Электронный компас.

Друзья-товарищи!

Свершилось! Поступил в продажу электронный компас авторства вашего покорного слуги. Несколько слов об электронном компасе. История разработки этого устройства уходит корнями аж в 2005-й год, когда я, с подачи моего однокашника Глазырина Кости, узнал о выходе в свет микросхемы фирмы Honeywell, внутри которой находились двухосевые высокочувствительные магнитные датчики, способные реагировать на слабое магнитное поле Земли. Тогда мной была разработана схема с 24-мя двухцветными светодиодами, расположенными по окружности. Таким образом, куда бы не повернулся компас — красный огонёк всегда должен был перебегать на Север, а зелёный — на Юг. Такой компас был бы с одной стороны — забавная безделушка, а с другой — вполне полезный для грибников гаджет.

Но, как это часто бывает, первый блин вышел комом — к сожалению, добиться нормальной работы компаса в те годы (18 лет назад, какой ужас!) не удалось по нескольким причинам: малая разрешающая способность встроенного АЦП применяемого микроконтроллера, стыдно сказать — полное отсутствие программной реализации увязывания обеих магнитных осей и, конечно, отсутствие алгоритма калибровки, а также программно-аппаратной компенсации наклона компаса относительно горизонта. Все эти причины послужили отказом от дальнейшей разработки электронного компаса.

И вот, осенью прошлого года, спустя столько лет и, несмотря на засилье смартфонов с «компасными» приложениями, я решил вернуться к этой теме и разработать удобный в использовании компас. Заручившись согласием крупной фирмы-производителя МастерКит, за несколько дней удалось разработать компас, лишённый недостатков первоначальной версии. Благодаря научно-техническому прогрессу теперь на борту компаса мы имеем: три ортогональных магнитных оси, три ортогональных оси акселерометра, полностью цифровая обработка сигналов и вычислительные мощности достаточные для расчёта компенсации наклона, с учётом малого энергопотребления. Кстати, об энергопотреблении. Ради общей компактности пришлось пойти на компромисс и поставить батарейку CR2032, не очень ориентированную на отдачу тока 12мА в холодную погоду (<15°С). Увы, в такую погоду гаджет нужно держать во внутреннем кармане одежды, изредка доставая его, для ориентирования на местности. А вот длительность работы от одной батарейки при этом не подкачала: минимум 5000 циклов включений-отключений длительностью по 5 секунд. Можно сказать — он вечный, если не считать неизбежный саморазряд батарейки.

Как многие знают, легендарная компания МастерКит ориентирована на продажу разнообразных конструкторов для самостоятельной сборки и пайки. То есть, купив продукт, нужно приложить некоторые усилия для получения конечного результата, хотя и не секрет, что для радиолюбителей сам процесс пайки, когда сидишь весь в клубах канифольного дыма, уже является райским наслаждением. Но в данном случае, размеры применяемых электронных компонентов слишком малы и запаять их без специального оборудования просто невозможно. Поэтому, было решено продавать компас уже смонтированным.

Что по корпусу ? Оригинальный корпус — это самое дорогое в разработке любого гаджета, так что пришлось ориентироваться на что-то готовое. Но прозрачных корпусов на рынке оказалось не так чтобы много. В итоге, дизайн компаса рассчитывался под прозрачный вариант из семейства корпусов BOX-KA08, продающийся отдельно на Али-Экспресс и в других интернет-магазинах. Данный корпус обладает примитивным дизайном, морально он уже довольно устаревший, но вполне способный выполнять свои функции — защиту электронного модуля от внешних воздействий. Конечно, корпус ещё нужно самостоятельно доработать напильником, просверлив отверстие под кнопку включения — это и есть те необходимые усилия, которые нужно приложить. Если вариант с готовым корпусом не подходит, то переходим к плану «Б»: дизайн компаса отлично подходит под изготовление корпуса по распространённой технологии лазерной резки из оргстекла и фанеры. Такой набор для сборки, конечно, появится в продаже, но желающий может изготовить его самостоятельно при наличии доступа к лазерному станку ЧПУ, благо фирм, оказывающих подобные услуги довольно много. Чертежи для изготовления будут доступны всем желающим в виде готовых файлов. И, наконец, имеется план «В» уже для совсем продвинутых моддеров — взяв за опору STEP-модель компаса, можно задизайнить свой авторский корпус и напечатать его на 3D-принтере у друга, не забыв вырезать на лазерном станке ЧПУ прозрачное окно под светодиоды. Короче, было бы желание. Если его вообще нет, рад сообщить, что электронный компас нормально работает и безо всякого корпуса. Качество пайки компонентов — выше всяческих похвал.

Где производство? Изначально, изготовление печатных плат, монтаж и установка ПО должны были осуществляться в России. Но, уже довольно давно в РФ наблюдается такое явление как санкции, которые, как известно, не работают. Выяснилась забавная вещь: не только людей, сложное оборудование, да и бизнес целиком можно вежливо за ручку проводить под санкционный пресс, но и отдельные виды микросхем, которые невооружённым глазом-то не всякий и увидит. Внезапно, ВСЕ (две) сложные микросхемы применяемые в данном компасе находятся под санкциями и, под страхом юридических последствий не могут быть массово запаяны крупными российскими производителями, несмотря на то, что физически эти микросхемы в России на складах присутствуют. Как говорил мерзким голосом один персонаж из Шрека: «Вот такой вот метафизический парадокс!!!». Таким образом, собирать электронные модули пришлось в Китае, хотя итоговые стоимости с учётом доставки и там и там были бы примерно одинаковы. Для России осталась лишь операция по заливке прошивки и итоговой проверки работоспособности.

Вот и вся история! Что ж, спасибо, что дочитали до конца. Да, и если вам взбредёт в голову побродить по осеннему лесу в поисках грибов, ориентируясь по электронному компасу или просто подарить его любимому человеку (под предлогом, чтобы он никогда не терялся), то приобрести его можно тут или на любых других торговых площадках.

Отчёт о посещении выставки ExpoElectronica 2023

Выставка проходит с 11 по 13 апреля в Москве, в Крокус-Экспо, павильон 3.

С точки зрения максимальной плодотворности целесообразно посещать выставку на второй день её проведения, когда участники уже вошли в рабочий ритм, но ещё не устали и готовы к общению. Поэтому, я посетил выставку на второй день, 12 апреля. Время посещения с 11.30 до 16.30. За это время удалось пообщаться и обменяться визитками с представителями 28-ми компаний и изучить предложения других, менее интересующих фирм.

По итогам осмотра можно выделить несколько категорий компаний по роду деятельности, которые могли бы нас заинтересовать:

  1. Производители печатных плат.
  2. Поставщики электронных компонентов, логистика.
  3. Производители механики (радиаторы, корпуса, лазерщики).
  4. Производители ферритовых изделий.
  5. Производители бесколлекторных двигателей
  6. Производители готовых AC-DC, DC-DC модулей, китайских аналогов Raspberry Pi

Малоинтересующие представленные категории:

Производители монтажного оборудования, одежда, химия, производители ноутбуков для агрессивных сред, производители модулей спутникого позиционирования, сотовой связи и инерциальных модулей, производитель САПР аналогичного Altium (EREMEX), плёночные клавиатуры, панели, шилды, СВЧ-техника и измерительное оборудование, издательства, производители мониторов, планшетов для дизайнеров.

По всем упомянутым компаниям имеется печатный материал и визитки, а также подробный путеводитель по всей выставке.

Производители печатных плат.

В-основном прямые китайские производители. Как правило все предлагают заодно и монтаж.

ChinaPCBOne, www.chinapcbone.com

U-C GROUP LIMITED, www.ucgroupchina.com

ZITROK, www.zitrok.com

HONG KONG CROSS OCEAN, www.hkcrossocean.com, есть русский инеженер

MICROEL, www.microel.ru . Производство PCB, поставка комплектации

SD Service Devices., г.Мытищи, www.service-devices.com, завод в Китае

Venture Electronics, Китай, https://www.venture-mfg.com/

Hubei Zhongpei Electronics , Китай, www.zhongbeipcb.com

Поставщики электронных компонентов, логистика.

www.ptelectronics.ru, Санкт-Петербург. Они запустили полезный сайт китайских аналогов электронных компонентов: www.chinacomponents.ru

www.ptconnectivity.ru Китайские аналоги разъёмов

ARCbase, www.arcbase.hk. Обещают 7-10 дней на доставку.

ICUSTOMS, г. Санкт-Петербург, www.icustoms.ru , логистика и таможенное оформление

Detwo.ru, г. Санкт-Петербург, www.detwo.ru. Закупка и доставка всего из Азии и Европы

Tellur Electronics. г. Москва, www.tellur-el.ru Поставщики

Золотой ШАР, www.zolshar.ru . Крупный поставщик электронных компонентов

SINNO, г.Москва, www.sinnogroup.ru Поставщик электронных компонентов

BYTKE , Китай, www.bytke.com, Поставщики, сборка PCB

АО ЭЛЕКОНД , www.elecond.ru , Производство суперконденсаторов

HeiYO Trading, Китай, www.heiyot.com, поставщик электронных компонентов

Nuopuxun Technology, Китай, www.npxdz.com , поставщик электронных компонентов

Shenzhen Haoxinsheng Technology Co, Китай, www.haoxinshengic.com поставщик

GLITE, Китай, www.glite-ic.com , поставщик

МОНОЛИТ, Беларусь, http://www.monolit.vitebsk.by/ — импортозамещение керамических конденсаторов, пассивка.

КОНКУР Электрик, г. Москва, www.konkurel.ru элементы защиты цепей

Производители готовых ACDC, DCDC модулей и RPI

TEpower, г. Воронеж, www.te-power.ru. DC-DC, AC-DC модули на вид аккуратные.

ЮЕГРупп, г.Москва, www.yecss.ru Большой выбор бюджетных китайских аналогов Raspberry Pi и оригиналов.

Производители ферритовых изделий

ПАО МСТАТОР. www.mstator.ru Кольца ферритовые с большим «Мю». Активно нами применяется. За последние два года они научились выпускать готовые изделия, появилась новая серия дифференциальных дросселей.

НПО ГАММАМЕТ, г. Екатеринбург, https://gammamet.ru/ — магнитопроводы. Есть изделия с большим «Мю».

Производители механики (радиаторы, корпуса, лазерщики)

ООО «Лазерный центр» www.newlaser.ru Производство станков и продукции

ООО «Фабрика Алюминиевого профиля» www.apfactory.ru Радиаторы, корпуса

HLC Metal Parts Ltd, Китай, www.hlc-metalparts.com Изделия из металла

ТЕХНО-ЛОГИКА www.Teclog.ru  Алюминиевые профили, завод

https://myszomk.ru/ Пластиковые корпуса и их доработка

Производители двигателей

АО «ПК НПО «АНДРОИДНАЯ ТЕХНИКА», г.Магнитогорск, www.npo-at.com

Синхронные бесколлекторные двигатели от 60 Вт до 10кВт

Остальное:

ПНЕВМА, г.Санкт-Петербург, www.vippnevma.ru Плёночные клавиатуры, панели управления, металлические шилды

EREMEX. Г. Москва, создают конкурента Altium. www.eremex.ru под названием Delta Design. Упор на оформление по ГОСТ. 90-дневная пробная версия.

Домашний хомяк и Интернет

Где-то с полгода назад появился у нас сирийский хомяк. Шуша. Живёт хомяк своей хомячьей жизнью – шуршит себе потихоньку, грызёт чего не попадя. Иной раз и собственное жильё сгрызает, и это при избытке-то нормальной пищи. Короче, моих домочадцев Шуша радует своей непосредственностью. Приятно взять её на руки, погладить по мягкой шёрстке, поиграть. Но есть нюанс. Клетка с хомяком стоит в кабинете, а там – я. Запах от хомяка иногда стоит – мама не горюй, а что поделать – животное. Переместить клетку в другие помещения нельзя – везде сквозняки, а сирийским хомякам сквозняки противопоказаны. Но время идёт, запах не пропадает, и мне как охотнику, иногда волей-неволей вспоминается простое правило, что в пищу годится, в целом, любое животное, которое питается преимущественно растительной пищей. Незыблемое правило номер два: что добыто, должно быть употреблено. Ну, там, бобёр, рябчик, даже грач и дятел, а если совсем прижало, то и грызун пойдёт, чего уж там.

Но помня о детях, такие нехорошие мысли надо решительно отгонять — всё это грубые кровожадные шутки чёрного юмора. И вот спустя какое-то время меня осенило – а ведь домашний хомяк может быть полезен для науки! Говорят, что хомяки в колесе могут пробежать много километров. Точных данных нет. На форумах пишут 6 – 10 км за ночь. Естественно, учитывая свою страсть к телеметрии и обширный опыт подключения всего на свете к Интернету, я решил подключить и хомяка. Сказано – сделано. На озоне заказал датчик магнитного поля (Холла) за 168руб, а запасной WiFi датчик микроклимата собственного производства у меня уже был. В субботу на колесо приклеили магнитик, на клетку установили датчик Холла. Дальше доработал напильником программное обеспечение и пошло-поехало. Как обычно, отправка данных идёт на сайт narodmon.ru. Мой датчик там уже пять лет висит и собирает данные о давлении, влажности, температуре, освещённости, уровне СО2. Теперь вот добавился датчик “Хомяк Шуша”. Правила сайта таковы, что из всей информации от датчиков расположенных в квартире на всеобщее обозрение можно выдавать только атмосферное давление. Никому не интересны климатические показатели внутри вашего помещения – они индивидуальны. Разве что атмосферное давление везде одинаково (плюс-минус этаж). Администрация отказала мне в публикации данных пробега хомяка на всеобщее обозрение даже за деньги(правила есть правила), но приватно я могу делится с любым пользователем narodmon.ru по запросу. Нужно только скачать приложение narodmon и зарегистрироваться. В будущем, я смогу публиковать графики активности хомяка на своём личном сайте – как только запилю на нём соответствующий скрипт.

Итак, каковы же итоги первой ночи ? Сколько же пробежала Шуша ? Наша лаборатория располагает следующими данными. Вот график.

Пробег хомяка за ночь

Как и все графики на Народном Мониторе, он строится так: каждые 5 минут передаётся одно значение. В нашем случае это суммарный пробег за 5 минут. После передачи текущего значения, в памяти датчика оно обнуляется и подсчёт начинается заново. То есть, при помощи пролёта магнитика вблизи датчика магнитного поля подсчитывается количество оборотов колеса. Затем количество умножается на диаметр и на число Pi. В моём случае один оборот колеса равен 0.58метра. На графике видно, что бегать Шуша начала в 21.00 и, с регулярным отдыхом, закончила зарядку в 23.00, пробегая за 5 минут примерно по 100 метров. Проинтегрировав данный график, суммарный пробег составил 1623 метра. Что сказать, результат не впечатлил. Я-то думал она всю ночь бегает, наматывая километры. Чтож, будем наблюдать дальше. Возможно, активность зависит от пола, времени года, температуры, влажности и так далее. В среднем, сирийские хомяки живут 2-3 года.

Ну и напоследок. Я случайно посмотрел накопившееся данные с моего датчика по освещённости комнаты за время с 2017-го по 2020-й год. Освещённость здесь представлена в Люксах.

Освещённость в комнате за 3 года

Обратите внимание на чудовищную разницу в зависимости от времени года. Она составляет от 10 до 100 раз! Сколько солнечного света мы недополучаем зимой относительно лета! А на этом пока всё. Спасибо за внимание!

Миниатюрные MEMS-газоанализаторы фирмы SgxSensorTech и возможность их использования в домашних датчиках контроля качества воздуха

Швейцарская фирма SgxSensorTech выпускает несколько подходящих для данной задачи датчиков-газоанализаторов.

MICS-VZ-89TE  — CO2

MICS-2714 — NO2

MICS-4514 — Два отдельных датчика: CO + примеси (С2H5OH + H2 + NH3 + CH4) и NO2

MICS-5524 — CO + примеси (С2H5OH + H2 + NH3 + CH4)

MICS-5914 — NH3 + примеси (C2H5OH + H2 + C3H8 + C4H10)

MICS-6814 — Три отдельных датчика: CO +примеси , NO2+примеси , NH3+примеси

Диапазон чувствительности составных элементов в разных чипах один и тот же. Таким образом, наиболее интересен датчик MICS-6814 — он совмещает в себе все предыдущие чувствительные элементы. Датчик MICS-VZ-89TE производится в виде модуля и в целом интереса не представляет, так как функционально соответствует широко известному MH-Z19B, который прекрасно работает и стоит примерно столько же. Разница лишь в габаритах — MH-Z19B больше по размеру.

Рассмотрим MIC-6814. Принцип действия его грубо описывается так: при внешнем нагреве (нагреватель установлен внутрь чипа) чувствительное вещество меняет своё электросопротивление, в соответствии с концентрацией газа. То есть, перед снятием показания необходим предварительный нагрев чувствительного элемента. Минимальная длительность преднагрева 30 сек. Для измерения сопротивления к соответствующему выводу подключается цепочка резисторов, образуя делители напряжения. Падение напряжения подаётся на АЦП микроконтроллера, производится измерение напряжения и пересчёт по графикам.

Диапазон измеряемых концентраций:

CO (угарный газ)— от 1 ppm до 1000 ppm (100 КОм — 1500 КОм)

NO2 (диоксид азота) — от 0.05 ppm до 10 ppm (0.8 КОм — 20 КОм)

NH3 (аммиак) — от 1 ppm до 500 ppm (10 КОм — 1500 КОм)

ПДК на рабочем месте газа CO равна 30 ppm. Фоновые значения от 2 до 10 ppm Превышение ПДК приводит к головокружению и тошноте. При достижении 1000 ppm потеря сознания в пределах 2-х часов. Таким образом, этот датчик вполне подходит для задачи контроля качества воздуха в жилом помещении.

ПДК NO2 равна 0.04 мг/м3, что равно 0.02091 ppm . Газ крайне вредный, образовывается по большей части от автомобильных выхлопов. Уровень ПДК находится ниже диапазона измеряемых значений, таким образом, этот датчик не подходит для измерения NO2 атмосферного фона. Он подойдёт лишь для сигнализации кардинального выхода концентрации за безопасную границу.

ПДК NH3 (аммиак) для жилых помещений равна 0.04 мг/см3 (0.064ppm), для рабочей зоны 20мг/м3 (32 ppm) . Фоновый уровень в атмосфере колеблется от 8 до 36мкг/м3 (до 0.05 ppm) . Таким образом, датчик скорее подойдёт для фиксации превышений ПДК на производствах. Опасное превышение ПДК сопровождается характерным аммиачным запахом и, таким образом, обнаружится явно и без датчика.

Измерение качества атмосферного воздуха на примере Беларуси приведено тут. Современный способ посмотреть качество воздуха в любой точке планеты тут.

Миниатюрный датчик CO2 — CCS811.

Датчик измерения пыли PM2.5 PM10