Category: 73

Решил немного попробовать поиграться с акселерометрами. Чисто по приколу. Оказалась весьма занятная вещь.

Современные акселерометры работают по пьезодинамическому принципу. Грубо говоря, есть полый куб, сделанный из пьезоэлектрических пластин, а внутри куба — шарик. В зависимости от положения куба и ускорения, им испытываемого, шарик по-разному давит на пластины, и получается электрический сигнал. Самые простые акселерометры выдают аналоговый сигнал, который можно считывать в микроконтроллер через АЦП.

Взял совсем недорогой и простенький акселерометр ADXL335 (картинка с Adafruit):

Даже тупо по надписям на плате сразу понятно, как с ним работать.

В качестве интерфейса между компьютером и акселерометром взял свою старенькую Arduino UNO (чего ж ещё, для исследовательских-то целей).

Теперь немного технического описания и математики. ADXL335 я питаю от 3.3 вольт. При ускорении в 0g, на соответствующем выходе платы имеем VCC/2, т.е. 1.65V. АЦП на ATMEL ATmega328P — 10-битные, соответственно, получаем разрешение 5V/1024 = 4.9mv на одну единицу. 1.65V/4.9mv = 336.

Так оно и получилось: будучи положенными на абсолютно плоскую доску, оси X и Y при считывании выдавали 336, а ось Z — 403 (потому что гравитация, и там у нас не 0g, а вовсе даже 1g).

Чувствительность акселерометра составляет, при питании от 3.3 вольт, 330 милливольт на 1g. 330mv/4.9mv = 67, 336 + 67 = 403, всё правильно.

Но, блин, Ардуино, это, конечно, хорошо, но не очень. При запитывании платы напрямую от USB, на входе АЦП микроконтроллера есть очень сильный шум. У меня постоянно прыгали измерения — от 0.98g до 1.02g. Связано это даже не сколько с самим микроконтроллером, сколько с тем, что напряжение 5 вольт, выдаваемое обычным компьютером — это что-то чудовищное, с высокочастотными наводками, и прочими радостями. Поэтому если кому-то хочется на обычной Ардуино заниматься считыванием АЦП — сделайте себе одолжение, подключите сначала нормальное стабилизированное питание. Запитался от моего старого лабораторного БП с линейным стабилизатором напряжения — и наконец-то узрел нормальные непрыгающие значения.

В принципе, с шумом можно бороться софтовыми методами, считывая значения много раз, и усредняя их. Но в зависимости от задач, это делать не всегда практично. Акселерометр можно использовать, например, для расчёта пройденного расстояния. От показаний надо брать двойной интеграл, так как позиция’ = скорость’ = ускорение. Но если показания из-за усреднения доступны только раз в секунду, то получится фигня, очень неточно.

Поэтому в данном виде акселерометр для таких задач непригоден. С ним можно только приблизительно рассчитывать, как наклонена плата. Ведь при наклонении акселерометра, ускорение свободного падения на оси Z падает, и начинает действовать на другие оси. А дальше, в-общем, простая тригонометрия — проекции сил на оси, треугольники. Угол наклона оси Z — арккосинус от считываемого ускорения, никакой магии. Наклони её на 90 градусов — будешь считывать 0g, arccos(0) = 90°, всё правильно.

Дабы не мудохаться со сложными схемами питания, заказал другой акселерометр — MPU6050. У него внутри неонка свой АЦП, причём 16-битный, что круче в 64 раза, а данные он отдаёт по I2C или SPI. Кроме того, у него есть трёхосный гироскоп! Я даже не знал, что бывают твёрдотельные гироскопы, круто! Буду продолжать изыскания.

Бают, что вдобавок к уже хорошо известной многим радиолюбителям русской передающей станции УВБ-76 неизвестного назначения (предположительно — военной), так же известной как “Жужжалка”, добавилась новая, тоже на невещательном диапазоне 65 метров. Старая жужжалка работает на частоте 4.625Мгц, а новая — на 4.612Мгц.

Что характерно, она появилась аккурат с началом боевых действий на Украине.

Интересно.

Старую жужжалку я периодически слышу. Новую, наверное, не смогу — у неё мощность существенно меньше.

Из-за переотражения коротких волн слоем Хевисайда точное местоположение радиостанций остаётся загадкой.

Люблю такие вещи. Вот в интернетах довольно сложно передать сообщение без того, чтобы было неизвестно, кто получатель. Хотя попытки бывают — так, я в своей практике исследования компьютерных вирусов сталкивался с передачей сообщений о удачном заражении компьютера через рассылку сообщений протоколом UDP, и рассылалось оно сразу на тысячи адресов — а так как UDP не требует рукопожатия и не требует подтверждения передачи, какой конкретно узел сообщение принял, оставалось загадкой. Но всё равно оно существенно сужало круг подозреваемых.

Передачу по радио же отследить невозможно. Ну, теоретиццки можно, конечно, отлавливать промежуточную частоту гетеродина, но нигда, кроме как в богоспасаемой Великобритании, таких налаженных технологий нет. В богоспасаемой Великобритании, к слову, такая технология есть для отлова граждан, которые не платят за приём телевидения. Ага, там за приём передач надо платить. Зато рекламы по ТВ меньше.

Целую неделю занимался своим полуприцепом: докрашивал, доваривал, досверливал и допаивал. Наконец-то почти всё доделал — за одним небольшим, но очень неприятным исключением.

Прицепы положено не только надёжно сцеплять с тягачом, но и подключать на них светотехнику: стоп-сигналы, габариты, поворотники, и прочая. На большинстве стандартных американских полуприцепов используется плоский четырёхконтактный разъём (flat four plug): масса, левый поворотник, правый, габариты. А где стоп-сигнал? Стоп сигнал — оба поворотника включаются сразу. Так что стандартный американский полуприцеп показывает поворот одним из стоп-сигналов. А фонарь заднего хода тут отсутствует как класс.

На моём пикапе семиконтактный разъём. Ну, я подумал, что он более продвинутый, разлысил лоб и установил в полуприцеп задние фонари с прицепа как у больших бородатых дальнобойщиков. Чтобы, понимаешь, и фонарь заднего хода был и поворотники были ж0лтенькие — так в моём понимании эстетичнее и правильнее, чем стопами сигналить. И угодил в фигачечную — ибо три дополнительных контакта добавляют только лишний провод с +12 (включать, например, в буксируемом доме на колёсах свет), контакт для электромеханических тормозов и фонарь заднего хода. А выделенных поворотников там как не было, так и нет.

Очень обидно стало, в первую очередь — на себя. Прицепил сейчас так, чтобы сигналить стопами, а поворотники у меня сейчас так, получаются… для мебели.

Однако быстро выяснилось, что не я один такой. И что, оказывается есть такая штука, которая из двух проводов для поворотников/стоп-сигналов делает три — два поворотника плюс стоп-сигнал. Но она стоит денег, во-вторых, боится влаги, а в-третьих, в интернетах пишут, что у неё внутре… нет, не неонка, а обычное реле, и что она из-за этого очень плохо работает со светодиодами — надо нагрузочные резисторы вешать.

Я начал думать, и в принципе-то не должно же быть так сложно — нельзя ли тут обойтись тупо логическими элементами XOR и AND с обвязкой? AND — если оба поворотника включены, то это не поворотники, а стопы. А если только один (XOR) — то поворотник.

Но тут же осознал, что не получится — а как быть, если при торможении включить поворотник? Тогда ведь во время отключении при мигании одного из поворотников XOR решит, что он один такой включён — и зажжёт поворотник противоположный, потенциально создавая нехорошую ситуацию на дороге. И что теперь? Микроконтроллер, что ли, туда запихивать, с отслеживанием состояний? “А пять секунд назад начали торможение, значит, теперь прерывание одного рассматривать как поворотник”? Нет, я могу, конечно, но… блин.

Мне даже интересно стало, а как же в конвертере они эту проблему решили. Неужели там микроконтроллер? Что-то я недопетриваю, должно всё быть проще.

PS: Роскошное сочетание тегов, раскошное. Люблю, когда так получается — сразу много всего.
PPS: Интересно, можно ли модифицировать разъём так, чтобы стопы не посылать на поворотники? Тогда я бы стопы брал с контакта для электромеханических тормозов.

У меня дома с электричеством как-то не очень в последнее время. Откуда-то прилетает очень много гармоник, а один из моих бесперебойников часто щёлкает релюшками.

Решил померять, как у меня вообще с напряжением, может быть действительно часто пропадает? Долго чесал репу, думал покупать трансформатор для дверных звонков, делать развязку… но всё оказалось проще. По совету ув. ua9uqb купил плату серии PZEM-004, где всё это уже было.

Плату разрабатывали и делали китайцы, но я был очень приятно удивлён её продуманностью.

Основой платы является какая-то ИС V9881D, на которую я сходу не нашёл никакой документации. Предположу, что это какая-то китайская схема для электрических счётчиков.

Вид платы сверху:

Слева у этой штуки торчит серийный порт, отвязанный от основной платы оптронами Сити Микро CT817C (два белых прямоугольничка). Причём под ними в плате с запасом сделан вырез, что абсолютно верно — чтобы не было пробоя, если на плате будет осадок в виде пыли, конденсации, и прочего.

Снизу плата тоже сделана хорошо. Пурпурненьким я обвёл контакт, куда подводится фаза. Между ней и нулём тоже сделан вырез, и земляной полигон отделён от неё почтительным расстоянием:

В-общем, когда её делали, люди думали, чтобы не йохнуло. Хотя видно, что паяли руками, а флюс-то неплохо было бы отмыть. Но ладно, работе электроники это не препятствует.

Кто-то подцепляется к ней через ардуино и прочие микроконтроллеры, но я поступил проще — приобрёл с ней в комплекте шнурок USB-serial, и подцепил к старенькому нетбуку под Убунтой Мейт. Если таки йохнет, то не жалко.

За что мы любим язык программирования Питон? Не за косорукий синтаксис и не за неудобство дебаггинга. Мы любим язык программирования Питон за то, что для него есть туева хуча библиотек, способных решать самые разные проблемы. В том числе — и библиотека с общением с модулями PZEM-004, modbus-tk, вот так, например.

Поэтому вся программа сводится к десяти строчкам кода, выводящим всё в файл CSV, который затем можно скормить чему угодно, хоть экселю. Считывать показания модуля получается примерно два раза в секунду, так что за три дня я насобирал статистики аж на сто двадцать мегабайт. Эксель и Пауэр Би-Ай долго кряхтели, но визуализировать всё это так и не смогли — у меня кончилось терпение.

Опять же, друзья, за что мы любим Питон? За то, что там есть plotly и pandas, при помощи которых в три строчки можно визуализировать хоть чорта бритого, хоть лысого, хоть бородатого.

Получилось, в общем, не очень интересно — напряжение держалось очень неплохо, от 119.0 вольт до 122.3. Ну, отрицательный результат — тоже результат. Значит, не в электричестве было дело. Бесперебойник такой. Надо будет его заменить, пока он мне батарейку не испортил.

А модуль PZEM-004 крайне рекомендую, полезный.

С электричеством в доме какой-то караул творится. Вентиляторы громко жужжат на утроенной частоте тока в 180 герц, простенькие ИБП частенько переключаются на батарею.

То, что синусоида напряжения неправильная, видно даже невооружённым глазом:

Переводим осциллограф в режим анализатора сигнала и ужасаемся:

Это в децибелах.

А если в среднеквадратичных вольтах, то наиболее заметна именно та самая третья гармоника на 180 герц, которую слышно ушами:

Теперь понять бы, как бы проанализировать всё это на предмет КНИ. По правилам, бытовое напряжение не должно иметь КНИ более 5%. И если электрокомпания допускает в своих сетях такую порнографию, можно пожаловаться. Говорят, что синусоиду, где искажение менее 10%, глазами от обычной не отличить. Если так, то тут заметно хуже, ибо характерный срез с заднего фронта синуса уж больно глаза колет.

Тут есть пара мыслей:

Записать показания с осциллографа в файл, так как у осциллографа сзади торчит USB. И проанализировать тем же НамПаем, благо гражданин Питоныч всегда под рукой.
Купить, блин, инструмент для анализа… очень не хочу это делать. Хороший стоит как три чугунных моста.

Предыдущим постом навеяло.

Вот есть у нас фамилия Morse. И людей с этой фамилией довольно много, в том числе известных.

Один британский инспектор Морс, с ним всё понятно. А второй, про которого я подумал — американец Сэмюэл (Samuel Morse), только почему-то он не Морс, а, блин, Морзе. Ага, тот самый, что придумал Азбуку Морзе.

Общепринятое телеграфное кодирование на самом деле не “азбука Морзе”, а “азбука Морса”. Вот и живите теперь с этим.

Как надоели эти постоянно меняющиеся правила перевода и транскрипции на русский язык, кто бы знал. Привет Нью-Йорку от Нового Орлеана.

PS: система Поливанова передаёт особенно пламенный привет хитачам от хитатей, тошибам от тосиб, а горе Фуджи от горы Фудзи.