Интересные платы и девайсы

[alex83]

С тех пор как радиодетали начали монтировать на печатные платы(ПП) радиолюбителями было придумано множество способов их(ПП) изготовления. Первые свои ПП я травил в медном купоросе, хлорное железо было дефицит. Дорожки рисовались разведенным лаком для ногтей через самодельный рейсфедер из трубки и спиленной иголки от шприца. Веселое было время...

Посчастливилось мне некоторое время поработать в Петрозаводском центре электросвязи, да-да, тогда это предприятие так называлось, именно центр и именно Петрозаводский, а не питерский СЗТ или московский Ростелеком. Самодостаточное было предприятие, и за зарплатой все ходили в кассу. Чой-то я отвлекся, ностальгия... Так вот, работал я в замечательном коллективе производственно-технической лаборатории, которая занималась мелкосерийным производством различных электронных устройств для нужд предприятия. А поскольку серии иногда доходили до пары сотен штук экземпляров, то ребятами вопрос изготовления ПП был решен кардинально - изготовлением сверлильно-фрезеровального станка. Вот он:

[alex83]

Всё это делалось добрый десяток лет назад.
Сейчас думается, если порыть интернет, то можно найти достаточно информации по изготовлению подобных станков. А уж информации и готовых решений по управлению шаговыми двигателями пруд-пруди, постоянно попадается в том или ином виде. Также колоссальные возможности даёт обилие на рынке различных микроконтроллеров, а инструменты их программирования давно вышли за пределы ассемблера. А какой сейчас широкий выбор качественных силовых полупроводников!

В итоге всё упирается в слесарно-токарные работы. Как быть если нет ни оборудования ни опыта, ни своих людей на заводе? Так и заводов-то теперь тоже днем с огнем не найти, как и предприятий, которые бы официально оказывали такие услуги. Поспрашивал у знакомых кто как решал проблему с токаркой. Всё свелось к тому, что есть какой-то Дядя Ваня, работающий в таком-то училище, вот все к нему и обращаются. Печально блин.

[alex83]

Для работы станка требуется ПО, а именно две программы: программа, которая подготавливает файлы для станка и программа, которая считывает эти файлы и управляет драйверами двигателей.

Обе программы были написаны, если я не ошибаюсь на Turbo Pascal и ничего чрезвычайно сложного в них не было. Работать ПО могло даже на слабеньких 486-х машинах, а может и на 386-х. Первая программа представляла собой простой редактор ПП. В ней задавался шаг контурной сетки, рисовался контур самой ПП, контуры дорожек, и проставлялись отверстия цифрами (каждый номер соответствовал определенному диаметру сверла). Результатом работы программы были файлы: контура ПП, контуров дорожек, сверления.

Программа станка работала следующим образом:
1. после закрепления заготовки на станине, в шпиндель вставлялась насадка для сканирования поверхности. Насадка представляла из себя простой посеребренный контакт. Станок сканировал поверхность в N точках, что бы учесть неровности при фрезеровании. Если фольгированный стеклотекстолит бывает как правило ровный, то гетинакс очень часто попадается веденый и кривой.
2. в шпиндель устанавливался следующий инструмент - фреза для дорожек, и запускалась программа фрезерования.
3. устанавливалось сверло для сверления отверстий и запускалась программа сверления. Если диаметров свёрел было больше одного, то процесс повторялся для каждого диаметра.
4. заключительным этапом было вырезание контура платы. В шпиндель устанавливалась особым образом заправленная фреза и вырезался контур. После этого плату можно было легко выломать их материала.

Некоторые нюансы работы:
Чтобы защитить поверхность станины от фрезы при неправильном учете толщины заготовки между заготовкой и поверхностью прокладывался лист тонкого картона.
Все фрезы были самодельные и периодически заправлялись на точильном станке. Чтобы правильно заправить фрезу нужно было приобрести некоторый опыт.
При работе станка пыль и стружка просто смахивалась кисточкой со станины в поддон.
Когда задавались номера отверстий в редакторе, то больший номер соответствовал большему диаметру сверла. На станке этапы сверления выбирались в порядке от меньшего диаметра к большему.

[alex83]

Станок мог вырезать сразу несколько плат на одном листе материала. Их количество в принципе ничем не ограниченно, кроме размера заготовки. Просто в редакторе рисовалась несколько плат с контурами, а программа станка воспринимала их как одну плату.

Для комфортной пайки заготовка заранее до фрезеровки покрывалась спирто-канифольным раствором.
Вот такое малое серийное производство.

[alex83]

Хочу поделится опытом и рассказать о разработке системы единого времени крупного предприятия, которой я занимался более десяти лет назад. По возможности, если найду, то дополню рассказ фото и схемами, а может даже и прошивками.

Итак, ТЗ:
Разработать систему единого времени предприятия, обладающую следующими характеристиками:

• первичные часы(ПЧ) с синхронизацией и автоустановкой по сигналам точного времени(СТВ)
• поддержка электромеханических оконечных устройств (часов с коммутацией переполюсовкой 24В)
• поддержка оконечных устройств в виде цифровых информационных табло
• двойное резервирование питания первичных часов (от электросети 24В и 220В)
• первичные часы должны иметь возможность автоматической подводки электромеханических часов, если было пропадание питания в сети 24В
• на цифровые оконечные устройства помимо времени должна передаваться также дополнительная информация (дата, температура)
• система не должна быть требовательна к качеству линий, передача информации на оконечные цифровые табло должна осуществляться по простой витой паре или "лапше"
• первичные часы должны быть снабжены органами управления и индикатором для удобного выставления времени как на электромеханических часах, так и на цифровых оконечных индикаторах

......

[alex83]

Первой и самой важной задачей, которую пришлось решать был выбор источника сигналов точного времени(СТВ). Варианты были разные:

• DCF77
• СПВ
• GPS

Как самый надежный, доступный и, как тогда казалось, простой в реализации, был выбран вариант СПВ, т.к. DCF77 и GPS технологии вражеские, а предприятие стратегическое, поэтому первой и самой важной частью проекта была разработка фильтра, который бы распознавал эти сигналы, чтобы иметь возможность автоматически устанавливать и корректировать ПЧ.
Готовые варианты аналоговых и ТТЛ фильтров СПВ, которые применялись в промышленных ПЧ были отметены, как негодные, т.к. в условиях "нового времени" и качества эфира работали через раз и как попало, поэтому было решено разработать свой цифровой фильтр, в качестве основы которого был выбран самый простой 51-совместимый атмеловский контроллер.
Фильтр представлял из себя по сути черный ящик практически без обвязки, на входе которого был радиоэфир или проводное вещание, а на выходе данные о времени(текущем часе) и сигнал корректировки.
Изначально ПЧ было решено делать на одном микроконтроллере, который включал бы в себя и фильтр и часы, но со всё большим увеличением функционала, возникающими проблемами и открывающимися возможностями фильтр был реализован на отдельной микросхеме, чтобы иметь возможность по простому последовательному интерфейсу подключать к ПЧ разные источники информации о СТВ или несколько таковых, ибо разделяй и властвуй.
Взаимодействие между контроллерами осуществлялось посредством штатного UART, мастером был контроллер часов. По началу шестого СПВ фильтр через отдельный порт давал сигнал на корректировку времени, по которому контроллер часов осуществлял коррекцию минут, а после забирал у контроллера-фильтра данные о начавшемся часе.
Что касается программы самого фильтра, то за давностью лет я мог уже что-то подзабыть, но на сколько помню, принцип был основан на том, что настраивался таймер на период частоты 1000Гц и счетчик, который эти периоды считал. Контроллер постоянно "мониторил эфир", пытаясь выявить начало последовательности нужных периодов, и, как только такая последовательность появлялась(детектилась частота 1кГц), начинал работать другой таймер, который контролировал длительность сигала и паузы, а ещё один счетчик считал кол-во сигналов. Объяснил я конечно не точно, но принцип был такой, ничего военного.
При разработке программы пришлось столкнуться с трудностями. Дело в том, что тогда качество даже проводного вещания уже было прилично подпорчено рекламами, которые зачастую накладывались на СПВ и систематическими обрывами СПВ, поэтому программа фильтра становилась всё сложнее и сложнее, чтобы выделять полезный сигнал, отсекать некорректные сигналы и принимать решение о достоверности СПВ. Очень долго пришлось высчитывать допуски для сигналов и пауз. Всё это ещё раз подтвердило правильность решения о выделении для фильтра отдельного контроллера, а стандарт СПВ уже не казался такой твердыней, каким представлялся ранее.
Особую проблему представляло "обрезание" 6-го сигнала, в длительности которого закодирован номер часа, что могло привести к неверной автоматической установке времени. Проблема была частично решена проверкой вхождения длительности 6-го сигнала в набор нормальных длительностей, а также сравниванием полученного номера часа с текущим временем ПЧ, т.е. автоматически перевести часы "назад" было нельзя.

....

[alex83]

Часы реального времени были реализованы программно на всё том же 51-совместимом атмеловском микроконтроллере с большим числом портов ввода-вывода(52-м), хотя изначально рассматривался вариант применения отдельной часовой микросхемы от Dallas Semiconductor, управляемой по I2C.
В программе часов был реализован полноценный календарь, в счетчиках подсчитывалось всё, начиная от десятком миллисекунд и до года.
Микросхема также брала на себя опрос органов управления, индикацию на ЖК модуле с четырех проводной шиной, коммутацию сети электромеханических часов и отправку данных на цифровые табло.
Также был реализован автоподвод электромеханических часов. В случае аварии по сети 24В(что бывало не редко) запускался счетчик, который отсчитывал и запоминал кол-во минут с момента пропадания и до появления питания вновь, после чего производил ускоренный автоподвод часов на "упущенное" время.
Ручное управление сетью электромеханических часов было также улучшено. Их можно было подводить как поминутно, кликами по кнопке, так и в ускоренном темпе постоянным нажатием.
Стабильность работы микроконтроллера обеспечивал сторожевой таймер на профильной м/с.

....

[alex83]

[rn1neb]

Юмористы...

[alex83]

[alex83]

[alex83]

[alex83]

[alex83]

Магия аналоговой схемотехники воплощенной в качественном печатном монтаже.
Что называется, "на всё бабки". Даже тестпоинты с керамическими бусинами.
Даже представить себе не могу, что могло конфигуриться всеми этими переключателями.