Diody budou nahovno !

23. června 2016 v 5:07 | Petr |  Elektro
Tímto blogem se vine názor "cívky jsou nahovno" , pak tu byly články "kondenzátory jsou nahovno" a to keramické i elektrolytické, pak tu byl článek "schottkyho diody jsou nahovno" - tak proč si nezanadávat na "staré zlaté časy, které se nikdy nevrátí" a neprohlásit rovnou všechny diody za součástky nahovno.

Jde o to, že se v domácnosti pravidelně vyskytuje tato situace - jdete v noci ulehnout do manželské postele - noční lampička je asi 3 metry od dveří, ale mezi ní a dveřmi lehává pes, kterého nesmíte zašlápnout. Pokud neleží na zemi leží v posteli ( je to rozmazlenec ), navíc žena v noci kojí a dítě občas zapomene ve velké posteli ( bude to rozmazlenec ). Navíc každý z těchto 3 živočichů lehává v podivných polohách. Takže stojíte u dvěří ložnice, lampa je 3 metry daleko, ale vy jste v situaci jako cyklista v Bosně, který neví jestli škarpa u cesty, kde chce večer zalehnout je ještě zaminovaná, nebo ne.

Tudíž jsem se vrátil k ideji "inteligentní noční lampičky", která by měla fungovat asi takto - vydáte nějaký charakteristický zvuk - jakože si třeba decentně odkašlete - procesor v lampičce to mikrofónem uslyší a pomaloučku, polehoučku rozsvítí na velmi nízkou intenzitu, pokud potřebujete více světla - odkašlete důrazněji, pokud se rozdeřve dítě, rozštěká pes, ozve výstřel na zlodějě - lampička se rozsvítí okamžítě na 100%. Pokud je ticho - lampička po pár desítkách sekund začne pomalu zhasínat až zhasne docela - zásadní idea je že lampička nesmí mít ŽÁDNÝ VYPÍNAČ a nesmí mít ŽÁDNÝ OVLADAČ, jako hardwarovou krabičku, kterou někde zapomenete.

Potom je tu ještě ta věc, že bateriové napájení = žádná šňůra do zásuvky má velikou výhodu - a to ve spojení s bílými LEDkami znamená SPÍNANÝ MĚNIČ. Ony totiž opravdu staré zlaté časy upadají - kdysi brala LEDka 20mA - tak jste do takové lampičky strčili 4 tužkové baterky - to bylo napětí 3,6 - 6 V podle stupně vybitosti. Pak jste spočetli předřadný odpor tak aby diodou ( nebo dioadami ) teklo 10 - 20 mA a hotovo. Jenomže dneska - máte skvělé diody s krásným světlem, které berou 300mA minimálně - a taková dioda vám upeče předřadný odpor. Pokud dáte předřadný odpor "jako bejk" tak pálíte zbytečně energii z baterky nemluvě o tom, že by bylo dobré aby nějaká "inteligence" chránila baterky před hlubokým vybitím ( abyste mohli použít vaše drahé NiMh články ) atd.

JInými slovy - doba vysokých pracovních napětí ( o bóže kde jsou zdroje 13,8V ) a malých proudů - je pryč. Dnes je doba opačná - "velkých proudů a malých napětí". Takže přemýšlíte dále - lampička bude mít spínaný měnič a je zásadní otázka jestli bude mít 4 tužkové a STEP-DOWN měnič, nebo 2 ( nebo dokonce 1 ) tužkovou a STEP-UP měnič. Díky napěťovému rozdlu mezí 4 plně nabitými alkalickými baterkami ( 6V) a téměř vybitými NiMh ( 3,2V ) se dostanete do problému s designem STEP-DOWN měniče zejména když máte 3,2 V z téměř vybitých baterek nějak řízeně převést na 3,3 V pro bílé LEDky ( jenom poznámka - to že měnič bude regulovat proud je jasné, ale problém s napětím to ani tak nevyřeší )
Takže je to jasné - bude to na 2 tužkové a bude to STEP-UP měnič. Když se podíváte jak taková věc funguje - je to jasné tranzistor Q1 se otevře a "nabije" magnetické pole tlumivky L1. pak se zavře a zanikající magnetické pole bude mít tendenci udržet proud ve stejném směru, proto jej protlačí diodou D1. V míste Vin je 2,4V v místě Vout je 3,3V a úbytek napětí na diodě je pro obvod čistá ztráta, která při velkých proudech a malých rozdílech napětí mezi vstupem a výstupem, je dosti drtivá - klidně přes 50%. Jediné rozumné řešení je udělat "aktivní usměrňovač" - tedy místo D1 dát druhý mosfet a ten spínat v době, kdy by měla být dioda otevřená, protože úbytky napětí na mosfetech jsou v desítkách milivoltů.

Tím se dostáváme k jádru věci - mohl bych použít nějaký komerční měnič typu MCP1640 ale tím bych přišel o hlídání baterky a navíc stejně v takové lampičce musí být procesor, který bude celé složité chování lampičky řídit. Výsledkem mé úvahy je tedy absurdní představa "spínaného zdroje" kde spínání řídí procesor - a to nejdůležitější tedy spínací časy obou tranzistorů protě vypočítává PID algoritmem, podle naměřeného proudu LED diodou s frekvencí nad 100 Hz aby nebylo vidět blikotání diody při případné lehké nestabilitě výpočtu.

Je to absurdní ? Je to něco jako Baofeng UVR5, které svým DSP procesorem likviduje "poctivé radiostanice" s dvojím směšováním. Když jsem dospěl k této konstrukci - bylo to jasné. Pro usměrňování 220V při 20mA jsou diody skvělé, protože ztráty na nich jsou naprosto nepatrné, ale v dnešní "lithium-iontové" době kdy každý druhý obvod "žere" několik ampérů při 3.3 voltech - diody neomylně směřují na smetiště dějin. Diody jsou mrtvé - ať žijí integrovaným obvodem ( procesorem ) spínané mosfety - ach jo.....
 

1 člověk ohodnotil tento článek.

Komentáře

1 blr blr | 23. června 2016 v 8:33

Když se podíváte do datasheetu na nějaký obyčejný používaný měnič, tak "algoritmus" vezmete z něj... taky jsem tohle oživoval, aby se ušetřilo a pár pokusech to funguje celkem bez problému..

2 vava vava | 23. června 2016 v 11:49

My teda máme v koupelně pohybový senzor, který zabírá aš výš, takže stačí mávnout rukou nad hlavou a provést rekognoskaci terénu, který chlupy na zemi jsou předložka a který by při došlápnutí protestovaly. Světlo se pak po čase samo zhasne, na umytí to stačí. To je eště z doby, kdy jsem se nějak nemohl dokopat k tomu udělat v patře lustry a řešil jsem to takhle dočasně (viz časové období dočasný pobyt vojsk...). Já myslím že ovládat světlo zvukem bude mít výsledek a) buď bude příchozí člověk budit hlukem spící (menší citlivost spínače) nebo b) furt se bude rozsvěcet a budit spící (větší citlivost). Podmínku "žádný ovladač" jsem zase v jiné místnosti (co byla dočasně bez lustru, viz výše) vyřešil dálkově ovládanou zásuvkou + její ovladač sucháčem přilepený na vypínač u dveří (= definovaná pozice)(stejně byl vypínač "dočasně" bez funkce ....viz výše). Druhý ovladač u postele - ten už se při světle hledal líp.

3 rdhd rdhd | 23. června 2016 v 18:12

Občas sou nahovno i plošňáky a pájecí kapaliny a nemusí se jednat zrovna o nějaký VF voodoo. Jednou sem použil bezoplachovou Neutrální kapalinu z GME na univerzální plošňák a výsledek byl, že přes svod na se mi přes noc vybila lithiová 2032 baterka a to cesty + a - měly mezi sebou víc jak 1cm mezeru, žádné jiné součástky na desce nebyly. Plošňák sem musel vyvařit v destilovanej vodě. Teprv potom svod neměl.

4 Mln Mln | E-mail | 23. června 2016 v 20:29

Lacne komercne menice DSP neobsahuju, ich zakladom je pwm modulator riadeny zosilnocom chyboveho signalu (skutocne napatie minus referencia) plus kompenzacia. Odporucsm panovi kubacovi kupit si miniaturny traco menic, je to suciastka so 4 vyvodmi ktoru pouzivaju aj profici pokial jechu stavat komplet menic. Alebo si kupit automobilovu 12 V led a ozeliet drobnu stratu.

5 dotaz dotaz | 23. června 2016 v 21:54

Autor článku to moc prožívá (a nebo je fakt účelem článku si jen zanadávat). Dneska máme procesorky/mikrořadiče, které dokáží běžet v rozsahu 1.8V - 5V. Když k tomu místo bílé ledky zvolí vhodnou žlutou (která navíc má vhodnější vlnvou délku co se týče následného dalšího usnutí) s úbytkem někde okolo dvou až dvaapůl voltu, tak má problém vyřešen.

6 Tin Tin | 23. června 2016 v 21:56

cyklistovi v Bosně doporučím detektor a panu Kubačovi baterku, problém vyřešen.

(baterku samozřejmě sofistikovanou, ale jednoduchou, např.: dvě bílé LED, napájení přes jednoduchý proudový zdroj (ledka+tranzistor+odpor, někde zde na blogu, děkuji za návod) z 9V baterky (není třeba řešit pouzdro, stačí konektor ze staré 9V baterie) (+výsledná baterka bude hranatá, tudíž se neodkutálí), celé zabalit do tetrapaku hliníkem ven (luxusně vypadající materiál zadarmo, dá se lepit zahřátím páječkou), akorát na vypínač jsem nepáchal žádnou specialitu a použil obyčejné tlačítko)

7 Aleš N. Aleš N. | 23. června 2016 v 23:15

Tedy tentokrát mi ta idea přijde trochu mimo. On ten mikrofon by musel být stále zapnutý (cca 500 uA + možná i nějaký předzesilovač a ten procesor vlastně taky, aby mohl analyzovat to decentní zakašlání. Takže nabíjet by se muselo tak jednou za měsíc až dva, to by byl docela opruz. Leda to dát na okno a opatřit solárním článkem. Rozbor vlastností diod kvituji,krásně názorně vysvětleno. Vy by jste to mohl učit, Komenský by měl radost a kdejaký žáček slaboproudých škol by měl ty články o elektronice povinně číst.

8 petr-kubac petr-kubac | 24. června 2016 v 0:20

1. PIR čidlo je podle mně problematické - psí mají tělesnou teplotu 39 - velice snadno spouštějí PIR čidla snáze než lidi.

2. žluté LEDky - ty lépe svítící jsou dneska stavěny jako modré se žlutě svítícím luminoforem - tudíž též mají úbytek přes 3V.

3. 9V baterka má velký vnitřní odpor a malou kapacitu - člověk se připraví o tu možnost použít ledku s 200 lumeny a v případě nouze ji zapnout naplno jako opravdovou lampičku.

4. Spotřeba analogové elektroniky ( nemusí jít jen o mikrofón) je problém, který se dá omezit 2 přístupy
A - celá analogová elektronika se pověsí na pin MCU a zapíná jen občas ( 10 HZ s 10% střídou  ?? )
NAvíc samotné bílé LEDky jsou při režimu kdy mají svítit zapojeny proti zemi ve fotovoltaickém režimu - nejsou li napájeny produkují napětí úměrné logaritmu světlné intenzity okolí - lze je tudíž využít jako čidlo denního světla a lampičku takto na nadpoloviční část dne uspat.

9 petr-kubac petr-kubac | 24. června 2016 v 0:25

1. PIR čidlo je podle mně problematické - psí mají tělesnou teplotu 39 - velice snadno spouštějí PIR čidla snáze než lidi.

2. žluté LEDky - ty lépe svítící jsou dneska stavěny jako modré se žlutě svítícím luminoforem - tudíž též mají úbytek přes 3V.

3. 9V baterka má velký vnitřní odpor a malou kapacitu - člověk se připraví o tu možnost použít ledku s 200 lumeny a v případě nouze ji zapnout naplno jako opravdovou lampičku.

4. Spotřeba analogové elektroniky ( nemusí jít jen o mikrofón) je problém, který se dá omezit 2 přístupy
A - celá analogová elektronika se pověsí na pin MCU a zapíná jen občas ( 10 HZ s 10% střídou ?? )
B - samotné bílé LEDky jsou při režimu kdy mají svítit zapojeny proti zemi ve fotovoltaickém režimu - nejsou li napájeny produkují napětí úměrné logaritmu světlné intenzity na ně dopadající - lze je tudíž využít jako čidlo denního světla a lampičku takto na nadpoloviční část dne uspat.

10 Crifodo Crifodo | 24. června 2016 v 9:13

Tentokrát nebude asi jádro problému v diodách. Spíš v prioritách autorových. Ve zkratce: civilizace vzkvétala, dokud byly jasně dány priority. Neříkám že zrovna despotický patriarchát, ačkoliv.
Teď, když moderní člověk tápe a blouzní, neví jestli mu smí kecat do života rodinného politik, tchyně a pes, nebo pes, politik a tchyně. Po prvním přišlápnutí psa který neví, kde je jeho místo, by se obnovila rovnováha věcí, pokud ne, pes stál za hovno (což je u psa nehlídacího/neloveckého ostatně úhelná otázka), žádných procesorů a čidel netřeba. Jisté pochyby mám taky s institucí "manželská postel".
Dítě zakníká, fotr zachrápe, soused posune židli na dlažkách => lampa se rozzáří a všechno probudí, zatímco potmě by se zavrtěli a spali dál.
V souvislosti se způsoem řešení "problémů" post technického věku se někdy vyskytuje slovo ICHTYL.

11 Honza Honza | 24. června 2016 v 10:13

Sláva, článek o elektronice, už jsem přestával doufat. Ale je tohle vidlácké? Vím, že mám sotva procento Vašich zkušeností, ale tohle mi přijde dosti bezduché a čekal bych, že procesorem bude Arduino.
Dle wiki mají NiMh baterie již minimum energie pod 1,1V na článek, tedy klesne-li napětí na třech na 3,3V, je už stejně třeba je dobít. AVR vydrží 6V, přežije tedy tři plně nabité články (4 by ho podle datasheetu mohly zabít, nicméně nezkoušel jsem). Proč tedy nenapájet procesor přímo a ten by podle aktuálního napětí a požadovaného jasu reguloval jedním transistorem proud přes LED?

12 petr-kubac petr-kubac | 24. června 2016 v 11:36

[11]: Osobně mám "holé AVR" daleko raději než Arduino. Tady by použití "holého procesoru" jakéhokoliv typu navíc bylo podpořeno tím, že napájecí napětí bude nestandardní a asi i nestabilizované ( nebo jen velice hrubě )  a navíc periferie takového procesoru budou silně nestandardní - MOSFET polomůstek  zvyšujícího měniče audio vstup, měření napětí baterek, měření proudu LEDKou měření napětí na LEDce ( kvůli detekce den/noc)

Nic z toho není zrovna kompatibilní se standardizovanou konstrukcí Arduina fungujícího při 5 (3,3) Voltech, ale taková ATMEGA 48 - jedoucí od 1,8V a s vnitřní referencí 1,1V pro AD převodník - to by mohlo být ono.

Poslední poznámka - proč ne AtTiny - kvůli instrukci násobení, které je vhodné pro detekci "decentního zakašlání" v přijímaném audiu.

A neargumentujte prosím nízkou cenou čínských klonů arduina s tím že zbytečné bloky se "nějak přemostí" - takové prasárny já nedělám ani za dolar-padesát.

13 Honza Honza | 24. června 2016 v 13:51

[12]: No trochu jsme si nerozumněli. Podle mě je Arduino dobré, když chce člověk něco narychlo sflikovat/vyzkoušet koncept, zda funguje. Ale dát to do "konečného řešení" mi přijde odfláknuté. Stejný pocit jsem měl z Vašeho textu: spojení pár ozkoušených konceptů dohromady bez přílišné snahy o jednoduchost.

14 Kvak Kvak | 24. června 2016 v 14:35

[6]: A když si místo žluté ledky koupím v drogerii svíčku, nemusím se starat o jakýmkoliv úbytek napětí. Vaše myšlenkové pochody jsou podivuhodné...

15 SPECZ SPECZ | 24. června 2016 v 16:16

[14]: Vy umíte zapálit svíčku decentním zakašláním ? :-)

16 petr-kubac petr-kubac | 24. června 2016 v 18:37

[13]: Ani u provizorní konstrukce není jasné jestli by bylo rychlejší Arduino "odsrojovat" aby jelo na 1.8V nebo holé AVR "obalovat" vhodnou elektronikou okolo

17 rvx rvx | 25. června 2016 v 12:59

já bych doporučil brýle pro noční vidění :) to nebude budit nikoho

18 dotaz dotaz | 25. června 2016 v 18:17

Mám takové tušení, že tenhle problém se vyřeší sám i bez procesoru.

Kdyby ne, řešení typu "na jemné zakašlání se pes dobrovolně a rád sám přesune" též nevyžaduje procesor.

19 ,, ,, | 26. června 2016 v 17:37

Vždy mi bylo líto lidí, kteří křičí" cívky jsou na hovno", a zřejmě nevědí, že existuje třeba křížová navíječka, kde sto otáčkami kličkou navineme za dvě minuty VF lankem parfektní pětsetizávitovou anodovou tlumivku jak z továrny. Stejně tak konstruovat lampičku, která se zakašláním trochu rosvítí, a když zakašláme ještě jednou, tak se rosvítí víc, a kdy zakašleme hlasitě tak se rosvítí "na plný koule", s mikroprocesorem, bych považovat za tristní, a viděl bych to na jednu 4093 jednu 4558 a několik RC. Bohužel je dneska moderní, blikat ledkou pomocí pentia na 2 GHz, a nevědět, že to jde třeba jedním tranzistorem.

20 Miloslav Ponkrác Miloslav Ponkrác | 26. června 2016 v 18:00

[19]: Tomu se říká abstrakce. Používají ji úplně všichni včetně vás.

1. abstrakce je, že považujeme elektronické součátky za idealizované, ačkoli nejsou. Neexistuje nic takového jako je dokonalý rezistor, kondenzátor, dioda, tranzistor, nic. Přesto se nad nimi tak přemýšlí.

2. abstrakce je, že když už nemáme možnost lhát si ad 1), tak alespoň považujeme součástku za pokud možno lineární či spojitou v reakci na napětí/proud cokoli.

3. abstrakce jsou malé integrované obvody jako jsou hradla či operační zesilovače. A opět si lžeme, že jsou to idealizované obvody. Vůbec celá digitální technika v prvním přiblížení je lhaní si, že se nechovají jako analogové obvody.

4. abstrakce jsou specializované obvody. Jako jsou mikroprocesory, hradlová pole, a další.

Mikroprocesor je ideální věc na vyzkoušení si proof of concept. Já bych osobně nasadil procesor spíše, než několik integrovaných obvodů a dalších součástek, protože to bude jednodušší a univerzálnější.

Podobně funguje lidské tělo. Nejsem v tom vzdělán, ale lidské tělo abstrahuje na úrovni buněk (alespoň si to myslím jak daleko mé znalosti sahají). Zcela určitě by šlo některou část těla udělat jednodušeji bez buněk jako komplex nějakých jednodušších částí, ale proč? Buňky se dále organizují do tkání a orgánů, atd.

Nicméně je fajn, že pan Kubáč jako jeden z mála upozorňuje, že součástky nejsou ideální. Že přísně vzato neexistuje v přírodě natož na trhu nic takového jako je čistý odpor, kapacita, indukčnost a další. Dokonce pojmy jako permitivita, permeabilita, odpor, kapacita, indukčnost - jsou idealizované samy o sobě a trochu jsme zde ohli realitu, abychom to měli jednodušší. Příroda je ale všude nelineární, často nespojitá či dokonce kvantová. Mnohdy naše konstanty nejsou konstanty, často se mění, někdy jsou to dokonce tenzory a v každém směru materiálu mají jiné hodnoty, apod.

21 ,, ,, | 27. června 2016 v 12:00

Speciálně ten nutný NF zesilovač k tomu mikrofonu půjde udělat úplně triviálně drátem do portu. Je to stejný jako s těma čínskejma rádiama z Lídlu: anténa, diak proti zemi a šup do portu...

22 Miloslav Ponkrác Miloslav Ponkrác | 11. července 2016 v 4:05

Jen tak mimochodem, pane Kubáči, znáte integrovaný obvod MAX16914 až 5?

23 Miloslav Ponkrác Miloslav Ponkrác | 11. července 2016 v 16:51

[21]: Mnohé mikrokontrollery v sobě mají vestavěné i operační zesilovače a A/D převodníky. Drát do portu by často více než stačil.

24 petr-kubac petr-kubac | 11. července 2016 v 20:03

[23]: Souhlas - vzponímám si že jeden robotik měl "ultra-jednoduché" sonary - byla to nějaká PICka + UZ měnič + drát do portu nic více. Kouzlo bylo v tom, pin se přepnul jako výstup UZ měničem se písklo a než se vrátilo ECHO PIn se překonfiguroval jako vstup AD převodníku s vnitřním předzesilovačem tentýž UZ měnič pak v úloze mikrofónu echo přijal.

[22]: "idenální diody" v podobě MOSFETu + nějaké logiky znám, ale nikdy jsem je nepoužil, protože bývají nelidsky drahé.

25 Miloslav Ponkrác Miloslav Ponkrác | 11. července 2016 v 21:39

[24]: S tím sonarem se mi to líbí, díky za nápad!

Ten MAX16914 stojí u amerického mousera 57 Kč/kus, a pokud jihc objednáte 100 kusů, tak 27 Kč/ks.

26 Krakonoš Krakonoš | 27. července 2016 v 11:05

Od Maxima se dá sehnat skoro i modré z nebe, ale většinou jenom na papíře, nebo v tom lepším případě v malém množství. Jejich součástkám se raději vyhýbám, protože nikdy nevím, jestli až si za 2 měsíce vzpomenu, tak je budu moci koupit, nebo si budu muset půl roku počkat.

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama