Если вы покупаете что-то и на нем не написано «Сделано в Китае», значит, вы купили подделку.
Мои читатели будут несколько удивлены, что я решила не расхваливать свою разработку, а куда деваться.
Недавно купила в «Смешных ценах» (ну это в детстве была, сейчас это серьезная организация и называется «Смешные цены»).
Fix Price») забавную игрушку «Летающий шар со светом», многочисленные ссылки вы найдете сами в Интернете.
Я поигрался с ним минут двадцать и меня одолело желание узнать, что же находится внутри устройства, исходившее из двух источников:
- Я инженер и мне интересно, как работает такая игрушка (вернее, я уже догадываюсь, как она работает, и хотел бы проверить свои догадки);
- Я бывший предприниматель и мне интересно, как китайцам (я не писал, что игрушка сделана в Китае, но это вроде вполне очевидно) удается делать такие вещи за очень небольшие деньги.
Совсем забыл сказать, сколько стоит такая игрушка - я купил ее за 199 рублей, меньше трех долларов, Карл.
ВНИМАНИЕ: Поскольку игрушка содержит аккумулятор (скорее всего литиевый), не оснащенный платой защиты (я ее не заметил), любые манипуляции, которые могут привести к короткому замыканию или перезаряду, читатель проводит на свой страх и риск и риск.
Батарея, конечно, маленькая и катастрофы у нас не должно получиться, но кто знает. В любом случае настоятельно рекомендуется носить защитные очки.
Поверхностный вид
Разбираем корпус и в руках обнаруживаем внутренности «чуда техники», благодаря чему можем наблюдать аккумулятор, двигатель, приводимый в движение пластиковыми шестернями, ось (две штуки) с пропеллерами и механизм стабилизации плоскости вращение (ну я думаю это фигня.Именно это и делают пропеллеры) и самое главное плата управления всем этим богатством.
На плате видим микросхему с 8 ножками (я догадался, МК есть, но ножек как-то не хватает, не хватает для управления шестью светодиодами), микросхему с 5 ножками (хм) и микросхему с 3 ножками( Я догадался, это транзистор включения двигателя) .
Кроме того, у нас есть дискретки в виде выключателя питания, ИК-излучателя, ИК-приемника, разъема для зарядки, 6 больших и 1 маленького светодиода, а также крепежа и резисторов.
Батарея
Замеряю напряжение на аккумуляторе, благо проводка имеется, и наблюдаю 3,74В (вероятно литиевый), подключаю зарядный кабель и напряжение поднимается до 4,18В (обязательно литиевый).Вроде все понятно, дальше микросхема с 5 ножками - это просто контроллер зарядного устройства (что-то вроде 4054) и небольшой светодиод сигнализирует о процессе зарядки.
Затем к ножке 5 следует подключить резистор для установки зарядного тока, я измеряю его номинал - 2к3, что соответствует току 400 мА, полная зарядка (до погасания светодиода) осуществляется за 15 минут. Рассчитываем емкость аккумулятора, получаем 0,4А*15мин/(60мин/ч)=100мАч.
Проверим полученную емкость разрядным методом, для чего замерим ток разряда.
Так как паять не хочется, то вместо выключателя включаю амперметр, перемыкая его контакты.
Загорелись светодиоды (все шесть), начал течь ток 52 мА, через 2 секунды двигатель винтокрылой запустился и ток.
упал и стал 44 мА.
Это фигня какая-то, а не измерение, подключение двигателя не может уменьшить ток, пока все светодиоды продолжают работать.
Так не бывает, но бывает
Замеряю напряжение на аккумуляторе и вижу, что при работе двигателя оно падает с 4,1 В до 3,8 В.Ага, просто аккумулятор имеет большое выходное сопротивление, чем и объясняется уменьшение тока через переключатель, и тока двигателя( судя по падению, существенное) обходит амперметр.
И именно, плюсовой провод двигателя прибивается к плюсу аккумулятора, а к минусу находится трехногая микросхема - полевой транзистор.
Такое решение исключает протекание значительного тока двигателя через слабые контакты выключателя, но приводит к определенным неудобствам, о которых речь пойдет ниже.
Не включая игрушки, подключаю амперметр между стоком и истоком, двигатель заводится, пусковой ток 1,4 А, установившийся режим 1,1 А.
Тогда емкость аккумулятора 1,1А *6 минут/(60 минут/час ) = 110 мАч – соответствует ранее рассчитанному.
Параметры мотора определяем косвенно - 2,8В*1,1А=3Вт (желающие могут перевести в лошадиные силы) - совсем неплохо для такой крохи.
Почему же такого не было, когда я в детстве ходил в авиамодельный кружок? В процессе работы двигатель заметно нагревается, но не более 35-40 градусов.
Было бы интересно определить тип двигателя, кроме коллекторного ничего не могу придумать, но оставим это на потом; разборка двигателя скорее всего будет необратимой процедурой.
С доски снаружи корпуса выглядывают приспособление с 3 ножками и фигурка с 2. Поскольку фигурка окружена трубкой, формирующей диаграмму направленности, то это ИК-датчик.
Тогда устройство на 3 ножках — это светодиодная подсветка, тоже в ИК-диапазоне.
Проследим по путям и обнаружим, что устройство прибито к земле и ножке МК, а фуфло прибито к земле и блоку питания, значит мы ошиблись.
Как-то странно, что когда подносишь палец близко к трубке, обороты двигателя увеличиваются, но это, наверное, боковая засветка.
Самое интересное
Остался один загадочный элемент - микросхема с 8 ножками, то есть с функциональной точки зрения вопросов нет - это управление двигателем, но на чем именно оно реализовано пока неясно.Какие функции он должен реализовывать:
- Начальная задержка ~2 секунды после включения;
- Изменение скорости вращения путем управления транзистором – ШИМ-модуляция с изменяемой скважностью;
- Получение сигнала от датчика препятствий;
- Контроль напряжения аккумулятора для предотвращения переразряда;
- (последнее, но не менее важное) отключение двигателя при столкновении лопастей с препятствием.
Все, что можно было придумать для удобства использования, уже изобретено, остается только завидовать дальновидности разработчиков (ну или богатому опыту травм и разрушений, тогда и завидовать не надо).
Вроде есть еще одна функция, но это не точно: 6) адаптивная коррекция системы управления, поскольку сразу после старта вертолет совершает значительные колебания высоты, но со временем их амплитуда уменьшается и он начинает сохранять практически стабильное расстояние до уровня земли.
Если выключить и снова включить, то процесс повторяется, так что это не следствие разрядки аккумулятора.
Вернемся к элементу управления и оценим возможные реализации.
- Каждую функцию в принципе можно реализовать на таймере типа 555, но все сразу на одном корпусе - я точно не смогу, так что вряд ли.
- На таком чипе, как счетверенный ОУ 324, возможно, можно реализовать все функции сразу, но это явно другой пакет.
- Кастомный или полукастомный аналоговый чип в устройстве за 3 доллара — это не смешно.
- Но со всеми перечисленными задачами МК вполне справится, это основная версия, предыдущие были призваны продемонстрировать мой широкий технический кругозор.
- Таймер (желательно с режимом ШИМ) для управления двигателем;
- Компаратор (желательно АЦП, но можно обойтись и без него) для контроля перегрузки двигателя;
- Компаратор (опять же можно использовать АЦП) для управления ИК-датчиком;
- Компаратор (можно использовать БПК) для управления питанием;
- 4 или 3 свободные ножки для подключения вышеперечисленного;
- Оперативная память - 8 регистров будет достаточно, если взять еще 16 ячеек, больше и не придумаешь;
- Программной памяти - флэшки 1КБ должно хватить на все и с запасом.
В зависимости от корпуса это может быть STM8, PIC, Tiny, MSP430 и так далее.
Но я делаю ставку на относительно новые МК тайваньской компании Padauk, которые обладают всеми необходимыми ресурсами, но отличаются от перечисленных конкурентов невероятной ценой – 3 цента за партию из 300 штук.
Для наших широт эти МК кажутся экзотикой, но для производителей из страны, расположенной южнее - почему бы и нет. Маркировка на корпусе устройства тщательно удалена, но у нас есть косвенные доказательства.
Дело в том, что МК этой фирмы имеют специфическое расположение питания - ноги 1 и 8 (как было на 555, на что намекает.) в отличие от классических 4 и 8, поэтому нам остается только прозвонить силовые цепи.
Ну а затем убедитесь, что все необходимые сигналы также подключены к контактам, которые можно идентифицировать как порты общего назначения.
Меня очень заинтересовал интервальный таймер; Распиновка питания у него обратная МК, поэтому прямая замена невозможна, хотя я не понимаю, почему так.
Мелкие придирки и нападки
Пнп: в процессе дальнейшего изучения схемы появился неожиданный (и даже несколько пугающий) эффект - при поиске (с помощью авометра) ножки МК, подключенной к затвору транзистора управления двигателем, последний внезапно завелся - я бы рекомендую моим китайским коллегам уменьшить номинал блокирующего резистора между затвором и землей (на данный момент 27к), чтобы исключить подобные ситуации (если только это не является частью защиты от реверс-инжиниринга).Ну и еще одно замечание - даже если МК решит заглушить двигатель и перейдет в дежурный режим, светодиоды продолжат светиться и разряжают аккумулятор.
Конечно, ток совсем не такой, как при работе, но он все равно значительный (десятки миллиампер) и вполне способен переразрядить аккумулятор.
Мне удалось разрядить аккумулятор до 2,78 и напряжение продолжало падать со скоростью сто за 2 секунды.
Я бы добавил еще один транзистор для включения массы светодиодов или поставил прямо на ножки МК, тем более что свободных осталось три.
А вот результаты вызова (в скобках функция ноги для МК типа PMS15A):
- Датчик ИК-излучения подключается к ножке 4 ();
- Затвор транзистора подключен к ножке 6 ();
- Исток транзистора подключен к ножке 5 () через резистор.
- Земля и питание подключаются к ножкам 8 и 5 соответственно.
Да, это мог бы быть PMS150C, но у него слишком много программной памяти, целый килобайт, для такой простой задачи.
Собственно, инженерная сторона любопытства на этом удовлетворена, схему устройства нарисовать можно, но лень, да и незачем - я все равно их производить не собираюсь, а почему именно станет понятно после претензий предпринимательской части удовлетворены.
Прикинем, во сколько нам обойдется равноценная начинка, то есть только электронная часть, без конструктивной части.
Разве нам не следует заняться математикой, богатые кроты?
Аккумулятор есть на Али (просто не вижу смысла искать на отечественных ресурсах), есть что-то похожее на наш корпус, емкость чуть выше (250 мАч) и оснащен платой защиты - стоимость 35+ рублей (здесь и далее я буду давать цены в валюте энергетической сверхдержавы, а не в никчемных, непонятных зеленых бумажках страны, которую в любую минуту постигнет окончательный крах).Мотор (ох, совсем забыл разобрать, но кроме коллекторного двигателя никто адекватно не отреагирует на изменение напряжения через ШИМ-модуляцию, хотя видел разные мнения на этот счет) - нашел на Али (см.
примечание выше) на 20+ руб.
Пульт управления:
- Решил посмотреть 4054 в Платане и несколько удивился, когда его цена оказалась не выше цен на ChipFind. Я как-то привык к тому, что цену Платана надо делить на 2 и рад, что ошибся.
Хотя меня несколько смущает ценовая политика этого поставщика: мы можем заказать устройство по цене 22 от 20 штук, можем купить со склада по 39 от 10 штук, или купить со склада по 40 от 86 штук, или подождать 2 недели.
за покупку по 130 от 1. Компании масштаба Платана у меня, конечно, нет, но нормальным такое предложение назвать не могу.
Ну на Али он стоит 200 рублей за 50 штук.
Общая стоимость 22 (Сикамор)/2,5 (Али).
- МК, наверное, самый недорогой компонент - 2 рубля, до сих пор не могу поверить в эту цифру.
Хотя стоимость владения будет несколько выше - нужно добавить стоимость пайки, тогда он все равно будет дороже транзистора.
- ИК-излучатель (ТСАЛ6100) – 6/6.
- ИК-приемник (входит в комплект за 6 рублей) - /3.
- транзистор 20В, 2А (n327) 5/4.
- 6 ярких светодиодов 3 цветов (HL3010) 2/0,2*6 = 12/1,2.
- резисторы и конденсаторы типоразмера 0603, всего 16 штук 0,3/0,2*16 = 4,8/3,2.
- переключатель (3/0,4) / разъем питания (8/8) / и кабель питания /8.
- площадь печатной платы (ДПП+М+2Ш) 0,4дм*0,2дм=0,08 * 170(Резонит)/ = 13/ .
- установка платы 5+8+3+2+3+6*2+25*2+3+3=88 точек пайки *0,5 = 44.
Ну и последнее замечание: конкретно этот мяч продается на Али за 206 рублей с пультом и с доставкой за 250 рублей, аналогичный товар (с немного другим корпусом, в виде вертолета или черта, а не мяча) ) там продается за 350+ рублей, что как то странно.
В общем, мне, наверное, просто повезло с покупкой, что косвенно подтверждает поведение моей жены, которая на следующий день купила еще три экземпляра этой игрушки – по одному на каждого внука и внучку, и она не склонна покупать все.
всякая ерунда по завышенным ценам.
Общий вывод из вышесказанного будет несколько неожиданным: Боже, благослови Китай (и Америку тоже).
P.S. Прикрепляю фото, по которому я (безуспешно) пытался восстановить схему, может быть будет полезно: 
В опросе могут участвовать только зарегистрированные пользователи.
Войти , Пожалуйста.
По совету одного из комментаторов стал ставить названия разделов 83,68% О, круто, наконец-то стало можно читать 159 11,58% Движение в правильном направлении, но каждому абзацу нужен подзаголовок 22 4,74% А почему черт возьми, они сдались, раньше было лучше 9 Проголосовали 190 пользователей.
78 пользователей воздержались.
Теги: #Производство и разработка электроники #микроконтроллеры #разработка электроники #производство электроники
-
Как Сжать Время?
19 Oct, 24 -
С Чего Начать Компанию На Миллиард Долларов
19 Oct, 24 -
Скайп 2.0 Для Linux
19 Oct, 24
