Digitrode

Относительно недавно вышедший и ставший за короткий промежуток времени достаточно популярным Wi-Fi модуль ESP8266 имеет разные модификации. Самой популярной на сегодняшний день является модификация ESP-01, поскольку она вышла раньше всех и смогла массово распространиться на рынке электроники. С этой версией модуля довольно легко работать, поскольку ширина между ее выводами соответствует стандарту DIP-корпусов и равна 2.54 мм. Но сегодня на рынке появились новые модификации с гораздо большим числом выводов, но меньшим расстоянием между ними. Примером может служить версия ESP-03. Такое не слишком широкое расположение выводов создает некоторые трудности в работе с ними в процессе прототипирования какого-либо устройства, требующего связи по Wi-Fi. Поэтому для облегчения взаимодействия с короткошаговым ESP8266 желательно иметь специальную отладочную плату. И эту плату можно сделать самому.

Эта небольшая отладочная плата предназначена для облегчения работы с модулем ESP8266 версии ESP-03. Помимо удобных для использования разъемов 2.54 мм на ней есть место для датчика температуры DS18B20 или датчика температуры и влажности DHT22 с подтягивающим резистором. Плата может быть запитана от 3.3 В или от 5 В при наличии регулятора напряжения. Питание можно подвести через разъем microUSB.

Информация о наличии или отсутствии сетевого переменного напряжения 220 В зачастую бывает полезной в некоторых приложениях, например, в устройствах домашней автоматики или приборах учета и регистрации напряжений. Для такой цели желателен несложный, недорогой и достаточно миниатюрный датчик, который бы сообщал управляющему устройству требуемую информацию о состоянии сетевого напряжения. Сегодня уже не нужно покупать такой сенсорный прибор, поскольку его можно вполне сделать самому.

Представленный компактный датчик напряжения сети предназначен для мониторинга и сигнализации в другую цепь, например, управляющую цепь с микроконтроллером, о наличии или отсутствии переменного напряжения 220 В. Для этой задачи используется гальваническая развязка (оптопара) PC1 (PC817B).

Литий-полимерные аккумуляторы сегодня находят широкое применение. Множество устройств имеют их в своем составе благодаря их превосходным характеристикам. По своей сути литий-полимерные аккумуляторы представляют собой улучшенные литий-ионные аккумуляторы. Здесь в роли электролита выступает полимерный материал. Если сравнивать с литий-ионными аккумуляторами, то литий-полимерные аккумуляторы характеризуются большей плотностью энергии на единицу объёма и массы, а также более низким уровнем саморазряда и несущественным перепадом напряжения по мере разряда. Литий-полимерные аккумуляторы зачастую используют в составе игрушек, радиоуправляемых моделях и квадрокоптерах, в мобильных телефонах и планшетах.

Хотя они довольно долго держат заряд, но все же эти устройства не вечные, и рано или поздно их приходится заряжать. И если нет готового прибора для зарядки, то всегда можно сделать такое зарядное устройство для аккумуляторов своими руками.

В современных приложениях с физическим пользовательским интерфейсом все чаще можно найти сенсорные кнопки. И это вполне обоснованно, поскольку сенсорные переключатели находят все большую популярность благодаря своей простоте, надежности, миниатюрности и экономичности. Механические кнопки и выключатели имеют некоторые недостатки, из-за которых заменяются сенсорными элементами. Они не настолько надежны, поскольку из-за пагубного влияния внешней среды, например, коррозии они могут выйти из строя. Поэтому их довольно часто меняют в помещениях с повышенной влажностью, а также в сильно запыленных промышленных помещениях. Также, банально, износ механических элементов в следствие долгой и частой эксплуатации способен отправить механический переключатель на свалку. Кроме того, механические кнопки не такие компактные, как сенсорные, которые можно сделать с необходимым уровнем миниатюризации. Таким образом, переход к сенсорным кнопкам вполне оправдан. Однако не спешите бежать в магазин за сенсорными кнопками, ведь сенсорную кнопку можно сделать самостоятельно своими руками.

Представленная схема позволяет избавиться от механических кнопок в изделии и добавить функционал легких и миниатюрных сенсорных кнопок. Сама плата с кнопкой может быть очень компактной, поскольку здесь используются в smd-компоненты.

В основе схемы лежит недорогой чип TTP223 в корпусе BA-6. TTP223 представляет собой детектор нажатия на сенсорную кнопку и характеризуется малым потреблением энергии и работой в большом диапазоне напряжений (от 2 до 5.5 В).

В современных приложениях мониторинга и регистрации параметров окружающей среды важным элементом является датчик температуры, который позволяет измерять температуру в достаточно широких диапазонах. На рынке сегодня представлено большое количество датчиков температуры с различными характеристиками и разного ценового диапазона. Некоторые датчики очень бюджетного уровня измеряют температуру с немалой погрешностью, но тем не менее достаточной для не ответственных приложений. Другие, прецизионные, измеряют температуру очень точно, но могут стоить недешево. Тем не менее есть золотая середина, и одним из ее представителей является прецизионный датчик температуры LM35, который стоит довольно недорого. Он характеризуется широким диапазоном измеряемых температур, большой точностью измерения и калиброванным выходом по напряжению.

Датчик температуры LM35 компании National Semiconductor является очень популярным по двум причинам: он вырабатывает выходное напряжение, прямо пропорциональное измеряемой температуре в градусах Цельсия, что исключает необходимость делать программный перевод градусов по Фаренгейту в градусы по Цельсию, и он позволяет измерять температуру ниже нуля. Как было отмечено выше, датчик температуры LM35 достаточно точен, его точность составляет примерно ±0.25 °C, если измерения производятся в щадящих комнатных условиях. В других случаях его точность составляет ±0.75 °C.

Недостатком же этого устройства является то, что в соответствии со своей стандартной схемой подключения он должен быть соединен по трем проводам. Но этот недостаток легко устранить, воспользовавшись приведенной схемой. При таком двухпроводном соединении датчик LM35 в состоянии измерять температуру в диапазоне от -5 до +40 °C.

Сегодня на рынке электронных компонентов представлено большое количество разнообразных микроконтроллеров, отличающихся друг от друга по многим параметрам: частоте работы ядра, объему памяти (как программ, так и данных), набору периферийных устройств, цене, форме корпуса, количеству выводов и многим другим. Существуют как большие и мощные микроконтроллеры в многовыводных больших корпусах с немалым количеством памяти и внушительной тактовой частотой, так и маленькие устройства в компактных корпусах с малым числом выводов. Первые в основном применяются в ресурсоемких и ответственных приложениях с задачами обработки больших объемов данных, вторые же используются в достаточно простых приложениях для задач элементарного управления какими-либо несложными устройствами.

Зачастую недорогие и миниатюрные микроконтроллеры имеют небольшое по сравнению со своими старшими собратьями количество портов ввода/вывода. И, как правило, этих портов не всегда хватает. Например, для управления большим количеством миниатюрных коллекторных двигателей или для опроса клавиатур с большим числом кнопок. Тогда для решения задачи расширения возможностей используют различные аппаратные ухищрения, например, добавляют в свой проект различные микросхемы мультиплексирования сигналов, что, конечно же, приводит к некоторому удорожанию проекта.

Но можно, не применяя сложных схем мультиплексирования, из одного вывода сделать два. Это реализуется довольно просто благодаря использованию третьего высокоимпедансного состояния (Z-состояния).

Современные микроконтроллеры зачастую имеют широкий диапазон питания, который может составлять, например, от 1.8 В до 5 В. Это дает широкие возможности для выбора источника питания, и чем меньше нижняя граница диапазона питания микроконтроллера, тем миниатюрнее могут быть источники питания, например, ими могут быть пальчиковые или мизинчиковые батарейки. Кроме того, широкий диапазон питающего напряжения позволяет в процессе функционирования устройства регулировать величину этого напряжения, что полезно использовать в автономных приложениях с батарейным питанием.

Функция динамического масштабирования напряжения полезна при питании микроконтроллера, который имеет широкий диапазон питания. При необходимости можно уменьшить напряжение питания для того, чтобы снизить энергопотребление устройства в целях экономии.

Например, микроконтроллер MSP430G2001 имеет диапазон питания, который варьируется в зависимости от системной частоты и режимов программирования. Когда системная тактовая частота составляет 1МГц и программирование флеш-памяти не требуется, диапазон питания равен от 1.8 до 3.6 В. Если же программирование флеш-памяти необходимо, то диапазон составит от 2.2 до 3.6 В.

Сегодня различные приложения для мониторинга процессов окружающей среды и ее параметров, например, погодные станции и системы контроля климата помещения в домашней автоматике, используют в своем составе различные датчики, одним из основных в этом наборе датчиков является, конечно, датчик температуры. В наше время на рынке электронных компонентов представлено огромное количество самых разнообразных датчиков температуры, отличающихся друг от друга своими характеристиками, исполнением и ценой. Некоторые датчики измеряют температуру с очень высокой точностью и в очень широком диапазоне, они называются прецизионными и используются в основном в ответственных приложениях на промышленных объектах, в медицине и ряде других областей подобного рода. Их стоимость пропорциональна их возможностям, то есть это не дешевые датчики. Есть также недорогие датчики для менее ответственных приложений. Их стоимость не такая высокая, но и их точность и диапазон измеряемых температур далеко не самые лучшие. Зачастую их используют радиолюбители в своих проектах с Arduino или другими подобными платами и устройствами. Но можно вообще не покупать датчик, а сделать его самостоятельно. Такой самодельный термометр, конечно, не будет сверхточным, но обеспечит ваш проект необходимым функционалом для измерения температуры.

Представленная схема, позволяет создать простой и дешевый термометр, измеряющий температуру до 150°C с точностью ±1°C. Температуру можно считать с помощью цифрового или аналогового вольтметра со шкалой 1В.

На рынке электронных компонентов в наше время преобладают элементы, которые питаются преимущественно напряжением +3.3 В, либо +5 В. Существуют, конечно же, компоненты с расширенным диапазоном питающего напряжения, который включает в себя эти два уровня. Но далеко не все устройства могут поддерживать одновременно уровни 3.3 В и 5 В. Из-за этого могут появляться проблемы несовместимости между устройствами. И порой довольно-таки трудно найти аналог необходимого компонента или устройства с поддержкой нужного уровня напряжения.

Зачастую, например, бывает необходимо установить взаимодействие между микроконтроллером с питанием от 5 В и каким-нибудь устройством, например, модулем считывания SD-карт, питаемым от 3.3 В.

К счастью, преобразователь логических сигналов 3.3-5В можно собрать довольно-таки просто. Для этого нужна микросхема конвертера 74LCX245.

В продолжении темы полезных в быту повышающих преобразователей рассмотрим способ получения напряжения 9 В из 3 В.

Если у вас есть одна батарейка на 3 В или пара пальчиковых батареек на 1.5 В, но нет Кроны, необходимой для питания устройства напряжением 9 В, то можно воспользоваться нижеприведенными недорогими микросхемами для организации повышающих преобразователей напряжения.