Электрификация

Справочник домашнего мастера

Дозиметр схема своими руками

Содержание

Питание платы

Данный раздел имеет довольно таки большую значимость, если делать что то не так, как написано здесь, можно получить сгоревшую плату или глюки, причины которых не так очевидны и отследить их очень трудно.

Перейдем к питанию платы: есть три способа питать Ардуино и вообще Ардуино-проект в целом, у каждого есть свои плюсы/минусы и особенности:

  • Бортовой USB порт
  • “Сырой” вход на микроконтроллер 5V
  • Стабилизированный вход Vin

Что касается земли (пины GND) то они все связаны между собой и просто продублированы на плате, это нужно запомнить. Пины 3.3V, 5V и GND являются источником питания для датчиков и модулей, но давайте рассмотрим особенности.

Питание от USB

Питание от USB – самый плохой способ питания ардуино-проекта. Почему? По линии питания +5V от USB стоит диод, выполняющий защитную функцию: он защищает порт USB компьютера от высокого потребления тока компонентами ардуино-проекта или от короткого замыкания (КЗ), которое может произойти по случайности/криворукости любителей ковырять макетные платы. КЗ продолжительностью менее секунды не успеет сильно навредить диоду и всё может обойтись, но продолжительное замыкание превращает диод в плавкий предохранитель, выпускающий облако синего дыма и спасающий порт компьютера от такой же участи.

К слову, ардуинки от производителя Robotdyn имеют самовосстанавливающийся предохранитель вместо такого костыля с диодом-смертником.

Слаботочный диод имеет ещё одну неприятную особенность: на нём падает напряжение, причем чем больше ток потребления схемы, тем сильнее падает напряжение питания. Пример: голая ардуина без всего потребляет около 20 мА, и от 5 Вольт на юсб после диода нам остаётся примерно 4.7 Вольт. Чем это плохо: опорное напряжение при использовании АЦП крайне нестабильно, не знаешь, что измеряешь (да, есть способ измерения опорного напряжения, но делать это нужно вручную). Некоторые железки чувствительны к напряжению питания, например LCD дисплеи: при питании от 5V они яркие и чёткие, при 4.7 вольтах (питание от юсб) они уже заметно теряют яркость. Если подвигать сервоприводом или включить реле – на диоде упадет ещё больше и дисплей практически погаснет. При коротких мощных нагрузках (выше 500-600ма) микроконтроллер перезапустится, так как напряжение упадет ниже плинтуса.

Вы наверное предложите заменить диод перемычкой, чтобы питать схему от USB большим током, например от powerbank’а. Так делать тоже нельзя, потому что дорожки на плате не рассчитаны на большие токи (дорожка 5V очень тонкая и идёт через всю плату). Я думаю, что можно будет снять 1-2 Ампера с пина 5V, но, скорее всего, напряжение просядет. Также при КЗ вы скорее всего попрощаетесь с дорожкой вообще. Питайте силовую часть схемы либо отдельно, либо от того же источника питайте Arduino.

Питание в Vin

Питание в пин Vin (и GND) – более универсальный способ питания ардуино-проекта, этот пин заводит питание на бортовой стабилизатор напряжения ардуино, на китайских платах обычно стоит AMS1117-5.0. Это линейный стабилизатор, что имеет свои плюсы и минусы. Он позволяет питать ардуино и ардуино-проект от напряжения 7-12 Вольт (это рекомендуемый диапазон, так то питать можно от 5 до 20 Вольт). Стабилизатор устроен так, что он выдает хорошее ровное напряжение с минимальными пульсациями, но всё лишнее напряжение превращает в тепло. Если питать плату и один миниатюрный сервопривод от 12 Вольт, то при активной работе привода стабилизатор нагреется до 70 градусов, что уже ощутимо горячо. По некоторым расчетам из даташита можем запомнить некоторые цифры:

  • При напряжении 7 Вольт (таких блоков питания я не встречал) в Vin можно снять с пина 5V до 2A, больше – перегрев. Отлично сработают два литиевых аккумулятора
  • При 12 Вольтах на Vin можно снять с пина 5V не более 500мА без риска перегрева стабилизатора.

Питание в пин Vin возможно только в том случае, если в Ардуино проекте (имеется в виду плата Ардуино и железки, подключенные к 5V и GND) не используются мощные потребители тока, такие как сервоприводы, адресные светодиодные ленты, моторчики и прочее. Что можно: датчики, сенсоры, дисплеи, модули реле (не более 3 одновременно в активном состоянии), одиночные светодиоды, органы управления. Для проектов с мощной 5 Вольтовой нагрузкой для нас есть только третий способ.

Питание в 5V

Питание в пин 5V (и GND) – самый лучший вариант питать плату и ардуино-проект в целом, но нужно быть аккуратным: пин идёт напрямую на микроконтроллер, и на него действуют некоторые ограничения:

  • Максимальное напряжение питания согласно даташиту на микроконтроллер – 5.5V. Всё что выше – с большой вероятностью выведет МК из строя;
  • Минимальное напряжение зависит от частоты, на которой работает МК. Вот строчка из даташита: 0 – 4 MHz @ 1.8 – 5.5V, 0 – 10 MHz @ 2.7 – 5.5V, 0 – 20 MHz @ 4.5 – 5.5V. Что это значит: большинство Arduino-плат имеют источник тактирования на 16 MHz, то есть Arduino будет стабильно работать от напряжения ~4 Вольта (20 МГц – 4.5V, 16 МГц – около 4V). Есть версии Arduino на 8 МГц, они будут спокойно работать от напряжения 2.5V.

Важно: напряжение питания в пин 5V не должно превышать 5.5V. Минимальное напряжение: 4V для плат на 16 МГц (на моей практике работало стабильно от 3.5V), 2.5V для плат на 8 МГц.

Самый популярный вариант – USB зардяник от смартфона, их легко достать, диапазон токов от 500ма до 3А – справится практически с любым проектом. Отрезаем штекер и паяем провода на 5V и GND, предварительно определив, где плюс/минус при помощи мультиметра или по цвету: красный всегда плюс, чёрный – земля, при красном плюсе земля может быть белого цвета. При чёрной земле плюс может быть белым, вот так вот. Точно туда же паяем все датчики/модули/потребители 5 Вольт. Да, не очень удобно это паять, но при известной схеме можно аккуратно собрать всё питание в отдельные скрутки и припаять уже их. Пример на фото ниже. Источником питания там является отдельное гнездо micro-usb, зелёная плата сразу над дисплеем.

Питание “мощных” схем

Резюмируя и повторяя всё сказанное выше, рассмотрим варианты питания проектов с большим потреблением тока.

Питать мощный проект (светодиоды, двигатели, нагреватели) от 5V можно так: Arduino и потребитель питаются вместе от 5V источника питания:

Питать мощный потребитель от USB через плату нельзя, там стоит диод, да и дорожки питания тонкие:

Что делать, если всё-таки хочется питать проект от USB, например от powerbank’а? Это ведь удобно! Всё очень просто:

Если есть только блок питания на 12V, то у меня плохие новости: встроенный стабилизатор на плате не вытянет больше 500 мА:

Но если мы хотим питать именно 12V нагрузку, то проблем никаких нет: сама плата Arduino потребляет около 20 мА, и спокойно будет работать от бортового стабилизатора:

Автономное питание

Бывает, что нужно обеспечить автономное питание проекта, т.е. вдали от розетки. Давайте рассмотрим варианты:

  • Питание в порт USB
    • Самый обыкновенный Powerbank, максимальный ток – 500 мА (помним про защитный диод). Напряжение на пине 5V и высокий уровень GPIO в этом случае будет равен ~4.7V (опять же помним про диод). Внимание! У большинства Powerbank’ов питание отключается при нагрузке меньше 200мА, т.е. об энергосбережении можно забыть;
    • Максимальный выходной ток с пина 5V – 500 мА!
  • Питание в пин Vin (или штекер 5.5×2.1 на плате UNO/MEGA)
    • Любой блок питания/зарядник от ноута с напряжением 7-18 Вольт
    • 9V батарейка “Крона” – плохой, но рабочий вариант. Ёмкость кроны очень небольшая;
    • Сборка из трёх литиевых аккумуляторов: напряжение 12.6-9V в процессе разряда. Хороший вариант, также имеется 12V с хорошим запасом по току (3А для обычных, 20А для высокотоковых аккумуляторов) для двигателей или светодиодных лент;
    • “Модельные” аккумуляторы, в основном Li-Po. В целом то же самое, что предыдущий пункт, но запаса по току в разы больше;
    • Энергосбережение – не очень выгодный вариант, т.к. стабилизатор потребляет небольшой, но всё же ток;
    • Максимальный выходной ток с пина 5V: 2А при 7V на Vin, 500ma при 12V на Vin
  • Питание в пин 5V
    • Для стабильных 5V на выходе – литиевый аккумулятор и повышающий до 5V модуль. У таких модулей обычно запас по току 2А, также модуль потребляет “в холостом режиме” – плохое энергосбережение;
    • Литиевый аккумулятор – напряжение на пине 5V и GPIO будет 4.2-3.5V, некоторые модули будут работать, некоторые – нет. Работа МК от напряжения ниже 4V не гарантируется, у меня работало в целом стабильно до 3.5V, ниже уже может повиснуть. Энергосбережение – отличное;
    • Пальчиковые батарейки (ААА или АА) – хороший вариант, 3 штуки дадут 4.5-3V, что граничит с риском зависнуть. 4 штуки – очень хорошо при условии, что батарейки чуть разряжены и суммарное напряжение не превышает 5.5V. новые батарейки дадут 6V, что скорее всего убьёт микроконтроллер;
    • Пальчиковые Ni-Mh аккумуляторы – отличный вариант, смело можно ставить 4 штуки, они обеспечат нужное напряжение на всём цикле разряда (до 4V). Также имеют хороший запас по току, можно даже адресную ленту питать.
    • Платы с кварцем (тактовым генератором) на 8 МГц позволяют питать схему от низкого напряжения (2.5V, как мы обсуждали выше), отлично подойдут те же батарейки/аккумуляторы, также для маломощные проекты можно питать от литиевой таблетки (3.2-2.5V в процессе разряда).
    • Максимальный выходной ток с пина 5V ограничен током источника питания

Arduino как источник питания

Важный момент, который вытекает из предыдущих: использование платы Arduino как источник питания для модулей/датчиков. Варианта тут два:

  • Питание датчиков и модулей от 5V
    • При питании платы от USB – максимальный ток 500 мА
    • При питании платы в Vin – максимальный ток 2 А при Vin 7V, 500 мА при Vin 12V
    • При питании платы в 5V – максимальный ток зависит от блока питания
  • Питание датчиков от GPIO (пинов D и A) – максимальный ток с одного пина: 40 мА, но рекомендуется снимать не более 20 мА. Максимальный суммарный ток с пинов (макс. ток через МК) не должен превышать 200 мА. Допускается объединение нескольких ног для питания нагрузки, но состояние выходов должно быть изменено одновременно (желательно через PORTn), иначе есть риск спалить ногу при её закорачивании на другую во время переключения. Либо делать ногу входом (INPUT), вместо подачи на неё низкого (LOW) сигнала. В этом случае опасность спалить ноги отсутствует.

Помехи и защита от них

Если в одной цепи питания с Ардуино стоят мощные потребители, такие как сервоприводы, адресные светодиодные ленты, модули реле и прочее, на линии питания могут возникать помехи, приводящие к сильным шумам измерений с АЦП, а более мощные помехи могут дергать прерывания и даже менять состояния пинов, нарушая связь по различным интерфейсам связи и внося ошибки в показания датчиков, выводя чушь на дисплеи, а иногда дело может доходить до перезагрузки контроллера или его зависания. Некоторые модули также могут зависать, перезагружаться и сбоить при плохом питании, например bluetooth модуль спокойно может зависнуть и висеть до полной перезагрузки системы, а радиомодули rf24 вообще не будут работать при “шумном” питании.

Более того, помеха может прийти откуда не ждали – по воздуху, например от электродвигателя, индуктивный выброс ловится проводами и делает с системой всякое. Что же делать? “Большие дяди” в реальных промышленных устройствах делают очень много для защиты от помех, этому посвящены целые книги и диссертации. Мы с вами рассмотрим самое простое, что можно сделать дома на коленке.

  • Питать логическую часть (Ардуино, слаботочные датчики и модули) от отдельного малошумящего блока питания 5V, а ещё лучше питаться в пин Vin от блока питания на 7-12V, так как линейный стабилизатор даёт очень хорошее ровное напряжение. Для корректной работы устройств, питающихся отдельно (драйверы моторов, приводы) нужно соединить земли Ардуино и всех внешних устройств;
  • Поставить конденсаторы по питанию платы, максимально близко к пинам 5V и GND: электролит 6.3V 470 uF (мкФ) и керамический на 0.1-1 мкФ. Это сгладит помехи даже от сервоприводов;
  • У “выносных” на проводах элементах системы (кнопки, крутилки, датчики) скручивать провода в косичку, преимущественно с землёй. А ещё лучше использовать экранированные провода, экран естественно будет GND. Таким образом защищаемся от электромагнитных наводок;
  • Соединять все земли одним толстым проводом и по возможности заземлять на центральное заземление;
  • Металлический и заземленный корпус устройства (или просто обернутый фольгой 🙂 ), на который заземлены все компоненты схемы – залог полного отсутствия помех и наводок по воздуху.

На практике самая подлая помеха обычно приходит при коммутации индуктивной нагрузки при помощи электромагнитного реле: от такой помехи очень сложно защититься, потому что приходит она по земле, то есть вас не спасёт даже раздельное питание проекта. Что делать?

  • Для цепей постоянного тока обязательно ставить мощный диод обратно-параллельно нагрузке, максимально близко к клеммам реле. Диод примет (замкнёт) на себя индуктивный выброс от мотора/катушки;
  • Туда же, на клеммы реле, можно поставить RC цепочку, называемую в этом случае искрогасящей: резистор 39 Ом 0.5 Вт, конденсатор 0.1 мкФ 400V (для цепи 220В);
  • Для сетей переменного тока использовать твердотельное (SSR) реле с детектором нуля (Zero-cross detector), они же называются “бесшумные” реле. Если в цепи переменного тока вместо реле стоит симистор с оптопарой, то оптопару нужно использовать опять же с детектором нуля, такая оптопара, как и SSR zero-cross будут отключать нагрузку в тот момент, когда напряжение в сети переходит через ноль, это максимально уменьшает все выбросы.

Подробнее об искрогасящих цепях можно почитать вот в этой методичке

Главный Глупый Вопрос

У новичков в электронике, которые не знают закон Ома, очень часто возникают вопросы вида: “а каким током можно питать Ардуино“, “какой ток можно подать на Ардуино“, “не сгорит ли моя Ардуина от от блока питания 12V 10A“, “сколько Ампер можно подавать на Arduino” и прочую чушь. Запомните: вы не можете подать Амперы, вы можете подать только Вольты, а устройство возьмёт столько Ампер, сколько ему нужно. В случае с Arduino – голая плата возьмёт 20-22 мА, хоть от пина 5V, хоть от Vin. Ток, который указан на блоке питания, это максимальный ток, который БП может отдать без повреждения/перегрева/просадки напряжения. Беспокоиться стоит не об Arduino, а об остальном железе, которое стоит в схеме и питается от блока питания, а также о самом блоке питания, который может не вывезти вашу нагрузку (мотор, светодиоды, обогреватель). Общий ток потребления компонентов не должен превышать возможностей источника питания, вот в чём дело. А будь блок питания хоть на 200 Ампер – компоненты возьмут ровно столько, сколько им нужно, и у вас останется “запас по току” для подключения других. Если устройство питается напряжением, то запомните про максимальный ток источника питания очень простую мысль: кашу маслом не испортишь.

Важные страницы

  • Каталог ссылок на дешёвые Ардуины, датчики, модули и прочие железки с AliExpress у проверенных продавцов
  • Подборка библиотек для Arduino, самых интересных и полезных, официальных и не очень
  • Полная документация по языку Ардуино, все встроенные функции и макро, все доступные типы данных
  • Сборник полезных алгоритмов для написания скетчей: структура кода, таймеры, фильтры, парсинг данных
  • Видео уроки по программированию Arduino с канала “Заметки Ардуинщика” – одни из самых подробных в рунете

Ардуино – одна из популярнейших систем упрощенного проектирования материнских плат для инженеров. Такому статусу она обязана своей простоте, относительно программной и аппаратной составляющей, ведь что первое, что второе – уже предоставляется пользователю на блюдечке, а ему остается лишь скомбинировать их по своему желанию. Получается такой конструктор, с целым рядом микроконтроллеров, под различные ситуации, что также увеличивает вариативность его применения.

Давайте же разберёмся в одной из основ создания проектов, а именно, как подключать на Ардуино нано питание и с какими нюансами вы столкнетесь по ходу этого процесса.

Способы питания Ардуино

Как уже упоминалось, система крайне вариативна, и это в ней заложено самими создателями. А соответственно, она должна быть готова к разным ситуациям и вариантам эксплуатации, чтобы «неловкий» пользователь не сломал что-то ненароком. Или, что происходит чаще, ему не приходилось самостоятельно проектировать материнскую плату под нюансы каждой системы.

Отклоняясь от темы, упомянем, что последнее всё же приходится делать, и, создавая полностью авторские разработки, вам придется докупать резисторы, транзисторы и прочую утварь, но в большинстве случаев – такой подход архаичен и в нем нет необходимости.

А всё дело в том, что на Ардуино питание выстроено специальным образом, позволяющим работать с различными источниками питания, а соответственно, и с некоторой областью характеристик тока, вместо четких значений у аналогов системы. Именно этим питание Аrduino nano и подкупает большинство новичков, а вот более продвинутым пользователям такое решение кажется спорным и может вызывать в их сообществе множество дискуссий.

Почему так происходит, вы поймете сами, как только наработаете определённый опыт в проектировании систем и начнете делать более серьезные вещи, но к тому моменту, скорее всего, надобность в использовании Ардуино у вас и вовсе отпадет.

Если говорить более конкретно, то питание на Ардуино может подключаться через три различных источника:

  1. Mini В USB, когда вы тестируете проект на ПК. Это крайне важный и удобный момент, ведь нет необходимости, при программировании и тестировании вашего продукта, подводить ток дополнительно, что экономит силы. А наличие систем, позволяющих через такой источник регулировать характеристики тока, упрощает некоторые задачи.
  2. Непосредственно через нерегулируемые источники в 6-20 вольт. Это происходит через 30 пин, и подобно выходу на цифровой сигнал, данный вход воспринимает весь диапазон. Удобно в некоторых случаях, подробнее о которых вы можете узнать, когда начнете разбирать проекты на системе.
  3. Через регулируемые источники в 5 вольт. Это стандартный и часто используемый способ подавать питание на Аrduino uno. В нем есть небольшой недостаток, заключающийся в том, что вам потребуется как-то преобразовать входное напряжение к 5 вольтам, но решений данной задачи уже множество, и все их вы можете найти в открытом доступе на нашем сайте. Данный вход находится на 27 пине.

У нано лишь три входа, описанных выше, и это стоит учитывать при проектировании систем. Также учтите, что если одновременно подключиться к каждому, то плата на программном уровне выберет в качестве источника питания тот, у которого выше всего напряжение, а остальные заблокирует.

Удобство такого решения и объяснять не стоит. Внешние источники питания дополнительно стабилизируются при помощи LM1117IMPX-5.0 с 5В напряжения, а при подключении к компьютеру система начинает использовать диод Шоттки, чтобы регулировать поступающий ток (см. схему выше).

Характеристики питания для Ардуино

Итак, мы оговорили все способы, как подключить питание на Аrduino, и затронули характеристики последнего, которые необходимы, чтобы плата не сгорела и могла исправно выполнять поставленные задачи. Заранее стоит оговориться, что последнее, в принципе, маловероятно, так как, несмотря на то, что питание Ардуино от Ардуино может иметь различные характеристики, микроконтроллер всё же более строго относится к нему, чем это сделала бы какая-то «болванка», которой вы бы захотели его заменить.

Мы уже говорили, что у ограничений есть свои недостатки и достоинства, поэтому здесь вам придется самостоятельно решать, является ли такой подход удобным для вашего проекта или нет.

В любом случае, подключенное питание лучше регулировать под заданные характеристики по возможности, поэтому в документации некоторых проектов указывают, как правильно выстроить электросхему, чтобы конечный ток поступал в строго ограниченных количествах и регулировался в плане напряжения.

Последнее уже было упомянуто, и то, каким оно должно быть, мы уяснили, но как же сила тока? Ведь это не менее важный нюанс, который стоит заранее учитывать при создании сложных систем, особенно с большим количеством модулей. А последнего добра, в некоторых случаях, может быть действительно много.

Из-за этого и тяжело точно сказать, какое питание на Аrduino mini pro лучше подключать, по силе тока. Дело в том, что каждая мелочь, которую вы используете в проекте, потребляет определённое ограниченное количество электричества, зачастую указываемого в мА, поэтому здесь все расчеты исключительно индивидуальны и зависят от конкретного случая.

Схема подключения светодиода к Ардуино Нано

Новичкам об этом задумываться не приходится, ведь необходимое питание для Ардуино в мельчайших подробностях расписывается в гайдах, и ошибиться там крайне тяжело. Это необходимо затем, чтобы новый пользователь смог привыкнуть ко всем нюансам проектирования и архитектуры систем.

Ведь если у esp8266 питание от батарейки, то необходимо ещё проследить, чтобы не было его излишков. Если же вы собираетесь подключать питание esp8266 к индивидуальному проекту, аналогов которого в сети не нашли, то тут всё также не очень тяжело. Дело в том, что характеристики каждого модуля и каждой платы в подробностях расписываются в многочисленных мануалах, вам же достаточно будет воспользоваться несколькими законами электротехники и правильно спроектировать платформу, чтобы каждый элемент получал необходимые ему ресурсы.

Подключение питания

Подключать всё это можно непосредственно к пинам или, в случае тестирования системы, просто воспользоваться usb-портом. Система сама рассчитает, сколько ей необходимо, и внутренними силами преобразует входное напряжение к подходящим значениям.

Если же вы пользуетесь нерегулируемым и регулируемым источником, то достаточно припаять соответствующий провод к пину, и электричество спокойно потечет по плате.

В данной статье мы рассмотрим вопросы питания Ардуино и способы снижения потребления электроэнергии микроконтроллера на примере этой платформы. Тема становится актуальной в тех проектах, где устройство Arduino питается от аккумулятора, и одним из важных параметров является время автономной работы, а также для полностью автономных устройств, питающихся, например, от солнечных панелей.

Питание плат Arduino

Перед рассмотрением способов снижения электроэнергии стоит отметить, что энергоэффективность устройства повышается с понижением питающего напряжения. Большинство плат Arduino поддерживают входное напряжение до 12В, при этом сам микроконтроллер питается напряжением 5В. Таким образом, учитывая, что в большинстве плат Arduino установлены линейные регуляторы напряжения, получается, что при питании платы напряжением больше 5В, значительная часть мощности будет рассеиваться в тепло.

Пример потребления электроэнергии платой Arduino Mini Pro:

Питающее напряжение, В Ток, мА Потребляемая мощность, мВт
9 42 378
5 22 110
3.3 8 26.4

На нашем сайте вы можете найти описание схем энергопитания для плат Arduino Uno, Nano, Mega и Leonardo.

В рамках данной темы мы рассмотрим 4 основных метода снижения энергопотребления:

  • использование режимов энергосбережения;
  • использование библиотеки Narcoleptic;
  • выключение компонентов микроконтроллера;
  • снижение тактовой частоты;

Использование режимов энергосбережения.

Все микроконтроллеры AVR на которых основаны большинство плат Arduino поддерживают различные режимы энергосбережения. Рассмотрим такие режимы для микроконтроллера ATmega328P, на котором основаны платы Arduino UNO, Arduino Nano, Arduino Pro Mini и некоторые другие:

IDLE mode (режим ожидания)

В данном режиме приостанавливается только работа процессора, в то время как остальная периферия (интерфейсы ввода-вывода, таймеры, счетчики, компараторы, система прерываний) продолжает работать. Данный режим обеспечивает самое низкое снижение потребления энергии, но его преимущество в очень быстрой реакции на события, приводящие к пробуждению микроконтроллера. Выход из режима IDLE возможен как по внешнему, так и по внутреннему прерыванию.

Power-Down mode (режим глубокого сна)

Этот режим обеспечивает максимальное энергосбережение за счет отключения тактирования всех узлов микроконтроллера, работающих в синхронном режиме. В рабочем состоянии остаются только сторожевой таймер, система обработки внешних прерываний и блок сравнения адреса модуля TWI. Пробуждение из данного режима возможно в результате возникновения следующих прерываний: от сторожевого таймера, по совпадению адреса от интерфейса TWI, прерывание изменения уровня, или внешнего прерывания INT0 или INT1.

Power Save mode (режим энергосбережения)

Отличается от режима Power-Down тем, что таймер/счетчик 2 продолжает свою работу как в синхронном, так и в асинхронном режиме. Пробуждение из этого режима возможно теми же прерываниями что и из режима Power-Down, а также прерыванием от таймера/счетчика 2.

Standby mode (режим ожидания)

Этот режим идентичен режиму работы Power-Down, за исключением того, что продолжает работать тактовый генератор. За счет этого пробуждение микроконтроллера происходит гораздо быстрее.

Для того чтобы начать использовать данные режимы энергосбережения, необходимо подключить библиотеку sleep.h:

#include <avr/sleep.h>

После этого нам станут доступны две простые функции – set_sleep_mode(); и sleep_mode();.

С помощью функции set_sleep_mode(); происходит выбор необходимого режима энергосбережения. Соответственно есть 4 интересующих нас аргумента этой функции для каждого из рассмотренных режимов работы:

set_sleep_mode(SLEEP_MODE_IDLE); set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN); set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_SAVE); set_sleep_mode(SLEEP_MODE_STANDBY);

После того как был задан необходимый режим энергосбережения, мы можем воспользоваться функцией sleep_mode(); для перевода микроконтроллера в этот режим.

Как видно, ввести микроконтроллер в режим энергосбережения совсем несложно, но помимо этого его необходимо еще и выводить из этого режима для совершения полезной работы. Рассмотрим вариант использования прерывания от сторожевого таймера для этих целей. Для работы со сторожевым таймером необходимо подключить соответствующую библиотеку wdt.h:

#include <avr/wdt.h>

После этого в теле программы необходимо объявить функцию обработчика прерывания от сторожевого таймера:

ISR (WDT_vect) { }

Для работы со сторожевым таймером понадобятся две функции – wdt_enable(); и wdt_disable();.

Функция wdt_enable(); имеет один аргумент, устанавливающий интервал срабатывания сторожевого таймера. Для этого доступны 10 констант:

wdt_enable(WDTO_15MS); wdt_enable(WDTO_30MS); wdt_enable(WDTO_60MS); wdt_enable(WDTO_120MS); wdt_enable(WDTO_250MS); wdt_enable(WDTO_500MS); wdt_enable(WDTO_1S); wdt_enable(WDTO_2S); wdt_enable(WDTO_4S); wdt_enable(WDTO_8S);

Кроме этого, необходимо разрешить прерывание от сторожевого таймера. Это можно сделать с помощью установки бита WDIE регистра WDTCSR: WDTCSR |= (1 << WDIE);.

Рассмотрим пример программы, в котором будем просто моргать встроенным светодиодом с высокой энергоэффективностью:

#include <avr/sleep.h> #include <avr/wdt.h> void setup() { pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN); //выбираем в качестве режима энергосбережения Power-Down mode } void loop() { digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); //гасим светодиод wdt_enable(WDTO_1S); //устанавливаем таймер на 1 секунду WDTCSR |= (1 << WDIE); //разрешаем прерывание sleep_mode(); //переходим в режим сна, через секунду попадаем в функцию обработчика прерывания ISR (WDT_vect) digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); //зажигаем светодиод wdt_enable(WDTO_120MS); //устанавливаем таймер на 120 мс WDTCSR |= (1 << WDIE); //разрешаем прерывание sleep_mode(); //переходим в режим сна, через 120 мс попадаем в функцию обработчика прерывания ISR (WDT_vect) } ISR (WDT_vect) { wdt_disable(); //прерывание сработало, отключаем таймер, после чего продолжается выполнение основной программы }

Как видно, при каждом входе в режим сна, необходимо выполнять по 4 действия – включать таймер и устанавливать время его срабатывания, разрешать прерывание, входить в режим сна, и после выхода из него – отключать таймер. Кроме того, нет возможности устанавливать свои интервалы срабатывания таймера. Оба этих недостатка можно устранить если использовать библиотеку Narcoleptic.

Использование библиотеки Narcoleptic

Данную библиотеку создал Питер Кнайт, скачать ее можно по адресу https://code.google.com/p/narcoleptic/.

Эта библиотека позволяет вводить микроконтроллер в режим сна на определенное время с помощью одной функции – Narcoleptic.delay();. Аргументом данной функции является время в миллисекундах – используется точно так же как и стандартная функция delay();.

Рассмотрим ту же программу что и ранее, но с использованием данной библиотеки:

#include <Narcoleptic.h> void setup() { pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); Narcoleptic.delay(1000); digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); Narcoleptic.delay(120); }

Как видно, код стал значительно проще, и в случае, когда нужны простые паузы между полезными действиями – эта библиотека является самым простым и удобным решением.

Выключение компонентов микроконтроллера

Этот метод подойдет в случаях, когда микроконтроллер длительное время должен выполнять ряд определенных действий с одной и той же периферией.

Любой микроконтроллер представляет из себя набор различных модулей, и для всех модулей предусмотрена возможность включения и отключения питания.

Для того чтобы воспользоваться данным методом необходимо подключить библиотеку power.h:

#include <avr/power.h>

После этого нам будет доступен ряд функций для включения и отключения отдельных модулей периферии микроконтроллера:

Доступность данных функций будет определяться типом используемого микроконтроллера, и тем какая периферия в нем присутствует. Для того чтобы не изучать документацию на каждый конкретный контроллер, можно отключать при запуске всю периферию контроллера с помощью функции power_all_disable(), а затем отдельно включать необходимые модули.

Для примера давайте добавим в нашу первую программу отправку данных через Serial порт, а всю остальную периферию микроконтроллера отключим:

#include <avr/sleep.h> #include <avr/wdt.h> #include <avr/power.h> long int i = 0; void setup() { power_all_disable(); //отключаем всю периферию power_usart0_enable(); //включаем USART0 для Arduino Mega power_timer0_enable(); //включаем таймер 0 (он необходим для нормальной работы USART) Serial.begin(9600); //устанавливаем скорость Serial в 9600 бод pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN); } void loop() { i++; Serial.println(i); //Отправляем данные в Serial порт delay(10); //Ждем пока завершится отправка данных через USART, иначе контроллер перейдет в режим сна до того как данные успеют отправиться полностью digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); wdt_enable(WDTO_1S); WDTCSR |= (1 << WDIE); sleep_mode(); digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); wdt_enable(WDTO_120MS); WDTCSR |= (1 << WDIE); sleep_mode(); } ISR (WDT_vect) { wdt_disable(); }

Снижение тактовой частоты.

Потребление любого микроконтроллера сильно зависит от частоты его тактирования, и снижая ее, мы можем добиться значительного снижения энергопотребления. В микроконтроллерах AVR имеется возможность программного изменения предделителя частоты тактирования. А для простоты работы с ним мы будем использовать специальную библиотеку Prescaler.h, скачать которую можно по адресу https://github.com/fschaefer/Prescaler:

#include “Prescaler.h”

Изменение предделителя тактирования производится с помощью функции setClockPrescaler(); имеющей один аргумент, отвечающий за величину предделителя. Существует 9 констант в качестве аргументов для данной функции:

setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_1); setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_2); setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_4); setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_8); setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_16); setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_32); setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_64); setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_128); setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_256);

В зависимости от аргумента, данная функция снижает тактовую частоту в несколько раз (CLOCK_PRESCALER_16 означает что базовая тактовая частота микроконтроллера будет снижена в 16 раз).

Перед использованием данной функции, необходимо отметить, что правильность работы всей периферии сильно зависит от тактовой частоты, и при ее снижении – большинство функций микроконтроллера, завязанные на времени, будут работать неправильно (таймеры, PWM, USART, I2C и т.д.). Кроме того неправильно будут работать стандартные функции millis(); и delay();. Но данная библиотека предоставляет замену этим функциям в виде функций trueMillis(); и trueDelay();.

Рассмотрим вариант применения снижения тактовой частоты на примере работы с Serial интерфейсом:

#include «prescaler.h» int i = 0; void setup() { pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); Serial.begin(9600); setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_256); //Понижаем тактовую частоту в 256 раз } void loop() { digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); //включаем светодиод trueDelay(200); //ждем 200 мс с учетом пониженной частоты digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); //выключаем светодиод trueDelay(1000); //ждем 1 секунду с учетом пониженной частоты i++; if (i == 5) { //каждый 5 цикл отправляем данные в Serial порт setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_1); //Повышаем частоту тактирования до стандартной Serial.println(«I’m alive!»); //Отправляем данные delay(15); //Ждем пока данные отправятся setClockPrescaler(CLOCK_PRESCALER_256); //Обратно снижаем частоту тактирования i = 0; } }

Как видно, перед тем как использовать Serial порт, необходимо сначала повысить частоту тактирования до стандартной, и только потом отправлять данные. То же самое касается и приема данных – необходимо позаботиться о возвращении стандартной частоты тактирования еще до того, как данные будут отправлены на наш микроконтроллер, иначе они будут приняты неверно. То же касается и остальной периферии, завязанной на временных промежутках.

Таким образом, мы рассмотрели 4 различных способа снижения энергопотребления микроконтроллером во время его работы. Пробуйте комбинировать данные способы в своих проектах для достижения максимальной эффективности ваших устройств. Удачи!

Arduino Nano (рус. Ардуино Нано) – плата, которая работает на чипе ATmega328P и имеет минимальные размеры, которые лучше всего подходят для создания компактных устройств.

О плате

Ардуино Нано — это аналог Arduino Uno, которая также работает на чипе ATmega328P, но отличается формфактором платы, которая в 2-2,5 раза меньше, чем Уно (53 х 69 мм). Размеры подобны пачке сигарет, и позволяют легко собирать сложные схемы навесным монтажом, но после стадии создания макета идёт сборка действующих экземпляров, а для этого лучше подходит как раз Нано.

Размер Arduino Nano: 19 x 43 мм

Сравнение плат Arduino Uno и Arduino Nano

Отличие такой миниатюрной платы, заключается в отсутствии вынесенного гнезда для внешнего питания, но вместо него с легкостью можно подключиться напрямую к пинам. В плате используется чип FTDI FT232RL для USB-Serial преобразования и примененяется mini-USB кабель для связи с ардуино вместо стандартного. Связь с различными устройствами обеспечивают UART, I2C и SPI интерфейсы.

В остальном, способы взаимодействия и характеристики чипов совпадают с базовой моделью Уно, которая больше подходит для экспериментов, чем для реальных проектов. Нет более насущной проблемы для любителя электроники, чем желание красиво и компактно оформить своё устройство.

Платформа имеет контакты в виде пинов, поэтому ее легко устанавливать на макетную плату. Arduino Nano используется там где важна компактность, а возможностей Mini либо не хватает, либо не хочется заниматься пайкой.

Смотрите по теме: Индикатор уровня воды c помощью Arduino Nano

Характеристики Arduino Nano

Микроконтроллер Atmel ATmega168 или ATmega328
Рабочее напряжение (логическая уровень) 5 В
Входное напряжение (рекомендуемое) 7-12 В
Входное напряжение (предельное) 6-20 В
Цифровые Входы/Выходы 14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ)
Аналоговые входы 8
Постоянный ток через вход/выход 40 mAh с одного вывода и 500 mAh со всех выводов
Флеш-память 16 Кб (ATmega168) или 32 Кб (ATmega328) при этом 2 Кб используются для загрузчика
ОЗУ 1 Кб (ATmega168) или 2 Кб (ATmega328)
EEPROM 512 байт (ATmega168) или 1 Кб (ATmega328)
Тактовая частота 16 МГц
Размеры 1.85 см x 4.2 см

В первую очередь в разговоре о характеристиках нужно отметить, что Нано выпускается в различных версиях и самые распространённые:

  • Nano v.2;
  • Nano v.3.

Главное отличие – в самом микроконтроллере. Младшая версия использует Atmega168, Atmega328. Основные отличия чипов – это объём Flash-памяти:

  • mega 328: Flash-память – 32 кб, ПППЗУ – 1024 и ОЗУ – 2 кб;
  • mega 168: Flash-память – 16 кб, ПППЗУ – 512 и ОЗУ – 1 кб.

ПППЗУ — это перепрограммируемые запоминающее устройство.

Главный конкурент Arduino Nano по размеру – это Arduino Micro. В целом они похожи, но у «микро» интерфейс SPI разведен на другие пины, как и шина I2C, а также изменено количество выводов прерываний. В целом, платы похожи размерами, но различны соотношения сторон, а также некоторые схемотехнические нюансы.

Arduino Nano имеет 8 аналоговых входов, они могут использоваться как цифровой выход, 14 цифровых из которых 6 могут работать как широтно-импульсный модулятор (ШИМ), еще два задействованы под I2C и 3 под SPI.

В противоположном конце платы от разъёма микро-юсб расположена колодка Arudino ICSP для прошивки микроконтроллера.

ШИМ выходы и транзисторы помогут вам: регулировать обороты двигателя, яркость светодиодов, мощность нагревателей и многое другое. А аналоговые входы позволят читать значения с аналоговых датчиков, таких как:

  • фоторезисторы;
  • терморезисторы;
  • термопары;
  • измерители влажности;
  • датчики давления и другие.

Выходы Digital 2 и 3 могут быть использованы для внешних прерываний. Это такие сигналы, которые сообщают микроконтроллеру о каком-либо важном событии. По этим сигналам вызывается программа обработки прерывания и выполняются необходимые действия, например, выход из режима энергосбережения и выполнение вычислений.

На базе платы Nano получится отличный миниатюрный программатор Arduino ISP, для прошивки целого ряда контроллеров.

Питание модуля

Arduino Nano может работать с разных источников питания, его можно подключить как через Mini-B USB компьютера, или от обычного нерегулируемого 6-20 вольт (pin 30), или регулируемого 5 вольт (pin 27). Плата автоматически выберет питание с самым высоким напряжением.

  1. Через mini-USB или microUSB при подключении к компьютеру;
  2. Через внешний источник питания, напряжение 6-20В.

Внешнее питание стабилизируется благодаря LM1117IMPX-5.0 с напряжением 5В. Когда подключение происходит через USB используется диод Шоттки.

Распиновка Arduino Nano

У Arduino Nano распиновка выполнена так, как показано на картинке ниже:

Первые два вывода используются либо для связи по классическому последовательному интерфейсу с другим устройством, либо как порты для двоичных данных. В arduino nano распиновка 5…16 выводов, кроме указанных, имеет дополнительные функции:

Более подробная схема вводов-выводов на рисунке ниже (нажмите для увеличения):

Распиновка Arduino Nano

AIN0 и AIN1 – это входы быстродействующего аналогового компаратора. Кроме того, имеется 6 каналов с выходом широтно-импульсного модулятора (ШИМ). К тому же имеется большее число пинов, на которые могут быть переведены запросы прерываний.

Проблема с микроконтроллерами заключается в том, что при больших функциональных возможностях (ведь в них кроме процессора есть еще довольно богатый набор периферийных устройств) они имеют ограниченное число выводов. Разработчику тут есть над чем подумать уже на этапе составления принципиальной схемы, ведь его цель – максимально использовать устройство, в то же время не допуская конфликтов между функциями выводов.

Распиновка Arduino Nano 3.0

У Arduino Nano 3.0 распиновка не отличается от той схемы, что приведена выше, несмотря на другой контроллер. ATmega328 отличается от ATmega168 вдвое большим объемами памяти всех видов:

  • flash,
  • оперативной,
  • EEPROM.

Это позволяет улучшить ПО прошивки и загручика, а также дать пользователю больше возможностей для его прикладной задачи. Arduino nano v 3.0 распиновка может быть использована для программирования, но для этих целей используется отдельный разъем. Об этом ниже.

Принципиальная схема платы

Принципиальная схема платы ниже, нажмите для увеличения:

Схема Arduino Nano ISCP

Наконец, надо сказать о подключении программатора. Для программирования контроллеров Atmel, на котором собран модуль Arduino, используется интерфейс ICSP. Для Arduino Nano icsp распиновка выглядит выглядит следующим образом (см. верхнюю часть предыдущего рисунка):

Первый пин 6-контактного разъема имеет в основании форму квадратика и нумеруется по часовой стрелке, если смотреть сверху. Чтобы не возникало сомнений по порядку нумерации выводов коннектора, ниже приводится фрагмент принципиальной схемы платы Ардуино:

Этот разъем подключается к программатору с интерфейсом SPI (интерфейс последовательного программирования контроллеров Atmel). Кроме того, прошивка контроллера может меняться из среды программирования через кабель USB, так что приобретать программатор становится необязательным (он нужен только в том случае, если отсутствует программа загрузчика).

Интерфейсы связи

Arduino Nano поддерживает интерфейс I2C для связи с различными устройствами и периферией. Один из часто встречающихся способов применения – это связь с дисплеем через шину I2C. Благодаря особой технологии вы можете выводить наборы символов и данных на дисплей, используя всего лишь 2 пина, в Нано это пины D4 SDA) и D5 (SCL).

К Ардуино Нано подключение аналогично — используйте отмеченные ранее пины. Для работы с дисплеем вам понадобится библиотека, которую можно скачать ниже:

Код программы ниже:

#include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // установка адреса LCD на 0x27 для 16 символов и 2 строк void setup() { lcd.init(); // инициализация дисплея // Print a message to the LCD. lcd.backlight(); lcd.print(«Hello, world!»); } void loop() { }

Пример скетча — управление задней подсветкой модуля I2C LCD1602:

#include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> #if defined(ARDUINO) && ARDUINO >= 100 #define printByte(args) write(args); #else #define printByte(args) print(args,BYTE); #endif LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // установка адреса LCD на 0x27 для 16 символов и 2 строк void setup(){ lcd.init(); // инициализация дисплея lcd.backlight(); lcd.home(); lcd.print(«Hello world…»); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(«dfrobot.com»); } int backlightState = LOW; long previousMillis = 0; long interval = 1000; void loop(){ unsigned long currentMillis = millis(); if(currentMillis — previousMillis > interval) { previousMillis = currentMillis; if (backlightState == LOW) backlightState = HIGH; else backlightState = LOW; if(backlightState == HIGH) lcd.backlight(); else lcd.noBacklight(); } }

Работа с SPI требует два пина под передачу данных (master in и out):

  • для выбора системы, с которой идёт «общение» (SS или CS – crystal/system select),
  • сигнал тактирования SCLK.

На официальном сайте есть специальная библиотека для работы с ним. При написании программ не забудьте подключить её директивой:

#include SPI.h

Теперь можно организовывать систему связи.

Принципиальная схема контроллера

Полную схему можно скачать на нашем сайте здесь, а инструкцию можно скачать здесь.

Arduino Nano одна из самых маленьких полноценных версий плат Ардуино. По сути своей, она с точностью повторяет Arduino Uno, но имеет два главных отличия:

  1. Размеры платы.
  2. Связь платы UNO с компьютером осуществляется с помощью USB serial преобразователя на базе микроконтроллера типа Atmega8u.

На нано-плате использован преобразователь на базе ft232, однако более дешевые китайские версии используют другой способ связи с ПК Arduino Nano CH341. По сути, эти микросхемы являются основой для USB-UART конвертера.

Конструктор Arduino создан для любителей электроники и робототехники начального уровня, чтобы помочь им обойти сложности низкоуровнего программирования микроконтроллеров, где требуются знания инженера-профи и опыт. Да и монтажника высокого разряда тоже, особенно для новой версии платы.

Паковать крупные платы в большие корпуса в последние десятилетия стало моветоном. Микроконтроллеры слегка улучшили ситуацию тем, что схемы с их использованием стали значительно компактнее, к тому же повысилась простота повторения результата или конструкции.

Вместе с тем активное распространение Ардуино-плат для освоения разработки и проектирования устройств на микроконтроллерных системах породило новый виток в вопросе качества и эргономики.

Всего выпущено несколько платформ Arduino, Nano является одной из них, в миниатюрном исполнении. В то же время сохраняется легкость подключения при помощи разъемов с шагом выводов 2,54 мм, что важно для любительских экспериментов. Для программирования используется Arduino IDE (среда разработки) и язык высокого уровня, похожий на Си, а фактически это и есть C/C++, просто структура программы немного изменена. Вместо функции main() используются две другие: setup() и loop(). Компилятор сам создает из них остальное)

Достоинства. Функциональная маленькая плата Arduino Nano, ничуть не уступающая по функциям большой UNО, – дешевле, удобнее для монтажа и сборки миниатюрных устройств.

Конечно, нельзя забывать, что это все та же 8-битная Атмега, которая имеет свой потенциал, и нельзя возлагать на неё невозможное – используйте её там, где ей место, а именно в малой автоматизации без особых прецизионных задач.

Разработчику программы для Arduino приходится также иметь дело со схемотехникой подключаемых устройств. Он должен знать уровни допустимых токов и напряжений, обеспечивать защиту электроники при использовании деталей с большой индуктивностью (моторов, катушек реле). Ардуино объединяет две области знаний: электронику и программирование, основу для построения роботов (здесь немного не хватает еще механики).

Раз уж тут объединены программирование и электроника, то ключевой вещью в использовании модуля становится спецификация его выводов, или распиновка, как еще принято говорить. Выводы модуля можно классифицировать разными способами, поскольку их функции зависят от программной конфигурации контроллера. Кроме того, поскольку есть две версии модулей, один из них использует чип ATmega168, а другой ATmega328, то появляется вопрос, есть ли у них различия в подключении.

В каждом конкретном проекте назначение каждого пина конфигурируется программой пользователя. При запуске контроллера сначала выполняется инициализация регистров конфигурации. Поэтому беспокойства по поводу функций выводов в отлаженном устройстве быть не должно.

Конечно, наборы Ардуино (Arduino) не предназначены для разработки встраиваемых приложений, работающих с большой скоростью в ответственных случаях, поэтому при их использовании возможны косяки, тем более что пользователи еще только учатся.

Но как часть конструктора для изучения автоматизации и робототехники он играет важную роль в образовательных целях и способен привлечь в отрасль много будущих специалистов.

Arduino Nano V3.0 — Характеристики, распиновка, драйвера, описание платы

Платформа Arduino Nano (рус. Ардуино Нано) — открытая и компактная платформа с семейства Arduino, построенная на микроконтроллере ATmega328 (Arduino Nano 3.0) или ATmega168 (Arduino Nano 2.x), имеет небольшие размеры и может использоваться в лабораторных работах.

Arduino Nano — это уменьшенный аналог Arduino Uno, отличается формфактором платы, которая в 2-2.5 раза меньше (19 x 43 мм), чем Arduino Uno (53 х 69 мм), в отсутствии силового разъема постоянного тока и работе через кабель Mini-B USB. Платформа Nano имеет контакты в виде пинов, поэтому ее легко устанавливать на макетную плату.

На плате используется чип FTDI FT232RL для USB-Serial преобразования и применяется mini-USB кабель для связи с ардуино вместо стандартного. Связь с различными устройствами обеспечивают UART, I2C и SPI интерфейсы.

Характеристики Arduino Nano V3.x ATmega328


Микроконтроллер ATmega328P
Рабочее напряжение 5 В
Напряжение питания (рекомендуемое) 7-12 В
Напряжение питания (предельное) 6-20В
Цифровые входы/выходы 14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ)
Аналоговые входы 8
ШИМ (PWM) пины 6
Постоянный ток через вход/выход 40 мА
Максимальный выходной ток вывода 3.3V 50 мА
Flash-память 32 Кб из которых 2 Кб используются загрузчиком
SRAM 2 Кб
EEPROM 1 Кб
Тактовая частота 16 МГц
Встроенный светодиод 13
Длина 45.0 мм
Ширина 18.0 мм
Вес 7 г

Принципиальная схема

Arduino Nano CH340G V3.0

Этот вариант Ардуино-контроллера является миниатюрной версией Arduino UNO. Его 30 выводов полностью повторяют выводы UNO и имеют два дополнительных налоговых входа А6 и А7. USB-TTL мост CH340G и USB-mini разъем позволяют проводить полноценную отладку непосредственно из среды разработки. USB-мост CH340G требует установки на компьютер драйвера, который можно скачать .

Благодаря интерфейсу USB-UART реализован на базе микросхемы CH340G, данная версия Arduino Nano сильно дешевле, чем её аналог на базе микросхемы FT232RL.

Описание элементов платы Arduino Nano V3

  • USB Jack – разъем USB Mini-B для подключения устройств USB;
  • Analog Reference Pin – для определения опорного напряжения АЦП;
  • Ground – земля;
  • Digital Pins (2-13) – цифровые выводы;
  • TXD – пин передачи данных по UART;
  • RXD – пин приема данных по UART;
  • Reset Button – кнопка перезагрузки микроконтроллера;
  • ISCP (In-Circuit Serial Programmer) – контакты для перепрограммирования платы;
  • Microcontroller ATmega328P – микроконтроллер — главный элемент на плате;
  • Analog Input Pins (A0-A7) – аналоговые входы;
  • Vin – вход используется для подачи питания от внешнего источника;
  • Ground Pins – земля;
  • 5 Volt Power Pin – питание 5 В;
  • 3 Volt Power Pin – питание 3.3 В;
  • RST – вход для перезагрузки;
  • SMD Crystal – кварцевый резонатор (жарг. «кварц») — прибор, в котором пьезоэлектрический эффект и явление механического резонанса используются для построения высокодобротного резонансного элемента электронной схемы;
  • TX LED (White) – светодиод — индикатор отправления данных по UART;
  • RX LED (Red) – светодиод — индикатор приёма данных по UART;
  • Power LED (Blue) – светодиод — индикатор питания;
  • Pin 13 LED (Wellow) – подключенный светодиод к 13-му пину.

Описание пинов/Распиновка Arduino Nano

Каждый из 14 цифровых выводов Nano, используя функции pinMode(), digitalWrite(), и digitalRead(), может настраиваться как вход или выход. Выводы работают при напряжении 5 В. Каждый вывод имеет нагрузочный резистор 20-50 кОм и может пропускать до 40 мА. Некоторые выводы имеют особые функции:

  • Последовательная шина: 0 (RX) и 1 (TX). Выводы используются для получения (RX) и передачи (TX) данных TTL. Данные выводы подключены к соответствующим выводам микросхемы последовательной шины FTDI USB-to-TTL.
  • Внешнее прерывание: 2 и 3. Данные выводы могут быть сконфигурированы на вызов прерывания либо на младшем значении, либо на переднем или заднем фронте, или при изменении значения. Подробная информация находится в описании функции attachInterrupt().
  • ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10, и 11. Любой из выводов обеспечивает ШИМ с разрешением 8 бит при помощи функции analogWrite().
  • SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Посредством данных выводов осуществляется связь SPI, которая, хотя и поддерживается аппаратной частью, не включена в язык Arduino.
  • LED: 13. Встроенный светодиод, подключенный к цифровому выводу 13. Если значение на выводе имеет высокий потенциал, то светодиод горит.

На платформе Nano установлены 8 аналоговых входов, каждый разрешением 10 бит (т.е. может принимать 1024 различных значения). Стандартно выводы имеют диапазон измерения до 5 В относительно земли, тем не менее имеется возможность изменить верхний предел посредством функции analogReference(). Некоторые выводы имеют дополнительные функции:

  • I2C: A4 (SDA) и A5 (SCL). Посредством выводов осуществляется связь I2C (TWI). Для создания используется библиотека Wire.

Дополнительная пара выводов платформы:

  • AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Используется с функцией analogReference().
  • Reset. Низкий уровень сигнала на выводе перезагружает микроконтроллер. Обычно применяется для подключения кнопки перезагрузки на плате расширения, закрывающей доступ к кнопке на самой плате Arduino.

Питание Arduino Nano

Arduino Nano может получать питание через подключение Mini-B USB, или от нерегулируемого 6-20 В (вывод 30), или регулируемого 5 В (вывод 27), внешнего источника питания. Автоматически выбирается источник с самым высоким напряжением.

Микросхема FTDI FT232RL (или CH340G) получает питание, только если сама платформа запитана от USB. Таким образом при работе от внешнего источника (не USB), будет отсутствовать напряжение 3.3 В, генерируемое микросхемой FTDI FT232RL (или CH340G), при этом светодиоды RX и TX мигаю только при наличие сигнала высокого уровня на выводах 0 и 1.

Установка драйверов

В Windows драйверы будут установлены автоматически, при подключении платы, если вы использовали установщик. Если вы загрузили и распаковали Zip архив или по какой-то причине плата неправильно распознана, выполните приведенную ниже процедуру.

  • Нажмите на меню «Пуск» и откройте панель управления.
  • Перейдите в раздел «Система и безопасность» (System and Security). Затем нажмите «Система» (System). Затем откройте диспетчер устройств (Device manager).
  • Посмотрите под Порты (COM и LPT) (Ports (COM & LPT)). Вы должны увидеть открытый порт с именем «FT232R USB UART». Если раздел COM и LPT отсутствует, просмотрите раздел «Другие устройства», «Неизвестное устройство».
  • Щелкните правой кнопкой мыши по порту FT232R USB UART и выберите опцию «Обновить драйверы…».
  • Затем выберите опцию «Выполнить поиск драйверов на этом компьютере».
  • Наконец, найдите каталог FTDI USB Drivers, который находится в папке «Drivers» программы Arduino.
  • После этого Windows завершит установку драйвера.

Выбор платы и порта

Откройте Arduino IDE. Из меню Tools>Board выбирается Arduino Nano.

Выберите микроконтроллер, на базе которого сделана ваша плата. Для Arduino Nano V3.x — это ATmega328P, а для Arduino Nano V2.x — ATmega128.

Выберите последовательный порт платы в меню Tools>Port. Скорее всего, это COM3 или выше (в моём случае — это COM5).

Если у вас модель Arduino Nano CH340G, то лучше использовать программатор Arduino as ISP.

Материалы

Ардуино Нано: распиновка, характеристики

Плата Arduino Nano — это одна из самых популярных платформ для создания автоматики в домашних условиях. Nano завоевала свою популярность среди радиолюбителей благодаря своим миниатюрным размерам, сопоставимых с флэшкой. Разберем подробно объем памяти, количество портов, схему, прошивку Ардуино Нано и другие характеристики, которые не уступают флагманскому продукту — Arduino UNO.

Распиновка Arduino NANO v3

Главное отличие этой миниатюрной платы, заключается в отсутствии гнезда для внешнего источника питания, вместо этого используются VIN. Когда речь идет о создании миниатюрного устройства, то размер Arduino Nano v3 ATmega328 / ATmega168 играет решающую роль при выборе платформы. При этом, Ардуино УНО — это более удобная платформа для старта и начала изучения микроконтроллеров.

Arduino Nano распиновка платы на русском, ICSP

Платы могут выпускаться в двух вариантах — с припаянными ножками и без (ножки обычно идут в комплекте). Платы без ножек будет намного удобнее использовать в проектах на Ардуино, припаивая к портам платы провода напрямую. Платы с ножками можно устанавливать на макетных платах, используя для соединения с датчиками и модулями коннекторы (провода «папа-папа» и «папа-мама»).

Характеристики платы Arduino NANO

  • Микроконтроллер: ATmega328
  • Тактовая частота: 16 МГц
  • Напряжение логических уровней: 5 В
  • Входное напряжение питания: 7–12 В
  • Портов ввода-вывода общего назначения: 22
  • Максимальный ток с пина ввода-вывода: 40 мА
  • Максимальный выходной ток пина 3.3V: 50 мА
  • Максимальный выходной ток пина 5V: 800 мА
  • Портов с поддержкой ШИМ: 6
  • Портов, подключённых к АЦП: 8
  • Разрядность АЦП: 10 бит
  • Flash-память: 32 КБ
  • EEPROM-память: 1 КБ
  • SRAM-память: 2 КБ
  • Размер Arduino Nano: 18×45 мм

Arduino NANO: схема электрическая

Arduino Nano v3.0 CH340G принципиальная схема

Arduino NANO: порты ввода вывода, питание

Рабочее напряжение платы — 5В при подключении через кабель USB. В случае одновременного подключения внешнего источника, питание Arduino NANO v3 автоматически переключается на источник с большим напряжением. Рекомендуемое питание от батареек или другого источника от 7 до 12 В. Подача напряжения на пин 5V не допустимо — плата может сгореть, питание следует подавать через VIN.

Схема портов платы Arduino Nano v3.0 ch340g

NANO v3.0: питание от внешнего источника

5V – на пин выводится стабилизированное напряжение 5В
3.3V – на пин выводится стабилизированное напряжение 3.3 В
GND – вывод земли (заземление)
VIN – пин для подачи внешнего напряжения 7–12 В
IREF – пин информирования о рабочем напряжении платы

Arduino NANO v3.0 ch340g: прошивка, память

Программирование платы производится в среде Arduino IDE 1.8, которую можно бесплатно скачать на официальном сайте www.arduino.cc. Для подключения датчиков и модулей к Nano используются коннекторы, которые подключаются к портам на плате Ардуино. Чтобы быстро научиться работать с платформой, перейдите в раздел на нашем сайте «Уроки для начинающих» где представлены подробные инструкции.

Плата поддерживает три типа памяти:

Flash – память объемом 32 кБ для Arduino Nano ATmega328 и 16 кБ для Arduino Nano ATmega168, используется для хранения программы. Когда контроллер прошивается скетчем через USB, программа записывается именно во Flash – память.

SRAM память — это оперативная память платформы Ардуино объемом 2 кБ для ATmega328 и 1 кБ для ATmega168. SRAM память энерго-зависимая, при отключении источника питания от платы, все сохраненные ранее данные удалятся.

EEPROM — это энергонезависимая память объемом всего 1 кБ. Сюда можно записывать данные, которые при выключении питания не исчезнут. Минус EEPROM в ограничении циклов перезаписи — 100 000 раз по утверждениям производителя.

Измерение радиационного фона в домашних условиях позволяет контролировать уровень загрязнения помещения и окружающего пространства. Дозиметр радиации своими руками можно изготовить как с помощью простых подручных средств, так и с использованием современных технологий. Получившийся прибор не уступит в функциональности некоторым магазинным аналогам.

Можно ли сделать дозиметр своими руками

Самостоятельно довольно сложно собрать профессиональный многофункциональный прибор, который будет способен к измерению бета и гамма-излучения. Чаще всего под портативным дозиметром понимают устройство, способное показывать уровень заражения прилегающей территории радионуклидами.

Важно! Очень часто под дозиметром подразумевают радиометр. Второй прибор показывает именно степень заражения, а не общее количество содержащейся в воздухе радиации.

Получившийся в домашних условиях дозиметр получается не самым чувствительным, однако он способен указать на наличие критического уровня заражения. Несмотря на техническое несовершенство, устройство вполне может подойти в качестве страховки человеческой жизни в тяжелых условиях.

Как собрать дозиметр радиации своими руками

Существует большое количество схем по сбору портативного устройства для измерения радиационного фона. Для начинающих постигать основы радиотехники подойдут самые простые устройства на резисторах СБМ-20. Более опытные любители могут сконструировать дозиметр радиации своими руками с двух- или трехпроводным детектором, а также используя векторные или интегральные резисторы.

Независимо от выбора схемы будущего устройства, при его сборке стоит использовать несколько простых правил. Они позволят получить максимально качественный прибор, который будет безопасен для жизни и здоровья человека. Большинство экспертов советуют:

  1. Использование 400 вольтовых счетчиков. Если модуль рассчитан на 500 вольт, придется вносить дополнительные корректировки в настройки цепи.
  2. Перед началом использования прибора необходимо измерить его выходную мощность при помощи 10 Мом вольтметра. Оно должно составлять ровно 400 вольт. Стоит помнить, что несмотря на малую удельную мощность, при неправильной настройке конденсаторы могут нести опасность здоровью.
  3. Необходимо исключить возможность доступа к элементам, на которые подается высокое напряжение. Корпус должен плотно закрывать электрические приборы.
  4. Подключение всех узлов производится при отключенном питании и разряженных конденсаторах.

Несмотря на выбор схемы будущего устройства, общий принцип работы дозиметра радиации будет практически одинаковым. Он будет выдавать некоторое количество звуковых сигналов. При нормальном радиационном фоне этот показатель будет на уровне 30. Увеличенное количество сигналов говорит о значительном повышении уровня загрязнения окружающей среды.

Схема простого дозиметра своими руками за 3 минуты

Такой метод позволяет получить самодельный прибор для измерения радиации в максимально короткие сроки. Технология подразумевает минимальный набор навыков и самое простое оборудование.

Чтобы изготовить такое устройство, потребуется:

  • пластиковая бутылка;
  • консервная банка;
  • простой тестер;
  • 20 см медной или стальной проволоки;
  • транзистор кп303.

У жестяной банки удаляют верхнюю часть и слегка полируют края наждачной бумагой, чтобы не поранить руки. Бутылку обрезают под горлышко, оставляя около 10-15 см — она должна плотно входить в банку. В крышке делают 2 отверстия — в одно из них вставляют проволоку, чтобы она выходила на 1-2 см. После этого второй конец загибают и вставляют во вторую дырку.

Важно! Конец проволоки ни в коем случае не должен касаться дня жестяной банки.

Тестер выполняет роль измерительного прибора

Ножку транзистора прикручивают к получившейся петле. К его истоку и стоку подключают клеммы тестера. После этого можно приступать к непосредственной калибровке дозиметра. В качестве эталона используют лабораторные источники излучения.

Схема дозиметра своими руками на СБМ-20

Более продвинутые модели можно собрать, использовав специальные счетчики. СБМ-20 состоит из герметичной трубки — катода, сквозь который проходит анод в виде проволоки. Внутри полость наполнена газом — это обеспечивает оптимальную электропроводность.

Также для дозиметра радиации своими руками потребуется:

  • счетчик на 400 вольт СТС-5;
  • резистор до 2 вт;
  • керамические или бумажные конденсаторы.

Дозиметр состоит из двух пластиковых блоков — сетевого выпрямителя и индикатора. Их соединяют между собой разъемом. Сетевой выпрямитель собирают согласно схеме. Перед включением необходимо зарядить конденсаторы — для этого прибор включают в сеть на небольшой промежуток времени.

Важно! Устройство в сборе должно иметь закрытый блок с резисторами. Недопустимо прикасаться к их контактам голыми руками.

Каждый из блоков должен быть герметично укрыт в пластиковом корпусе

После зарядки к дозиметру подключают телефоны с высокими показателями сопротивления. При естественном природном уровне радиации аппарат будет регистрировать редкие телефонные сигналы. Загрязнение окружающего пространства повлечет более частые сигналы. Если дозиметр совсем замолчал — скорее всего, кончился заряд конденсаторов. Полностью заряженное устройство способно работать около 20 минут.

Дозиметр с двухпроводным детектором своими руками

Такой прибор отлично подойдет для улавливания значительных изменений радиации. Процесс изготовления такого дозиметра не доставит сложностей опытным радиолюбителям.

Для его сбора своими руками необходимо:

  • конденсатор проходной;
  • двухпроводной детектор;
  • 3 резистора;
  • одноканальный демпферный элемент;
  • пластиковый контейнер.

Двухпроводной детектор обеспечит лучшую чувствительность к перепадам радиации

Для конструкции не используют расширители, предпочитая им резонансные выпрямители. Демпфер ставят непосредственно после детектора для снижения амплитуды колебаний. За ним устанавливают проходной конденсатор — именно он определяет исходную дозу радиации. Изготовленный своими руками по такой технологии дозиметр будет более чувствительным к колебаниям радиации, однако потребует больше времени в сборке.

Дозиметр с трехпроводным детектором своими руками

Более сложные устройства относят уже к профессиональным приборам измерения. Они показывают не только уровень радиации, но и текущую мощность излучения. Задача сборки такого дозиметра может стать сложной даже для опытных радиолюбителей.

Важно! Детектор устанавливают лишь после закрепления всех проходных конденсаторов.

Для сборки используют электролитические резисторы закрытого типа и одноканальные демпферы. В выборе расширителей отдают предпочтение низкочастотным вариантам. Замер радиации выполняется только резонансными выпрямителями.

Дозиметр радиации на трехканальном детекторе позволяет замерять также мощность излучения

Мощность собранного своими руками дозиметра зависит от используемого выходного резистора. Отдельным моментом при сборке такого аппарата стоит отметить довольно частый отказ от использования стабилитронов — они являются причиной высоких погрешностей при измерении.

Как сделать самому дозиметр с векторными резисторами

Векторные элементы являются дополнением к более традиционным приборам с сетевыми детекторами. Основным отталкивающим фактором в изготовлении таких дозиметров радиации является итоговая цена основной запчасти — ее приобретение может вылиться в довольно внушительную сумму.

Векторные резисторы более дорогостоящие по сравнению с другими аналогами

Как и в случае с детекторными дозиметрами векторные резисторы устанавливают лишь после закрепления всех проходных конденсаторов. Число последних может варьироваться от одного до двух на одну модель в зависимости от желаемой мощности. Для нормальной работы необходимы конденсаторы объемом около 20 пФ.

Важно! При большом количестве проходных конденсаторов может значительно увеличиваться сопротивление, и, как следствие, итоговые погрешности.

После установки векторных резисторов в дозиметр радиации можно переходить к монтажу выпрямителя. Лучше всего использовать модели резонансного типа. Кроме того, эксперты говорят о возможности применения позиционных выпрямителей. После полного сбора устройства его помещают в пластиковый корпус и калибруют в лабораторных условиях.

Самодельный дозиметр с интегральными резисторами

Изготовленный по такой технологии прибор отличается высокими показателями чувствительности. Схема дозиметра радиации своими руками на микроконтроллере не представляет сложностей для опытных радиолюбителей. Встречаются как одноканальные, так и многоканальные модели.

Первым делом для изготовления дозиметра радиации своими руками необходимо подобрать корпус. Подойдет обычная пластиковая коробка соответствующих размеров. В нее устанавливают демпфер. Дальнейшая сборка совпадает с технологией изготовления прибора с векторными резисторами.

Особенностью интегральных резисторов является высокая точность измерения

Важной особенностью является установка конденсаторов после резисторов. В среднем понадобится около 3 элементов. Чувствительность конденсаторов напрямую зависит от используемого расширителя. После подбирается специальный счетчик двоичного типа. Их устанавливают непосредственно на сам детектор.

Дозиметр радиации своими руками — отличное решение, которое позволяет самостоятельно регистрировать увеличение уровня загрязнения радионуклидами. Изготовленный прибор позволит вовремя заметить смещение радиационного фона. Правильно сконструированное устройство может конкурировать с более технологичными и дорогостоящими магазинными аналогами.

Счетчик Гейгера — это просто

В связи с экологическими последствиями деятельности человека, связанной с атомной энергетикой, а также промышленностью (в том числе военной), использующую радиоактивные вещества как компонент или основу своей продукции изучение основ радиационной безопасности и радиационной дозиметрии становится сегодня достаточно актуальной темой. Помимо природных источников ионизирующего излучения с каждым годом все больше и больше появляется мест, загрязненных радиацией впоследствии человеческой деятельности. Таким образом, чтобы сохранить свое здоровье и здоровье своих близких необходимо знать степень зараженности той или иной местности или предметов и пищи. В этом может помочь дозиметр – прибор для измерения эффективной дозы или мощности ионизирующего излучения за некоторый промежуток времени.

Прежде чем приступать к изготовлению (или же покупке) данного устройства необходимо иметь представление о природе измеряемого параметра. Ионизирующее излучение (радиация) – это потоки фотонов, элементарных частиц или осколков деления атомов, способные ионизировать вещество. Разделяется на несколько видов. Альфа-излучение представляет собой поток альфа частиц – ядер гелия-4, альфа-частицы, рождающиеся при радиоактивном распаде, могут быть легко остановлены листом бумаги, поэтому опасность представляет в основном при попадании внутрь организма. Бета-излучение – это поток электронов, возникающих при бета-распаде, для защиты от бета-частиц энергией до 1 МэВ достаточно алюминиевой пластины толщиной в несколько миллиметров. Гамма-излучение обладает гораздо большей проникающей способностью, поскольку состоит из высокоэнергичных фотонов, не обладающих зарядом, для защиты эффективны тяжелые элементы (свинец и т.п.) слоем в несколько сантиметров. Проникающая способность всех видов ионизирующего излучения зависит от энергии.

Для регистрации ионизирующего излучения в основном используются счетчики Гейгера-Мюллера. Это простое и эффективное устройство обычно представляет собой цилиндр металлический или стеклянный металлизированный изнутри и тонкой металлической нити, натянутой по оси этого цилиндра, сам цилиндр наполняется разреженным газом. Принцип работы основан на ударной ионизации. При попадании на стенки счетчика ионизирующего излучения выбивают из него электроны, электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, приводящая к размножению первичных носителей. При достаточно большой напряженности поля энергии этих ионов становится достаточной, чтобы порождать вторичные лавины, способные поддерживать самостоятельный разряд, в результате чего ток через счетчик резко возрастает.

Не все счетчики Гейгера могут регистрировать все виды ионизирующего излучения. В основном они чувствительны к одному излучению – альфа, бета или гамма-излучению, но часто так же в некоторой степени могут регистрировать и другое излучение. Так, например, счетчик Гейгера СИ-8Б предназначен для регистрации мягкого бета-излучения (да, в зависимости от энергии частиц излучение может разделяться на мягкое и жесткое), однако данный датчик так же в некоторой степени чувствителен к альфа-излучению и к гамма-излучению.

Однако, приближаясь все-таки к конструкции статьи, наша задача сделать максимально простой, естественно портативный, счетчик Гейгера или вернее сказать дозиметр. Для изготовления этого устройства мне удалось раздобыть только СБМ-20. Этот счетчик Гейгера предназначен для регистрации жесткого бета- и гамма излучения. Как и большинство других счетчиков, СБМ-20 работает при напряжении 400 вольт.

Основные характеристики счетчика Гейгера-Мюллера СБМ-20 (таблица из справочника):

Данный счетчик обладает относительно невысокими показателями точности измерения ионизирующего излучения, но достаточными для определения превышения допустимой для человека дозы излучения. СБМ-20 применяется во многих бытовых дозиметрах в настоящее время. Для улучшения показателей часто используется сразу несколько трубок. А для увеличения точности измерения гамма-излучения дозиметры оснащаются фильтрами бета-излучения, в этом случае дозиметр регистрирует только гамма-излучение, но зато достаточно точно.

При измерении дозы радиации необходимо учитывать некоторые факторы, которые могут быть важны. Даже при полном отсутствии источников ионизирующего излучения счетчик Гейгера будет давать некоторое количество импульсов. Это так называемый собственный фон счетчика. Сюда так же относится несколько факторов: радиоактивное загрязнение материалов самого счетчика, спонтанная эмиссия электронов из катода счетчика и космическое излучение. Все это дает некоторое количество «лишних» импульсов в единицу времени.

Итак, схема простого дозиметра на основе счетчика Гейгера СБМ-20:

Схему собираю на макетной плате:

Схема не содержит дефицитных деталей (кроме, естественно, самого счетчика) и не содержит программируемых элементов (микроконтроллеров), что позволит собрать схему в течении короткого времени без особого труда. Однако такой дозиметр не содержит шкалы, и определять дозу радиации необходимо на слух по количеству щелчков. Такой вот классический вариант. Схема состоит из преобразователя напряжения 9 вольт – 400 вольт.

На микросхеме NE555 выполнен мультивибратор, частота работы которого составляет примерно 14 кГц. Для увеличения частоты работы можно уменьшить номинал резистора R1 примерно до 2,7 кОм. Это будет полезно, если выбранный вами дроссель (а может и изготовленный) будет издавать писк – при увеличении частоты работы писк исчезнет. Дроссель L1 необходим номиналом 1000 – 4000 мкГн. Быстрее всего можно найти подходящий дроссель в сгоревшей энергосберегающей лампочке. Такой дроссель и применен в схеме, на фото выше он намотан на сердечнике, которые обычно используют для изготовления импульсных трансформаторов. Транзистор T1 можно использовать любой другой полевой n-канальный с напряжением сток-исток не менее 400 вольт, а лучше больше. Такой преобразователь даст всего несколько миллиампер тока при напряжении 400 вольт, но для работы счетчика Гейгера этого хватит с головой несколько раз. После отключения питания от схемы на заряженном конденсаторе C3 схема будет работать еще примерно секунд 20-30, учитывая его небольшую емкость. Супрессор VD2 ограничивает напряжение на уровне 400 вольт. Конденсатор C3 необходимо использовать на напряжение не менее 400 — 450 вольт.

Далее схема состоит из непосредственно самого счетчика Гейгера RO1 и цепи «озвучивания» импульсов счетчика.

В качестве Ls1 можно использовать любой пьезодинамик или динамик. При отсутствии ионизирующего излучения ток через резисторы R2 – R4 не протекает (на фото на макетной плате пять резисторов, но общее их сопротивление соответствует схеме). Как только на счетчик Гейгера попадет соответствующая частица внутри датчика происходит ионизация газа и его сопротивление резко уменьшается вследствие чего возникает импульс тока. Конденсатор С4 отсекает постоянную часть и пропускает на динамик только импульс тока. Слышим щелчок.

В моем случае в качестве источника питания используется две аккумуляторных батареи от старых телефонов (две, так как необходимое питание должно быть более 5,5 вольт для запуска работы схемы в силу примененной элементной базы).

Итак, схема работает, изредка пощелкивает. Теперь как это использовать. Самый простой вариант – это пощелкивает немного – все хорошо, щелкает часто или вообще непрерывно – плохо. Другой вариант – это примерно подсчитываем количество импульсов за минуту и переводим количество щелчков в мкР/ч. Для этого из справочника необходимо взять значение чувствительности счетчика Гейгера. Однако в разных источника всегда немного разные цифры. В идеальном случае необходимо провести лабораторные замеры для выбранного счетчика Гейгера с эталонными источниками излучения. Так для СБМ-20 значение чувствительности варьируется в пределах от 60 до 78 имп/мкР по разным источникам и справочникам. Так вот, подсчитали количество импульсов за одну минуту, далее это число умножаем на 60 для аппроксимации числа импульсов за один час и все это разделить на чувствительность датчика, то есть на 60 или 78 или что у вас ближе к действительности получается и в итоге получаем значение в мкР/ч. Для более достоверного значения необходимо сделать несколько замеров и посчитать между ними среднеарифметическое значение. Верхний предел безопасного уровня радиации составляет примерно 20 — 25 мкР/ч. Допустимый уровень составляет примерно до 50 мкР/ч. В разных странах цифры могут отличаться.

P.S. На рассмотрение этой темы меня подтолкнула статья о концентрации газа радон, проникающего в помещения, воду и т.д. в различных регионах страны и его источниках.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
IC1 Программируемый таймер и осциллятор NE555 1 Поиск в Utsource В блокнот
T1 MOSFET-транзистор IRF710 1 Поиск в Utsource В блокнот
VD1 Выпрямительный диод 1N4007 1 Поиск в Utsource В блокнот
VD2 Защитный диод 1V5KE400CA 1 Поиск в Utsource В блокнот
C1, C2 Конденсатор 10 нФ 2 Поиск в Utsource В блокнот
C3 Электролитический конденсатор 2.7 мкФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
C4 Конденсатор 100 нФ 1 400В Поиск в Utsource В блокнот
R1 Резистор 4.7 кОм 1 Поиск в Utsource В блокнот
R2-R4 Резистор 3 МОм 3 Поиск в Utsource В блокнот
L1 Дроссель 3000 мкГн 1 Поиск в Utsource В блокнот
Bat1 Источник питания 9 В 1 Не менее 5,5 В Поиск в Utsource В блокнот
Ls1 Динамик 1 Поиск в Utsource В блокнот
RO1 Счетчик Гейгера СБМ-20 1 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Теги:

Для любителей побаловаться дозиметром есть такая статья.
Приведенная в данной статье схема приставки позволяет сделать из обычного мультиметра простой дозиметр, который удобен в эксплуатации и достаточно эффективен.
Как и в большинстве самодельных дозиметрах датчиком в данной приставке к мультиметру является счетчик Гейгера СБМ-20 или СТС-5. В качестве визуального индикатора применен цифровой мультиметр марки DT9208A, переведенный в режим подсчета импульсов. Питание данной схемы осуществляется от батареи типа «Крона» 9В, ток потребления составляет около 12 мА.
Описание простого дозиметра
Поскольку рабочее напряжение счетчика Гейгера составляет более 400 вольт, соответственно необходим повышающий преобразователь. В данной схеме он построен по схеме блокинг-генератора на элементах VT1, Тр1, С1, С4 и R1. С повышающей обмотки III трансформатора Т1 импульсное напряжение идет на выпрямитель, собранный на диодах VD1, VD2 и конденсатор С2.
Преобразователь поднимает напряжение до 420. ..460 В, поступающего непосредственно к аноду счетчика Гейгера BD1. Катод датчика подключен через цепь, сформированную параллельным подключением мультиметра и емкости С3. Мультиметр подсоединен гнездом «V, Hz» (напряжение, частота) и гнездом «СОМ» (общий).
При прохождении ионизированной частицы сквозь датчик BD1, внутри его происходит ионизация газа и, как следствие этого, на выходе появляется электрический импульс. Так как сопротивление цепи достаточно мало, то происходит неполная разрядка емкости СЗ и зарядка емкости С4. Если же ионизирующие частицы отсутствуют, то между электродами счетчика сопротивление большое и заряд емкости С4 спадает через входное сопротивление мультиметра, создавая импульс, который он и фиксирует.
Детали дозиметра
Транзистор может быть с любой буквой из серии КТ815 или КТ817. Конденсаторы СЗ, С2 — керамические или металлобумажные, с рабочим напряжением на напряжение не менее 600 и 400 В соответственно. Диоды можно применить любые из серии КД102.
Трансформатор намотан на броневом сердечнике типа Б22, марка феррита 2000НМ. Обмотка III имеет 700 витков, намотана она внавал проводом ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм. В процессе намотки примерно через каждые 100 витков необходимо проложить слой трансформаторной бумаги или фторопластовую ленту. После намотки обмотку снова необходимо заизолировать. Далее наматываются обмотки I и II вдвое сложенным проводом (по 14 витков), проводом ПЭВ-2 диаметром 0,2 и 0,4 мм соответственно. Средней точкой будет служить начало обмотки I и конец обмотки II.
В данном простом дозиметре скорость счета 24 имп/мин, что соответствует естественному радиационному фону, излучением примерно 18 мкР/час. Более точную калибровку дозиметра можно произвести экспериментально, используя заводской дозиметр..

В данной статье мы поговорим, как найти и купить распиновку Ардуино нано 3.0 на Алиэкспресс.

Nano представляет собой многофункциональный небольшой прибор, выполненный на базе микроконтроллера Arduino Nano 3.0. Оно адаптировано для использования с ракетными платами. По функционалу устройство чем-то напоминает Arduino Duemilanove и отличается от него по размер, отсутствию разъёма для питания, а также в нем используется другой тип кабеля USB. Arduino Nano 3.0 можно приобрести и на Алиэкспресс по очень выгодной цене.

Если с данной площадкой вы сталкиваетесь в первый раз, то рекомендуем почитать инструкцию для новичков — «Как правильно зарегистрироваться и пользоваться Алиэкспресс?».

Arduino Nano 3.0 на Алиэкспресс: каталог, фото

Ардуино Нано 3.0 на Алиэкспресс

Arduino Nano 3.0 это очень интересное для многих устройство. Оно имеет следующую характеристику:

Характеристика Arduino Nano 3.0

Теперь давайте поговорим о функциональности устройства более подробно.

  • Питание

Питание Arduino Nano происходит от внешних источников через разъём Mini-B USB. Кстати, к последним предъявляются определенные требования. При стабилизированном напряжении, его уровень должен составлять 5В, а при нестабилизированном 6-20В. Устройство автоматически выбирает самый оптимальный вариант, но обычно это тот, что имеет большее напряжение.

  • Память

Микроконтроллер обладает встроенной памятью на 32 КБ, 2 из них использует загрузчик. Кроме того, в него встроена оперативная память на 2 КБ и 512 Байт EEPROM (с ней работает соответствующая библиотека).

  • Входы и выходы

Модель Arduino Nano 3.0 имеет 14 выводов, работающих как вход-выход при включении некоторых функций — pinMode(), digitalWrite() и digitalReaf(). Рабочее напряжение составляет 5В, а наибольший потребляемый ток — 40А. Все выводы соединяются с резисторами внутри, имеющими номинал 20-50 кОм. Кроме основных, Arduino Nano 3.0 выполняет и другие функции:

  • Последовательность интерфейса
  • Внешние прерывания
  • ШИМ
  • Интерфейс SPI
  • Светодиод

Кроме всего прочего устройство имеет 8 аналоговых выходов, способных выдавать аналоговое напряжение в виде 10-битного числа с 1024 различными значениями.

  • Связь

Arduino Nano 3.0 даёт массу возможностей для связи с ПК, ещё одним таким же контроллером или другим. Модель имеет приёмопередатчик UART, которые даёт возможность связываться через последовательные интерфейсы через цифровые выводы.

Благодаря микросхеме FTDI FT232RL обеспечивается связь передатчика и USB-порта ПК. Кстати, если подключить Ардуино к компьютеру, то он может определиться в качестве виртуального COM-порта.

Программное обеспечение предусматривает специальную программу, которая позволяет считать и отправить на контроллер простую текстовую информацию.

Программируется микроконтроллер тоже с помощью специальной программы.

Посмотреть каталог

Arduino Nano 3.0 на Алиэкспресс: распродажи, скидки, бесплатная доставка

Алиэкспресс является крупнейшей китайской площадкой с самыми низкими ценами на товары. Более того, на большинство из них действует бесплатная доставка. Она, хоть и не очень много, но все же позволяет сэкономить. Хотя, придётся пожертвовать скоростью. Все же, если вы решили купить микроконтроллер Arduino Nano 3.0 без платы за доставку, то в каталоге с результатами поиска выберите фильтр «Бесплатная доставка»:

Бесплатная доставка с Алиэкспресс

Хорошую скидку можно получить за покупку товара с мобильного телефона. Для этого нужно установить мобильное приложение Алиэкспресс. Ещё здесь есть два интересных раздела «Мобильные бонусы» и «Халява». Конечно, описываемый товар в них вы вряд ли найдёте, но в них представлено немало интересного. В первом вам нужно собирать специальные монеты и обменивать их на скидки и купоны, а во втором можно выиграть неплохой товар и заплатить за него всего 1 цент.

На распродажах все же можно приобрести микроконтроллер по цене ниже обычной. Каждый день просматривайте разделы «Быстрые сделки», «Ликвидация брендов», «Скидки дня в Молле», «Почти даром» и «Горящие товары». Тут постоянно добавляются новые вещи и предоставляются на них отличные скидки.

Кроме того, не пропускайте большие распродажи, так как на них скидки могут доходить до 90%. Проходят они по специальному графику, найти который вы можете .

На главной странице Алиэкспресс отображаются в специальном блоке текущие и предстоящие акции:

Реклама на главной странице Алиэкспресс

Пользуйтесь кэшбеком, так как с его помощью вы можете экономить до 18% с каждой покупки. Получить его можно через специальные сервисы, описанные .

Arduino Nano 3.0 на Алиэкспресс: лучшие продавцы и магазины

Найти микроконтроллер Arduino Nano 3.0 на Алиэкспресс можно в разных магазинах, но лучшими из них являются:

  • GREAT WALL Electronics Co., Ltd.
  • Mega Semiconductor CO., Ltd.
  • 3C-top seller
  • ModuleFans
  • All ELECTRONICS MALL

Если вы решили сделать заказ у другого продавца, то советуем вам почитать статью «Рейтинг продавца на Алиэкспресс», чтобы понять, как правильно выбирать магазин для покупки.

Arduino Nano 3.0 на Алиэкспресс: отзывы

Всегда перед покупкой Arduino Nano 3.0 на Алиэкспресс и другого товара, изучайте отзывы о нем. Вот что говорят покупатели об интересующем на микроконтроллере:

Отзывы об Arduino Nano 3.0. Фото 1

Отзывы об Arduino Nano 3.0. Фото 2

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх