Passer_by

Вышел стабильный релиз 5-го KiCad-а. Со всеми плюшками в виде моделирования, 3D пред просмотра и прочего. Берем здесь - http://kicad-pcb.org/

Я хорошо знаком с этими устройствами. Это тот же Microchip, только несколько в иной плоскости. В отличие от серии PIC16F17xx эти девайсы имеют жесткую структуру. В микроконтроллерах PIC16F17xx все это добро присутствует, только "россыпью". И собирается в кучу самим микроконтроллером, т. е. программистом. Естественно, драйверы MOSFET отсутствуют. Такой подход дает более гибкие решения, не только для блоков питания, но и для любой аналоговой фигни. Нужно только предварительно отмоделироваться. Например, мною опробована стабилизация тока через лазерный светодиод в импульсе. С регулировкой последнего как по длительности, так и по амплитуде. Через MODBUS. Для 3-х каналов. При этом повышенное напряжение, необходимое для этого, получается с помощью того же чипа. Надо понимать, что это уже не PIC16F1716, а более навороченный кристалл той же серии. Цена - 10 американских рублей минимум. Сдается мне - это с некоторым перебором. По цене платины, если брать за грамм. Да и корпус непаябельный в домашних условиях. Я только хочу отметить, что с появлением дешевых аналого-цифровых систем на кристалле (не только от Microchip, есть еще и _http://www.cypress.com/products/psoc-analog-coprocessor и такое) значение предварительного моделирования аналоговых систем возрастает многократно.

Совсем чуть-чуть... Не так давно закончил работу с микро системой на кристалле. PIC16F1716 - называется. Отличается наличием периферии для построения преобразователей. Это помимо легкоусвояемого микроконтроллерного ядра. Там без предварительного моделирования - никуда. В статьях по применению рекомендуют Simulink. Ваш подход, на мой взгляд, более правильный, но более затратный, в смысле времени. Идея вполне разумная - дооснастить известный бесплатный симулятор своими блоками под известные нужды. Возвращаясь к PIC-у. Там внутри много всего аналогового. Девайс питается от литий-ионной батарейки. А для работы оконечного устройства надо около15 Вольт. Решение проблемы представлено на картинке. Компоненты DD1 и DD2 моделируют узел COG микроконтроллера, а V2 и V3 - это его же узел PWM. V4 - один из внутренних ЦАП-ов микроконтроллера, опирающихся на его же источник образцового напряжения. DA1 - быстродействующий микроконтроллерный компаратор. Результаты моделирования (общий план): Как видно из приведенной диаграммы, установившийся режим наступает через 1,5 мс после старта. Далее следует увеличенная картинка для установившегося режима. Следует отметить, что системе удалось смоделировать свободные колебания при поцикловом истощении дросселя L1. Выводы: 1. Микро система на кристалле PIC16F1716 вполне способна заменить кучу всякой электроники. 2. KiCad в состоянии моделировать импульсные системы с приемлемой точностью. Потом все равно придется доработать паяльником... 3. Самое главное. Все это дело - даром и к тому же кросс платформенно.

Но не надолго... Итак, окно симулятора, выглядит приблизительно вот так: То, что изображено на картинке - это результат моделирования. В начале будут серые поля. По той причине, что не выбран тип анализа и не заданы его параметры. Чтобы сделать это, необходимо надавить "Симуляция" -> "Настройки". Получим окно: В нем выберем вкладку "Переходной процесс". И заполним поля. Их назначение более чем очевидно. Нажимаем ОК и возвращаемся к нашим серым полям. Чтобы сделать их такими, как на верхней картинке, нажимаем "Симуляция" -> "Запустить симуляцию", или зеленую стрелку вправо, кому неохота лазить по меню. Теперь получилось черное поле. Чтобы вывести нужные трассы, надо придавить "Симуляция" -> "Добавить сигналы". Получится следующий результат: Если Вы не ленились и добавили метки цепям на схеме, то названия в этом окне будут осмысленными, такими, как у меня. Я добавил диаграммы следующих сигналов: V(Q), V(~S) и V(~R). Выход триггера Q - красного цвета, вход установки ~S - зеленый, а вход сброса R- синий. Как видно из диаграмм, модель работает вполне адекватно. По крайней мере с точки зрения формальной логики. Если воспользоваться методикой, предложенной В. Володиным в его книге, то можно на основе .cir файла получить модель RS триггера. Порядок действий для KiCad-а точно такой же, как и в предложенной методике. Если кто захочет развивать свои навыки в сторону Spice моделирования, то с книгой будет значительно легче. Что касается моделирования в KiCad-е, то я вкратце изложил один из путей. Не освещенными остались некоторые вопросы, которые являются фичей KiCad-а. Они касаются подстройки компонентов и схемных маркеров. Но эти материалы есть на видео ни ТыТрубе. При желании можно найти и посмотреть. Правда, это видео на тарабарском языке. Если у кого есть вопросы - можно задавать.

Так. Я впопыхах не заметил, что LM317 включена несколько не по-русски. Но вопросы по затворным цепям остаются. Особенно, если учесть, что питание там около 10 Вольт. Напряжение на двигателе можно вычислить как напряжение питания, умноженное на отношение длительности импульса к периоду следования этих самых импульсов. А что? Есть что налить?

Завтра наступило. Открываем редактор схем в KiCad-е. И рисуем RS триггер из наших многострадальных 2И-НЕ. Добавляем два источника сигнала и источник питания. Кто хочет, может добавить еще и нагрузочные резисторы. У меня получилось примерно следующее: Заходим в меню "Инструменты", выбираем в нем раздел "Симулятор". И получим окно симулятора, которое я Вам сегодня не покажу, ибо картинка не грузится. Значит, продолжим завтра, поскольку уменьшать объем картинки нежелательно. Пропадет информативность.

LM317 и 300 ом в полВатта навевают грустные мысли о маломощности моторчика M1... А прямой выход с таймера на затвор полевика еще и о низкой частоте ШИМ, что только усиливает эти мысли.

Система сказала, что мне разрешено грузить только 500 кбайт. А картинка моя весит 116 кбайт, что вкупе с предыдущей дает объем, таки, менее 500 кбайт. Вот и картинка, собственно: В первый момент времени полей, касающихся PSpice, просто не будет. Исправим этот недостаток, нажав на кнопку "Редактировать Spice модель". Получим следующую картинку. Жмем вкладку "Модель", если она не активирована ранее. И на этой вкладке с помощью кнопки "Выбрать файл" открываем диалоговое окно выбора файла, с помощью которого указываем путь к файлу модели. Из всех возможных типов моделей выбираем тип "Подсхема", если система сама его не выбрала. Поле "Модель" обязательно заполняем именем нашей модели. Дело в том, что в файле типа .lib модель может быть не одна. В этом случае в ниспадающем списке поля "Модель" появится несколько названий моделей. В окне появится текст нашей модели, как на картинке. Смотрим на него и убеждаемся, что это именно то, что мы написали в нашем текстовом редакторе и сохранили в файл с расширением .lib. Обратим внимание на "чекер" "Изменить последовательность выводов" и вспомним, что последовательность выводов корпуса, который у нас и на изображении УГО компонента, не совпадает с последовательностью выводов модели. У корпуса и УГО выводы расположены в следующей последовательности: 1 - A, 2 - B, 3 - VSS, 4- Y, 5 - VCC. А у модели выводы расположены несколько иначе: 1 - IN1, 2 - IN2, 3 - VCC, 4 - VSS, 5 - OUT Учтем, что A - это IN1, B - IN2, VSS - VSS, Y - OUT и VCC - это VCC, получим нужную последовательность выводов корпуса относительно модели: 1, 2, 5, 3, 4. Установим "чекер" "Изменить последовательность выводов" и занесем в соответствующее поле нашу измененную последовательность. Теперь можно нажать кнопку ОК и вернуться к форме с полями компонента, где мы должны убедиться в наличии всех нужных Spice полей. Spice поля нужно сделать невидимыми, если система этого не сделала самостоятельно, иначе эти поля впоследствии появятся на схеме. По желанию, можно включить видимость отдельных полей. Я еще всем полям меняю высоту шрифта на 2,5 мм и выставляю всем полям курсив. Вы законно спросите - "А нафига?" А я Вам с достоинством отвечу: - "Для красоты и соблюдения ГОСТ-а ради". После этого на форме с полями нажимаем кнопку ОК. И наблюдаем все надписи прямо на УГО компонента, как на моей картинке из предыдущего поста. Я еще стаскиваю все невидимые надписи (они серого цвета) в одну кучу, чтобы с одной стороны сильно не мешались, а с другой стороны, чтобы все они были в поле зрения. После всех титанических трудов, описанных выше, наша Spice модель связана с УГО компонента и с его корпусом, который в KiCad-е называется "посадочным местом". По мне - "посадочное место" - это, таки (_!_), а не корпус. Но как перевели, так пусть и будет... Получилось много букв. На сегодня, пожалуй, все. Запускать нашу и еще ряд моделей будем завтра, если ничего не помешает...

Ну вот, сегодня на одного любителя силовой электроники стало меньше. Грустно... Схемка хороша, только 11 Ватт просто так не рассеять. Тут радиатор нужен. С большой буквы Р. Корпус от БП не подойдет. Можно и с маленькой р, но тогда желателен вентилятор. Тут уже давали дельный совет. Приобрести понижающий импульсный регулируемый стабилизатор на АлиЭкспрессе.

Продолжаем разговор... Создаем новый проект в KiCad-е. Подключаем нужные библиотеки. Механизм этого безобразия хорошо описан в документах на KiCad на могучем и прекрасном русском языке. Надо просто проявить настойчивость и скачать ее с сайта KiCad-а. Поэтому останавливаться на этом не будем. А зайдем в редактор компонентов и создадим новый компонент с 5-ю выводами. И назовем его весьма банально - SN74LVC1G00DBV. Потому что корпус к нему - sot23-5. DS на микросхему легко гуглится по названию. У меня получилось следующее. Теперь подключаем нашу модель. Для этого нажимаем Компонент->Поля и получаем следующую картину: которая у меня не загружается, поэтому продолжу завтра...

Ничего здесь не поможет. Схемотехника этого источника - это высшая математика не только силовой электроники, а электроники вообще. Основную канву разработал, судя по всему, гениальный неизвестный товарищ. Даже китайское исполнение не смогло ее особо испортить. Там все зацеплено друг за друга. Силовой трансформатор, транзисторы, переключающий трансформатор, обвязка TL494. Если у Вас есть метода, то промаявшись часа 2...3 Вы, таки, рассчитаете эти узлы. Потом надо будет перемотать моточные, наверняка заменить выходные диоды на диоды с большим током но с меньшим напряжением. И аккуратно включить через ЛАТР, одновременно наблюдая автогенерацию и подхват управления TL494 на осциллографе. Я себе слабо представляю, как можно не освоив арифметику для начальных классов, браться за задачи высшей математики. Не стоит матрац таких усилий. А вот повышение уровня - стоит.

Если Вы хотите приобщиться к таинствам силовой электроники, то бросать ничего не надо. Во всех остальных случаях, увы... Вероятнее всего источник уйдет в глухую защиту. Может быть уйдет в "икающий" режим. Все зависит от схемотехники... Я особо не вникал, но судя по фото - это тот самый случай, о котором я говорил. По крайней мере, переключающий трансформатор в наличии. Если у кого есть желание, могу на пальцах объяснить работу сего чудного девайса. Но, в другой теме. И еще. Схемотехника здесь - не китайская...

Лучше оставить эту затею и воспользоваться советами товарищей с понижающими преобразователями. Если этот блок двухтактный с начальным стартом на самогенерации, то ничего, кроме громкого звука и фейерверка Вы, не имея опыта и теоретических знаний, не получите. Поскольку запуск его после перемотки силового трансформатора, задача нетривиальная. Нужен осциллограф с гальванически развязанными входами. ЛАТР так же с гальванической развязкой и внешний регулируемый блок питания. И еще. Важна цель с которой Вы затеваете сей проект. От этого зависит качество полученных Вами советов. Не стесняйтесь. Изложите мотивы, двигающие Вами.

Рассмотрим текст модели. .SUBCKT NAND2 IN1 IN2 VCC VSS OUT B1 1 VSS V = V(IN1,VSS) > V(VCC,VSS)/2 && V(IN2,VSS) > V(VCC,VSS)/2 ? 0 : V(VCC,VSS) R1 1 OUT 100 C1 OUT VSS 100p .ENDS NAND2 Переводим это дело на русский язык: 1-я строка гласит: .SUBCKT NAND2 IN1 IN2 VCC VSS OUT подсхема с именем NAND2 имеет выводы IN1, IN2, VCC, VSS, OUT. Выводам следует давать "говорящие" имена, как в настоящем примере: IN1 - вход 1, IN2 - вход 2, VCC - положительное питание, VSS - отрицательное питание, OUT - выход нашего элемента 2И-НЕ. Начиная со второй строки следует описание внутренностей подсхемы NAND2. 2-я строка: B1 1 VSS V = V(IN1,VSS) > V(VCC,VSS)/2 && V(IN2,VSS) > V(VCC,VSS)/2 ? 0 : V(VCC,VSS) переводится следующим образом: между выводами 1 и VSS включен нелинейный источник напряжения B1, который принимает значение 0, если напряжение между выводами IN1 и VSS больше, чем напряжение между выводами VCC и VSS, деленное на 2 и напряжение между выводами IN2 и VSS так же больше, чем напряжение между выводами VCC и VSS, деленное на 2; иначе напряжение на источнике B1 становится равным напряжению между выводами VCC и VSS. В итоге имеем функцию 2И-НЕ. Но если включить в схему источник B1 просто так, то тут же получим при анализе переходных процессов проблемы со сходимостью (convergence). И это заслуженно. Ибо наш элемент 2И-НЕ переключается мгновенно. А это, по-любому, меньше наименьшего временного шага моделирования. И компоненты, подключенные к выходу такого источника, не смогут отреагировать на подобный переход. Отсюда 3-я строка: R1 1 OUT 100 которая говорит о том, что между внутренним выводом 1 подсхемы и внешним выводом OUT включен резистор, величиной в 100 Ом. Логическим продолжением будет 4-я строка: C1 OUT VSS 100p которую желающие пусть переведут сами. Типа - домашнее задание... Ну и 5-я строка: .ENDS NAND2 говорит о том, что описание подсхемы завершено. В принципе, все, что написано русским языком, можно нарисовать на бумажке для ясности. В книге В. Володина это описано более подробно, с примерами. Но следует учесть, что язык там несколько иной, более "правильный" - чистый PSpice. Кто хочет, может составит "настоящую" PSpice модель того же логического элемента, что и у меня. А мы двинемся дальше - к покорению KiCad -а. И создадим компонент, пригодный к включению в схему, подлежащую моделированию. Постараюсь это сделать завтра...

Ни в коем случае. Пока обсуждаем все. Просто в настоящий момент лично я сосредоточен исключительно на NGSpice. И буду делиться достижениями, если они будут... Хотя бы исходя из требований GPL3. Но это ни в коей мере не запрещает остальным участникам обсуждать другие системы моделирования, коммерческие в том числе. В конце концов, нет никакой разницы на чем модель сделана, важно - как она сделана. Важен сам ход создания, методика, методы проверки и т. д. А на чем будут примеры - абсолютно все равно.