Я студент-электронщик, и однажды я открыл у меня дома счетчик энергии EM21 и обнаружил, что его тело состоит из двух основных компонентов:
- Корпус счетчика, который подключается к сети и измеряет напряжение и ток (теоретически он обладает всеми интеллектуальными возможностями счетчика)
- ЖК-дисплей, который в реальном времени показывает пользователю информацию об измерениях (тупой, обладает достаточным интеллектом для управления ЖК-дисплеем, кнопками и запросом информации о напряжении / токе / мощности с помощью индукции)
Самое удивительное в том, что ЖК-компонент питается от тела и связывается с ним, используя не более чем индукцию (бесконтактную) .
[LCD with buttons]-----coil <magnetism magic> coil-----[meter body]За пару часов я попытался изменить схему, в которой используется связь для подачи энергии на ЖК-экран с помощью кнопок, и в то же время эта связь используется в качестве бесконтактного канала связи.
Это был конечный результат:
смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab
Спасибо Транзистору и / u / eyal0 @ Reddit за организацию соединений
А это фото настоящей каннибализированной схемы:
- FRONT (открыть в одной вкладке)
- НАЗАД (откройте в другой вкладке, а затем коммутируйте между ними, они выровнены друг с другом)
- FRONT с маркировкой
- PWR SRC Катушка, которая используется для питания цепи (корпус питает ЖК-цепь через нее) и для связи
(Вы можете проверить, правильно ли я понял схему?)
Спасибо / u / InductorMan @ Reddit за указание на ошибку C4 / R4, которая была у меня на диаграмме.
У меня есть несколько вопросов о внутренней работе этого, на которые я не могу найти ответ:
Как катушка может снабжать ATMEGA постоянным током? Как получилось, что VCC напрямую подключен к одному из концов катушки и не жарит ATMEGA?
Какова роль Q1?
Что такое компонент WB2?
Какие контакты ATMEGA используются для связи? Как я могу «прослушать» их (с помощью осциллографа) и обнаружить протокол связи?
Что AVCC и AREF делают так, как показано на схеме?
Как я могу легко найти значения конденсаторов и стабилитронов?
Спасибо!
Ссылка: текущее обсуждение Reddit
Ответы:
Некоторые предположения должны были быть сделаны, так как никакие детали не были предложены.
При использовании трансформатора с первичной катушкой 200 мкГн (не дано), такой же, как у приемной катушки, такие же обороты, отношение = 1, но Взаимная связь снижена до оптимистичных 75% при входном напряжении 20 В и частоте 15 В (без нагрузки) от 50 кГц до 250 кГц. Зарядка, кажется, работает хорошо (из моего недавнего анализа сейчас) в диапазоне ~ 100 ~ 200 кГц, вызванная моей оценкой индуктивности катушки по фотографии и опытом с RFID и WPT (беспроводная передача мощности)
С Zener, D2 и C2, крышкой 220 мкФ, я выбрал C3 в широком диапазоне и остановился на 5 нФ. Без C3 и вышеуказанных настроек он достиг 5 В за 50 мс, а с С3 - за половину времени, 25 мс (что означает низкий Q). Поскольку начальное состояние C2 = 0 В понижает (отношение диодов ESR) / Xc (f) = Q относительно полного сопротивления. LC (т. Е. Низкий Q) , резонанс отсутствует, и он недостаточно демпфирован с большим количеством пульсаций тока, начиная с 0,5 A (среднеквадратичное значение) (наибольшее значение при самой низкой частоте моего диапазона подразумевает полное сопротивление), затем снижая Ipk по мере зарядки, но Ipk все еще много раз нагрузка по постоянному току.
С этими значениями в теории 200 мкГн и 5 нФ он должен резонировать чуть выше 100 кГц, но на практике с переключением сопротивления Зенера на 220 мкФ он работает одинаково для всего выше 100 кГц, подразумевая очень низкое значение Q, используя нагрузку 1K R и 220 Ом для X (е) для LC с импульсными токами. (Нелинейный)
Если вы хотите поиграть со значениями, перейдите сюда. Если вы не знакомы с Falstad, то указатель на осциллограмму выделяет область, в которой находится область, и наоборот, со значениями Max / min на каждой трассе, и я также выбрал Max Scale, который автоматически настраивается, как соединение по переменному току, но по-прежнему показывает фактические максимальные значения DC и показывает медленное в режиме реального времени, но настраивается с помощью ползунка и параметров> другие параметры
Я предположил, что SOT23 был стабилитроном 5,6 В.
Это просто анализирует беспроводной путь LF к DC. Неэффективно, но с переключателем на выходе XFMR он, кажется, почти соответствует для максимальной передачи мощности. Все шапки подразумеваются как без потерь, если вы не добавите рупий. 1G Ом R были добавлены только для отслеживания объема и 1 Ом входного ESR для измерения входного сопротивления.
Помните, что заземление - это просто ссылка 0 В на плавающую цепь. Если я сделаю их общепринятыми, выход будет от -5В до 0В.
Уменьшение входного сигнала с 20 В до 18 В в два раза увеличивает время зарядки до 5 В. Интересная верхняя правая область видимости - это полная шкала с напряжением 220 мкФ переменного тока в стационарном состоянии с очень малой нагрузкой 5 мА. Повышение напряжения указывает на то, что зарядка постоянного тока в середине f-диапазона от 100 до 200 кГц имеет довольно постоянный наклон I = CdV / dt, а затем затухает вниз на внешних концах сигнала мощности тестового развертки FM. Поскольку моя развертка не была двунаправленной, это пилообразный журнал для развертки. , Отсюда мы видим функцию передачи напряжения зарядным напряжением крышки из полуволнового стабилитрона. Хотя развертка по постоянному току не показана, выбор C3 = 5 нФ соединяет стабилитрон с C2 = 220 мкФ, и его напряжение возрастает на низком конце fподразумевает ток и сопротивление индуктивной связи.
В симуляции Фальстада применяются все данные свойства компонентов и законы физики.
На этом мой анализ завершен и соответствует моим ожиданиям.
Допущения «приблизительного уровня» для работы от 100 кГц до 200 кГц
источник
D2 - полуволновой выпрямитель, который создает постоянный ток от трансформатора для подачи питания на процессор. C1 и C3 параллельны и сглаживают постоянный ток, причем неизвестный компонент, вероятно, является стабилитроном или шунтирующим регулятором для управления напряжением питания в цепи.
Хотя это выглядит необычно, находясь в отрицательной шине, D2, вероятно, устроен так, что напряжения удобны для обнаружения и возбуждения трансформатора с Q1 для обратной связи.
C3 резонирует трансформатор с частотой несущей, используемой для передачи энергии и связи. Я ожидал бы частоту в диапазоне 100-200 кГц.
Сигнал переменного тока проходит через D1 к выводу PE1 на ЦПУ для связи. Комбинация D1 и R1 ограничивает напряжение, которое процессор видит до приемлемых значений.
Q1 используется для ЦП, чтобы отправить данные обратно в базовый блок. Когда MCU предписывает провести высокий уровень PE1, он подает напряжение от С1 на вторичную обмотку трансформатора - базовый блок сможет это поднять.
Я подозреваю, что он реализует полудуплексную последовательность, где базовый блок передает некоторые данные, изменяя рабочий цикл сигнала в трансформатор, который в то же время передает энергию в C2 для питания передней панели.
Затем передатчик прекратит отправку и подождет, пока передняя панель отправит информацию обратно на базовый блок. Последовательность будет повторяться. Последовательность должна выполняться довольно быстро (10 или 100 раз в секунду), поскольку передняя панель полностью работает от энергии в С1 в течение времени, когда она отправляет информацию обратно в базовый блок.
Поскольку AREF подключен к заземлению, это означает, что АЦП не используется - обычно рекомендуется оставить его открытым.
источник