2 янв. 2018 г.

Применение микроконтроллеров. Управление разными устройствами.

Что такое микроконтроллер

Микроконтроллер — это специальная микросхема, предназначенная для управления различными электронными устройствами. Микроконтроллеры впервые появились в том же году, что и микропроцессоры общего назначения (1971). Разработчики микроконтроллеров придумали – объединить процессор, память, ПЗУ и периферию внутри одного корпуса, внешне похожего на обычную микросхему. С тех пор производство микроконтроллеров ежегодно во много раз превышает производство процессоров, а потребность в них не снижается.

Микроконтроллеры выпускают десятки компаний, причем производятся не только современные 32-битные микроконтроллеры, но и 16, и даже 8-битные. Внутри каждого семейства часто можно встретить почти одинаковые модели, различающиеся скорость.


Применение микроконтроллеров

Применение микроконтроллеров

В силу того, что нынешние микроконтроллеры обладают достаточно высокими вычислительными мощностями, позволяющими лишь на одной маленькой микросхеме реализовать полнофункциональное устройство небольшого размера, притом с низким энергопотреблением, стоимость непосредственно готовых устройств становится все ниже.

По этой причине микроконтроллеры можно встретить всюду в электронных блоках совершенно разных устройств: на материнских платах компьютеров, в контроллерах DVD-приводов, жестких и твердотельных накопителей, в калькуляторах, на платах управления стиральных машин, микроволновок, телефонов, пылесосов, посудомоечных машин, внутри домашних роботов, программируемых реле, в модулях управления станками и т.д.

Применение микроконтроллеров в программируемых реле

Так или иначе, практически ни одно современное электронное устройство не может обойтись сегодня без хотя бы одного микроконтроллера внутри себя.

Несмотря на то, что 8-разрядные микропроцессоры давно ушли в прошлое, 8-разрядные микроконтроллеры до сих пор весьма широко применяются. Есть множество применений, где высокая производительность вовсе не нужна, однако критическим фактором выступает низкая стоимость конечного продукта. Существуют, разумеется, и более мощные микроконтроллеры, способные обрабатывать в реальном времени большие потоки данных (видео и аудио, например).

Вот краткий список периферии микроконтроллеров, из которого вы можете сделать выводы о возможных сферах и доступных областях применимости этих крохотных микросхем:
  • универсальные цифровые порты, настраиваемые либо на ввод, либо на вывод
  • разнообразные интерфейсы ввода-вывода: UART, SPI, I²C, CAN, IEEE 1394, USB, Ethernet
  • цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи
  • компараторы
  • широтно-импульсные модуляторы (ШИМ-контроллер)
  • таймеры
  • контроллеры бесколлекторных (и шаговых) двигателей
  • контроллеры клавиатур и дисплеев
  • радиочастотные передатчики и приемники
  • массивы интегрированной флеш-памяти
  • встроенные сторожевой таймер и тактовый генератор
Смотрите также на Школе для электрика:

  • Программируемый контроллер Ардуино


  • Драйвер шагового двигателя - устройство, виды и возможности


  • Программируемые интеллектуальные реле


  • RGB контроллеры для светодиодной ленты


  • Микропроцессорные системы

  • Как вы уже поняли, микроконтроллером называется небольшого размера микросхема, на кристалле которой смонтирован крохотный компьютер. Это значит, что внутри небольшого чипа есть и процессор, и ПЗУ, и ОЗУ, и периферийные устройства, которые способны взаимодействовать как между собой, так и со внешними компонентами, достаточно лишь загрузить в микросхему программу.

    Применение микроконтроллеров

    Программа обеспечит работу микроконтроллера по назначению — он сможет по правильному алгоритму управлять окружающей его электроникой (в частности: бытовой техникой, автомобилем, ядерной электростанцией, роботом, солнечным трекером и т. д.).

    Тактовая частота микроконтроллера (или скорость шины) отражает то, сколько вычислений сможет выполнить микроконтроллер за единицу времени. Так, производительность микроконтроллера и потребляемая им мощность с повышением скорости шины увеличиваются.

    Измеряется производительность микроконтроллера в миллионах инструкций в секунду — MIPS (Million Instruсtions per Second). Так, популярный контроллер Atmega8, выполняя одну полноценную инструкцию за один такт, достигает производительности 1 MIPS на МГц.

    Микроконтроллер Atmega8

    При этом современные микроконтроллеры разных семейств настолько универсальны, что один и тот же контроллер способен, будучи перепрограммирован, управлять совершенно разнородными устройствами. Невозможно ограничиться одной областью.

    Пример такого универсального контроллера — тот же Atmega8, на котором собирают: таймеры, часы, мультиметры, индикаторы домашней автоматики, драйверы шагового двигателя и т.д.

    Среди популярных производителей микроконтроллеров отметим: Atmel, Hitachi, Intel, Infineon Technologies, Microchip, Motorola, Philips, Texas Instruments.

    Классифицируются микроконтроллеры в основном по разрядности данных, которые обрабатывает арифметико-логическое устройство контроллера: 4, 8, 16, 32, 64 — разрядные. И 8-разрядные, как отмечалось выше, занимают существенную долю рынка. Следом идут 16-разрядные микроконтроллеры, затем DSP-контроллеры, применяемые для обработки сигналов.


    http://electrik.info/avr.php

    Программирование микроконтроллеров для начинающих - замечательный и очень информативный курс для тех кто хочет реально начать разбираться в микроконтроллерах, в частности разрабатывать и создавать свои устройства на микроконтроллерах AVR.


    Советы по выбору микроконтроллеров

    При разработке цифровой системы требуется сделать правильную модель микроконтроллера. Главной целью является подбор недорого контроллера для уменьшения общей стоимости всей системы. Однако, необходимо, чтобы он соответствовал специфике системы, требованиям надежности, производительности и условиям использования.


    Источник: Области применения микроконтроллеров (Школа для электрика)

    Как устроены и работают блоки питания различных электронных устройств

    В традиционных трансформаторных блоках питания напряжение питающей сети с помощью трансформатора преобразуется, чаще всего понижается, до нужного значения. Пониженное напряжение выпрямляется диодным мостом и сглаживается конденсаторным фильтром. В случае необходимости после выпрямителя ставится полупроводниковый стабилизатор.

    Трансформаторные блоки питания, как правило, оснащаются линейными стабилизаторами. Достоинств у таких стабилизаторов не менее двух: это маленькая стоимость и незначительное количество деталей в обвязке. Но эти достоинства съедает низкий КПД, поскольку значительная часть входного напряжения используется на нагрев регулирующего транзистора, что совершенно неприемлемо для питания переносных электронных устройств.

    Блок питания

    Если питание аппаратуры осуществляется от гальванических элементов или аккумуляторов, то преобразование напряжения до нужного уровня возможно лишь с помощью Dc Dc преобразователей. 

    Идея достаточно проста: постоянное напряжение преобразуется в переменное, как правило, с частотой несколько десятков и даже сотен килогерц, повышается (понижается), а затем выпрямляется и подается в нагрузку. Такие преобразователи часто называются импульсными.

    Импульсные преобразователи хороши тем, что имеют высокий КПД, в пределах 60..90%. Еще одно достоинство импульсных преобразователей широкий диапазон входных напряжений: входное напряжение может быть ниже выходного или намного выше.

    Подробнее смотрите на сайте Электрик Инфо:






    22 дек. 2017 г.

    Мендосинский мотор - устройство и принцип работы, особенности использования

    Мендосинский мотор назван в честь округа Мендосино, что на побережье штата Калифорния, США. Здесь живет изобретатель Ларри Спринг, который 4 июля 1994 года изобрел данный мотор. Эта модель долгое время стояла на подоконнике магазинчика Ларри, и через некоторое время она стала настоящей достопримечательностью округа, ведь ротор вращался и вращался, будучи подвешен буквально в воздухе.


    Современный мендосинский мотор

    Мотор Спринга, как и любой другой мотор, состоит из ротора и статора. Однако мендосинский мотор — это не совсем обычный мотор. Статор мендосинского мотора — это подставка с постоянным магнитом и с магнитной опорой, а ротор — диэлектрический каркас с набором солнечных батарей, установленных поверх катушек, намотанных на левитирующий над магнитными подставками ротор.


    Ларри Спринг

    Фотоны солнечного света активируют солнечные батареи, которые в свою очередь рождают электрический ток. Ток проходит через катушки, намотанные на ротор, и возникающие магнитные поля катушек, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита (статора), приводят ротор во вращение. Выражаясь более точно, сила Ампера со стороны магнитного поля постоянного магнита — выталкивает проводники катушек, по которым течет ток. А поскольку катушки получают питание по очереди, то и выталкиваются они по очереди.

    Таким образом, мендосинский мотор можно классифицировать как бесколлекторный магнитно-левитационный солнечный мотор малой мощности — разновидность бесколлекторного электродвигателя с магнитным статором и с обмотками возбуждения ротора, питаемыми энергией солнца. Маленькая модель преобразует всего пару ватт мощности, и для промышленных целей этого, конечно, не достаточно, но в качестве наглядного макета — вполне пойдет.

    Мендосинский мотор:



    Ротор, насаженный на металлический вал, имеет квадратное сечение, благодаря чему с четырех сторон ротора уютно размещены солнечные батареи. Ротор располагается горизонтально, а на концах вала установлены постоянные кольцевые магниты. Именно благодаря этим магнитам по бокам ротор и левитирует, сводя трение практически к нулю.

    Магниты на концах вала ротора зависают над магнитными подставками, удерживая ротор в подвешенном состоянии. Магнит, расположенный непосредственно под ротором, необходим для создания магнитного поля статора, от которого мог бы отталкиваться ротор для вращения.

    Когда на одну из сторон ротора падает солнечный свет, одна из солнечных батарей, установленных на роторе, генерирует электрический ток, который направляется в обмотку ротора, расположенную около магнита статора. Ток, устремляющийся в обмотку, создает магнитное поле соответствующего полюса ротора, и ротор отталкивается этой обмоткой от постоянного магнита статора.

    Таким образом ротор вращается — каждая обмотка поочередно получает питание и отталкивается: следующий солнечный элемент попадает под свет, генерируется ток, возбуждается обмотка, — ротор вращается дальше. Пока на ротор падает достаточно солнечного света, мотор будет вращаться. Это своего рода аналог коммутатора коллекторного двигателя, только «световой» ...

    Подробнее смотрите на сайте Электрик Инфо:


    Смотрите также:





    Описание большого количества других интересных современных технических изобретений смотрите здесь:

    Простые электронные игрушки

    Машинка на дистанционном управлении:




    Жуки на солнечных батареях:




    Самая бесполезная вещь в мире:




    Автомат по созданию мыльных пузырей:




    Полностью автоматизированный завод из LEGO:



    Что лучше и экономичнее: газовая плита, электрическая или индукционная

    Какая плита на вашей кухне будет экономичнее и эффективнее - индукционная, электрическая или газовая?


    Что такое индукционная плита? Описание принципа работы


    Электромагнитная индукция – понятие знакомое большинству со средней школы (во всяком случае, тем, кто не прогуливал физику). Это явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Открыл электромагнитную индукцию английский физик Майкл Фарадей еще в 1831 году.

    Основное развитие применение электромагнитной индукции получило в ХХ веке. Так, к примеру, без электромагнитной индукции невозможно представить себе работу обычного трансформатора, а ведь трансформаторы ныне используются «на каждом шагу». И это только один пример. В кухню индукционный ток пришел в конце прошлого века (в восьмидесятые годы).

    В принципе, индукционная плита – это и есть трансформатор. У него есть первичная обмотка – индукционная катушка, «спрятанная» под стеклокерамической поверхностью плиты. По ней, с определенной частотой (как правило, 20-60 кГц) течет электрический ток. Вторичная же обмотка – это посуда. Благодаря принципу электромагнитной индукции в днище посуды (установленной на плиту, конечно) наводятся токи индукции. От этого посуда нагревается, нагреваются и продукты, помещенные в нее.

    Тепловая энергия в данном случае не передается от нагревательного элемента через стекло к посуде – тепловые потери почти отсутствуют. Нагрев на индукционной плите происходит быстрее, чем на всех остальных: на газовых, обычных электрических, даже быстрее, чем на электрических с галогенными конфорками. КПД нагрева на газе составляет примерно 60%, на обычной стеклокерамике около 50%, а на индукционной плите не менее 90%.

    Подробнее смотрите в статье:

    Что такое индукционная плита - описание принципа работы


    Сравнение индукционной, газовой и электрической плит:


    Эксперименты с индукционной плитой:


    Как подключить индукционную плиту. Полезные советы


    При приобретении новой индукционной плиты не следует спешить подключать ее в одну из свободных розеток. В данном случае в первую очередь необходимо определить возможность подключения данного бытового электроприбора к тому или иному участку электропроводки и выбрать наиболее оптимальный способ его подключения. Рассмотрим вопрос о том, как подключить индукционную плиту.

    Следует отметить, что прежде, чем приобретать индукционную плиту, необходимо уточнить, какой нагрузочный лимит определен на квартиру (дом) и оценить возможность эксплуатации той или иной индукционной плиты с учетом ее максимальной потребляемой мощности.

    Подключение настольной индукционной плиты

    Настольная индукционная электроплита, как правило, конструктивно имеет шнур и штепсельную вилку для подключения в обычную бытовую розетку. То есть, нет необходимости приобретать дополнительно шнур и вилку для подключения электроприбора. Но в данном случае очень важно правильно выбрать розетку для включения электрической плиты.

    Как подключить индукционную плиту

    Перед тем, как начать эксплуатировать электрическую плиту, необходимо узнать ее максимальную потребляемую мощность и убедиться в том, что данный электроприбор можно включить в одну из имеющихся розеток. Потребляемая мощность указывается в ваттах (Вт) либо в киловаттах (кВт) в паспорте на корпусе электроплиты, а также в технических характеристиках в инструкции по эксплуатации данного бытового электроприбора. 

    Следует помнить, что обычная бытовая штепсельная розетка рассчитана на включение бытовых электроприборов номинальной мощностью не более 3,5 кВт, что соответствует току нагрузки 16 А. То есть, если потребляемая мощность электроплиты не превышает данное значение, то она может быть включена в данную розетку.

    Далее необходимо убедиться в том, что участок электропроводки, питающий данную розетку, способен выдержать нагрузку индукционной плиты. Как это узнать?

    Во-первых, необходимо уточнить, какой кабель подключен к розетке, и каким образом он подключается к остальной домашней электропроводке. Кабель, питающий розетку, должен иметь сечение не менее 2,5 кв. мм.

    Если кабель подключен непосредственно в домашнем распределительном щитке, то такая линия проводки выдерживает ток бытовой розетки, для защиты такой линии электропроводки можно установить автоматический выключатель требуемого номинала. Такой вариант наиболее предпочтителен в плане надежности.

    Второй распространенный вариант – кабель, питающий розетку, подключен в распределительной коробке. В данном случае нужно учитывать нагрузки других розеток, подключенных к данной распределительной коробке ...

    Продолжение читайте на сайте Электрик Инфо:

    Как подключить индукционную плиту - полезные советы


    Читайте другие советы и рекомендации в тематическом разделе:

    Электрическое подключение оборудования

    Присоединяйтесь к нам на Facebook!

    Последние заметки