Červen 2013

Vidlákovo Elektro 46. Zdroje referenčního napětí 1.

30. června 2013 v 5:54 | Petr |  Vidlákovo Elektro
POZOR POZOR POZOR
Kdysi jsem se podivoval proč referenční zdroj v AVR, který má mít 2,56 V má 2,73 V a byl jsem seřván jako malý Jarda, že problematice referenčních zdrojů vůbec nerozumím, a že pokud dám 10 kaček za 5V stabilizátor, přece bych za ty prachy nečekal, že bude dávat 5V ?

Z toho jsem pochopil, že:
  1. Nejsem odborník na design napěťových zdrojů, pouze je často používám ve svých bastlech.
  2. Svět je přeplněn experty, ale napěťový zdroj už 30 let nepoužili, protože "na to nemají čas".
Proto prosím berte toto povídání hrubě nezávazně - a hlavně, co se zde dočtete nevykládejte u tabule na průmyslovce, nebo nedej bože, u zkoušky na elektro-fakultě.

Zdroj referenčního napětí je zdánlivě úplně zbytečná součástka - všechny naše obvody v robotech, přece mají stabilizované napájení na některé standardně používané hodnotě - třeba 5V a pokud potřebuju referenční napětí 2V - zamontuju někam dělič a je hotovo.

OK - pak ale máte situaci, že máte na baterce připojenou proudovou pojistku a v té potřebujete referenční napětí, které bude (třeba) o 1,4V nižší než napětí baterie. A abych to zkomplikoval tak předem nevíte jestli ta baterka bude LiON s 3,6V nebo dvojice olověnek na 24V nebo "něco mezi tím".
Proto spíše než zdroj referenčního napětí vázaného na zem se budeme zabývat tím jak udělat - zdroj napětí, který poskytne o X voltů větší /menší napětí než (měnící se) napětí Y.
Mimochodem jak jsme řešili otázku referenčního napětí u proudových pojistek ? Byl tam vůbec nějaký zdroj referenčního napětí ? A co často používaná věta - když napětí na snímacím odporu přesáhne 0,7V tranzistor se otevře. Takže ano - tam použité referenční napětí byl úbytek napětí na diodě báze - emitor tranzistoru NPN - což je z jistých důvodů ta nejhorší možná variatna.
Na o brázku znovu opakuju jednoduchoučký zdroj napětí, na který se nyní podíváme jinýma očima - když vám řeknu, že jeho výstupní napětí jednoznačně závisí na "referenčním napětí" báze emitor trantzistoru Q1.
Ergo logicky a matematicky - pokud máme výstup 5V zdroje "opřen" o referenci 0,7 V tak všechny neblahé vlastnosti této reference jako je šum, napěťová a teplotní nestabilita se násobí v poměru 5/0,7 = 7x a takto se nám přenesou na výstup. Ergo jsem psal, že při oteplení tranzistoru o 1 stupeň klesne napětí jeho přechodu B-E o 2 mV - tedy pokud se nám do robota opře slunko a desky dosáhnou 50 st., což není nic vzácného - viz horký volant auta v létě - klesne napětí tohoto zdroje o 30 * 2 * 7 = 420 mV - ještě jste žhaví do stavby takového zdroje ?

Předpokládám, že právě jsem rozvrátil celý svůj předchozí výklad a uvedl vás ve zmatek, takže aby to bylo ještě horší necháme si to zase rozležet a dáme si tradiční radu pro brunety : pokud se občas během pájení robota "přijdete přivinout" - je to příjemné, pokud však není v galaxii místo, kde by se muž před vámi ukryl - očekávejte kopačky a pláč ....

Matematika v robotice 7. Svět celých čísel 4.

27. června 2013 v 5:11 | Petr |  Roboti a Matematika
Hodnocení domácí úlohy z minula
Pětku mají ti, co nevymysleli nic
Čtyřku mají ti co vymysleli 127*X = ( X << 6 ) + ( X << 5 ) + ( X << 4 ) + ( X << 3 ) + ( X << 2 ) + ( X << 1 ) + X
Trojku mají ti, kteří si uvědomili, že takový výpočet je pomalejší než prosté 127 * X = 127 * X, tedy obyč. násobení
Dvojku mají ti, kteří to vyřešili tak jako já tedy 127 * X = ( X << 7 ) - X
Jedničku mají ti, kteří přišli na něco ještě lepšího.

Dostáváme se k bolestivé otázce dělení, které je pomalé a hlavním zdrojem chyb. Proto jak už jsem psal mockrát se mu snažíme vyhnout jak jenom to jde.
Především aritmetický bitový posun doprava je ekvivalentní dělení mocninou 2 takže dělit
2, 4, 8, 16, 32, 65, 128, 256, atd je velice snadné a rychlé, dokonce tak snadné a rychlé, že si můžeme dovolit akceptovat i nějakou tu drobnou chybu třeba X / 30 můžeme napsat jako X >> 5. Pokud by takto vznikla veliká chyba třeba pro X / 11 můžeme nejprve násobit a pak dělit takže X / 11 = 3 * X / 33 to je přibližně 3 * X / 32 = ( 3 * X ) >> 5 = ( X << 1 + X) >> 5
Pokud budeme nejprve násobit - je třeba si dát pozor na přetečení výsledku.
Poslední problém - je otázka zaokroulování - celočíselné dělení stejně jako bitové posuny prostě odříznou desetinnou část takže 3/4 = 0 a hotovo stejně tak 3>>2 = 0 takže pokud počítáme můj první příklad A = 3 * X / 4 je třeba zaokroulovat, což provedeme tak jak sme to dělali s reálnými čísly ve starém dobrém basicu na IQ 151

A = INT (X+0,5)
Problém je v tom co je v naší celočíselné matematice to 0,5. Nebo to zase takový problém není dělíme li 8 je 0,5 * 8 = 4 takže A = X / 8 vypočteme jako
A = (X+4) >> 3
Zkouška 5/8 = 0,625 zaokrouleno 1 .... (5+4) >>2 = 1. Takže si prosím zapamatujte jako pravidlo, že zaokrouluje se takto
Dělení 2 ( X + 1 ) >> 1
Dělení 4 ( X + 2 ) >> 2
Dělení 8 ( X + 4 ) >> 3
Dělení 16 ( X + 8 ) >> 4
Dělení 32 ( X + 16 ) >> 5
Dělení 64 ( X + 32 ) >> 6
ATD. Pokud dojde k té něšťastné události, že prostě budete muset dělit celočíselně, funkcí pro dělení, což se snadno stane třeba když nedělíte konstatntou ale proměnnou pak
X = A / B se se zaokrouhlováním počítá jako
X= ( A + ( B >> 1 ) ) DIV B
Kde jako DIV zase označuju celočíselné dělení, jestli to váš programovací jazyk rozlišuje. Jestli vám to připadá složité - tak vězte, že součty a bitové posuny jsou neměřitelně malý strojový čas navíc proti času dělení a za zlepšenou přesnost to stojí.

Pro dnešek už zbývá jenom blondýnami (i brunetami) bedlivě očekávaná rada paní Kubáčové pro novomanželky : Ženy se často stydí za "nohu sedmičku" ale na "prsa pětky" jsou hrdé - vůbec to tak neberte - každé číslo se nakonec v posteli srovná !

ISO 15189 a debilizace našeho zdravotnictví 2.

25. června 2013 v 3:17 | Petr |  Příroda
Jako klinický biochemik musím s nelibostí připustit, že poslední předseda Společnosti Klinické biochemie, kterého bylo možno považovat za slušného člověka, byl primář Kalla. Všichni ostatní, kteří nastoupili po něm, se budou smažit v pekle i s kolektivy svých spolupracovníků, protože ve jménu chamtivosti a kariérismu, nastartovali v laboratořích našich nemocnic procesy, které klasicky dle Orwella byly nazvány "zkvalitňování".

Zanedlouho to budou 2 roky od doby, kdy jsem napsal článek o ISO normě 15189 a jejím působení v našich laboratořích, tento článek je dodnes z nejčtenějších na mém blogu, proto považuju za svoji povinnost o dva roky zkušenější pokračovat v popisu toho, co autority našeho oboru považují za "zkvalitňování".

Principem normy ISO je "vyloučení nahodilostí" tedy procesy ve zdravotnictví mají se stát řízenými, čímž se vyloučí chyby, které v systému vznikají. Před nástupem ISO bylo univerzální paradigma, že chyby vznikají z nevědomosti, nesvědomitosti a nepracovitosti personálu. Proto staří šéfové tlačíli na vzdělání a likvidovali lenochy. Dnešní paradigma je poněkud jiné - "systém má být nastaven", tak, aby vznik chyb byl vyloučen s personálem jakýchkoliv kvalit.

A v tom je právě ten problém. Boj proti nahodilostem se zvrhl v boj proti změnám všeobecně. Kolega - dealer firmy s laboratorními přístroji to popsal takto : " V laboratořích, které jsou akreditované dle ISO na mně už u dveří křičí - nic nám neříkejte !! Nic nám nenabízejte !! Nic nechceme !! Nic nebudeme měnit !! Právě jsme dopsali 2000 stran směrnic pro imbecily - ty bychom museli všechny přepsat !!"
Máte - li na pracovišti chytrou laborantku - ve starém paradigmatu byste byli nadšení - dnes je to katastrofa, protože i změna k lepšímu je odchylka od zavedeného postupu a jako s takovou se s ní musí zacházet. Proto kdo byl dříve vítán jako chytrý a samostatný je dneska "šťoura" a kdyby si to šéfové laboratoří nebáli přiznat - radší by takového vyhodili.

A když už jsme u té samostatnosti ISO má pro všechny postupy poskytnout "vyčerpávající" návody a tím vyloučit jakýkoliv "zdroj nejistoty". Problém je, že "nejistota" dle ISO je pojem z oblasti měření - nikoliv z oblasti psychologie. Pokud je v prvním patře v mísnoti č. 215 přístroj - musí návod na jeho používání začínat větou "vyjdeme po schodech, vstoupíme do místnosti 215 a rozsvítíme světlo vypínačem vpravo od dvěří". Pokud návod takto nezačíná - vznikne nejístota - v návodu není popsáno, že se má rozsvítit. Laborantky se rozdělí na tři skupiny - staré, které si rozsvítí, protože "to dá rozum" pak o něco mladší, které si rozsvítí, ale bojí se, protože v návodu to přece nebylo. A pak mladé, které "nedělají nic, protože v místnosti je tma a v návodu není nic o tom jestli máme rozsvítit nebo ne".

Takže když kdysi laborantka něco neudělala - ptali jsme se "proč jste to neudělala" a dnes se ptáme stejně, ale dostáváme univerzální odpověď "protože to nebylo ve směrnici" a ve směrnici není spousta věcí - je psáno "doplníme destilovanou vodou do 100 ml" - což ti, kteří jsou "motivováni opačně" pojmou jako "sedíme na stole, komíháme nohama a neděláme nic", protože tam není napsáno, jakou destilovanou vodou, z které nádoby, zda ji mám držet v pravé, nebo levé ruce, zda mám lít přímo, nebo nálevkou, zda mám jít s kádinkou do patra, nebo si zásobník snést do přízemí atd. Pokud opáčíte - "to dá rozum" - dostanete odpověď "ale v návodu to není"....

Takže místo výběru lidí chytrých a pilných - tlačíme na výběr mechanicky konajících robotů a pak se divíme, když v elementárních situacích, které umí vyřešit 2 leté děcko - selhávají (nebo selhávají schválně kvůli opačné motivaci ??)

A co je nejhorší a nejbolestívější - byl jsem svědkem hádky ve stylu - "proč nejdete kolegyni pomoct, když nemáte co na práci" ? A odpověď - "ukažte mi, kde je ve směrnici, že jí mám pomáhat !"

Ukažte mi kde je v ISO 15189 napsáno, že lidi nemají být svině ? Není ? Nevypovídá to o autorech více než si sami myslí ?

Stejně jako před 2 lety - přeju všem bojovníkům za ISO ve zdravotnictví - klidné spaní, na hromadách peněz, které za tu dobu stihli "odklonit" - z pojistek nemocných seniorů - do vlastních kapes.

Vidlákovo elektro 45. Jak zvládat zkrat 6.

23. června 2013 v 5:09 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Podobně jako v seriálu o mixérech je dnes čas na závěrečnou a shrnující kapitolu.
Nevěřte tomu, že váš Hardware, váš Software ani celková situace nezpůsobí zkrat. Náhoda je blbec a proudové pojistky jako jakékoliv (relativně) jednoduché hardwarové opatření výrazně zvyšuje naději, že pokud během ladění, nebo používání vašeho robota něco selže, že bude ještě dále co ladit a nebude to hromádka seškvařeného šrotu.

Proto pár rad na závěr:
  1. Používejte integrované stabilizátory typu 7802 nebo LM 317, které mají pojistky už v sobě
  2. Potřebujete jistit zdroj, který pracuje v lineárním režimu, má chladič a snese plný proud při plném napětí ? - použijte jednoduchou pojistku z prvního dílu
  3. Používáte spínací tranzistor (bez chladiče) použijte Foldback pojistku a proud ve zkratu nastavte tak abyste nepřesáhli maximální dovolený ztrátový výkon - přiklad BC337 v pouzdře TO92 má ztrátový výkon 625 mW tedy při 12 voltech 50mA maximálě, lépe však jenom 20mA.
  4. Potřebujete jistit spínaný zdroj - řiďte se radou konstrutkéra tohoto zdroje - pokud tato zní - tranzistor zkrat vydrží - hledejte jinou konstrukci, protože to je poukázka na oko vystřelené kuličkou roztaveného drátu.
  5. Potřebujete jistit složitý obvod, do kterého je těžko pojistu zamontovat - zařaďte Foldback spínací tranzistor do jeho napájení.
  6. Nazanedbávejte ostatní prvky blbuvzdornosti - nepřepólovatelné napájení, nepřepólovatelné konektory, klasické tavné pojistky atd ...
Kam pojistku umístit - podobně jako když jse popisoval filtrační kondenzátory - umistěte je na "významné odbočky" napájecích cest - rozhodně třeba desku, která rozvádí napájení ke vzdáleným čidlům jejichž kabely se mohou zkratovat o kostru.
Abych si nenechával nic pro sebe - dovolím si ještě podotknout, že kromě zdrojů Foldback - otrocky přeloženo - "ohnout zpět", které při zkratu radikálně omezují proud pod běžně dostupnou hodnotu, jsou i zdroje typu Foldforward - otrocky "ohnout vpřed" jejich proudovou charateteristiku vidíte na obrázku - ta nemá nic společného s ochranou proti zkratu, protože ve zkratu dávají ještě více proudu než v klidu. Zdroje tohoto typu bývají často spínané, protože tam není tak dokonalá souvislost mezi tepelným namáháním výkonového tranzistoru a proudem. Často to bývají zdroje v napájení krokových i "nekrokových" motorů, kde velký proud do zkratu usnadňuje rozběh motoru.

Poslední poznámka - proudových pojistek a jejich designů je ještě daleko více, než jsme mohli probrat Například existuje pojistka tzv. hiccup - otrocky přeloženo "škytavka" která při zkratu zdroj odpojí a pak jej podle taktu oscilátoru periodicky připojuje zpátky k zátěži "na zkoušku", jestli zkrat ještě trvá . Pokud nemáte speciální důvod se do takového zdroje pouštět - tak to berte jen jako zajímavost.

Tím bychom prozatím měli celou kapitolu proudů a zkratů za sebou - zbývá jenom tradiční rada pro brunety : feministky dneska řádí tak, až jsou z toho chlapi zakřiknutí - líbí se vám chlap v autobuse - nestyďte se ho oslovit - chlapi to berou jako, "že jste odvážná" nikoliv, jak si myslí kámošky - "že jste lehká". Ale dávejte si pozor na úplně moc nápadné krasavce a nedělejete stejnou chybu jako chlapi, kteří pracně dobývají "blondýnu s pětkama", aby pak zjistili, že to je neustálým obletováním rozmazlená blbka.

Matematika v robotice 6. Svět celých čísel 3.

20. června 2013 v 5:40 | Petr |  Roboti a Matematika
Minule jsem napsal 9 zásad celočíselné matematiky v robotech, aniž bych přitom vysvětlil hlubší smysl (jako obvykle). Takže dnes si dáme hlubší smysl a pokračování.

1. Tedy pokud počítáte jen s celými čísly jsou operace, které nezhoršují přesnost výsledku jako je násobení a sčítání / odčítání.
3 * 4 je 12 stejně jako 3.0 * 4.0 = 12.0
2. Pak je dělení, které naopak v celočíselné verzi výrazně snižuje přesnost výsledku
199 DIV 100 = 1
3. Proto musíme zaokroulovat.
(199 + 50) DIV 100 = 2
4. Navíc u celočíselných výpočtů záleží na pořadí operací.
3 * 10 / 4 = 7,5 zatímco (3 * 10) DIV 4 = 7 zatímco 3 * (10 DIV 4) = 6
matematici by řekli že celočselné dělení (mnou označené jako DIV) není asociativní a distributivní, ale to už moc smrdí školou, takže rychle dále.

Kromě naznačených problémů s přesností jsou i problémy s rychlostí výpočtu .
1. Sčítání a bitové posuny jsou nejrychlejší
2. Násobení je výrazně pomalejší a to i u procesorů s hardwarovou násobičkou jako jsou Atmely AtMega.
3. Dělení je nejpomalejší.

Z toho vychází mé oblíbené způsoby výpočtu
2*X = X+X nebo X << 1
4*X = X << 2 ( v tomto případě je X+X+X+X už výrazně pomalejší)
8*X = X << 3 ( a tak dále - myslím že násobení mocninami 2 je vám jasné)

5 * X = 4*X + X = (X << 2) + X
10 * X = 8*X + 2*X = (X << 3) + (X << 1)

A tak dále. Řeknete si - necháme tyto optimalizace kompilátoru "ten má větší hlavu". V tom případě možná odevzdáváte úspěch svého robota do rukou nějakému Indovi, který nedopsal pořádně optimalizace, protože jeho šéfík - zchudlý maharadža - strašně spěchal, protože už núúúútně potřeboval prachy.

Za domácí úkol máte spočíst bitovými posuny 127 * X.

Zbývá už jenom rada paní Kubáčové pro novomanželky : Někdy se matematickým zpracováním dat jistá informace ztratí - číslo 240 například rozhodně nemá na manžela takové účinky jako 90 + 60 + 90 žejo ....

Budeme mít 200 metrů velký kráter ?

18. června 2013 v 5:10 | Petr |  Svět okolo
Až na výjimky se nevyjadřuju k politickým kauzám, nynější situace je ale silnější než já, proto se připravte na obvyklých 800 slov paranoidních úvah nad realitou kolem nás.

Když si představím vývoj v cellé Evropě - nemohu se ubránit rovnici 1913 = 2013. Tato myšlenka mě držela před 2 roky a drží mě neustále. Nicméně vývoj v Česku posledních dní vzbuzuje jiné asociace.

Žila byla jenou země jménem Itálie, kde po válce byla průměrná žívotnost vlády 7 měsíců. Na druhé straně - vzato statisticky byla Itálie země s jedním z nejstabilnějších režimů v Evropě, protože ač se za 40 let po válce vyměnila vláda 52x - jména na ministerských křeslech byla stále stejná - lépe řečeno z konstatní skupiny asi 50 jmen vždy "pseudonáhodně" vybraná skupina lidí. Ať voliči volili jakkoliv nakonec vždy vládla velká koalice Socialisti / Křesťanští demokrati. Tato koalice přežila všechny volby, protože měla velmi pevné voličské jádro - Italské katolíky a Italské odboráře.

Takže po mnoha desítkách let měli tito politici pocit, že jim Itálie patří. Takže během 70 a 80 let už měli své posty, sféry vlivu, státní zakázky a vůbec všechno dokonale rozdělné. S tím byla spojena nezanedbatelná korupce - při které skončilo ve stranických i soukromých kapsách v přepočtu na dnešní měnu kolem 6 miliard Euro - tedy kolem 180 miliard korun.

Nakonec se přece jenom voličům přestal tento systém líbit, čehož výsledkem byla série stávek a demosntrací - řízených odbory. Na to Křesťanšntí demokrati, kteří měli základnu na jihu Itálie a na Sicílii reagovali tak, že povolali "do zbraně" své dlouhodobé tajné spolupracovníky - Mafii ( tu opravdovou Italskou ). Takže pár odborových předáků spadlo s autem z útesu, dostali infarkt v lese, zadusili se jídlem atd....

To však situaci příliš neuklidnilo a tak obě "státostrany" začaly povolovat v otázkách vyšetřování jistých "kauz o kterých se vědělo". Tím se z pyramidy vytáhnul kamínek a lavina se valila. V roce 1994 dokonce bývalý premiér - Socialista Bettino Craxi - "prchnul" před zatčením do Tuniska, kde žil až do své smrti v roce 2000. Mezitím však byl doma v nepřítomnosti odsouzen na 27 let za korupci. Krom "uvolnění prvního kamínku" tuhle lavinu způsobila mladá generace prokurátorů a soudců, kteří v té době byli věkem na hranici 40 let.
Jenom pro zajímavost Křesťansko demokratická strana po několika vlnách zatýkání - přišla o všechny funkcionáře až na regionální úroveň a zanikla .....
Začátkem 90 let se začalo přicházet na vztah politiků s Mafií a slepá spravedlnost jela jak na drátkách. Jenomže mafiáni se tím cítili ohroženi - jednak fakticky a jednak proto, že oni "pomáhali" minulým vládám s odboráři a za to očekávali - jak bylo zvykem - od současných vlád "protislužbu". Tehdejší vlády, ale necítily kontinuitu se starou "velkou koalicí" a tak je vůbec nešetřily.

Výsledek na sebe nedal dlouho čekat - v roce 1992 vybuchl pod prokurátorem Giovannim Falconem silniční most a to takovým způsobem, že kráter takto vzniklý měl téměř 200 metrů v průměru. Kdybyste měli pochybnosti mrkněte na letecký snímek dálnice po výbuchu - který vidíte nahoře .....
Po Govannim Falconem nastoupil do úřadu Paolo Borselino - pod kterým vybuchla bomba o 7 týdnů později.

Takže shrnuji - nejprve se kradlo - pak se likvidovali odpůrci - pak se vyšetřovalo - pak se začalo zavírat - pak začaly pod prokurátory bouchat bomby.
Ve kterém stadiu této časové osy jsme nyní my ? Premiér odstoupil a prchá do Tunisu ? Mafie marně žádá hájení za své minulé služby ?

Ne že bychom byli tak temperamentní jako Italové - ale zase v Česku se neukradlo ubohých 180 miliard, ale 600 - 1000 miliard korun, takže motivace zahladit stopy je 3-6x větší...
Být současným státním zástupcem - raději bych jezdil do práce na kole, protože v následujících dnech, může být auto nebezpečnější, než si vůbec umíme představit.

To víte - přece jenom je uvnitř pořád ten výbušný motor a já soukromě jen čekám pod kým ( služební ) auto vybuchne jako první ....

Vidlákovo elektro 44. Jak zvládat zkrat 5.

16. června 2013 v 5:38 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Proudovou ochranu jednoduchých spínacích tranzistorů a linerárních zdrojů jsme si probrali. Dnes musím, v rámci úplnosti udělat zase chybu a zabrousit do oblasti spínaných zdrojů, které jsme ale ještě neprobrali.

Na spínané zdroje se lze dívat ze dvou pohledů - jednodušší je říci, že tranzistor ve spínaném zdroji ne buď zcela uzavřen, nebo zcela otevřen a produkuje pravoúhlý pulsující výstup a na výstupu je LC filtr, který z pravoúhlého signálu dělá vyhlazené napětí.
To však svádí k otázce - proč se ve spínaných zdrojích smolit s cívkou - nedala by se cívka vynechat ? Odpověď : V principu dala za cenu "krvavého" zhoršení vlastností spínaného zdroje - cívka totiž nefunguje jenom jako "nějaká" filtrace, ale když se podíváte na graf proudu cívkou zjstíte, že když je tranzistor zapnutý cívka se "nabije" proudem a když se tranzistor zavře - cívka "pumpuje" proud do do filtračního kondenzátoru proud ze svého zanikajícího magnetického pole ( přes diodu D1).
Jádrem spínaného zdroje je PWM - pulse width modulator, alias puslně šřkový modulátor, který podle napětí na výstupu řídí poměr doby zapnutí / vypnutí trazistoru. Jak vidíte na schémátku je to v podstatě komparátor, který porovonává napěťovou odchylku od referenčního napětí s konstantně generovaným pilovitým napětím.

V principu - tím že je spínací zdroj spínací - tudíž výkonová ztráta na tranzistoru je minimální - není proudová pojistka pro spínací zdroje tak důležitá a stačilo by použít "spínací tranzistor jako bejk", který "vydrží všechno" a mohli bychom se na proudové pojistky vykašlat. Přesně tak vypadá konstrukce zdrojů, které mohou být až nebezpečné, protože při jejich zkratu hoří dráty, střílejí součástky, prská žhavý kov atd. - což už jsem psal.
Navíc filtr na výstupu spínaného zdroje má omezené fitlrační schopnoti, které se zhoršují při větších proudech - proto hrozí poškození zátěže pulsujícím napětím.

Proudové pojistky ve spínaných zdrojích fungují v principu podobně jako v lineárních, protože tyto zdroje jsou poněkud složitějdí jsou složitejší i proudové pojistky. Ve spínaných zdrojích tudíž máme dvě možnosti jak snímat proud (zkrat)
  1. Snímání proudu na výstupu (jako u lineárních zdrojů)
  2. Snímání proudu spínacím tranzistorem
A pak máme dvě možnosti co může proudová pojistka regulovat
  1. Analogové napětí ve zpětné vazbě
  2. Digitální "vypínání" PWM modulátoru.
Teoreticky tedy jsou 4 kombinace, ale reálně je častější kombinace - zcela analogová tedy 1+1 nebo zcela digitální tedy 2+2.
Varianta Analogová je myslím jasná - protože ke spínanému zdroji se přistupuje jako k "černé skříňce" měříme proud na výstupu a pokud je moc vysoké začneme zkratovat vstupní referenční napětí - tedy v pricipu totéž co jsme probírali u lineárních zdrojů
Varianta digitální - taky není moc složitá - měří se proud spínacím tranzistorem a pokud přesahuje maximální povolenou hodnotu - tranzistor se pro daný cyklus vypne - a zapne se zase v příštím cyklu.
Digitální varianta je jednodušší - dá se lépe vestavět do integrovaných obvodů, proto se používá častěji. Na druhé straně ochrání spínací tranzistor ale nezaručuje přesnou hodnotu maximálního povoleného proudu na výstupu, a to protože mezi proudem spínacím tranzistorem a proudem za výsupním flitrem není úplně jednoznačný vztah.

Abychom si ukázali (zcela geniální) spínací zdroj nějakého amerického vidláka - vizte tento tří tranzistorový zázrak.
Probereme funkci. Zdroj nepoužívá klasický PWM modulátor, ale tranzistory Q1 a Q2 vytvářejí Schmidtův klopný obvod s hysterezí.
Tedy pokud je napětí v bodě Z větší než napětí na výstupu - je otevřen Q2 a tím je otevřen i Q1 - proud teče cívkou a kondenzátor C Load se nabíjí až se napětí na CLOAD dostane na hodnotu o 0,7V nižší než v bodě Z - Q1 i Q2 se zavřou - proud do Cload ještě nějakou dobu teče přes D1 a cívku - než napětí na něm polklesne a Q2+Q2 se opět otevřou.

Proudová pojistka tohoto zdroje je "analogová" pokud proud odporem RS přesáhne přibližně 500 mA trazistor QS se začne otevírat a začne zkratovat bázi Q2 - což zkracuje dobu jeho otevření i proud a napětí na výstupu.
Otázka pro hloubavé - fungoval by obvod bez C2 ? C2 vnáší do obvodu pozitivní zpětnou vazbu, která urychluje otevírání a zavírání dvojice Q1+Q2, bez něho by se otevíraly příliš pomalu a patrně by se "upekly" výkonovou ztrátou při pomalém přepínání.
Geniální obvod - hodný vyzkoušení minimálně jako "preregulátor", který omezuje výkonovu ztrátu nějakého lineárního stabilizátoru.

Ačkoliv jsem vysvětlil jenom zlomek toho, co je potřeba - myslím, že pro dnešek zase končíme.
Zbývá už jenom tradiční rada pro brunety : Štve vás "miláček", co se po sexu otoči na bok a okamžitě usne ? A co vy ? Nedráždíte jej celý večer a pak usnete než si on stihne před "erotikou" vyčistit zuby ?

Matematika v robotice 5. Svět celých čísel 2.

13. června 2013 v 5:25 | Petr |  Roboti a Matematika
Minule jsem se poněkud rozkecal, nicméně ani dneska si nemohu teoretický úvod odpustit. Pokud budete chtít nahradit počítání s reálnými čísly počítáním s celými čísly a zadáte si nějaké vhodné heslo do Googlu - určitě vám vyskočí odpověď "Fixed point aritmetics" - neboli "aritmetika v pevné řádové čárce".
Až to nastudujete - zistíte, že je to primitivně jednoduché - prostě 32 bitové číslo rozdělíte tak že vyšší 3 byty jsou celá část a nejnižší byte je desetinná část a hotovo - není co řešit. Tuto variantu budeme taky probírat a nic proti ní, ale někdy je to "kanón na vrabce" a někdy naopak to vůbec neřeší váš problém.
Příklad : zadejte 15.3 V ve vaší matematice: bude to něco jako 15,3 * 256 = 3917 - absolutně zmatené číslo. Já vám poradím - kašlete na fixed point a zadávejte napětí v milivoltech - pak to bude 15 300. Není to lepší s menší možností fatální chyby ?
Proto bych si nejprve dovolil probrat počítání s celými čísly - bez fixed point aritmetiky - a až pak s ní.

Takže dáme si seznam zásad podle kterých pojedeme:
  1. Zvolte si vhodné měřítko, kdy celé číslo dostatečně přesně popíše realitu (napětí v milivoltech, vzdálenost v milimetrech úhly v desetinách stupně (kruh je 3600) atd.)
  2. Používejte datové typy s ohledem na použitou přesnost a s ohledem na možnost přetečení výsledku.
  3. Při výpočtech se nejprve násobí, pak sčítá a odčítá, a až potom se dělí.
  4. Kvůli bodu 3 a eliminaci rizika přetečení je pro mezivýsledky nutné použít větší datové typy - mějte na paměti že int16_t * int16_t = int32_t atd ...
  5. Kde je možno vyhněte se násobemí - 3 * X = X + X + X
  6. Kde je mozno používejte bitové posuvy - 3 * X = ( X << 1 ) + X
  7. Vyhýbejte se dělení jako čert kříži - místo něho používejte bitové posuny, nebo třeba místo IF ( X / 10 ) > 5 THEN piště IF X > 50 THEN ...
  8. Koeficienty v rovnicích si nastavujte tak aby dělení bitovým posuvem bylo možné. Příklad : mezi X = 3 A / 10 a X = ( 5 * A ) / 16 neboli X = ( 5 * A ) >> 4 neboli X = ( ( A << 2 ) + A + 8 ) >> 4 je rozdíl 4% v přesnosti, ale obrovský rozdíl v rychlosti výpočtu.
  9. Nezapomeňte zaokroulovat A = X >> 1 je méně přesné nez A = ( X+1 ) >> 1
Zásad je určitě ještě více, ale protože nechci aby polovina mých čtěnářů utrpěla migrénu a ta druhá krvácení do mozku - pro dnešek zase končíme. Přemýšlejte nad mými 9 body, a jestli objevíte ještě další (a pište si, že jsou ) sem s nimi do komentáře, ať si zasloužíte pochvalu od "dědka", který pochvalami rozhodně neplýtvá.

Zbývá už jenom rada paní Kubáčové pro novomanželky : Lodičky za 4999 + kabát za 6999 + šaty za 2999 + kabelka za 1999 + kadeřník za 2499 + PIN manželovy kreditky = rozvod - je vám tato rovnice jasná ?

Jan Syrový a Michal Polák - když potřebujete vyhodit 13 000

11. června 2013 v 4:26 | Petr |  Svět okolo
Tak jako je každý v česku znalec fotbalu, tak každý, kdo má do zadku díru a prachy na foťák lepší než "entry level" pro amatéry, tak je "pan fotograf". Tudíž je čas na obvyklé okénko negativní publicity, které se týká dvou "firem" a to pana Michal Poláka a jeho "fotoateliéru" jménem EMPE a pana Jana Syrového - "kameramana". S oběma jsem se dostal do kontaktu na vlastní svatbě a oba dohromady za 13 000 vyprodukovali takovou hrůzu, že byli na hlavu poraženi Kamilem Řezáčem, kterému jsem dal před svatbou do ruky svou ubohou "entry level zrcadlovku" a řek jsem " kdyby ses nudil tak foť ". Mimochodem celá moje první svatba stála 16 000 kč - jenom abychom měli nějaké finanční měřítko.
Tedy abychom si probrali jak se fotí na svatbách dovolím si ukázat snímek ze své dílny - pochopili jste o co se jedná ? Předpokládám, že i blondýnám je jasno že se jedná o výměnu prstýnků - focenou v tmavém kostele - bleskem od obrovské odrazné desky - proto vypadá jako v přirozeném světle - a je to momentka bez pózování. Mimochodem zkoumáte pohled nevěsty ? Daleko zajímavější je kousek ruky vpravo dole - to je ruka a prsa oddávajícího kněze - takže si jistě dovedete představit z jakého úhlu se takové snímky dělají (vysoko z vrchu dolů a z natažených rukou).
A dostáváme se ke druhému snímku, který nastal o 30 sekund později - víte co to je ? Žeby svatební polibek ? Přesto jsem se kolegovi, kterému jsem fotil na svatbě dva roky hluboce omlouval - že jsem mu zkazil svatební fotky.

Takže v den své svatby jsem dorazil do rodného domu nevěsty. U branky mě imbecil s foťákem na stativu píchal stativem do břicha - "tam nepůjdete" - "chci předat nevěstě kytku" - "kytka se bude předávat venku" - a už mě "pan kameraman" lehkým bodáním stativu tlačil ke dvířkům "skladu uhla". Tak jsem mu řekl : "Mladý muži - vaším úkolem je realitu dokumentovat, nikoliv realitu vytvářet" - Dvakrát slovo "realita" v jedné větě - to příliš zavánělo transcendentální fenomenologií, takže jsem na displeji vypnutého robota jasně viděl, že informace nebyla pochopena, a že mě k nastávájící paní Kubáčové prostě nepustí. Abych se nenechal zatlačit až k šopě na uhlí - do pozice loutky, kterou řídí oligofrenici s fotoaparáty - tak jsem se prostě otočil - prásknul jsem kytkou do popelnice, nasedl do auta a jel domů ...

Protože jsem byl poněkud vytočen - řídil jsem podle toho a asi za 5 minut, už jsem byl před Příborem (9 kilometrů daleko). V tom okamžiku mi volala (budoucí) tchýně - že prý moje nastávající chce mít nejlepší svatební video a soutěžit s ním na portálu - pro slepice - jménem BEREMESE.CZ. Tak jsem odpověděl, že pokud chce natáčet film o svatbě, ať si najme herce a neotravuje s tím mně - já že se chci "jenom" oženit. Na to tchýně kontrovala, že jsem tam zapomněl dceru a Kamila Řezáče (což byla pravda) - tak jsem se musel vrátit.

To, že celá svatba byla pojata jako virtuální soutěž s blbkami z bermese.cz, je už jenom drobný důvod k rozladě, který jsem nakonec překousnul.
Poud však teď očekáváte - pro srovnání - fotku, jak "pan fotoateliér EMPE" pojal výměnu prstýnků - máte smůlu - máme fotku kde mě paní Kubáčová třímá za ruku, ale prstýnek nikde. Mimo to nám chybí fotka zámku, kde se slavnost konala, fotka kolegyně, co mě vedla k oltáři (místo mé drahé máti, která asi nechtěla vidět vnučky, a proto nepřijela) a mnoho dalších snímků, událostí, které se na každé svatbě odehrají, ale "panu fotografovi prostě utekly."
Místo toho máme asi 20 fotek Maruščiných jehlových lodiček - v krabici, bez krabice, na zemi, na stole, nastojato, naležato, zepředu zezadu, z boku, shora, zdola - aspoň vím, že nejsem sám, který má fetiš na vysoké podpatky na hezké holce (preferuju spíš černé kozačky). A pak máme ještě moře snímků auta, které vezlo nevěstu - kdyby řidič jednou boural, nebo mu auto ukradli - ať si u nás vyzvedne fotodokumentaci pro likvidátora pojistné události..... Nakonec, proč si stěžuju ? Který naivka s myslí, že za měsíční plat prodavačky mu "profesionál", nafotí svatbu alespoň tak, jak by si to levou zadní nafotil sám ?
Nějaké srovnání však přece jenom je - povšimněte si jak "pan fotograf" pojal svatební polibek a srovnejte s mým fotem - jen tak pro info - jak se tvářila paní Kubáčová ? Byla to vůbec ona ? A jak jsem se tvářil já ? Asi v pohodě když se mi pleš neleskne ?! A byl jsem to vůbec já ?? Připadá vám to jako kompozičně i expozičně nezvládnutý "výcvak" z foťáku za 1499,- Ne ne to se pletete "pan fotograf" měl systémovými blesky obsypaný Canon 60D, který fotí 5 snímků za sekundu - výcvak z kompaktu Olympus 5060 jsou ta mnou dělaná svatební fota nahoře.
Pan fotograf zjevně neobjevil tajemství práce s bleskovým světlem ani tajemství kompozice ani tajemství sériového snímání ani rozhodujícího, nebo nerozhodujícího okamžiku - proto jeho snímky vypadají všechny jako tato ukázka.
Probereme ještě kompozici - co je v centru snímku - díra mezi tchánem a tchýní ? A co je ve zlatém řezu ? Černé rameno mého obleku ? Nebo tapecírung stěny místnosti na druhé straně fotky ?

Když už jsme u toho - dovolím si popsat, co jsem kolegovi dodal po svatbě - CD s náhledy fotek ve velikosti 2 MPix a 200 kB k rozesílání příbuzenstvu mailem. Druhé CD s výběrem nehlepších fotek do fotoalba, a třetí CD se všemi fotkami v plném rozlišení. My s Maruškou jsme dostali DVD se 400 20megapixelovými fotkami která má každá 7 megabyte. Můžeme být rádi že jsme za těch 7000 kč nedostali 5 DVD s RAWem a lísteček "dodělej si doma". Kvůli datovému objemu nejde mailem poslat ani jediná fotka - takže pokud čekáte, že vám manželka pošle obrázky - určitě se nedočkáte - neboť moje drahá - po mé kritice - nedá DVD z ruky a sama si náhledy rekomprimovat neumí.
Dostáváme se od PATA s foťákem k MATOVI s kamerou. Alfred Hitchcock by se nemusel za takové svatební video stydět. Oběšená nevěsta visí na stromě - než si všimnete, že to jsou jenom šaty je střih - a pak už čekáte jenom kdy se objeví Norman Bates a jeho matka, ale místo nich se objeví lodičky na plotě a pak záběr pod nevěstinou sukní, který vypadá jak pohled na nohy mechanika-transvestity, který uvízl v raketovém motoru při opravě kosmické lodi SOJUZ. Mimochodem video mělo být na YouTube soukromé - to "pan kameraman" nějak nezvládl, takže výsledky jeho činnosti - za 6000 můžete posoudit zde.
Mimochodem buďte rádi, že video není soukromé, protože jím dodané DVD má 3,2 GB na 45 minut záznamu - což je datový tok někde na pomezí DVD a Bluraye - takže jej babičce, se slevněným přehrávačem SENCOR prostě nepředvedete....

Jsme téměř před pointou - jako nepřítel Googlu, tentokrát prosím - Larry a Serjožo - prosím - zaindexujte tuhle stránku ve vyhledávání někde vysoko - vysoko - protože, jak jsem křičel kdysi na kolegu: "veřejnost se o vašich schopnostech musí dovědět".
No a naprostá tečka na závěr - kolik myslíte, že jsem žádal za 550 snímků z kolegovy svatby - nic - a bylo mi to ctí - a proto si PAT, MAT, ten třetí bezejmenný - na naší svatbě i všichni ostatní "speciáálisti" s "živnostenským listem" stěžují jak jim "amatéři" kazí byznys.
Kamile díky alespoň za tu trochu pořádných fotek, kdybych tehdy věděl, co vím dnes, řekl bych ti - foť jako o život.

Vidlákovo elektro 43. Jak zvládat zkrat 4.

9. června 2013 v 2:03 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Z minula nám zbyl domácí úkol, takže naivní mezi vámi si myslí, že dnes ukážu jedno schémátko jako řešení a jdeme dále, ale není to tak jednoduché jak se zdá.
Tedy zadání znělo máme tento zdroj:
Ke kterému máme přidat dva odpory abychom do něj zavedli hysterezi a přeměnili ho na zdroj s proudovou ochranou typu "foldback" jak jsme probírali minule.
Prostou analogií mezi jednoduchým spínačem bez Foldback
A s Foldback ochranou. Dojdeme k řešení, které je průhledně jednoduché a je ná následujícím obrázku.
Oproti zcela původnímu schémátku jednoduchoučkého stabilizátoru s proudovým omezením nám tam přibyly - zmiňované dva odpory - a to R5 a R6. Pokud je analogie mezi jednoduchým spínačem a kompletním zdrojem s regulací tak jednoznačná - zdá se že stejná bude i matematika kolem výpočtu proudové pojistky - částečně ano - Pro stav ve zkratu je vzoreček úplně sejný jako minule
I = (0,7 - Vcc (R5/ (R5+R6) ) / R3
Problém je se situací mimo zkrat. U prostého spínače jsem tvrdil, že tranzistor Q1 je plně otevřený, tím jsou oba konce děliče R6, R6 zkratované na obou koncích a tím prakticky vypadají ze hry. V případě napěťového zdroje tomu ale tak není, protože Q1 není otevřený do saturace, ale jenom pootevřený a je na něm napěťový úbytek Vcc - Vout = 7V.
Takže pro proud mimo zkrat máme trochu složitější vzoreček
I = (0,7 - (Vcc-Vout)*(R5/ (R5+R6) ) / R3
To je trochu nepříjemné, protože proud pojistky nám závisí i na vstupním i na výstupním napětí, ale nedá se nic dělat - rozhodně je lepší počítat o 5 minut déle hodnotu součástek, než při připadném zkratu plakat nad zkaženou soutěží.
Jenom cvičně si spočteme proudy
Mimo zkrat - I = ( 0.7V - 7V * (330 / 7130) ) / 6.8 = ( 0.7 - 0.32) / 6.8 = 55mA
Ve zkratu - I = ( 0.7V - 12V * (330 / 7130) ) / 6.8 = ( 0.7 - 0.32) / 6.8 = 22mA
Když se podíváte na obrázek - zjistíte, že obojí celkem sedí.

Aby to zase nebylo tak jednoduché - tak kromě poznámky o změně proudu ve zkratu - který se snižuje s rostoucím napětím baterie (Vcc), která platí stejně jako pro minulý obvod - je tu ještě druhé čertovo kopýtko - čím je výstupní napětí menší - tím je menší i práh proudové pojistky a pro 0V dosahuje stejnou hodnotu jako proud ve zkratu. Když nad tím přemýšlím tak to zase takové čertovo kopýtko není - protože sice budete mít proudu ze zdroje méně a méně, ale pokud jste dobře spočetli proudovou pojistku pro zkrat - nic vám neshoří.

Pro dnešek už zbývá jenom tradiční rada pro brunety : Pokud ve střízlivém stavu umíte chodit na 12 cm podpatcích a chystáte se na mejdan, kde chcete dosáhnout 3 promilí alkoholu v krvi - pamatujte si jednoduchý vzoreček pro výpočet výšky podpatků, které si můžete vzít do hospody a to 12 / 3 = 4 cm maximálně - jasné ?