[MrHot]

Перенос со speleo.ru на fonarevka.ru выполнен на правах авторства материалов.

[1]

Проблема питания LED от трёх первичных элементов (по 1.5v) довольно неприятна сама по себе. Такая же неприятность ожидает того, кто попытается питаться от одного литиевого элемента и захочет целиком использовать его возможности (получить прирост полезной выходной энергии в 20% (ориентировочно)).
Для решения таких неприятных моментов есть LTC3454. Это специализированный BOOK-BUST LED driver. Он способен работать в диапазоне питающих напряжений от 2.7v...5.5v. Позволяет выдавать довольно высокие выходные токи и при этом работает с хорошим КПД в районе 90% и выше. Данный драйвер довольно доступен по цене (прирбретался на Элитане в III кв 2008г по цене примерно 150 руб). Драйвер имеет ряд защит от перегрузок и перегрева. Например можно оборвать выходную цепь LED и ничего фатального не случится. В целом, применяя минимум навесных компонентов можно реализовать очень хороший LED driver. Данная микросхема имеет два логических входа управления и позволяет себя полностью выключать и переводить себя в один из трёх токовых режимов. Данные режимы задаются двумя навесными постоянными резисторами. Т.е. если реализовать булевое управление даным драйвером - то 3-и режима по току мы получаем почти нахаляву.
Для ииследования возможностей данной микросхемы, была собрана схема на базе LTC3454 и микроконтроллера фирмы Microchip PIC12F675. PIC12F675 содержит АЦП, но его возможности тут не использовались, просто небыло младшей версии PIC12F629 под рукой. В целом - обе версии один в один, только АЦП их разнит.

[MrHot]

[2]

В данной схеме реализован фонарь с тремя режимами:
1) режим 1: Выключено (потребление на уровне единиц микроампер)
2) режим 2: малый ток 85 ма
3) режим 3: средний ток 155 ма
4) режим 4: средний ток 240 ма
Микроконтроллер, благодаря свтреному компаратору, может замерять напряжение на батарее с шагами:
3.0v; 2.8v; 2.6v; 2.45v
Измерение напряжения на батарее производится 1 раз в 1 секунду. Когда измерений нет - источник опорного напряжения LMV431 полностью отключается, позволяя экономить столь ценные микроамперы в режиме ожидания.
Привожу схему внутренней структруры процессора. Без понимания что там есть, и как завязано на встреный компаратор - невозможно понять как всё это работает. Фактически, кроме компаратора, в процессоре есть ещё и переключаемый резистивный делитель. Он очень нам кстати, т.к. позволяет экономить целый вывод процессора, коих и так не много.

[MrHot]

[3]

Все действия над фонарём (коих не много), делаются одной кнопкой. Это очень удобно и эффективно. Нет ненависных выключателей механического типа. Нет надобности учитывать сопротивление контактной группы выключателя. Проще герметизировать всё изделие в целом.
В микропрограмме контроллера я реализовал следующий алгоритм работы:
Исходное состояние - спим. Всё выключено (режим 1). Каждое нажатие просто по циклу гоняет все режимы последовательно с нарастанием яркости. Но отдельно стоит сказать об порогах анализа напряжения на батарее. Когда напряжение на батарее просядет ниже 3.0v то фонарь 1 раз в 8 секунд начнёт коротко на десятую долю секунды моргать. Имитируя плохой контакт. Это позволяет сделать вывод о том, что если я применяю Li-Ion питание, то пора гасить фонарь. Если это обычные батарейки - то они уже не в лучшей форме. Если я не выключаю фонарь, то так всё и тянется, до тех пор пока напряжение не свалится до 2.45v - тогда фонарь принудительно выключится. Стоит отметить, что микросхема работает на 2.7v минимум, но может работать и на 2.5v, но при этом стабилизация тока делается не в полном объёме. Т.е. фонарь начинает угасать. Ещё есть ограничение по вольтажу процессора, оно составляет 2.0v и переходить этот рубеж уже не стоит. Да и надо ли ? Садимся с 4.5v как-никак и до 2.45v. При такой эксплуатации - пальчики (или мизинчики) уже просто никакие к этому моменту.
Привожу внешний вид главных героев - микросхем LTC3454. Для сравнения - я положил рядом карандаш, чтобы читатели поняли - с чем им придётся иметь дело если они соберутся повторять конструкцию.

[MrHot]

[4]

Миниатюрность миросхемы просто ужасает. Особенно когда не паял такого ни разу. Пайку я производил строительным феном с регулировкой температуры. Я выставил его на 350 градусов по цельсию и поставил редукционную насадку малого диаметра (примерно 8мм).

Я получил следующие цифры по КПД:
Uвх = 3.89v; Iвых = 0.25А; КПД = 90.5%
Uвх = 2.73v; Iвых = 0.24А; КПД = 94.19%
Меня устроили такие показатели. При такой топологии преобразователя - грех жаловаться. Я подозреваю, что КПД в данной схеме всецело зависит от исполнения индуктивности. О ней можно и нужно говорить отдельно. Это у меня получился чуть ли не предмет искусства.
Для начала я скажу что мотал её лицендратом из 30ти плотно скрученых проводов диаметром 0.1мм каждый. Мотал на распиленом колечке К7х4х2 М2000НМ. Привожу неполный вид катушки, уже укутаной в лакоткань. Всё мелкое, и при увеличении - ужасное. Мотать очень сложно, но сложности вознаграждаются габаритами и КПД.

Исправлено: 2009.01.11: "К7х4х2 М200НМ" на "К7х4х2 М2000НМ"

[MrHot]

[5]

Я вначале плату изготовил под процессор AtTiny_11 (AtTiny_12, AtTiny_13, AtTiny_15)
Процессор не распивал, проверил работу самой LTC3454. Всё работало. Пошло дело на проц.
Вовремя спохватился и озарённый идеями контроля напряжения на базе PIC12F675 решил все собирать на нём. В итоге, процессорная плата стала другой, а губить и тем более перепаивать LTC3454 жуть как не хотелось.
Я её просто приклеил на кусок пастика, чтобы она немного поднялась над другими деталями поверхностного монтажа и не мешала им.
Вот как выглядит плата в сборе, целиком.

[MrHot]

[6]

Сразу надо тогда пояснить - под что всё это делалось.
Это всё делалось под китайский фонарь Camelion. Он работает от 3*ААА батарей. Имеет одну герметичную кнопку. И имеет два места под размещение платы моего размера.
Вот как это планировалось.

[MrHot]

[7]

А вот он же, уже готовый и с переделаной оптической системой, сердце которой Cree Q5.
Можно отдельно поговорить об переделанном охлаждении светодиода, есть фотки, всё можно развернуть. Охлаждение частично видно сквозь защитное стекло.

[MrHot]

[8]

Ну, а это уже всё входу, в работе так сказать. Пробую, щупаю, ищу ошибки в программе. Пока ничего серьёзного не находил. Надо больше времени на тесты.

[MrHot]

[9]

Ну, вот, обзор есть, общие контуры обчерчены. Можно например вернуться к катушке.
Как я уже говорил, она мотается лицендратом из 30-ти проводов диаметом 0.1 мм каждый. Провод я покупал на http://www.chipdip.ru/. Там эта товарная позиция шла кажется как "WIK01N эмалированный провод d=0.1мм 715м катушка"
Вернёмся к кольцу. Точнее к ферриту. Как и рекомендовали в даташите самой LTC3454 - я выбрал торроид. Но просто вязть торроид низя. Он насытится и наша катушка станет не катушкой, а куском обычного провода. Следовательно, чтобы не влетать в насышение - надо пилить сердечник. Вот пример как это выглядит.

[MrHot]

[10]

Пропил сделать легко только на словах, я его делал стоматологическим диском ДАСПО купленым в медтехнике. Он очень тонкий, и покрыт с одной стороны алмазным напылением. Я его зажимаю в Dremel (дремель) и пускаю тончайшую струку воды в мето распила. Наличие защитного прозрачного органического стекла при пилении - обязательно. Дремель надо снабдить удлиннительным валом.
А вот и сам диск.

[MrHot]

[11]

Далее, пропил в кольце надо заклеить бумагой с супер-клеем и выкрасить на 3 или 4 раза лаком. Я красил цапон-лаком. Не знаю для чего он, но вроде сгодился и довольно прочно лёг.

[MrHot]

[12]

После приготовлений торроидов, я изготовил лицендрат из 30-ти проводов и начал мотать. Намотал 17 витков, получил 7.3 мкГн. Отмотал до 16ти витков - получил 5.7 мкГн. Отмотал до 15ти витков и получил заветные 5 мкГн. Именно этот номинал и был рекомендован в мануале на LTC3454. Тут надо отметить - что необходим прибор, который измерит индуктивность до десятых долей микрогенри. Купить я такой не смог. Я собрал его сам по одной из множества любительских схем LCF-метров. Калибровать я его долго не стал. Я просто взял заводские индуктивности на 4.7 мкГн и "откалибровался" на них. Это конечно не фонтан, но другого выхода я просто не видел. Ставить готовую, покупную индуктивность, намотанную одножильным толстым проводом - я отказываюсь. На частотах в 1 мгц и более, там не пройдёт такое разгильдяйство. Но.. всё может быть в этом мире и не сильно умным людям порой везёт. Может кому-то и удастся обмануть скин эффект. И он купит "хорошую" катушку уже готовую, и с которой не надо заморачиваться. Всё надо проверять, и выверять. В общем - лучше не шутите в этом месте а делайте как можно добротнее, а то есть шанс потерять время в пустую и профукать КПД.

Теперь немного о радиаторе для CreeQ5 котрый мне пришлось собирать.
Вот эта фотка пожалуй всё разъяснит больше любых слов.

[MrHot]

[13]

Вот что происходило дальше. Я всё спаял, и стал крепить сам LED и коллиматор к нему. Коллиматор не могу достоверно сказать какой именно применял. Я его заказал на Dealextreme.com. Кому надо - может там найти и широкоугольник и узкоугольник... Это как марс и сникерс... а кто-то любит ещё и баунти. Это я считаю не сильно важным на данном этапе рассмотрения конструктивных вариантов.
Коллиматор я закрепил на растяжках из медной проволоки. Проволуку я пропустил в предварительно просверленые дырки набелом пластике держака коллиматора.

[MrHot]

14

И вот финал возни с нехитрым радиатором. Его задача - рассеять тепло на токе 240 ма. Не более. Думаю что он с ней справляется.

[MrHot]

А вот и главное - прошивка к PIC12F675.

[MrHot]

Выкладываю архив с печатными платами.
Внутри архива - краткое описание и коментарии.

[MrHot]

А не могли бы Вы также устроить ликбез для чайников по программированию контроллера? Как подключить, как написать прошивку, как залить... Это и размеры деталей два момента которые останавливают не специалиста (меня в данном случае ) от повторения схемы.

Если внимательно всё пересмотреть, то печатная плата (ПП) под приведённую схему не одна. Она составляется из двух ПП. Одна плата содержит LTC3454 и её обвязку, а вторая - PIC12F675 и его обвязку. Т.к. соединений между платами всего 4-е тонюсеньких проводка, то это всё допустимо и прекрасно работает.
Как я и писал, это всё делалось как "проба пера". Перо в данном случае - LTC3454. Т.е. изначально, цель вообще была хоть что-то запустить на LTC3454. Т.е. небыло цели опубликовать вылизанный до блеска проект, в котором расписано всё от и до. Я не сильно стремлюсь в недра земли, и поэтому выбрал корпус (и соответсвенно делал под это ПП) простой, доступный, дешёвый. Надо же с чего-то начинать.
Как показала практика, размеры и форму печатной платы угадать для всех типов корпусов невозможно. Я, понимая это, не сильно думал о разрисовке ПП и её оптимизации. Всё рано, тот кто захочет это повторять вынужден будет делать ПП под себя. Я лишь привёл пример как это было у меня.
Схема простая. Деталей очень мало (на мой взгляд).
- резисторы: типоразмер 0805 SMD
- конденсаторы 0.1 мкФ и 1 мкФ: 0805 SMD
- конденсаторы танталовые (68 мкФ) я поставил типоразмера "В" (а вообще, есть А, В, С, D - самые крупные из SMD)
- LTC3454. Тут нет вообще коментариев.
- катушка. Я пытался расписать что можно сделать на "колене" (как я делал). Но никому не советую так делать если нет (мало) опыта в подобных делах. Лучше поискать что-то готовое. Но в этом случае, я не могу ничего гарантировать по КПД. Я приводил все цифры именно под то, что у меня делалось и получалось. Жду готовые индуктивности, буду на них собирать следующие проекты. Появятся новые цифири по КПД. Станет ясно. Но пока - ничего не могу сказать что взять готовое. Пробуйте "sumida", как и рекомендовалось в данной ветке. Думаю, что результат будет хороший.
- микроконтроллер PIC12F675 можно запрограммировать самодельным программатором через СОМ-порт. Есть старые, долго живущие проекты PonyProg, IC-Prog. Там схема программатора - это одни резюки и стабилитроны. Ну, может ещё один транзюк есть. Проекты эти открыты и на них очень много информации. Думаю, что я даже мало перечислил открытых проектов, которыми можно залить столь распространённый микроконтроллер. Всё что вам нужно - это HEX-файл. Я его выложил. Это и есть уже программа готовая к "заливке". Т.е. собираете простой адаптер для СОМ-порта, подключаете к нему процессор (распиновка проца есть на Microchip.com), запускаете какой-нить IC-Prog и в нём выбираете тип процессора PIC12F675. Открываете HEX-файл и программируете.
Я, когда-то давно, использовал эти открытые программаторы. Они годятся чтобы один раз залить прошивку в процессор, но они мне показались плохими для "повседневной" разработки и я приобретаю фирменные программаторы. Ещё, есть схемы фирменных программаторов в Журнале Радио (кажется в 2006 году публиковались). Я их собирал, когда небыло фирменных изделий под рукой. Но их собрать не просто, да и не надо радио одного фонаря.

Для начинающего человека, пайка самой LTC3454 может стать проблемой. Т.к. есть вывод земли, который никак не запаять, только при помощи фена (или ещё чего-то). Так что можете купить микраху, протравить плату (например ту, что я привёл) и попытаться запаять LTC3454. Если это у вас получится, то процессор можно пока не распаивать. Сама LTC3454 управляется логическими уровнями на всего двух выводах. Т.е. если эти два вывода вручную, при помщи перемычек коммутировать то на землю, то на питание - то можно и без проца обойтись на этапе тестирования. Это вам даст возможность не собирая проц, сделать выводы по КПД и измерить его. Да и вообще позволит проверить как всё будет работать.
Потом, можете заливать проц. Его тоже можно не подключать к LTC3454. Он обязан при распаяной своей обвязке, переключать по кнопке режимы. Увидеть это можно будет подключив вольтметр к двум выводам проца, которые идут на LTC3454. Там вы увидите как будут меняться логические уровни при нажатии на кнопку. Питать процессор при тестировании надо от батареек, а не от сетевого блока питания. Т.к. вы неизбежно пальцами будете задевать вывод кнопки и она будет "ловить" наводку от вашего тела и будет многократно переключаться.
Только после того как всё проверено раздельно - можно всё соединять вместе. Тут вот как раз и хорошо иметь две платы как у меня. Это удобно при отладке.
Надеюсь, что просветлил часть вопросов для начинающих в данной области.

[MrHot]

Пользуюсь AVReal для прошивки МК фирмы Atmel(эти МК вроде подешевле). Параметры задаются в командной строке. Оконного интерфейса нет. Зато можно написать bat-файл.

Вынужден попросить писать "в тему" а не вокруг да около. Выложена схема и прошивка на изделие фирмы Microchip а не Atmel. Соответсвенно, кто-то захочет просто повторить то, что приведено. А тот, кто силён собрать собственную прошивку - как правило не нуждается в какой-либо помощи в сборке простейшего программатора для микроконтроллера.

Про IC-Prog (гарантированно поддерживает PIC12F675):
Вот главная страничка программы: http://www.ic-prog.com/inde...
Страничка загрузки версий: http://www.ic-prog.com/down...
Список поддерживаемых "процессоров" : http://www.ic-prog.com/inde...
Особо стоит отметить, что без дополнительной настройки IC-Prog не заработает под Win XP или Win 2000. Вот как её следует настраивать: http://www.5v.ru/ic-prog.htm
Для надёжности (если вдруг сайт будет недоступен) продублирую главное. "(Только для Windows XP): Правой кнопкой щёлкните на файле icprog.exe. "Свойства" >> вкладка "Совместимость" >> Установите "галочку" на "Запустить программу в режиме совместимости с:" >> выберите "Windows 2000"."

IC-Prog - это лишь программа. Она работает с COM-портом. Далее - должно быть реализовано какое-то "железо". Например сгодится JDM Programmer. Вариантов схем JDM программаторов очень много. Все они рознятся, но идея и сигналы у них однотипны.
Вот тут можно посмотреть схему (ищите "Fig. 3. JDM PIC programmer"): http://www.belza.cz/digital...
Следует обратить внимание, что PIC12F675 одинаков по распиновке с PIC12C50x. Так что на схемах, как правило, ориентируются на программирование PIC12C50x, и вас это не должно отталкивать или пугать. Это как раз то что надо.

Я выкладываю дополнительно ещё один вариант схемы. Довольно простой и по-сути однотипной.



И так, как мы видим из приведённой схемы, программатор для PIC12F675 не есть что-то фантастическое. Это всего лишь минимальный набор из:
- резисторов
- кремниевых диодов (например подойдут КД522Б)
- транзисторов (подойдут и КТ315)
- стабилитронов (отмеченных как "Zener" на схеме)

Стоимость такого изделия трудно даже расчитать из-за широчайшей распространённости всех его компонентов. Т.е. берём кусок макетной платы или чего-то похожего и паяем этот схемарь. подрубаем к СОМ-порту и ставим "сокет" для процессора (или просто припаиваем процессор на время тонкими проводками).

[MrHot]

Я тут посмотрел интернет немного, готовые программаторы стоят недорого. Что скажите например про вот такой?
http://www.5v.ru/extrapic.htm

При цене 650р мне проще его купить чем паять, может быть есть варианты лучше (не знаю чем я в этом 0)?

Про Extrapic (http://www.5v.ru/extrapic.htm)
Тут всё просто: "Поддерживается распространёнными программами IC-PROG, PonyProg , WinPic 800 (WinPic800) и другими, как программатор JDM." Т.е. это примерно таже схема что я приводил, только чуть более совершенно оформлена и универсальна. Если 600-700 руб это приемлимо за такое изделие - берите. Только лишь придётся обратить внимание на то, что корпус SO-8 (в отличие от DIP- на прямую невозможно будет установить в такой программатор. Напомню, что PIC12F675 можно купить в двух корпусах: как SO, так и DIP.
Для SO-8 выпускаются специальные переходники в программаторы. Цена на такие переходники порой приближается к цене такого вот программатора. Поэтому, ещё раз повторюсь - просто проводками, единовременно подпаивайте PIC12F675 (в корпусе SO- к программатору и заливайте что надо. Другие варианты более сложные, и связаны как правило с самостоятельным изготовлением переходника SO8 - > DIP8. А это уже тема не этой ветки.

[MrHot]

Ответы на вопросы:

Какую из сумидовских готовых катушек брать?

Берите того номинала, что рекомендовано в доке на LTC3454. Я бы брал как можно крупнее индуктивность, тем самым минимизируя потери на омическом сопротивлении проводов самой катушки. А вот насколько она будет крупной - это ваше ограничение из соображений разумности и допустимости. Мельчить - не стоит однозначно. Sumida не была предложена мной. Ничего конкретного я не порекомендую. Вам придётся выбрать из того, что есть в наличии в России.

Да, и последнее - где взять 3454 в Москве??

Обязательно в Москве.. хм... Я брал на Элитан-е. Там же есть и Sumida. А вот если вы начнёте оптимизировать ценовой критерий - то http://www.chipfind.ru вам в помощь.

Нафига на плате два процессора (пикушка и тини)?

На плате нет двух процов сразу. Я выше писал про это. Вариант применения AtTiny15 (в моём случае) был отклонён почти в последний момент. а плата - осталась. Вот её я выложил для тех, кто вдруг пишет на AtTiny. Берите плату под AtTiny, запаивайте туда что хотите (или что подходит) и AVR_Studio вам в помощь.

Почему не покатила тинька?

Когда было обнаружено что его корпус (AtTiny15) очень похож на SO-8, но немного больше. Вот это немного больше - мне и не понравилось в последний момент плюс опыт PIC-о_писания был больше чем на AtTiny. Если на "С" я ещё настрочу код что нужен, то в случае AtTiny15 и подобных ей - нет возможности написать что-либо на "С", надо строчить на ASM-е. Знать два ASM-а немного напрягает, т.к. они разнятся значительно.

Я с атмелами гораздо гораздее умею работать

У кого как сложилось. Это как тёмное пиво и светлое, христиане и мусульмане... и т.д. и т.п.

Если брать какой-нить tiny25v, то него внутри есть опорное напряжение 1.1 вольта...

Вы всё изложили верно. Я так и хотел делать. Я бы на вашем месте реализовал данный подход в вашем проекте фонаря. Если бы выложили свои аналогичные наработки на ядре AtTiny, то у форумчан появится возможность выбора. Это всегда хорошо. Плюс, не надо будет покупать хитрый управляемый стабилитрон LMV431. Если есть "огонь" в душе - надо его использовать пока он не угас. Пишите, пробуйте, паяйте !

Я так понял, что вы резисторами на Iset делаете три уровня яркости...

Верно мыслите. Прямо как по PDF - так я и делал.

...поставить RC-цепочку и управлять яркостью при помощи ШИМ плавно?

Такой задачи не ставилось. Интересовало КПД решения. Плавную регилировку описывают в PDF на LTC3454. Кратко, но понятно что и как надо включить. У вас есть возможность воспользоваться своими знаниями и реализовать всё это на ядре AtTiny.

Почему TPS63000 считаете более перспективным вариантом?

Считаю лишь потому, что собрав единожды плату и прошивку - я смогу этот драйвер ставить в решения запитываемые не только от Li-Ion аккумуляторов, но и от двух последовательно соединённых батареек на 1.5V. Т.е. тут есть некоторый элемент лени. Сделать одну плату и тыкать её кругом. Ещё, TPS63000 позволит почти до упора выжать батарейный отсек из 3-ёх ААА батарей.
Посмотрите на SCU 14596 на http://www.dealextreme.com
Вот в таком конструктивном решении TPS63000 может оказаться более полезна (при питании от 3-ёх ААА батарей). Но, время идёт, аккумуляторы на литии вытесняют всё у меня. Так что вошкотня с TPS63000 есть в мыслях, но уже не так сильно как например пол года назад. Порой хочется оставить себе лазейку: сменить в походе аккум на обычные "мизинцы", широкую доступность в продаже которых никому не нужно объяснять.