Elektronikkprosjekter av diverse slag

[Dr_VingTor]

Elektronikkprosjekter av diverse slag... vell, kom ikke på noen bedre tittel. Har jobbet med et nytt elektronikk prosjekt en stund, og tenkte å legge ut litt om det her. Kommer nok til å legge alle framtidige prosjekter i denne tråden, blir litt rot å ha alle linket i signaturen etterhvert. Kom gjerne med innspill og spørsmål

 

Brukte litt tid i går på å laste opp bildene til ATMega Viftekontroll prosjektet mitt. Hadde bildene liggende på en server jeg ikke lenger har, så de har ikke vært tilgjengelige på en stund. Dette var forsåvidt mitt første prosjekt, og ble vell sånn ca halvferdig. Fikk det til å fungere, men ble aldri helt ferdig med PC programmet for den. Lærte mye da.

 

Mitt andre prosjekt jeg har lagt ut her var en Elektroniks fartsregulator. Tok en del snarveier i designet der, og den fungerte også sånn halvveis. Døde etter ca 10-15min bruk, så må vell komme med en oppdatering på denne engang (kan vell bli lenge til kjenner jeg meg selv rett).

 

Så over til mitt nye prosjekt:

Buck-regulator til en P7 LED til min Maglite

Har hatt en Maglite (4D) i godt over 10 år, og selv om den lyste veldig bra når den var ny, så blir den i dag danket ut av nyere lommelykter med LED i stede for vanlig gløde pære. Så hva gjør man? Modder Magliten selvsagt. Kom over flere sider/forum hvor folk gjorde dette, så måtte prøve selv, men i stede for å kjøpe en LED driver, så ville jeg bygge en selv slik at jeg kan legge inn flere funksjoner som valg av lys-styrke og blinking.

 

For å forsikre meg om at jeg opererte alle komponentene innenfor spesifikasjonene brukte jeg LTspice for å simulere forskjellige løsninger til jeg kom fram til en løsning som burde fungere bra. Simulerings krets:

 

 

Ser ut som om det er flere som kobler LEDen direkte på batteriene, men med tanke på at den kostet skjorta (200kr), så holder jeg meg på den trygge siden og lager en regulator som begrenser strømmen

 

Neste steg ble så å lage et kretskort design i EagleCAD. Her er det ferdige kretsskjemaet:

 

 

Forklaring til kretsen kommer...

Endret 23. februar 2012 av Dr_VingTor

[Dr_VingTor]

Ok, så forklaring til kretsen. Tar utgangspunkt i LTspice, antar dere selv ser hva som er hva i EagleCAD kretsskjemaet.

 

Ok, så en buck-regulator er en DC-DC konverter som tar en høy spenning og konverterer til en lav spenning. Vi vil riktignok ha en konstant strøm, så for å få det måler vi spenningen over en 0.1 Ohm motstand (R2) og beregner strømmen i software på AVR kontrolleren. R5 og C2 representerer "sample and hold" internt på AVR kretsen. D1 er lysdioden, L1 og C1 er spolen og filter kondensator for buck-regulatoren. Spolen er her den viktige komponenten som sørger for at vi kan ha konstant strøm. M1 (NMOS) og M2 (PMOS) er de to transistorene som vi bruker for å pulsere strømmen igjennom spolen. I den faktiske kretsen er disse to i samme pakke, og det er også en diode i parallell over de. En kan bruke en enkelt diode i stede for M1, men for å få bedre effektivitet på regulatoren så bruker jeg her en NMOS transistor som kan eliminere en del av effekttapet en ville hatt over en enkelt diode der.

 

Et problem med denne løsningen er at PMOS transistoren må kunne skrus helt av, men AVR kretsen er bare spesifisert til å operere opp til 5.5V og batterispenningen kan være over dette når batteriene er nye. For å være sikker på at AVR kretsen ikke får for høy spenning droppes spenningen ned over to dioder (D4 og D5). C3, R6, V2, M4-M7 brukes for å simulere AVR kretsen som gir ut et PWM signal. Nå ser dere at PWM signalet har lavere maks spenning enn source noden til PMOSen (M2), så vi lager en løsning som sørger for at gate på PMOSen blir drevet helt opp til batterispenningen. Dette blir gjort av motstanden R1 og NMOS transistoren M3. Et annet problem er at når gate spenningen på M1 og M2 endres fra min til max så vil begge transistorene lede i en liten stund. Dette kan føre til veldig stor strøm igjennom de akkurat i overgangen. For å minke denne strømmen er komponentene R3, R4, D2 og D3 lagt til. Pga retningen til diodene vil transistorene bli skrudd av raskt, men skrudd på litt tregere. Dette gjør at ikke begge transistorene er på samtidig.

 

Tur dette skulle forklare det meste. Spør om du lurer på noe.

 

Neste: Modding av Maglite

Endret 26. februar 2012 av Dr_VingTor

[Thorsen]

Virker som et kjekt prosjekt.

 

Kjører du spolen i diskontinuerlig eller kontinuerlig strøm-modus, den sistnevnte kan være litt mer problematisk å regulere dersom du kjører i lukket sløyfe.

[Dr_VingTor]

Bruker nok kontinuerlig strøm-modus da det er en kontinuerlig strøm jeg trenger til LEDen. Ser ut som om regulerings sløyfa fungerer ganske bra. Skal poste kode for AVR kretsen i en senere post.

[Dr_VingTor]

Som sagt så er det en gammel 4D cellers Maglite jeg har. Her her hvordan jeg moddet den:

 

Først skrudde jeg av hodet med reflektor og skrudde ut bunnen. Tok deretter ut batteriene og skrudde ut lyspæren. Jeg tok så ut gummien rundt av/på knappen. Brukte deretter en 2mm unbrakonøkkel til å skru løsne settskruen som er i bunnen av bryteren (unbrakonøkkelen går rett igjennom senter av bryteren). Dyttet så hele lyspæreholderen med bryter ut bunnen av Magliten. På den modellen jeg har er det en stoppring som som viste seg å være litt vrien å få ut på oversiden av lyspæreholderen, så det var enklest å ta den ut i bunnen. Demonterte festet for lyspæren. Dette er delene jeg da satt igjen med:

 

 

Dyttet så bryteren ut av holderen

 

 

Kappet så av den delen lyspæreholderen stod i.

 

 

Etter dette monterte jeg bryteren på plass igjen.

 

 

Til slutt kappet jeg av metallstangen til passe lengde og loddet på ledninger på metallstangen og til bryteren.

 

 

Reflektoren måtte også modifiseres. Jeg måtte kappe av litt inne på reflektoren for at den skulle passe sammen med kjøleribben jeg hadde skaffet. Glemte dessverre å ta bilde av reflektoren. Kjøleribben jeg brukte ser slik ut.

 

 

Neste: Lodding av kretskort.

[Dr_VingTor]

Denne gangen bestilte jeg kretskort fra www.batchpcb.com, og det fungerte i grunn veldig greit. Ble litt lang leveringstid, men dette kan ha med at jeg bestilte samtidig som julehandelen var på det verste, så posten var muligens litt treg. Tok vell ca 3 uker før jeg fikk kortet, men brukte billigste alternativ. Bestilte 2 kort og fikk 4, så ble bra veldig rimelig per kort.

 

Oversiden av kortet:

 

Bunnen av kortet:

 

Oversiden med komponenter:

Her har vi AVR kontrolleren øverst til venstre, og PMOS/NMOS nederst til høyre. På midte er pull-up motstanden og PTC sikringen. Oppe til høyre er dioden jeg dropper spenningen ned over til AVR kontrolleren. Har en som var montert her, men monterte på en til senere (brukte de to ubrukte padene oppe til høyre). Nede på venstre siden er diodene, motstandene og NMOS transistoren som brukes for å skru switch-transistorene av/på.

 

 

Og bunne med komponenter:

Ikke mye her, filter kondensator oppe til venstre, spole oppe til høyre, og 0.1ohm motstand ca på midten. Nede til venstre har jeg pin-headeren for å programmere/debugge.

 

Ikke veldig mye loddearbeid dette kortet, men viste seg fort at jeg ikke hadde leste hele databladet. Hadde tenkt å bruke debugwire for å programmere, men for at det skal fungere må en enable en fuse på AVR kretsen og det krever bruk av ISP, noe jeg ikke hadde tenkt på. Dette førte til at jeg måtte lodde av 0.1ohm motstanden (tok litt tid før jeg kobla at den lagde problemer... dro jo ene programmerings linja for ISP ned til jord), lodde på ledninger på AVR kontrolleren som jeg koblet direkte til AVR Dragon for å enable de korrekte fuse settingene. Når det var gjor kunne jeg ta å fjerne de ekstra ledningene og lodde på 0.1ohm motstanden igjen, og debugging/programmering med debug wire fungerte rimelig bra. Viste seg at kretsen ikke fungerte helt bra, så loddet på en stor elektrolytt kondensator for avkobling til AVR kretsen, det etter at det ble gjort fungerte alt sammen mye bedre. Denne kondensatoren ble montert slik:

[CoolBeer]

Denne gangen bestilte jeg kretskort fra www.batchpcb.com, og det fungerte i grunn veldig greit. Ble litt lang leveringstid, men dette kan ha med at jeg bestilte samtidig som julehandelen var på det verste, så posten var muligens litt treg. Tok vell ca 3 uker før jeg fikk kortet, men brukte billigste alternativ. Bestilte 2 kort og fikk 4, så ble bra veldig rimelig per kort.

Venter også på en forsendelse kretskort, jeg bestilte ifra seeedstudio, kom akkurat under 5x5cm som er det billigste alternativet deres. Post ifra kina tar sin tid, de har sikkert en kineser med en robåt de sender avgårde...

 

 

Ikke veldig mye loddearbeid dette kortet, men viste seg fort at jeg ikke hadde leste hele databladet. Hadde tenkt å bruke debugwire for å programmere, men for at det skal fungere må en enable en fuse på AVR kretsen og det krever bruk av ISP, noe jeg ikke hadde tenkt på. Dette førte til at jeg måtte lodde av 0.1ohm motstanden (tok litt tid før jeg kobla at den lagde problemer... dro jo ene programmerings linja for ISP ned til jord), lodde på ledninger på AVR kontrolleren som jeg koblet direkte til AVR Dragon for å enable de korrekte fuse settingene. Når det var gjor kunne jeg ta å fjerne de ekstra ledningene og lodde på 0.1ohm motstanden igjen, og debugging/programmering med debug wire fungerte rimelig bra. Viste seg at kretsen ikke fungerte helt bra, så loddet på en stor elektrolytt kondensator for avkobling til AVR kretsen, det etter at det ble gjort fungerte alt sammen mye bedre. Denne kondensatoren ble montert slik:

Jeg har en stygg tendens til å glemme decoupling-kondensatorer, som regel fungerer det sjeldent, så da må jeg gjøre på samme måte.

 

Morro med en elektronikktråd til, liker å lese om andres prosjekter! Keep up the good work!

 

-

Kolbjørn

[Dr_VingTor]

Jeg har en stygg tendens til å glemme decoupling-kondensatorer, som regel fungerer det sjeldent, så da må jeg gjøre på samme måte.

 

Morro med en elektronikktråd til, liker å lese om andres prosjekter! Keep up the good work!

 

-

Kolbjørn

 

Hadde en avkobling på 100nF, men ble for lite. Er jo ekstra mye støy i systemet mitt her siden jeg switcher over 1A strøm på rimelig høy frekvens. På grunn av den interne motstanden i bateriene ble spenningen til AVR kretsen litt vell lav (eller ustabil) når PMOS transistoren går på, men med den ekstra kondensatoren holdes spenningen stabil nok. Moro med litt ekstra hacking på kretsen

[Dr_VingTor]

På tide å komme med en siste oppdatering på denne buck regulatoren.

 

Her er noen bilder av lysdioden montert.

 

 

 

Brukte Arctic Alumina lim for å feste LEDen til kjøleribba. Det var nødvendig da dette limet ikke leder strøm, og bunnen på LEDen og kjøleribba ikke er koblet til samme node i kretsen. Driver transistoren ble også limt mot kjøleribben, men måtte legge i mellom noen tynne biter med metall for å bygge opp høyden på transistoren litt. Transistoren ble ganske varm uten kjøling. Simulering viser at det er over 1watt varme fra den.

 

Kretsskjema for EagleCad finner du her: MagliteBuckRegulatorEagleCAD.zip

 

Firmware ble skrevet i AVR Studio 5, og den finner du her: firmware.zip

 

Har testet lommelykten ute på noen turer nå, og den lyser rimelig bra. Har begrenset strømmen til 1.4A foreløpig, og det kan se ut til at intern motstand i batteriene er veldig avgjørende for hvor mye jeg kan få ut maksimalt.

Endret 29. mars 2012 av Dr_VingTor

[tingo]

Kult! Hvor lang brukstid har du på den før batterene er tomme (eller lykta slutter å lyse pga. for lav spenning)?

[Dr_VingTor]

Har ikke fått testet hvor lenge batteriene varer enda. Vil anta at det kan variere ganske mye avhengig av batteri type. Kan se ut som om D-celle batterier har en kapasitet på rundt 12000mAh for alkaliske batterier, men for slike batterier har kapasiteten en tendens til å avhenge av utladnings strømmen, og høyere utladningsstrøm gir lavere effektiv kapasitet. Så litt vanskelig å si, men jeg vil tru at batteriene varer i rundt 10 timer, kanskje mer...

[Dr_VingTor]

Nytt prosjekt!

 

Jeg har valgt å kalle det for UC3duino av mangel på bedre oppfinnsomhet på navn. Så hva er nå dette da? Alle vet vell hva en Arduino er, et kort med en 8-bits AVR kontroller. Jeg ville lage meg en med en 32-bits kontroller fra UC3 serien. UC3L serien er en av de nyeste og etter min mening perfekt for dette.

UC3L serien har 3 varianter, L0, L3 og L4. L0 har ikke USB, så den kan ikke brukes her, men L3 og L4 har USB. Jeg valgte å bruke L3 da den har flest IO pinner, men L4 hadde kanskje vært like greit (ble litt vanskelig å rute alle signalene på et 2 lags kort). Designet ble laget i EagleCad og her har du skjema:

 

 

Og her er layout:

 

 

Bestilte kortet fra pcbcart.com, og synes de er veldig flinke og gir bra support. De tar imot pcb filen fra eaglecad og gjør lager gerber selv (antagelig). Det viste seg at måten jeg hadde lagt ut teksten på kortet ikke ble bra, og de sa i fra om dette og jeg fikk rettet på kortete slik at det ble korrekt på første bestilling (så hva har vi lært her, lag gerber filene selv, eller i alle fall lag de og se om de ser korrekte ut).

 

Kort tid etter fikk jeg 10 stykk kort i posten:

 

 

Så litt lodding, først MCUen:

 

 

Så kondensatorer:

 

 

Motstander, regulatorer, dioder+++

 

 

Og det meste av det som var igjen:

 

 

Og kortet fungerte! Til og med USB som jeg ikke har rutet etter USB spesifikasjoner på kortet (mer eller mindre håpløst i dette tilfellet, på et 4 lags kort hadde det vært mulig, men det hadde blitt mye dyrere).

 

Har en liste (13 punkter) med forbedringer jeg skulle ha gjort på kortet, men de oppdateringene kommer nok ikke før/hvis jeg skal bestille flere kort. Vil i det tilfellet prøve å sjekke hva Arduino teamet gjør med de kommende 32-bit produktene sine, og sørge for at dette kortet blir mer eller mindre fullstendig kompatibelt. Mulig jeg lager en L4 versjon også.

 

Om noen er interesserte så er eagle filene her: UC3DuinoL3-EagleCAD.zip

 

Om dere finner noen feil eller ting som skulle vært gjort annerledes så kom gjerne med tilbakemeldinger.

[tingo]

Interessant. Finnes det et utviklingsmiljø a la Arduino til denne, eller programmerer du rett på "jernet" så og si?

[Dr_VingTor]

Jeg jobbet litt med å modifisere Arduino miljøet til også å virke med dette kortet. Kom et stykke på vei (å skrive enkle programmer fungerte), men ble aldri ferdig med funksjonalitet for å laste opp koden til kortet. Nå viser det seg jo at Arduino teamet jobber med akkurat det samme for to kommende kort, så stoppet mitt eget forsøk da jeg antar at de kommer med en litt annen løsning enn den jeg hadde valgt. Målet mitt er å få lagt til støtte for dette kortet i Arduino rammeverket med en patch eller noe slik nå de har sin egen løsning ferdig. Har tenkt å prøve å jobbe med dette litt framover når jeg har tid. Per i dag programmerer jeg rett på "jernet" som du sier, og bruker AVR Studio 5.1 (har ikke testet Atmel Studio 6 Beta enda, men den skal være ganske lik).

 

Jeg kommer nok til å fortsette å bruke Atmel/AVR Studio 6/5.1, men vil prøve å lage en løsning for Arduino rammeverket for andre som har lyst å prøve seg på dette kortet.

[Dr_VingTor]

Ferie tid, og jeg skulle bort forrige uke. Kom da på at jeg trengte en måte å mate kampfisken min på. Løsning: Google etter "arduino fish feeder".

 

Likte denne løsningen http://natemcbean.co...no-fish-feeder/, og jeg hadde alle delene jeg trengte til den.

 

Litt modifisering på koden, litt gaffa teip og bruk av lim-pistol og en løsning var klar:

 

Modifisert kode: fish_feeder.zip

 

Fisken lever enda, så jeg vil si at det var en suksess.

[tingo]

Bra jobba!

[Dr_VingTor]

Kjøpte meg Rocksmith i jula og fant da ut at jeg trengte et USB lydkort av den grunn at jeg av og til må bruke headset når jeg spiller (lydutgangenpå framsiden på PC kabinettet er ubrukelig og det er for mye arbeid å krype bak PCen for å koble om hver gang). Måtte selvfølgelig lage dette selv.

 

Er sånn ca ferdig, men har igjen litt finpuss. Her er bilde av skjema og layout så langt.

 

 

Veldig enkelt design, rett fra databladet. USB inn, lyd og SPDIF ut, mulighet for volum knapper. Kunne lagt til flere knapper for flere funksjoner, men det trengs strengt tatt ikke og gjør layout av kretskortet vanskeligere siden det bare er et to lags kort og jeg vil prøve å unngå signaler som krysser hverandre pga støy. Har et sted hvor audio signalene krysser for å få høyre/venstre korrekt på audio jacken. På venstre side har jeg VCC/VDD på bunnlaget og GND på topplaget. På høyre side har jeg GND på begge lagene (ingen bruk for VCC/VDD der).

 

Noen som ser ting som bør endres på eller har andre forslag til endringer?

[tingo]

Ingen forslag, men et spørsmål: hvilken chip er det du bruker?

[Dr_VingTor]

Bruker PCM2707

http://www.ti.com/product/pcm2707

[Dr_VingTor]

Fikk kretskortene og de siste delene til USB DACen rett før påske. Har nå fått satt den sammen og testet den. Høres bra ut, men har ikke fått gjort noen målinger på den enda (og det eneste jeg har å gjøre målinger med er det integrerte lydkortet på PCen, så måleresultater vil være begrenset av hvor bra det er).

 

Brukte CNC maskina for å kappe ut noen plexi-glass biter for å lage en liten "kasse" til den, men må bestille noen nye standoffs for å få det til å se bra ut.