Телеметрия (часть 1)

Dikoy
smalltim:

просто попытка уложить в один кристалл все эти увязанные на время процессы - PPM, вывод на экран, GPS, опрос АЦП - уже потребовало поизвращаться, а если еще и сервами рулить в каком-то фоновом относительно вывода на экран режиме - это будет мегаизвращение.

По этому я и поставил м64 с аппаратными ШИМами 😉 А у 168, если склероз не изменяет, тоже 6 каналов ШИМа.

Про LDO - убедили. Про две банки в батарее я как-то даже и не подумал, сам летаю на 3 банках всегда. Если есть LDO с цоколевкой как у 7805, я и менять собственно ничего не буду. Хотите - ставьте LDO 😃

Если ток платы меньше 100 мА, простейший и доступный вариант LP2950CZ–5.0

Ну и заодно подправил схему в соответствии с комментами:

Кондёры по питалову уберите всёже 😉 Тантал на 47 мкФ + керамика 0,1 и будет счастье. Ну нету толку от 0,1 на таких токах, как питание. А ёмкость транзистора 7805 и его инертность съесть всё выше килогерца. С5-6 ладно уж, можно и оставить.
Кстати, надеюсь, электролитов не будет? Они очень весело пухнут при резкой смене давления. Только тантал или керамику!!!

И ещё вопрос - а датчики давления вы тоже мериете с внутренним ИОН?..

Dikoy

Кстати, про плату - хорошая тема. Какую плату разводить-то?
Кто - целевая аудитория “проекта” ?

Думаю, таки любители.

На четырех слоях всё развести очень легко и просто, но сможет ли кто-нибудь повторить конструкцию?

4 слоя - мега излишне. Два, более чем. Если запретить иглу гнуть и пересекать проводники второго слоя, то есть чтобы они все были прямые, можно развести один слой с перемычками. Хочешь, делай утюгом с перемычками, хочешь, заказывай.
Можно скинуться и заказать десяток первых плат в резоните. Рублей по 100-200 на лицо выйдет, зато нормальные платы.

Заказать четырехслоек и торговать ими? Или даже готовыми девайсами? Недешево выйдет, да и заниматься торговлей не очень хочется.

А она и не пойдёт 😃 Посмотрите хотя бы на солнцеликого… Чтобы чем-то торговать, нужно иметь очень хороший продукт с поддержкой. Купят у амеров или футабы, дороже, но в коробочке.

Разводить под лазерно-утюговую технологию? Тогда куча ограничений…

Та ладно… Эта плата на один слой ляжет легко, максимум пяток перемычек. Дорожки 0,4 утюгом делаются в лёт.
Мой автопилот делался на коленке, я выкладывал фото.

IMHO, можно сделать следующие дополнения по принципиальной схеме OSD:

  • для защиты от переполюсовки на вход питания блока поставить диод

    Да, это полезно, согласен.

  • для защиты от ВЧ по входу цепи питания блока поставить П-образный LC фильтр или что-то типа BLM21

    Фербид тут бесполезен. Вот катушечка на 47 мкГн вкупе с КЕРАМИЧЕСКИМ кондёром на входе 7805 есть круть несусветная! А размеры у неё мизерные.

  • питание IC2 сделать через отдельный LDO стабилизатор или хотя бы через RC фильтр
    А смысл? МК она не заглушит, её МК тоже не глушит.

  • на входы IC1 (контакты 15-17, 30) поставить блокировочные конденсаторы на 100 пФ
    Чтобы фронты лизать? 😃
    Если боитесь помех, неиспользуемые лапы ставятся на выход и в ноль. И всё.

3apw:

Если в системе есть цифровая и аналоговая часть, то для исключения прохождения комбинаций импульсных сигналов по шине питания, следует развязывать эти части по цепи питания. В особо ответственных случаях и по общей шине.
В данном случае, если этого не сделать, возможно появление полос и помех в видео картинке.

Да не, ИМХО вполне достаточно грамотно развести плату и всё будет нормально.

А вроде бы у 7805 защита от переполюсовки есть, или нет?

Есть. При переполюсовке она разогревается и у неё срабатывает термопредохранитель 😁 И так по циклу 😁

Я не из вредности спрашиваю, просто обжегшись на молоке, дую на воду. С диодом не станет хуже?
Какие-то дополнительные фильтры подавления ВЧ помех по питанию из-за диода надо прикручивать?

Диод нужен Шоттки, например, 15MQ040N, очень доступный. Никаких дополнительных извращений не надо. Просто поставить его самым первым на входе.

>для защиты от ВЧ по входу цепи питания блока поставить П-образный LC фильтр или что-то типа BLM21
Подскажите, пожалуйста, номиналы!

www.smd.ru/katalog/silxnotonye/index.khtml Размер один. Выбирайте по току максимальную индуктивность.

>питание IC2 сделать через отдельный LDO стабилизатор или хотя бы через RC фильтр
Не знаю, LM 1881 простая как бревно, неужели простого блокировочного конденсатора не хватит? Он там уже есть.
Если ставить R, то какого номинала? 4.7 Ом пойдет?

Пойдёт. Просто считаем падение на резисторе при максимальном токе потребления LM. Если оно незначительно, то всё ОК.

>на входы IC1 (контакты 15-17, 30) поставить блокировочные конденсаторы на 100 пФ
Они ж сконфигурированы они как входы, точно надо ставить блокировочные?

Не надо 😉

Auto.zip

3apw
smalltim:

>для защиты от переполюсовки на вход питания блока поставить диод
А вроде бы у 7805 защита от переполюсовки есть, или нет?
Я не из вредности спрашиваю, просто обжегшись на молоке, дую на воду. С диодом не станет хуже?
Какие-то дополнительные фильтры подавления ВЧ помех по питанию из-за диода надо прикручивать?

Защита, которая есть в 7805, не спасает от разряда бортовой батареи при переполюсовке.
Поставить любой диод Шотки (на 500 мА) не стоит ничего, занимает мало места, но делает изделие существенно надежнее.
Кроме того, электролитические конденсаторы тоже не любят переполюсовки и с ними происходят не обратимые последствия.
Никаких дополнительных фильтров из-за диода ставить не надо. ФНЧ фильтр должен стоять после диода (см.ниже).
Кстати, если не хотите ставить LDO стабилизатор, и больше доверия к 7805, то тогда уж ставить 78М05 в корпусе DPAK (для SMD платы оптимум и ток с большим запасом - 1А).

smalltim:

>для защиты от ВЧ по входу цепи питания блока поставить П-образный LC фильтр или что-то типа BLM21

Подскажите, пожалуйста, номиналы!

П-образный LC фильтр - номиналы не критичны, но на плате установку фильтра стоит предусмотреть, например:

  • на входе (от входа питания на землю) два конденсатора - 0.1 мкФ и 100 пФ
  • далее SMD дроссель на 10 мкГ
  • на выходе (на вход стабилизатора) два конденсатора - 0.1 мкФ и 100 пФ + электролит стабилизатора
smalltim:

>питание IC2 сделать через отдельный LDO стабилизатор или хотя бы через RC фильтр
Не знаю, LM 1881 простая как бревно, неужели простого блокировочного конденсатора не хватит? Он там уже есть.
Если ставить R, то какого номинала? 4.7 Ом пойдет?

Надо предусмотреть место под резистор фильтра. Номинал расчитать в зависимости от потребляемого тока LM1881. Тем более, если ток маленький - резистор можно сделать больше.

smalltim:

>на входы IC1 (контакты 15-17, 30) поставить блокировочные конденсаторы на 100 пФ

Они ж сконфигурированы они как входы, точно надо ставить блокировочные?

Обязательно надо ставить (в непосредственной близости от ножек микроконтроллера) - все что выходит с платы должно быть развязано по ВЧ. Иначе сигнал передатчика будет наводиться на открытые высокоомные переходы м/c, детектироваться и входы могут принимать случайные состояния.

Все перечисленные выше рекомендации касаются не работы конкретной платы OSD в изолированном режиме, а работы всего комплекса передачи видео с борта модели.
Пока Вы испытываете плату на столе - все красиво работает.
Как только Вы соберете полную схему в моделе - с передатчиком, приемником РУ, камерой, всеми кабелями питания, сигнальными и фидерами - начинаются проблемы. Эти рекомендации направлены для минимизации проблем при интеграции системы.

Artie

Граждане радисты и электронщики !

Давайте не будем грузить Тимофея разнообразием советов по поводу борьбы с помехами (поскольку мнения насчет целесообразности того или иного решения у нас у всех немного отличаются, а ему придется вычленять из всего этого разнообразия - “разумные” на его взгляд; - работа не то, чтобы бесполезная, но явно напряжная).
Может быть кто-нибудь из профессионалов (Dikoy ?, 3apw ?, али кто еще возьмется ?) просто потратит один вечер и разведет эту платку, согласно собственным “представлениям о прекрасном” ? - У нас это займет явно значительно меньше времени, нежели все объяснения, да и технологические требования к плате с точки зрения подготовки производства не придется разжевывать…
А если smalltim’у в этой плате что-то (?) не понравится - он просто подправит ее прямо по .brd.

Я бы сделал это без “призывов к общественности”, но сегодня вышел первый день из отпуска и обнаружил кучу работы и командировку на носу, так что не обещаю оперативности. - Может кто возьмется помочь “не только словом, но и делом” ? 😉

smalltim

Да, желающих - толпа 😃

Вот разгружусь немного по работе - доделаю схему и разводку 😃

Dikoy
Artie:
  • Может кто возьмется помочь “не только словом, но и делом” ? 😉

Сам хотел предложить, но:

  1. Оперативность никакая, т.к. большая загрузка. Если только какие выходные урву…
  2. Я предпочитаю спринт-лайоут для ручной разводки. Игл не знаю, только в теории 😦

Если лаевская плата устроит, то возьмусь. Однослойку с перемычками под утюг.

--------------
>>П-образный LC фильтр - номиналы не критичны, но на плате установку фильтра стоит предусмотреть, например:

  • на входе (от входа питания на землю) два конденсатора - 0.1 мкФ и 100 пФ
  • далее SMD дроссель на 10 мкГ
  • на выходе (на вход стабилизатора) два конденсатора - 0.1 мкФ и 100 пФ + электролит стабилизатора

Надо предусмотреть место под резистор фильтра. Номинал расчитать в зависимости от потребляемого тока LM1881. Тем более, если ток маленький - резистор можно сделать больше.
-------------------
А почему пара 0,1 и 100 пФ? СВЧ помехи от видеопередатчика атмелу пофиг, да они съедятся ёмкостью 7805 и монтажа. Я бы таки поставил однослойку 0,1 плюс керамику на 22-47 мкФ. и никаких электролитов.

------------
>>Обязательно надо ставить (в непосредственной близости от ножек микроконтроллера) - все что выходит с платы должно быть развязано по ВЧ. Иначе сигнал передатчика будет наводиться на открытые высокоомные переходы м/c, детектироваться и входы могут принимать случайные состояния.
------------

Да, такая проблема есть, согласен. Но лечится она проще - неиспользуемые лапки настраиваются как выходы и устанавливаются в ноль. И всё. Нет проблемы и лишних деталей.

Dikoy:

ВСЕМ

Заказал 8 пирометров. Они уже едуть!!! 😃

Dikoy

всем насчёт LDO стабилизаторов
Поискал из доступного на рынке, вот подборочка. В принципе, их как грязи, есть с падениями 0,1 вольта и меньше, но не всё можно легко купить. Посему привожу самы основные.

LM2937 - cache.national.com/ds/LM/LM2937.pdf? (падение 0.5 вольта, по цоколёвке совместима с 7805, выпускается в SMD вариантах.)
KF50B - www.st.com/stonline/products/…/kf50b.pdf (падение 0,2 - 0,7 вольта, зависит от условий, только SMD).
lm1117-5 - cache.national.com/ds/LM/LM1117.pdf (падение 1,2 вольта, цоколёвка НЕ совместима с 7805, есть в SMD вариантах).

Как вариант можно ещё TL751, но она плоходоступна. Любителям отечественного производителя предлагаются КФ1158ЕН501А и иже с ними ( sitsemi.ru/kat/1158en.pdf ).

3apw
Dikoy:

А почему пара 0,1 и 100 пФ? СВЧ помехи от видеопередатчика атмелу пофиг, да они съедятся ёмкостью 7805 и монтажа. Я бы таки поставил однослойку 0,1 плюс керамику на 22-47 мкФ. и никаких электролитов.

Блокировочные конденсаторы 100 пФ нужны для того, чтобы закоротить сигнал видеопередатчика 2.4 ГГц, так как емкости 0.1 мкФ имеют большую собственную индуктивность и на этой частоте не эффективны.

Dikoy:

------------
>>Обязательно надо ставить (в непосредственной близости от ножек микроконтроллера) - все что выходит с платы должно быть развязано по ВЧ. Иначе сигнал передатчика будет наводиться на открытые высокоомные переходы м/c, детектироваться и входы могут принимать случайные состояния.
------------
Да, такая проблема есть, согласен. Но лечится она проще - неиспользуемые лапки настраиваются как выходы и устанавливаются в ноль. И всё. Нет проблемы и лишних деталей.

Так ничего не вылечишь:

  • среди указанных выводов есть именно действующие входы микроконтроллера, их нельзя сделать выходами.
  • все внешние источники должны быть развязаны по ВЧ (раньше ставили проходные конденсаторы).

Это только рекомендации, которым можно следовать или нет.

smalltim

Вот схема, версия третья, как говорится, исправленная и дополненная.

Развожу двухслойную печатку потихоньку. Детальки - на одну сторону или можно на обе? Если на обе, то плата получится компактнее и разводить будет легче.
С пайкой деталек в формате 0805 все справятся или лучше взять 1206? 😃

Для справки - таблица размеров:

Dikoy

Блокировочные конденсаторы 100 пФ нужны для того, чтобы закоротить сигнал видеопередатчика 2.4 ГГц, так как емкости 0.1 мкФ имеют большую собственную индуктивность и на этой частоте не эффективны.

SMD конденсаторы имеют конструкцию типа наших К50-24 или К53-15 (кажется). Слои одной обкладки перемкнуты между собой. И другой тоже перемкнуты. Собственная индуктивность там мизерная.

Так ничего не вылечишь:

  • среди указанных выводов есть именно действующие входы микроконтроллера, их нельзя сделать выходами.

Почему? Насколько понял, это ISP разъём, использующийся только при программировании. В нормальной работе SPI выключен и лапки порта свободны для всяческих издевательств. А если он включен и используется, то все входы соединены с выходами ответчика, как и земли. Кондёры на интерфейсе, который может работать на частотах до 8 МГц, это, как бы… 😃 сам себе злобный буратино…

[*]все внешние источники должны быть развязаны по ВЧ (раньше ставили проходные конденсаторы).

Согласен, но зачем добавлять лишние элементы там, где можно справиться уже имеющимися средствами?

smalltim:

Детальки - на одну сторону или можно на обе? Если на обе, то плата получится компактнее и разводить будет легче.
С пайкой деталек в формате 0805 все справятся или лучше взять 1206? 😃

На одну конечно. Это позволит делать однослойку с перемычками. А если с двух - это автоматически обязывает травить двуслойку и совмещать слои на коленке… 😃

С 0805, думаю, все справятся. Вполне паябельный размерчик. Таки не 0603 😁

Dikoy

С24 и С26 лишние, ИМХО. Толку от них там ноль. П-образник, конечно, круто, но и Г-образника хватит за глаза 😃
А С30 лучше перенести к С25. Там от него толку больше.

Я бы так делал… Существующая схема тоже хороша, но ИМХО излиняя. Не люблю я, когда в схеме лишние детали, без которых можно обойтись 😒 С другой стороны, пара 0805 вного веса не добавит 😃

ПС. А вы сделайте верхний слой платы сплошным земляным полигоном. И разводить проще, и капациторы пикофараднфе вырастут сами собой 😃
ППС. И выкладывайте, если не сложно, промежуточные верси платы в каком нить смотрибельном формате. Вдруг что разглядим 😃

SGordon

хотел еще у гуру спросить , ужны ли отдельные конденсаторы С7 и С8, может прощще сразу кварц со встроеными емкостями припаять?

Dikoy
SGordon:

хотел еще у гуру спросить , ужны ли отдельные конденсаторы С7 и С8, может прощще сразу кварц со встроеными емкостями припаять?

Кварцев со встроеными емкостями небывает. Бывают керамические резонаторы. А их стабильность на пару порядков ниже…
Нужна ли вам стабильность? А ХЗ. Могут быть смазаны шрифты, а может и не будут… 😃

smalltim

Вот как разбросал элементы по плате:

Artie
smalltim:

Вот как разбросал элементы по плате:

Пара мыслей вслух:

  • На video in хорошо бы добавить питание (есть пятивольтовые камеры, которые удобно кормить прямо с платы);
  • На всех “трехногих” коннекторах контакт питания лучше перенести в середину (традиционная раскладка для всех приемников и серв; - меньше шансов что-то сжечь, воткнув разъем вверх ногами);
  • На PPM in тоже добавить третий пин в середину (*), чтобы подключение к приемнику делалось стандартным “прямым” трехпроводным кабелем.

* - Если места на плате будет хватать, то пин питания на приемник неплохо бы соединить с питанием платы “виртуальным” диодиком шоттки: в нормальном состоянии он не паяется, а для разных отладок его можно впаять в любую сторону - как питать плату от приемника, так и приемник от платы, или вообще заменить перемычкой. Лично мне такая штука (правда, у меня сейчас там просто джампер) очень пригождается.

Dikoy
Artie:
  • На video in хорошо бы добавить питание (есть пятивольтовые камеры, которые удобно кормить прямо с платы);

А потребление какое?
Вот сунет юзер камеру, а напряжение питания телеметрии просядет, или вообще LDO сгорит нафиг.
Не, мухи отдельно ИМХО.

smalltim:

Вот как разбросал элементы по плате:

Конденсаторы С7-С8 лучше разместить ближе к чипу, сдвинув R8. Земля от них СНАЧАЛА должна идти к ближайшей лапе GND меги (только на AGND лучше не заводить, хотя они и соединены внутри), и только потом дальше.

Делители напряжения батарей далековато, желательно сокращать длину дорожек от средних точек до меги. Но это уже не столь критично.

Ну и землю на разъёмах в центр, согласно предыдущему оратору 😃

Artie
Dikoy:

А потребление какое?

У KPC-226, например, согласно даташиту, 140, а по факту - меньше 90мА.

Вот сунет юзер камеру, а напряжение питания телеметрии просядет, или вообще LDO сгорит нафиг.

Среднестатистический регулятор в DPACK’е - это полампера или ампер, и у всех современных есть защита по температуре…
Кроме того, данный “продукт” на клинических идиотов, вроде, не расчитывается, так что юзер, который перегрузит регулятор - сам себе злобный буратино.

Не, мухи отдельно ИМХО.

Ну, “наше дело - предложить, ваше дело - отказаться.” 😃

А вообще, “резистор” в 0Ом решает подобные проблемы. Нужно - впаял, не нужно - забыл впаять. 😛

smalltim

Так, я не совсем понял.

Есть трехногие разъемы PPM, ADC6, ADC7, TEMPSENSOR, VIDEO, GPS. Во всех случаях есть земля, +5В и сигнал.

Что в середину - землю или питание?

Про питание приемника и камеры - виртуальные диоды - понял.

Ставить развязывающие конденсаторы по 0.1 мкф между землей и питанием на этих всех разъемах?

Dikoy
Artie:

Среднестатистический регулятор в DPACK’е - это полампера или ампер,

При условии полигона в пару см квадратных 😉
Тепло, оно на любом линейнике будет выделяться. И примерно одинаковое.

150 мА, это достаточно много. Это в 2 раза больше потребления всей схемы.

>>Что в середину - землю или питание?

А у сервомашинок как сделано? 😉

>>Ставить развязывающие конденсаторы по 0.1 мкф между землей и питанием на этих всех разъемах?

Не нужны. Их надо ставить у самых лап микросхем, на разъёме они бесполехны.

Artie
smalltim:

Есть трехногие разъемы PPM, ADC6, ADC7, TEMPSENSOR, VIDEO, GPS. Во всех случаях есть земля, +5В и сигнал.
Что в середину - землю или питание?

Питание, конечно.

Про питание приемника и камеры - виртуальные диоды - понял.

Можно виртуальные диоды, можно резисторы. В большинстве случаев на них все равно будут ставить просто перемычку…