Construire suport multifeed pentru LNB-uri

Chiar dacă o antenă de satelit este proiectată să recepționeze semnalul de la un singur satelit (poziție orbitală), adăugând LNB-uri suplimentare lângă cel central se pot recepționa sateliți aflați pe mai multe poziții orbitale relativ apropiate. Se realizează astfel un sistem de recepție multifeed. Acesta are avantaje și dezavantaje. Principalul avantaj față de un sistem motorizat este comutarea instantanee a canalelor de pe diferiți sateliți, fără a aștepta repoziționarea antenei. Dezavantajul este că semnalul recepționat de LNB-urile plasate în altă poziție decât focarul principal al antenei este mai slab. Totuși, performanțele sunt acceptabile cu antene de mici dimensiuni (90 cm).

Suporturi pentru mai multe LNB-uri se găsesc prin magazinele de specialitate. Multe dintre ele sunt proiectate pentru 2 sau 4 LNB-uri și nu permit prea multe ajustări, unele fiind specifice pentru o poziție orbitală. Vom încerca să construim un suport pentru LNB-uri și vom afla cum se calculează distanța dintre ele. Toate LNB-urile din sistemul de recepție trebuie să se afle la aceeași distanță de centrul antenei (distanța focală constantă) și trebuie să urmeze proiecția inversată a orbitei Clarke. Distanța focală este specifică antenei, iar proiecția orbitei depinde de diametrul antenei, locația în care se face recepția și sateliții aleși. Distanța dintre LNB-uri este proporțională cu diametrul antenei.

Sistem de recepție multifeed cu 8 LNB-uri (foto de Paul Lucas pe Flickr)

Acționare motoare pas cu pas cu Arduino (cod sursă)

Motoarele pas cu pas sunt motoare fără perii care efectuează mișcări de rotație discrete în pași incrementali, spre deosebire de rotația continuă a unui motor electric obișnuit. Acest pot efectua un număr exact de pași, fiind construite din mai multe bobine alimentate într-o ordine specifică, de o secvență de impulsuri. Motoarele pas cu pas unipolare au două bobine, fiecare cu priză mediană. Aceste prize se conectează împreună la un pol al sursei de alimentare, iar cele patru terminale ale bobinelor sunt alimentate secvențial de driver (aceste motoare au minim 5 fire de conexiune). Celălalt tip de motor pas cu pas este motorul bipolar, cu două bobine, alimentate secvențial cu polaritate directă și apoi inversă (aceste motoare au 4 fire de conexiune).

Un driver cu tranzistoare pentru motoare pas cu pas unipolar și metode simple de generare a impulsurilor au fost prezentate în articolul anterior. Funcțiile de generare a impulsurilor din acel articol sunt mult prea simple și permit rotirea într-o singură direcție, în multipli de 4 pași. În acest articol voi exemplifica încă o dată modurile de acționare a bobinelor motoarelor pas cu pas și voi prezenta niște funcții care permit efectuarea de pași individuali și schimbarea direcției de rotație.

Releu cu senzor (de lumină) construit cu module

Popularitatea plăcilor de dezvoltare a dus la apariția a tot felul de module de expansiune pe care le poți conecta la acestea. Modul de conectare trebuie să fie unul simplu, și cum bareta de pini de 2,54 mm este folosită de majoritatea porturilor disponibile pe plăcile de dezvoltare cu microprocesor, au apărut firele de conexiune specifice (dupont). La rândul lor, modulele vin cu port prevăzut cu baretă de pini. Se găsesc module cu diverse funcții (senzori analogici, senzori digitali, LED-uri, afișaje și LCD-uri, relee, drivere, adaptoare de interfață). Unele nu pot fi utilizate decât cu un microprocesor, fiind prevăzute cu port de comunicație digitală.

Dar, există și module analogice care, deși pot fi conectate la o intrare sau ieșire a microprocesorului, nu au nevoie de acesta pentru a funcționa. În acest articol vom vedea cum poți acționa un releu cu un senzor. Nu doar un tip de senzor. Ambele dispozitive sunt de fapt module și vor fi interconectate direct, fără microprocesor. Vom analiza și schema electrică a acestor module.

Montaj cu senzor infraroșu pentru obstacole și releu

Programatorul de memorii CH341A

CH341A este un cip cu interfață USB și mai multe porturi: paralel, serial, I²C și SPI. Este utilizat de unele programatoare de memorii seriale (din seriile 24xx și 25xx). Unul dintre cele mai populare dispozitive, dar și printre cele mai ieftine, este programatorul negru „MiniProgrammer”. Vei afla în acest articol cum să instalezi și să utilizezi acest programator pentru rescrierea memoriilor cu interfață I²C și SPI. Acestea sunt utilizate pe scară largă la plăci de bază pentru stocarea firmware-ului BIOS, dar și la alte dispozitive pentru stocare firmware și configurări. Poți să restaurezi modul de funcționare după scrieri nereușite ale firmware-ului (în timpul operațiunilor de actualizare) folosind acest programator.

Deși a devenit foarte popular, programatorul negru are ceva probleme cu nivelurile de tensiune. Dacă l-ai achiziționat deja, îl poți modifica în sensul furnizării aceleiași tensiuni atât la alimentarea memoriei cât și pe interfața de comunicații. Vom vedea apoi cum instalezi driver-ele și se software folosești pentru comunicarea cu programatorul. În cele din urmă, vom vorbi despre adaptoarele pe care le poți adăuga acestuia.

Programatorul negru CH341A MiniProgrammer

Alimentator reglabil 0-30 V 1,5 A cu LM317

O sursă de tensiune cu ieșire reglabilă este absolut necesară pentru oricine are de a face cu dispozitive și circuite electronice. LM317 este probabil cel mai folosit circuit integrat pentru construirea de surse liniare de alimentare. Acest integrat este folosit și aici. Tensiunea minimă de ieșire a lui LM317 nu poate fi mai mică de 1,25 V. Însă, următorul circuit folosește o sursă suplimentară de tensiune negativă, derivată din aceeași ieșire a transformatorului. Folosind tensiunea negativă, ieșirea poate fi coborâtă până la 0 V. Placa de circuit conține încă o sursă simplă, liniară, cu stabilizator fix. Scopul acesteia este de a alimenta un voltampermetru digital de panou sau un ventilator pentru răcire.

Alimentatorul cu LM317 construit

Arduino: întreruperi în clase și funcții callback

Arduino este o platformă de dezvoltare cu sursă deschisă, ușor de folosit, datorită limbajului de programare mult simplificat și a hardware-ului flexibil. Mediul de dezvoltare Arduino IDE vine cu biblioteci predefinite cu funcții ușor de înțeles pentru setarea și citirea stării pinilor, dar și pentru comunicarea cu diverse module folosind protocoale standard. Limbajul de programare nu este altceva decât C/C++.

Dacă ai în plan un proiect mai mare sau dacă îți creezi o bibliotecă pentru Arduino, vei ajunge să definești noi clase C/C++. O clasă este o extindere a conceptului de structură, care unește nu numai date și proprietăți, dar și funcții și metode care prelucrează aceste date. Spre deosebire de structuri, nu toți membrii claselor sunt accesibili din afara clasei. Controlul accesului se face folosind specificatorii de acces. Mai multe informații despre clase în programarea C/C++ poți găsi aici.

Server web securizat pe NodeMcu ESP8266

NodeMcu este o placă de dezvoltare bazată pe platforma ESP8266. Acest microcontroller este destinat utilizării în aplicații IoT, fiind dotat cu conectivitate WiFi. În articolele anterioare am arătat că plăcile de dezvoltare cu acest cip pot fi programate în mediul de dezvoltare Arduino și am creat un server web simplu.

În ziua de astăzi, securitatea este foarte importantă. Poate vei folosi ESP8266 doar în rețeaua locală sau poate vei permite accesul la serverul ce rulează pe acesta din exterior. În ambele situații, utilizarea de conexiuni securizate este importantă. În ultimii ani majoritatea site-urilor web au trecut de la protocolul standard HTTP la cel securizat, HTTPS. Pentru a putea oferi conținut securizat, serverul trebuie să prezinte clientului un certificat semnat de o autoritate emitentă de încredere. Certificatele au valabilitate limitată.

Utilizarea testerului de componente GM328A

Testerul GM328A este un dispozitiv proiectat pentru identificarea pinilor și măsurarea caracteristicilor tranzistoarelor. Este bazat pe un microcontroller ATmega328. Ideea unui tester de tranzistori a apărut într-un articol publicat de Markus Frejek în 2013 (în Embedded Projects Journal Ausgabe 11, paginile 16-17). Karl-Heinz Kübbler a îmbunătățit software-ul acestui dispozitiv și a adăugat funcții suplimentare pentru măsurarea caracteristicilor altor componente electronice. Dispozitivul a devenit popular, în prezent găsindu-se la magazine sub formă de kit sau deja asamblat. Există mai multe variante comerciale: LCR-T3, LCR-T4, WEI_M8, GM328, GM328A.

Software-ul este foarte versatil și poate rula pe mai multe microcontroller-e din familia ATmega. Îți poți construi și singur acest dispozitiv, folosind o placă de dezvoltare cu procesor ATmega, un afișaj și câteva componente. Totuși, microcontroller-ul testerului rulează la frecvența de 8 MHz față de frecvența 16 MHz utilizată de majoritatea plăcilor Arduino sau similare, deci ar fi nevoie de modificarea plăcii. Așa că am ales versiunea GM328A preasamblată a dispozitivului pentru că folosește un microcontroller cu memorie flash de 32 kbytes (mai multe funcții disponibile) și pentru că poate genera semnale PWM, poate măsura tensiune și frecvență.

Corector de ton stereo cu tranzistori

Corectorul de ton este un circuit adăugat înaintea unui amplificator audio de putere. Acesta permite utilizatorului să ajusteze amplificarea specifică a unor frecvențe din spectrul audio. Corectoarele de ton pot fi simple circuite de accentuare a frecvențelor joase sau egalizatoare complexe. Circuitul prezentat aici este unul simplu, cu un potențiometru care acționează pe frecvențele din treimea inferioară a spectrului audio (modificare bass) și unul care acționează pe frecvențe din treimea superioară (modificare treble).

Schema nu conține și potențiometrul de volum, dar acesta poate fi adăugat ușor înaintea intrării corectorului. Se recomandă ca nivelul semnalului la intrare să nu depășească 1 Vp-p (nivelul standard oferit de majoritatea surselor audio). Când ambele potențiometre au cursorul la jumătatea cursei, circuitul atenuează ușor semnalul (-1...-2 dB). Astfel, cu o intrare de 1 Vp-p, ieșirea nu va fi mai mică de 0,8 Vp-p.

Corectorul de ton constuit pe placa de circuit

Senzorii de temperatură și umiditate DHT11 și DHT22

DHT11 și DHT22 sunt senzori integrați de temperatură și umiditate. Conțin un termistor, un transductor capacitiv și un microcontroller (MCU) care realizează conversia analog - digitală și trimite printr-un protocol serial valoarea parametrilor măsurați. Protocolul este unul specific, dar ușor de implementat în software. Cei doi senzori sunt similari și au aceeași pini. Vom vedea în acest articol cum putem determina acești senzori să trimită date către placa de dezvoltare și cum putem prelucra aceste date.

Totuși, DHT22 (cunoscut ca și AM2302) este versiunea mai performantă. Ambele versiuni se alimentează la tensiuni cuprinse între 3,3 și 5 V, deci nu sunt probleme de conectare la plăcile de dezvoltare uzuale. Spre deosebire de DHT11, care are o acuratețe de 5% RH pentru umiditate, respectiv 2 grade Celsius pentru temperatură, AM2302 este mai performant, cu o acuratețe de 2% RH, respectiv 0,5 grade Celsius. Dezavantajul acestuia din urmă este că citirea parametrilor se poate face o dată la 2 secunde (este mai lent), pe când DHT11 poate fi citit la fiecare secundă. De asemenea, prețul lui DHT22 este mai mare.

Module cu senzor DHT11 (stânga) și AM2302/DHT22 (dreapta)

Programare placă STM32 bluepill în Arduino IDE

Blue pill este o placă de dezvoltare cu microcontroller STM32F103. Deși nu este la fel de populară ca Arduino, este mai ieftină și mai performantă. STM32F103 conține un procesor ARM Cortex-M3 ce poate lucra la frecvența maximă de 72 MHz. Mai conține 20 kbyți de memorie RAM și 64 sau 128 kbyți de memorie flash. Are port USB nativ, două porturi seriale, generator PWM pe 16 biți și convertor AD pe 12 biți. Față de Arduino, funcționează la 3,3 V. Totuși, câțiva pini tolerează tensiuni de 5 V.

Programarea plăcii folosind kitul de dezvoltare oficial este dificilă pentru începători. Dar, există posibilitatea programării în mediul Arduino. Înainte de toate, suportul pentru această placă trebuie instalat în Arduino IDE. Dacă vei folosi portul micro USB pentru programare, un bootloader trebuie scris înainte în memoria plăcii. Acest lucru se poate face cu programatorul specific ST-Link sau cu un adaptor USB-serial la 3,3 V. Atât scrierea bootloader-ului, cât și încărcarea ulterioară a schițelor se pot face cu ajutorul acestor dispozitive suplimentare.

Măsurare presiune atmosferică cu senzor BMP280

BMP280 este un senzor digital de presiune atmosferică proiectat pentru dispozitive mobile. Senzorul are o capsulă foarte mică, de numai 2 x 2,5 milimetri. Conectarea la o placă de dezvoltare ar fi foarte dificilă, dacă nu ar exista module cu barete de pini standard. O altă problemă este că tensiunea nominală de alimentare a senzorului este de 1,8 V. Totuși, suportă tensiuni de 3,3 V. BMP280 măsoară presiunea atmosferică și temperatura. Știind că există o corelație între presiune și altitudine, pe aceasta din urmă o putem calcula.

Până la urmă am conectat senzorul la o placă de dezvoltare pe 5 V din cauza display-ului. Am trei valori de afișat, așa că am utilizat un afișaj grafic cu controller ST7920, în locul unuia alfanumeric. Deși acesta poate funcționa la 3,3 V, modul în care este configurat din fabricație nu permite setarea contrastului suficient de bună la 3,3 V. Display-ul este conectat prin interfață SPI, deci numai 4 fire sunt folosite (3 pentru SPI și unul pentru reset). BMP280 suportă atât interfață SPI cât și I²C. Deoarece singurul convertor de nivel pe care îl am este unul construit de mine pentru I²C, am ales această interfață pentru senzor.

Senzorul BMP280 pe placa de test

KiCad: desenare simboluri componente

KiCad reprezintă o suită de aplicații gratuite și cu sursă deschisă pentru desenarea de scheme electronice și proiectarea de circuite imprimate. Este una din puținele suite de acest tip oferită gratuit și fără limitări. Mai mult de atât, rulează pe toate sistemele de operare (Windows, Linux, Mac). KiCad nu vine cu limitări în ceea ce privește dimensiunea circuitului imprimat. Numărul maxim de straturi este 32 pentru conexiunile electrice.

Chiar dacă există o bibliotecă vastă de simboluri de componente în KiCad, uneori va trebui să creezi propriile simboluri. Despre asta vom discuta în acest articol. Voi desena mai multe simboluri pentru a evidenția niște aspecte ale proiectării de simboluri în KiCad.

Amplificator audio stereo cu TDA2003

TDA2003 este un amplificator audio integrat ce oferă o putere maximă de ieșire de până la 10 W în difuzoare de 2 ohmi și 6 W în difuzoare de 4 ohmi, alimentat la 14,4 volți. Construirea unui amplificator cu acest integrat este ușoară deoarece nu necesită decât câteva componente. Rezultatul este un amplificator fiabil, pentru că integratul este protejat la scurtcircuit. Poate rezista chiar la un scurtcircuit permanent pe ieșire dacă este alimentat cu tensiuni mai mici de 16 V. Tensiunea maximă de alimentare este de 18 V. Integratul nu va fi afectat nici de tensiuni mai mari, de până la 28 V. Răcirea nu trebuie să fie o problemă, deoarece are protecție la supraîncălzire (limitarea puterii de ieșire la creșterea temperaturii).

Cu aceste caracteristici, TDA2003 este o alegere bună pentru orice amplificator de mică putere. Este ușor de alimentat, cu o sursă simplă de 12 V (la urma urmei, este un integrat proiectat pentru utilizare în sisteme audio auto). Actual, productorul îl consideră vechi și nu mai recomandă utilizarea lui în dispozitive noi, dar integratul este ieftin și ușor de găsit la magazinele de componente electronice. Folosind fișa tehnică drept sursă de inspirație, am proiectat o placă de circuit pentru un amplificator stereo, cu două canale.

Amplificatorul audio stereo cu TDA2003, fără radiator de răcire