Linux за българи: Форуми

 Пускам настоящата тема с идеята да направя един по-обширен преглед на наличният под Linux софтуер за проектиране на електроника. Ще го направя в процес на работа така че това може да бъде интересно за любителите на електрониката - да им даде някои идеи или пък да понаучат нещо повече за проектирането на електронни устройства.  Всеки да се чувства поканен за участие, професионалист или любител всеки може да бъде от полза.
 Между другото не съм сигурен че това е точното място за тази тема така че ако не е - модераторите да я преместят.

 Ще започнем с проектирането на захранващо устройство. Най-разпространеният стандарт в промишлената електроника е 24V затова и нашето устройство ще бъде проектирано за това напрежение. Ще се спрем на мощност 70W (около 3А ток). Ще го реализираме на принципа на ключовото захранване (не съм сигурен за точното определение) на английски е известно като SMPS (switching mode power supply). Предимствата са: малки размери, малко тегло, голямо КПД. Като недостатъци - сложно като устройство съответно по-голяма вероятност от повреждане.

Ще започнем с проектирането на захранващо устройство. Най-разпространеният стандарт в промишлената електроника е 24V затова и нашето устройство ще бъде проектирано за това напрежение. Ще се спрем на мощност 70W (около 3А ток). Ще го реализираме на принципа на ключовото захранване (не съм сигурен за точното определение) на английски е известно като SMPS (switching mode power supply). Предимствата са: малки размери, малко тегло, голямо КПД. Като недостатъци - сложно като устройство съответно по-голяма вероятност от повреждане.

Да нямаш предвид импулсно захранване?

И аз си мисля, че става въпрос точно за импулсно захранване... Иначе идеята ми звучи интересна и ще следя темата с интерес..

Ще започнем с проектирането на захранващо устройство. Най-разпространеният стандарт в промишлената електроника е 24V затова и нашето устройство ще бъде проектирано за това напрежение. Ще се спрем на мощност 70W (около 3А ток). Ще го реализираме на принципа на ключовото захранване (не съм сигурен за точното определение) на английски е известно като SMPS (switching mode power supply). Предимствата са: малки размери, малко тегло, голямо КПД. Като недостатъци - сложно като устройство съответно по-голяма вероятност от повреждане.

Другата седмица ще пусна една схема на по-малко захранване 1А трансформаторно 24 волта. Имам и импулсно 2кW и 120 W, но трансформаторите са капризни и наказват лошо за малки грешки.
1А не е малък ток - 8 релета + контролер ги носи. Удобно е за малки автоматизации.

 Благодаря на колегите за поправките. Малко съм позабравил българската терминология, да, "импулсно захранване" е точното определение. Преди да започнем с проектирането предлагам да отделим малко време за запознаване с материята, смятам че малко теория няма да е излишна. Ето една блок-схема на един от най-разпространените типове импулсни захранвания - flyback SMPS (ще помоля колегите да помагат пак с терминологията).
 (http://img808.imageshack.us/img808/2573/smps.jpg)
Споменал съм най-важните модули, има още един важен модул - обратната връзка, него съм пропуснал но ще го разгледаме по-подробно при анализа на схемата.

Преди време в един IRC канал обсъждахме схема за регулиране на оборотите на маломощен постояннотоков електродвигател. По долу съм прикачил схемата която ползвахме. В момета работя с мой познат по оптимизиране на схемата за по-мощни двигатели (гоня мощност 300W). Проблема в момента е топлинните загуби които трябва да намалим за по-високо КПД и съответно по-дълга работа на акомулатор.
Сега малко обяснения :) ако на някой не му е ясно какво прави схемата де.
Диодът D5 служи за да "гаси" тока от самоиндукция, който се генерира от електромотора. NE555 е шим който генерира правоъгълни импилси с фиксирана честота. С помоща на R4, D1 и D4, се определя продължителността на положителната част на периода. D1и D4 са бурзи диоди за да осигурят максимално доближаване на минималната продължителност на положителния полупериод до 0 и максималната продължителност до 100%. Или с други думи R4, D1 и D4 регулират коесициента на запълване на импулса. T1 е транзистор който бива отпушен по време на положителния полипериод на импулса. С използвания в случая транзистор могат да се захранят електродвигатели с мощност до 7-8W (ток до 0.7A), но трябва да се сложи радиатор. За малки мощности може да се ползва и транзистор с по-нисък работен ток (TIP31 е с работен ток на колектора до 2.7А и работно напрежение 40V).

Преди време в един IRC канал обсъждахме схема за регулиране на оборотите на маломощен постояннотоков електродвигател. По долу съм прикачил схемата която ползвахме. В момета работя с мой познат по оптимизиране на схемата за по-мощни двигатели (гоня мощност 300W). Проблема в момента е топлинните загуби които трябва да намалим за по-високо КПД и съответно по-дълга работа на акомулатор.
Сега малко обяснения :) ако на някой не му е ясно какво прави схемата де.
Диодът D5 служи за да "гаси" тока от самоиндукция, който се генерира от електромотора. NE555 е шим който генерира правоъгълни импилси с фиксирана честота. С помоща на R4, D1 и D4, се определя продължителността на положителната част на периода. D1и D4 са бурзи диоди за да осигурят максимално доближаване на минималната продължителност на положителния полупериод до 0 и максималната продължителност до 100%. Или с други думи R4, D1 и D4 регулират коесициента на запълване на импулса. T1 е транзистор който бива отпушен по време на положителния полипериод на импулса. С използвания в случая транзистор могат да се захранят електродвигатели с мощност до 7-8W (ток до 0.7A), но трябва да се сложи радиатор. За малки мощности може да се ползва и транзистор с по-нисък работен ток (TIP31 е с работен ток на колектора до 2.7А и работно напрежение 40V).

Колега, не виждам връзката на схемата с темата. Иначе ще ти дам няколко съвета - този диод за какво си го сложил - да удължиш живота на колектора, или да предпазиш транзистора? Ако е за да пазиш транзистора е по-добре да го включиш паралелно на него. Обикновенно електродвигателите имат кондензатор или RC / LC група, които да гасят искренето. Транзисторът ти грее, защото e биполярен. Този тип транзистори имат високо съпротивление в отпушено състояние т.е. вместо ключ транзисторът ти става резистор. Замени биполярният транзистор с MOSFET на International Rectifier. Подбери си нещо със съпротивление в отпушено състояние <1 Ом и дори няма да имаш нужда от радиатор. Отделно тези транзистори са с вграден диод и отпада нуждата от външен такъв. С тази схема няма да успяваш да управляваш оборотите при променливо натоварване. Нужна ти е мостова схема .

 Да се върнем пак на темата. Блоковата схема е публикувана. Очаквам предложения за цяла схема или за отделните модули поне. Ще ми се да я проектираме без да използваме специализирани интегрални схеми. Ако до утре вечер няма предложения ще продължим с каквото аз си харесам.

Ами заглавието  на темата е "Линукс и електроника",  помислих, че иде реч за всякаква електроника. Точно това правим в момента което си посъветвал. Въпроса е, че липсата на свободно време си казва думата. Вече трета седмица си "доставям" електродвигателя. Не мога да намеря време да отида до село и да го взема. Но това е едно на ръка.
За импулсните захранвания, с какъв траф ще се работи? Някакъв закупен или сами ще си го навиваме, ако е вротия вариант да се разровя в "старите книги" и да намеря как се изчисляваха трафовете.

Ами заглавието  на темата е "Линукс и електроника",  помислих, че иде реч за всякаква електроника. Точно това правим в момента което си посъветвал. Въпроса е, че липсата на свободно време си казва думата. Вече трета седмица си "доставям" електродвигателя. Не мога да намеря време да отида до село и да го взема. Но това е едно на ръка.
За импулсните захранвания, с какъв траф ще се работи? Някакъв закупен или сами ще си го навиваме, ако е вротия вариант да се разровя в "старите книги" и да намеря как се изчисляваха трафовете.

 За трафа още нямам идея, но това са високочестотни трансформатори където стоманата не върши работа, трябва да са феритни, така че най-малкото магнитопровода трябва да се закупи. Ами заданието го знаеш, 24V 70W на вторичната, 90V-265V на първичната. Понеже работим със широк диапазон на първичното напрежение то КПД-то на този трансформатор ще бъде много ниско - около 70%. Ами включвай се като желаеш, пък аз ще ти помогна със схема за управлението на двигателя  :D

Ако е достатъчна честотата с която се пуска през трафа, да речем поне 20-30khz няма да има проблем с ниското кпд, но тази честота зависи от колко стабилен изход трябва да има и дали да може да се регулира или не, защото има китайски захранвания които пишат 12V 2A но като ги натовариш на 1.9А напрежението пада на 9V, тоест това трябва да се вземе в предвид колко е необходим стабилен изход и какви пулсации са допустими при максимално натоварване.

Ако е достатъчна честотата с която се пуска през трафа, да речем поне 20-30khz няма да има проблем с ниското кпд, но тази честота зависи от колко стабилен изход трябва да има и дали да може да се регулира или не, защото има китайски захранвания които пишат 12V 2A но като ги натовариш на 1.9А напрежението пада на 9V, тоест това трябва да се вземе в предвид колко е необходим стабилен изход и какви пулсации са допустими при максимално натоварване.

Aми захранването ще има обратна връзка, всъщност тя е в основата на flyback импулсните захранвания и при по-голямо натоварване изходното напрежение се отрегулирва с по-голям ток на първичната намотка чрез промяна на широчината на импулсите. Тези захранвания са доста прецизни и чак такива отклонения за които споменаваш са недопустими.

 пп исках да добавя още - съвременните импулсни захранвания работят с честоти над 100 kHz. Затова преди да се спрем на магнитопровода трябва да уточним схемата, защото има различни магнитопроводи за различни натоварвания и честоти, обикновенно се определят в Хенри.

Колкото е повече честотата, захранването е по-стабилно при по-големи токове, но пада не зависи само от компенсацията на PWM а и от магнитопровода.
Със 100khz може спокойно да се ходи на мощност от 400-500W, за това щом е 100khz предлагам да има възможност да се избира напрежението на изхода поне на стъпала 3.3, 5, 12 и 24V, това няма да усложни много схемата за компенсация на PWM, както и да стане на 2 стъпала 1-вото да прехвърли необходимата мощност за разделяне примерно на 48V, а 2-рото да регулира изхода за да може да не се използват много омни MOS транзистори за голямо напрежение, както и да се осигури по-голяма шумоустойчивост на изходния канал.

п.п. Другото особено дали е необходима и отрицателна съставяща, защото трудно се реализира при импулсни захранвания (удвоява доста от елементите)

 Колеги, вижте на какво попаднах - http://www.poweresim.com/ -това е сайт, който автоматично изчислява вашата схема. След като въведете заданието ви се предлагат 10-ина схемни решения. Особенно ми хареса това, което съм прикачил. Това е и моето предложение (може би трябва да опростя малко обратната връзка, иначе останалата част си е перфектна). Очаквам и други предложения, накрая ще отчетем плюсове и минуси и ще продължим с най-удачната.

Колкото е повече честотата, захранването е по-стабилно при по-големи токове, но пада не зависи само от компенсацията на PWM а и от магнитопровода.
Със 100khz може спокойно да се ходи на мощност от 400-500W, за това щом е 100khz предлагам да има възможност да се избира напрежението на изхода поне на стъпала 3.3, 5, 12 и 24V, това няма да усложни много схемата за компенсация на PWM, както и да стане на 2 стъпала 1-вото да прехвърли необходимата мощност за разделяне примерно на 48V, а 2-рото да регулира изхода за да може да не се използват много омни MOS транзистори за голямо напрежение, както и да се осигури по-голяма шумоустойчивост на изходния канал.

п.п. Другото особено дали е необходима и отрицателна съставяща, защото трудно се реализира при импулсни захранвания (удвоява доста от елементите)

 Ами доколкото знам честотата я повишават за да намалят размерите. Ако обърнеш внимание на схемата, която съм предложил (графиките под нея) - тя работи на около 60кHz при 220V. Проблем няма да добавим няколко намотки за различни напрежения, но това ще усложни трансформатора. Всеки, който желае да изкара напрежение различно от 24V на изхода може да си добави допълнителен стабилизатор на напрежение.

не казвам да има 2 трафа а
едно грубо без да има значение точно колко волта е(около 48), лесно се прави дори и без обратна връзка с един таймер който ще повиши честотата и трафа ще направи разделение (ще стане с по-тънък проводник което ще бъде и по-малко по размери трафчето за разделяне защото са скъпи), а второто ниво ще регулира напрежението без значение от тока защото с обикновен стабилизатор повече от 1A трудно се вадят а и все пак работи линейно което ще намали КПД-то значително, за това казвам на 2 стъпала, обратната връзка става малка, само колкото да регулира MOS-а който вече на сравнително ниско напрежение, а и ще е по-лесно да се добавят допълнителни стъпала за вадене на няколко напрежения едновременно когато е необходимо.

не казвам да има 2 трафа а
едно грубо без да има значение точно колко волта е(около 48), лесно се прави дори и без обратна връзка с един таймер който ще повиши честотата и трафа ще направи разделение (ще стане с по-тънък проводник което ще бъде и по-малко по размери трафчето за разделяне защото са скъпи), а второто ниво ще регулира напрежението без значение от тока защото с обикновен стабилизатор повече от 1A трудно се вадят а и все пак работи линейно което ще намали КПД-то значително, за това казвам на 2 стъпала, обратната връзка става малка, само колкото да регулира MOS-а който вече на сравнително ниско напрежение, а и ще е по-лесно да се добавят допълнителни стъпала за вадене на няколко напрежения едновременно когато е необходимо.

 Ами скицирай схемата и я пусни като предложение

 Времето изтече колеги. Продължавам със схемата, която съм избрал.

 Здравейте отново! Мисля че споменах по-напред че смятам да започна проекта с gEDA. Ето и първи впечатления от работата с продукта: инсталирах го като използвах Applications - Ubuntu Software Centre, ако напишете в полето за търсене gEDA ще излезе всичко необходимо. Инсталирах следните програми: gEDA Atribute Editor, gEDA Schematic Editor, gEDA Schematic -> PCB Project, Gerbv Gerber File Viewer, PCB Designer. След инсталацията на първият продукт ми се създаде допълнително меню Applications - Electronics, което ме изненада приятно - все пак в Ubuntu отделят специално внимание на електрониката. За сравнение в настоящия форум скромната ми темичка беше захвърлена в подфорум "Нетехнически теми" (thank you mara, thank you bop)! След като започнах работа по схемата, gEDA Schematic Editor ми се стори много странен. Нищо не беше на мястото си. Владея добре Altium (Protel), Orcad и доста други не толкова известни програми, но това е коренно различно от всичко използвано от мен досега.

 пп да спомена само че Gerbv го има и за Windows и е един от най-мощните безплатни продукти за едит на гербер файлове. Ползвал съм го и съм много доволен от него.

Както и да е, след половинасова работа посвикнах, дори започнах да откривам доста предимства като възможността за бързо и удобно създаване на компоненти. Не съм очаквал да има голям библиотечен набор от компоненти, но имаше достатъчно като за начало. Наложи се да създам символ за моят трансформатор. Най-бързиат и мързелашки начин ми се стори да преработя някакъв готов символ. Намерих един трансформатор близък до моя, преработих го и го записах като отделен символ в директорията, където си създадох файла за проекта. За да го направя видим в списъкът със символи трябваше да редактирам файлът /etc/gEDA/system-gafrc добавяйки следният ред: (component-library "/media/Store 2/Work/gEDA/gEDA Library") , където в кавичките е пътят към моята новосъздадена директория с библиотечни символи. Мисля че е добра практика наред със схемата и платката да се предоставят и новосъздадените символи, а също и останалите стандартни, които са използвани.
 

Защо не хвърлиш един поглед на Kicad ($2). Включва всичко необходимо за един проект.
Ето и Туториал с който много лесно ще се ориентираш как се борави с приложението - част 1 ($2) и част 2 ($2)

А най-важното - върви на всякаква ОС :)

Относно симулациите на схеми има много хубава програма - qucs.

http://qucs.sourceforge.net/screenshots.html

Използват вграден техен форк на spice. Чертаеш схемата - на самият лист може да слагаш блок в който задаваш симулациите. Може да слагаш сонди по схемата, където да гледаш резултатите от симулациите. Абе много културно е направено. Средата е изцяло интегрирана и не е нужно по подобие на стандартният конзолен spice да пускаш много програми. Не е в Геда проекта...


На сайта има много примери на схеми заедно със симулациите и по тях меже да се ориентираш за синтаксиса и как се работи. Преди доста време я пробвах с разни прости схеми, пусках  'transient' и 'small signal' симулации и всичко излизаше както трябва.

Ей, victim70, виж към какво ме упътиха:

http://www.picocomputing.com/ex_series.html


Доколкото разбрах, PCI-e вариантите решавали наготово разни грозни хардуерни проблеми като ти оставяли да мислиш предимно върху VHDL нещата (или поне така ми обясниха).

Проблемът е че цената е доста солена...излиза малко повече, отколкото да си купя нова десктоп система.

Имаш ли наблюдения върху тези джаджи?

Защо не хвърлиш един поглед на Kicad ($2). Включва всичко необходимо за един проект.
Ето и Туториал с който много лесно ще се ориентираш как се борави с приложението - част 1 ($2) и част 2 ($2)

А най-важното - върви на всякаква ОС :)

 Аз го имам инсталиран, ама мисля да направя преглед по-нататък. Ще завърша този проект с gEDA, смятам да му отделя малко внимание. Ясно е че kicad е по-добър, освен това голямо предимство е че върви на различни ОС

Относно симулациите на схеми има много хубава програма - qucs.

http://qucs.sourceforge.net/screenshots.html

Използват вграден техен форк на spice. Чертаеш схемата - на самият лист може да слагаш блок в който задаваш симулациите. Може да слагаш сонди по схемата, където да гледаш резултатите от симулациите. Абе много културно е направено. Средата е изцяло интегрирана и не е нужно по подобие на стандартният конзолен spice да пускаш много програми. Не е в Геда проекта...


На сайта има много примери на схеми заедно със симулациите и по тях меже да се ориентираш за синтаксиса и как се работи. Преди доста време я пробвах с разни прости схеми, пусках  'transient' и 'small signal' симулации и всичко излизаше както трябва.

 Изглежда интересно, довечера ще го изпробвам че в момента съм на работа. Тази програма също върви на различни ОС

...