Electronica Azi Hobby nr 1 - 2015

FEBRUARIE, 2015 NR. 1VOL. 3

PREţ: 10 LEI

Electronica Azi HOBBY • Februarie, 2015 • Nr. 1

2

DESIGN HOBBY

4 O nouă lansare Raspberry Pi - Raspberry Pi 2 Model BDe curând, Broadcom a dezvoltat un nou sistem pe cip SoC, BCM2836. Acesta păstrează toate caracteristicile mai vechiului BCM2835, dar înlocuiește microprocesorul ARM11 700MHz, cu unul quad-core ARM Cortex-complex A7 cotat la 900MHz. Altfel, totul rămâne la fel. Toți conectorii sunt în același loc și au aceeași funcționalitate, iar placa se alimentează de la un adaptor micro-USB 5V.

8 Silicon Labs Energy-Harvest-RDPrimii paşi în realizarea propriei aplicaţii cu senzori la distanţăKit-ul de dezvoltare Energy-Harvest-RD (Energy Harvesting Reference Design) este un instrument pus la dispoziţie de Silicon Labs pentru exemplificarea posibilelor aplicaţii ale microcontrolerelor wireless cu consum redus (ultra low power) în domeniul senzorilor la distanţă. Mai mult, acesta demonstrează inclusiv posibilitatea alimentării unui astfel de senzor dintr-o sursă de energie renovabilă, oferind astfel posibilitatea funcţionării pe o durată foarte mare (limitată poate doar de epuizarea ciclurilor de încărcare-descărcare ale bateriei folosite) fără necesitatea intervenţiei umane.

14 Ceas cu tuburi NixieCeasurile electronice cu afișaj LED cu 7 segmente sunt întâlnite foarte des în locuințe și pe lângă funcția de ceas, oferă și alarmă, fie acustică simplă, fie pornirea radioului integrat. Acest articol abordează construcția practică a unui ceas ce are la bază 4 tuburi NIXIE pentru afișarea orei (2 cifre) și a minutului (2 cifre).

18 Microscop cu cameră foto USB - MK20

19 Aparat de spălare cu ultrasunete VGT-800

20 Bobina TeslaBobina Tesla a fost inventată în anul 1891 de către marele fizician Nikola Tesla. Visul acestuia era de a folosi această invenţie pentru a transmite energie electrică prin aer oamenilor, fără a folosi conductori. În prezent, aceasta este folosită pentru cercetare, pentru efecte speciale în filme, dar şi pentru a produce muzică.

24 RobotOlympics - O nouă competiție de robotică, în BucureștiPasionații de robotică din toată țara s-au întâlnit pe 14 decembrie 2014, în holul principal al Facultății de Automatică și Calculatoare, din cadrul Universității Politehnica (București), pentru a testa limitele roboților la prima ediție a concursului RobotOlympics.RobotOlympics reprezintă un nou concept în lumea competițiilor de profil și își propune să stabilească un standard cât mai înalt, atât din punct de vedere organizatoric, cât și din punct de vedere al echipelor participante.

EURO STANDARD PRESS 2000 srlTel.: +40 (0) 31 8059955Mobil: 0722 [email protected]

CUI: RO3998003J03/1371/1993

ManagementDirector General - Ionela GaneaDirector Editorial - Gabriel NeaguDirector Economic - Ioana ParaschivPublicitate - Irina Ganea

Revista Electronica Azi- HOBBYapare de 6 ori pe an.

Revista este publicată numai în format tipărit.

Preţul revistei este de 10 Lei.Preţul unui abonament pe 1 aneste de 60 Lei.

2015©Toate drepturile rezervate.

Colaboratori:

Ing. Emil Floroiu - [email protected]. Daniel Rosner - [email protected]

Asis. Drd. Ing. Răzvan Tătăroiu [email protected]. Dr. Ing. Alexandru Radovici [email protected]Șl. Dr. Ing. Dan Tudose [email protected] Trancă [email protected]

Daniel Ghiţă - [email protected] Sârbu - [email protected] Crăciunescu - [email protected] Dobre - [email protected] Duluţă - [email protected] Ghilinţă - [email protected]

Tiparul executat la Tipografia Everest

Redacţie:[email protected]

SumarRevista Electronica Azi Hobby poate ficumpărată de lapartenerii noştri:

Direct de la magazinele:

CONEX ELECTRONIC - BucureştiStr. Maica Domnului nr. 48, Sector 2Tel.: [email protected]@conexelectronic.rowww.conexelectronic.ro

Sau online de la:

O’BOYLE - TimişoaraTel. +40 [email protected]

O parte din articolele prezentate în aceastăediţie au fost realizate de către tineriipasionaţi din cadrul laboratoarelor:

ROBOLAB - wonderbots.cs.pub.ro

Câştigaţi cu Electronica Azi Hobby

Trimiteţi la redacţie proiectul unei aplicaţii practice şi aveţişansa de a câştiga un sistem de evaluare şi dezvoltare

“ENERGY-HARVEST-RD” de la Silicon Labs.


O nouă lansare Raspberry Pi

Raspberry Pi 2 Model B

4

Față de momentul lansării inițiale, 29.02.2012, a produsului Raspberry Pi, s-au realizatdiverse îmbunătățiri pentru dezvoltarea acestuia. Cu vânzări de peste 200.000 debucăți în peste 157 de țări, Raspberry Pi a devenit cel mai vândut PC de dimensiuneaunui card de credit în Marea Britanie.

De curând, Broadcom a dezvoltat un nou sistem pe cip SoC, BCM2836. Acestapăstrează toate caracteristicile mai vechiului BCM2835, dar înlocuiește microprocesorulARM11 700MHz, cu unul quad-core ARM Cortex-complex A7 cotat la 900MHz.Altfel, totul rămâne la fel. Toți conectorii sunt în același loc și au aceeașifuncționalitate, iar placa se alimentează de la un adaptor micro-USB 5V.


5

RASPBERRY PI 2 MODEL B

În plus faţă de Raspberry Pi 1, puteţi beneficia din plin de:

• Procesor 900MHz quad-core ARM Cortex-A7 • 1GB RAM

Ca şi Pi 1 Model B+, noul Raspberry Pi este dotat cu:

• 4 porturi USB• Interfaţă GPIO cu 40 pini• Port HDMI• Port Ethernet (10/100)• Conector audio jack 3.5mm și video compozit• Interfață Camera (CSI)• Interfață de afișare (DSI)• Slot pentru card microSD• Nucleu grafic VideoCore IV 3D

Pentru că are un procesor ARMv7, se poate rula întreagagamă de distribuții ARM GNU / Linux, Microsoft anunţând şio versiune specială de Windows 10, care va fi lansată specialpentru Raspberry Pi.

Raspberry Pi 2 are un factor de formă identic cu precedentul(Pi 1) Model B+ și are compatibilitate completă cu RaspberryPi 1. Tot ceea ce puteați să faceți cu modelele anterioare se poatelucra și cu acesta, dar la performanţe de şase ori mai bune.Puteți observa o îmbunătățire într-o singură aplicațiedatorită celor 4 nuclee ale procesorului, o mai mare viteză aceasului și a infrastructurii memoriei procesorului. De asemenea, puteți observa că navigarea pe Web este multmai rapidă și mai sigură, arătănd o îmbunătățire considerabilăa vitezei. Aplicațiile sunt mai receptive, iar programele rulezămai lin și mai repede. Aurocon Compec vă propune Raspberry Pi 2 Modelul Bpentru utilizare, deoarece oferă o mai mare flexibilitatepentru dumneavoastră, astfel fiind mult mai util pentruproiecte de tip prototip și proiecte integrate, care necesităun consum redus de energie.Raspberry Pi 2 se poate comanda acum online de pe site-ulhttp://ro.rsdelivers.com/. Deasemenea, trebuie să aveţi învedere că va trebui să instalaţi şi noul sistem de operareRaspbian dedicat pentru procesoarele din seria ARMv7.Precizăm faptul că și modelele anterioare sunt livrabile,Raspberry Pi A + (Nr.stoc RS: 833-2699), Raspberry Pi 1Model B (Nr. Stoc RS: 756-8308) și B+ (Nr. Stoc RS: 811-1284)și le puteți comanda online de pe http://ro.rsdelivers.com/.

Mihaela Sârbuwww.compec.ro

Aurocon COMPEC SRLwww.compec.ro

6

PrintingPrint technology: Fused Filament Fabrication (FFF)Layer resolution: standard: 0.1 mm (max.: 0.2 mm - min.: 0.05 mm)Build plate: 215 × 240 mm (8.46" × 9.45")Build volume: 180× 200 × 190 mm (7" × 7.8" × 7.5")Print speed: 30 mm/s - 120 mm/sTravel speed: 30 mm/s - 300 mm/sBuild plate surface: Removable layer of BuildTak™ (consumable; also sold separately)Filament diameter: 1.75 mm (accepts all filament spools with a mounting hole = 53 mm). Open filament policy.Prints: PLA, ABSTesting with other materials in progress.Nozzle 1&2 diameter: 0.35mmOne nozzle supplied. Second nozzle optional.

Distance between nozzles: 23.7 mmMaximum nozzle operating temperature: 270 °CSoftwareFirmware: Modified Open Source Marlin 3D Printer Firmware - user upgradableSoftware: Repetier - CuraEngine - Slic3r (RepRap compatible)HardwareDimensions: X Y Z 360 - 380 - 395 mm (14" × 15" × 15.5") (without filament spools)Frame: Polycarbonate panels and fibre reinforced molded ABS partsElectricalCommunication: USB 2.0 or SD cardController board: AVR ATmega2560 basedDual head and heated bed capableDisplay: 4 x 20 char. blue LCD with white backlightAC input: 100 - 240 VAC 50-60Hz 150W max.

Conex Electronic s.r.l.Tel.: 021 242.22.06 I Fax: 021 242.09.79 I [email protected] I www.conexelectronic.ro

VERTEX 3DPRINTERAcum, la Conex Electronic!

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2014 • Nr. 6

8

Kit-ul este compus din trei module:• Nodul wireless, bazat pe un microcontroler Silicon Labs Si1012. Dispozitivul estedotat cu un mic panou solar ce încarcă, în condiţii de iluminare suficientă, o baterieultrasubţire THINERGY MEC101 de 0.7mAh. Nodul wireless măsoară şi transmite valoareatemperaturii ambiente (măsurată de senzorul intern de temperatură al microcontrolerului),nivelul de încărcare al bateriei precum şi nivelul luminozităţii (ca măsură a curentuluifurnizat de celula solară). Transmisia wireless se realizează pe frecvenţa de 919.84 MHz,folosind un protocol de comunicaţie implementat în biblioteca software EZMAC ®PRO;

Primii paşi în realizarea proprieiaplicaţii cu senzori la distanţă

Silicon Labs Energy-Harvest-RD

Kit-ul de dezvoltare Energy-Harvest-RD (Energy Harvesting Reference Design) esteun instrument pus la dispoziţie de Silicon Labs pentru exemplificarea posibileloraplicaţii ale microcontrolerelor wireless cu consum redus (ultra low power) în domeniulsenzorilor la distanţă. Mai mult, acesta demonstrează inclusiv posibilitatea alimentăriiunui astfel de senzor dintr-o sursă de energie renovabilă, oferind astfel posibilitateafuncţionării pe o durată foarte mare (limitată poate doar de epuizarea ciclurilor deîncărcare-descărcare ale bateriei folosite) fără necesitatea intervenţiei umane.Merită menţionat aici că acest kit demonstrativ a beneficiat deja de o prezentareamănunţită într un articol dintr-un număr anterior al revistei Hobby (nr. 5, octombrie2014), articol ce merită citit pentru detalii suplimentare.

Autor: Daniel Ghiţă[email protected]

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2014 • Nr. 6

9

• Un modul de programare/debug ToolStick Base; Modululdispune de un conector mamă prin care acest modul se poateataşa la nodul wireless pentru debug sau programare. În parteaopusă a plăcii este dispusă o mufă USB prin care se realizeazăconectarea la PC.

• Un modul USB EZRadioPRO, ce are rolul de a realizacomunicaţia cu nodul/nodurile wireless şi a transmite dateleprimite către PC. Modulul foloseşte un microcontroler Silicon LabsC8051F342 împreună cu un transceiver Si4431.

Oarecum surprinzător este faptul că acest kit nu vine însoţit desoftware sau documentaţie. În cutie vom găsi însă un pliant în carese menţionează adresa paginii web de unde se pot descărcaaplicaţiile şi documentaţia necesară. Un avantaj ar fi că vom lucrade la început cu cea mai nouă versiune a software-ului, însădezavantajul este că este nevoie de acces la internet pentru aputea obţine softul necesar. Uneltele software esenţiale pentru alucra cu acest kit de dezvoltare sunt următoarele:• Wireless Development Suite (WDS3) – este software-ulcare ne permite să rulăm exemplul demonstrativ pentru care estepregătit “din fabrică” acest kit de dezvoltare. Cel mai important, cuajutorul acestui software se va putea iniţializa modulul EZRadioProcu firmware-ul corespunzător aplicaţiei energy harvesting, pasesenţial pentru comunicaţia cu nod(urile) wireless. Software-ul poate fi descărcat de la adresa din pagina producătoruluiwww.silabs.com/products/mcu/Pages/ENERGY-HARVEST-RD.aspx.Tot de aici se poate descărca alt modul important: EnergyHarvesting Installer (a cărui utilizare se va detalia mai ceva maideparte).• Silicon Labs IDE – reprezintă un mediu intergrat dedezvoltare pentru toată gama de microcontrolere de 8 biţi de laSilicon Labs, punând la dispoziţie un manager de proiecte, uneditor de cod sursă, instrumente pentru depanare la nivel de codsursă şi altele. În acelaşi timp oferă o interfaţă intuitivă întreprogramator şi lanţul de unelte software (compilator, assembler,linkeditor) necesare transformării codului sursă în cod executabil.Software-ul Silicon Labs IDE se poate descărca de la adresahttp://www.silabs.com/products/mcu/Pages/8-bit-microcontroller-software.aspx. Tot de aici se poate descărca pachetul Keil® PK51Developer’s Kit, ce conţine întregul lanţ de unelte de compilarepentru programarea nodului wireless (şi în general pentru restulmicrocontrolerelor din seria 8051 de la Silicon Labs).

În afară de uneltele software menţionate anterior, pentrurealizarea aplicaţiei de vizualizare a datelor, am folosit compilatorulde Visual Basic din cadrul suitei de dezvoltare Microsoft VisualStudio Express 2008, ce poate fi folosită fără restricţii pentruaplicaţii non comerciale. Versiunea VS Express 2008 poate fi (încă)

descărcată de pe website-ul Microsoft (de ex. de la adresahttp://download.microsoft.com/download/E/8/E/E8EEB394-7F42-4963-A2D8-29559B738298/VS2008ExpressWithSP1ENUX1504728.iso), dar puteţi încerca şi cu o versiune mai nouă(http://www.visualstudio.com/en-us/products/visual-studio-express-vs.aspx).Vom începe, aşadar, prin instalarea Wireless Development Suite(WDS3). La sfârşitul instalării ni se va cere confirmarea pentru insta-larea driver-ului pentru Silicon Laboratories CP210x USB to UART.După accept (recomandat), acesta se va instala (de ex. în directorulC:\SiLabs\MCU\CP210x). Vom conecta în continuare modulul EZRadioPRO la unul din por-turile USB ale PC-ului. La rularea aplicaţiei WDS3, prima dată ni seva prezenta o listă cu posibile aplicaţii demonstrative, de undetrebuie aleasă opţiunea “Energy Harvesting Demo”. Dacă este primautilizare a modulului EZRadioPRO, software-ul va încărca şifirmware-ul (ENH_Master) necesar în acesta - operaţie necesarădoar o singură dată. Din acest moment, modulul este pregătit pen-tru a comunica cu nod(urile) wireless, iar în fereastra principală dinWDS3 vor fi afişate 4 cadrane, corespunzătoare unor noduri wire-less virtuale. Atât timp cât nu avem conectat niciun nod wireless,cadranul respectiv va fi afişat în nuanţe de gri.

Pentru a testa aplicaţia demo, va trebui pornit nodul wireless. Înacest sens, pentru alimentarea nodului din bateria încorporată,switch-ul (S2) aflat pe acesta trebuie trecut pe poziţia SOLAR.Trebuie avut în vedere că la prima pornire este nevoie de un anu-mit timp (~10-30sec.) pentru încărcarea unui condensator de 100μFde pe placă (timpul este cu atât mai mic cu cât panoul solar esteiluminat mai intens). Când nodul este pregătit, LED-ul D1 va clipide 3 ori în culoarea verde. Putem apăsa în acest moment butonulS1, moment în care nodul se va asocia cu modulul EZRadioPRO şiva începe trimiterea de date, timp de 2 minute, după care va intraîn modul sleep pentru minimizarea consumului de energie.Secvenţa se repetă la fiecare apăsare a butonului S1.Dacă totul a decurs OK, unul din cele 4 cadrane ale aplicaţiei demodin WDS3 se va colora şi în cadrul acestuia se vor afişa temperatura,nivelul de încărcare a bateriei şi intensitatea luminoasă incidentă pepanoul solar, valori trimise periodic de către nodul wireless.O informaţie utilă, pe care o putem deduce din tab-ul Packet, estestructura pachetelor de date recepţionate. Utilitatea aplicaţieiWDS3, cel puţin din punctul de vedere al acestui articol, seopreşte aici.Mai departe, vom vedea cum putem analiza, modifica, compila şiîncărca programul ce controlează un nod wireless. Pentru aceasta,primul pas este instalarea Silicon Labs IDE (ce se va instala de ex.în directorul C:/SiLabs/MCU), urmată de instalarea pachetului dedezvoltare Keil® PK51 Developer’s Kit (pe care îl vom instala deex. în directorul C:/SiLabs/Keil).

ENERGY-HARVEST-RD

Ü


10

În versiunea neînregistrată, compilatorul Keil C51 poate fi folositcu o serie de limitări, printre care aceea de lungime maximă acodului de 2048 bytes, lungime insuficientă pentru exemplulnostru. Din fericire, obţinerea unei chei de înregistrare este înprezent gratuită, necesitând completarea unui formular online, laadresa http://pages.silabs.com/lp-keil-pk51.html (în câmpul TargetMCU am selectat opţiunea Si101x). După completarea şi trimitereaformularului, vom fi direcţionaţi către o nouă pagină, unde(important!), va fi afişat un număr serial, care trebuie notat. Pentruînregistrarea software-ului, se execută aplicaţia Keil uVision4(aplicaţie ce face parte din pachetul Keil® PK51 Developer’s Kit),apoi se selectează din meniul principal: File -> License Management.

Se face click pe butonul “Get LIC via Internet”, ce va deschide unnou formular într-o pagină de browser. În acest formular vom folosinumărul serial obţinut anterior şi va trebui să completăm o serie dealte detalii personale. Cel mai important detaliu este adresa de e-mail, unde va fi trimis codul de înregistrare! Acest cod îl intro-ducem în fereastra de License Management deschisă anterior, încăsuţa de text “New License ID Code (LIC)”, după care se face clickpe butonul “Add LIC”. Din acest moment vom putea folosi întreagasuită de dezvoltare fără nicio restricţie.

Mai departe, vom avea nevoie de codul sursă al programuluiîncărcat în nodul wireless. Pentru aceasta descărcăm pachetul

Energy Harvesting Installer de pe website-ul Silicon Labs (fişierulEnergy_Harvesting_RD.exe) şi îl instalăm (de ex. în directorulC:\SiLabs\MCU\Energy_Harvesting_RD). Vom găsi în directorulunde s a realizat instalarea două noi directoare: Documentation(unde găsim două fişiere în format pdf) şi Firmware (unde vomgăsi proiectul şi codul sursă al programului din nodul wireless).Pentru a deschide proiectul în mediul de dezvoltare Silicon LabsIDE, se poate da dublu click pe fişierul si1012_EH_Node.wsp.

Înainte de orice, va trebui să configurăm suita de unelte de compi-lare, din meniul Project > Tool Chain Integration. Va trebuispecificată aici calea către cele trei executabile necesare compilării:assembler (A51.exe), compiler (C51.exe) şi linker (BL51.exe).Acestea se găsesc în acelaşi director (de ex. înC:\SiLabs\Keil\C51\BIN). Odată realizat acest pas de configurare,putem compila proiectul (din meniul Project > Rebuild Project).Recomandare: înainte de a recompila proiectul, ar fi bine să facemun backup la fişierul si1012_EH_Node.hex (aflat în directorulC:\SiLabs\MCU\Energy_Harvesting_RD\Firmware\Release), acestafiind imaginea originală a programului ce vine scris din “fabrică” înflash-ul nodului wireless. În acest mod, putem reveni oricând lafuncţionalitatea iniţială a acestuia (meniul Debug -> DownloadObject File, alegând fişierul .hex salvat anterior). Acest lucru poatefi necesar dacă dintr-un anume motiv, după compilare şi downloadîn microcontroler, acesta nu mai funcţionează coerspunzător. Înplus, între programul rezultat după compilare (fără nicio modificareadusă codului sursă) şi programul original există şi câteva diferenţefuncţionale (codul sursă pus la dispoziţie pare a fi ceva mai “vechi”decât imaginea scrisă “din fabrică” în microcontroler). Câteva dindiferenţele (nesemnificative totuşi) observate ar fi:

• Cu firmware-ul original, nodul trimite date timp de 2 minute (120de eşantioane) înainte de intrarea în modul sleep, în timp ce încodul sursă găsim specificate doar 60 de eşantioane (linia #defineNUM_BLINKS 60 în fişierul nwkNode.c).

• Cu programul rezultat după compilarea surselor, nodul wirelessavea inţial o manifestare ciudată: la acoperirea completă a celuleisolare, în loc să afişeze o intensitate de 0 lux, cum era normal, seafişa o intensitate de 1830 lux, mai mare decât atunci când celulasolară primea maxim de lumină. Această eroare nu se regăseştetotuşi în firmware-ul original, semn că acesta a fost totuşi corectatdupă publicarea codului sursă.

Sursa acestei erori o vom găsi în funcţia MeasureLightLevel(), înfişierul nwkNode.c, în liniile care urmează:.................................................................................................................................

// Apply conversion from ADC code to Light Level (Lux)// y = 1.371x - 23.561 (calibrated to MS6610 Luxmeter)// y = y / 10light_value *= 1371;light_value -= 23561;light_value /= 10000;

// Return the lux value divided by 10.return (U8) light_value;

.................................................................................................................................După cum se observă, atunci când variabila light_value ia o valoareiniţială mai mică decât pragul de 23561/1371 (=17 ca valoareîntreagă), rezultatul final ar trebui să fie negativ. Variabila fiind însădeclarată fără semn, rezultatul operaţiei va fi o valoare pozitivă şi

Ü


11

ENERGY-HARVEST-RD

foarte mare, când, practic, ar trebui să fie egal cu zero, iluminareafiind sub pragul detectabil. Adăugând şi conversia (trunchierea)din număr întreg pe 32 biţi în număr întreg pe 8 biţi, rezultatuldevine complet eronat. O corecţie simplă ar putea fi următoarea:.................................................................................................................................

// Apply conversion from ADC code to Light Level (Lux)// y = 1.371x - 23.561 (calibrated to MS6610 Luxmeter)// y = y / 10if (light_value<=17) //daca intensitatea este sub pragul detectabil

return (U8) 0; //returneaza zerolight_value *= 1371;light_value -= 23561;light_value /= 10000;

// Return the lux value divided by 10.return (U8) light_value;

.................................................................................................................................După compilarea cu succes a proiectului, programul trebuie scris înflash-ul microcontrolerului. Pentru a putea face acest lucru, vatrebui mai întâi să conectăm toolstick-ul la nodul wireless. Switch-ulS2 (“Power Select”) de pe placa nodului wireless trebuie pus înpoziţia “USB”. Toolstick-ul se înserează într-un port USB liber dinPC. În Silicon Labs IDE, în meniul Options > Connection Options seselectează “USB Debug Adapter”.

Odată indicată metoda de conectare, tot din meniu facem click peDebug -> Connect (sau se apasă Alt+C). Dacă totul e OK, opţiunilecare înainte erau dezactivate vor deveni accesibile: opţiunea de“Download code” (Alt+D) cât şi opţiunile pentru debug (“Refreshvalues”, “Reset” etc.). Altă opţiune care devine acum activă estecea din meniu, Debug -> Download Object File prin care se poate încărcaîn microcontroler o imagine compilată, în format .hex sau .omf.Printr-un click pe “Download code”, codul cel mai recent compilatva fi încărcat în microcontroler.

Vom încheia secţiunea dedicată nodului wireless cu câtevaobservaţii legate de datele transmise. Dacă analizăm funcţianetworkMain() din fişierul nwkNode.c, ne putem da seama că aicise execută bucla principală a programului. Aici se realizează“trezirea” din sleep a nodului şi asocierea cu dongle-ul EZRadioPROatunci când se apasă butonul S1; Tot acum se realizează (o singuradată) şi citirea temperaturii şi încărcarea bateriei..................................................................................................................................

// Wait (in sleep mode) to allow capacitor voltage to recoverRTC_Timeout(MILLISECONDS(30));wakeUpSource = powerSleep(RTCAWK);

// Measure the battery voltageBatteryVoltage = MeasureBatteryVoltage();

// Measure the temperatureTemperature = MeasureTemperature();

.................................................................................................................................Asocierea cu EZRadioPRO se realizează doar dacă variabilaNwkNodeId (identificatorul unic al nodului) are valoarea 0xFF(indicând că nu a fost încă iniţializată). Prin asociere, nodul ceremodulului EZRadioPRO să îi aloce un identificator (un nr. întregîntre 1 şi 4), valoarea căruia o va salva în NwkNodeId. Dacă variabila NwkNodeId este diferită de 0xFF înseamnă cănodul este deja asociat şi poate începe trimiterea unei serii dedate. Va fi trimis un număr de NUM_BLINKS pachete de date,apoi nodul intră în modul sleep..................................................................................................................................

num_blinks = (NUM_BLINKS);if(NwkNodeId != 0xFF){

for (n = 0; n < num_blinks; n++){

// Measure the light levelLightLevel = MeasureLightLevel();

#if(MODE==RFUSB)Potentiometer = LightLevel * 10;#endif

// Bring the EZRadioPRO out of a low power stateEZMacPRO_Wake_Up();while(EZMacProReg.name.MSR!=EZMAC_PRO_IDLE){

powerIdle();}

// Transmit a packet#if(MODE==EH)if(n == 1 || n==3){

networkDataRequest_temp(Temperature, BatteryVoltage, NwkDemoTxBuffer);

} else{networkDataRequest_light(LightLevel, NwkDemoTxBuffer); }

.................................................................................................................................Ü


12

După cum se poate vedea din secvenţa anterioară, nodul trimitedouă tipuri de pachete: primul tip conţine temperatura şiîncărcarea bateriei, în timp ce al doilea conţine doar nivelul de ilu-minare. Primul tip de pachet este trimis doar de două ori, laînceputul secvenţei (pachetele 1 şi 3), în rest fiind trimise doarpachete de tipul al doilea. Între două pachete succesive procesoruleste pus în modul sleep timp de o secundă.Una din primele modificări ce pot fi aduse programului ar fi caacesta să trimită alternativ, atât luminozitatea cât şi temperatura şiîncărcarea bateriei, pe toată durata seriei. Secvenţa modificată ar fiurmătoarea:.................................................................................................................................

num_blinks = (NUM_BLINKS);if(NwkNodeId != 0xFF){for (n = 0; n < num_blinks; n++){

#if(MODE==RFUSB)Potentiometer = LightLevel * 10;#endif

// Bring the EZRadioPRO out of a low power stateEZMacPRO_Wake_Up();while(EZMacProReg.name.MSR!=EZMAC_PRO_IDLE){

powerIdle();}

// Transmit a packet#if(MODE==EH)if( 2*(n/2) == n) //daca n este par trimit temp. si incarcarea

bateriei{// Masoara incarcarea baterieiBatteryVoltage = MeasureBatteryVoltage();// Masoara temperaturaTemperature = MeasureTemperature();networkDataRequest_temp(Temperature, BatteryVoltage,

NwkDemoTxBuffer); //trimite datele } else //daca n e impar trimit intensitatea luminoasa {

// Masoara intensitatea luminoasaLightLevel = MeasureLightLevel();networkDataRequest_light(LightLevel,

NwkDemoTxBuffer); //trimite datele }

.................................................................................................................................

Dacă dorim să amplasăm senzorul în exterior, într-un loc mai puţinaccesibil, faptul că este nevoie de apăsarea unui buton de peacesta pentru a recepţiona o serie de date nu este delocconvenabil, lucru pentru care următoarea modificare recomandatăar putea fi dezactivareaacestei funcţii şi pro-gramarea nodului pen-tru a transmite tot tim-pul, la intervale regu-late. În cazul în care prinaceasta bateria s-ar con -suma prea repede, sepoate mări pauza întretransmisii (de exemplude la 1 secundă la 2 sauchiar mai rar). Ultima parte a acestuiarticol am rezervat-orealizării propriei apli -ca ţii de vizualizare ainformaţiilor primite de la nodurile wireless. Am văzut că aplicaţiaWireless Development Suite ne pune deja la dispoziţie un ecrande vizualizare a temperaturii, încărcării bateriei şi intensităţiiluminii, pentru maxim 4 senzori. Din păcate nu putem modifica înniciun fel această interfaţă, acesta fiind un program demonstrativcompilat direct în codul executabil al aplicaţiei WDS3. Dacă dorimmodificarea design ului interfeţei sau chiar transmiterea şi respectivafişarea de informaţii adiţionale despre fiecare nod, va trebui sărealizăm propria aplicaţie de vizualizare.Aplicaţia va trebui să aştepte şi să testeze periodic dacă modululEZRadioPRO este conectat la PC şi dacă este disponibil pentrurealizarea comunicaţiei. Odată detectat modulul respectiv,aplicaţia va încerca să citească mesajele trimise de acesta, mesaje cereprezintă de fapt retransmisia datelor primite de la nodurilewireless asociate. Mesajele ce conţin datele utile vor trebui inter-pretate pentru extragerea informaţiilor de interes, ce se vor afişaîntr-o interfaţă grafică.Din fericire, modul în care a fost conceput firmware-ul modululuiEZRadioPRO simplifică mult realizarea conexiunii între acesta şiaplicaţia de vizualizare. Modulul în cauză, odată introdus într unuldin porturile USB ale PC-ului, va fi detectat de sistemul de operaredrept un dispozitiv generic din clasa USB HID (Human InterfaceDevices), similar de exemplu unui mouse sau unei tastaturi. Caurmare, nu este nevoie de instalarea unui driver special pentru el.Pentru ca o aplicaţie să comunice cu un astfel de dispozitiv, aceastaare nevoie să cunoască doi parametri care identifică împreună, înmod unic, dispozitivul respectiv.

Ü


13

Aceşti parametri sunt Vendor ID-ul (VID) şi Product ID-ul (PID). Încazul aplicaţiei energy harvesting, programatorii firmware-ului pen-tru dongle-ul EZRadioPRO au ales VID = 0x10C4 şi PID = 0x8550.Pentru ca propria aplicaţie să poată trimite/recepţiona date de laun astfel de dispozitiv există multe opţiuni. Una din ele oreprezintă utilizarea unei biblioteci dedicate, cum ar fi de exemplulibusb library (www.libusb.org), ce suportă o multitudine de lim-baje de programare (C++, C#, Java etc.), atât pentru Windows cât

şi pentru Linux. Documentaţia şi exemple pentru utilizareafuncţiilor din această bibliotecă pot fi găsite pe pagina oficială, darşi pe alte diverse website-uri sau forum-uri pe internet.Pentru exemplul ce face obiectul acestui articol am ales o a douaabordare, anume scrierea funcţiilor pentru lucrul cu dispozitiveleUSB HID direct în codul aplicaţiei. Exemplul de interfaţă a fost scrisfolosind Microsoft Visual Basic 2008.Ca şi în exemplul din WDS3, aplicaţia afişează în fereastraprincipală 4 cadrane dedicate celor patru senzori ce pot fi accesaţi.

La primirea unui pachet de date de la unul din senzori, în cadranuldedicat se actualizează informaţiile, iar senzorul este indicat caactiv (online). Dacă timp de 5 secunde nu se mai primesc date de lasenzorul respectiv, acesta este indicat ca offline. În tab-ul “Debug” am afişat în format hexazecimal pachetele dedate primite de la senzor prin intermediul receptoruluiEZRadioPro. Pachetele primite au lungimea de 63 Bytes şi auurmătoarea structură:

De interes în cazul de faţă sunt doar câmpurile SID (Self ID), Type şiPayload (datele propriu-zise). Câmpul SID reprezintă identificatorulnodului wireless şi poate avea valorile 1, 2, 3 sau 4. Câmpul Typeindică ce informaţii găsim în câmpul Payload. În funcţie de valoareaacestuia avem două cazuri:

Variabila Baterie ocupă 1 Byte şi reprezintă nivelul de încărcare albateriei în procente, între 0 şi 100. Variabila Luminozitate ocupătot 1 Byte însă trebuie înmulţită cu 10 pentru a obţine valoareafinală afişată în Lux. Variabila Temperatură este transmisă pe 2 Bytes,iar pentru a afişa valoarea în ºC aceasta va trebui împărţită la 10.Odată extrase aceste informaţii din pachetul de date, nu mairamâne decât să le afişăm pe ecran şi aplicaţia noastră demonitorizare la distanţă este finalizată!Acesta este doar un exemplu de interfaţă pentru senzorii la distanţă,ce poate fi însă dezvoltat mai departe adăugând, de exemplu, unsistem de arhivarea a informaţiilor într-o bază de date, posibilitateavizualizării evoluţiei parametrilor monitorizaţi în timp etc.

Codul sursă al interfeţei realizate în Visual Basic, împreună cuexecutabilul rezultat (EHDemo.exe) poate fi obţinut de la autorularticolului sau contactând redacţia revistei Electronica Azi.

ENERGY-HARVEST-RD

5 Bytes 2 Bytes 1Byte 1Byte 1Byte 1Byte 1Byte 1-3Byte Restul

Preamble Sync CTRL CID SID DID Type Payload Nefolosiţi

Type Payload

0x07 Baterie Temperatură0x08 Luminozitate - -

Articolul propus spre publicare trebuie să conţină următoarele elemente:

• Introducere (~ 50 cuvinte)• Conţinut (~ 1000 cuvinte)• Poză autor şi pentru aplicaţia propusă• Diagrame (schemă electronică, detalii, circuit PCB).

Câştigaţi cu Electronica Azi HobbyTrimiteţi la redacţie proiectul unei aplicaţii practice şi aveţişansa de a câştiga un sistem de evaluare şi dezvoltare“ENERGY-HARVEST-RD” de la Silicon Labs.


14

Autor: Dumitru-Cristian Trancă[email protected]


15

TUBURI NIXIE

Tuburile NIXIE, cunoscute sub numele deafișaj cu catod rece (cold cathod display),sunt dispozitive electronice de afișaj ce aula bază efectul de “glow discharge”(ionizarea gazului şi generarea plasmei latrecerea unui curent electric printr-un gazaflat la presiune joasă). Culoarea generatădepinde de gazul din interiorul tubului.Anodul este realizat dintr-o plasă metalicădispusă sub forma unui cilindru, iar îninterior se află catozii. Catozii suntconductori metalici realizați sub formacifrelor de la 0 la 9 sau sub forma a diferitesimboluri plasate unele în spatele altora.Majoritatea tuburilor NIXIE sunt construitefolosind un anod (anod comun) şi zececatozi ce reprezintă cifrele de la 0 la 9.Există și tuburi care au catozii 2 câte 2 legațiîntre ei și doi anozi, câte un anod pentrujumătate dintre catozi.

Tuburile NIXIE reprezintă o tehnologie deafișaj foarte veche, ce a fost înlocuită deafișajul cu LED-uri care este mult mai

robust, mai eficient, mai ieftin, foloseștecircuite de comandă mai simple și consumămult mai putin, dar tocmai aceastareprezintă frumusețea acestui aparat.Tuburile NIXIE conferă ceasului o esteticăaparte și sunt preferate de către pasionațiide electronică, care încă trăiesc cu nostal-gia tehnologiilor trecute.

Construcția dispozitivuluiCeasul conține mai multe componentegrupate în funcție de rolul pe care îlîndeplinesc: surse de tensiune, driverpentru tuburi, microcontroler şi circuit deceas de timp real – RTC (Real Time Clock),alarmă și butoane de comandă. Dispozitivul a fost construit pe bazaurmătoarei scheme bloc:

Tuburile ZM1000R, produse de PHILIPSsunt un model îmbunătățit cu o durată deviață mai mare decât a altor tuburi.Curentul mediu recomandat prin ANODeste de 2.5mA. În urma experimentelor, amales un rezistor pentru ANOD de 22K,pentru o tensiune de funcționare de 150V.Modul în care un tub va lumina (maiputernic, mai slab, sau dacă aparefenomenul de HALOU în jurul catoduluiactiv) depinde de producător, de durata deutilizare și de condițiile în care a fost utilizat.

1. Blocul de alimentare

Redresarea tensiunii alternative şi filtrareasunt realizate folosind o punte bialternanțăcu 4 diode de tip 1N4001 și este filtrată

folosind un condensator de 1000uF.Tensiunea redresată constituie intrareapentru circuitele 7805 şi 7812, caregenerează o tensiune de ieșire stabilizată de5V pentru alimentarea microcontrolerului şia circuitelor integrate și de 12V pentrualimentarea alarmei și a sursei pentrutuburile nixie. Ü

Figura 2: Schema bloc

Figura 3: Caracteristicile ZM1000R din datasheet [2]

Figura 4: Puntea redresoare şi circuitele stabilizatoare

Figura 1: Tub Nixie [1]


16

Generarea de înaltă tensiune pentru ali-mentarea tuburilor NIXIE este realizatăfolosind cunoscutul circuit de temporizare555. Cu ajutorul acestuia este realizată osursă în comutație de tip boost, tipologiedes întâlnită în multe proiecte.

2. Driver-ul pentru tuburile NIXIE

Deoarece tuburile nixie utilizate sunt unmodel cu anod comun, aprinderea uneicifre se face prin acționarea catoduluicorespunzător. Pentru aceasta, am ales uti-lizarea unor tranzistori bipolari de tip NPN,care permit o cădere de tensiune suficientde mare (mai mult de 70-80 de V) pejoncțiunea Colector-Emitor. Modelul aleseste BSX21, iar rezistența din baza acestoraeste de 5K.

Pentru cele 2 puncte [ : ] care separă oreleși minutele, se pot folosi unul sau douăbecuri cu neon înseriate cu o rezistență.Aceste becuri vor fi acționate folosind

tranzistorul Q20, alimentarea fiind făcutătot din înalta tensiune folosită pentruNIXIE-uri. Principiul becului cu neon esteasemănător cu cel al funcționării tuburilorNIXIE, curentul fiind unul foarte mic.

Aceste becuri pot fi înlocuite cu 2 LED-uriînseriate cu o rezistență, dar trebuie avut

grijă ca alimentarea LED-urilor să fierealizată fie din ieșirea de 12V fie din ceade 5V. Prin LED-uri, curentul este mult maimare decât cel prin tuburile NIXIE. Dacă acestea sunt alimentate din tensiunea

înaltă, surplusul de curent va exercita unstres suplimentar asupra sursei de înaltătensiune, va crește foarte mult curentul dealimentare și se va degaja căldură perezistența înseriată cu LED-urile.

Pentru a putea folosi un microcontroler dedimensiuni reduse pentru acționareacifrelor, am folosit multiplexoare CMOS,modelul 74HC238 care au ieșiri în logicădirectă. Comanda tranzistoarelor prin inter-mediul multiplexoarelor este combinată cucomanda directă din microcontroler.

3. Microcontrolerul

Modelul de microcontroler utilizat esteATMEL ATMEGA8535, care funcționeazăla o frecvență a ceasului de 16MHz. Acestmicrocontroler poate fi înlocuit cuATMEGA16, ATMEGA164, ATMEGA32,ATMEGA324, fiind pin la pin compatibilecu acestea.

Pentru menținerea orei este utilizat un cir-cuit RTC produs de Dallas SemiconductorDS1302. Acesta este alimentat la 5V şi oricemodificare a timpului curent este stocatăde către microcontroler în circuitul RTC.

Acesta realizează funcția de incrementare aorei, a zilei,a lunii și a anului, el fiindinterogat periodic de către microcontrolerpentru a actualiza ora afișată.

Circuitul RTC nu are funcția de comutare laora de vară/ora de iarnă (funcție cunoscutăsub numele de Daylight Saving), însăaceasta poate fi implementată în microcon-troler.

Figura 5: Sursa boost pentru generarea tensiunii de 140V C.C. [3]

Figura 6: Tranzistoarele de acționare a catozilor

Figura 7: Modul de conectare a tuburilor


17

4. Alarma, butoanele de configurare

Alarma poate fi, fie un buzzer, fie undispozitiv extern acționat prin releu.Aceasta poate fi complet dezactivată între-rupând semnalul de comanda ALM printr-

un întrerupător. Pentru a ne asigura cătranzistorul Q3 nu este activat din cauzazgomotelor electrice apărute în circuit,semnalul de comandă a bazei este legat laGND prin întrerupător.

Pentru interfațarea butoanelor, rezistențeleinterne de pull-up din microcontroler suntactivate la pornire. În paralel cu butoanele, sunt utilizate con-densatoare de 100n, pentru anularea sem-nalului generat de fenomenul de bouncingal butoanelor metalice.

Algoritmul dispozitivuluiProgramul de pe microcontroler reprezintăimplementarea în C a unui automat cu stărifinite. Algoritmul, în principiu, executăperiodic funcția de citire a circuitului RTC.Când butonul SET este apăsat, fie minutele,fie orele luminează intermitent. Prinapăsarea butoanelor de UP/DOWN ora,sau minutul, în funcție de care grup este înstadiu de luminat intermitent, pot fi modifi-cate. Pentru scrierea noii ore în circuitul

RTC se ţine apăsat lung butonul SET. Dacăse dorește renunțarea la operația curentăse apasă, fie butonul de ALARM OFF, fiebutonul ALARM. Când butonul ALARM este apăsat, fieminutele, fie orele luminează intermitent.Prin apăsarea butoanelor de UP/DOWNora, sau minutul, în funcție de care grup esteîn stadiu de luminat intermitent, pot fi mod-ificate. Pentru scrierea noii alarme în circuitulRTC se ţine apăsat lung butonul ALARM.Dacă se dorește renunțarea la operațiacurentă, se apasă fie butonul de ALARMOFF fie butonul SET. În momentul în carealarma este activă, ea poate fi dezactivatăprin apăsarea butonului ALARM OFF. Încazul în care se dorește oprirea definitivă(dezactivarea), aceasta se poate face prinîntrerupătorul care întrerupe semnalul ALM.De asemenea, în cazul în care utilizatoruldorește oprirea afișajului, dar dorește cafuncționalitatea ceasului (alarmă) să nu fieafectată, el poate realiza acest lucru prinacționarea întrerupătorului care comutăpinul de ENABLE al sursei de înaltă tensiunece este folosită la alimentarea tuburilor pepoziția în care sursa este controlată demicrocontroler prin semnalul EN_HVI, dinmicrocontroler acest semnal fiind ținut la 0V.Pentru dezvoltări ulterioare, o mufă pin la

pin compatibilă cu conectorul modulelorbluetooth puse la dispoziţie pe interneteste prezentă. Utilizatorul poate atașa unasftel de modul care este interfațat prinserială și poate implementa funcții de con-figurare a ceasului folosind telefonul sauprin alte metode.Codul, precum şi schemele în format PDF şifisierele gerber pentru PCB pot fi descărcatede pe http://brigada-diverse-4u.blogspot.ro/navigând la proiectul Nixie Clock V1.

TUBURI NIXIE

Figura 11: Circuitul de alarmă

Figura 12: Butoanele de comandă

Figura 8: Circuite de multiplexare

Figura 9: Microcontrolerul

Figura 10: Circuitul RTC DS1802

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Nixie_tube#mediaviewer/File:ZM1210-operating_edit2.jpgPoză cu un tub NIXIE de pe Wikipedia – link vizitat la 25.01.2015

[2] http://www.tubeclockdb.com/data%20sheets/ZM1000.pdfDatasheet ZM1000 – link vizitat la 25.01.2015

[3] http://www.instructables.com/id/Nixie-Tube-HV-Driver/Sursă tensiune – link vizitat la 25.01.2015


18

Microscop cu camerăfoto USB - MK20

Acest microscop cu cameră foto USB face fiecare detaliu vizibil pe ecranul calculatorului

dumneavoastră, pentru a fi analizat, fotografiatşi stocat în hard-disk. Iluminarea optimă este

garantată datorită celor 4 LED-uri încorporate în timp ce butoanele de zoom şi focus asigură

claritatea detaliului. Microscopul se poate folosicu succes pentru identificarea componentelor

SMD sau pentru verificarea continuităţii circuitelorde pe plăcile electronice, pentru hobby, în atelier,

la şcoală sau în cluburile de electronică. Datorită conexiunii USB, se pot face înregistrări

în format video sau fotografii la o simplăapasare de buton, salvându-le direct în

calculator pentru analiză ulterioară.Caracteristici şi funcţii:

l Rezoluţie 640 × 480 pixelil Zoom optic 5×l Mărire maximă 130×l Iluminare cu 4 LED-uril Funcţie direct-to-disk (foto sau video)l Buton snapshoot, focus şi zooml Balans alb şi expunere automatel Alimentare prin portul USBl Poate fi folosit cu Windows (minim XP),

Linux, MacOS (minim 10.4)l Cablu de conectare 1,2 ml Dimensiuni (L × l × h): 131 × 80 × 85 mm.


19

Aparat de spălare cu ultrasunete VGT-800

Tel.: 0256-201346 [email protected], www.oboyle.ro

Aparatul de spălare cu ultrasunete VGT-800 cu temporizator electronic şicapac transparent este un instrument util pasionaţilor sau profesioniştilor.Prin intermediul lui se pot curăţa plăcile şi componentele electronice deresturile de pastă, adezivi sau alte substanţe chimice; se pot curăţa, de asemenea, bijuterii, monede, lentile, argintărie, piese de precizie,elemente de ceasornicărie sau CD/DVD-uri.

Specificaţii tehnice:l Tensiune 230Vl Putere 35Wl Frecvenţă ultrasunete 40 KHzl Rezervor inox 0.6 litril Timer 3 minutel Rezervorul de apă din oţel inoxidabill Dimensiuni: 210 × 150 × 140 mm.l Dimensiune rezervor: 155 × 95 × 52 mm


20

Pornind de la un simplu transformator cu câteva particularităţi,progresele electronicii au ajutat la obţinerea unei desărcărielectrice modulată audio. Iniţial, bobina Tesla folosea un circuit LCserie pentru a produce curentul alternativ necesar, iar în prezentcurentul alternativ este produs cu ajutorul unui driver, fiind ampli-ficat cu tranzistori.Principalele componente ale unei bobine Tesla sunt bobinaprimară, bobina secundară, driver-ul şi partea de putere, deobicei formată dintr-o punte H cu tranzistori MOSFET sau IGBT. Înplus, îi putem adăuga un banc de condensatori în circuitul primarpentru a-l aduce la rezonanţă, astfel crescând intensitatea şi dimen-siunea fulgerelor. De asemenea, un modulator audio poatecontrola frecvenţa la care au loc descărcările electrice, generândnote muzicale.

DRIVER-UL CARE GENEREAZĂ CURENTUL ALTERNATIV

Circuitul care generează curentul alternativ este de două tipuri.Există posibilitatea generării unei frecvenţe fixe, dar şi a unor valori

preluate în timpul funcţionării. A doua variantă este o alegere maibună deoarece ajută la găsirea frecvenţei exacte la fiecare momentde timp, aceasta putând să varieze în funcţie de lungimea fulgerului.Această schemă (figura 1) conţine sistemul de feedback prin carese generează semnalul dreptunghiular necesar controlăriitranzistorilor. În partea stângă este implementat un circuit dephase lead cu ajutorul căruia se prelucrează semnalul pentru catranzistorii să comute la momentul potrivit. În continuare, semnalulajunge la circuitul integrat TL3116, acesta fiind un comparator cepoartă rolul de a detecta trecerea prin zero. Cele două ieşiri,semnalul dreptunghiular, dar şi semnalul dreptunghiular inversat,ajung în porţi logice de tip AND, fiind sincronizate cu modulatorulşi detectorul de supracurent cu ajutorul unui circuit basculantbistabil de tip D.

Bobina Tesla

Autor: Daniel Ghilinţă[email protected]

Figura 2: Schemă sistem feedbackSursă: www.loneoceans.com/labs/ud27

Figura 3: Schemă detecție supracurentSursă: www.loneoceans.com/labs/ud27

Bobina Tesla a fost inventată în anul 1891de către marele fizician Nikola Tesla. Visulacestuia era de a folosi această invenţiepentru a transmite energie electrică prinaer oamenilor, fără a folosi conductori. În prezent, aceasta este folosită pentrucercetare, pentru efecte speciale în filme,dar şi pentru a produce muzică.

Figura 1: Sistemul complet


21

BOBINA TESLA

Pentru a oferi o protecţie cât mai mare pentru tranzistori, seutilizează un circuit pentru detectarea supracurentului (figura 2).

Pentru aceasta, se foloseşte uncomparator de voltaj LM311Dcăruia îi este dată o valoare dereferinţă printr-un potenţiometru.Pentru a obţine date desprecurentul care circulă în primarulbobinei Tesla, se foloseşte untransformator de curent 1:1000 şise măsoară căderea de tensiune peun rezistor ce are valori mici (5 – 10ohmi). În cazul în care se detecteazăo valoare a tensiunii prea mare,funcţionarea circuitului va fi oprită.În schemă se pot observa şi douăreceptoare de fibră optică folositepentru a recepţiona semnalul datde modulatorul audio.Pentru a controla tranzistorii şi a oferiprotecţie, driver-ul este izolat gal-vanic de puntea cu tranzistori. Pentruaceasta, se foloseşte un transforma-tor 1:1 care este controlat de un gatedriver (figura 3). Deoarece tranzis-torii puternici au nevoie de o sarcinădestul de mare pentru a comuta într-un timp foarte scurt, este nevoie deo intensitate mare. Dat fiind faptul cănu se produc uzual circuite gatedriver cu valori mari pentru intensi-tate, se folosesc tranzistori MOSFETde tip N şi P controlaţi de un circuitde mică putere.

MODULATORUL AUDIO

Cel mai performant modulatoraudio procesează un semnal MIDIdat de calculator sau instrumentemuzicale şi generează un semnalPWM cu un factor de umplere numai mare de 5 – 10%. Astfel, fulge -rele vor apărea şi vor dispărea la un

anumit interval de timp şi vor mişca aerul din jurul lor, asemenea unuidifuzor. Sunetul se propagă prin aer, creând note muzicale.Modulatorul audio (figura 4) este unul foarte simplu, având dreptcomponente un optocuplor ce separă dispozitivul MIDI de circuitşi un microcontroler care generează semnalul PWM corespunzătorfiecărei note muzicale.

PUNTEA H DE TRANZISTORI

Bobinele Tesla pot funcţiona, în general, la frecvenţe pornind de laordinul zecilor de kHz şi ajungând la câţiva MHz. De obicei, sedoreşte o frecvenţă de funcţionare cât mai mică deoarece ajută lao disipare a unei cantităţi cât mai mici de căldură de cătretranzistori. Aceştia trebuie să reziste, în cazul celor mai puternicebobine, la intensităţi de ordinul sutelor, chiar miilor de amperi.Schema prezentată (figura 5) arată principiul fundamental de funcţio -nare pentru o punte H, dar în prezent, pentru bobine puternice, sefolosesc module care conţin 2 sau 4 tranzistori IGBT (de exempluCM300, CM75BU-12H, SKM400), folosite în general pentru aplicaţiide putere (aparate de sudură industriale, motoare, UPS-uri). Ü

Figura 4: Schemă gate driverSursă: www.loneoceans.com/labs/ud27

Figura 5: Schemă modulator audio Sursă: http://www.http://onetesla.com

Figura 6: Schemă punte HSursă: http://kaizerpowerelectronics.dk


22

Ü

Figura 7:Modul tranzistori

Figura 8:Bloc condensatoricircuit primar


23

BOBINA TESLA

În general, modulele alese trebuie să reziste laintensităţi de ordinul sutelor – miilor de amperi.

CONDENSATOR PRIMAR

Condensatorul din circuitul primar este ales pentru aavea, împreună cu bobina primară, o impedanţă desarcină cât mai mică, fiind calculat pentru o frecvenţăde rezonanţă. De asemenea, se construieşte astfelîncât să reziste la tensiuni şi intensităţi mari, grupândfoarte mulţi condensatori în paralel. De exemplu,putem grupa 40 de stringuri în paralel, fiecare a câte3 condensatori în serie, pentru a obţine capacitatea şitensiunea dorite.

BOBINA PRIMARĂ ŞI SECUNDARĂ

Bobina primară se construieşte după caracteristicilebobinei secundare. Cea din urmă formează un circuitrezonant obţinut din inductanţa sa şi capacitatea întrespire. Se poate coborî frecvenţa de funcţionareadăugând un toroid sau o sferă acoperită cu un mate-rial conductor, acestea reprezentând o capacitatesuplimentară.Pentru a realiza un astfel de dispozitiv, avem nevoie decâteva echipamente de laborator, de exemplumultimetru, osciloscop, sursă de tensiune. De asemenea, pentru construcţia fizică sunt necesaremultiple echipamente de atelier.

În funcţie de mărimea şi puterea dispozitivului,preţurile pot porni de la 400 – 500 RON, ajungândpână la 1000 – 1500 €.

Figura 9: Bobina primară, secundară şi toroidul


24

RobotOlympicsO nouă competiție de robotică, în București

Autori: Mihai Crăciunescu - [email protected] Duluţă - [email protected] Dobre - [email protected]

Pasionații de robotică din toată țara s-au întâlnit pe 14 decembrie 2014, în holulprincipal al Facultății de Automatică și Calculatoare, din cadrul UniversitățiiPolitehnica (București), pentru a testa limitele roboților la prima ediție a concursuluiRobotOlympics.RobotOlympics reprezintă un nou concept în lumea competițiilor de profil și îșipropune să stabilească un standard cât mai înalt, atât din punct de vedereorganizatoric, cât și din punct de vedere al echipelor participante.


25

OrganizareDemersurile necesare pregătirii acestuievenimentul au fost făcute de cătrestudenți și profesori ai departamentului deAutomatică și Informatică Industrială dincadrul facultății.

Pe lângă aceștia, au existat mulți voluntaricare au contribuit la buna organizare șidesfășurare a concursului. Fie că este vorbadespre rude, prieteni, colegi sau pur șisimplu oameni care și-au dorit să ofere omână de ajutor, buna desfășurare a

concursului le este datorată, în egală măsură.Spre bucuria participanților, sponsorulprincipal al competiției, Robofun, s-aasigurat că nimeni nu va pleaca acasă fărăun premiu (un Reduino și o carte, laalegere). Mai mult, Robofun a pus la bătaie,pentru echipa cu cele mai multe probecâștigate, o imprimantă 3D.

ProbeAflat la prima ediție, 18 echipe partici-pante s-au putut întrece în cadrul celorpatru probe:

1. Line Follower Enhanced;2. Line Follower Advanced;3. Labirint;4. Mini Sumo;

Pentru primele trei probe, echipa deorganizare a pus la dispoziția concurențilorproiectele tuturor traseelor finale, cu osăptămână înainte de la data care a fostprogramat evenimentul. De asemenea, special pentru RobotOlympics, au fost reali zate o serie de obiectespecifice probelor (poduri, porți etc).

1. Line Follower Enhanced

a. Descrierea probeiProba de Line Follower Enhanced presupuneterminarea, într-un timp cât mai scurt, aunui traseu specific (Figura 1).

b. Date traseu• Suprafața de joc este confecționată din

lemn alb. • Traseul este marcat cu bandă izolieră, de

culoare neagră, cu lățimea de 15mm. • Traseul nu conține intersecții.• Într-un loc al traseului, linia este

întreruptă pentru cel puțin 10cm. Ü

ROBOTOLYMPICS

Proiect pod pivotant


26

Ü

Figura 1: Proiectul traseului de Line Follower Enhanced


27

• Pe traseu se plasează un obstacol (paralelipiped) ce trebuie ocolit.

• Pe traseu există un pod pivotant. Linia neagră este continuă pe pod.

• Punctul de start și sosire sunt marcate cu un chenar de 40cm × 30cm.

c. ObiectePod Pivotant

Podul pivotant utilizat în cadrul aceasteiprobe a fost confecționat din FOREX datoritărezistenței mecanice și a ușurinței cu care seprelucrează acest material. Pentru a facilitatransportul și pentru a permite modificăriulterioare, fără a reface întreg obiectul, s-aurmărit o abordare cât mai modulară.

2. Line Follower Advanced

a. Descrierea probeiProba de Line Follower Enhanced pre-supune terminarea, într-un timp cât maiscurt, a unui traseu specific, creat specialpentru această competiție (Figura 2).

b. Date traseu• Suprafața de joc este confecționată din

lemn alb.

• Traseul este marcat cu bandă izolieră, de culoare neagră, cu o lățime de 15mm.

• Există o porțiune de cel puțin 50cm (lungime) în care suprafața terenului este neagră, iar banda izolieră are culoarea albă. Trecerile de la zona

clasică a traseului (teren alb, bandă neagră) la această porțiune și viceversa se fac în linie dreaptă (minimum 15 cm înainte și după graniță).

• Există un pod trapezoidal. Linia neagră este continuă pe pod.

Ü

ROBOTOLYMPICS

Proiectul podului trapezoidal


28

Ü

Figura 2: Proiectul traseului de Line Follower Advanced


29

ROBOTOLYMPICS

Ü


30

Figura 3: Proiectul labirintului


31

• Traseul conține intersecții.• Într-un loc al traseului linia este întreruptă

pentru maximum 10cm. Întreruperea nu este plasată într-o curbă.

• Punctul de start și sosire este marcat printr-o poartă lată de 40cm.

c. ObiectePod trapezoidal

Podul trapezoidal utilizat în cadrul aceasteiprobe a fost confecționat din FOREXdatorită rezistenței mecanice și a ușurințeicu care se prelucrează acest material.

Pentru a facilita transportul și pentru apermite modificări ulterioare, fără a refaceîntreg obiectul, s-a urmărit o abordare câtmai modulară.

3. Labirinta. Descrierea probeiProba de Labirint presupune ieșirea, într-un timp cât mai scurt, dintr-un labirint,creat special pentru această competiție.(Figura 3).

b. Date traseu• Labirintul este montat pe un placaj din

lemn alb. • Pereții labirintului sunt confecționați din

polistiren de culoare deschisă, cu grosimea de 20mm.

• Distanța minimă, între pereți: 25cm.• Înălțimea pereților: 20cm. • Zona de start: 10cm.• Zona de stop: 10cm.• Labirintul conține bucle (cicluri).

4. Mini Sumoa. Descrierea probeiProba de Mini Sumo presupuneîmpingerea adversarului în afara spațiuluide joc.

b. Date teren• Dohyo-ul este reprezentat de un disc cu

diametrul de 77cm pe a cărui circumferință se află o margine albă de 2.5cm. Înălțimea terenului este de 2.5cm.

• Suprafața de joc este realizată din PAL negru.

• Există o zonă de siguranță de 50cm, în jurul dohyo-ului.

• Se acceptă abateri de maximum 5% la toate dimensiunile terenului.

n

ROBOTOLYMPICS

Câştigător kit senzorpentru monitorizareaactivităţii musculare -v3 - de la TME.Lăcătuș Daniel,Berca, Buzău

Câştigător PICkit 3Debug Express de laMicrochip.Nicolae Fulger, Mioveni, Argeş

Câştigător platformăRIoTboard de laFreescaleSemiconductor.Cristian Păiuş, Bucureşti

Câştigător placăMicrostick pentrudsPIC33F şi PIC24H de la Microchip.Gheorghe Pintea, Braşov, Braşov

În urma concursului “Câştigaţi un calculator personal APC Paper de la TME!”organizat de distribuitorul de componente electronice Transfer MultisortElektronik şi revista Electronica Azi, compania TME a hotărât premierea altor 9participanţi la acest concurs cu câte un Speaker pentru telefoane, tablete saulaptopuri. Cei 9 câştigători aleşi prin tragere la sorţi sunt:

Andrei Banciu Iosif Borcşa Mircea Dolha Florin Dughiri

Paul Dascălu

Attila GyorffyVictor Neamţu Mihnea Pop Doru Ursuţiu

Date post:	08-Apr-2016
Category:	Documents
Upload:	esp
View:	278 times
Download:	12 times

Electronica Azi Hobby nr 1 - 2015

Documents