Разработка электронных устройств на заказ
Рассмотрим схему включения LM317T в режиме стабилизации тока, которая активно применяется при разработке схем питания мощных светодиодов и зарядных устройств заряжающих аккумуляторные батареи стабильным током.
ниже приведен калькулятор который поможет вычислить необходимое значение резистора и мощности в зависимости от сопротивления резистора
Микросхема LM317T является линейным стабилизатором с регулируемым выходным напряжением и пожалуй является одним из наиболее популярных электронных приборов.
"Классическая" LM317T Texas Instrument может выдавать в нагрузку напряжение положительной полярности в диапазоне 1.2...37 Вольт при токе до 1.5 Ампер
Она послужила развитию целой плеяды подобных полупроводниковых приборов, имеющих схожие или даже лучшие технические характеристики, в данной таблице можно проследить развитие подобных микросхем:
| название микросхемы | ключевые особенности | выходное напряжение | максимальный ток |
| LM337 | то же самое, что LM317 но на отрицательную полярность | -1,2 ... -37 Вольт | 1,5 Ампера |
| LTC1083 | линейный стабилизатор на большой ток | +1,2 ... +30 Вольт | 7,5 Ампер |
| LTC1084 | линейный стабилизатор на большой ток | +1,2 ... +30 Вольт | 5 Ампера |
| LTC1085 | линейный стабилизатор на большой ток | +1,2 ... +30 Вольт | 3 Ампера |
| LM317A | линейный стабилизатор работающий при входном напряжении до 40 Вольт | +1,2 ... +37 Вольт | 1,5 Ампера |
| LM317HV | линейный стабилизатор работающий при входном напряжении до 60 Вольт | +1,2 ... +57 Вольт | 1,5 Ампера |
| LM317-N-MIL | микросхема LDO в металлическом красивом корпусе для жёстких условий работы | +1,2 ... +37 Вольт | 1,5 Ампера |
| LM150 | микросхема LDO для жёстких условий работы на большой ток | +1,2 ... +37 Вольт | 3 Ампера |
| КР142ЕН12А | российский аналог LM317T | +1,2 ... +36 Вольт | 1 Ампер |
| КР142ЕН18А | российский аналог LM337T | -1,2 ... -26 Вольт | 1 Ампер |
| КР142ЕН22А | российский аналог LT1084 | +1,2 ... +30 Вольт | 5 Ампер |
| КР1195ЕН1А | российский линейный стабилизатор с пониженным падением напряжения | +1,2 ... +30 Вольт | 5 Ампер |
| LMS1585A | линейный стабилизатор на большой ток с низким падением напряжения | +1,2 ... +13 Вольт | 5 Ампер |
Данная микросхема линейного стабилизатора используется в двух наиболее популярных включениях: стабилизатор напряжения и стабилизатор тока.
Пример включения в режиме стабилизации выходного напряжения
далее мы приведем калькулятор позволяющий рассчитать параметры резистивного делителя требующегося, для задания значения уровня выходного напряжения стабилизации
Схему включения LM317T в режиме стабилизации тока мы рассмотрим в следующем материале
При разработке электронного устройства важную роль играет процесс передачи готового проекта на производство. Для отправки на производственную площадку используется формат Gerber, который является индустриальным стандартом для автоматических линий.
Модель печатной платы готового прибора в формате Gerber представляет собой набор файлов. Каждый из данных файлов описывает только один слой платы, независимо от его назначения. То есть, и для каждого слоя металлизации, и для каждого слоя шелкографии, и так далее, формируется отдельный gerber-файл. Таким образом, будут одновременно верны оба определения: «для описания одного слоя печатной платы нужен один gerber-файл» и «один gerber-файл описывает один слой печатной платы».
Стоит обратить внимание на то, что gerber-файлы используются не только для вычерчивания топологии слоёв, но и для обработки контуров плат, и для создания трафаретов для паяльной пасты. Более того, формат файлов сверловки является прямым наследником Gerber.
С точки зрения расширенного Gerber, каждый gerber-файл – законченная программа, не требующая дополнительных файлов или иных внешних параметров. В то же время при применении gerber-файлов старого образца – RS-274-D – требуется дополнительный файл апертур, поскольку сами gerber-файлы в данном случае не содержат данных об апертурах.
Каждая программа является «однопроходной». То есть, структура управляющих кодов построена таким образом, что при создании изображения коды считываются и выполняются последовательно и при этом не происходит возвратов в начало программы или на какую-либо её строку.
Gerber-формат является векторным форматом, то есть по его данным формируется изображение, не зависящее от разрешения.
Каждый gerber-файл является текстовым файлом. При этом расширение *.txt используется весьма редко. Как правило, расширение gerber-файла соответствует типу его слоя. Каждый разработчик программного обеспечения, оперирующего gerber-данными, закладывает свои правила определения расширений. В таблице приведены наиболее распространённые расширения.
При подготовке данного руководства использовались материалы с публикаций на портале САПР-журнал.
Наиболее распространённые расширения gerber-файлов
| Тип слоя | Расширение |
| Верхний слой металлизации | *.art01, *.gtl, *.cmp, *.top, *.gtl, *.layer1, *.soldcom, *.comp |
| Нижний слой металлизации | *.art02, *.gbl, *.bottom, *.sld, *.bot, *.GBL, *.layer2, *.soldsold,*.sol |
| Внутренний слой | *.art, *.in, *.internal, *.gt1, *.gt2, *.gt3, *.gt4, *.gt5, *.gt6, *.g1, *.g2, *.g3, *.g4, *.g5, *.g6 |
| Негативный экранный слой | *.pgp, *.pwr, *.gp1, *.gp2, *.gp3, *.gp4, *.gp5, *.gp6, *.gnd, *.ground |
| Позитивный экранный слой | *.pgp, *.pwr, *.gnd, *.ground |
| Слой сверловки | *.dd01, *.gd1, *.gg1, *.drill, *.drl, *.tap, *.nc1, *.dd02, *.gd, *.gg, *.drill, *.drl, *.tap, *.nc2, *.dd, *.gd, *.gg, *.drill, *.drl, *.tap, *.nc3, *.nc4, *.nc5 |
| Верхний слой шелкографии | *.sst01, *.gto, *.top silk, *.silk, *.slk, *.sst, *.ts, *.skt |
| Нижний слой шелкографии | *.sst, *.bsilk, *.gbo, *.ssb, *.bot silk, *.silk, *.bs, *.skb |
| Верхний слой маски | *.sm01, *.cmask, *.gts, *.tmask, *.tmk, *.smt, *.mask1, *.maskcom, *.tr, *.top mask, *.mst |
| Нижний слой маски | *.sm, *.gbs, *.bmask, *.bmk, *.smb, *.mask2, *.masksold, *.br, *.bot mask, *.msb |
| Верхний слой пасты | *.sp01, *.gtp, *.tm, *.top paste, *.paste, *.pst |
| Нижний слой пасты | *.sp02, *.gbp, *.bm, *.bot paste, *.paste, *.psb |
| Периметр платы | *.BDR, *.gko, *.border, *.out |
| Список цепей | *.ipc, *.net |
Прибор позволяет программировать следующие типы микросхем:
Многие радиолюбители, ремонтники да и даже разработчики электроники не обходились без такой по-своему неповторимой программы как Ponyprog. Краткая историческая справка: Ponyprog – универсальная утилита для загрузки бинарных файлов прошивок в микросхемы. В частности поддерживаются все микроконтроллеры AVR, AVR micro, EEPROM c интерфейсом SPI, EEPROM c 8-битным интерфейсом, контроллеры Microchip семейств PIC. Данная утилита умеет заливать файлы в форматах HEX, e2p, mot, csm, rom, eep, bin.
И чтобы Вы таки думали? Этот «динозавр» вполне себе воскрес, порадовав новой версией Ponyprog 3.1. Из новых интересных возможностей:
- разработчики портировали Ponyprog c древней программной платформы на QT5
- добавлена поддержка многоязычного пользовательского интерфейса, в частности поддерживаются большинство самых распостраненных языков, таких как английский, французский, немецкий, испанский и конечно русский, есть даже поддержка украинского языка.
- добавлена поддержка работы с конвертером интерфейсов USB – RS232 на основе чипа CH341A, весьма популярного у радиолюбителей и ремонтников, использующих недорогие китайские отладочные средства. В то же время поддержка COM и LPT портов также никуда не делась.
- в новой версии расширена линейка поддерживаемых EEPROM в частности производителя FTDI
Для работы с данным программатором можно использовать следующие рекомендованные схемы:
Официально рекомендуемый универсальный программатор SI-prog:
Расширение программатора для "заливки" firmware через SPI
Расширение программатора для "заливки" firmware через I2C
CH341A MiniProgrammer
|
|
Новогодние открытки с вашим логотипом и индивидуальным дизайном, корпоративные, и для личных мероприятий. Создадут праздничное настроение и дополнительные положительные эмоции вашим клиентам и партнерам, тиражи от 10 шт. |
|
 |
|
|
 |
Нестандартные календари, с вырубкой или часовым механизмом, или календари-домики перекидные или вырубные с интересным дизайном - все возможно! Для творчества - есть еще время, чтобы успеть подготовить красивый и запоминающийся подарок вашим партнерам и клиентам.
Мы вам сможем помочь сделать необычный подарок - календарь! |
Авиамоторная Автозаводская АвтозаводскаяАкадемическая Александровский сад Алексеевская Алма-Атинская Алтуфьево Андроновка Аннино Арбатская Арбатская Аэропорт Авиамоторная Аминьевское шоссе Бабушкинская Багратионовская Балтийская Баррикадная Бауманская Беговая Белокаменная Белорусская Беляево Бибирево Библиотека имени Ленина Битцевский парк Борисово Боровицкая Боровское шоссе Ботанический сад Братиславская Бульвар адмирала Ушакова Бульвар Дмитрия Донского Бульвар Рокоссовского Бунинская Аллея Бутырская Варшавская ВДНХ Верхние Котлы Верхние Лихоборы Владыкино Водный стадион Войковская Волгоградский проспект Волжская Волоколамская Воробьевы горы Выставочная Выставочный центр Выхино Волхонка ВоронцовскаяГоворово Деловой центр Динамо Дмитровская Добрынинская Домодедовская Достоевская Дубровка ДубровкаЖулебино ЗИЛ Зорге Зябликово Измайлово Измайловская Калужская Кантемировская Каховская КаширскаяКиевская Китай-город Кожуховская Комсомольская Коньково Коптево Котельники Красногвардейская Красносельская Красные ворота Крестьянская застава Кропоткинская Крылатское Крымская Кузнецкий мост Кузьминки Кунцевская Кунцевская Курская КурскаяКутузовская Каховская Кленовый бульвар Косино Кунцевская Ленинский проспект Лермонтовский проспект Лесопарковая Лихоборы Локомотив Ломоносовский проспект Лубянка Лужники Люблино Лефортово Ломоносовский проспект Лухмановская Марксистская Марьина роща Марьино Маяковская Медведково Международная Менделеевская Минская Митино Мичуринский проспект Молодежная Мякинино Минская Нагатинская Нагорная Нахимовский Проспект Нижегородская НовогиреевоНовокосино Новокузнецкая Новопеределкино Новослободская Новохохловская Новоясеневская Новые Черёмушки Некрасовка Нижегородская улица Озёрная Окружная Октябрьская Октябрьская Октябрьское поле Орехово Отрадное Охотный ряд Окская улица Павелецкая Панфиловская Парк Культуры Парк Победы Партизанская Первомайская Перово Петровский парк Петровско-Разумовская Печатники Пионерская Планерная Площадь Гагарина Площадь Ильича Площадь Революции Полежаевская Полянка Пражская Преображенская площадь Пролетарская Проспект Вернадского Проспект Мира Профсоюзная Пушкинская Пятницкое шоссе Петровский парк Петровско-Разумовская Печатники Плющиха Проспект Вернадского РаменкиРассказовка Речной вокзал Рижская Римская Ростокино Румянцево Рязанский проспект Раменки Ржевская Рубцовская Савеловская Саларьево Свиблово Севастопольская Селигерская Семеновская
Серпуховская Славянский бульвар Смоленская Соколиная Гора Сокольники Солнцево Спартак Спортивная Сретенский бульварСтрешнево Строгино Студенческая Сухаревская Сходненская Севастопольский проспект Стахановская Стромынка Таганская Таганская Тверская Театральная Текстильщики Телецентр Теплый стан ТехнопаркТимирязевская Третьяковская Тропарёво Трубная Тульская Тургеневская Тушинская Текстильщики Терехово Угрешская Улица Улица Академика Королёва Улица академика ЯнгеляУлица Горчакова Улица Милашенкова Улица Сергея Эйзенштейна Улица СкобелевскаяУлица Старокачаловская Университет Улица Дмитриевского Улица Народного ополчения Улица Новаторов Филевский парк Фили Фонвизинская Фрунзенская Фонвизинская Ховрино Хорошёво Хорошёвская Ховрино Царицыно Цветной бульвар ЦСКА Черкизовская Чертановская Чеховская Чистые пруды Чкаловская Шаболовская Шелепиха Шипиловская Шоссе Энтузиастов Шереметьевская Щелковская Щукинская Электрозаводская Юго-Западная Южная Юго-Восточная Ясенево
Единица измерения Лю́мен (обозначение: лм, lm) — единица измерения светового потока в СИ.
Количество люмен указывает, сколько света испускает точечный источник света во всех направлениях. Чем больше число люмен, тем больше света.
Один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света, равной одной канделе, в телесный угол величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд · ср). Полный световой поток, создаваемый изотропным источником, с силой света одна кандела, равен 4π люменам.
Единица измерения Канде́ла (обозначение: кд, cd) — единица измерения силы света в СИ (от латинского candela, свеча).
Количество кандел указывает, сколько света испускает точечный источник света в одном направлении, в котором она светит наиболее интенсивно.
Одна кандела — сила света в данном направлении от источника монохроматического излучения с частотой 54 · 1013 Гц, (555 нм, зеленый цвет) имеющего интенсивность излучения в этом направлении равную 1 / 683 Вт в телесном угле равном одному стерадиану.
Рассчёт ведется по формуле:
Fv=I·2π(1-cos(α))
где мы имеем:
Fv - световой поток
Iv - сила света
α - угол половинной яркости
Для расчета введите угол и силу света (световой поток). Пожалуйста стоит учесть, что результаты расчета зависят от оптических параметров светодиода и дают ориентировочный результат!
| Канделы в люмены | |
| Сила света, мКд | |
| Половинный угол яркости светодиода | |
| Итого световой поток, мЛм: | |
| Люмены в канделы | |
| Световой поток, мЛм | |
| Половинный угол яркости светодиода | |
| Итого сила света, мКд: | |
Приведены сравнительные параметры некоторых источников света, значения могут отличаться в зависимости конкретного экземпляра
| Тип источника света | Световой поток (люмен) | Сила света (кандел) | лм/ватт |
| Лампа накаливания 40 Вт | 415 | 35 | 10 |
| Лампа накаливания 100 Вт | 1550 | 1300 | 15 |
| Люминесцентная лампа 40 Вт | 2500 | 2200 | 60 |
| Газоразрядная лампа 35 Вт (ксенон с учетом оптики фары) | 3000 | 15000 | 90 |
| Светодиод Cree XLamp XP-L 6 Вт | 1226 | 550 | 200 |
Достаточно критичным параметром для оценки эффективности энергопотребления светодиодного светового электронного прибора считается соотношение между излучаемой кристаллом мощностью и мощностью, выделяемой в виде тепла.
Излучаемый полупроводниковым светодиодом свет, как известно, обладает определенной энергией и энергия света зависит от длины волны. В то же время величина силы света не является линейно пропорциональной энергии светового излучения, а зависит от чувствительности рецепторов человеческого глаза. Иными словами говоря, сила света - это мощность светового излучения, которое доступно для восприятия человеческим глазом. Чтобы пересчитать излучаемую энергию (Ватты) в световой поток (люмены), нужно знать длину волны излучения и кривую чувствительности человеческого глаза. Из этого следует, что для монохромного излучения такая вычислительная задача решается вполне тривиально, а для светодиода святящего белым цветом, необходимо еще знать более детально спектр излучения и технологию изготовления, и только исходя уже из этой информации формируется методика рассчёта.
| Цвет излучения | Формула пересчета светового потока в энергию излучения |
Опт. мощность при Fv = 100 люмен, Вт |
Сила света при P = 1 Вт, лм |
| красный 650 нм | Р= Fv/68,3 Вт/лм | 1.46 | 68.3 |
| оранжевый 625 нм | Р= Fv/222 Вт/лм | 0.45 | 222 |
| зеленый 555 нм | Р = Fv/683 Вт/лм | 0.15 | 683 |
| синий 465 нм | Р= Fv/68,3 Вт/лм | 1.46 | 68.3 |
| белый | Р= Fv/243 Вт/лм | 0.41 | 243 |
Таким образом можно оценить, что белый светодиод мощностью 1 Вт с эффективностью 100 лм/Вт излучает в виде света 0,4 Вт и 0,6 Вт рассеивает в виде тепла, а лампа накаливания из потребляемых 100 Вт излучает в видимой области спектра только 6 Вт (0,06 Вт на 1 Вт).
Энергия, потребляемая источником света от питающего источника, не полностью преобразуется в излучение. Особенно это актуально для светодиодных ламп. Кроме потерь энергии в самом светодиоде, мощность теряется в преобразователе питания, часть света задерживается оптикой - отражателями, рассеивателями, линзами. При использовании светодиода с эффективностью 100 lm/Вт, эффективность лампы редко достигает 80 lm/Вт, а для наиболее распространённых источников овещения бывает 60-70 lm/Вт. В итоге, современные светодиодные источники освещения примерно в 10 раз эффективнее теперь уже архаичных ламп накаливания. При этом не стоит забывать главное правило при разработке источника питания для светодиодов: для питания светодиода необходимо использовать именно стабилизатор тока, не путайте со стабилизатором напряжения. В качетве таковых на небольшие токи хорошо зарекомендовала себя микросхема LM317T, на большие же токи чаще используют специализированные микросхемы драйверов, осуществляющих оптимальный токовый режим работы, особенно критичный при больших мощностях.
В данном обзоре мы сравним несколько на наш взгляд наииболее интересных программных пакетов пакетов для проектирования электроники:
это будут Proteus, Altium designer и EAGLE.
Начнем с Proteus, наверное это самый многофункциональный и многогранный программный инструмент. В состав данного программного комплекса входят инструменты для разработки схемотехники будущего устройства, имеется достаточно мощный трассировщик, и даже собственная интегрированная мини-IDE для написания и отладки кода для микроконтроллера. Среди микроконтроллеров поддерживаются наиболее популярные у разработчиков контроллеры производства Microchip, Atmel, STM, Infineon, Texas Instrument. Причем в Proteus полностью реализована концепция сквозного проектирования, когда например инженер меняет что-то в логике работы схемотехники и программный пакет тут же «подхватывает» данные изменения в системе трассировки. И самая ключевая особенность Proteus, как системы для проектирования – это развитый механизм симуляции работы электронных схем, позволяющий отладить и смоделировать работу достаточно широкого спектра электронных компонентов. В состав этой системы проектирования входит множество библиотек, содержащих модели электронных компонентов: от резисторов и транзисторов до достаточно сложных микроконтроллеров. Сама система проектирования прекрасно расширяется через систему библиотек. При этом для работы в Proteus библиотека компонента должна содержать модель самого элемента с его всеми характеристиками, условное обозначение с пинами для подключения, описание корпуса с посадочными местами и распиновкой, или как ещё говорят за рубежом с паттернами. Помимо этого в состав среды входит достаточно уникальный механизм позволяющий отлаживать микроконтроллерное устройство в «железе», просто подключив его по USB и использовать как компонент виртуальной среды разработки. Но с другой стороны относительными минусами среды Proteus является не очень большой набор библиотек.
Следующим программным пакетом в обзоре будет Altium Designer. По аналогии с Proteus данная среда позволяет спроектировать схемотехнику электронных устройств и осуществлять трассировку печатных плат. Однако это совершенно иной программный продукт, разработчики которого в большей степени сфокусировались в большей стпени на разработке функционала по проектированию электроники именно «в железе». Именно поэтому мы не увидим в Altium Designer таких компонентов как IDE и система симуляции схемотехники. Но зато среда проектирования схемотехники является более развитой и проработанной. Реализована достаточно богатая функциональность, ориентированная в большей степени мастистого и притязательного разработчика. В большей степени продумана работа с моделями электронных компонентов. Для российского разработчика будет большим плюсом, то что Altium Designer позволяет создавать чертежи электронных схем, выполненные в соответствии с требованиями ГОСТ: это изображения радиодеталей как это принято в ГОСТ, форматки чертежей, и даже подписи к элементам выполненные «фирменным» шрифтом Gost A. Достаточно интересен сам функционал по проектированию печатных плат и трассировки. В этой среде можно проектировать самые сложные печатные платы, включая многослойные с переходными отверстиями. Аналогично Proteus система разработки Altium Designer поддерживает очень тесную интеграцию схемотехнического редактора с трассировщиком. Любые изменения в схемотенике реплицируются в трассировщике печатных плат. Также Altium Designer реализует механизм расширения функционала среды проектирования с помощью библиотек. И библиотек компонентов, на наш взгляд гораздо больше чем для того же Proteus. Единственным минусом для данного программного пакета являются весьма высокие системные требования, сопоставимые с ПК для профессонального 3D моделирования.
И теперь возможно самый интересный программный продукт. EAGLE – это вовсе не «орёл» как можно подумать, а аббревиатура E.A.G.L.E. Easily Applicable Graphical Layout Editor. Итак, ключевая особенность данной среды проектирования – это кроссплатформенность. Данный программный пакет работает под Шindows, MacOS, Fedora Linux, Ubuntu Linux. В состав EAGLE входит схемотехнический редактор, весьма развитый трассировщик и редактор печатных плат, также имеется так называемый CAM –процессор – инструмент для формирования файлов для линий автоматического монтажа и подготовки печатных плат, сверловки, gerber и пр. Особенностью схемотехнического редактора является немного непривычный интерфейс, и для инженера «набившего руку» в работе c Altium Designer возможно придётся немного переосмыслить свои представления в плане работы в редакторе схемотехники. Также как Altium или Proteus среда разработки электроники поддерживает библиотечный механизм для работы с электронными компонентами, благодаря которому можно интегрировать в среду разработки модели любых электронных компонентов. Если измерять количественными критериями то число библиотек под среду EAGLE будет приближаться к таковому у пакета Altium Designer. Точно также как и в двух выше упомянутых средах разработки, реализована глубокая интеграция редактора схемотехники и редактора печатных плат.
По сравнению с Proteus в EAGLE отсутствует система моделирования работы электронных схем, но это не отменяет других замечательных свойств данной среды разработки. Например в EAGLE существет весьма продуманный функционал по автоматизации рутинных процедур инженера-разработчика: таких как массовое назначение меток пинам больших микросхем, интеллектуальный трассировщик, который может оперировать не отдельными линями а целыми шинами. Ещё одной особенностью EAGLE, о которой мало кто знает, это возможность полностью легального использования функционала данного програмного пакета, с двумя небольшими ограничениями: в устройстве может быть только два слоя печатных плат с площадью в 80 cм2. Это обстоятельство позволит использование среды EAGLE даже радиолюбителями вместо откровенно архаичных Splan и Sprint Layout.
