सरल उपकरणों के परिष्कृत डिजाइन

पाठक को प्रणाम! आज मैं आपको एक जिज्ञासु कहानी बताऊंगा, जिसने मुझे उन समस्याओं के बारे में सोचने पर मजबूर किया जब किसी भी इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद के कार्यान्वयन के लिए घटकों के गलत (गैर-इष्टतम) विकल्प। और "एक दिन" डिवाइस के उदाहरण का उपयोग करके स्पष्ट सादगी के बारे में भी।
आइए हम सहमत हैं कि कहानी काल्पनिक है, कोई भी संयोग यादृच्छिक है ... या यादृच्छिक नहीं।
एक बार सरोजोहा ने प्रोग्रामर को अपनी कार में एक उपकरण बनाने के अनुरोध के साथ मेरी ओर रुख किया, जो क्रूज कंट्रोल कंट्रोल सर्किट (फोर्ड फोकस 2) में एक भौतिक कार को दबाने पर 2 आभासी बटन के क्रमिक दबाव का अनुकरण करता है। मानक नियंत्रण इकाई की योजना इस प्रकार है:



नियंत्रण पक्ष पर, यह एक एडीसी का उपयोग करके एक क्लासिक पुश-बटन इनपुट है। और इसलिए, डिवाइस का कार्य, जब आप हार्डवेयर बटन दबाते हैं, तो क्रमिक रूप से ~ 0.2 के लिए ON और SET + बटन दबाएं। डिवाइस के एकीकरण में आसानी के लिए, इसे डिवाइडर के ऊपरी रोकनेवाला से बिजली देने का निर्णय लिया गया था। एक जुड़े बटन सर्किट के बिना कनेक्शन टर्मिनलों पर वोल्टेज 4.6 V है। चूंकि डिवाइस को शाम को बनाने की योजना थी, इसलिए मैंने असेंबली टेबल पर प्रारंभिक गणना के बिना आरेख बनाया। समाधान "माथे में":



सेरेजा ने फर्मवेयर लिखा, और डिवाइस ने कारों के लिए पूरी तरह से काम किया। जब वे बोर्ड को स्टीयरिंग कॉलम स्विच हाउसिंग में पैक करना चाहते थे, तो कार्यालय के पीछे से किसी ने चिल्लाया: “क्या यह इतना जटिल है? विवरण का आधा हिस्सा बाहर फेंक दिया जा सकता है, और वास्तव में एसटीएम 8 ऐसे काम के लिए सिर्फ एक चीज है। ” और यह शुरू हुआ ... विचार के लेखक ने लेआउट को "3 भागों से बाहर" करने के लिए स्वेच्छा से दिया (स्पष्ट रूप से एक आसान जीत की आशंका)। मैंने ( पेशेवर ईर्ष्या पर अपने स्वयं के लेख द्वारा निर्देशित) ने युवा विशेषज्ञ की उड़ान में हस्तक्षेप नहीं करने का फैसला किया, लेकिन केवल उस समय मंच से जुड़ा जब सभी को एहसास हुआ कि चमत्कार नहीं हुआ था।

मेरे सहयोगी द्वारा प्रस्तावित योजना वास्तव में सरल थी, लेकिन केवल मेज पर काम किया:



त्रुटियां पहली नज़र में भी दिखाई दे रही थीं, हालांकि, मैंने विशेष रूप से STM8S001J3 MK पर सर्किट काम करने का फैसला किया।

सर्किट को फिर से कैसे करना है, यह समझने के लिए, हम कई माप करेंगे। एडीसी विभक्त में ऊपरी रोकनेवाला का प्रतिरोध ~ 130 ओम है, और लोड के बिना वोल्टेज 4.6 वी है।

फिर बटन नोड आरेख का रूप है:

• जब बटन जारी किए जाते हैं, सर्किट में वर्तमान 2 एमए होता है, एडीसी इनपुट पर वोल्टेज 4.33 वी है;
• जब ON बटन दबाया जाता है, 3.7 mA, ADC के इनपुट पर वोल्टेज 4.11 V है;
• SET बटन के साथ + 18.4 mA, ADC इनपुट पर वोल्टेज 2.2 V है।

इसी समय, STM8S001J3 MK का ऑपरेटिंग वोल्टेज रेंज 2.95-5.5 V है। यह पता चलता है कि SET + बटन दबाने का प्रयास न्यूनतम से नीचे वोल्टेज ड्रॉप करता है और MK रीसेट होता है।

इस बिंदु पर, मैं विचलित करने और चर्चा करने का प्रस्ताव करता हूं कि इस कार्य के लिए आदर्श एमके क्या है और उन्होंने इसे क्यों नहीं चुना। आमतौर पर इस तरह के शिल्प के लिए डेवलपर क्या काम करता है और हाथ में क्या है, इसका उपयोग करता है। उदाहरण के लिए, 2 (1.8) की वोल्टेज रेंज के साथ SOT23-6 पैकेज में माइक्रोचिप PIC10F200 या ATtiny10 नियंत्रकों में है। 5.5 V. इन माइक्रोक्रिकेट को वोल्टेज नियामक (STMML031 की तरह) की आवश्यकता नहीं है, लेकिन वे तब पुनरारंभ नहीं होंगे जब SET + बटन दबाया जाएगा। (STM8S001J3 की तरह)। दोहन ​​में केवल 2 प्रतिरोधक और एक संधारित्र होंगे। सौंदर्य, लेकिन इस पावर रेंज के साथ नियंत्रकों की STMicro रेंज नहीं है। एक चौकस पाठक ठीक से ध्यान देगा कि इस तरह के कार्य के ढांचे में लगभग किसी भी नियंत्रक को महारत हासिल हो सकती है, लेकिन एक परिचित प्रोग्रामिंग वातावरण और डिबगिंग टूल की अनुपस्थिति पसंद का निर्धारण करती है।
योजना पर वापस। नियंत्रक रीसेट के साथ समस्या को हल करने के लिए, हमें नियंत्रक को शक्ति देने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जबकि SET + बटन दबाया जाता है। इस ऊर्जा की मात्रा का अनुमान लगाने के लिए, वर्तमान खपत को मापना आवश्यक है (या प्रलेखन देखें):



लगभग 500 μA अपने सबसे अच्छे रूप में। यह बहुत कुछ है, लेकिन यह स्पष्ट करने के लिए कि मैं एक गणना दूंगा। ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए, हमें एक डायोड (VD1) और एक संधारित्र (C1) की आवश्यकता है:



VD1 पर ड्रॉप क्रमशः 0.2 V है, जब C1 बटन जारी किया जाता है, तो इसे 4.33 - 0.2 = 4.13 V पर चार्ज किया जाएगा। जब आप SET + बटन दबाते हैं, तो Vin पर वोल्टेज घटकर 2.2 V, VD1 बंद हो जाता है और MK डिस्चार्ज C1 द्वारा संचालित।



( त्रुटि को ठीक करने के लिए VT100 और डेनिसएचडब्ल्यू के लिए धन्यवाद)
इस अभिव्यक्ति में, बाईं ओर संधारित्र में संग्रहीत ऊर्जा (जब इसे 4.13 से 3.1 वी तक डिस्चार्ज किया जाता है), नियंत्रक द्वारा दाईं ओर खर्च की गई ऊर्जा समय टी = 0.2 एस के लिए। फिर संधारित्र की धारिता:



इस कार्य के लिए 100 माइक्रोफ़ारड्स सहनीय हैं, लेकिन बटन दबाए जाने के दौरान नियंत्रक को euthanize करने का प्रयास करें।

ऐसा करने के लिए, STM8 में एक सक्रिय हॉल्ट मोड है:



एमवीआर और फ्लैश को अक्षम करके, यह संभव हो गया ~ 40 μA की खपत वर्तमान (यह वर्तमान घोषित की तुलना में काफी अधिक है, लेकिन यह कार्य इस कार्य के लिए उपयुक्त है), और AWU (ऑटो वेक अप यूनिट) के लिए धन्यवाद, आप आसानी से जागने के बाद 256 एमएस के बाद सो सकते हैं। इस मामले में, नियंत्रक के संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, केवल 10 μF की क्षमता वाले एक संधारित्र की आवश्यकता होती है, लेकिन चूंकि पैरों को जकड़ने के बाद, एमके के सो जाने से पहले कुछ समय लगता है, आवश्यक और पर्याप्त क्षमता 47 μF थी।

ऐसा लगता है कि सभी समस्याओं का समाधान हो गया है, लेकिन एक और BUT है। जब सेट बटन दबाया जाता है तो वर्तमान + 18.4 mA आउटपुट के लिए सीमा वर्तमान से कम होता है, लेकिन तार्किक शून्य वोल्टेज 0.7 V के क्षेत्र में होगा। इससे रोकनेवाला के माध्यम से वर्तमान में एक गिरावट होगी और योजना के अनुसार प्रतिरोध के बाहरीकरण या बाहरी ट्रांजिस्टर के उपयोग की आवश्यकता होगी। खुली नाली के साथ। मैंने व्यवहार में अधिक पूर्वानुमान के रूप में दूसरा विकल्प चुना। अंतिम योजना ने फार्म लिया:



इस रूप में, यह सफलतापूर्वक अर्जित किया गया है और आज तक संचालन में है।

एक निष्कर्ष के बजाय

इस लेख में मैं एक साधारण (पहली नज़र में) डिवाइस को विकसित करने के लिए एक अत्यधिक सतही या तुच्छ दृष्टिकोण के लिए एक डेवलपर को कैसे दंडित किया जाता है, इस समस्या पर ध्यान आकर्षित करना चाहता हूं। दूसरी ओर, मैं यह दिखाना चाहता था कि मुख्य तत्व आधार का गैर-इष्टतम विकल्प (इस मामले में, एमके) विकास प्रक्रिया और उत्पाद को दो मुख्य कारणों को देखते हुए कैसे जटिल करता है:

1. प्रोग्रामर के कौशल के लिए तकनीकी समाधान की पसंद को समायोजित करने की आवश्यकता है।
2. कार्य के लिए उपयुक्त संभावित घटकों की पूरी श्रृंखला को समझने में असमर्थता, उनमें से "सबसे" का चयन करने के लिए। ये कारक, सबसे अधिक बार, इस तथ्य की व्याख्या करते हैं कि कई उपकरण (घरेलू, वाणिज्यिक, विशेष) ठीक काम करते हैं, लेकिन आपको ऐसा करने का तरीका नहीं बनाया जाता है।