Étape 1: Circuit & matériel
1 x MPF102 JFET (1,29$)
1 x ATtiny2313 (2,88$)
LED de 1 x 10 segment rouge barre graphique à barres (1,40$)
2 x porte-monnaie cell (sewable SMD, 2,50 $)
2 batteries de pièce x CR2032 (1,00$)
prise DIP de 1 x 20 broches (pour ATtiny2313)
1 x prise à Wrapping DIP 20 broches (broches plus LEDs peuvent donc être plus élevés))
1 x interrupteur (SPST marche rocker, 2,66 $)
1 x 0.1uF condensateur
différentes résistances {10, 120, 330, 4. 7 k, 10 K, 22 K, 1 M} ohm
2 x connecteurs bornier (1,10$)
1 x connecteur anneau pour fonder l’étain moutarde
Le total des prix connus est inférieur à 15 $.
Le circuit comporte trois parties ; (1) le JFET et charge, (2) les LED et résistance de limitation de courant et (3) le circuit RC utilisé pour sous-compteur un ADC approximatif. Au cours du débat, il peut aider à regarder le circuit schématique.
Analyser les parties de circuits nécessite un peu de mathématiques. J’ai détaillé les calculs pertinents et les discussions en pièce jointe ci-dessous, dans le cas où vous vous souciez.
La partie JFET est fondamentalement de Mims, sauf que le « ADC » remplace l’ampèremètre, et j’ai choisi la résistance de charge la mesure I_DSS, il n’y avait pas besoin d’un potentiomètre. Pour mesurer la I_DSS, juste la porte de la terre et mesurer le courant quand il est piloté par, disons, une source 6V (suffit d’enfoncer le JFET de saturation). Mon JFET avait une I_DSS de propos 9mA (en fait j’ai essayé quelques TECJ et ils tous ont été 9mA, qui semble un peu inhabituel, peut-être qu’ils sont mis en cellule?). J’ai choisi une résistance de charge de 330Ω, qui donne une plage de tension drain de propos V_CC-3V à V_CC. Avec une alimentation de 6V, cette gamme est 3V-6V.
Purement par curiosité, j’ai mesuré drain actuelle vs la tension de la porte pour voir quelle sorte de tension porte serait fermée le JFET. Cela montre un pincement V_P du sujet - 4V. Cela donne une idée du potentiel créé sur l’axe de la porte par statique. L’intrigue est joint ci-dessous.
J’ai ajouté une 1MΩ « résistance de sécurité » à la porte d’entrée, sans doute inutile, mais réduit le risque de souffler le JFET.
Idéalement, nous mesurer le courant de drain et utiliser cela comme une mesure de la statique affectant l’axe de la porte. Ceci suppose en général un dispositif à effet Hall ou une valeur faible résistance et un ampli-op pour calculer la différence de tension (et la Loi d’Ohm, bien sûr) de détection. Toutefois, cela commence à devenir inutilement compliqué pour le projet à portée de main. Une méthode plus simple est de noter que le courant de drain, allant de 0-9mA et choisir une résistance de charge approprié (une extrémité connectée à l’alimentation et l’autre vers l’égout JFET) qui donne une plage de tension réalisable pour ces courants. Cette tension de façon qu’une seule lecture est nécessaire, aux dépens étant très sensible à la tension (qui change).
J’ai joué avec l’affichage de 10 segments pendant un certain temps et même sur 100 % du temps, il a été assez faible, qui n’a pas de bon augure pour mon idée d’effet stroboscopique pour réduire le courant. Lorsque j’ai stroboscopique, il devint (évidemment) même gradateur. J’ai choisi un cycle de 20 % et remplacé la résistance de limitation de courante par 10Ω, et il s’agissait de dim, mais acceptable. Donc, je décide de stroboscope LED tous sur un cycle de 20 %, ont au plus 2 des 10 à tout moment et connecter tous les cathodes à une seule 10Ω actuelle limitant la résistance. J’ai essayé ceci et il a bien fonctionné, et puis j’ai passé quelques heures à justifier ce que je venais de faire. L’analyse détaillée est ci-jointe, pour ceux que ça intéresse.
J’ai eu le code d’un projet précédent qui permettant de générer des interruptions Timer1 chaque 1mS, alors j’ai utilisé cela pour l’effet stroboscopique LED. Le logiciel ferait en sorte qu’aucun voyant ne resterait à de plus du cycle 2mS dans chaque 10mS (ie. obligation de 20 %).
Une façon d’utiliser l’affichage 10 segments serait d’afficher un nombre binaire de 10 bits représentant la tension de résistance de charge. J’ai essayé, mais c’était difficile à lire, alors j’ai décidé d’aller avec affichage d’une gamme de 0 (hors tout) à 10 (tout sur). Cela avait l’air bon et n’a pas besoin d’explication pour comprendre.
Pour mesurer la tension de résistance de charge, j’avais besoin d’une forme quelconque d’ADC. Le ATtiny2313 n’a aucun ADC, mais il a un comparateur analogique qui permet de mettre en place une rampe ADC. Une entrée pour le groupe de comparaison est le signal à mesurer, l’autre entrée est une rampe de pente connue à partir de 0V. En mesurant le temps pour la sortie du comparateur faire basculer, la tension d’entrée peut être comprise. (En fait, il n’a pas vraiment besoin d’être une rampe, fera tout signal de plus en plus connue, une rampe d’accès est généralement préféré parce qu’il offre une sensibilité égale à toute la gamme d’entrée. Dans notre cas, cela ne fait rien). Pour ce modèle, un simple circuit RC est utilisé pour créer un signal de plus en plus. Convertisseurs a/n rampe ont quelques inconvénients ; (1) le temps de conversion nécessaire varie avec la tension mesurée, et (2) la mesure est affectée par des changements dans les V_OH (qui dépend de V_CC). Dans cette conception, le premier n’est pas vraiment un problème car le long qu’il n’interfère pas avec l’effet stroboscopique (ce qui pourrait changer le NIP de courant continu) et la seconde n’est pas trop un problème (bien que montrant ceci implique le calcul un peu plus), principalement parce que la mise en œuvre de l’ADC rampe finit vers le haut (indirectement) mesure de la tension de résistance de charge divisée par la tension d’alimentation (ou plutôt V_OH).
Pour éviter de s’ingérer trop avec l’effet stroboscopique LED, j’ai voulu la conversion ADC se passer en sous 1mS. J’ai décidé de courir le ATtiny2313 à 1Mhz, ce qui me donne la résolution 1μS sur le calendrier. J’ai choisi R = 4.7KΩ et C = 0.1μF, qui donne une constante de temps 470μS. Ce serait à peu près, le temps pris pour mesurer une tension de V_OH (0,63). Pour décharger le condensateur un peu plus vite, j’ai également connecté une résistance de décharge R_DIS au condensateur et a choisi R_DIS pour décharger rapidement (sans dépasser fiche.). Le choix des R_DIS est détaillé ci-dessous. Lors de la charge du condensateur, la broche de la 4.7KΩ de conduite résistance est poussé élevé, tandis que l’axe de conduite R_DIS est tri-indiqué. Quelle résistance est décharger, la broche de la 4.7KΩ de conduite tri-indiqué, et la broche de R_DIS de conduite est Poussée faible. Le condensateur s’acquitte efficacement dans tout 60μS (5 constantes de temps). Les trois États déconnecte efficacement la résistance pertinente du circuit.
Lorsque le JFET est désactivée, la tension de résistance de charge sera à V_CC. Puisque la « rampe » est en réalité une exponentielle, il ne peut jamais finir conversion dans ce cas ! Pour éviter ce problème, la tension de résistance de charge est introduite dans un diviseur de tension (22K / 32K) de convenablement haute impédance (32KΩ) donc il n’interfère pas sensiblement avec la tension de résistance de charge. Avec une alimentation de 6V, la tension de charge divisée résistance varie de sur 2V à 4, 2V, alors la conversion se terminera en moins de 550μS. Parmi les graphiques ci-joint ci-dessous montre le temps de conversion par rapport à la tension mesurée pour une alimentation de 5V & 6V. Un petit calcul montre que pour l’alimentation de 5V, la durée maximale sera inférieure à 600μS. Ainsi, le temps de conversion total est inférieur à 1 ms.
J’ai utilisé une planche à pain pour tester l’installation, en particulier l’effet stroboscopique LED.
J’ai utilisé Eagle pour dessiner le schéma, de créer un Conseil d’administration, de faire la disposition et l’autoroute. Il fait un bon travail, mais « pense » qu’il appartient aux deux couches PCB. Dans tous les cas, il me sauve devoir faire beaucoup de travail ennuyeux. J’ai utilisé quelques perfboard pour les éléments et de fil d’aimant pour les relier ensemble. Avant de réellement souder quoi que ce soit, j’ai placer les composants sur le perfboard juste pour s’assurer que les choses seront adapte vraiment. À ce stade, j’ai décidé que je mettrais l’interrupteur d’alimentation sur le couvercle étain moutarde au lieu du côté.
J’ai percé des trous pour les deux entretoises (voir chapitre « assemblage ») avant de fixer les composants à la perfboard. L’idée était que les deux espaceurs et l’isolant de la sonde soutiendrait le perfboard dans l’étain moutarde.
