей-
чрезвычайно компактные элементы, в осно-
шие «пластырные» преобразователи ве которых лежит тонкая пьезокерамическая DuraAct представляют собой компактное фольга, заключенная между двумя проводя-
решение для подобных задач.
Будучи наклеенными на подложку или использованными как самостоятельная часть конструкции, «пластырные» преобра-
зователи DuraAct могут обнаруживать и про-
изводить вибрации или деформации контура в источнике, внутри конструкции. Величина практически используемых отклонений имеет строгую зависимость от свойств под-
ложки и лежит в миллиметровом диапазоне.
DuraAct:пьезоэлектрические «пластырные»преобразователидля промышленностии научных исследований
PI Ceramic GmbH
СТАТЬИ
24
РадиоЛоцман – август 2013
щими пленками. Таким образом, хрупкая пье- Стандартные «пластырные» преобразо-
зокерамика оказывается одновременно пред- ватели DuraAct состоят лишь из одного слоя напряженной механически и изолированной пьезокерамики. Для специализированных электрически, что делает ее настолько про-
приборов предусмотрена возможность изго-
чной, что такие модули могут применяться на товления многослойных устройств. В актюа-
изогнутых поверхностях с радиусом искрив- торах увеличение числа слоев повышает ления до 20 мм. «Пластырные» преобразова- генерируемую силу при одном и том же при-
тели приклеиваются на поверхность и могут ложенном напряжении. При независимом использоваться для различных целей.подключении слоев можно одновременно использовать функционал и сенсора, и актю-
Даже в приложениях с высокими динами-
атора.
ческими характеристиками прочная конст-
Пьезоэлектрические преобразователи рукция обеспечивает надежность, высокую могут быть спроектированы под конкретную устойчивость к повреждениям и наработку на задачу, в том числе и в виде массива несколь-
9
отказ более 10 циклов. Скорость износа и ких керамических элементов. Такие индиви-
частота отказов малы, так как твердотельные дуальные изделия могут выпускаться весьма актюаторы не имеют движущихся частей.
эффективно даже маленькими партиями.
В зависимости от приложения, к элек-
«Пластырные» преобразователи DuraAct тронике предъявляются различные требова-
могут вырабатывать электрическую энергию ния. Для управления высокоточным позицио-
из механических колебаний частотой вплоть нером с высокими динамическими характе-
до нескольких килогерц. Этой мощности в ристиками необходим малошумящий широ-
несколько милливатт вполне достаточно, кополосный усилитель. Активное демпфиро-
чтобы питать миниатюрные электронные вание вибраций требует наличия быстрого устройства, например, светодиоды, сенсоры сервопривода с полосой пропускания, доста-
или мини-радиопередатчики для систем уда-
точной для компенсации жесткой связи ленного сбора данных.
между развиваемым усилием и массой конструкции.
PI Ceramic предлагает специализирован-
ные модули усилителей с высоким разреше-
нием для «пластырных» преобразователей При помощи технологии DuraAct достига-
DuraAct, и в любое время может разработать ется высокая гибкость конструкции актюато-
заказные версии, которые будут отвечать ра. Это означает, что преобразователи особым требованиям.
DuraAct также отлично подходят для иссле-
довательских целей и построения прототи-
пов. В дополнение к набору стандартных исполнений возможно изготовление структур произвольной формы для удовлетворения различных требований к геометрии, гибкос-
?
Высокая устойчивость к повреждениям
ти, жесткости или рабочей температуре.
?
Выбор материала и геометрии
?
Четко определённые механические и электрические параметры
?
Малый период освоения производства
?
Компактность
?
Продолжительный срок службы
?
Широкая полоса пропускания
?
Индивидуальные решения
?
Возможность применения на искривлён-
ных поверхностях
Миниатюрные электрические Адаптированная управляющая генераторы для автономных электроника
систем
Заказные варианты исполнения для любых применений
«Пластырные» преобразователи DuraAct – особенности и преимущества:
СТАТЬИ
25
РадиоЛоцман – август 2013
?
Рентабельность
мониторинга технического состояния ?
конструкций. Сами преобразователи Стабильное и проверенное качество
могут быть как частью этих конструкций, ?
Простота использования
так и встраиваться в них
?
Работа в качестве актюатора, сенсора и ?
Быстрое переключение:
источника питания
Преобразователи DuraAct обеспечивают ?
Многослойный модуль, например, для малое время отклика и длительный срок комбинации актюатор-сенсор
службы, поэтому являются идеальными ?
Высокая гибкость керамических элемен-
актюаторами для подобных задач.
тов
«Пластырные» преобразователи DuraAct обеспечивают очень широкую полосу пропус-
кания. В сочетании с необходимой элек-
троникой они могут использоваться в качес-
?
Применение для демпфирования виб-
тве позиционеров с высокими динамически-
раций:
ми показателями и субмикронной точностью.
Хорошие результаты могут быть достигну-
ты при объединении пьезоэлектрического датчика с сервоконтроллером и управле-
нии внешним демпфирующим механиз-
мом сигналом от датчика.
?
Мониторинг целостности конструк-
ций (SHM):
«Пластырные» пьезопреобразователи DuraAct могут быть использованы для Целые области могут быть обследованы при помощи массива из нескольких модулей, Режим актюатора (Рисунок 2)
Применение пьезопреобразова-
телей: примеры
Режим сенсора (Рисунки 1а и 1б)
Мониторинг целостности конструкций (Рисунок 3)
F
U
Рисунок 1б. В тот же режиме может рабо-
тать массив из нескольких модулей.
F
U
Рисунок 1а. Классическое применение прямо-
го пьезоэффекта. Незначительные дефор-
мации основания вызывают смещение в «пластырном» преобразователе DuraAct и вырабатывают электрический ток, пропор-
циональный смещению. Преобразователи DuraAct могут регистрировать деформа-
ции, вызываемые изгибающими усилиями или давлением, демонстрируя очень высокую точность даже на высоких частотах.
F
U
Рисунок 2. В режиме актюатора «пластыр-
ные» преобразователи DuraAct используют обратный пьезоэффект: они сжимаются при подаче напряжения. Прикрепленные к мате-
риалу подложки, «пластырные» преобразова-
тели DuraAct работают а качестве гибких актюаторых модулей.
U
U
Рисунок 3. Принцип построения систем мониторинга целостности: один «пластыр-
ный» преобразователь DuraAct управляется электронным усилителем (в режиме актюа-
тора) и вызывает вибрации в основании. Массив преобразователей регистрирует вибрации и передает сигналы на соотве-
тствующую управляющую электронику. Сравнение сигнала с эталоном от неповреж-
денной системы дает информацию о состоя-
нии материала основания.
СТАТЬИ
26
РадиоЛоцман – август 2013
прикрепленных к различным точкам повер- датчики, делая возможным создание хности. Также возможен режим активного систем с автономным питанием.
мониторинга, где одна часть преобразовате-
?
Отдельным направлением мониторинга лей используется в качестве актюаторов, а целостности конструкций (SHM) является другая регистрирует генерируемые ими коле-
беспроводной мониторинг. Здесь «плас-
бания. Дефекты в материале конструкции, тырные» преобразователи DuraAct могут такие как микротрещины, обнаруживаются одновременно выступать и в роли датчика посредством сравнения измеренных сигна-
контроля формы, и источника питания для лов с сигналами, полученными от неповреж-
радиопередатчика удаленной передачи денной системы.
данных. «Пластырные» преобразователи DuraAct могут заменить другие решения для источников питания в уже существую-
щих приложениях.
?
Активное демпфирование вибраций:
«Пластырный» преобразователь DuraAct используется как высокоточный сенсор и эффективный актюатор, одновременно регистрирующий и демпфирующий или исключающий нежелательные вибрации, возникающие, например, во вращающих-
ся компонентах. Сигнал сенсора DuraAct может использоваться в качестве источни-
ка энергии для своего же модуля, при этом напряжение питания будет сдвинуто по фазе. Для повышения эффективности создаются многослойные керамические конструкции.
?
Контроль профиля и формы:
Функциональность сенсора используется для регистрации деформации, а функцио-
нал актюатора – для ее компенсации. Полученная система контроля формы обеспечивает исключительно высокую точность, вплоть до субмикронного уров-
ня.
Термин «пьезо» произошел от греческого слова, означающего «давление». В 1880 г. В адаптивных устройствах используется Жак и Пьер Кюри обнаружили, что при прило-
обе функции «пластырных» преобразовате-
жении давления к кристаллам кварца может лей DuraAct – они служат и сенсорами, и актю-
генерироваться электрический потенциал. аторами. Как «умные материалы», они могут Ученые назвали этот феномен пьезоэлектри-
приспосабливаться к различным условиям ческим эффектом. Позже они выяснили, что рабочей среды, таким как ударные возде-
при приложении электрического потенциала, йствия, изгиб или давление. Адаптивные пьезоэлектрические материалы изменяют материалы используются, в частности, для форму. Это явление они назвали обратным снижения вибраций в транспортных сре-
пьезоэлектрическим эффектом.
дствах. Кроме того, возрастает доля их Пьезоэффект используется в датчиках, а использования в машиностроении.
обратный пьезоэффект – в актюаторах.
Пьезокерамические пластины «пластыр-
ных» преобразователей DuraAct напоминают ?
«Пластырные» преобразователи DuraAct конденсатор. Керамика играет роль диэлек-
могут обеспечивать энергией маломощ- трика между металлическими обкладками. ные электронные устройства, например При подаче напряжения внутри керамики Адаптивные системы используют и сенсоры, и актюаторы
Руководство по пьезопреобразователям: «пластырные» преобразователиПринцип работы
Адаптроника
Сбор энергии (Рисунок 4)
F
Рисунок 4. Способность преобразователей DuraAct трансформировать механическую энергию в электрическую позволяет исполь-
зовать их для питания малопотребляющей электроники, делая возможным создание энергонезависимых систем.
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – август 2013
27
Время отклика пьезокерамики на измене-
ние электрического поля или деформацию чрезвычайно мало. Вибрации в килогерцо-
вом диапазоне могут и генерироваться, и регистрироваться. От типа и размеров кера-
мики зависят требуемые напряжения возбуж-
дения и степень сжатия. Зависимость между степенью сжатия и приложенным напряжени-
ем нелинейна. Кривая зависимости сжатия от создается электрическое поле. При подаче напряжения с типичным гистерезисом пока-
напряжения внутри керамики создаётся элек-
зана на Рисунке 7.
трическое поле, вызывающее равномерное поперечное сжатие керамики в направлении, перпендикулярном вектору этого поля (Рису-
Пьезопреобразователи DuraAct работают нок 5). Это свойство называется поперечным в качестве сенсоров с различными полосами пьезоэлектрическим эффектом (эффект d31, пропускания, реагируя на такие механичес-
Рисунок 6).
кие воздействия, как ударная нагрузка, изгиб или давление, а также в качестве высокоточ-
ных позиционирующих или гибких актюато-ров.
Напряженность электрического поля опре-
деляет величину поперечного сжатия. Это является ключевым свойством, обеспечива-
ющим простое управление модулями преоб-
разователей. Когда модули наклеены на осно-
вание, они, в отличие от стандартных актюа-
торов, эффективно передают усилие на всю рабочую поверхность, а не только на выбран-
ные точки. И наоборот, изменения формы «пластырные» преобразователи DuraAct Стандартная конструкция представляет преобразуют в электрический ток, что делает собой пьезокерамическую фольгу с металли-
возможным их применение в качестве сенсо-
зированными поверхностями для электри-
ров или источников энергии.
ческого контакта (Рисунок 8). Толщина фоль-
ги в стандартном варианте составляет 100 … 500 мкм, хотя возможны еще более тонкие слои. Без дальнейшей обработки такие пье-
зокерамические элементы хрупки и сложны в эксплуатации. Встраивание их в полимерную структуру обеспечивает электрическую изо-
ляцию и механическую стабильность. В результате получается пластичный и чрезвы-
чайно надежный модуль.
В варианте исполнения с несколькими слоями пьезокерамики при том же рабочем напряжении можно увеличить развиваемое усилие.
Технология
Рисунок 5. Поперечное сжатие.
Электрод
Керамика
Силовые линии
электрического
поля
Рисунок 6. Эффект d31.
Напряжение [В]
Удлиннение [мкм/м]
200
100
–100
–200
–300
–400
–500
–100 100 200 300 400
Рисунок 7. Гистерезис пьезокерамики.
Электрическая
изоляция,
механическое
преднапряжение
Электрический
контакт
Пьезокерамическая
фольга
Электрод
Рисунок 8. Принцип устройства преобразо-
вателя DuraAct.
СТАТЬИ
28
РадиоЛоцман – август 2013
нстве случаев актюаторы противодействуют Пьезоэлектрические преобразователи упругой структуре, например, при деформа-DuraAct являются твердотельными актюато-
ции пружины или металлической пластины рами, и поэтому не имеют движущихся час-
(Рисунок 10). Если нагрузкой является пружи-
тей. Скорость износа и частота отказов малы. на (график характеристики пружины) с жес-
Электрический контакт обеспечивается пай-
ткостью C, результирующая рабочая точка кой, прижимом или приклеиванием провод-
F
ников к двум контактным площадкам. Раз-
будет находиться на пересечении ее нагру-
дельное подключение нескольких слоев дает зочной линии с характеристикой актюатора возможность разделить функциональности (Рисунок 11). Наибольшая эффективность сенсора и актюатора, что позволяет исполь-
достигается в том случае, когда рабочая зовать преобразователь и как сенсор, и как точка находиться посередине характеристи-
актюатор.
ки.
Актюаторы на основе пьезокерамических преобразователей характеризуются двумя параметрами: блокирующей силой F и сво-
B
бодным смещением S. Когда напряжение U 0
приложено к свободному (не заблокирован-
ному) актюатору, он достигает своего макси-
мального смещения S. Сила, требуемая для 0
полного предотвращения любых изменений длины, называется блокирующей силой F B
(Рисунок 9).
Актюаторы DuraAct обычно наклеиваются на подложку и передают усилие не только на несколько точек крепления, а на всю повер-
хность. В такой конфигурации комбинация DuraAct и подложки действует как гибкий актюатор. Гибкие актюаторы обеспечивают высокую скорость, точность и повторяемость отклонения и используются в широком спек-
тре приложений, например, в принтерах, кла-
График зависимости смещения актюатора панах и в текстильной промышленности. Пре-
от приложенной силы называется характе-
образователи DuraAct основаны на обратном ристикой актюатора (Рисунок 11). Обычно пьезоэффекте, следовательно, сжимаются она совпадает с линией, соединяющей опи-
санные выше точки с нулевой блокирующей силой и нулевым перемещением. В больши-
Рабочая характеристика
Параметры гибких актюаторов
Рисунок 9. Определение параметров.
U = 0
U ? 0
U ? 0
Актюатор (E )
A
S
0
F
B
Рисунок 10. Приложение усилия пружины к актюатору.
U = 0
U ? 0
S
C
F
Смещение
S
0
S
C
F
F
B
F
Рабочая точка
Сила
Рисунок 11. Характеристическая кривая с нагрузочной линией пружины.
Рисунок 12. Характеристики гибкого актю-
атора.
F
BW
W
0
U = 0
U ? 0
U ? 0
Актюатор (E )
A
Подложка (E )
S
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – август 2013
29
под воздействием электрического поля. Такие актюаторные блоки изгибаются и раз-
Для определения электрической мощнос-
вивают направленную по нормали силу, как ти, требуемой для нормальной работы актю-
показано на Рисунке 12. Для свободного атора, должна быть известна его электричес-
незаблокированного актюаторного блока кая емкость. Типовая емкость преобразова-
перемещение составляет W. Сила, необхо-
0
телей DuraAct имеет порядок нанофарад и димая для уменьшения смещения до нуля приводится в технических описаниях. называется блокирующей силой актюаторно-
го блока F. Эта сила существенно меньше Емкость C зависит от типа пьезокерамики, ее BW
толщины и площади. Для оценки средней блокирующей силы самого актюатора. электрической мощности P необходимо Линия, соединяющая эти две точки, пред-
m
ставляет собой характеристику актюаторно-
знать диапазон рабочих напряжений и часто-
го модуля. На Рисунках 13 и 14 показаны зави-
ту возбуждения.
симости максимального смещения W и мак-
0
симальной блокирующей силы F от толщи-
BW
ны и упругости подложки. Эти графики пока-
зывают реальные отклонения и силы, изме-
где
ренные на подложках длиной 5 мм, изготов-
f – частота
ленных из различных материалов, с наклеен-
ными «пластырными» преобразователями U – размах напряжения
h
DuraAct P-876.A15. Вместе с собственной Максимальная необходимая мощность характеристикой DuraAct, характеристика (Pmax) тогда будет в ? раз больше:
актюаторного блока формирует основу для эффективной оценки эксплуатационных качеств актюатора в конкретном приложе-
нии. Поэтому PI Ceramic приводит эти кривые во всех технических описаниях.
Требования к питанию
1.41.21.00.80.60.40.20.0
0 1 2 3 4 5 6
Толщина подложки [мм]
Отклонение W [мм]
сталь (210 ГПа)
алюминий (70 ГПа)
пластик (5 ГПа)
U = 1000 В
Рисунок 13. Свободное перемещение гибких актюаторов.
70
60
50
4030
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6
Толщина подложки [мм]
Блокирующая сила F [Н]
BW
сталь (210 ГПа)
алюминий (70 ГПа)
пластик (5 ГПа)
U = 1000 В
Рисунок 14. Блокирующая сила гибкого актю-
атора.
,UfCP
2
hm
???
.PP
mmax
???
СТАТЬИ
30
РадиоЛоцман – август 2013
МАСТЕР-ЛОМАСТЕР
Bluetooth адаптер OBD-II
Michael Dunn
EDN
Я
не так тесно связан с обслуживанием Я думал, что это будет одно из тех автомобилей, чтобы иметь собственный ана- устройств, половинки корпуса которых очень лизатор OBD-II. Однако, увидев в продаже легко защелкиваются и очень тяжело разъе-
китайские USB и Bluetooth адаптеры за 9 – 20 диняются. Но нет, я обнаружил четыре винта.
долларов, я не смог отказать себе в покупке.
На самом деле, мой интерес к возможнос-
тям OBD был вызван постоянно горящей иди-
отской лампочкой «Проверь двигатель», ука-
зывающей на пропуск зажигания в цилиндре. Я обнаружил, что китайцы предлагают мно-
жество проводных и беспроводных адапте-
ров, и, в конце концов, купил один из них на сайте с восхитительным названием Banggood. Я знал, что устройство могло не работать, но, слыша о нем много хороших Первый взгляд на внутренности устро-
отзывов, полагал, что рискую не слишком йства удивляет высоким общим качеством сильно.
сборки:
Как и следовало ожидать, устройство рабо-
тало, по крайней мере, достаточно хорошо, чтобы сообщить мне код ошибки и позволить погасить, наконец, осточертевшую лампу. Затем любопытство взяло верх, и мне захоте-
лось увидеть, что там внутри. Пытливому читателю отдаю инициативу выяснить стои-
мость комплектующих. Я не понимаю, как им удалось это сделать таким дешевым.
Итак, начнем изучать наш гаджет. При включении устройства светодиоды зажигают-
ся, но назначение каждого из них неизвестно. Существуют подобные устройства примерно втрое меньшего размера без светодиодов.
Глядя на то, что я назвал нижней стороной платы, можно обнаружить приемопередатчик CAN Microchip MCP2551, кварцевый резона-
тор 4 МГц, LDO стабилизатор на 3.3 В AMS1117 компании Advanced Monolithic Systems, пять светодиодов вдоль верхнего края платы и стабилизатор 5 В 78M05 слева внизу. Два диода справа от стабилизатора Я
СТАТЬИ
31
РадиоЛоцман – август 2013
почему-то заставили меня подумать о варак- Два разъема не выровнены по одной линии, торе, но кодировка, скорее всего, указывает даже, несмотря на наличие у них припаянных на стабилитроны 6.8 В.к плате «ушей». Я полагаю, что неустанов-
ленный чип предназначен для преобразова-
теля последовательного интерфейса в USB, используемого в проводной версии платы. Большая микросхема PIC18F25K80 – отнюдь не копеечный компонент с 32 КБ флеш-
памяти, 3.5 КБ RAM, 1 КБ EEPROM, интер-
фейсом CAN, 12-разрядным АЦП и произво-
дительностью 16 MIPS. Только она одна стоит порядка $2, да и то, при закупке прилич-
ными партиями.
Остался отвратительно спаянный модуль Bluetooth с синей паяльной маской. Три вер-
хних контакта с левого угла модуля даже не припаяны! А должны ли? Обязательно срав-
ню с купленным мною оригиналом.
Среди микросхем модуля Bluetooth видна Качество пайки и общего изготовления FM24C64. Как я думаю, здесь должна была просто отличные. Единственные остатки находиться обыкновенная EEPROM емкос-
флюса видны на запаянных в отверстия выво-
тью 64 Кб, но, по какой-то причине, оказалась дах, которые ведут нас на противоположную экзотическая FRAM! Это первая живая строну платы:
FRAM, которую мне довелось увидеть. Чип справа от FRAM озадачил меня. Может быть, вы сможете понять, что это такое. А вот мик-
росхема в нижнем правом углу – это RDA5869 компании RDA Microelectronics – Bluetooth система на кристалле с контрол-
лерным ядром ARM7, изготовленная по нор-
мам 55 нм.
Многие компоненты маркированы датой текущего года, свидетельствующей о том, что гаджеты не сняты с производства. У меня сло-
жилось впечатление, что прошивки этих деше-
вых модулей на самом деле могли быть заи-
мствованы из оригинальных устройств, но я не могу сказать, насколько они совместимы с каждой из моделей автомобилей, учитывая многочисленные мутации спецификаций стан-
Здесь обнаруживается самое интересное. дарта OBD-II, произошедшие за долгие годы Начнем с примитивного. Пластмассовый его существования. Однако для моей Тойоты корпус TO-92 для монтажа в отверстия ока-
1998 года это было как раз то, что нужно.
зался старым добрым регулятором LM317. РЛ
СТАТЬИ
32
РадиоЛоцман – август 2013
Экраны – ваши друзья,кроме случаев, когда…
Steve Hageman
EDN
И
нашу схему. Эти конструкции могут быть нженеры любят ставить экраны в схе-
совершенно различными, начиная от подо-мах, чаще всего в качестве меры защиты от бия консервной банки для ТВ тюнеров, про-сигналов, приходящих из внешнего мира стых литых пластиковых деталей, покрытых внутрь и нарушающих работу наших схем. Но проводящим материалом, до дорогостоящих экраны также предотвращают выход внут-
цельных алюминиевых обработанных на ренних сигналов, что по-настоящему радует станке конструкций, изготовленных на заказ людей, ответственных за электромагнитную для наших конкретных плат.
совместимость.
Устанавливая на плате экран, мы создаем Даже в низкочастотных схемах экраниро-
проводящую полость, в которой на опреде-вание может избавить от искажений, ленных частотах возникают поперечные элек-обусловленных потоками воздуха и помеха-
тромагнитные колебания (TEM) [2]. Другими ми в сети переменного тока. На более высо-
словами, она начитает резонировать на опре-ких частотах экранирование может обезопа-
деленных частотах.сить от излучений и перекрестных помех. В ВЧ или СВЧ схемах экранирование дает воз-
Эти резонансные колебания обычно явля-
можность создавать радиоприемники, ана-
ются нежелательными, так как мы хотим, лизаторы спектра и другие виды оборудова-
чтобы наш экран предотвращал выход нару-
ния, которое просто не могло бы функциони-
жу электрических полей (и он это делает), но ровать без качественной экранной изоляции на определенных частотах энергия электро-
между различными цепями схемы, работаю-
магнитных волн внутри экрана становится щими на высоких и промежуточных частотах.
довольно высокой. Вот тут-то и могут начать-
ся наши проблемы.Так что же может пойти не так? Ну, 10 лет назад – не так много. Мы все еще работали на Предсказать, на каких частотах проявится частотах до 2.5 ГГц практически во всех стан-
это явление, возможно с использованием дартных устройствах беспроводной связи. И несложной математики [2].
улучшить ситуацию в большинстве случаев Для короба с размерами H, W и L (высота, помогало только экранирование. Тогда мы ширина и длина), где W > L > H, все множес-
считали «обычным высокочастотным» все, тво частот (мод) TEM колебаний может быть что было ниже 3 ГГц, но сегодня мы уже счи-
найдено из следующего выражения:
таем «обычным» то, что ниже 6 ГГц, и можем запросто создавать схемы, работающие на частотах до 6 ГГц, даже в потребительских устройствах [1].
Эта ситуация требует экранирования наших высокочастотных схем не только для где
обеспечения их корректной работы, но еще и размеры указываются в метрах,
для подавления электромагнитных излуче-
резонансная частота в МГц,
ний, которые могут доставить неприятности в полость внутри экрана считается запол-
процессе нормативных испытаний.
ненной воздухом.
Традиционной формой экранирования Переменными a, b и c определяются раз-
являются какие-либо конструкции из прово-
личные моды TEM колебаний – они могут дящего материала, накрывающие собой 222
res
L
c
H
b
W
a
150F
??
?
??
?
?
??
?
??
?
?
??
?
??
?
?
(1)
И
СТАТЬИ
33
РадиоЛоцман – август 2013
принимать только значения 1 или 0. При нали- интерес частоте. Давайте проведем несколь-
чии трех возможных переменных, принимаю- ко реальных тестов. Обычно я использую щих значение 1 или 0, эта простая модель такие миниатюрные экранирующие короба, может быть использована для прогнозирова- которые могут быть припаяны на печатную ния всех возможных TEM колебаний в прямо- плату [3]. Маленький экран, который я регу-
угольном закрытом коробе.
лярно использую, имеет размеры 1.5 ? 1 ? 0.4 дюйма. Подставив эти значения в выражение При проектировании экрана обычно нас (2), мы найдем самую нижнюю частоту моды интересует только наименьшая частота, на TEM, приблизительно равную 7 ГГц.
которой может резонировать полость внутри экрана, поэтому выражение (1) может быть Чтобы проверить это, я собрал тестовую упрощено следующим образом:
плату, состоящую из входного и выходного пробников. Выходной пробник и экран припа-
яны к отрезанному кусочку двухстороннего стеклотекстолита (Рисунок 1).
Длине центральной части пробников спе-
циального внимания не уделялось, за исклю-
Выражение 2 описывает колебание моды чением того, что они были сделаны коротки-
TEM. Переменные a и c из выражения (1) 101
ми по отношению к длине электромагнитных равны единице, а b – нулю. Как вы можете волн (<< ј длины волны на интересующих догадаться, это наибольшая диагональ экра-
нас частотах) и установлены по краям коро-
нирующего короба. И величина, обратная ба, в общем-то, произвольным образом. Края длине этой диагонали, будет пропорциональ-
короба были выбраны для размещения зон-
на искомой частоте.
дов по той причине, что, возможно, такое рас-
Выражение (2) может использоваться для положение соответствует наилучшей ожида-
вычисления наименьшей частоты, на кото-
емой изоляции внутри экрана, и, кроме того, рой начнет резонировать прямоугольный края могут служить моделью входов и выхо-
экран.
дов конкретной схемы.
Теперь у нас есть способ увидеть, начнет ли наш экран резонировать на какой-либо достаточно низкой, представляющей для нас Пора приступать к реальным измерениям. Векторный анализатор цепей (ВАЦ) портами Теория и практика испытаний
22
res
L
1
W
1
150F
??
?
??
?
?
??
?
??
?
?
(2)
Рисунок 1. Чтобы проверить эту теорию, я припаял металлический экран размером 1.5 ? 1 ? 0.4 дюйма на кусочек стеклотекстолита. Для подключения входного и выходного сиг-
налов я также припаял слегка модифициро-
ванные разъемы SMA, чтобы получить дос-
туп к пространству внутри экрана. Разъемы действуют как маленькие емкостные зонды и позволяют нам получить количественную характеристику происходящего внутри экра-
на, подключив их к векторному анализатору цепей.
Рисунок 2. Обратная сторона тестовой платы с разъемами SMA, которые будут подключаться к векторному анализатору цепей.
Рисунок 3. Внешний вид тестовой установ-
ки с установленным на экраном.
СТАТЬИ
34
РадиоЛоцман – август 2013
1 и 2 был подключен между разъемами. Почему это нас волнует? Есть несколько После этого была проведена серия измере- причин. Во-первых, если рабочая частота ний параметра S21.устройства совпадает с частотой одного из этих пиков, возросшая связь может вызвать Первый график на ВАЦ был получен со паразитные колебания. Эти колебания могут снятой крышкой, и он демонстрирует естес-
оказаться вне интересующего вас диапазо-
твенные связи между входным и выходным на, но если ваш усилитель работает на какой-
пробником (Рисунок 4). Эту схему можно то высокой частоте, есть вероятность, что грубо смоделировать при помощи небольшо-
они окажут негативное влияние на его работу го конденсатора, включенного последова-
и на более низких частотах.
тельно с резистором между пробниками внут-
Однажды я столкнулся с многокаскадным ри экрана. На низких частотах связь очень усилителем, в котором, как только его закры-
мала, в то время как на высоких частотах она вали экраном, возникала устойчивая генера-
возрастает и в конечном итоге устанавлива-
ция за пределами рабочего диапазона. Вы ется на постоянном уровне.
можете никогда не увидеть этого из-за недос-
Излишне говорить, что малейшее измене-
таточного усиления ВАЦ или особенностей ние положения емкостных пробников внутри его развертки, но это явление повлияет и на экрана будет четко отражено в ответной реак-
рабочую точку усилителя, и на его гармоники, ции. По мере их сближения связь будет воз-
что скажется на работе связанных с ним растать. Однако пробники припаяны к плате, цепей.
и перемещаться не могут, поэтому сравнение С другой стороны, если ваша схема рабо-
результатов будет корректным.
тает на частотах этих резонансов, вполне Как можно увидеть на Рисунке 4, при уста-
возможно, что вы «прогоняете» частоты новке крышки на место наш замечательный сквозь точки резонанса. Тогда вы будете наблюдать все виды необъяснимых прова-экранирующий короб превращается в слож-
лов мощности (также называемых «suck ную резонансную структуру с несколькими outs»).
резонансами (пики и провалы). Выражение 2 Третья проблема может возникнуть, когда предсказывало, что первый резонанс должен среди рабочих частот вашей схемы есть час-
произойти на частоте около 7 ГГц. И, тоты, близкие к резонансным (или просто действительно, первый пик находится имен-
сильные широкополосные связи). Это приво-
но там. На этом пике связь между входом и дит к значительному увеличению энергии выходом увеличилась более чем на 30 дБ.
10
0
–10–20–30–40–50–60–70–80
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
Отклик (дБ)
Частота (ГГц)
ОткрытыйС крышкой
Экранирующий короб 1.5” ? 1” ? 0.4”
Открытый и с крышкой
Рисунок 4. Синим цветом показана снятая с помощью ВАЦ зависимость между выходом и входом при снятой крышке экранирующего короба. Она отображает ожидаемое поведение емкостной связи вплоть до очень высоких частот. Красная кривая показывает, что происходит под закры-
той крышкой, которая превращает нашу скучную печатную плату в высокорезонансную и слож-
ную полую структуру с несколькими резонансами.
СТАТЬИ
35
РадиоЛоцман – август 2013
Home Depot, работают на частотах 5-8 ГГц. внутри экрана и может вызвать сбои, Электроника весьма банальна, если ее можно обусловленные возросшим выходом элек-
приобрести в Home Depot.
тромагнитных помех за его пределы.
2. См. любой ВУЗовский учебник по полям и вол-
Я уверен, что существует бесчисленное нам для углубленного объяснения данной множество других проблем. Здесь перечис-
тематики, например, «Lines, waves and лены только те немногие, что доставили antennas», Robert Brown и др., 1973
неприятностей мне.
3. Поставщик экранов, которые были использо-
ваны в этом примере, компания Leader Tech, www.leadertechinc.com
1. Беспроводные маршрутизаторы стандарта 802.11, которые можно приобрести в сети Ссылки
РЛ
СТАТЬИ
36
РадиоЛоцман – август 2013
Рынок DRAMвступает в пору зрелости…43 года спустя
Nat Bowers
Electronic Specifier
04
Источник: IC Insights
05 06 07 08 09 10 11 12 13
прогноз
$0
$5
$10
$15
$20
$25
$30
$35
$40
$45
0%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
Объем продаж($ млрд.)
Капиталовложения($ млрд.)
04
32.6%
38.3%
44.4%
57.7%
37.6%
16.7%
28.9%
30.5%
19.4%
11.9%
9.1
10.2
15.5
18.7
9.7
3.9
11.4
9.0
5.1
4.0
27.9
26.6
35.1
32.4
25.8
23.6
39.4
29.5
26.3
33.7
Капиталовложения в производство
DRAM в % от объема продаж
Миллиардов долларов
Капиталовложения в производство DRAM в % от объема продаж
Капиталовложенияв % от объема продаж
В 1970 году Intel представила первую микросхему динамической памяти. Теперь, 43 года спустя, повзрослевший рынок динамических ЗУ, наконец, достиг точки, в которой оста-
лись только три основных поставщика Samsung, SK Hynix и Micron (недавно купленный компанией Elpida). Согласно отчету аналитической компании IC Insights, характерным признаком зрелости рынка является тот факт, что прогнозируемый объем капиталов-
ложений в 2013 году составит $4.0 млрд. Это лишь немногим больше, чем $3.9 млрд., потраченные в 2009 году в самый разгар великой рецессии.
П
о прогнозам аналитиков в текущем году гических процессов привело к постоянному оборот рынка микросхем динамической памя- росту цен в 2013 году. В течение года средние ти (DRAM) составит $33.7 млрд. Это означа- отпускные цены DRAM, согласно прогнозам, ет, что капитальные затраты в процентах от подскочат на 40%, что повлечет за собой рост объема продаж опустятся до самого низкого общего рынка DRAM на 28%.
за все время значения в 11.9% (см. рисунок). Возможность вкладывать огромные сре-
Снижение инвестиций в развитие произво-
дства в строительство новых производствен-
дства DRAM и совершенствование техноло-
ных мощностей или в модернизацию сущес-
П
СТАТЬИ
37
РадиоЛоцман – август 2013
твующих фабрик стала недоступной практи- После огромных вложений во внедрение технологий 50 нм и 40 нм на линиях по произ-
чески всем поставщикам, кроме ведущих водству пластин 300 мм, обосновавшиеся на изготовителей DRAM. При стоимости новой Тайване поставщики испытывают острый фабрики порядка $5 млрд. продолжать недостаток наличных средств. Столкнувшись инвестиции в основные средства в этом году с прессингом мировых лидеров рынка DRAM, будут способны только Samsung, SK Hynix и игроки второго плана, такие, как Nanya, новая компания Micron-Elpida.
Powerchip и Winbond для возрождения своего У Samsung всегда был крупнейший в бизнеса вынуждены искать нишевые рынки.
отрасли DRAM бюджет капиталовложений, В пятилетний период с 2004 по 2008 год что позволяло компании снижать цены и пред-
средние капиталовложения в процентах от лагать новые и улучшенные продукты быс-
продаж составили 42.1%. Напротив, на трее, чем конкуренты. В период с 2010 по последующие пять лет с 2009 по 2013 год 2013 годы совокупные капитальные затраты прогнозируется сокращение средних капи-
Samsung в сегменте DRAM прогнозируются в тальных затрат до 21.5%. Поскольку инвести-
объеме $10.95 млрд., что намного превыша-
ровать в производственные мощности будут ет суммы, вкладываемые за тот же время способны только ключевые игроки рынка, IC двумя ее ближайшими конкурентами: SK Insights приходит к выводу, что до 2017 года Hynix – $6.1 млрд., Micron – $5.1 млрд. (Капи-
отношение капитальных затрат к объему про-
таловложения вновь образованной компании даж будет оставаться в диапазоне 15-20%, Micron-Elpida в течение четырех лет состав-
что значительно снизит потенциал для ляют приблизительно $7.8 млрд.).
существенных колебаний рынка.
РЛ
СТАТЬИ
38
РадиоЛоцман – август 2013
Контроллерысенсорных экранов
2
с интерфейсом I C
Digi-key
С
енсорные экраны (тачскрины), интегри- движения также заменили механический рованные в ЖК-дисплеи (обычно TFT) или поворотный переключатель JOG, популяр-
являющиеся частью печатной платы, де- ный в ранних моделях iPod. Слайдеры, в кото-
факто становятся неотъемлемой частью рых использовались аналоговые перемен-
пользовательского интерфейса в современ- ные резисторы, тоже заменяются сенсорной ных портативных устройствах. Основанные, технологией.
главным образом, на резистивной или емкос-
Для реализации всех этих возможностей и тной технологии, эти прозрачные или непроз-
гибкости сенсорных интерфейсов требуется рачные поверхности заменяют механические бульшая вычислительная мощность процес-
кнопки и переключатели, обеспечивая сора, позволяющая обрабатывать, декоди-
пользователя дополнительными удобства-
ровать, подавлять дребезг и передавать ми, далеко выходящими за рамки возможнос-
намерения пользователя хост-процессору тей, предоставляемых простым нажатием приложения. Это означает, что нужно либо кнопки.
выбирать более мощный (следовательно, Многими компаниями разрабатываются и более дорогой) процессор, либо использо-
выпускаются специализированные микрос- вать специализированный контроллер.
хемы контролеров сенсорных экранов. На использование в приложениях имеют Основная задача контроллеров – разгрузить право оба варианта. Современные микрокон-
центральный процессор приложения и пред-
троллеры и микропроцессоры, как правило, оставить большую функциональность. Эти имеют высокую производительность и разви-
контроллеры могут увеличить стоимость тую периферию, включая аналого-цифровые конечной системы и требуют немного боль-
и цифро-аналоговые преобразователи, опе-
шей площади печатной платы, но зато они рационные усилители и компараторы, кото-
позволяют разработчикам значительно быс-
рые могут использоваться для реализации трее продвигать на рынок свои проекты, снаб-
примитивного сенсорного интерфейса. Одна-
женные надежным и проверенным сенсор-
ко для оперативного определения и реагиро-
ным интерфейсом.
вания в реальном времени такой подход тре-
В статье мы рассмотрим контроллеры бует написания кода для хост-процессора, и так загруженного функциями приложения. 2
сенсорных экранов с интерфейсом I C.
Следовательно, понадобится больше встро-
енной Flash-памяти для хранения програм-
много кода, больше блокнотной памяти и Сегодня пользовательские интерфейсы ОЗУ, что, в свою очередь, может потребовать далеко ушли от механических переключате-
приобретения более крупного и дорогого мик-
лей и замыкающихся контактов. Жесты для роконтроллера.
масштабирования и прокрутки изображения Размер микроконтроллера, как правило, могут сделать больше, чем любая дискрет-
является основным ограничением для любо-
ная кнопка или переключатель. Круговые го портативного устройства, поэтому крайне По другую сторону подключения
С
СТАТЬИ
39
РадиоЛоцман – август 2013
нежелателен сенсорный интерфейс, для под- порта легко может быть реализован на про-
держки которого требуется много линий вво- граммном уровне.
да/вывода. Практика показывает, что чем Как вы можете ожидать, этот общеприз-
меньше выводов микроконтроллера исполь-
нанный стандарт используется для обмена зуется для выполнения функции, тем лучше данными между специализированным кон-
был организован процесс конструирования. троллером сенсорного интерфейса и хост-
Именно по этой причине для подключения к микроконтроллером с использованием мини-
микроконтроллеру сложных функциональ-
мального количества линий ввода/вывода. ных устройств используются последователь-
Кроме того, стоит заметить, что многие кон-
ные интерфейсы, не расходующие драгоцен-
троллеры тачскринов являются специализи-
ных линий ввода/вывода.
рованными процессорами или системами-
на-кристалле (SoC). Это означает, что они 2
I C – достаточно простой, но эффектив-
оптимизированы для сенсорных интерфей-
ный, двухпроводной двунаправленный сов, но могут выполнять и другие функции интерфейс обмена данными, позволяющий системы, дополнительно освобождая ресур-
периферийным устройствам выполнять слож-
сы центрального процессора.
ные функции, используя лишь две линии вво-
Рассмотрим, к примеру, специализирован-
да/вывода хост-процессора. Этот интерфейс ный микроконтроллер CY8CTST200A-48LTXI настолько прост, что при отсутствии в микро-
компании Cypress, который фактически явля-
2
контроллере встроенного аппаратного I C ется программируемой системой-на-
ЯДРО
СИСТЕМНАЯ ШИНА 1.8/2.5/3 В
LDO
SPI
ведущий/
ведомый
Системное
питание
Порт 4 Порт 3 Порт 2 Порт 1 Порт 0
8K, 16K, 32K FlashПЗУ супервизора
Контроллер
прерываний
Процессорное ядро (M8C)
Сторожевой
таймер
1K, 2K
SRAM
СИСТЕМНАЯ ШИНА
Системный
сброс
Основной внутренний генератор
6/12/24 МГц
Низкоскоростной генератор
Источники синхронизации
I2C
ведомый
Контроль
питания
Цифровые
часы
USB
Три 16-битных
программируемых
таймера
СИСТЕМНЫЕ РЕСУРСЫ
Рисунок 1. Процессор, встроенный в контроллер Cypress True Touch, поддерживает многие алго-
ритмы работы с сенсорными интерфейсами и способен выполнять дополнительные периферий-
2
ные функции. Обмен данными с хост-процессором ведется по шине I C.
40
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – август 2013
кристалле (PSoC). 8-разрядный прибор с тной сигма-дельта алгоритм и вариации час-
ядром M8C и производительностью 4 MIPS, тоты осциллятора.
2запрограммирован на выполнение функций В дополнение к интерфейсу I C контрол-
контроллера сенсорного интерфейса (Рису-
лер снабжен портами USB, SPI и UART. Бла-
нок 1). Микросхема, в которой используется годаря встроенной памяти (32 Кбайт Flash, запатентованная технология True Touch, 2 Кбайт ОЗУ) он может быть адаптирован под содержит источники опорного напряжения, специфические требования сенсорного мультиплексоры, компараторы, таймеры и интерфейса. Скорее всего, для выполнения логику, необходимые для реализации раз-
основного приложения мощности процессо-
личных алгоритмов определения касаний, ра не хватит, но он и не предназначен для таких как интегрирование положительного этого. Прибор больше напоминает програм-
заряда, интегрирование отрицательного заря-
мируемый периферийный чип с встроенным да, последовательное приближение, емкос-
микроконтроллером.
SNS4
KEY 4
VDD
141312
3
KEY 3
KEY 2
CHG
SDA
SCL
2324
2
I C – вход
синхронизации
Cs4
Rs4Rs3
Rs2
Cs3Cs2
QT1060
2
I C – данные
87
2
22
11
KEY 1
Rs1
Cs1
1
DVD
VDDVDD
6
5
2726
IO6IO3
IO4
IO5
1617
SNS4KSNS3K
SNS3
SNS2K
SNS2
SNS1K
SNS1
Vнерег.
Регулятор
напряжения
18
VSS
Изменение
100k
VDD
Rchg
25
RST
100nF
CB1
4
VSS
Линии порта
ввода/вывода
SNS5
KEY 5
15
Cs5
Rs5
9
SNS5K
10
KEY 0
Rs0
Cs0
28
SNS0K
SNS0
21
2019
IO0
IO1
IO2
SDA
SCL
2324
VDD
Автономный режим
Рисунок 2. Помимо средств мониторинга сенсорных кнопок, контроллер Atmel QTouch содержит ШИМ-драйверы с поддержкой функции диммирования светодиодов. Контроль всех сенсорных функ-
2
ций и диммирования осуществляется по I C.
СТАТЬИ
41
РадиоЛоцман – август 2013
необходимые функции: сенсорный интер-
фейс и ШИМ драйверы для управления све-
тодиодами (Рисунок 2).
Технология QTouch основана на цифро-
вом пакетном переносе заряда для опреде-
ления изменения емкости сенсорной кнопки. Для подавления радиочастотных излучений и снижения влияния внешних шумов исполь-
зуются пачки амплитудно-манипулирован-
ных сигналов с расширенным спектром. Одновременно это позволяет уменьшить влияние на чувствительные высокочастот-
ные каскады, используемые в сотовых теле-
фонах. Для оценки возможностей контролле-
ров и разработки приложений компания выпускает несколько отладочных и демо-
нстрационных наборов и программную биб-
лиотеку функций поддержки сенсорного Еще один игрок на арене сенсорных интерфейса (Рисунок 3).
устройств и интерфейсов – компания Atmel с технологией QTouch. В контроллере AT42QT1060-MMUQS39, например, предназ-
Компания IDT выпускает интересный кон-
наченном для применения в смартфонах и троллер LDS6000NQGI8, предназначенный мобильных устройствах, интегрированы две И слайдеры тоже
VDD1
RESETB
TEST
VDDIO
I/F SEL
SHIELD
C1
C0C2C3C4C5C14
VSS1
Коммутационная
матрица
Последовательный
интерфейс
и логика управления
Логика прерываний
и линий ввода/вывода
Источник
возбуждения
500 кГц
ПЗУ
калибровочных
параметров
Регистры
данных и
управления
Ж
LDS6000
Логика сброса
и контроля
питания
Блок
управления
калибровкой
Сигма-дельта
преобразователь
INTB
GPIO
CSB/
A0
SCLK/
SCL
SDI/
A1
SD0/
SDA
Рисунок 4. Сигма-дельта преобразователь емкость-код и коммутационная матрица, встроенная в контроллер Pure Touch, позволяют использовать несколько сенсорных слайдеров, колец JOG и дискретные сенсорные площадки.
Рисунок 3. Демонстрационная плата QTouch Xplained.
42
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – август 2013
для реализации сенсорных слайдеров и колец. Получившая название PureTouch тех-
нология, используемая в контроллере, осно-
вана на преобразовании емкости в цифровой код посредством работающего на частоте 500 кГц сигма-дельта конвертера и коммута-
ционной матрицы (Рисунок 4).
Важной особенностью контроллера LDS6000N является встроенная схем калиб-
ровки, постоянно оценивающая внешние шумы и изменяющая уровни порогов сраба-
вающий до 12 сенсорных кнопок. Отличи-
2
тывания. Наряду с интерфейсом I C контрол- тельной особенностью MPR121QR2 являют-
лер имеет порт SPI, который может использо- ся встроенные схемы фильтрации и подавле-
ваться в качестве последовательной линии ния дребезга, а также улучшенный механизм связи с хост-микроконтроллером. Для выбо- обнаружения изменений емкости.
ра одного из двух интерфейсов используется Каждая выборка значения емкости срав-
специальный вывод.
нивается с базовым значением для опреде-
Если приложению требуется более высо- ления статуса электрода (есть касание или нет касания). Базовая емкость отслеживает-
кое разрешение и большее количество сен-
ся контроллером автоматически на основе сорных входов, можете обратить внимание изменения фоновой емкости.
на созданный компанией STMicroelectronics контроллер сенсорной клавиатуры Разработчик имеет возможность устано-
STMPE24M31QTR, основанный на техноло- вить пороги срабатывания и время подавле-
ния «дребезга» при касаниях сенсора. Это гии S-Touch. Прибор поддерживает до 24 сен-
необходимо для устранения джитера и лож-сорных входов и может управлять слайдером ных прикосновений из-за помех. Адрес кон-
или колесом с разрешением 256 шагов. Он 2
содержит также 8 блоков ШИМ для управле-
троллера на шине I C конфигурируется, аппа-
ния 16 светодиодами с функциями диммиро-
ратно что позволяет вести арбитраж 2
устройств на шине. Как и другие компании, вания и мигания. Интерфейс I C работает на Freescale предлагает пользователям оценоч-
частоте 400 кГц, а все входные линии снабже-
ные наборы и модули.
ны ESD защитой до 8 кВ. Микросхема имеет также 16 линий ввода/вывода общего назна-
чения и предназначена, в первую очередь, для мобильных телефонов, портативных Сенсорные технологии могут надежно медиа-плееров, ноутбуков и игровых консо-
заменить подверженные механическому лей.
износу механические кнопки и переключате-
ли. Современные датчики касания могут кон-
Компания предлагает оценочный набор фигурироваться в виде простых слайдеров, STEVAL-ICB003V1, содержащий 8 сенсор-
колец и площадок, обеспечивая значитель-
ных кнопок, интерфейс энкодера и четыре ные преимущества для реализации интуи-
семисегментных светодиодных индикатора тивного пользовательского интерфейса и (Рисунок 5). Кроме того, для детального озна-
дополнительные возможности для разработ-
комления с решениями на основе емкостных чиков, снижая, в тоже время, конечную стои-
сенсорных элементов компанией организо-
мость системы. Контроллеры сенсорных вано онлайн обучение.
2
Freescale также выпускает интересную экранов и кнопок с интерфейсом I C снижают микросхему для организации сенсорного нагрузку на основной микроконтроллер при-
интерфейса. MPR121QR2 – представитель ложения и могут выполнять дополнительные второго поколения контроллеров, поддержи-
периферийные функции.
Заключение
Рисунок 5. Оценочный набор STMicro-
electronics представляет собой решение для лицевой панели управления на основе техно-
логии S-Touch.
РЛ
СТАТЬИ
43
РадиоЛоцман – август 2013
ARM догоняет Intel?Система обнаружения пешеходов отвечает на этот вопрос
Ranjith Parakkal, Uncanny Vision
EDN
С
равнение характеристик смартфонов и Поэтому все вычисления выполняются в управляющих ими систем-на-кристалле и самом ЦП, и алгоритмы компьютерного зре-
процессорных ядер в последнее время стало ния, как правило, представляют собой удач-
горячо обсуждаемой темой. В особенности ную смесь обработки чисел с фиксированной теперь, когда Intel пытается потеснить ARM в и плавающей точкой при оптимальном коли-
пространстве маломощных мобильных честве условных переходов, что делает их устройств процессором Atom, а ARM, в свою хорошим инструментом сравнительного ана-
очередь, бросает вызов Intel в серверном лиза характеристик ЦП.
пространстве с процессорами Cortex-A53 и Система обнаружения пешеходов – про-
A57. Уже написано достаточно статей, в кото-
фессиональный термин, обозначающий рых сопоставлялись характеристики смар-
выделение людей из потока видеоизображе-
тфонов, использующих ARM и Atom, но, воз-
ния – одна из актуальных проблем, над реше-
можно, не было ни одной, в которой сравни-
нием которой работают производители авто-
вались бы Cortex-A15, A9 и Intel Core i3 с мобилей, создавая основанные на видеока-
точки зрения практического применения раз-
мерах системы безопасности следующего работчиками. В этой статье я попытаюсь под-
поколения. Наиболее популярным алгорит-
елиться своим опытом работы по оптимиза-
мом обнаружения пешеходов на сегодня ции алгоритмов компьютерного зрения и, в является HOG (Histogram of Oriented частности, систем обнаружения пешеходов, Gradients – гистограмма направленных гра-
и сравнить эффективность реализации алго-
диентов), предложенный Нэвнитом Дэлэлом ритмов на этих трех процессорах.
(Navneet Dalal) и Биллом Триггсом (Bill Говоря простым языком, компьютерное Triggs). Он предлагается в качестве части зрение можно описать, как метод анализа, OpenCV – достаточно хорошо оптимизиро-
извлекающий объекты из видео или изобра-
ванной свободно распространяемой библио-
жения. Хорошо понятными примерами ком-
теки компьютерного зрения с разрешитель-
пьютерного зрения могут быть обнаружение ной лицензией. Однако алгоритм пока недос-
и распознавание лиц.
таточно быстр, чтобы в реальном времени А почему, собственно, для сравнения выполняться на процессорах большинства характеристик процессоров мы выбрали алго-
архитектур.
ритм компьютерного зрения? Дело в том, что Например, при полном поиске людей в эти алгоритмы, с одной стороны, требуют минимальном окне 64?128 пикселей на кар-
очень интенсивных вычислений, а с другой, с тинке формата VGA быстродействие работа-
ростом производительности процессоров ющего на максимальной частоте и одном все активнее проникают в нашу повседнев-
ядре процессора Core i3 оказывается в 13 раз ную жизнь. Для ускоренного выполнения алго-
ниже требуемого. Что еще хуже, из-за боль-
ритмов компьютерного зрения не создано шой потребляемой мощности процессоры каких-либо специализированных движков, Core i3 использоваться в автомобильной про-подобных тем, которые используются при мышленности не могут. По этой причине в обработке графики или кодировании видео, и также требуют больших вычислительных большинстве случаев применяют процессо-
затрат.ры с ядром ARM (Cortex-A8, A9 и, теперь, С
44
СТАТЬИ
РадиоЛоцман – август 2013
Cortex-A9Cortex-A15Core-i3@1.2…
Core-i3@2.9…
0 600 1200 1800 2400
Оригинальный
OpenCV
Си-оптимизация
C+Neon-опти-
мизация
Время в миллисекундах
Уровень оптимизации
Сравнительные результаты в миллисекундах. (Меньшие значения соответствуют лучшим характеристикам).
A15), дополненные ЦСП и ПЛИС. Таким обра- Оптимизация потребляемой мощности зом, самой насущной потребностью сего-
была отключена, чтобы быть уверенным, что дняшнего дня стала глубокая оптимизация ядра тактируются одной частотой. Приложе-
алгоритма HOG. Для оптимизации мы выбра-
ние HOG оставалось однопоточным, так как ли ядро ARM из-за его повсеместной рас-
должно было выполняться на одном ядре. пространенности.
Коды всегда компилировались с высшим Оптимизация алгоритма, в основном, уровнем оптимизации и с разрешенными состоит из двух этапов. На первом этапе флагами SSE и Neon.
выполняется то, что мы называем Си-
оптимизацией, и то, что в наименьшей степе-
ни зависит от типа процессора. Вторым Краткая сводка результатов, полученных шагом мы фокусируемся, главным образом, при использовании алгоритма HOG, приве-
на архитектуре ARM, в первую очередь, на дена ниже. Обнаружились некоторые инструкциях Neon, и, аналогично, на инструк-
довольно любопытные детали.циях SSE для архитектуры x86. Однако базо-
вый алгоритм остается одним и тем же, что позволяет получить корректные результаты сравнения.
Cortex-A15 – 1265 мс
Для наших измерений мы выбрали следу-
Core i3 (1.2 ГГц) – 1107 мс
ющие ядра:
Core i3 (2.99 ГГц) – 439 мс
?
Cortex-A15 – 1.2 ГГц, кэш 2 МБ, ОС Android на плате Exynos 5250 Arndale
?
Cortex-A9 – 1.2 ГГц, кэш 1 МБ, ОС Android Core i3 (1.2 ГГц) – 152 мс
на плате OMAP 4430 Panda
Core i3 (2.99 ГГц) – 74 мс
?
Core-i3 – 2.99 ГГц, кэш 4 МБ, ОС Linux Ubuntu
?
Core-i3 – 1.2 ГГц, кэш 4 МБ, ОС Linux Ubuntu
Cortex-A9 – 340 мс
Кроме того, мы включили дополнительное Cortex-A15 – 138 мс
измерение того же ядра Core i3 на понижен-
ной частоте 1.2 ГГц, чтобы получить еще одну точку на одной частоте с ARM. Мы не тестиро-
Вне всяких сомнений, это доказывает, что вали i5 и i7, отличающиеся, в основном, коли-
A15 почти вдвое превосходит A9 при работе чеством ядер, гиперпоточностью, более высо-
на одинаковой частоте, хотя надо признать, кой тактовой частотой и б?льшими объемами что больший объем кэша второго уровня дает кэшей, и в гораздо меньшей степени набором A15 определенное незаслуженное преиму-
инструкций и самой архитектурой, которые, щество перед A9.
собственно, мы и хотели сравнить.
Результаты
HOG OpenCV Cortex-A9 – 2320 мс
HOG с Си-оптимизацией
HOG с Neon и Си-оптимизацией
О чем говорит статистика
СТАТЬИ
45
РадиоЛоцман – август 2013
Более интересный аспект этих цифр инструкции SSE с использованием дружес-
твенного параллелизму данных кода Си. заключается в том, когда Cortex-A15 и Core i3 Кроме того, процессоры Intel отличаются работают на одинаковой тактовой частоте более высокой тактовой частотой (ядро i7 в 1.2 ГГц, разница в производительности этих турбо режиме может работать на частоте двух процессоров для оригинальной OpenCV 3.8 ГГц) и гиперпоточностью, которые могли HOG оказывается незначительной. В данном бы оказаться полезными в многопоточной случае производительность Cortex-A15 среде.
(1265 мс) всего на 14% ниже, чем Core-i3 Возможно, самым интересным выводом (1107 мс). Однако было бы ошибкой обоб-
из полученной статистики является тот факт, щать этот вывод на все алгоритмы.
что полностью оптимизированной версии HOG при выполнении на Cortex-A15 (139 мс) удалось почти втрое превзойти оригиналь-
ную версию HOG из OpenCV, выполнявшего-
Чтобы быть справедливым к Intel, отме- ся на Core i3 с тактовой частотой 2.99 ГГц тим, что Core-i3 на частоте 1.2 ГГц при (439 мс), несмотря на в 2.5 раза более низкую использовании только Си-оптимизации прак-
частоту и вдвое меньший размер кэша. Этот тически удалось не отстать от A15 с полнос-
результат показывает, что при определенной тью оптимизированным кодом, хотя мы пола-
программной оптимизации Cortex-A15 может гали, что компилятор, возможно, уже проде-
бросить вызов Core i3 и, возможно, даже побе-
лал большую работу, подстраиваясь под дить его в этой игре.
Так действительно ли ARM догоняет Intel?
РЛ
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ
ОКО Архив 4NET ОКО Архив 4NET LE ОКО Архив LITE CF
ОКО Архив АВТО GPS/GSM
ОКО Мобайл 3G
построение простой, надежной, автономной системы видеонаблюдения для частного и коммерческого секторов
видеорегистратор с возможностьюпередачи видео по беспроводным сетям 3G
также в продаже моделиОКО Мобайл и ОКО Мобайл II - передача видео по GSM
специализированный видеорегистратор для автотранспорта
надежно схохраняет и воспроизводит видео- и аудиоинформацию,
маршрут движеня, выполняет охранные функции
во время стоянки и передает информацию по GSM
также в продаже модели
ОКО Архив АВТО и ОКО Архив АВТО GPS
ВИДЕОРЕГИСТРАТОРЫ СЕРИИ “ОКО АРХИВ”
подключение по LAN/internet
сменный жесткий диск
подключение по LAN/internet
встроенный жесткий диск
запись на карту Compact Flash
“Децима”
Москва, Зеленоград, проезд 4922, дом 4, строение 1
тел: +7 (495) 988 48 58
http://www.decima.ru
http://www.decima.ru
СХЕМЫ
47
РадиоЛоцман – август 2013
Адаптивныйтриггер Шмиттаукрощает непослушные сигналы
Michael Dunn
EDN
U3
+
–
U4
+
–
U5
+
–
U2
+
–
D2
+
V+
R61M001%
R9
U1
+
–
D1
C2
10
R2
100K
R11
1M
ВХОД
V–
R1
100K
+
C1
10
R16
1M
+
–
U7
+
–
D4 D5
V–
V+
D6
R15
2K2
R1710K
U6
R1210K
D3
R13
47K
V+
V–
R3
22M
R10
1M
C3.68µF
R14
1M
B
A
R7
100K 1%
110K 1%
R51M001%
R810K01%
ВЫХОД
И
ногда мы сталкиваемся с необходимос- метров прекрасно выполняет работу по очис-
тью извлечь информацию из сильно зашум- тке входных сигналов.
ленных сигналов, например, при биомеди-
Номиналы компонентов в показанной цинских измерениях. Мне требовалось сфор-
схеме подобраны для диапазона входных мировать прямоугольные импульсы из сигна-
сигналов от 50 мВ до 1 В пик-пик с частотой от лов датчика дыхания, сильно различающих-
0.07 Гц до 2 Гц.
ся по амплитуде и частоте, и, кроме того, с U1 и U2 отслеживают положительные и непостоянным базовым уровнем. Представ-
отрицательные пики входного сигнала, но, в ленный здесь адаптивный «супер-Шмитт» с отличие от обычных детекторов, имеют на большим количеством настраиваемых пара-
входе резисторы R1 и R2, обеспечивающие И
СХЕМЫ
48
РадиоЛоцман – август 2013
РЛ
подавление импульсных помех на уровне, И, наконец, выходной компаратор U6 срав-
зависящем от характеристик сигнала. Этими нивает входной сигнал, увеличенный или резисторами совместно с R16 определяется уменьшенный на величину гистерезиса, либо скорость спада выходных напряжений. с напряжением в середине ФНЧ между пика-
Зафиксированные детекторами и буферизо- ми сигнала (джампер в положении «A»), либо ванные микросхемами U3 и U4 амплитуды непосредственно с сигналом, прошедшим импульсов используются для управления через низкочастотный фильтр (джампер в шириной петли гистерезиcа оконечного ком- положении «B»). Выбор положения зависит паратора U6 и формирования опорного уров- только от характеристик ваших сигналов. В ня его переключения.моем случае лучше работал вариант «A».
Регулировка гистерезиса выполняется Подстроечным резистором R4 устанавли-
вается начальная ширина петли гистерезиса операционным трансимпедансным усилите-
и компенсируются любые смещения усилите-
лем (ОТУ) U7, в качестве которого здесь ля. Диод D6 согласует вход смещения U7 с использована микросхема LM3080, которую диапазоном выходных напряжений исполь-
сегодня можно заменить более современ-
зованных в схеме операционных усилителей. ным прибором LM13700. Выходной ток уси-
При использовании других операционных лителя фактически равен произведению диф-
усилителей и ОТУ диод может быть исключен ференциального входного напряжения на из схемы. Предполагается, что источники однонаправленный ток смещения (вход, питания схемы стабильны и не имеют пуль-
обозначенный стрелкой). В этом случае при саций.
насыщении входа (что происходит уже при Проницательный читатель спросит, поче-
напряжении 0.7 В) ОТУ ведет себя, скорее, му я не сделал очевидного, и использовал как ключ переключения полярности, отобра-
ОТУ вместо схемы управляемого напряжени-
жающий ток смещения на выходной ток, – ем источника тока на U5. Увы, по прошествии втекающий или вытекающий, – в зависимос-
30 лет я и сам не могу ответить на этот воп-
рос. Возможно, тому были какие-то причины.ти от знака разности входных напряжений. Падение напряжения на R13 от выходного Может ли эта схема быть чем-то полезна тока прибавляется к входному напряжению, сегодня? Я буду утверждать, что да, несмот-
ря на то, что со всеми решаемыми ею задача-
или вычитается из него, формируя, таким ми прекрасно может справиться микрокон-
образом, петлю гистерезиса.
троллер. Выбирайте сами.
U5 выполняет функцию дифференциаль-
ного преобразователя ток-напряжение для управления входом смещения ОТУ, внутрен-
не связанным с отрицательной шиной пита-
1. Jung, W.G., IC Op-amp Cookbook, section 4.2.4: ния.Bi-directional output VCCS
Ссылки
СХЕМЫ
49
РадиоЛоцман – август 2013
Поквадрантно-линейныйусилитель различает полярностьвходного сигнала
Marian Stofka
EDN
В
стречаются приложения, в которых коэф- Микросхема IC1B включена дифференци-
фициент передачи усилителя должен зависеть альным усилителем с коэффициентами пере-
от полярности входного сигнала. На Рисунке 1 дачи
изображена схема инвертирующего усилите-
ля, передаточная характеристика которого линейна во втором и четвертом квадрантах плоскости V (V ), однако коэффициенты OUT IN
усиления в разных квадрантах не одинаковы.
IC1C
+
–
+
–
IC1DIC1A
+
–
+
–
IC1B
ВХОД
ВЫХОД
–2.5 В
100 nF100 nF
0 В
LMV344
+2.5 В
V
+
V
–
C
i
10 pF
BAS31
R
N1
R
N2
150 k 18.7 k
R
i1
150 k
R
i2
50 k
Рисунок 1. Инвертирующий усилитель, передаточная характеристика которого линейна во вто-
ром и четвертом квадрантах плоскости V (V ), а коэффициенты усиления различны.
OUT IN
1i
2i
1i
2i
R
R
1и
R
R
??
В
СХЕМЫ
50
РадиоЛоцман – август 2013
V
OUT
V
IN
0
0
Наклон = –R/R
i2 i1
Рисунок 2. Теоретическая зависимость V (V ).
OUT IN
для прямого и инверсного входов, соотве-
тственно. Эти коэффициенты постоянны и не зависят от полярности входного сигнала.
Зависимость от полярности реализуется с помощью вспомогательной схемы на усили-
теле IC1A. Эта схема, известная, как однопо-
лупериодный инвертирующий выпрямитель, для отрицательных сигналов имеет нулевой коэффициент усиления, а для сигналов поло-
жительно полярности
Выход однополупериодного инвертирую-
щего выпрямителя подключен к неинвертиру-
ющему входу IC1B. Поэтому выходной сиг-
нал IC1B при положительном входном напря-
Если же вам потребуется, чтобы наибольшее жении (V ) будет равен
IN+
усиление было во втором квадранте, просто поменяйте полярности обоих диодов в однополупериодном выпрямителе.
Конденсатор C предназначен для частот-
i
ной компенсации усилителя. Для всей схемы Исходя из требуемого значения коэффи-
потребовалось лишь два из четырех усилите-
циента усиления положительного сигнала
лей микросхемы. Оставшиеся элементы можно использовать для других целей.
обозначив
можно рассчитать соотношение R/R, тре-
N2 N1
буемое для получения необходимого усиления для отрицательных входных напряжений (V ):
IN–
При показанных на Рисунке 1 номиналах резисторов коэффициенты усиления равны 1/3 и 1/2, соответственно.
Коэффициенты усиления здесь меньше Эта конструкция была разработана для единицы, но ничто не мешает сделать иначе. схемы компенсации паразитных импульсов, Единственное ограничение, состоит в том, имеющих разную амплитуду положительной что усиление в четвертом квадранте будет и отрицательной составляющих.
всегда больше, чем во втором (Рисунок 2). .
R
R
1N
2N
?
,
V
V
A
IN
OUT
4
?
?
.V
R
R
1
R
R
R
R
V
IN
1i
2i
1N
2N
1i
2i
OUT ?
?
?
??
?
?
??
?
?
??
?
?
??
?
??????
,A
R
R
2
1i
2i
?
.
A1
AA
R
R
2
24
1N
2N
?
?
?
Рисунок 3. Выход схемы (пурпурная осцил-
лограмма) при треугольном входном сигнале частотой 1 кГц (синяя осциллограмма).
РЛ
РадиоЛоцман – август 2013
СХЕМЫ
51
Простая схемаформированиярегулируемых сигналовинтерфейса CAN
Darwin Tolentino, Analog Devices
Т
опология шины CAN (Controller Area напряжения. Показанная на Рисунке 2 схема, Network – сеть контроллеров) позволяет используя прямоугольные импульсы внешне-
устройствам и микроконтроллерам обмени-
го генератора, формирует регулируемые сиг-
ваться информацией без использования налы CAN для исследуемого приемопере-
хост-компьютера. Не нуждающийся в арбит-
датчика. Быстродействующему дифферен-
раже процесса передачи интерфейс позво-
циальному усилителю AD8138 предпочтение ляет разместить контроллер и хост-
было отдано за его широкую полосу пропус-
процессор в каждом узле, существенно сни-
кания и низкий уровень искажений. Цепь жая сложность межсоединений по сравне-
сдвига на выходе позволяет устанавливать нию с конфигурацией, основанной на хост-
требуемые дифференциальные уровни компьютере.
выходных сигналов, поддерживая при этом При использовании сигналов на линиях постоянными их пиковые уровни. Амплитуда CANH и CANL шина CAN имеет два состоя-
и частота устанавливаются в генераторе сиг-
ния: рецессивное и доминантное (Рисунок 1). налов.
Шина находится в доминантном состоянии, Работающий при напряжении питания 5 В если дифференциальное напряжение пре-
усилитель с единичным коэффициентом вышает 0.9 В, и в рецессивном, если напря-
передачи имеет несимметричный вход и диф-
жение меньше 0.5 В. Приемопередатчики ференциальный выход, синфазные уровни CAN, такие, например, как ADM3051, пред-
сигналов на котором привязаны к середине назначены для соединения контроллера напряжения питания. Резисторы R, R и R 1 2 3
CAN с физической шиной.
образуют цепь постоянного смещения, сдви-
Исследовать характеристики приемопере-
гающую сигналы к уровням CAN. Если сопро-
датчика CAN можно либо с помощью автома-
тивления резисторов R и R выбрать 4 5
тизированного измерительного оборудова-
небольшими по сравнению с R, потенцио-
2
ния, либо с помощью стандартных лабора-
метр будет легко регулировать разность торных приборов и источника постоянного ТИПИЧНЫЙ
УРОВЕНЬ 2.5 В
ДОМИНАНТНОЕ
СОСТОЯНИЕ
РЕЦЕССИВНОЕ
СОСТОЯНИЕ
СИГНАЛ V
CANH
ТИПИЧНЫЙ
УРОВЕНЬ 3.5 В
СИГНАЛ V
CANHL
ТИПИЧНЫЙ
УРОВЕНЬ 1.5 В
Рисунок 1. Сигналы и состояния шины CAN.
Т
РадиоЛоцман – август 2013
СХЕМЫ
52
10k?
499?
ПРЯМО-
УГОЛЬНЫЕ
ИМПУЛЬСЫ
C1C2499?
R4
50?
R11.5k?
R31.5k?
R25k?
R5
50?
499?
499?
+5 В
+5 В
AD8138
+5 В
Rx
+5 В
ИССЛЕДУЕМОЕ
УСТРОЙСТВО
ОСЦИЛЛОГРАФ
V
CANH
V
CANL
10k?
0.1µF
V
OCM
0.1µF
ПРИЕМО-
ПЕРЕДАТ-
ЧИК CAN
Рисунок 2. AD8138 управляет приемопередатчиком CAN.
4.01.0
1 мкс0
НАПРЯЖЕНИЕ (В)
3.53.02.52.01.5
250 нс
V(1)
V(3)
V(1)V(3)
500 нс 750 нс
4.01.0
2.0 мкс0
ВРЕМЯ (с)
3.53.02.52.01.5
500 нс 1.0 мкс 1.5 мкс
(а)
(б)
ВРЕМЯ (с)
НАПРЯЖЕНИЕ (В)
Рисунок 3. Выходы V и V.CANH CANL
между двумя выходными сигналами, практи- AD8138. Кроме того, совместно с резистора-
чески не влияя на их индивидуальные ампли- ми смещения эти конденсаторы образуют туды, формируя сигналы CAN с управляемой фильтры высокой частоты, частота среза синфазной составляющей, подаваемые на которых равна
тестируемое устройство. Поскольку сопро-
тивления R и R равны, регулировка R на 1 3 2
переменное синфазное напряжение также не оказывает влияния. R и R совместно с R 4 5 2
образуют часть делителя выходного напря-
жения усилителя AD8138. Для минимизации где
ослабления выходных импульсов и влияния C = C = C,
1 2
на их амплитуду резистора R сопротивления 2
R – сопротивление нагрузки или входное L
R и R выбраны минимально возможными. 4 5
сопротивление исследуемого устройства с R и R одновременно защищают выход уси-
4 5
типичным значением от 20 кОм до 30 кОм.
лителя от перегрузки при закороченном R. 2
Во избежание искажения выходных пря-
Конденсаторы C и C удаляют постоянную 1 2
моугольных импульсов емкости конденсато-
составляющую из выходного сигнала ров C и C следует выбирать достаточно 1 2
? ? ? ? ? ?? ?
2
C
RR||R||RRR2
1
f
31L254
C
????
?
СХЕМЫ
53
РадиоЛоцман – август 2013
РЛ
большими, чтобы частота среза в 10 раз пре- регулировочного резистора R на уровни диф-
2
вышала частоту сигнала при минимальном ференциальных выходных сигналов.
значении R ||R. Например, для получения 2 L
Использование эти выходных импульсов в сигналов V и V с уровнями, показан-
CANH CANL качестве входных сигналов V и V для CANH CANL
ными на Рисунке 3а, сопротивление R дол-
2 приемопередатчика позволяет с помощью настольного осциллографа оценить такие жно быть не меньше 700 Ом. Для частоты параметры преемника, как задержка рас-
сигнала 1 МГц будет достаточно раздели-
пространения и время нарастания, а также тельных конденсаторов емкостью 0.1 или уровни порогов на выбранной частоте.
1 мкФ. Рисунок 3б демонстрирует влияние СХЕМЫ
54
РадиоЛоцман – август 2013
Л
юбой диод с p-n переходом может кий элемент. Поскольку площадь перехода у использоваться в качестве переменного кон- солнечных элементов намного больше, чем у денсатора – как в обратном включении, так и обычных диодов, можно ожидать, что и диа-
на начальном участке прямой ветви вольтам- пазон изменения емкости должен быть перной характеристики. Эта емкость обычно намного больше. Солнечный модуль в такой очень мала из-за малых размеров перехода. роли не лишен серьезных недостатков, так Несмотря на то, что для таких задач разрабо- как из-за намного большего обратного тока таны варикапы, имеющие значительно буль- ведет себя, как конденсатор с утечкой. И все шую емкость, все же и она ограничена же, в ряде случаев фотогальванические эле-
несколькими сотнями пикофарад. Но в неко- менты могут использоваться в схемах гене-
торых схемах функцию переменного конден- раторов, требующих широкого диапазона сатора может выполнять фотогальваничес- перестройки частоты.
Управляемый светомгенераториспользует емкостьсолнечной батареи
Sajjad Haidar
EDN
Рисунок 1. Генератор Пирса, управляемый светом.
C30.1µF
C110µF
+
100
R4
Выход
RFC1
20mH
C7
0.1µF
+10 В
R5
10k
RFC2 20mH
R3
100k
R2
50k
R1
100
C22nF
C410nF
L1
220µH
0.1µF
C6
Q1BS170
C8
100nF
C5
820pF
Солнечный
модуль
SLMD121H04 TP
A
LED2LED1BXRA-W0240
+
–
24 В
Регулируемый
Л
СХЕМЫ
55
РадиоЛоцман – август 2013
На маломощном MOSFET BS170 сделан генератор Пирса с цепью положительной обратной связи, состоящей из элементов L1, C и C (Рисунок 1). С помощью блокировоч-
4 5
ной емкости C усиление каскада установле-
2
но таким, чтобы на частоте генерации в райо-
не 250 кГц форма выходного сигнала была максимально близка к синусоидальной. Модуль солнечной батареи I XYS SLMD121H04 с напряжением холостого хода 2.52 В и током короткого замыкания 50 мА последовательно с конденсатором C 8
(100 нФ) подключен к конденсатору C. При 5
изменении емкости солнечного модуля (C ) изменяется и эквивалентная SOLAR
емкость цепи обратной связи, образованная конденсаторами C, C и C. Частота SOLAR 8 5
генерации определяется следующим выра-
источника напряжения 24 В. Светодиоды жением:
были установлены на теплоотвод и размеще-
ны над модулем на расстоянии примерно 5 см. Вся поверхность солнечного модуля (43 мм ? 14 мм) равномерно освещалась све-
тодиодами. Напряжение на выводах солнеч-
ного модуля измерялось в контрольной точке где
TP.
Первоначально солнечный модуль был помещен внутрь небольшой черной коробки, при этом измеренное в точке TP напряжение составляло 6.2 В, при этом темновой ток насыщения составлял 380 мкА. Частота гене-
Для освещения солнечного модуля рации в темноте равнялась 246 кГц. При использовались два включенных последова-
естественном внешнем освещении частота тельно мощных светодиода типа Bridgelux снизилась до 245 кГц. По мере увеличения BXRA-W0240, питающихся от регулируемого тока светодиодов частота продолжала Напряжение на солнечном элементе (В)
Частота генерации (кГц)
Емкость солнечного модуля (нФ)
–4 –2 0 2 4 6
Рост интенсивности освещения
Темнота
Емкость
Частота
260
240
220
200
180
160
140
120
100
1000
800
600
400
2000
–4 –2 0 2 4 6
Рисунок 2. Зависимость емкости модуля частоты генерации от напряжения на солнечном элементе.
,
LC
1
T
??
.
C
1
C
1
1
CC
8SOLAR
5T
?
??
?
?
??
?
?
??
Приложение 1. Емкость солнечного элемента
Напряжение
(В)
Частота
(кГц)
Емкость
(нФ)
6.15.865.85.21
3.1110.5500.761.462.152.242.45
246.1245.4244.7240.2221.8190.7181.6169151.1134.5121
119
116
1.45
1.51.61.8
34
4.7
6
1022
100470
1000
СХЕМЫ
56
РадиоЛоцман – август 2013
падать, достигнув 116 кГц при токе 330 мА. солнечный модуль, составляла примерно При токах более 330 мА общая емкость C 2
T
400 Вт/см.
почти перестала изменяться. Таким образом, Следует заметить, что по мере изменения определился диапазон перестройки частоты: настройки в пределах диапазона выходная 246 … 116 кГц. Перестроечная характеристи-
амплитуда не оставалась постоянной всле-
ка генератора приведена на Рисунке 2.
дствие вариации коэффициента передачи Емкость солнечного модуля имитирова-
петли обратной связи, обусловленной изме-
лась подключением на его место конденсато-
нением емкости и утечки солнечного модуля. ров различной емкости. В отдельном тесте Для стабилизации амплитуды потребуется был измерен ток короткого замыкания дополнительная схема.
солнечного модуля, освещаемого светодио-
дами, удаленными на то же расстояние – 5 см. При токе светодиодов 330 мА ток корот-
кого замыкания равнялся 14.5 мА. Яркость 1. G. Gonzalez, “Foundations of Oscillator Circuit Design”, Artech House Inc., MA, USA, 2007.
свечения, согласно справочным данным на Ссылки
РЛ
СХЕМЫ
57
Коэффициент заполнениялюбого сигналастанет равным 50%
Jim McLucas
EDN
Е
пилообразного напряжения ?V = 1.70 В. ?V сли в каком-либо устройстве вам потре-
увеличивается с ростом частоты вследствие буются импульсы с коэффициентом заполне-
запаздывания схемы разряда, поэтому на ния 50%, можете воспользоваться схемой, высоких частотах точность формулы снижа-приведенной на рисунке. Подобные схемы ется, однако это не мешает использовать ее в уже описывались в литературе [1, 2, 3], одна-
качестве хорошей отправной точки. Заметим, ко все они требовали настройки или точного что номиналы элементов RC фильтра R5, R7, подбора каких-либо компонентов. Предлага-
C4 и C5 на входе усилителя U4A, а также эле-емый формирователь симметричных ментов R8, R10, R11, C8 и C9, окружающих импульсов в регулировках не нуждается.
усилитель U4B, влияют на устойчивость Выходной сигнал делителя на 2 фильтру-
петли обратной связи.
ется RC цепочкой, чтобы сформировать Сердцем схемы является широтно-постоянное опорное напряжение для петли импульс-ный модулятор, управляемый обратной связи, которое автоматически под-
напряжением обратной связи с выхода уси-
держивает коэффициент заполнения на уров-
лителя U4B. Транзисторы Q1 и Q2 вместе с не 50%. Поскольку и сигнал с делителя на 2 и окружающими их элементами образуют гене-выходной сигнал проходят через инверторы ратор стабильного тока 2 мА, которым заря-одной микросхемы, уровни логических поро-
жается конденсатор C2. На конденсаторе гов будут очень близки. Схема проверялась формируется пилообразное напряжение, на частотах от 2.5 МГц до 12.5 МГц. Если вмес-
поступающее на вывод 4 сверхбыстроде-то микросхем серии 74AHC использовать йствующего компаратора U1. Когда напряже-74HC, верхняя рабочая частота снизится ние пилы превышает опорное напряжение примерно до 5 МГц. Схема будет работать и компаратора на выводе 3, выход компарато-на более низких частотах, если соответству-
ра переключается в «лог. 0» и устанавливает ющим образом подобрать номиналы элемен-
триггер U2A. «Лог. 1» на выходе Q триггера тов RC фильтра и формирующего пилообраз-
через включенные параллельно инверторы ное напряжение конденсатора C2. Для сред-
U3D … U3F разряжает конденсатор C2 через ней частоты f рабочего диапазона значение диод D3. В качестве D3 диод BAV74LT1 был C2 может быть рассчитано по формуле
использован не случайно. Его малая емкость исключает возникновение ступенек напряже-
ния на конденсаторе C2 в начале очередного цикла формирования пилы, когда U2A пере-
ключается и на катод диода подается напря-
где емкость выражена в пикофарадах. Фор-
жение высокого уровня.
мула написана в предположении, что размах Замечание редактора EDN
Эта необычная схема может быть отнесена к разделу ФАПЧ или АПЧ, но так кажется только в первый момент. Сердце схемы образовано самоподстраивающимся генерато-
ром, преобразующим в точный меандр любой цифровой сигнал в частотном диапазоне 5:1.
f
588
2C ?
Е
РадиоЛоцман – август 2013
СХЕМЫ
58
Q1
2N3906
Q2
2N3906
C10
0.1µF
C1
0.01µF
5 В
5 В
U1
U3C
74AHC04
2 1
U3D
74AHC04
6 5
U3F
74AHC04
10 11
U3E
74AHC04
8 9
1
43
62
–+
–
+
ADCMP601
ЗАМЕЧАНИЕ:
ВОЗЛЕ КАЖДОЙ МИКРОСХЕМЫ УСТАНОВИТЬ КОНДЕНСАТОР 0.1 мкФ
МЕЖДУ ВЫВОДАМИ 8 И ЗЕМЛЕЙ, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ МИКРОСХЕМЫ U1,
У КОТОРОЙ КОНДЕНСАТОР ПОДКЛЮЧАЕТСЯ К ВЫВОДУ 6
УПРАВЛЯЮЩЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ
D1
1N914
D2
1N914
R3
620
R1
1.5k
D3
BAV74LT1
C2
120pF
R247
C3
100pF
ПИЛООБРАЗНОЕ
НАПРЯЖЕНИЕ
5
Сигнал с выхода делителя на 2 U2B прохо- тите воспользоваться другой микросхемой. дит через инвертор U3A, а затем фильтрует- Диоды D4 … D7 обеспечивают контролируе-
ся для выделения постоянного опорного мое включение операционных усилителей и напряжения для усилителя U4B. Этот усили- позволяют намного ускорить их переход в тель сравнивает постоянную составляющую, установившееся состояние. К тому же, SPICE выделенную из выходных прямоугольных моделирование показало, что диоды допол-
импульсов, с опорным напряжением и фор- нительно снижают броски напряжения на мирует напряжение обратной связи, управ- некоторых компонентах во время включения. ляющее компаратором и стабилизирующее Аналогично R2 и C1 уменьшают выбросы на коэффициент заполнения выходного сигна- Q1 и Q2. Схема будет работать более четко, ла на уровне 50%.если подключить к выходу легкую нагрузку. Это снизит вероятность искажения сигнала, В схеме использован прецизионный опе-
следствием которого может быть изменение рационный усилитель U4 с малым напряже-
уровня постоянного напряжения, влияющее нием смещения, поскольку умноженное уси-
на коэффициент заполнения импульсов.
лителем U4B смещение вносит существен-
ную ошибку в коэффициент заполнения Коэффициент заполнения входных выходного сигнала. У усилителя LTC6078 импульсов обязательно должен быть менее напряжение смещения достаточно мало, 50%. Если это не так, либо уменьшите коэф-
чтобы не принимать его во внимание, однако фициент заполнения, либо просто проинвер-
не забывайте про этот параметр, если захо- тируйте входной сигнал.
РЛ
РадиоЛоцман – август 2013
СХЕМЫ
59
–+
SDR
CP
QQ
4321
56
SDR
CP
QQ
10
11
1213
98
U2A
74AHC74
U2B
74AHC74
U3B
74AHC04
3 4
U3A
74AHC04
13 12
U4A
–+
U4B
23
5 В
1
84
65
7
5 В
ВХОД ИМП.
ВЫХОД ИМП.
C6
0.22µF
C7
0.22µF
C4
0.01µF
C5
0.01µF
R7
4.7k
R6
4.7k
R4
4.7k
R5
4.7k
D4
1N914
D5
1N914
D6
1N914
D7 1N914
LTC6078
LTC6078
R8
680
R1068
R11
68k
C8
0.1µF
R9
1k
C9
0.47µF
ОПОРНОЕ
НАПРЯЖЕНИЕ
ДЕЛИТЕЛЬ НА 2
ВЫХОД
КОЭФФИЦИЕНТ
ЗАПОЛНЕНИЯ
50%
Ссылки
5. H. P. D. Lanyon, Worcester Polytechnic Institute, Worcester, Mass.
1. Wide-range pulse-shaping circuit gives square 6. Electronics Designer’s Casebook, page 122. (No waves with 50% duty cycle
volume number or published date given.)
2. R. M. Stitt and R. L. Morrison, Burr-Brown 7. Frequency-doubler produces square-wave output
Research Corp., International Airport Industrial Park, Tucson, Ariz.
8. Robert L. Taylor, I & F Electronics, Nashville, Tenn.
3. 400 Ideas for Design volume 3, 1976, page 178.
9. Electronics Designer’s Casebook Number 1, page 4. One-shot with feedback loop maintains constant 23. (No published date given.)
duty cycle
РадиоЛоцман – август 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!
автоматизацияавтоэлектроникааккумуляторы и зарядныеустройства
Журнал для тех, кто интересуется электроникой
Журнал для тех, кто интересуется электроникой
Автор
barmaley
Документ
Категория
Журналы и газеты
Просмотров
772
Размер файла
3 243 Кб
Теги
радиолоцман, август, 2013
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа