Electronica Azi Hobby nr 6 - 2015

Decembrie, 2015 - Nr. 6 Vol. 3 preĹŁ: 10 lei

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Sumar DESIGN HOBBY 4 Idei de proiecte cu placa tactilă (Touch Board) Doriţi să puneţi în practică anumite proiecte sau idei utilizând perechea de produse formată din placa tactilă (Touch Board) și vopseaua electrică (Electric Paint)? Proiectele de mai jos vă pot fi de ajutor sau vă puteţi inspira din proiectele prezentate la adresa www.designspark.com ce conţin liste de materiale, prezentări video și instrucţiuni pas cu pas. În urma parcurgerii acestor exemple puteţi dezvolta propriile dumneavoastră aplicaţii.

10 Diode ingenioase LED RGB Progresul tehnic oferă producătorilor de componente electronice posibilităţi surprinzătoare. În momentul de faţă, nu mai miră pe nimeni faptul că o diodă LED poate ilumina în orice culoare – lumina emisă de structurile de culori diferite aflate în carcasa comună se amestecă, permiţând obţinerea oricărei culori a luminii.

Revista Electronica Azi Hobby poate fi cumpărată de la partenerii noştri: Direct de la magazinele: CONEX ELECTRONIC - Bucureşti Str. Maica Domnului nr. 48, Sector 2 Tel.: 021-242.22.06 office@conexelectronic.ro vinzari@conexelectronic.ro www.conexelectronic.ro

14 Scotty, avem nevoie de mai multă putere! În aproape toate episoadele clasicului serial de science fiction pentru televiziune “Star Trek”, indiferent de dezastrul ce urma să se întâmple, salvarea venea întotdeauna când Căpitanul Kirk îl chema pe inginerul şef Scotty şi îi cerea mai multă putere! Circuitele de la bordul navetei U.S.S. Enterprise trebuie să fie foarte robuste pentru a putea manevra vârfuri rapide de curent electric pentru a oferi puterea necesară, presupunând desigur că electronii sunt cei care asigură puterea navei din secolul 23.

16 Platforme de dezvoltare în oferta Conex Electronic

Sau online de la: O’BOYLE - Timişoara Tel. +40 256-201346 office@oboyle.ro www.oboyle.ro

Platformele de dezvoltare cresc în număr, pe zi ce trece, iar motivul principal este versatilitatea aplicațiilor care se dezvoltă și a ideilor care ies la iveală.

22 Aparate UNI-T pentru mediu 24 OrCAD® Panel Editor - Proiectarea inteligentă a panel-ului şi a documentaţiei

Câştigaţi cu Electronica Azi Hobby

26 Panou solar inteligent Poluarea încă reprezintă o problemă majoră, iar oamenii încearcă să găsească soluții eficiente pentru combaterea acesteia. Spre deosebire de sursele de energie ce folosesc hidrocarburi, cele bazate pe energie regenerabilă sunt inepuizabile și nu dăunează mediului. Din categoria sistemelor bazate pe energie regenerabilă fac parte și panourile solare.

30 Să vorbim despre viitorul copiilor noștri!

Trăim într-o lume în care tehnologia avansează într-un ritm extrem de alert. Avem în buzunar cele mai recente smartphone-uri, laptop-uri și dispozitive “wearable” pe care le utilizăm la serviciu sau acasă și care sunt echipate cu hardware de ultima generație, iar tehnologiile smart se impun din ce în ce mai mult, atât pe piața consumatorilor individuali, cât și la nivel de organizații.

Revista Electronica Azi - HOBBY apare de 6 ori pe an.

Management Director General - Ionela Ganea Director Editorial - Gabriel Neagu Director Economic - Ioana Paraschiv Publicitate - Irina Ganea

Revista este publicată numai în format tipărit.

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

2015© Toate drepturile rezervate.

Redacţie: office@electronica-azi.ro www.electronica-azi.ro

EURO STANDARD PRESS 2000 srl Tel.: +40 (0) 31 8059955 Mobil: 0722 707-254 office@esp2000.ro www.esp2000.ro

2

Colaboratori: Ing. Emil Floroiu - emilfloroiu@gmail.com Ing. Daniel Rosner - daniel.rosner@cs.pub.ro Asis. Drd. Ing. Răzvan Tătăroiu razvan.tataroiu@cs.pub.ro Asis. Dr. Ing. Alexandru Radovici msg4alex@gmail.com Șl. Dr. Ing. Dan Tudose dan.tudose@cs.pub.ro Dumitru-Cristian Trancă dumitru.tranca@cti.pub.ro

O parte din articolele prezentate în această ediţie au fost realizate de către tinerii pasionaţi din cadrul laboratoarelor:

Daniel Ghiţă - daneelg@yahoo.com Mihaela Sârbu - mihaela.sarbu@compec.ro

ROBOLAB - wonderbots.cs.pub.ro

Ghilință Daniel - glnt94@yahoo.com Răzvan-Mihai Stănescu - rrazvan94@gmail.com Banu Călin Iulian - banu_calin9@yahoo.com

CUI: RO3998003 J03/1371/1993 Tiparul executat la Tipografia Everest

Trimiteţi la redacţie proiectul unei aplicaţii practice şi aveţi şansa de a câştiga un sistem de evaluare şi dezvoltare “ENERGY-HARVEST-RD” de la Silicon Labs.

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Idei de proiecte cu placa tactilă (Touch Board)

Doriţi să puneţi în practică anumite proiecte sau idei utilizând perechea de produse formată din placa tactilă (Touch Board) și vopseaua electrică (Electric Paint)?

Proiectele de mai jos vă pot fi de ajutor sau vă puteţi inspira din proiectele prezentate la adresa www.designspark.com ce conţin liste de materiale, prezentări video și instrucţiuni pas cu pas. În urma parcurgerii acestor exemple puteţi dezvolta propriile dumneavoastră aplicaţii.

Vă stăm la dispoziţie cu o bogată gamă de microcontrolere şi procesoare de la cei mai cunoscuți producători mondiali precum şi kit-uri de iniţiere şi dezvoltare cu acestea:

Pentru început vă prezentăm câteva caracteristici de bază ale produselor pentru a putea implementa sau dezvolta proiectele dumneavoastră. Astfel, veţi avea o bază privind crearea proiectelor sau a aplicaţiilor utilizând produsele de mai jos.

4

TOuCH BOARd

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Placa tactilă TOUCH BOARD este o placă de dezvoltare cu microcontroler care vă permite (asociată cu vopseaua conductivă), să transformaţi aproape orice material sau suprafaţă într-un senzor.

LA CE POATE FI UTILIZATĂ? Se pot realiza instrumente particularizate, suprafeţe interactive sau chiar şi comutatoare. Prin conectarea a tot ceea ce este conductiv la cei 12 electrozi ai săi puteţi să vă realizaţi proprii senzori, puteţi face muzică, dispozitive de control sau să creaţi alarme – orice aplicație doriţi!

DE CE ESTE AŞA SPECIALĂ? Placa utilizează detecţie capacitivă, astfel că puteţi declanşa electrozii săi fără contact direct. Prin calibrare pot fi detectate atingeri sau distanţe. Suplimentar puteţi programa această placă, precum Arduino, pentru a crea rapid o mulţime de proiecte.

Touch Board • Status RoHS: Conform • Nr. stoc RS: 837-1729 • Cod de producător: SKU-5006

Placa tactilă (Touch Board) este o platformă uşor de utilizat pentru o gamă uriaşă de proiecte. Combinând Placa Tactilă cu Vopseaua conductivă Bare (835-2699) puteţi transforma aproape orice material sau suprafaţă într-un senzor capacitiv sau de proximitate. Puteţi picta un comutator pe perete, să faceţi un pian din hârtie, să creaţi o suprafaţă interactivă particularizată sau să declanşaţi sunete dintr-un MP3 player integrat pe placă. Numărul proiectelor ce pot fi activate tactil prin combinarea unei Placi tactile cu Vopseaua electrică este limitat doar de imaginaţie.

Placa tactilă (Touch Board) este o placă compatibilă cu Shield-urile Arduino, ce dispune de funcţii suplimentare precum o interfaţă tactilă/proximitate pe 12 canale şi un MP3 player. Din punct de vedere al mediului de programare ea este un Arduino Leonardo.

Printre caracteristicile principale pot fi menţionate (selectiv): • • • • • • • •

Microcontroler ATMega32u4 16MHz Memorie flash 32KB, 2,5KB SRAM, 1KB EEPROM MPR121 - interfaţă tactilă pe 12 canale VS1053B – CODEC audio multi-format Maximum 20 pini GPIO, 7 canale PWM, 12 canale de intrare analogice, 12 electrozi tactili din care 8 pot fi configuraţi ca extra GPIO cu capabilitate PWM Alimentare +5Vdc (prin USB sau baterie) Soclu de card microSD, jack de ieşire audio, conector microUSB, conector pentru alimentare din exterior, Dimensiuni: 84 mm × 62 mm × 10 mm

Mai multe informaţii la http://www.bareconductive.com/make/introducing-the-touch-board/

Ü

Unic distribuitor autorizat RS Components: Aurocon COMPEC SRL ( www.compec.ro ) 5

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Ü

Vopsea electrică

CE ESTE VOPSEAUA ELECTRICĂ? Este similară oricărei alte vopsele pe bază de apă, cu excepţia faptului că este conductivă electric.

LA CE POATE FI UTILIZATĂ? Se pot picta trasee sau senzori pe aproape orice material, se pot lipi la rece, rapid şi sigur, orice componente, se pot repara mici dispozitive şi PCB-uri, se pot crea comutatoare şi circuite electrice pe orice material.

DE CE ESTE AŞA SPECIALĂ? Vopseaua este conductivă electric, nu este toxică, este fără solvenţi şi este solubilă în apă. Se poate imprima ca o vopsea normală. Deşi nu este la fel de conductivă ca şi conductoarele de cupru sau alte metale, vopseaua este o unealtă minunată pentru circuite de curenţi mici şi senzori.

Vopsea electrică • Vopsea 50ml / 10ml • Nr. stoc RS: 835-2693 / 835-2699 • Cod de producător: SKU-0209 / SKU-0001

Această vopsea “electrică” conductivă de la Bare Conductive este foarte versatilă şi potrivită pentru utilizare într-o gamă largă de aplicaţii: • • •

Reparaţii PCB Pictare circuite / senzori Lipire la rece

Pe lângă aplicaţiile de mai sus, platforma este foarte potrivită şi pentru proiecte personale de scară mică sau proiecte extrem de tehnice: • • •

Descoperire şi joacă Design şi reparare Crearea unui conductor lichid sau utilizare ca adeziv conductiv

Vopseaua se poate aplica simplu cu o pensulă, o rolă sau utilizând o altă tehnică de imprimare, iar odată ce este complet uscată, devine complet conductivă; totuşi ea poate fi îndepărtată utilizând săpun şi apă. Vopseaua Electrică de la Bare Conductive se poate utiliza pe o gamă de materiale de la hârtie şi textile la plastic şi electronice convenţionale. Este de asemenea potrivită pentru o gamă largă de materiale de prototipare, componente electronice, microcontrolere şi PCB-uri. Soluţia este ideală ca unealtă de prototipare pentru dezvoltatori de toate vârstele şi nivelele, datorită formulei sale netoxice, solubile în apă, fără solvenţi.

Unic distribuitor autorizat RS Components: Aurocon COMPEC SRL ( www.compec.ro ) 6

TOuCH BOARd

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Idei de proiecte 1. Pictarea unui poster interactiv V-aţi dorit vreodată ca pereţii dumneavoastră să poată vorbi?

Pictaţi un grafic pe perete sau realizaţi un poster cu Vopseaua electrică. Auziţi cum imaginile dumneavoastra prind viaţă când sunt conectate la Placa Tactilă. Trebuie numai să încărcaţi orice sunet doriţi în player-ul său MP3 integrat. Poate fi orice, de la sunete din natură la un cântec favorit sau puteţi înregistra propriile sunete!

2. Faceţi obiectele să vorbească Placa tactilă poate fi conectată la aproape orice, atât timp cât obiectul care conduce electricitate este un senzor! Acest lucru înseamnă că orice obiect ce conţine metal sau apă, va funcţiona. Prin casă puteţi găsi fructe, legume, oameni, animale. Vedeţi ce puteţi utiliza pentru a crea senzori în jurul dumneavoastră. Dacă sunteţi în pană de idei puteţi să accesaţi http://www.bareconductive.com/make/touch-boardbasic-projects/.

Ü

7

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Ü

3. Creare de spaţii interactive Aţi dorit vreodată să realizaţi propriile alarme în casă? Puteţi utiliza kit-ul de început cu placă tactilă pentru a vă transforma mediul ce vă înconjoară într-un senzor capabil să detecteze intruşii.

4. Proiectare interfeţe particularizate Placa tactilă poate fi reglată pentru a detecta proximitatea sau atingerile, astfel încât, de ce să nu o utilizaţi pentru a crea propriile interfeţe pe orice suprafaţă doriţi? Fie că doriți să construiţi o suprafaţă de dans sau să dezvoltaţi jocuri de societate personalizate, puteți utiliza placa de dezvoltare folosind IDE Arduino și vopseaua electrică pentru a proiecta senzori unici pentru proiectul dumneavoastră!

Unic distribuitor autorizat RS Components: Aurocon COMPEC SRL ( www.compec.ro ) 8

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

5. Obiecte muzicale Cu placa tactilă puteţi realiza senzori muzicali.

Puteţi să dezvoltaţi interacţiuni şi sunete în mediul înconjurător, prin simpla analiză a obiectelor din imediata apropiere.

Tot ceea ce este conductiv poate deveni un senzor, aşa că experimentaţi! Încărcaţi sunete pe placa dumneavoastră şi creaţi o orchestră prin conectarea unor obiecte din viaţa de zi cu zi.

6. Controler pentru jocuri Vreţi să realizaţi un controler pentru jocuri personalizat? Cu ajutorul vopselei electrice şi a plăcii tactile puteţi crea rapid un controler pentru jocuri.

Pentru aceasta se poate utiliza un model oferit sau se poate crea unul complet nou. Acest proiect oferă oportunitatea de a utiliza principiile de bază din spatele vopselei conductive şi de a începe explorarea creării de interfeţe particularizate. pentru a simula instrumente. Placa tactilă are un cip MP3 puternic ce poate citi note MIDI din biblioteca integrată. În modul MIDI, placa este capabilă de a reda simultan note multiple.

7. Pian MIDI O altă aplicaţie interesantă este crearea unui pian din hârtie. Puteţi utiliza placa tactilă în modul MIDI Autor: Nu ezitați să ne contactați pentru informații suplimentare prin email: compec@compec.ro, Bogdan Grămescu telefon: 0213 046 233, fax: 0213 046 234 sau accesând ro.rsdelivers.com.

Aurocon COMPEC SRL Vă oferim întotdeauna servicii permanent îmbunătățite care vă sprijină pentru producția www.compec.ro dumneavoastră. Noul nostru serviciu se referă la termenul de livrare. Acum termenul de livrare a devenit mai mic, produsele comandate vă pot fi livrate direct la sediu în 24 de ore.

Indiferent de valoarea comenzii, aceasta este importantă pentru noi!

9

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Diode ingenioase LED RGB Progresul tehnic oferă producătorilor de componente electronice posibilităţi surprinzătoare. În momentul de faţă, nu mai miră pe nimeni faptul că o diodă LED poate ilumina în orice culoare – lumina emisă de structurile de culori diferite aflate în carcasa comună se amestecă, permiţând obţinerea oricărei culori a luminii. Însă asemenea diode multicolore standard prezintă multe dificultăţi de utilizare, pentru că necesită multe conexiuni – pe de o parte, catodul sau anodul diodelor poate fi comun, însă conexiunile electrozilor cu polarizare inversă trebuie să fie separate, ceea ce obligă la ataşarea la fiecare diodă a cel puţin 4 conexiuni. Nu e nicio problemă dacă este vorba de o singură diodă sau o linie de diode, dar ce ne facem dacă vrem să construim un ecran LED? Să ne gândim şi la multiplexarea afişării, la conexiunile cu controlerul LED, la necesitatea modulării intensităţii luminoase şi a alimentării întregului de la surse de curent, oricare ar fi acelea şi la alte probleme de natură tehnică pe care va trebui să le rezolvăm. Aceste aspecte au fost avute în vedere de firma WorldSemi, care a introdus în programul de fabricaţie o anumită grupă specială de produse.

Propunerea firmei WorldSemi este genială prin simplitatea ei. Cuiva i-a venit ideea să profite de binefacerile tehnologiei actuale de producţie a echipamentelor cu semiconductoare şi, într-o carcasă mică de diodă (SMD 5050), a montat structuri R, G, B şi un controler cu interfaţă serială. La o asemenea diodă este suficient să conectaţi alimentarea şi semnalele de interfaţă digitală. După transmiterea unui cuvânt de 24 biţi conţinând componentele RGB, controlerul integrat “se va ocupa” de afişarea culorii. Nu este o sarcină uşoară, pentru că datele RGB trebuie convertite în intensitate luminoasă a structurilor corespunzătoare ale diodei. Fiecare culoare componentă este codată cu ajutorul a 8 biţi, ceea ce înseamnă că dioda are posibilitatea de a afişa până la 16777216 culori, cifră desemnată, în mod curent, prin prescurtarea 16,7 milioane de culori.

Ideea de integrare a controlerului şi a sursei de curent în structura diodei LED este una 10

genială. Proiectantul a cărui atenţie va fi atrasă de o asemenea diodă va dori însă nu atât să o utilizeze ca sursă de lumină individuală, cât să reunească aceste diode într-un ansamblu, care să aibă posibilitatea de afişa informaţii sau imagini. Pentru o asemenea aplicaţie este necesar un mecanism care să permită schimbarea culorii cu care luminează un anumit pixel al imaginii. În mod standard, diodele sunt îmbinate într-o matrice şi sunt controlate la intersecţia rândurilor şi coloanelor, însă

dacă în carcasa diodei instalăm un controler, atunci controlul “clasic” nu mai are rost. Iar intenţia noastră a fost tocmai să evităm un număr excesiv de mare de conexiuni.

Ideea de rezolvare a problemei conectării diodelor în ansambluri este la fel de ingenioasă ca şi ideea integrării controlerului cu dioda. Fiecare diodă are integrat un registru de deplasare sincron, cu intrare şi ieşire seriale. Acest registru are capacitatea de 24 biţi şi, dacă îi depăşim capacitatea, datele vor fi “azvârlite” de semnalul de ceas prin ieşirea serială. Astfel, diodele pot fi conectate unele cu altele – ieşire la intrare, realizând lanţuri foarte lungi (figura 1).

Limitarea lungimii unui asemenea lanţ rezultă, în principal, din limitările aplicaţiilor – vom vorbi despre acestea în continuarea articolului. Pentru moment, este suficient să reţinem că fiecare diodă are 4 terminale: două pentru alimentare, unul pentru intrarea datelor şi o ieşire.

Foarte bine, dar cum să introducem datele?

LEd RGB

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Figura 1 Modul de conectare a diodelor WorldSemi în lanţuri (sursa: documentaţia diodei LED WS2812B WorldSemi) Avem intrare şi ieşire, dar nu există semnal de ceas!

Să ne spunem că “din fericire” nu există semnal de ceas. Să ne imaginăm că trebuie să realizăm conexiuni de la diodă la diodă şi să le legăm în paralel la magistrala ceasului. Dacă ecranul nostru urmează să aibă o rezoluţie medie de 64×64 pixeli, vom folosi în total 4096 de diode LED. Aşa cum indică fişa de catalog, capacitatea fiecărei intrări este de 15pF. Să calculăm capacitatea magistralei ceasului care revine de controlat – 4096×15pF=61440pF, ceea ce înseamnă peste 61nF! Şi să mai adăugăm la aceasta şi capacităţile de montaj… Oricine a avut vreodată de-a face cu un driver capabil să încărce/descarce o asemenea capacitate ştie cât de dificilă este o asemenea sarcină. Să considerăm că generăm un semnal de ceas, prin urmare acesta trebuie să aibă pante abrupte şi o formă

cât de cât apropiată de cea dreptunghiulară. Să ne luăm din nou calculatorul. Dacă plecăm de la premisa că ecranul nostru va fi reîmprospătat cu o frecvenţă medie de 30 de cadre/ secundă, rezultă 30 (cadre)×4096 (diode)=122880 kHz. Aşadar, generatorul nostru de semnal de ceas ar trebui să încarce şi să descarce capacitatea de peste 61nF cu o frecvenţă de aproape 123kHz. Nu este o sarcină tocmai la îndemână de realizat.

Inginerii de la WorldSemi şi-au dat şi ei seama de acest lucru şi au avut o altă idee genială. Diodele sunt aşadar controlate cu ajutorul unui protocol special apropiat, în stratul fizic, de binecunoscutul 1-Wire (mai uşor de operat, pentru că este doar un protocol de comunicare NRZ şi nu există temeri privind alimentarea diodei) şi de aceea chiar şi un programator mediu nu va avea nicio problemă cu implementarea acestuia. Ü 11

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Ü

Mai mult, datele “împinse” de registrul diodei şi puse la dispoziţie la ieşirea acesteia sunt regenerate digital, aşadar proiectantul trebuie să aibă grijă doar de controlul primei diode, iar la ieşirea acesteia va apărea semnalul de intrare regenerat, care va controla următoarea diodă şi va scuti proiectantul de coşmarul de a se ocupa de înfăşurătoarea semnalului la capătul seriei de diode.

ruperi controlat de un timer. Acest lucru nu constituie însă o problemă, pentru că este o soluţie standard, ieftină şi utilizată în orice situaţie în care este importantă măsurarea precisă a duratei.

Toate bune, dar “împingerea” datelor prin diodă nu duce la clipirea luminii acesteia?

Registrele integrate în diodă amintesc de binecunoscutul 74595.

de la premisa că imaginea va fi reîmprospătată cu o frecvenţă de 30Hz şi la fiecare diodă trebuie să transmitem 24 de biţi de date, atunci, după ce luăm în calcul durata impulsului Reset, rezultă că lanţul poate avea o lungime totală de peste 1100 de diode LED. În acest mod, putem construi o matrice (ecran) RGB cu o rezoluţie de 32×32 pixeli controlată cu ajutorul unui singur terminal de microcontroler!

Figura 2: Codarea biţilor de date (sursa: documentaţia diodei LED WS2812B WorldSemi) Detaliile de codare a biţilor sunt indicate în figura 2, extrasă din documentaţia diodei WS2812. La fel ca în cazul protocolului 1Wire, biţii sunt codaţi cu ajutorul dependenţelor de timp. Pentru a transmite starea logică “1”, setăm intrarea datelor timp de 0,4µs şi le punem la zero timp de 0,85µs. Pentru a transmite starea logică “0”, setăm intrarea datelor timp de 0,85µs şi le punem la zero timp de 0,4µs. Având în vedere că dorim să folosim diodele la construirea unor echipamente de tip ecrane gigant, atunci marja de eroare la măsurarea duratei nivelului logic nu poate fi prea mare şi, în acest caz, este de 150ns. De aceea, microcontrolerul care transmite datele trebuie să aibă o frecvenţă de tactare stabilizată cu ajutorul unui rezonator cu cuarţ, iar pentru măsurarea duratei diferitelor nivele logice va trebui probabil să folosim un timer sau un sistem de între12

Acesta a fost adesea utilizat în sistemele de afişare, pentru că registrul serial integrat în acesta avea la ieşirile paralele circuite basculante bistabile de tip Latch (zăvor). În timpul transmiterii datelor, ieşirile rămâneau în starea anterioară până la momentul în care un impuls de ceas diferit determina actualizarea acestora. Aceeaşi concepţie a fost adoptată şi de inginerii de la WorldSemi – actualizarea nivelului componentelor RGB este determinată de impulsul special Reset.

Atât timp cât acesta nu este expediat de sistemul principal, starea diodei nu se modifică, deşi registrul acesteia transmite la ieşire date variabile.

Frecvenţa maximă a semnalului de ceas, şi anume a semnalului de date, rezultă din dependenţele de timp menţionate pentru nivelul logic 0 şi nivelul logic 1 şi este de 1/(0,4µs + 0,85µs) = 800kHz. Dacă plecăm

Modul de control al diodelor conectate în lanţ este descris foarte bine în indicaţiile aplicative AN1606 puse la dispoziţie de firma Microchip [ http://ww1.microchip.com/ downloads/en/AppNotes/00001606A.pdf ].

Programul este scris în limbaj C, aşadar nu vor fi dificultăţi cu înţelegerea modului de funcţionare, nici cu eventuala transferare a aplicaţiei pe un alt model de microcontroler.

Acesta nu a fost ultimul cuvânt Ingenioasele diode LED RGB descrise în articol nu sunt unicul produs al firmei WorldSemi. Firma mai produce benzi LED RGB programabile şi module alcătuite din mai multe diode.

Pentru construirea acestora au fost folosite aceleaşi diode ca dioda exemplu WS2812 descrisă în articol, aşadar şi metoda de programare va fi identică.

LEd RGB

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Însă suntem de părere că, din punctul de vedere al inginerului-proiectant, a cărui sarcină este realizarea unei aplicaţii, cele mai interesante sunt diodele LED. Modulele sau benzile sunt mai utile pentru integratorii de sisteme decât pentru proiectanţi.

Practic, fiecare diodă WorldSemi poate fi achiziţionată în două variante: în carcasă albă (marcată cu litera “S”) sau neagră (marcată cu litera “B”).

Primele sunt potrivite, în special, pentru montarea în sistemele de iluminare LED, în care diodele obişnuite sunt amplasate pe un suport alb. Diodele din a doua categorie sunt esenţiale pentru construirea de afişaje de informare, ecrane şi alte dispozitive, pentru că placa cu circuite imprimate a unui asemenea echipament poate fi acoperită cu o mască neagră şi pe ea pot fi montate diode negre. După montarea acestei plăci în spatele filtrului de mascare din grafit (geam fumuriu), diodele sunt practic invizibile – observatorul poate vedea doar imaginile sau semnele afişate de acestea.

Distribuitorul produselor WorldSemi este firma Transfer Multisort Elektronik. Mai multe informaţii despre produsele descrise în acest articol puteţi găsi pe pagina de internet www.tme.ro.

Câştigaţi cu Electronica Azi Hobby Trimiteţi la redacţie proiectul unei aplicaţii practice şi aveţi şansa de a câştiga un kit de evaluare şi dezvoltare “EFM32™ Zero Gecko Starter Kit” de la Silicon Labs.

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).

13

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Scotty, avem nevoie de mai multă putere! În aproape toate episoadele clasicului serial de science fiction pentru televiziune “Star Trek”, indiferent de dezastrul ce urma să se întâmple, salvarea venea întotdeauna când Căpitanul Kirk îl chema pe inginerul şef Scotty şi îi cerea mai multă putere! Circuitele de la bordul navetei U.S.S. Enterprise trebuie să fie foarte robuste pentru a putea manevra vârfuri rapide de curent electric pentru a oferi puterea necesară, presupunând desigur că electronii sunt cei care asigură puterea navei din secolul 23. Pentru inginerii şi producătorii încă blocaţi în secolul 21, nu există însă nicio îndoială că electronii asigură energia circuitelor din proiectele noastre electronice integrate. Cineva nu îşi poate asuma că platforma aleasă pentru proiect poate asigura sau gestiona curentul necesar pentru a pune totul în funcţiune. O bună proiectare, alegerea componentelor corecte şi citirea cu atenţie a datelor tehnice sunt necesare pentru realiza un proiect sigur din toate punctele de vedere.

Autor:

Michael Parks, Mouser Electronics

Să privim la două consideraţii de proiectare necesare la construirea următorului dvs. proiect embedded.

• Ce trebuie să faceţi atunci când anumite componente necesită mai mult curent decât pot asigura pinii GPIO ai microcontrolerului dvs.?

• Cum protejaţi microcontrolerul atunci când îl interfaţaţi cu o sarcină inductivă precum un motor pas cu pas?

Comanda unor sarcini mari Numeroşi pini GPIO ai microcontrolerelor pot asigura un curent foarte mic, undeva în apropierea a 40mA (oferiţi sau luaţi – foile cu date tehnice sunt cele mai bune prietene ale inginerului). Fiţi siguri că citiţi datele tehnice ale MCU-ului vostru. În anumite aplicaţii acesta este un curent suficient, dar uneori veţi avea nevoie de mai mult curent decât pot oferii pinii GPIO. 14

Sursă: belfasttelegraph.co.uk

POWER Un exemplu este comanda LED-urilor infraroşii ce trebuie să fie văzute pe distanţe mari sau interfaţarea cu motoare mai mari. Prin urmare, trebuie să apelaţi la o sursă de alimentare externă, care poate oferi în condiţii de siguranţă curentul necesar.

O cale simplă de a face acest lucru este de a utiliza un tranzistor PNP. Un PN2222 este o bună componentă de încercare alături de câteva rezistenţe de limitare a curentului.

Figura 1: Utilizarea unui tranzistor NPN pentru a permite unui microcontroler să gestioneze cerinţe de curent mai ridicate

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

GPIO sau chiar întregul microcontroler. Această tensiune este denumită tensiune electromotoare inversă (back EMF).

Introducerea unei diode de “flyback”, o diodă de protecţie cu comutaţie rapidă (1N4001 este o alegere potrivită) ce este plasată astfel încât să fie polarizată invers în timpul utilizării normale. Apoi, când motorul este oprit, dioda permite tensiunii electromotoare ce apare să livreze în siguranţă curentul prin rezistenţa bobinei, prevenind deteriorarea electronicii mai sensibile. Pentru o siguranţă adiţională, se poate insera un cip optocuplor între pinul GPIO şi tranzistor, izolând microcontrolerul (4N35 este o alegere bună).

Pentru a face lucrurile foarte uşoare la interfaţarea cu motoarele, puteţi utiliza cipuri precum driverele pentru motoare L293D în punte H. Acestea conţin diode de protecţie în interiorul cipului.

Atenţie la comanda circuitului sa fie L293D şi nu L293, care nu are diode de protecţie.

Pinul GPIO va comanda acum baza tranzistorului NPN, care la rândul ei va permite unui curent mai mare de la o sursă exterioară să treacă de la colector la emitor şi să comande sarcina. Trebuie însă să vă amintiţi să conectaţi masele microcontrolerului şi a sursei exterioare. Trebuie de asemenea să vă asiguraţi de selectarea corectă a unei rezistenţe conectate la bază, care să conducă tranzistorul la saturaţie.

Protejarea împotriva consecinţelor tensiunilor inductive Sarcinile inductive, precum motoarele pas cu pas, pot prezenta un efect secundar urât datorită fizicii curentului ce trece printr-un conductor. În principiu, un generator electric şi un motor electric lucrează pe acelaşi principiu al electromagneticii, numai că invers unul faţă de celălalt.

Să ne imaginăm că aveţi un motor funcţionând, iar apoi brusc îi tăiaţi alimentarea. În interior, energia înfăşurării a fost stocată într-un câmp electromagnetic, iar acum acest câmp intră în colaps.

Inductorul, pus în faţa acestei căderi a câmpului, vrea să păstreze curentul, ceea ce induce un vârf de tensiune uriaş. Această tensiune poate avea câteva sute de volţi, chiar şi în aplicaţii de joasă putere. Deoarece această tensiune se formează prin bobină în direcţie opusă tensiunii aplicate pentru comanda motorului, tensiunea indusă are potenţialul de a distruge circuitul pinului

Figura 2: Utilizarea unei diode de “flyback” pentru a preveni problemele cauzate de tensiunea electromotoare dată de o sarcină inductivă.

Mouser Electronics www.mouser.com

15

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Platforme de dezvoltare în oferta

Conex Electronic Platformele de dezvoltare cresc în număr, pe zi ce trece, iar motivul principal este versatilitatea aplicațiilor care se dezvoltă și a ideilor care ies la iveală. Până de curand, automatizarea, roboții, sau proiectele de casă inteligentă, erau niște subiecte greu de atins, dar cu aceste platforme, accesibile și ușor de folosit, lucrurile au luat o întorsătură spre bine în ceea ce privește aceste domenii.

Red Pitaya Un multi-instrument de măsură și control bazat pe software open-source ce se poate lăuda chiar și cu un magazin online de aplicații construite, special pentru aplicațiile în care este nevoie de un aparat performant de măsură. Acesta poate deveni un osciloscop, un LCR meter, un Spectrum Analyzer și multe altele.

populară alegere în ceea ce privește robotizări și automatizări.

SATA, Lan Gigabit, USB OTG și suport pentru Android.

Banana Pro După Banana Pi, modelul Pro oferă, în plus, un procesor Dual-core și un modul Wi-fi integrat. Ar putea fi considerat cel mai complet sistem în acest clasament.

Pcduino Compatibilitate completă a chip-ului Atmega și a ansamblurilor dezvoltate pentru Arduino, dar cu avantajul de a folosi un sistem de operare precum Linux, sau chiar și Android.

Raspberry Pi Cea mai populară platformă de dezvoltare, care se face remarcată ca fiind singurul mini-PC cu un procesor quad-core și care are cel mai mult suport software pe internet.

BeagleBone Acesta are cei mai mulți pini GPIO (69

Banana Pi Probabil cel mai popular, imediat după Raspberry Pi, Banana Pi ne întâmpină cu avantaje foarte plăcute, precum conexiune

Arduino duE Unul dintre cele mai noi apariții a seriei Arduino, dar, la fel ca și Red Pitaya, acesta reprezintă o platformă cu aplicații mai restrânse și este, probabil, cea mai 16

max.) ceea ce înseamnă că poate controla cele mai multe dispozitive și aplicații. Cu 512Mb tactați la 800MHz și un chip grafic SGX530, BeagleBone este cel mai adecvat pentru dezvoltarea aplicațiilor care folosesc imagine 3D.

PLATFORME dE dEZVOLTARE

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Senzori și module pentru aplicații cu platforme de dezvoltare: Senzor gaz MQ7 (Monoxid de carbon)

Senzor nivel apă

Senzor gaz MQ9 (Monoxid de carbon, Gaz inflamabil)

Senzor ploaie

Senzor gaz MQ2 (Metan, Butan, GPL, Fum)

Modul 2 relee

Senzor gaz MQ135 (Benzen, Alcool, Fum)

Modul 4 relee

Senzor gaz MQ6 (GPL, Butan)

Modul 8 relee

Senzor gaz MQ4 (Metan)

Senzor vibrații

Senzor temperatură și umiditate

Senzor ultrasunete

Ü

17

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Ü

Tabel comparații platforme dezvoltare Red Pitaya

Raspberry PI 2

Arduino duE

Procesor

Dual core ARM Cortex A9 + FPGA quad-core ARM Cortex-A7 CPU Atmell ARM Cortex-M3

Frecvență de lucru/RAM

- / 4Gb DDR3 SDRAM (512MB)

900MHz / 1GBRAM

84MHz / SRAM 96KB (two banks: 64KB & 32KB)

I/O Fast Analog & Slow Analog 125MS/s14-bit

Nu

Nu

Intrări Slow Analog

100kS/s 12-bit

Nu

10kS/s 10-bit

Memorie internă

Nu

Nu

512KB

Suportă extensie memorie

Micro SD (max. 32GB)

Micro SD

Suportă (vândut separat)

Suportă conexiune Wi-Fi

Da (accesoriu vândut separat)

Da (accesoriu vândut separat)

Da (accesoriu vândut separat)

Conexiune RJ45 Sistem de operare

10/100/1000Mbps Bazat pe Linux

10/100Mbps Ubuntu Mate, Raspbian, OSMC, Openelec, Windows 10 IoT etc.

Suportă (vândut separat) RIOT-OS

Funcționalități de bază

Multi-instrument

Computer/Server/ Entertainment console/etc.

Microcontroler

Conex Electronic s.r.l.

Tel.: 021 242.22.06 I Fax: 021 242.09.79 I office@conexelectronic.ro I www.conexelectronic.ro

18

PLATFORME dE dEZVOLTARE

pcduINO

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Banana Pi

Banana Pro

Beaglebone

ARM Cortex A8

Allwinner A20

A20 ARM® Cortex™-A7 Dual-Core ARM Cortex A8

1GHz / 1GB RAM

1GHz / 1GB DDR3 SDRAM (shared with GPU)

1GHz / 1GB DDR3 SDRAM (shared with GPU)

1GHz / 512MB RAM

Nu

Nu

Nu

Nu

Nu

Nu

Nu

Nu

2GB Flash

Nu

Nu

4GB Flash

Micro SD (max. 32GB)

Micro SD (max. 64GB) / HDD (max. 2TB)

Micro SD (max. 64GB) / HDD (max. 2TB)

Micro SD

Da (accesoriu vândut separat)

Da (accesoriu vândut separat)

Da (inclus pe chip)

Nu este specificat

10/100Mbps Linux3.0 + Ubuntu 12.04 Android ICS 4.0

10/100/1000Mbps Raspbian, Lubuntu, ArchLinux, OpenSuse, Scratch,Android 4.2

10/100/1000Mbps Raspbian, Lubuntu, ArchLinux, OpenSuse, Scratch,Android 4.2

10/100Mbps Debian, Android, Ubuntu, Cloud9 IDE on Node.js w/ BoneScript library

Full PC/Server/ Entertainment console/etc.

Computer/Server/ Entertainment console/etc.

Computer/Server/ Entertainment console/etc.

Computer/Server/ Entertainment console/etc.

Conex Electronic s.r.l.

Tel.: 021 242.22.06 I Fax: 021 242.09.79 I office@conexelectronic.ro I www.conexelectronic.ro

19

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Aparate UNI-T pentru mediu Luminometru UNI-T UT382 • • • • • • • • • • • •

Caracteristici: Data Hold: Afișare “HOLD” Măsurare luminozitate: Afișare “Lux/CD” Mod Max. / Min.: Afișare “Max” sau “Min” Sleep Mode: Aproximativ 10 Minute Afișare baterie descărcată: aproximativ < 7.1V Data Logging Auto Ranging Real Time Clock Temperatură de lucru: 0°C ~ 40°C (32°F ~ 104°F) Temperatură depozitare: -10°C ~ 55°C (14°F ~ 122°F) Umiditate relativă: < 7.5% USB

Specificații: • 20 Lux (3%+20) • 200 Lux, 2000Lux • 20000Lux (3%+8)

Anemometru UNI-T • • • • • • • • •

Caracteristici: Data Hold: Afișare “H” Viteză vânt / Debit vânt: Afișare “VEL/FLOW” Mod Max. / Min: Afișare “Max” sau “2/3 Max” Sleep Mode: Aproximativ 10 Minute Temperatură de lucru: 0 ~ 40°C Temperatură depozitare: -10 ~ 55°C (14°F ~ 122°F) Afișare baterie descărcată: < 7.2V Umiditate relativă: < 7.5% USB

• • • •

Specificații: Măsurare viteză vânt: 2 - 10m/s, 10 - 30m/s Măsurare debit vânt: (CMM): 0.001 ~ 9999 ×100 Măsurare debit vânt: (CFM): 0.001 ~ 9999 ×100 Măsurare temperatură: 0 ~ 40°C, 32 ~ 113°F

Sonometru UNI-T UT352 • • • • • • • • •

• • • • • • 22

Specificații: Domeniu de lucru: 30 la 130dB Nivel maxim: 130dB Acuratețe: ±1.5dB Selecții domeniu: 30 la 80dB, 50 la 100dB, 60 la 110dB, 80 la 130dB Domeniu frecvență: 31.5Hz la 8000Hz Pondere frecvență: A la C Analogue Bar Graph: 30 ~ 130dB Avertizare: Depășire domeniu “OVER”, Sub domeniu “UNDER” Ieșiri analogice: - AC: 0.707V RMS full scale, Output impedance: aprox. 600 Ohm - DC: 2V RMS full scale; 10mV/dB, Output impedance aprox. 100 Ohm Max. / Min. Mode Data Hold Display Backlight Sleep Mode Low Battery Display: 4.8V Data Logging: 63 seturi de date

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Termometru digital UNI-T UT325 Specificații: • Temperatură: (K-Type): -200.0°C la +1372°C, -328.0°F la +2501°F (J-Type): -210.0°C la +1200°C, -346.0°F la +2192°F (T-Type): -250.0°C la +400.0°C, -418.0°F la +752.0°F (E-Type): -150.0°C la +1000°C, -238.0°F la +1832°F (R-Type): 0.0°C la +1767°C, +32°F la +3212°F (S-Type): 0°C la +1767°C, +32°F la +3212°F (N-Type): -200°C~+1300°C, -328.0°F la +2372°F • Acuratețe temperatură: K,J,T,E-Type: 0.2% ±0.6°C R,S Type: 0.2% ±2°C N-Type: 0.2% ±1.5°C • Rezoluție afișare: 0.1°C (Când > 999.9°C: 1°C)

• • • • • • • • • • • • •

T1, T2 input Selecție °C/ °F/ K High/Low Alarm High/Low Signal Output User Self-Calibration Data Logging: 100 USB Data Transfer User Setup Temperature Data Hold Electricity Cut Off Memory MAX / MIN / AVG temperatures Sleep Mode Low Battery Display

Aparat de măsurat monoxid de carbon UNI-T UT337A • • • • • •

Specificații: Domeniu de măsurare CO: 0~1000ppm Acuratețe ±5% sau 5ppm Rezoluție: 1ppm Timp răspuns: <60s (90% din citiri) Tip senzor – senzor gaz electrochimic Metodă samplare - difuzie

• • • • • • • • • •

Caracteristici: Max Hold Alert Value Setup Audible Alert Virtual Alert Temperature Display Sensor Self-Test User Calibration Display Backlight Low Battery Indication Auto Power Off

Tel.: 0256-201346 office@oboyle.ro, www.oboyle.ro 23

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Proiectarea inteligentă a panel-ului şi a documentaţiei

OrCAD® Panel Editor automatizează în mod inteligent procesul complex de definire a panel-ului (ariei de PCB-uri) şi a documentaţiei aferente acestuia, simplificând procesul de proiectare. Această soluţie le permite proiectanţilor să creeze rapid documentaţii de fabricaţie care fac ca specificaţiile de panel şi instrucţiunile să fie mult mai precise, astfel încât fabricarea, asamblarea şi verificarea proiectelor să fie realizate cu succes.

Autor: Şl. Dr. Ing. Marian Vlădescu

Caracteristici principale • Modul de utilizare intuitiv şi metodele de automatizare inteligente măresc productivitatea şi simplifică întocmirea proiectului de panel PCB, scurtând cu ore sau chiar zile durata necesară definirii unui panel PCB şi realizării documentaţiei.

• Elimină desenarea manuală a elementelor plictisitoare din documentaţie prin crearea automată a ariilor, a vederilor PCB, a detaliilor şi a tabelelor, direct din datele proiectului CAD din OrCAD PCB. • Conectarea la datele sursă ale PCB-ului reduce foarte mult sau chiar elimină timpul necesar pentru efectuarea actualizărilor de tip ECO (Engineering Change Order) la nivelul panel-ului ca urmare a modificărilor apărute în baza de date a PCB-ului.

Prezentare generală OrCAD Panel Editor este o unealtă de proiectare a panel-ului (ariei de PCB-uri) pentru asamblare, care automatizează în mod inteligent procesul de definire şi documentare a panel-ului, pentru a crea panel-uri simple sau complexe pentru asamblarea PCB într-o fracţiune din timpul necesar atunci când se utilizează metodele manuale obişnuite. OrCAD Panel Editor permite proiectarea rapidă a panel-ului şi crearea desenelor de fabricaţie utilizate la realizarea şi asamblarea PCB-ului.

Producătorii de module electronice grupează în mod frecvent proiectele unor plăci singulare în arii de PCB-uri sau sub24

panel-uri pentru a simplifica procesul de asamblare a PCB-urilor. Uneltele CAD pentru PCB-uri sunt foarte eficiente pentru proiectarea unei plăci singulare (“one-up” PCB), dar nu au funcţiile necesare pentru proiectarea complexă şi detaliată a diverselor panel-uri.

Mai mult decât o simplă replicare repetată a unui proiect, proiectarea panel-urilor PCB necesită adăugarea unor facilităţi dedicate pentru elemente specifice panel-ului şi fabricaţiei, cum ar fi găurile de prindere, frezările, liniile crestate (V-cut) şi punţile de detaşare a PCB-urilor din panel, care pot fi dificil de realizat şi mari consumatoare de timp, aceste faciltăţi fiind pur şi simplu

inexistente în uneltele CAD contemporane.

Proiectanţii PCB care utilizează OrCAD au nevoie de un mediu dedicat, conceput special pentru necesităţile proiectării panelurilor PCB. OrCAD Panel Editor se adresează acestor necesităţi prin furnizarea unor elemente de desenare inteligentă şi a unor funcţionalităţi automatizate, care simplifică semnificativ proiectarea panel-ului şi procesul de realizare a documentaţiei. OrCAD Panel Editor optimizează transferul datelor către fabricanţii panel-urilor, prin furnizarea fişierelor Gerber ale PCB-ului împreună cu desenele panel-ului PCB necesare pentru asamblare, date pe care le solicită majoritatea producătorilor.

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

OrCAD Panel Editor “ştie” să creeze documentaţia PCB. Utilizând datele CAD ale proiectului OrCAD PCB, creează imagini ale PCB-ului, desene ale detaliilor, note în documentaţie, planuri de găurire, liste de componente şi alte detalii importante ale documentaţiei, toate interconectate într-un mod inteligent.

• Planurile de găurire şi coordonatele la nivel de panel reflectă integral toate PCB-urile incluse într-un panel şi definesc toate componentele, dimensiunile găurilor, amplasările, simbolurile şi cantităţile pentru întregul panel.

Rezultatul este un document electronic pentru fabricaţie care prezintă într-un mod riguros specificaţiile pentru panel precum şi instrucţiunile necesare fabricării, asamblării şi verificării cu succes a proiectului respectiv şi care include toate datele necesare pentru realizarea, fabricarea, vizualizarea şi arhivarea produsului finit.

– Planurile de coordonate sau panel-ul pot fi exportate în format CSV pentru comandarea maşinilor de montare automată a componentelor.

Funcţii principale pentru proiectarea panel-urilor OrCAD Panel Editor include toate automatizările, informaţiile şi funcţionalităţile necesare pentru proiectarea şi realizarea documentaţiei pentru panel-urile necesare asamblării PCB-urilor.

• Crearea automată a ariilor de PCB-uri în mod tabelar sau auto-calculat, prin utilizarea datelor inteligente de proiectare importate din OrCAD PCB, rezultând astfel un panel optimizat care include cât mai multe PCB-uri amplasate în panel cu putinţă.

• Permite amplasarea rapidă pe desen a vederilor părţilor superioare, inferioare, a şabloanelor de găurire, sau a ariilor de PCB-uri în paneluri personalizate, precum şi a planurilor de găurire, casetelor cu note explicative, detaliilor de frezare şi a crestăturilor de tip “V”.

– Găurile de fixare adăugate panel-ului sunt incluse automat în planul de găurire.

• Definirea automată, utilizată pentru frezarea cu comandă numerică (NC), permite definirea căii de rutare în jurul PCB-ului, precum şi a punţilor de detaşare, astfel încât comanda numerică pentru frezare poate fi aplicată automat tuturor PCB-urilor din panel, precum şi asupra informaţiilor de rutare unificate pentru o singură cale de frezare.

• Panel Drawing Detail utilizează datele PCB-ului şi cele pentru frezarea NC pentru a realiza în mod automat tabelul pentru frezare şi detaliile pentru crestăturile de tip “V”.

Simplificarea creării desenelor Proiectanţii PCB apelează frecvent la uneltele pentru programarea utilajelor de producţie asistate de calculator (CAM computer-aided manufacturing) pentru proiectele PCB de asamblare a panel-urilor, unelte create anume pentru inginerii CAM din cadrul fabricanţilor PCB, care pentru majoritatea proiectanţilor PCB sunt dificil de utilizat. OrCAD Panel Editor este conceput pentru a fi uşor de utilizat, cu facilităţi drag-

and-drop pentru desenare – inclusiv pentru imaginile, planurile, detaliile, casetele cu texte şi casetele cu note explicative ale PCB – care sunt tratate ca elemente ale desenului care pot fi completate şi modificate rapid.

Fiecare element poate fi scalat, formatat şi transformat independent. Nu există nicio limită a numărului de elemente care pot fi plasate într-un desen.

Importul de date OrCAD Panel Editor utilizează formatul de date IPC-2581 al proiectului CAD din OrCAD PCB pentru a coordona definirea panel-ului şi procesul de creare a documentaţiei.

Pot fi importate şi incorporate în desene, imagini în format JPEG, BMP, GIF şi TIFF. Obiectele de tip OLE şi fişiere audio sau video pot fi de asemenea importate şi conectate în cadrul documentaţiei şi stocate în pachetul de documentaţie realizat. Pe lângă acestea, pot fi importate fişiere RS274X, iar fişierele DXF pot fi atât importate, cât şi exportate.

Actualizări ECO Definirea panel-ului şi a tuturor elementelor din desen provin din datele sursă existente în proiectul CAD din OrCAD PCB şi rămân permanent conectate la respectiva sursă.

Aceasta permite realizarea extrem de rapidă a actualizării ECO (Engineering Change Orders) prin simpla reîncărcare a datelor din proiectul CAD iniţial. Când acestea sunt reîncărcate, toate elementele asociate proiectului CAD OrCAD PCB (elementele panelului, imaginile PCB, tabelele, detaliile, planurile de găurire etc.) sunt actualizate în concordanţă cu informaţiile noi din proiect.

Toate modificările individuale aduse de utilizator fiecărui element sunt păstrate în timpul reîncărcării, reducând şi mai mult volumul de muncă necesar efectuării modificărilor ECO. Pentru mai multe informaţii despre OrCAD® Panel Editor, puteți accesa următorul link: www.orcad.ro

www.orcad.ro

25

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Poluarea încă reprezintă o problemă majoră, iar oamenii încearcă să găsească soluții eficiente pentru combaterea acesteia. Spre deosebire de sursele de energie ce folosesc hidrocarburi, cele bazate pe energie regenerabilă sunt inepuizabile și nu dăunează mediului.

Din categoria sistemelor bazate pe energie regenerabilă fac parte și panourile solare.

Acestea sunt din ce în ce mai folosite de către oamenii care doresc să micșoreze prețul facturilor la energie electrică. Este suficientă montarea panoului și a instalației aferente pentru a beneficia de energie gratuită și, cel mai important, nepoluantă.

Autor:

Banu Călin Iulian banu_calin9@yahoo.com

Majoritatea panourilor solare sunt fixe și acest lucru poate duce uneori la scăderea eficienței, deoarece lumina nu mai cade perpendicular, datorită rotației pământului.

Această problemă poate fi rezolvată prin folosirea unui sistem de rotire a panoului pentru ca acesta să ofere un randament cât mai mare pe întreaga perioadă a zilei.

Proiectul de față a fost realizat în cadrul 26

Panou solar inteligent laboratorului InGeAr, din cadrul Facultății de Automatică și Calculatoare, respectiv Facultatea de Energetică – Universitatea POLITEHNICA din București – în perioada Școlii de Vară EAP 2015. Pe această cale doresc să le mulțumesc, în numele echipei, lui Alex Augurencei și Cristian Pătru pentru coordonarea și susținerea oferită.

Proiectul nostru constă în realizarea unui sistem automat de control al poziției unui

mic panou solar care să-i permită urmărirea unei surse de lumină mobilă, măsurarea curentului și tensiunii produse de celulele fotovoltaice, măsurarea intensității luminii, afișarea datelor pe un display și trimiterea lor către o aplicație web.

Panoul solar este construit din două celule fotovoltaice policristaline (15.6 cm × 15.6 cm), ce pot da o putere maximă de 3.9W.

PANOu SOLAR Acestea sunt lipite în serie folosind trasele de pe față (anod) și spate (catod), cât și o bandă specială ce are depus pe ea un strat fin de fluor. Între panouri există o fotorezistență ce măsoară intensitatea luminii. De asemenea, la baza lor mai sunt plasate încă două fotorezistențe, despărțite de un perete opac, ce au rol în detecția direcției de mișcare a sursei de lumină prin calculul diferenței de tensiune ce cade pe acestea. Întregul ansamblu este montat de un servo-motor ce asigură rotirea acestuia.

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Prescaler-ul poate poate avea valorile 2, 4, 16, 32, 64, 128 ce pot fi reglate prin setarea registrelor.

Senzorii de lumină Așa cum am specificat anterior, există trei fotorezistențe: una pentru măsurarea intensității luminii și două pentru direcția panoului.

Un fotorezistor este o componentă electronică a cărei rezistență descrește odată cu creșterea intensității luminii incidente. Este realizat din material semi - conductor, iar dacă frecvența undelor electromagnetice (luminoase) este suficient de mare, intervine efectul fotoelectric. Ü

Sistemul de control Partea de control a proiectului este asigurată de un microcontroler ATMEGA328P. Acesta este plasat pe o placă la care sunt conectați senzorii, servomotorul și placa de Ethernet.

Procesul de control conține trei componente cheie: achiziția datelor, interpretarea acestora și controlul servomotoarelor.

Citirea datelor În continuare, o să enumerăm diverse periferice, dar nu înainte de a vorbi despre modul de citire și convertire a datelor. Deși microcontrolerul face parte mai mult din aria electronicii digitale, acesta trebuie să facă față și unor input-uri analogice. Pentru aceasta, în alcătuirea lui există o unitate de conversie analogică-digitală ce translatează o tensiune într-o valoare numerică, în cazul nostru, pe 10 biți.

De asemenea, pentru ca totul să funcționeze ireproșabil, trebuie stabilită o tensiune de referință față de care să se compare valoarea analogică măsurată.

Pentru aceasta, pinul ARef al microcontrolerului se leagă, fie la GND, fie la Vcc. De exemplu, dacă legăm ARef la GND, pentru o intrare de 0V, ADC-ul va furniza valoarea numerică 0 la ieșire, iar pentru o intrare de 5V, numărul 1023. ADC-ul are nevoie de un puls de ceas pentru a putea realiza o conversie. Frecvența la care poate opera această componentă este cuprinsă între 50 și 200KHz. O frecvență mai mică oferă o conversie mai precisă (dar lentă, în timp ce o frecvență mare produce o conversie rapidă (dar mai puțin precisă).

Cum frecvența la care operează ADC-ul este dependentă de cea a microcontrolerului (16MHz în cazul nostru), se impune reducerea acesteia la o valoare potrivită (50 -200KHz). Acest lucru este posibil prin setarea unui divizor de frecvență (Prescaler) prin intermediul Software-ului.

27

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Ü

Fotonii absorbiți forțează electronii din materialul semiconductor să treacă în banda de conducție, să permită trecerea curentului și astfel să reducă rezistența.

Cei trei senzori sunt alimentati la tensiunea de 5V prin intermediul unui conector pin header tată. În funcție de cantitatea de lumină incidentă, variază rezistența și implicit căderea de tensiune pe aceștia. De asemenea, în cadrul circuitului, se mai găsește și o rezistență amplasată pe placa principală ce are rol de alimentare. Cei doi senzori ce dau direcția sunt amplasați la baza panoului, sub celulele fotovoltaice și sunt despărțiți de o placă opacă neagră din plexi ce are rolul de a face umbră pe unul dintre senzori, implicit diminuând căderea de tensiune.

Citirea curentului Pentru citirea curentului generat de panou, s-a folosit clasica metodă a rezistenței de șunt. Este o rezistență de valoare scăzută și precizie mare. Măsurând căderea de tensiune pe ea și aplicând legea lui Ohm se poate calcula curentul. Deși pare facil, există un impediment, tensiunea fiind mult prea mică pentru a fi citită de convertorul analogic-digital; din această cauză se folosește un amplificator diferențial, în cazul nostru un INA210, care amplifică semnalul în antifază suficient de mult pentru ca ADC-ul microcontrolerului să îl citească corect.

Citirea tensiunii În cazul citirii voltajului dat de panou, unitatea de conversie analogică-digitală integrată în unitatea de comandă ne este suficientă doar cu o mică modificare.

Teoretic, tensiunea maximă ce o poate da panoul este de 1V; astfel, dacă citirea s-ar 28

realiza direct, măsurarea nu ar fi precisă, deoarece pentru restul senzorilor valoarea de referință este aceeași cu tensiunea de alimentare, 5V. De aceea, va trebui să modificăm registrul ce controlează această referință, precizând folosirea celei interne, de 1.1V. Comanda servomotorului

Spre deosebire de un motor obișnuit de curent continuu, un servomotor nu are o rotație permanentă. Acesta își rotește axul la un anumit unghi și menține acea poziție cu exactitate.

Servomotoarele au de asemenea și un mecanism de reglare automată ce le permite să detecteze erorile de poziționare și să le corecteze. Modelul folosit pentru rotirea panoului este MCN-SEV-03.

Acest servomotor permite un unghi de rotație de 180 grade, viteză de 0.20s/60 grade, cuplu de 2,8kg/cm și se conectează la placa principală prin intermediul a 3 fire: Vcc, GND și Signal.

Controlul servomotorului este realizat prin intermediul firului Signal cu ajutorul unui semnal dreptunghiular. Prin modificarea raportului de HIGH, LOW al semnalului la frecvență constantă, axul se rotește la anumite unghiuri bine-stabilite. Această tehnică poartă numele de PWM (Pulse Width Modulation).

PANOu SOLAR

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Schema circuitului

Placa principală

Pe placa principală, pe lângă microcontroler se mai găsesc: shield de Ethernet, display LCD (2 linii a câte 16 caractere), un buton pentru reset și unul pentru schimbat modul de afișare, două stabilizatoare de tensiune (unul pentru a furniza 5V pentru unitatea de comandă și celălalt de 6V pentru servomotor), cât și restul de componente vitale pentru funcționarea senzorilor anteriori.

Realizatorii Proiectului Banu Călin ( banu_calin9@yahoo.com ) (Facultatea de Automatică și Calculatoare - UPB) Mențiuni speciale: Dumitru Maria Diana pentru ajutorul acordat la redactarea articolului.

29

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

Să vorbim despre viitorul copiilor noștri!

Trăim într-o lume în care tehnologia avansează într-un ritm extrem de alert. Avem în buzunar cele mai recente smartphone-uri, laptop-uri și dispozitive “wearable” pe care le utilizăm la serviciu sau acasă și care sunt echipate cu hardware de ultima generație, iar tehnologiile smart se impun din ce în ce mai mult, atât pe piața consumatorilor individuali, cât și la nivel de organizații.

Cele mai recente date cu privire la progresul României în direcția unei economii și societăți digitale ne plasează, în 2015, pe ultimul loc în Uniunea Europeană din acest punct de vedere.

Mai precis, conform Comisiei Europene, numai 20% dintre români dețin competențe digitale de bază, iar România are cel mai mic procent de specialiști TIC - numai 1,3% în totalul forței de muncă din toate țările UE. Dacă suntem “early adopters” când vine vorba de noile tehnologii, de ce nu am fi și în ceea ce privește educația noastră, dar mai ales a generațiilor care vor construi tehnologiile viitorului? Cum poate fi depășit acest deficit în contextul în care deja trăim în “epoca digitală”?

Cea mai sănătoasă abordare este aceea care vizează îmbunătățirea contextului educațional în care se formează profesioniștii de mâine în domeniul tehnic și tehnologic. Și aceasta pentru că, deși luăm contact cu tehnologia încă de la vârste fragede, sistemul tradițional de învățământ nu este încă racordat la aceste realități. Impactul tehnologiei este frecvent abordat în domeniul ficțiunii (filme, desene animate, cărți), mai degrabă decât la clasă. Suntem angrenați în dezbateri cu privire la măsura în care utilizarea calculatorului sau a jocurilor pe calculator pot influența negativ dezvoltarea copiilor, mai degrabă decât în dezvoltarea de programe care să utilizeze tehnologia în scopul dezvoltării de noi abilități și competențe necesare pentru viitor.

“Copiii de astăzi visează să construiască roboți, iar utilizarea noilor tehnologii le este mult mai la îndemână decât generațiilor dinaintea lor.

Contează ce facem cu această deschidere spre tehnologie și experimentare a copiilor nostri.

Ce dacă cel mic dezasamblează jucăriile pe 30

care le primește cadou? Dragi părinți, trebuie să vă bucurați! Acest tip de comportament este un prim indiciu al curiozității, iar pedepsele nu doar că nu sunt constructive, dar nici nu îl vor determina să înceteze. Cum ar

Cum abordarea din învățământul tradițional nu este una integrată și, mai mult decât atât, nu include o componentă de tipul STEM, pasionații de robotică, tehnologie, programare au

fi dacă, în schimb, l-am încuraja și învăța să exploreze mai mult, să descopere și să înțeleagă cum funcționează lucrurile din jurul său?” - Cristiana Bogățeanu, Co-fondator inventeaza.ro

opțiuni limitate pentru a-și fructifica această pasiune. Unii aleg să învețe pe cont propriu, accesând informațiile disponibile în acest sens în special în mediul online. Însă, real, drumul este unul anevoios, de vreme

SuNMBEd ExPLORER

Electronica Azi HOBBY • Decembrie, 2015 • Nr. 6

ce resursele online nu sunt filtrate și, de cele mai multe ori nu sunt adaptate nivelului de înțelegere al celor mici.

Tocmai de aceea, la inventeaza.ro ne-am propus să venim în întâmpinarea acestor nevoi prin inițierea primelor Cursuri de Robotică și Electronică pentru Copii și Adolescenți încă din anul 2011. Cursurile au fost gândite ca un loc unde cei mici se simt în largul lor, unde li se oferă acces la informații de ultimă generație și mai mult, construiesc cu mâinile lor un robot funcțional, care să aibă cât mai multe dintre caracteristicile imaginate de ei, și mai ales care la finalul cursului rămâne la ei.

Cursurile se bazează pe mixul dintre software și hardware și încurajează activ participarea celor mici. De asemenea, dincolo de transferul de know-how de la mentori la cursanți, se pune accent și pe dezvoltarea abilităților software, cum ar fi lucrul în echipă și colaborarea, ascultarea activă, gândirea critică sau rezolvarea de probleme. “Și pentru că noi înșine suntem adepții învățării pe tot parcursul vieții, am utilizat experiența acumulată în ultimii ani în acest domeniu în vederea actualizării acestui proiect de suflet al nostru. În primul rând, am restructurat modulele, în funcție de vârsta participanților și de nivelul de dezvoltare a abilităților cognitive și tehnice ale acestora, beneficiind de ajutorul unor specialiști în lucrul cu copiii. Prin urmare, în momentul de față, cursurile noastre se adresează deopotrivă atât celor mai tineri entuziaști în ale roboticii și programării (7-10 ani), cât și celor care au un nivel mai ridicat de înțelegere - intermediari (9-16 ani) sau celor care își doresc să pună în practică proiecte mai complexe (avansați, 12-18 ani). Pentru noi contează ce vrea copilul, așa ca îi invităm pe toți cei interesați de astfel de activități să vină la o ședință demonstrativă gratuită, pentru a ne cunoaște și a determina în ce măsură înclinația pentru acest domeniu este una reală.” - Cristiana Bogățeanu, Co-fondator inventeaza.ro Așa că, facem apel la societatea civilă, la părinți, personalul din sistemul de învățământ, la administrația prezidențială haideți să construim împreună generațiile de mâine, pentru că acestea reprezintă cea mai de preț moștenire pe care o putem lăsa!

Găsiți mai multe informații pe website-ul inventeaza.ro.

31