Электроника

Прошло 4 месяца с написания предыдущей статьи, за это время произошло довольно много нового как по технической части, так и по позиционированию девайса.

Напомню какие требования к девайсу я поставил, когда начинал разработку:

• Устройство должно имитировать гитару с 6-ю струнами и 12-ю ладами на грифе

• Должно быть компактным, в идеале складным, чтобы можно было брать его с собой куда угодно

• Должно подключаться ко всем популярным осям Android, IOS, Windows, Linux, MacOS и определяться там как MIDI устройство без каких-либо драйверов

• Работа от аккумулятора

• Подключение должно производиться без проводов по Bluetooth Low Energy (но раз уж там будет USB разъем для зарядки, то и по проводу пусть тоже подключается)

• Возможность сразу начать играть, без необходимости в долгих тренировках по адаптации кистевых связок

• На каждой струне и каждом элементе грифа должно быть по светодиоду, чтобы можно было запустить табулатуру мелодии, и гитара сама показывала куда нужно прикладывать руки

• Возможность использования основных техник игры на гитаре: hummer on, pull off, slide, vibrato

• Задержка передачи midi команд не более 10мс

• Все должно собираться из подручных материалов без сложных техпроцессов и дорогой электроники

Реализовать мне все это удалось, и даже больше. Был дополнительно интегрирован акселерометр для управления параметрами фильтрации звука наклоном гитары и вибромотор (правда, я до сих пор не придумал зачем).

На момент написания предыдущей статьи выглядело оно так:

Было принято решение пытаться делать стартап и выходить на кикстартер.

И так, что было дальше?

Следующим шагом стал стандартный этап поиска pre-seed раунда инвестирования. Деньги нужны были на доработку и изготовление нового прототипа, проведения пиар кампании и оплату юридических манипуляций (для участия на кикстартере необходимо юр. лицо в США со всеми вытекающими организационными тратами). Эту задачу нам с моим партнером, отвечающим за бизнес процессы, удалось решить за 2 месяца.

Позиционирование

Для подтверждения полезности продукта и его функционала мы решили провести встречи со всеми Питерскими и Московскими музыкантами, с которыми смогли связаться, и заодно поснимать видеороликов для соц сетей.

Профессиональные гитаристы отнеслись к девайсу ожидаемо скептически. И я их полностью понимаю, это не замена настоящей полноценной гитаре. Это девайс для применений, в которых важны портативность, универсальность, простота, возможность играть в наушниках и т.д. Сидишь, например, в самолете, вокруг шум, суета, плачущие дети, кислородные маски выпадают. Спать невозможно. И тут внезапно наступает вдохновение, достаешь девайс, надеваешь наушники и записываешь новый трек.

Широкой публикой гитара была оценена очень позитивно не смотря на пока что ограниченный функционал и большие конструктивные неудобства. Девайс оказался настолько интересным, что даже популярный в рунете блогер Ваганыч снял на него обзор.

По результатам общения мы открыли для себя новую целевую аудиторию - саунд дизайнеры, мьюзик мейкеры - люди, которые пишут цифровую музыку. Оказалось, у них есть большие сложности с записью гитарных и других струнных партий на миди клавиатурах. Это очень сложно, долго, муторно настолько, что зачастую им приходится отказываться от струнных инструментов, органичивая свое творчество. Наш девайс они восприняли с максимальным энтузиазмом, пророча ему большую популярность.

Конкуренты

Есть на этом рынке и конкуренты. Мы купили по экземпляру каждого для оценки.

1. Artiphon - панель, чувствительная к нажатию, по форме напоминает гитару, но позиционируется скорее как настольная клавиатура.

Интересная, но дорогая штука. В целом, работает неплохо, можно извлекать разнообразные звуки. Имеет встроенные динамики, но лучше их не включать. Подключается только по USB.

2. Jammy - гитарный форм-фактор, состоит из разъединяющихся элементов с реальными струнами. Датчики независимо отслеживают удары по струнам на деке и прикосновение струны к ладу на грифе. Знакомым гитаристам не удалось сыграть на ней что-то внятное - ноты то не извлекались, то извлекались по нескольку раз. Возможно, требуется длительное привыкание. На реальных роликах в интернете также не удалось найти полноценной гитарной игры, в основном это игра медленным перебором по отдельным струнам.

3. Jamtik - игрушка с 7-ю ладами на батарейках. Сыграть на ней не удалось даже В траве сидел кузнечик.

Анализ конкурентов добавил нам оптимизма. Ни один из этих девайсов не позволяет играть реальные быстрые гитарные партии, не имеет обучающей подсветки.

Теперь самое интересное новый прототип.

На основе испытаний старого прототипа, конкурентов и личных предпочтений, я решил расширить функционал девайса и добавить несколько пунктов к требованиям:

• Конечно, RGB подсветка

• Подвижные струны на деке с детектированием как касания, так и величины отклонения при извлечении ноты. Это позволит избавиться от проблемы задевания пальцами соседних струн и расширит возможности игры за счет поддержки velocity (разные параметры нарастания звука и громкости ноты) и глушения струн прикосновениями как в настоящей гитаре

• Детектирование силы нажатия на сенсоры грифа для реализации стандартных гитарных техник игры

• Встроенный синтезатор со встроенной библиотекой инструментов и разъем Jack 3.5мм для подключения наушников или внешних колонок. Встроенные динамики делать не стал добиться хорошего звучания было бы слишком сложно и дорого

• Мобильное приложение со встроенным качественным синтезатором и функционалом обучения

• Пады с подсветкой для записи лупов

• Упоры на деке и удобного удержания сидя и стоя, крепления для ремешка

Корпус

Корпус получил множество изменений, особенно в узлах со струнами на деке и в механизме складывания. Сенсоры на грифе теперь покрыты матовыми рассеивателями и светятся всей поверхностью.

Основная задача - сделать девайс таким, чтобы был применим мануальный опыт игры на настоящей гитаре. Были проработаны расстояния между ладами, механика струн, геометрия деки и равесовка. Пока что это только рендеры корпуса, но изготовление прототипов уже идет полным ходом.

Электроника

Электронику пришлось разделить на 4 платы:

• Гриф

Адресные RGB светодиоды подключены последовательно к одной ноге STM-ки. Пришлось повозиться с двойной буферизацией и выводом данных через DMA 100 раз в секунду. Зато, теперь оно работает очень быстро и можно запускать цветные визуальные анимации на поверхности грифа.

• Плата с падами и подпружиненными контактами для соединения с грифом в разложенном состоянии гитары

• Основная плата со струнами, мозгами, силовой частью, радио частью, синтезатором и датчиками

Здесь происходит детектирование как прикосновения к струнам, так и величины их отклонения. Это решает проблему со случайными задеваниями соседней струны при игре и дает возможность глушить струны как на настоящей гитаре.

• Плата с разъемами USB type-C, Jack 3.5мм и тремя индикаторными светодиодами

Мобильное приложение

После выкладывания предыдущей статьи, мне написал мобильный разработчик Юрий Дубовой с предложением помочь в разработке приложения под iOS.

Мы сформировали протокол общения гитары с приложением и разбили его на несколько интерфейсов:

• Midi команды, разумеется, по умолчанию передаются по стандартному BLE-Midi интерфейсу. Таким образом, к приложению при желании можно будет подключить и другие midi устройства, например, клавиатуру

• Опционально поддерживается прием midi команд и по проводному USB-Midi интерфейсу. Это будет полезно для старых телефонов без поддержки BLE, а также в случае необходимости сокращения задержки до минимума (порядка 5мс)

• Отдельный кастомный BLE сервис для передачи уникальных команд, связанных с управлением светодиодами, режимами работы девайса, синхронизацией состояния и т.д.

• Стандартный BLE battery service для передачи уровня заряда аккумулятора. Он поддерживается на уровне операционной системы и, в случае в виндой, даже отображается соответствующая иконка в панели устройств

Приложение разбито на несколько экранов, соответствующих разным режимам работы:

Свободная игра

В этом режиме пользователь выбирает один из инструментов (акустика, электрогитара, пианино, укулеле, барабаны, и т.д.) и просто играет как ему хочется. Есть возможность загружать свои инструменты в виде саундфонтов в формате .sf2.

Игра по табулатурам

В этом режиме нужно выбрать мелодию из списка табулатур и запустить интерактивное воспроизведение, при котором на гитара светодиодами подсвечивается нужный аккорд и приложение ждет пока юзер его не сыграет и зажигает следующий. При этом происходит оценка правильности и скорости игры.

Обучение

Пока у нас нет даже прототипа этого режима, но предполагается интерактивное обучение нотной грамоте и гитарным основам в игровой форме с использованием светодиодов на девайсе.

Есть и другие интересные режимы, о которых я расскажу в следующей статье. Впереди еще очень много работы.

Теперь играть на ней можно тремя разными способами:

1. Подключение через BLE MIDI протокол к телефону или компу, где девайс распознается как миди устройство, и игра через внешние виртуальные синтезаторы (Ableton, FL studio, Garage Band и т.д. или наше приложение)

2. То же самое, но с подключением через USB MIDI (работает со всеми хостами, которые я проверял Android, IOS, Windows, MacOS, Debian)

3. Игра внутренним синтезатором, с подключением наушников или внешней колонки напрямую в гитару. В этом случае звук будет не самым Hi-Fi, но вполне приемлемым для игры для себя

Интересно, что можно играть всеми тремя способами одновременно, может кому-то пригодится.

Завершение

После завершения изготовления корпуса и тестирования нового прототипа я планирую написать следующую статью, в которой будет больше технических подробностей. Если среди читателей Хабра есть люди, желающие поучаствовать в создании контента, поделиться предложениями или помочь с продвижением пожалуйста, пишите мне. А также будем рады помощи с изготовлением корпуса и разработкой мобильного приложения.

Кому интересно следить за новостями проекта или оформить предзаказ оставляйте почту в форме на сайте и подписывайтесь на соцсети.

Спасибо за внимание! Буду рад обратной связи в комментариях.

В этой статье я расскажу, как мне удалось создать собственный "художественный" робот. Главный посыл статьи заключается в том, чтобы продемонстрировать, как мы, люди, в стремлении создавать что-то новое обращаемся за помощью к машинам и роботам и что из этого может получиться. Как художественный стиль, так и весь дух проекта были вдохновлены великим мастером поп-арта Энди Уорхолом.

В своём творчестве Энди Уорхол часто вдохновлялся такими понятиями, как коммодитизация (переход продукта из марочной категории в категорию рядовых продуктов) и массовое производство. Это вдохновило его на создание художественных полотен, на которых изображены отдельные предметы или объекты, например бутылки с кока-колой, Мэрилин Монро или банки с супом Кэмпбелл. Кроме того, при создании своих картин он использовал особый метод шелкотрафаретную печать. Это дало ему возможность поставить на поток изготовление картин и художественных работ в собственной студии The Factory.Возможно, я несколько преувеличиваю, но мне кажется, что Энди по достоинству оценил бы искусство моего робота, создающего художественные произведения в его неповторимом стиле. В конце концов, он сам заявил когда-то: "Я хочу стать машиной".

Использованная мною техника рисования линий давно известна, имеется множество её вариантов, и многие из них наверняка намного эффективнее той, которую я реализовал. Однако я намеренно не стал использовать в своей работе подобные техники, так как целью данного проекта было не просто достижение конечного результата, а изучение и разрешение многих иногда ожидаемых, а иногда неожиданных проблем, которые могли возникать на этом пути. Если бы я воспользовался уже имеющимися проектами и кодами, я бы, наверное, смог закончить собственный проект гораздо быстрее. Но я не ставил своей целью изготовить робота как можно быстрее. Повторю ещё раз целью данного проекта было не просто достижение конечного результата, а изучение и разрешение многих иногда ожидаемых, а иногда неожиданных проблем, которые могли возникать на этом пути. Работа над проектом стала для меня сплошным удовольствием!

Какие компоненты потребуются

Для выполнения данного проекта потребуется множество различных файлов, например файлы для 3D-печати, код микроконтроллера, схема разводки печатной платы и компьютерная программа с графическим интерфейсом. Все необходимые файлы, разработанные и подготовленные мной для данного проекта, я поместил в репозиторий Github, версии этих файлов я постоянно обновляю.

Двигатели и кинематические устройства

1. Серводвигатель с металлическим приводом. Datan B2122.

2. 2 шаговых двигателя Nema 17. Модель 17HS4401N.

3. 2 зубчатых шкива 2GT 20. Просверленное отверстие 5 мм. Для приводного ремня шириной 6 мм.

4. 2 зубчатых ремня 2GT 20. Ширина 6 мм. Длина 2 м.

5. 7 шариковых подшипников 623ZZ. 3x10x4 мм.

Рама робота

1. V-образная направляющая 20x20 мм. Длина 1500 мм.

2. Как минимум 4 зажима с храповым механизмом или винтовых.

3. Доступ к 3D-принтеру.

4. Строительный гипс.

5. Гайки, болты и шайбы М3 в ассортименте. В принципе, подойдёт размер M3x10 мм (конические).

Печатная плата и электронные элементы

1. Программируемый контроллер Arduino Nano.

2. 2 бесшумных шаговых двигателя TMC2130.

3. 4 цилиндрических алюминиевых конденсатора на 10 мкФ.

4. 1 конденсатор 1206 на 330 мкФ.

5. 1 конденсатор 1206 на 100 мкФ.

6. 1 линейный регулятор напряжения LM7805 TO-252.

7. 2 диода Шоттки MDD SS14, DO-214.

8. Нажимная кнопка 6,0x3,5 мм. Сейчас эта кнопка не задействована, я просто добавил её в конструкцию, так как она может понадобиться позже.

9. 2 четырёхштырьковые гнездовые колодки с JST.

10. 1 трёхштырьковая гнездовая колодка с JST.

11. Источник питания: 735 В, мин. ток 1,5 A.

Шаг 1. Как создаётся художественная работа

Вначале я рекомендую посмотреть видео вы поймёте, как ведёт себя робот в действии и как его настраивать для создания художественной работы. Говорят, изображение заменяет тысячу слов, и теперь представьте, сколько слов заменит видео, в котором изображения сменяют друг друга 30 раз в секунду!

Чтобы использовать робот для рисования, зажимами я закрепил на его раме чистый холст. Затем я подвесил рисующую головку и перебросил ремни через шаговые двигатели, расположенные на углах рамы робота, и отцентрировал рисующую головку (перевел её в домашнее положение). В рисующую головку вставил перманентный маркер. Затем подключил робот по USB-кабелю к компьютеру, на котором запустил управляющее программное обеспечение. В компьютер я загрузил чёрно-белое изображение, созданное в программе Photoshop, а затем разместил рисующую головку в том месте холста, откуда должна начаться прорисовка. Чтобы рисующая головка попала в нужное положение, я отправлял на робот команды перемещения в пределах ограничительной рамки и подгонял расположение изображения до тех пор, пока оно не оказалось именно там, где нужно. Затем я дал команду отправки изображения на робот.

Наконец, робот завершил свою работу на холсте появилось чёрно-белое изображение. И вот настал момент, когда я смог почувствовать себя настоящим художником. Я взял обычную акриловую краску, разбавленную двумя частями клея для декупажа Mod Podge. В итоге я получил акриловую глазурь, которую нанес поверх чёрных деталей. Холст окрасился красивыми цветами, при этом все чёрные детали сохранились и благодаря глазури приобрели особый блеск.И вы можете создать нечто такое же, это потрясающе!

Шаг 2. Сборка рамы робота

На этом шаге выполняются все действия по креплению компонентов на раму робота. Главная часть рамы V-образная направляющая 20x20 мм. При проектировании робота я взял за основу направляющую длиной 100 см, так как её было легче разместить на рабочем столе, но по зрелом размышлении я решил увеличить её длину до 150 см. В принципе, длина направляющей может быть любой, желаемую длину можно указать в соответствующей переменной в коде Arduino, мы остановимся на этом чуть позже.Вначале нужно распечатать все 3D-файлы, о которых я говорил на первом шаге. Довольно быстро это делается с разрешением 0,3 мм без заполнения.Взгляните на первый рисунок для данного этапа. Во все 3D-отпечатки, имеющие шестигранное углубление с внутренней стороны, нажатием вставляется гайка M3. С другой стороны в гайку закручивается винт M3 произвольной длины. Нажатие вдавливает винт в металлическую направляющую и создаёт прочное механическое соединение (которое при необходимости может быть ослаблено).

Ключ перевода в домашнее положение

Вставьте Поворотный регулировочный винт в Приспособление для перевода в домашнее положение, убедившись в том, что винт может свободно поворачиваться в приспособлении. Сдвиньте узел к самому центру направляющей робота и закрепите, как описано выше.

Держатель платы

Распечатайте два держателя платы и задвиньте их в направляющую. Я предусмотрел возможность крепления держателей винтами, но сейчас в этом нет необходимости. После того как печатная плата будет зажата держателями, натяжение надёжно удержит их на месте.

Держатели двигателя

Вначале с помощью винтов M3x10 мм прикрутите к держателям двигатель Nema 17 (по шайбе на каждый винт). Затем вставьте держатели двигателей в направляющую робота и снова закрепите их винтами, следя, чтобы двигатели оставались на краях направляющей. Теперь на валы двигателей можно накинуть ремённые шкивы.

Сборка рамы робота

Чтобы собранная конструкция робота никому в доме не мешала, но при этом в любое время была готова к использованию, я разместил всю конструкцию на шкафу в гостиной. Для этого я взял старую полку и скрепил робот с этой полкой с помощью винтовых зажимов. Затем я прижал полученную конструкцию зажимами к верхней части шкафа и закрепил универсальными креплениями Command с задней стороны полки. Полоски Command обеспечивают дополнительное крепление, предотвращающее поворот полки, расположенной поверх шкафа, а также обеспечивают возможность определённой регулировки я могу легко двигать полку вперёд или назад. Другими словами, я могу размещать холст на разной глубине.

Шаг 3. Рисующая головка робота

Левый и правый кронштейны

Первым делом необходимо отрезать остатки суппорта и отшлифовать поверхность, которая соприкасалась с опорами так мы получим поверхность без неровностей и шероховатостей. Вставьте два 10-миллиметровых шариковых подшипника в левый и правый кронштейны.

Для крепления двух кронштейнов на рисующей головке мы используем винт М3х20 мм и стопорную гайку М3 с обеих сторон среднего контейнера. Всё это собирается вместе в следующую уровневую конструкцию:

1. Винт M3x20 мм.

2. Шайба.

3. Средний контейнер.

4. Шайба.

5. Правый кронштейн с шариковым подшипником.

6. Шайба.

7. Левый кронштейн с шариковым подшипником.

8. Шайба.

9. Правый кронштейн с шариковым подшипником.

10. Шайба.

11. Средний контейнер.

12. Шайба.

13. Стопорная гайка M3.

Количество используемых шайб и их положение, возможно, придётся изменить, в зависимости от того, насколько глубоко в кронштейны были вставлены подшипники.

Убедитесь, что все элементы плотно соединены друг с другом, но при этом подшипники должны двигаться свободно, чтобы рисующая головка могла свободно перемещаться от каждого из регулировочных винтов кронштейнов.

Манипулятор робота

Теперь необходимо установить другой шарикоподшипник со стороны рисующей головки. Вставьте сервопривод под держатель пера, при этом ротор должен находиться ближе к передней части рисующей головки. Вставьте винт со стороны сервопривода, чтобы он вышел через подшипник.Насадите распечатанный на 3D-принтере манипулятор робота на винт, проходящий через подшипник, и на сервопривод с другой стороны. Затяните гайку М3 с левой стороны рисующей головки, другую сторону манипулятора пока не фиксируйте. Перед закручиванием винта сервопривода для крепления правой стороны манипулятора робота необходимо включить сервопривод и установить его в положение 100. Если под рукой нет контроллера Arduino, придётся подождать, пока будет установлена печатная плата и загружен код, и тогда сервопривод можно перевести в положение "no-draw".

Как вариант, с каждой стороны манипулятора робота можно добавить подшипники. В этом случае, как я заметил, качество рисуемых линий станет немного выше.

Шаг 4. Весовые нагрузки

Движения робота возможны только благодаря действию гравитации. Для изготовления весовых нагрузок для робота я распечатал на 3D-принтере пластиковые оболочки, которые затем заполнил строительным гипсом. Перед затвердеванием гипса я вставил в оболочки распечатанную на 3D-принтере шпильку, с помощью которой можно легко манипулировать весовыми нагрузками робота.

Опытным путём я узнал, что оптимальный вес боковых весовых нагрузок составил около 300 г, а средней около 530 г. Эти значения отлично подошли для размеров создаваемого мною робота. После того как мне стал известен вес, мне нужно было понять, какому объёму гипса он соответствует. Я провел ряд экспериментов с гипсом и рассчитал значение плотности: Rho = 1,435 кг/л.

Плотность используемого вами наполнителя может быть другой, но мне кажется, что большинство видов гипса для домашних работ, изготавливаемых из двух частей гипсового порошка и одной части воды, имеют примерно такие же значения плотности.

При расчёте объёма, необходимого для печати пластиковых оболочек, я применил расчётное значение плотности, после чего запустил 3D-печать оболочек соответствующего объёма.Теперь ценный совет: для распечатки весовых нагрузок я использовал полилактидный пластик. Это не водонепроницаемый материал, поэтому незатвердевший гипс может просачиваться через трещины в 3D-печати. Чтобы избавиться от этой проблемы, я с помощью кисти нанёс слой воска (для этого пришлось зажечь восковую свечу) на внутреннюю поверхность 3D-отпечатка. Теперь оболочка стала водонепроницаемой, и гипс будет надёжно удерживаться внутри неё вплоть до затвердевания.

Теперь нужно просто засыпать гипс в оболочки до уровня заполнения, отмеченного на рисунках. Пока гипс затвердевает, следите за держателями, чтобы они не сместились с места. Такие держатели можно удалить через 24 часа.

Шаг 5: Программа управления роботом

Главной программой, управляющей роботом, является программное обеспечение контроллера Arduino Nano. Контроллер обрабатывает входные команды, передаваемые через USB, осуществляет точные расчёты движения, посылает импульсные команды шаговым двигателям, а также перемещает манипулятор робота вверх и вниз либо для рисования линии, либо для простого перемещения по прямой.

На первом этапе можно загрузить файлы GERBER, разработанные мной для "мозга" робота, которые я заказал на сайте JLCPCB.com, любезно предоставившего спонсорскую поддержку этому проекту.На печатную плату нанесена понятная маркировка, для её изготовления используются стандартные компоненты. Процесс пайки предельно прост. Чтобы обеспечить простоту подключения/отключения двигателей, я припаял штыревые головки к шаговому двигателю и сервоприводу. Я припаял соответствующие штыревые головки к проводам сервопривода и двум шаговым двигателям.

1. Программируемый контроллер Arduino Nano.

2. 2 бесшумных шаговых двигателя TMC2130.

3. 4 цилиндрических алюминиевых конденсатора по 10 мкФ.

4. 1 конденсатор 1206 на 330 мкФ.

5. 1 конденсатор 1206 на 100 мкФ.

6. 1 линейный регулятор напряжения LM7805 TO-252.

7. 2 диода Шоттки MDD SS14, DO-214.

8. Нажимная кнопка 6,0x3,5 мм. Сейчас эта кнопка не задействована, я просто добавил её в конструкцию, так как она может понадобиться позже.

9. 2 четырёхштырьковые гнездовые головки JST.

10. 1 трёхштырьковая гнездовая головка JST.

Для подачи питания на электронные компоненты я использовал зарядное устройство для ноутбука, выдающее напряжение 19,5 В, но вполне можно использовать любой имеющийся блок питания, при условии, что он выдаёт от 7 до 35 В и не менее 1,5 А.

После завершения пайки загрузите в Arduino код (см. первый шаг).

Важное замечание: не забудьте подключить мою библиотеку fork of the stepper, которую можно загрузить из моего хранилища github. Мне пришлось исключить ненужную функцию, вызывавшую ошибку линии рисовались не прямо, а с точкой перелома. Если бы вы знали, сколько времени у меня ушло на поиск этой неисправности и отладку!

Шаг 6. Управление роботом

Рабочая нагрузка разделяется между самим роботом и компьютером. По аналогичной схеме работает большинство 3D-принтеров. Я написал интерпретатор GCODE для Arduino, обрабатывающий входящие команды, вычисляющий направления перемещения и рассчитывающий последовательность подачи импульсов на два шаговых двигателя.

Программное обеспечение соединяется с роботом по USB-кабелю, на компьютер загружается изображение, которое робот должен перенести на холст, затем оно "нарезается" на отдельные линии. Линии на изображении последовательно отправляются на робота. Программное обеспечение ожидает, когда робот закончит движение, и затем отправляет на робота следующую линию.

Я также добавил функцию рисования/перемещения только в пределах ограничительной рамки. Эта функция мне очень помогла при позиционировании, когда картина рисуется на закреплённом холсте.

На сегодня управляющая программа обеспечивает отрисовку полных изображений в формате BMP. Все цвета темнее RGB (60, 60, 60) будут отрисовываться роботом как чёрные. Сейчас я также занимаюсь реализацией поддержки векторных изображений для рисования плавных линий и красивых кривых Безье.

Узнайте, как прокачаться в других специальностях или освоить их с нуля:

• Профессия Data Scientist

• Профессия Data Analyst

• Курс по Data Engineering

Итак - желтый прямоугольник, ограниченный штрихпунктирной линией и есть сам контроллер резервного питания.

Контроллер работает совместно с тремя внешними модулями:

• сетевым источником питания 220 VAC в 24 VDC

• инвертором 24 VDC в 220 VAC

• аккумуляторной батареей 24 В

В момент отключения сетевого напряжения или понижения ниже предельного значения контроллер переключает потребителей на питание от аккумулятора и инвертора.
Переключение 24 В происходит без провалов напряжения, переключение 220 происходит с задержкой равной времени переключения реле.

Преимущества

Такая архитектура обеспечивает гибкость, масштабируемость и оптимальную стоимость.
- Гибкость выражается в цифровом управлении и возможности выбирать источник питания, инвертер и аккумулятор из широкого ассортимента представленного на рынке без привязки к конкретным производителям и продавцам. Это довольно актуально с современной турбулентностью поставок и при мелкосерийном производстве.
- Масштабируемость определяет возможность варьировать в широких пределах мощность источника питания, инвертера и емкость аккумулятора.
- Оптимальная стоимость. На рынке можно найти предложения по созданию аналогичной архитектуры на более раздробленных дискретных модулях или вовсе на нескольких автономных UPS-ах. Но чтобы добиться встраиваемости в системы потребителей по габаритам и с полным контролем со стороны систем управления потребителей понадобится еще много дополнительных средств. Обратная связь от потребителей в данной схеме позволяет не устанавливать избыточные резервные мощности, и сэкономить на емкости аккумулятора и мощности инвертора.

Применение

Применить такой контроллер можно в промышленных и бытовых устройствах и агрегатах, подъемниках, лифтах, автоматических воротах, кранах, автоматических дверях, системах домашней автоматизации и т.д.
Контроллер способен работать и как простой зарядник аккумуляторов емкостью до 30 А*ч, как измеритель параметров электросети, измеритель КПД инвертеров, как источник питания с регулируемым напряжением, током до 10 А и защитой от перегрузок и т.д.

Принцип работы

Особенностью архитектуры данного контроллера является его тесная связь с потребителями.
Для того чтобы не превысить предельно допустимую мощность источника питания и инвертера и не спровоцировать проседания выходных напряжений контроллер получает от потребителей информацию о планируемом подключении нагрузок и сообщает потребителям о текущем состоянии сетевого напряжения. Таким образом потребители не будут пытаться получить недоступную мощность или предпринимать действия способные быстро и непрогнозируемо привести к исчерпанию аккумулятора. Связь потребителей с контроллером осуществляется через один из цифровых интерфейсов : CAN, RS485, USB.

При наличии сетевого напряжения контроллер пропускает напряжение 24 В от внешнего источника питания к потребителям через управляемый ключ 1 (см. структурную схему) и напряжение 220 В через реле Р1. Ключ 1 работает одновременно также как ограничитель входного напряжения, ограничитель тока, защита от переполюсовки и идеальный диод. Ключ 1 не дает проникать обратному току на источник питания в случае отключения сетевого напряжения. Может показаться, что это излишняя мера, но некоторые промышленные источники питания MEAN WELL не включаются, когда на их входе уже присутствует напряжение. Одновременно с подачей тока потребителям контроллер заряжает аккумулятор (если аккумулятор этого требует). При этом ток заряда аккумулятора балансируется с током уходящим потребителям так чтобы не превысить допустимый ток источника питания.
Цифровое управление и повышающее/понижающий (Buck-Boost) преобразователь зарядника позволяют точно учитывать степень заряда и разряда аккумулятора и выбирать правильные профили заряда в зависимости от состояния аккумулятора.

При отсутствии сетевого напряжения контроллер пропускает через ключ 2 напряжение 24 В потребителям от аккумулятора. Напряжение при этом может варьироваться от 27 В (полностью заряженный) до 20 В (полностью разряженный). Потребители должны быть готовы работать в таком диапазоне, что обычно не представляет проблемы. Напряжение 220 В подается через реле Р2 от внешнего инвертера. Сам инвертер питается от аккумулятора через ключ 3. Инвертер может поддерживаться как в горячем резерве так и быть отключенным (что более экономично). Однако из выключенного состояния инвертеры обычно выходят несколько секунд и это затягивает переключение.

Основные характеристики

• максимальный коммутируемый переменный ток напряжения 200 В - 35A

• максимальный коммутируемый постоянный ток напряжения 24 В - 15 А

• максимальный ток на входе инвертера - 50 А

• максимальный ток заряда аккумулятора при наличии радиатора - 10 А

• максимальный ток заряда аккумулятора без радиатора - 4 А

• тип аккумулятора - cвинцово-кислотная батарея 24 B

• тип микроконтроллера - MKE18F512VLL16 (ARM Cortex-M4F, 32-Bit, 168MHz, 512KB (512K x 8) FLASH, 64 KB SRAM, -40C ~ 105C)

• Цифровые интерфейсы: CAN гальвано-изолированный, RS485 гальвано-изолированный, USB 2.0 Full Speed VCOM

• Два гальвано-изолированных цифровых выхода

• Дисплей с энкодерным управлением

• Встроенные измерители токов, напряжений, мощностей и прочего по входным и выходным линиям 220 и 24 В.

• Утечка тока аккумулятора в отключённом состоянии не более 200 мкА

• Все основания рассчитывать что на половине заявленных максимальных токов плата способна будет длительно работать без радиаторов при условии свободной конвекции.

Схема

Структурная схема

Особенности схемы

Зарядник аккумулятора выполнен на регулируемом DCDC преобразователе U23 серии LTC3789.
Выходное напряжение преобразователя задается микросхемой U24 DAC80501 управляемой по интерфейсу I2C. DAC80501 преобразует 16-и битный код в выходное напряжение в диапазоне от 0 до 1.25 В. Резистивный делитель на R94, R96, R100 смешивает напряжение от U24 и выходное напряжение DCDC преобразователя чтобы получить опорное напряжение VFB, для микросхемы LTC3789 оно должно равняться 0.8 В. DCDC преобразователь работает так чтобы напряжение VFB всегда оставалось равным 0.8 В, когда микросхема U24 меняет свое выходное напряжение.
Таким образом DCDC преобразователь способен регулировать свое напряжение от 1.65 В до 31.9 В.
Для расчета схем на базе LTC3789 и подобных существует специальная программа - LTpowerCAD
Вид окна программы для рассматриваемого преобразователя показан ниже:

В целом программа показывает более оптимистичные результаты чем есть в реальности, особенно на малых мощностях. В частности недооценивается влияние паразитных элементов трассировки.
Даже упрощенная модель в программе LTpowerCAD не дает однозначного ответа по оптимальному выбору компонентов, поскольку при разных режимах и комбинациях входных и выходных напряжений и токов значительно меняется вклад разных элементов в нагрев схемы. Т.е. программа не выполняет глобальной оптимизации по всему диапазону рабочих режимов. И приведенная схема была в основном оптимизирована для случая выходного напряжения в 32 В и выходного тока 10А, т.е. самого тяжелого режима при зарядке 24В аккумулятора.
На КПД преобразователя также влияет состояние сигнала DCDC_MODE. Как показала практика в состоянии лог. 0 (forced continuous mode ) катушка индуктивности L5 меньше нагревается чем когда на DCDC_MODE присутствует лог. 1 (pulse-skipping mode)
Сигнал EN_CHARGER в состоянии лог. 0 запрещает работу преобразователя. В выключенном состоянии преобразователь не пропускает напряжение с выхода на вход.

Ключ источника питания SW1. Выполнен на микросхеме U20 LTC4364. Через этот ключ проходит ток от источника питания к потребителям. Когда происходит переключение от питания от аккумулятора этот ключ выключается микроконтроллером.

Ключ кроме непосредственно коммутации выполняет еще несколько защитных функций:
- работает как идеальный диод от входа к выходу,
- выполняет защиту от перегрузок по току,
- защищает выходную цепь от перенапряжений на входе (отключается при перенапряжении) ,
- не пропускает в систему слишком низкое напряжение от источника питания,
- ограничивает броски тока при включении,
- обеспечивает плавное нарастание выходного напряжения,
- предохраняет схему от переполюсовки на входе.
При этом о своих аварийных состояниях ключ сообщает сигналом PIDS_FAULT.
Сигналом PIDS_SHDN в высоком состоянии ключ выключается. Если схема обесточена, то при включении источника питания будет находиться в открытом состоянии.

В промышленных системах столько защит не является лишним. Особенно когда работать приходится в окружении электроники сомнительного качества и надежности.

Ключ аккумулятора SW2. Выполнен на микросхеме U21 LTC4364.

Назначение этого ключа в том чтобы пропустить ток от аккумулятора к потребителям в режиме работы резервного питания. Транзистором Q9 задается два разных уровня выходного напряжения.
При уровне 0 сигнала AIDS_FBC ключ начинает пропускать ток от аккумулятора в систему (т.е. потребителям) только если напряжение в системе упадет ниже 22.9 В (т.е. внешний источник питания не будет способен удержать свое номинальное напряжение)
При уровне 1 сигнала AIDS_FBC ключ пропустит ток если в системе напряжение будет ниже 26.3 В.
Это необходимо когда в систему включается полностью заряженный аккумулятор с напряжением до 32 В чтобы транзисторы ключа не перегрелись из-за слишком большого падения напряжения на них.
Поскольку ключ еще и выполняет функции идеального диода, то ток из системы в аккумулятор через него не проходит.
В обесточенном состоянии и подключении только аккумулятора ключ останется закрытым. Таким образом систему нельзя включить от аккумулятора не подав предварительно напряжение от внешнего источника питания.

Ключ питания инвертора SW3. Выполнен на микросхеме U14 LTC4368.

Этот ключ включает питание на инвертор. Для быстрого переключения на резервное питание инвертор желательно держать включенным. Однако инверторы потребляют значительный ток. Например инвертор MEAN WELL TS-1500-224 мощностью 1.5 КВт

на холостом ходу потребляет более 1 А. После аварийной перегрузки такой инвертер не включится вновь пока на с него не снимут напряжение ( если не пользоваться его интерфейсом управления). В таком случае ключ помогает избавиться от лишнего потребления тока и упростить восстановление после перегрузок, хотя и ценой некоторой инерционности.
Ключ защищает аккумулятор от слишком больших токов. В данной схеме защита должна срабатывать при токе превышающем 50 А, на самом деле будет меньше, тут критически важна трассировка.

Высоковольтная часть. В высоковольтной части коммутация производится с помощью реле K1 и K2 типа AHES4292. Не самый быстрый и надежный способ коммутации, но дело в том что схема предназначена для коммутации самых разнообразных нагрузок и напряжений, в частности для коммутации межфазных напряжений в 3-х фазных сетях (тогда ставятся еще вспомогательные внешние 3-х фазные контакторы). Реле относятся к типу реле безопасности и на схеме они взаимно блокированные. Принято считать что по такой схеме реле такого типа ни при каких обстоятельствах не смогут включиться одновременно, даже когда одно из них залипнет. Значит сетевое напряжение никогда не сможет проникнуть на выход инвертора и погубить его.
Залипание реле контролируется измерителями напряжения на резистивных делителях R51, R52 и R53, R54

Мониторы мощности. Реализованы на микросхемах U15 и U17 типа ACS37800KMACTR-030B3-SPI.
Микросхемы способны измерять переменный ток, напряжение, мощность, действующие их значения, средние от действующих значений за заданное время, способны измерять действующее как по переходу через ноль так и действующее значение постоянных токов. Каждая из микросхем отдельно гальвано-изолирована и может выполнять точные измерения не беспокоясь о способе реализации заземления и зануления источников напряжения и даже измерять при межфазном подключении. Микросхемы измеряют ток амплитудой до 30А.
Считывание данных производится по интерфейсу SPI. На каждую микросхему идет отдельный интерфейс SPI поскольку они не могут совместно работать на одном общем интерфейсе.

Измерители токов и напряжений. Как пример приведен фрагмент схемы ниже -

U22 и U13 здесь измеряют ток. Микросхемы INA240A1 хорошо подходят для условий измерений с большими синфазными помехами. Они двунаправленные. Средняя точка для них формируется общей для всех прецизионной мало-шумящей схемой на операционном усилителе U26 THS4281DBVR. Кроме того INA240A1 достаточно хорошо согласуются в входами АЦП микроконтроллеров.
Микросхема U27 на схеме выполняет роль дифференциального усилителя напряжения для измерения напряжения аккумулятора. Дифференциальный усилитель применен здесь для того чтобы минимизировать ток потребляемый от аккумулятора, когда система обесточена, также дифференциальный усилитель как ни странно упрощает трассировку платы в отношении топологии аналоговых и цифровых земель.

Элементы управления. Для управления платой в первую очередь предназначены коммуникационные интерфейсы, но предусмотрено также и непосредственное ручное управление и настройка. Для этого введен в схему ручной механический энкодер SW1 с двухцветной подсветкой и нажатием PEL12D-4225S-S2024.

Для отображения информации есть OLED дисплей ER-OLED015-2W. Монохромный, 128x64 точки, управляется по интерфейсу SPI. Немного усложненная схема

объясняется тем что дисплею для работы нужно повышенное напряжение 12 В. Ключ питания U34 здесь добавлен скорее для страховки ввиду неопределенности поведения в даташите на дисплей в случае пониженного уровня VCC.

Микроконтроллер MKE18F512VLL16 будет работать на частоте 120 МГц. Его внутренней RAM размером в 64 кБ должно хватить для операционной системы реального времени чтобы управлять несколькими автономными задачами: GUI, измерений, контроля, связи.

Что стоит помнить.
Как и программное обеспечение такие схемы подвергаются постоянному рефакторингу - меняются названия сигналов, заменяются микросхемы на другие, меняются дискретные компоненты, исправляются грубые ошибки и т.д. Изменения происходят постоянно и даже на этапе эксплуатации изделия. Эта схема прошла уже 3-и итерации с очень существенными изменениями.
Самый страшный враг схемотехника промышленных изделий - желание экономить на компонентах, пытаться снизить себестоимость отказываясь от тех или иных защитных средств: супрессоров, гальвано-изоляции, разделения земель, лимитеров и т.д.
Пример: можно не ставить супрессор на входе к которому подключается внешний источник питания. Казалось бы логично, ведь источник питания и так имеет многочисленную защиту на своем выходе. Но на производстве нередко включенный источник подключают к не запитанной плате. При достаточно длинных проводах и мощном источнике на входе платы в момент непосредственно коммутации и сопровождающего ее дребезга возникают резонансные явления приводящие к перенапряжениям и выходу из строя полупроводниковых ключей на плате.
Отловить такой баг уже отдав устройство в эксплуатацию можно лишь по факту массового обращения недовольных потребителей.

Далее предстоит плату страссировать, спаять, написать программу.
Трассировкой предполагается заняться в следующей статье.

Автор: Alex Wulff (из-за глюков хабраредактора не получилось оформить как перевод)

К старту курса о разработке на С++ мы перевели статью о персональном регистраторе молний небольшом устройстве, сообщающем об ударах молнии поблизости. Оно даже сообщает, на каком расстоянии ударила молния; при этом, по словам автора, собрать его самому обойдётся дешевле, чем купить в магазине. Ещё один очевидный плюс вы сможете отточить свои умения в схемотехнике.

В основу устройства положен детектор молний AS3935 с ВЧ-каналом производства DFRobot. Детектор обнаруживает электромагнитное излучение молнии и с помощью специального алгоритма преобразовывает эту информацию в информацию о расстоянии до удара.

Датчик может обнаруживать удары молнии на расстоянии до 40 км (25 миль) и определять расстояние до места удара молнии с точностью до 4 км (2,5 мили). Сам датчик довольно надёжен, но может срабатывать неверно, если устройство находится на открытом воздухе. Самодельное устройство может работать не так надёжно, как коммерческий регистратор молний.

1. Разработка схемы соединений

Схема устройства проста. Информация с датчика молнии передаётся по линиям SCL и SDA, плюс к этому одно соединение предусмотрено для звукового сигнала. Устройство питается от литий-ионного полимерного аккумулятора (LiPo), поэтому я решил встроить в схему зарядное устройство для такой батареи.

Схема устройства показана на рисунке A. Обратите внимание, что аккумуляторная батарея LiPo соединяется с зарядным устройством через штекерно-гнездовые разъёмы JST и не требует пайки.

2. Сборка схемы

Для сборки устройства лучше всего применить так называемую технику свободной сборки. Детали не крепятся к подложке (например к перфорированной плате) а просто соединяются проводами (рис. Б). Так устройство собирается гораздо быстрее и получается меньше по размеру. Правда, страдает эстетика... Но сомнительную эстетику никто не увидит, если сборку закрыть напечатанным на 3D-принтере корпусом. На видео выше показано, как я собрал схему методом свободной сборки.

Подсоедините жучок к зарядному устройству

Отпаяйте зелёные клеммы от зарядного устройства LiPo. Они бесполезны, но занимают пространство. Соедините положительную (+) и отрицательную (-) клеммы зарядного устройства аккумуляторной батареи LiPo с положительной (+) и отрицательной () клеммами на лицевой части жучка. По этим проводам первичное напряжение батареи LiPo будет подаваться непосредственно на микроконтроллер. Технически жучку требуется 5В, но от напряжения 4В батареи LiPo он всё равно будет работать.

Подключение датчика молнии

Обрежьте входящий в комплект четырёхконтактный кабель так, чтобы от провода осталось примерно 5 см. Зачистите концы и подключите кабель к датчику молнии, выполнив следующие соединения:

• положительную (+) клемму на датчике молнии соедините с положительной (+) клеммой на жучке;

• отрицательную () клемму на датчике молнии соедините с отрицательной (-) клеммой на жучке;

• контакт синхронизации (C) на датчике молнии соедините с колодкой SCL на жучке;

• контакт данных (D) на датчике молнии соедините с колодкой SDA на жучке.

Контакт IRQ на датчике молнии также должен быть соединён с колодкой RX на жучке. Соединение должно подходить к аппаратному прерывателю на жучке; колодка RX (контакт 0) единственный оставшийся контакт, поддерживающий прерывание.

Подключение зуммера

Подключите короткий провод зуммера к отрицательной () клемме на жучке (земля), а длинный провод к контакту 11. Сигнальный вывод зуммера должен быть подключён к выводу PWM (для обеспечения максимальной гибкости), здесь идеально подходит контакт 11.

Подсоединение переключателя

Подсоедините к аккумуляторной батарее переключатель. Он будет включать и выключать устройство. Сначала припаяйте два провода к соседним клеммам переключателя. Поскольку соединения переключателя довольно хрупкие, после пайки я также закрепил их горячим клеем.

Обрежьте красный провод на аккумуляторной батарее примерно наполовину и к каждому концу припаяйте провода от выключателя. Эти соединения показаны с правой стороны на рисунке Б. Обязательно закройте открытые участки провода термоусадочной трубкой или залейте горячим клеем, так как они могут соприкоснуться с одним из заземляющих проводов и привести к короткому замыканию. После подсоединения переключателя к зарядному устройству можно подключить аккумулятор.

Окончательная компоновка

Последний шаг избавляемся от беспорядочного скопления проводов и компонентов и приводим устройство в более презентабельный вид (рис. В). Это нужно делать аккуратно, чтобы не переломить провода. Приклейте горячим клеем зарядное устройство LiPo к верхней части батареи LiPo, затем сверху приклейте жучок. И последнее действие: приклейте к самому верху датчик молнии. Зуммер я вывел на сторону, как показано на рисунке В. В результате получилось несколько скреплённых между собой плат с торчащими из них проводами. Выводы переключателя я также оставил свободными, чтобы позже вставить их в корпус, распечатанный на 3D-принтере.

3. Программирование микроконтроллера

Запустите на компьютере Arduino IDE и убедитесь, что в меню ToolsBoard (ИнструментыПлата) выбрано значение Leonardo. Загрузите и установите библиотеку для датчика молнии. Затем скачайте код проекта и загрузите его на жучок. Программа предельно проста и очень легко настраивается.

Обнаружив молнию, устройство сначала подаст несколько звуковых сигналов, чтобы предупредить об ударе молнии поблизости, а затем подаст определённое количество звуковых сигналов, соответствующее расстоянию до молнии в километрах. Если молния находится на расстоянии менее 10 км (6,2 мили), детектор подаст один длинный звуковой сигнал. Если расстояние превышает 10 км (6,2 мили), расстояние будет поделено на 10, округлено, и устройство подаст соответствующее полученному числу количество сигналов. Например, если молния ударит на расстоянии 26 км (16 миль), то сигнала будет три.

Программное обеспечение запускается прерываниями от датчика молнии. Когда он обнаружит электромагнитное излучение от удара, на контакт IRQ подаётся высокое напряжение, оно вызывает прерывание в микроконтроллере. Датчик также может посылать прерывания для событий, не связанных с ударом молнии, например при превышении порогового уровня помех/шума.

В этом случае нужно отойти с детектором подальше от электронных устройств. Исходящее от таких устройств излучение может "забить" сравнительно слабое излучение удалённого удара молнии.

4. Распечатка корпуса на 3D-принтере (не обязательно)

Корпус для устройства разработал я сам. Файлы для 3D-печати можно загрузить здесь. (рис. Г, Д). Верхняя часть корпуса прищёлкивается к нижней, никакого специального оборудования не требуется. Корпус достаточно просторный, чтобы в нём могло поместиться и ваше устройство, если вы будете собирать его по-другому (рис. Д). В любом случае вам ничего не мешает спроектировать аналогичный корпус самому:

• определите габариты устройства;

• спроектируйте устройство в программе CAD (мне нравится Fusion 360 студенты могут получить её бесплатно);

• создайте корпус, перетащив профиль из модели устройства. Допуска в 2 мм будет вполне достаточно.

Обнаружение ударов молнии

Поздравляем, теперь у вас есть работающий регистратор молний! Как проверить, работает ли устройство? Ответ очевиден дождитесь грозы. Не знаю, насколько надёжен датчик, но мой сработал с первого раза.

Заряжать устройство очень просто достаточно подключить microUSB-кабель к зарядному устройству LiPo и дождаться, когда индикатор зарядки загорится зелёным цветом. Во время зарядки устройство должно быть включено, иначе энергия не будет поступать в аккумулятор!

Внесение изменений

Регистратор молнии можно сделать более полезным и удобным в использовании, если внести в программное обеспечение определённые изменения:

• другие звуковые сигналы: чтобы устройство звучало приятнее, используйте библиотеку звуков Tone.h;

• спящий режим: микроконтроллер ATmega32u4 (чип, на основе которого работает жучок) поддерживает аппаратные прерывания в спящем режиме. Устройство можно перевести в спящий режим, и любое поступившее от датчика молнии, событие заставит датчик реагировать. Спящий режим может значительно продлить срок службы батареи.

Этот материал показывает, что умение разрабатывать программы на С++, работа с электроникой, даёт широкие возможности и может быть полезна в самых разных сферах: представьте, например, что вы часто бываете на природе тогда о грозе лучше знать заранее и даже за километры, но не нужно дорогого оборудования. Если вам нравится чувствовать, как вы управляете железом, идущим по микросхемам током, то вы можете присмотреться к нашему курсу о разработке на С++, где студенты готовятся к началу карьеры разработчика ПО на этом сложном и мощном языке.

Узнайте, как прокачаться и в других специальностях или освоить их с нуля:

• Профессия Data Scientist

• Профессия Data Analyst

• Курс по Data Engineering

Всем привет.

Решили заняться с другом созданием мощного заднеприводного багги для езды по грунтовой дороге. Для себя определили, что разгон должен быть около 5 секунд до 100 км в час. В идеале выйти из 5 секунд. Строить по классической схеме, где сердце багги - это двигатель от ВАЗ нам показалось неинтересным. Долго думали, чтобы такое придумать и идея пришла сама собой. В свое время мы ездили с ним в Японию и уже там на выставках познакомились с входящими тогда в популярность электромобилями.

За основу Багги мы взяли электрический бесколлекторный мотор от Nissan. Его изюминкой является большой крутящий момент порядка 280нМ с самого начала оборота. Так как багги электрический, а нынче тренд ко всему электрическому добавлять "e", то и наш проект мы назвали еБагги.

В японском электрокаре установлен синхронный трехфазный электромотор мощностью 80 киловатт (109 л.с.) при 2730-9800 оборотов в минуту. Двигатель Nissan Leaf дает крутящий момент280 Нм. Паспортный разгон до 100 км/ч составляет11,9 с., а максимальная скорость авто равна145 км/ч. При весе автомобиля значительно превышающим вес нашего багги. График

По графику сразу видно, что диапазон работы оборотов двигателя гораздо выше, чем у 1.6 литрового атмосферного собрата. В электромоторе от 0-10500 оборотов. У атмосферника 900-6500. Во вторых полка момента в 280 Нм доступна сразу с 0 оборотов и вплоть до 2700 оборотов и далее идет плавное уменьшение крутящего момента. Связано это с тем, что с ростом оборотов магнитное поле не успевает за скоростью мотора и его влияние на отталкивание ослабевает. Именно поэтому в любом электромобиле типо Теслы, Лифа, да и просто троллейбуса/трамвая Вы чувствуете с самого старта пинок а потом плавное ускорение. А вот пик лошадиных сил доступен не сразу, но зато с 2700 и вплоть до 10 тысяч оборотов. Если посчитать площади крутящего момента и мощности, то они будут не менее в чем в 2 раза превышать площади атмосферного двигателя.

Один из самых дорогих элементов самодельной электробагги это высоковольтная батарея. Мы брали на разборке одну из самых недорогих. Основная задача это покатушки на даче и в деревне, никаких важных поездок по городу или межгороду не предвиделось. Цена батарейки с 6 делениями остатка емкости порядка 100 тысяч рублей. В нашей батареи остаток чуть более 60%, что с весом багги порядка 850 килограмм позволит кататься в районе 80 км по пересеченной местности. Мы хотели оставить именно родной корпус батареи от Ниссан Лиф. Почему? Во первых он герметичен, что позволит испытывать нашу багги и в водных условиях. Во вторых качество исполнения электроники самой батареи и ее защиты на самом высочайшем уровне. В дальнейшем мы можем экспериментировать, меняя ячейки батареи на более современные. Что позволит или значительно уменьшить массу при той же емкости батареи или увеличить емкость при примерно той же массе.

Параметры бaтapeи 24 kВтч; Tип Li-on; Koличecтвo ячeek 192 шт.; Cрок cлyжбы 5 лeт; Macca 270 kг Пoтpeблeниe элeктpoэнepгии нa 100 km 21 kВтч; Вpemя зapядkи (220 Вoльт) 9 чacoв; Нomинaльнoe нaпpяжeниe 360 V.

Каркас делался из металлических труб, которые далее покрывались эпоксидным грунтом и специальной стойкой краской.

Основные компоненты подвески было принято решение ставить от Нивы, так как это крайне доступно по наличию и проверено десятилетиями. Исключениями явились кардриджи стоек и задние пружины. Они от VW и Mercedes.

Но недостаточно, чтобы багги заработал, просто взять соединить батарею мотор и педаль воедино. Нужен мозг, который будет этим всем делать управлять. Многие оставляют штатный ниссан, вырезая блок за блоком и часто получая ошибки на самых разных уровнях. Мы пошли дальше, вооружившись устройством для считывания команд CAN шины мы разобрались со всеми блоками, которые нам необходимы. Далее центральный контроллер мы сделали свой. На этапе отладки на ардуино. Далее перейдем на более правильные промышленные решения.

Собрав рулевое управление, нам стало интересно сделать не просто багги, а радиоуправляемую и в дальнейшем автономную машину. Начали копать в сторону работы электромотора усилителя руля. Выяснили, что его принцип рассчитан на работу тензодатчика. Тензометрический датчик (тензодатчик; от лат. tensus напряжённый) датчик, преобразующий величину деформации в удобный для измерения сигнал (обычно электрический), основной компонент тензометра (прибора для измерения деформаций). Далее разобрались с командами, которые необходимо присылать на ЭУР в зависимости от скорости движения. Тем самым научились менять усилия ЭУР как нам надо. Изучив тензодатчик поняли его непростое управление и сэмитировали сигналы на ардуино, подключив библиотеки от пульта PS4 PRO.

Кому интересно, проходите по ссылке на этой картинке - она ведет на видео, где подробно рассказываем все этапы. Через неделю расскажем как поставили на колеса и про первые испытания.

Всем привет.

Прошло около недели после нашего последнего поста, где мы рассказали о концепции нашей задумки и о первых этапах сборки. Кто пропустил и кому интересно, то можете почитать здесь http://personeltest.ru/aways/habr.com/ru/post/551750/

За эти 2 недели работы мы сильно продвинулись дальше в построении нашего ELVO eBuggy.

Первое, чем мы занялись, это поиск и покупка колес. Начали мониторить разные варианты. Мы точно не хотели литые диски, так как при ударных нагрузках они могли бы разлететься в самый неподходящий момент. Поэтому мониторили или усиленную штамповку, или крепкую ковку. Сразу хотелось бы отметить момент, что для нас построение электробагги - это хобби. У нас нет спортивных команд и спонсоров, поэтому наши бюджеты ограничены. Мечтали, конечно, о ковке на хороших шинах максис. Но и то, что Выбрали мы, также отнюдь не плохой вариант. Это усиленные немецкие диски Dotz Dakar, обутые во внедорожную резину Cordiant Offroad.

Далее нарисовали блок схему всех необходимых нам элементов.

Оранжевый цвет - это высоковольтная часть.

Зеленый цвет - это CAN шина.

Желтый цвет это 12V постоянного тока.

Потом мы приступили к установке модуля заряда PDM (Power Distribution Module) и инвертора.

"Электрокулибины на опыте" могли обратить внимание, что сам мотор взят от 1ого поколения ниссановских моторов, а модуль инвертора и заряда - от современных поколений. Всё это не просто так. Мы долго копались в технических документациях и определили, что в первых выпусках Ниссана перед конструкторами была поставлена задача сделать надёжный электромотор с большим запасом по прочности, чтобы уверенно завоевать массмаркет и не ударить в грязь лицом. В следующих версиях местами начали упрощать конструкцию, чтобы сэкономить на производстве. При этом такие моторы всё равно остаются хорошими и надёжными. Но мы хотим выжать из мотора больше мощности и запасы прочности нам пригодятся.

Что касается модуля зарядки, то в новых версиях он стал более современным, так как этого требовал рынок, чтобы ускорять процесс заряда батарей. Мы осознанно шли на риск и знали, что новые модули заряда ещё никому не удалось запустить, минуя центральный контроллер Nissana. Однако неделя работы со схемами и, как бы это громко не звучало, мы нашли способ. Но сделали это не программно, а электронно. И теперь получаем благодарственные письма со всех уголков мира, включая заокеанские Канаду и США.

Так как модуль заряда-инвертора и электромотор находятся в разных местах, нам пришлось заморочиться с удлинением проводом.

Первое, с чего начали, это проектирования ввода силовых кабелей к инвертору. Рассчитали кабель, ввода и прокладки по госту. Спроектировали все в SolidWorks. И напечатали на 3Д принтере деталь, которая печаталась более суток.

Сканирование двигателя и перенос в 3Д модель

Разработка выходного модуля для соединения контактов.

Далее мы приступили к печати детали.

И вот, что мы получили на выходе.

Деталь, которая на выходе мало чем отличается от заводского исполнения.

Далее настало время плести и распутывать лапшу. Много лапши не бывает)

Здесь стоит отметить, что мы пошли по сложному пути и отказались от центрального контроллера штатного, делая его своим. Многие пытаются сохранить штатный мозг и катаются с кучей ошибкой, убирая блок за блоком. Мы же разбираемся в каждом блоке сами, оставляем то, что хотим и адаптируем под себя как хотим. Да это сложно, но мы получаем бесценный опыт. В будущем сможем настраивать и делать свои блоки под задачи нашего багги.

Времянка проводки самодельного багги.

Потихоньку нужно было переходить к салону. Но 3Д модели это одно, а ощущения посадки и органов управления вживую немного другое. Прежде чем заказывать ковши на самодельный багги, мы решили сделать макет панели приборов и торпедо. Вооружившись скотчем, ножницами и коробками из соседнего магазина,, у нас получилось это чудо.

Всем привет.

Кто пропустил тему про саму идею, создание рамы и установку мотора, высоковольтной батареи и подвески http://personeltest.ru/aways/habr.com/ru/post/551750/часть 1

Установка колес, подключение электрики и модуля заряда PDM Nissan Leafhttp://personeltest.ru/aways/habr.com/ru/post/552888/часть 2

Последний наш пост был 3 недели назад. За это время мы шагнули далеко вперед.

Во первых, при первом выезде стало понятно, что полноценно тестировать багги у которого из торможения только система рекуперации, нельзя. Поэтому первое чем мы занялись - это тормозная система.

Сначала были установлены тормозные суппорта. Далее сделана разводка тормозных трубок и шлангов через блок АБС.

Интересно, что в автомобиле нет вакуумной системы, потому что нет двигателя внутреннего сгорания. Поэтому в качестве усилителя стоит не вакуумный усилитель тормозов, а электрический.

Блок АБС установлен, но пока через него просто транзитом проходит жидкость. В будущем нам предстоит установка датчиков АБС и отстройка режимов работы АБС.

При первом выезде мы на скорую руку написали программу управления электродвигателем. Суть заключалась в том, что при нажатии газа багги ехал вперед, а при нажатии тормоза включалась рекуперация на 10%. И при остановке багги вместо рекуперации начинал ехать в обратную сторону. Но мощности явно не хватало, да и ехать назад посредством торможения не правильно.

По сути нам было достаточно, чтобы в наш контроллер приходили сигналы на движение вперед, на движение назад и на блокировку двигателя в режиме паркинга. Сначала мы думали сделать это на тумблерах кнопочного типа. Но потом решили сделать максимально эстетично, использовав родной селектор переключения режимов. Японцы иногда чересчур серьезны. И для работы простого селектора у них был разработан большой блок управления к которому мы и подключились, а также наладили связь между ним и нашим контроллером.

В итоге у нас появился вот такой вот штатный селектор, который мы будем интегрировать в будущем в консоль.

Благодаря такому селектору у нас будет индикация режимов работы, подсветка, переключения режимов драйв/эконом. Эконом режим мы будем настраивать, в случае поездок неопытных водителей, чтобы максимальная мощность сильно ограничивались и человек мог привыкнуть к аппарату.

Кто смотрел видео с первым выездом, то видели, что вместо сидения у нас стоял ящик от инструментов. Это дело мы также поправили. Были установлены вот такие самодельные ковши.

Также во время пробной поездки у нас не был закреплен 12В бортовой аккумулятор. И это дело мы исправили. Установили площадку спереди. Это положительно повлияло и на развесовке.

При промежуточных выездах мы заметили, что через какое то время багги терял первоначальную мощность. На форумах некоторые люди катаются без системы охлаждения при этом в полной уверенности, что у них все в порядке. Сначала мы не понимали как это возможно. Но потом все стало ясно. В основном на Leaf катаются не гонщики и так как заряд батареи ограничен, то люди в основном передвигаются в плавном режиме. Мы же ездили "тапка в пол". У лифа существует ошибка P3252 Limits the maximum torque of traction motor to 50%. И выскакивает она при недостаточном охлаждении IGBT ключей. Поэтому далее мы установили систему охлаждения.

Помпа здесь также интересная. Не классическая механическая, а электрическая. Сейчас она просто гоняет антифриз на максимум, но в дальнейшем мы будем управлять помпой по ШИМ сигналу в зависимости от температуры антифриза в системе.

Впереди еще много работы, но мы с энтузиазмом готовы ей заниматься. Будем доделывать АБС, изготавливать приборную панель, делать визуализацию для панелей.

Кому интересно более подробная информация, то ее можно увидеть на нашем канале "Время инженеров" ниже.

Всем привет! Хочу поделиться своей историей разработки передатчика для ЛЧМ радара непрерывного излучения с полосой сигнала 1000МГц и величиной нелинейности изменения частоты 10^-4%. Такой передатчик в дальнейшем будет применен в FMCW георадаре (Frequency-Modulated Continuous Wave радиолокатор непрерывного излучения с частотной модуляцией).

Во введении приведена краткая информация об FMCW георадарах и сформулированы (обоснованы) требования к передатчику, в последующих разделах описаны этапы разработки, моделирования и экспериментальной проверки передатчика. Сам георадар также разработан и проходит опытную эксплуатацию. При наличии живого интереса к статье будут выложены аналогичные статьи по разработке антенн и георадара в целом.

Введение

Радары подповерхностного зондирования (георадары), представленные на рынке, в большинстве своем являются импульсными радарами. Однако в последнее время встречается ряд сообщений [1, 2, 3] о разработках георадаров, использующих излучение непрерывных сигналов. При этом как теоретически, так и практически показаны преимущества радаров с непрерывным излучением [1, 4]:

1. динамический диапазон георадара с непрерывным излучением более чем на 20 дБ превосходит динамический диапазон импульсных аналогов (при прочих равных характеристиках). На практике это может означать увеличение глубины обнаружения в 3 раза для точечных целей и в 4-5 раз для линейных протяженных целей;

2. в георадарах с непрерывным излучением возможно применение различных типов антенн (не только диполей или галстук-бабочка), в том числе экранированных, с высоким коэффициентом усиления, с круговой поляризацией (например, спираль Архимеда). Применение экранированной антенны типа спираль Архимеда позволяет сконцентрировать излучение строго вниз (по направлению к земле), отсутствие боковых и задних лепестков снижает восприимчивость георадара к наличию деревьев, металлических ограждений и прочих помеховых объектов. Здесь стоит отметить, что совместно с некоторыми антеннами необходимо применять деконволюцию для повышения разрешения по глубине (из-за звона антенны), жертвуя отношением сигнал-шум.

3. В импульсных георадарах пользователь подвергается воздействию коротких импульсов мощностью несколько киловатт (и даже мегаватт), особенно при работе с неэкранированной антенной (например, георадар Лоза или его аналоги). Влияние таких импульсов на человека слабо изучено. В любом случае, здоровье исследователя подвергается серьезному риску. Средняя излучаемая мощность FMCW георадара составляет несколько милливатт, и при направленной экранированной антенне оказывает куда более слабое влияние на пользователя.

В георадарах с непрерывным излучением целесообразно применять линейную частотную модуляцию (ЛЧМ) как наиболее простую в реализации и отвечающую современным требованиям к радарам по помехозащищенности.

FMCW георадар по функциональной схеме не отличается от получивших распространение в последнее время FMCW радаров (рис. 1). Передатчик формирует сигнал с непрерывным линейным изменением частоты во времени, который после усиления поступает в передающую антенну. Отраженный от цели сигнал с приемной антенны поступает в приемник, смешивается в смесителе с сигналом на передачу. На выходе смесителя выделяется сигнал, соответствующий разности частот переданного и принятого сигналов (разность частот еще называют частотой биений). После оцифровки такого сигнала оценивают его спектр, как правило с применением быстрого преобразования Фурье. Спектр является отображением окружающей обстановки.

При всех вышеописанных преимуществах FMCW георадары недоступны для приобретения (по крайней мере, недоступны автору). Поэтому конечная цель работы разработка FMCW георадара, доступного по цене для массового пользователя.

Далее приведу ряд основных требований, предъявляемых к FMCW георадару.

Частотный диапазон георадара выбирается из компромисса между глубиной зондирования и требованием к мобильности, связанным с размерами антенн, а также разрешающей способностью по глубине. Чем ниже частота, тем бОльшая глубина зондирования обеспечивается, но тем больший размер антенн требуется для эффективного использования энергии передатчика. Например, FMCW георадар RIMFAX в составе марсохода Perseverance работает в диапазоне частот (150-1200)МГц и обеспечивает глубину сканирования до 10 м [3]. Георадар Orfeus [2] имеет диапазон частот (100-1000)МГц с приемлемыми (для удобства пользования и мобильности) размерами антенны 0,52х1,04м².

И RIMFAX, и ORFEUS имеют полосу сигнала около 1000 МГц. В этом случае обеспечивается разрешение по глубине 5 см (для характерных грунтов с диэлектрической проницаемостью 9).

Поэтому, основываясь на опыте аналогичных разработок, примем в качестве базового частотного диапазона (100-1100)МГц.

Наиболее важной величиной в FMCW георадаре является нелинейность изменения частоты во времени, обычно выражающейся в процентах. На рисунке 2 приведены графики спектров сигналов, содержащих частоты биений с выхода смесителя для нелинейности 0% и 0,5 %. Наличие нелинейности по частоте приводит к размытию спектра и ухудшает разрешающую способность георадара. Считается, что для нормального функционирования георадара нелинейность изменения частоты не должна превышать 0,1 % [1].

Исходя из изложенных требований к георадару, можно сформулировать исходные данные для проектирования передатчика:

1. закон изменения частоты непрерывный пилообразный;

2. диапазон частот (100-1100)МГц

3. нелинейность изменения частоты не более 0,1 %;

4. передатчик должен обеспечивать динамический диапазон георадара не менее 100 дБ (без учета антенн);

5. выходная мощность 10мВт;

6. неравномерность амплитуды сигнала от частоты минимальная;

7. рабочий диапазон температур минус 40⁰с плюс 50⁰с;

8. защита радиоэлектронных компонентов от пыли, влаги, инея, росы, грибков, плесени и тд;

9. стоимость минимальная.

Проектирование и моделирование передатчика

Передатчик (рисунок 3) решено выполнить на основе схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и преобразователя частоты. ФАПЧ состоит из фазового детектора, узла накачки заряда, петлевого фильтра, генератора, управляемого напряжением (ГУН), управляемого делителя частоты. С помощью ФАПЧ формируется ЛЧМ сигнал с частотами от Fн до Fв такими, что Fв>Fн>1100МГц, (Fв-Fн)=1000МГц. Период свипирования устанавливается схемой управления и изменением номиналов емкостей и сопротивлений петлевого фильтра. Для определенности, дальнейшее изложение статьи приведено для периода свипирования 6,67 мс (150 Гц), хотя может быть установлен любым в диапазоне (10^-4-10^-1)с.

Преобразователь частоты, состоящий из фильтра низкой частоты, смесителя, генератора сигнала постоянной частоты, усилителей, предназначен для переноса частоты в область частот функционирования георадара. Гетеродин представляет собой управляемый синтезатор частоты, и может иметь частоты из ряда, обеспечивая (по выбору пользователя) диапазоны частот георадара:

(1-1001)МГц;

(10-1010)МГц;

(100-1100)МГц базовый диапазон;

(1000-2000)МГц;

(2000-3000)МГц.

На рисунке 4 представлен график изменения частоты во времени на выходе передатчика, полученного путем схемного моделирования работы передающего устройства. При этом согласно данным моделирования, пиковое отклонение частоты от линейной зависимости составляет 121 Гц (среднеквадратичное 51 Гц), что составляет 0,0001% и на несколько порядков ниже заданного предела (0,1%).

На рисунке 5 представлен график фазового шума передающего устройства, полученный моделированием для частоты несущей 1100 МГц, при отстройке от несущей (1-10000)кГц.

Экспериментальная проверка работы передающего устройства

Для оценки разработанного передатчика собрана экспериментальная установка, имитирующая георадар, в котором отсутствуют антенны, а выход передатчика подключен к разветвителю, который через аттенюатор соединен со смесителем кабелем RG405 длиной 1 м (рисунок 6).

В качестве фильтра нижних частот и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) применена звуковая карта с отношением сигнал-шум 100 дБ и частотой дискретизации 48 кГц. На один из входов звуковой карты подавался сигнал синхронизации с передатчика, на другой сигнал с выхода смесителя. Обработка сигнала осуществлялась в пакете GnuRadio.

После получения сигнала синхронизации формируется пакет длительностью 320 отсчетов (48кГц*6,67мс), проводится оконное взвешивание функцией Хэннинга, пакет дополняется таким же количеством нулей для интерполяции, далее проводится преобразование Фурье с отображением результата.

На рисунке 7 приведен измеренный спектр сигнала, содержащий частоты биения. Положение максимума точно соответствует задержке, соответствующей длине кабеля с учетом коэффициента укорочения.

Из рисунка 7 следует, что динамический диапазон, обеспечиваемый передатчиком, составляет 100 дБ. Следует отметить, что динамический диапазон георадара может отличаться от указанных 100 дБ. Так, для увеличения динамического диапазона в георадаре могут применяться усреднения, автоматическая регулировка усиления (в случае с FMCW радаром фильтр с наклонной АЧХ), когерентное накопление и др. В то же время из-за просачивания мощности из передающей антенны в приемную, снижается чувствительность приемника, что влечет к уменьшению динамического диапазона.

Основываясь на результатах моделирования и результатах экспериментальной проверки, можно сделать вывод о выполнении основных заданных требований к передатчику. Лабораторная проверка георадара с разработанным передатчиком также показала выполнение основных заданных требований.

Разработанный передатчик имеет размеры 100х100х25 мм³, масса 0,2кг, стоимость электронных компонентов не превышает 30 тыс. руб., включая печатные платы. Достигнутые характеристики, вероятно, могут обеспечить конкурентное преимущество FMCW георадара, а приборы станут более доступными.

Заключение

Описанная работа проводилась автором в одиночку на протяжении 1,5 лет в качестве радиолюбительского хобби. Часть сведений пока не раскрываются в надежде на коммерческую реализацию разработанного георадара. Буду признателен за конструктивную критику и ценные замечания. Для Хабра пишу впервые, прошу понять и простить за недостатки в оформлении.

Список литературы

1. D.J. Daniels, Ground penetrating radar, 2^nd edition. The Institution of Electrical Engineers. London. 2004. 752 p.

2. F. Parrini et. al., ORFEUS GPR: a very large bandwidth and high dynamic range CWSF radar//Proceedings of the 13 International Conference on Ground Penetrating Radar, Lecce. Italy. 2010. pp. 1-5.

3. Hamran et al., RIMFAX: A GPR for the Mars 2020 rover mission // 2015 8^th International Workshop on Advanced Ground Penetrating Radar (IWAGPR). Florence. Italy. 2015. pp. 1-4.

4. M. Pieraccini, Noise performance Comparison Between Continuous Wave and Stroboscopic Pulse Ground Penetrating Radar // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. vol. 15, no. 2. Feb. 2018. pp. 222-226.

Когда в 2008 году мы разрабатывали микроконтроллеры серии К1986ВЕ9х стояло множество вопросов. Сколько должно быть Flash? сколько ОЗУ? сколько ног? какие интерфейсы? и так далее. И хотя в тот момент просто сделать рабочую микросхему уже было бы уже успехом, мы смогли сделать ее так, что данная серия до сих пор востребована и объемы ее продаж растут. Отчасти именно по тому, что тогда задали эти вопросы и ответы на них позволили сделать сбалансированное решение. В 2021 году аналогичные вопросы все так же стоят перед нашей компаний, и даже шире. Например, что лучше сделать в условиях ограниченных ресурсов: малопотребляющий микроконтроллер или миниатюрную Flash или источник питания, и если источник питания, то какой ? Как мы искали ответы на эти вопросы в 2008 году и как мы их ищем сейчас читайте в этой статье.

Начало пути - 2008 год

Как же мы ответили на эти вопросы в 2008? Маркетинговые исследования, высокооплачиваемые консультанты, эксперты, аналитические справки, жизненный опыт? Нет, все это не работает. Точнее не работало в 2008 году, все носило субъективный характер, и аргументировалось только словами. Потому что не было никаких данных. Никто не мог сказать, сколько и какие микросхем ввозят в страну или сколько их вообще потребляют в мире. Многие предприятия даже не имели своей внутренней базы данных по используемой номенклатуре. Продавцы не раскрывали свои продажи. Ничего не было, что бы указывало на штуки. Поэтому было принято решение как всегда опереться на опыт иностранных аналогов. Наверное все же маркетологи STM, NXP и прочих Renesas лучше "чувствуют" рынок, чем мы. И хотя они так же не за что не скажут сколько и каких микросхем продают, но по популярности (а значит и массовости) микросхемы можно судить опираясь на многообразие представленной на рынке номенклатуры. Т.е. чем больше различных вариантов микроконтроллера с одним объемом Flash памяти от нескольких производителей, тем больше емкость рынка и значит микроконтроллер с этим объемом будет более востребован. Если среди всех 32-х битных микроконтроллеров больше всего номиналов с ~100 ногами, то именно 100 выводов - это то число которое наиболее востребовано разработчиками аппаратуры. Для проведения анализа были проанализированы сайты ведущих разработчиков микроконтроллеров - TI, STM, NXP, Renesas, Microchip и уже не существующий сейчас EnergyMicro. Через формы для поиска компонент задавали требуемый нам параметр, например объема Flash (16К, 32К, 64К и так далее) и считали сколько номиналов нам выдавал производитель, собирали и анализировали.

Что же получилось по объему Flash в 2008 году ?

Ну и в целом по отрасли

Еще раз, это означает не то что микроконтроллеров с 256КБ продавалось больше всего (у нас не было в 2008 году данных об объемах продаж), но это означает что больше всего предлагается разных номиналов микроконтроллеров с 256КБ. И скорее всего раз их больше всего предлагается, то и объем рынка для них самый большой. Конечно же в данном методе множество изъянов (один и тот же номинал может иметь разные градации по температурным диапазонам, и это будет учитываться как разные номиналы) Но что есть, то есть. Аналогично провели исследование по числу выводов корпуса.

По объему ОЗУ и другим параметрам.

И хотя не все полученные результаты были реализованы, но на их основании были сформулировали требования по характеристикам для серии К1986ВЕ9х. А так же я решил, что второй раз в рукопашную собирать данные я не буду, и у нас есть компьютеры - пусть они и считают.

Наше время. Big Data

Потом было много чего... Вывод на рынок, исправление ошибок, новые проекты, митинги, планы, импортозамещение, совещания в министерствах, пандемия, короновирус, ВКС-ы ну и как вишенка на торте - кризис дефицита микросхем на мировом рынке в 2021 году.

Все это время мы собирали данные. Многие предприятия уже более охотно делились свой базой применяемой ЭКБ импортного производства, кто то реально выполнял программу импотозамещения, кого то заставляла власть. Появилась статистика ФТС по импорту ЭКБ и множество других данных, в которых уже фигурируют реальные объемы потребления микросхем в штуках и деньгах. Политика Минпромторга РФ в части преференций для отечественной продукции подтолкнул многих гражданских разработчиков взглянуть на отечественные микросхемы, а дефицит микросхем, который возник в начале 2021 года заставил уже реально задуматься о переходе на них:

То о чем мы мечтали в 2008 году обернулось кошмарным сном в 2021. Нам стали приходить экселевские выгрузки из сотен и тысяч наименований иностранных микросхем с просьбой подсказать аналоги, а для этого нужно:
- в интернете найти документацию на иностранную микросхему;
- прочитать и понять ее назначение;
- определить основные ее параметры;
- выбрать наше решение максимально приближенное;
- привести как близкий аналог с указанием основных отличий.

И это еще хорошо, если это микроконтроллер или память. А что такое актуатор ? В общем кругозор растет в геометрической прогрессии. Но мы продолжаем это делать, так как именно эти знания дают понимание, что нужно делать и куда развиваться. Но как уже было сказано ранее - эту замечательную работу может работать компьютер, а не человек. Поэтому нами был разработан функционал по автоматическому выделению назначение и основных параметров для микросхем на основе ее наименования. И сразу же возникла мысль, а что если "разобрать" не список закупок какого либо предприятия, а сразу все ввезенные через таможню иностранные микросхемы? И сегодня мы попробуем "расскрасить" таможенную статистику за 2019 год. Скажу сразу, что результат получился не очень полноценный. В абсолютном большинстве ввозимых микросхем не указано наименование. Например один из крупнейших производителей RFID меток ввез около 80 млн микросхем NXP с ценой около 3 рублей за штуку с названием "Микросхема интегральная". Так же множество дискретных компонент (транзисторы, диоды...) попали в код микросхем. Они дают большой прирост в штуках, но практически никакой в стоимости. После всех вычисток и все же небольшого ручного труда (самые большие позиции по стоимости и по штукам которые не нашлись автоматически и были все же пробиты по интернету) мы получили базу данных по ввезенным микросхемам в 2019 год из 18 тыс. номиналов с общим числом микросхем 85 млн и на общую сумму 45 млн $. В общей сложности мы смогли распознать 82% по штукам и 75% по стоимости. Мы получили занимательную статистику, которая дала много пищи для размышления.
Общее распределение по типам микросхем выглядит следующим образом:

Больше всего привезено микросхем используемых в схемах питания (линейные регуляторы, DC-DC, AC-DC, источники опорного напряжения, пред-драйверы, силовые ключи, драйверы светодиодов и т.п.) - около 46 млн штук. Далее идут не распознанные микросхемы - 15 млн.
На третьем месте простые логические схемы (регистры, счетчики, триггеры, вентели и т.п.) - более 11 млн штук. На четвертом месте по количеству интерфейсные схемы (RS-485, RS-232, USB, Ethernet и так далее) - всего более 8 млн. Вслед за ними простые аналоговые схемы (усилители, компараторы, мультиплексоры) - более 1,7 млн штук. От микроконтроллеров и микропроцессоров я ожидал большего, но их всего нашлось 1,3 млн. Скорее всего микроконтроллеры возят по "серым" каналам. Ну и далее АЦП/ЦАП - 391 тыс, тактовые генераторы - 352 тыс, схем памяти - всего 133 тысячи (опять таки "серые" каналы) и схемы программируемой логики FPGA/CPLD - 89 тыс.

Как распределяется таможенная стоимость по этим же классам можно увидеть на следующем рисунке:

На первом месте по стоимости - Прочие (нераспознанные схемы), на втором схемы питания - более 10 млн $ - но это за счет стоимости, на третьем месте - FPGA/CPLD - с более 8 млн $, при том что их ввезли меньше всего в штуках.

Если вычислить удельную стоимость одной микросхемы, то получим следующую картину

Самые маржинальные - FPGA/CPLD, на втором месте идут схемы АЦП/ЦАП, на третьем микроконтроллеры/микропроцессоры и на четвертом месте схемы памяти. "Где вы видели такие цены?" - воскликнут многие читатели. Это не ко мне, это к таможне. Но если вы решились заняться разработкой микросхем, то делать нужно программируемую логику.

Кто популярней Xilinx или Altera ?

Победила Altera, хотя мне более симпатичен Xilinx. А вот по стоимости лидирует Xilinx.

Интересно что остальные производители тоже показали высокую стоимость, но секрет прост - это за счет китайских радиационно стойких FPGA, которые кстати клоны Xilinx.

Если интересно какая логическая емкость наиболее популярная, то будет большим сюрпризом, что более 50% всех программируемых логических матриц составляют CPLD - т.е. схемы малой емкости до 10К логических блоков (примерно до 100К вентилей).

Больше всего используется совсем маленьких схем (EPM240, XC95xx) до 500 логических элементов - ~20 тыс штук. Следующий пик популярности диапазон в 2К-4К логических блоков (примерно 40К вентилей) - 12 тыс. Вот именно по этому мы продолжаем упорно "пилить" свой проект MLDR125.

Думаю начала достаточно. Пишите в комментариях какую еще занимательную статистику выгрузить в следующей части статьи. Например кто делает больше всего АЦП - TI v.s Analog? Или какой объем энергонезависимой памяти в SOIC8 самый популярный ? Кто лидер в России в микроконтроллерах - ST, NXP, Renesas или TI ? Какие драйверы светодиодов самые популярные?

Продолжим анализировать какие иностранные микросхемы используются в России на основании таможенной статистики. Как мы это делаем ? Из данных ФТС выбираем записи в которых указан номинал ввезенной микросхемы, и используя внутреннюю базу данных дополняем эту запись основными параметрами микросхемы, начиная от производителя, разрядностями, диапазонами питания и заканчивая типом корпуса, упаковки и так далее. В данной части посмотрим АЦП/ЦАП и микроконтроллеры.

АЦП/ЦАП

Все типы аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей согласно нашей базе разбит на группы:
- АЦП - преобразователи аналогового сигнала в цифру;
- ЦАП - преобразователи цифры в аналоговый сигнал;
- совмещенные АЦП/ЦАП (обычно это разные аудио АЦП/ЦАП, но без кодеков, которые идут другой группой);
- Analog Front End (AFE) - схемы цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования (обычно используются для радиосвязи);
- цифровые потенциометры - схемы совмещающие датчик и АЦП/ЦАП используемые как датчики температуры.

Больше всего ввозится микросхем AFE - радиоприемопередатчики, но не имеющие в своем составе процесорных ядер - более 182К штук. Самым популярным АЦП является ADS1000A0IDBV. Самым популярным ЦАП - DAC6311IDCK. Самым популярным аудио АЦП/ЦАП - PCM5102APWR. Самый популярный RF приемопередатчик - CC1020RSSR. А самый популярный цифровой датчик - DS18B20+. Практически все от Texas Instruments.

Самыми маржинальными оказались Аудио АЦП/ЦАП - наверное любители звука готовы переплачивать не только за безкислородный медный кабель. Какие же фирмы лидируют на данном рынке?

Texas Instruments выпускает самые популярные микросхемы и поставляет больше всего аналого-цифровых микросхем.

АЦП

Самая популярная разрядность чистых АЦП - 12 бит

16 и более - это в основной сигма-дельта АЦП, которые точные, но обычно не очень быстрые. Какая же самая популярная частота выборки? По частоте преобразования для АЦП распределение выглядит следующим образом

Самый крутой АЦП, который официально ввезли в Россию - AD9208BBPZ-3000 (14 бит @ 3GSPS).

ЦАП

Распределение ЦАП по разрядности

Распределение скорости преобразования ЦАП

Микроконтроллеры

Из проанализированных примерно 1 млн микроконтроллеров - самые популярные в России микроконтроллеры от Микрочип (479К), STM(305К) и NXP (126К).

Самым популярным при этом является микроконтроллер STM8S003F3P6TR. Как это ни странно, но до сих пор 8-ми битные МК самые популярные. Но это скорее всего опять таки из за того, что таможня не видит все ввозимые микроконтроллеры.

Сколько памяти нужно для решения микроконтроллерных задач ?

По тактовым частотам работы микроконтроллеров следующее распределение

По числу выводов корпуса распределение следующее (к сожалению не для всех номиналов у нас были данные)

Итого

В результате среднестатистические АЦП и ЦАП на нашем рынке имеют разрядность 12 бит. Скорость преобразования АЦП на уровне 1 MSPS, а время преобразования ЦАП на уровне от 1KSPS до 100KSPS. Обе микросхемы будут от Texas Insruments. Среднестатистический микроконтроллер будет 8-ми битным, с 16 выводами и 8 Кбайтами Flash, работать с тактовой частотой до 16-20 МГц и выпущенный Микрочипом.

В третьей части статьи будут рассмотрены микросхемы памяти.

Продолжим анализировать какие иностранные микросхемы используются в России на основании таможенной статистики. Как мы это делаем ? Из данных ФТС выбираем записи в которых указан номинал ввезенной микросхемы, и используя внутреннюю базу данных дополняем эту запись основными параметрами микросхемы, начиная от производителя, разрядностями, диапазонами питания и заканчивая типом корпуса, упаковки и так далее. В данной части посмотрим микросхемы памяти.
Часть 1. Общий анализ
Часть 2. АЦП/ЦАП и Микроконтроллеры

Всего за 2019 год было ввезено чуть более 130К микросхем памяти. При этом нужно понимать, что именно микросхем. Например "планки" динамической памяти для компьютеров или карточки памяти ввозятся уже как модули или комплектующие для компьютеров и к сожалению в статистику микросхем не попадают. Мы же рассматриваем чистые микросхемы, которые ввозят что бы запаять.

Все микросхемы мы можем разделить на энергонезависимые EERPOM, FLASH, FRAM, т.е. сохраняют информацию при отсутствии питания, энергозависимые динамические ОЗУ (DRAM) и статические (SRAM) и остальные, например конфигурационные Flash, используемые для хранения "прошивок" FPGA и NVSRAM - это статическая ОЗУ, но с батарейкой, за счет которой она превращается в энергонезависимую. Это очень древнее решение, но до сих пор кто то их использует, хотя на смену уже пришли FRAM.

Как и ожидалось самыми массовыми являются микросхемы энергонезависимой памяти (суммарно более 116К), вслед за ними идет динамическая память (13К). Остальная память в очень малых объемах. Для начала рассмотрим поподробней динамическую память.

Динамическая память

Наибольшей популярностью пользуются микросхем DDR3. Но и предыдущие поколения потребляются достаточно массово.

Лидером среди производителей является Micron (к сожалению не наш). Самой популярной микросхемой является MT41K128М - DDR3-1600, Объемом 2 Гбит от Micron, по цене примерно 3$.

Энергонезависимая память

Для энергонезависимой памяти все привыкли к USB флешкам или карточкам памяти с объемом измеряемым десятками Гигабайт.

Но в виде микросхем, как оказалось, наиболее популярными являются совсем небольшие объемы до 1 Мбита.

Безоговорочным лидером в EERPOM является STM.

На рынке Flash памяти представлено гораздо больше производителей, а вот рынок FRAM практически весь принадлежит Fujitsu.

У EEPROM памяти наиболее популярный интерфейс I2C

Но в Flash памяти I2C вообще не встречается, и основным является SPI.

Какой корпус наиболее популярный? Восьми выводные корпуса, SO-8 и его аналоги.

Так что если вы захотите сделать микросхему энергонезависимой памяти, то что бы она была максимально массовой ее объемом должен быть ~1 Мбит, с интерфейсом I2C (ну или SPI, мне он больше нравится) и в 8-ми выводном корпусе. Одна проблема, ее стоимость должна быть около 0,4$ за штуку. Самая популярная микросхема EEPROM - это M24512 от ST с объемом 512 Кбит и ценой 0,3$. И ST обещает выпускать ее еще не менее 10 лет.

Самый миниатюрный продукт Apple, о котором долгое время ходили слухи (но это не электронный ключ), наконец-то добрался до Саманты Голдхарт автора статьи, переводом которой мы делимся в преддверии нового старта курса по iOS-разработке.

Добро пожаловать, AirTag! Интересно будет посмотреть, как AirTag со сменным аккумулятором (Да! Это первый сменный аккумулятор в продуктах Apple за последние годы!) будет выглядеть в сравнении с проверенными продуктами.

Устройства Apple и не-Apple

Для сравнения AirTag с конкурентами я взял ветерана рынка Tile Mate, а также Galaxy SmartTag производства Samsung. Из этих трёх устройств похожая на Mentos таблетка AirTag самая миниатюрная. Размером с монету в 50 центов, само устройство немногим больше своего аккумулятора. Tile самое тонкое из всех устройств, AirTag толще примерно в полтора раза, а если смотреть сбоку на SmartTag, то может показаться, что в нём могут уместиться целых два Tile. Apple, вероятно, желая сделать устройство максимально компактным, приняла нестандартное решение убрала из AirTag отверстие для брелока (эту проблему мы попробуем решить). Нечего и говорить, что ничто не сравнится с Apple в части превращения базовых функций в функции премиум в виде дополнительных приспособлений.

Но статья эта посвящена не только сравнению трекеров сегодня я подвергну разборке сразу три устройства! Сначала посмотрим на внутренности устройств с помощью рентгеновского аппарата Creative Electron.

Как всегда, по рентгеновским снимкам можно много чего понять. Судя по плотности размещения элементов, уменьшать AirTag уже некуда. К слову о плотности элементов: относительно тёмный снимок AirTag объясняется наличием большого магнита в центральном динамике и стальной крышки аккумуляторного отсека рентгеновские лучи через них проникают слабо. (Более подробные изображения можно посмотреть на превосходной панорамной анимации.) По сравнению с AirTag другие трекеры кажутся просто великанами а в них даже нет магнитов. (Хотите узнать, почему? Читайте дальше!)

Панорама AirTag в рентгеновских лучах 360:

Несмотря на впечатляющую компактность AirTag, в этом устройстве удалось реализовать сверхширокополосные (СШП) функции. Кстати, сама по себе технология СШП довольно интересная вещь. Samsung только что выпустила СШП-версию трекера, получившего название SmartTag+, но прошло уже две недели после официального релиза, а аппарат до США пока ещё не добралась. Я пыталась раздобыть один экземпляр для разборки, но безуспешно.

Начинаем разборку

Все три трекера можно открыть пальцами без всяких инструментов! Однако AirTag открывается сложнее других, особенно если вы недавно пообедали и пытаетесь это сделать жирными пальцами. Представьте, что вам нужно открыть банку с солёными огурцами двумя скользкими пальцами, и тогда поймёте, что я имею в виду. В других трекерах имеются специальные углубления для ногтей, и крышки с них снимаются элементарно.

Во всех конкурирующих устройствах есть сменные батареи, поэтому Apple, по всей видимости, решила не отставать и продемонстрировать соответствие рыночному стандарту. Тем не менее воздадим Apple должное за это, сам AirTag будет работать дольше своего аккумулятора, у Tile на это ушло 6 лет и 15 миллионов проданных ранее устройств.

Apple могла бы снабдить устройство раздражающим всех портом Lightning или встроенной (бесполезной и малоэффективной) функцией беспроводной зарядки, чтобы AirTag мог заряжаться от зарядного устройства Apple Watch, но Apple этого не сделала, и спасибо ей за это. Однако в ранних патентных заявках AirTag должен был заряжаться с помощью индуктивного зарядного устройства. Предвестник грядущих технологий? Или ещё одно доказательство существования продукта Apple, которого никогда не было?

А что с питанием? Разбираем аккумулятор

AirTag получил весьма оригинальный номер модели: A2187 (ну-ка, из какого это фильма?), а в регламентирующей документации имеется указание на тип аккумулятора CR2032. Логично! В AirTag и SmartTag используются трёхвольтовые аккумуляторы CR2032, а в Tile более компактные CR1632. Если судить по стандартной номенклатуре кнопочных элементов, во всех аккумуляторах используются литиевые батареи, но 20-мм элементы имеют ёмкость 0,66 Втч, в то время как ёмкость 16-мм элементов Tile составляет всего около 0,39 Вт/ч. На первый взгляд, эти аккумуляторы весьма схожи с аккумуляторами наушников earbuds, но отличаются от них тем, что предназначены для длительной подпитки устройства малым током, что и позволяет им выполнять свои функции.

Самостоятельной сменой аккумулятора удобства пользователя как начинаются, так и заканчиваются для всего остального понадобятся не только пальцы.

Tile и SmartTag легко разбираются с помощью монтажной лопатки и нагрева, но с AirTag всё не так просто. Вместе с тем герметизация AirTag, как ни странно, оказалась не такой уж и качественной. Не буду отрицать: без инструментов у меня ничего бы не вышло, ведь всё-таки три зажима да на клею недурно. Чтобы швы разошлись, AirTag нужно аккуратно сжать тисками и потыкать монтажной лопаткой. Если вы точно решили разобрать AirTag, будьте осторожны! Клеевые зажимы легче сломать, чем отклеить.

SmartTag производства Samsung единственный трекер, которому не присвоен класс защиты от проникновения загрязнений, и это довольно удивительно, учитывая, что этот трекер имеет самый толстый клеевой слой, защищающий печатную плату. Так что же, это худший из всех трекеров? Или Samsung просто старается не обещать слишком многого, как в случае с iPhone 6S?

Со звуком у Apple всегда сюрпризы

Вся конструкция AirTag это сплошные круговые части. Заметили "кнопку" на нижней стороне крышки? Это кнопка не нажимается, как у Mate и SmartTag. Это магнит, который ранее мы видели на рентгеновском снимке. Он размещается внутри логической платы в форме пончика, вложенной в катушку из меди. И это у нас динамик. Вы правильно прочитали корпус AirTag, в сущности, представляет собой один сплошной динамик. Питание подаётся на звуковую катушку, управляющую магнитом, установленным на диафрагме (в данном случае это пластиковая крышка, в которой размещается аккумуляторная батарея), и именно она издаёт звуки, на которые вы идёте, разыскивая потерянную сумку.

Но зачем вообще ставить сюда реальные приводные механизмы? Магниты не только увеличивают вес, но и занимают довольно много места. Миниатюрные пьезоэлектрические динамики в Mate и SmartTag во время тестирования издавали такой же и даже более громкий звук, поэтому дело тут не в громкости. Похоже, что от одного удовольствия Apple здесь не могла отказаться ей хотелось качественного звука. Пьезодинамики миниатюрны, дёшевы, но звучат под стать цене, например как динамики в игрушках из набора Happy Meal в ресторанах Макдональдс. Зная Apple и зная, с какой серьёзностью компания подходит к проектированию звуковых источников, можно заключить, что на звуке она здесь даже здесь! не сэкономила.

Набор инструментов для вскрытия корпусов, отсоединения кабелей, снятия АЦП и прочего.

Нет отверстия для брелока? Спокойно, я нашла его

На некоторое время прервём разборку. В отличие от конкурентов с отверстием для брелока, на идеально круглой внешней поверхности AirTag вообще нет места, чтобы продеть брелок по крайней мере найти его не так просто. Официальный способ крепления устройства к ключам предполагает закупку различных аксессуаров, то есть придётся заказывать и ждать. Но, если вы можете уверенно держать дрель и готовы рискнуть 29 долларами... то специально для вас я создала собственную методику DIY.

Я внимательно изучила внутренности первого AirTag. Затем взяла сверло 1/16" и аккуратно проделала отверстие во втором трекере из нашей упаковки в четыре штуки (разумеется, сначала я вынула из него аккумулятор). Каким-то чудом мне удалось не задеть микросхемы, платы и антенну, и я просверлила только клееный пластик. Что самое приятное было в этой операции? А то, что AirTag стойко её пережил и продолжил работать как ни в чём не бывало.

Удивительно, но звуковой профиль практически не изменился: уровень децибел на расстоянии одного iPhone Mini от AirTag находился в пределах погрешности +/- 1 дБ от непросверленного AirTag (около 7880 дБ). С учётом того, что в качестве мембраны динамика Apple использует сам пластиковый купол, это стало приятным сюрпризом.

Прежде чем поделиться с вами секретами сверления, предупреждаю в последний раз: хотите делать делайте, но только на свой страх и риск! Если начать сверлить не в том месте, можно серьёзно повредить устройство. Поэтому не пытайтесь это делать в домашних условиях, если не готовы превратить свой трекер в практически невесомое пресс-папье. Сопровождённые этим напутствием, посмотрите теперь видео с обнаруженными нами "безопасными зонами".

Чтобы безопасно продырявить AirTag, нужно просверлить одну из выемок в печатной плате / экране антенны (подробнее об этом расскажу чуть позже) в том месте, в которое заходят зажимы, скрепляющие части трекера. На видео я выделила три таких выемки. Можно увидеть, что их положение примерно соответствуют положению зажимов металлической крышки аккумуляторного отсека, то есть эти зажимы можно использовать в качестве ориентира. В идеальном случае нужно не попасть сверлом в сам зажим (у меня это получилось), а просверлить только клеевую часть, но, если всё-таки случится так, что вы заденете зажим это не будет смертельно ни для вас, ни для AirTag.

Кстати, Apple за 13 долларов продаёт держатели для AirTag, не говоря уже о сторонних производителях, продукция которых уже заполонила интернет-магазины. Но мой доморощенный способ сверления отверстия позволяет разместить AirTag на брелоке или кольце с минимальным количеством дополнительных деталей, увеличивающих вес и объём конструкции. Взломать можно даже самое мелкое устройство, и мы будем бороться за это наше право.

Заскучали? Напрасно, ведь мы ещё не вскрывали платы

Мы поговорили об аккумуляторах, поразвлекались немного с дрелью, теперь перейдём к мозговому центру платам. Материнская плата Mate (слева) красивого чёрного цвета помещена в литую пластиковую рамку и вынимается простым движением вверх. SmartTag от Samsung (справа) единственный из трёх трекеров, в котором используются винты: два из них крепят плату. Это довольно удивительно, учитывая любовь Samsung к клеевым соединениям.

AirTag самый стойкий из трёх трекеров. Он скорее умрёт, но, где спрятано золото, не выдаст. Его плата приклеена намертво, и монтажной лопатке развернуться совсем негде. Плата размещена в изящно спаянном корпусе антенны, а в центре "пончика" располагается крайне хрупкая звуковая катушка. Плата сидит как влитая, и вряд ли её можно снять, не повредив. Если вы решили повторить мой путь и добрались до этого места, смиритесь с тем, что восстановить работоспособность устройства, скорее всего, не удастся.

Как и во многих продуктах Apple, плата AirTag многослойная прямо как огр. Слева показана вся сборка (вид сверху) с медной звуковой катушкой в центре, которая всё ещё скреплена двумя паяными соединениями. Плата размещается внутри позолоченной пластиковой антенной рамки, которую, чтобы лучше рассмотреть, мы перевернули (в центре, звуковая катушка снята); а справа показана нижняя часть платы, на которой размещается "тяжелая артиллерия".

На первой стороне платы находится трёхосевой акселерометр, контактные штыри аккумулятора и те самые точки пайки голосовой катушки, работающие в паре вышеупомянутым магнитом, заставляя AirTag издавать звуки.

Под этими приспособлениями на обратной стороне платы размещаются чипы, датчики и другие миниатюрные элементы.

В своём анонсе AirTag Apple только и говорила, сколько усилий она приложила, чтобы её трекер соответствовал стандартам конфиденциальности Apple. Предотвращая злоумышленное использование, iPhone предупредит хозяина, если AirTag, не зарегистрированный в его учётной записи iCloud, следит за ним. Кроме того, AirTag, который хозяин не использовал длительное время, начнёт издавать звуки, если его взять в руки, и тем самым привлечёт к себе внимание.

Но вернёмся к звуку. Что, если злоумышленник отключит динамик AirTag, а потом заставит его за кем-то следить? Мы провели небольшое исследование и считаем нужным сообщить: есть несколько относительно простых способов отключения динамика и сохранения при этом работоспособности AirTag. По понятным причинам мы не будем рассказывать, как это сделать. Просто знайте об этом особенно если учесть, что не у всех есть iPhone, который может получать уведомление о "выключенном" AirTag. Для сравнения: пьезоэлектрические динамики в Tile Mate и Galaxy SmartTag отключаются так же легко, но они, похоже, не могут похвастаться такими же мощными функциями безопасности.

Итак, мы разобрали устройство

Мы не можем объяснить, почему AirTag так долго добирался до рынка, но можем с уверенностью сказать, что компания постаралась на славу. Это устройство не похоже на продукт первого поколения. Можно ли в него внести улучшения? Можно, но, по сравнению с рыночным стандартом Tile AirTag представляется устройством, продуманным до мелочей. По сравнению с предложением Samsung AirTag это элегантная футуристическая ЕВА, а SmartTag неуклюжий работящий ВАЛЛ-И.

Кстати, об улучшениях: хотя Apple любит продукты, которые "просто работают", иногда таким продуктам требуется небольшая помощь, чтобы ими могли пользоваться простые люди. Оказалось, что методы DIY вполне работоспособны и не лишают вас возможностей (кроме потери класса защиты от проникновения загрязнений, но эту проблему побороть легко нужна всего пара нашлёпок Sugru). С другой стороны, одна из главных функций безопасности AirTag довольно элементарно отключается без всяких хитростей мрачное напоминание, что в наши дни цифровая конфиденциальность и безопасность остаются и ещё долго будут оставаться головной болью разработчиков.

Так какой же трекер взял главный приз? С точки зрения аппаратного обеспечения, его продвинутость большой роли не играет, но если у вас iPhone 11 или выше (кроме iPhone SE 2020), то добавленная к AirTag СШП-функциональность указателя будет приятным плюсом. С точки зрения ремонтопригодности, все устройства имеют сменные батареи, и на этом практически всё. Но могло быть и хуже! AirTag, естественно, выглядит наиболее впечатляюще, у него изящный динамик. Кому как, но мы считаем, что Apple идёт верной дорогой.

Какие трекеры мы пропустили? Сколько трекеров вы используете, и как долго они служат? Покажите нам, как вам удалось сделать отверстия в своих AirTag и следите за публикациями, чтобы этой весной увидеть новые разборки.

Если вам интересны устройства Apple изнутри во всех смыслах и вы хотели бы попробовать себя в роли мобильного разработчика, обратите внимание на наш курс по iOS-разработке, где вы научитесь кодить на Swift, работать с анимациями, познакомитесь с Human Interface Guidelines (руководством по созданию интерфейсов по стандартам Apple) и опубликуете своё приложение в AppStore.

Узнайте, как прокачаться и в других специальностях или освоить их с нуля:

• Профессия Data Scientist

• Профессия Data Analyst

• Курс по Data Engineering