Самодельный вездеход

1. STM32F3 Discovery от STMicroelectronics

Представляет собой идеальную платформу для ознакомления с микроконтроллерами серии F3 и разработки прототипов устройств.

Она оснащена мощным 32-битным ARM Cortex-M4 процессором (STM32F303VCT6), поддерживающим DSP функции, что обеспечивает высокую производительность и возможность работы с сигналами с плавающей точкой.

Плата интегрирует в себя гироскоп, акселерометр и компас (L3GD20 и LSM303DLHC), что позволяет точно отслеживать движения и ориентацию устройства. Кроме того, на плате присутствуют кнопки, светодиоды, USB-порт и встроенный отладчик ST-LINK, что делает взаимодействие с платой удобным и эффективным.

STM32F3 Discovery идеально подходит для разработки прототипов в различных областях, включая создание устройств для автономного управления, таких как коптеры или системы умного дома. Функциональность и возможности делают её незаменимым инструментом для стартапов, инженеров-разработчиков и студентов, желающих глубже погрузиться в мир встраиваемых систем и IoT.

STM32F4 DISCOVERY от STMicroelectronics представляет собой идеальную платформу для изучения и разработки приложений на микроконтроллерах STM32F407 и STM32F417. Она оснащена мощным 32-битным процессором ARM Cortex-M4 с встроенным FPU, что обеспечивает высокую производительность и возможность работы с числами с плавающей точкой.

На плате имеется встроенный отладчик ST-LINK/V2, который упрощает программирование и отладку приложений. Кроме того, STM32F4 DISCOVERY включает в себя цифровой 3-осевой акселерометр, цифровой микрофон и аудио ЦАП с интегрированным драйвером класса D. Эти компоненты позволяют разработчикам создавать приложения с звуковым вводом-выводом и мультимедийными возможностями.

Для удобства и наглядности на плате также расположены светодиоды различных цветов и кнопки, что делает процесс разработки интерактивным и интуитивно понятным. Плата питается от USB или внешнего 5V источника, что упрощает её интеграцию в различные проекты.

Узнать цену

2. Discovery F4 STM32F407

STM32F4 DISCOVERY от STMicroelectronics представляет собой идеальную платформу для изучения и разработки приложений на микроконтроллерах STM32F407 и STM32F417.

Она оснащена мощным 32-битным процессором ARM Cortex-M4 с встроенным FPU, что обеспечивает высокую производительность и возможность работы с числами с плавающей точкой.

На плате имеется встроенный отладчик ST-LINK/V2, который упрощает программирование и отладку приложений. Кроме того, STM32F4 DISCOVERY включает в себя цифровой 3-осевой акселерометр, цифровой микрофон и аудио ЦАП с интегрированным драйвером класса D. Эти компоненты позволяют разработчикам создавать приложения с звуковым вводом-выводом и мультимедийными возможностями.

Для удобства и наглядности на плате также расположены светодиоды различных цветов и кнопки, что делает процесс разработки интерактивным и интуитивно понятным. Плата питается от USB или внешнего 5V источника, что упрощает её интеграцию в различные проекты.

STM32F4 DISCOVERY идеально подходит для стартапов, инженеров-разработчиков и студентов, желающих быстро и эффективно начать работу с микроконтроллерами STM32F4 и использовать их мощные возможности для создания разнообразных приложений, от звуковых устройств до систем управления и автоматизации.

Узнать цену

3. Плата разработки STM32F7-Discovery от STMicroelectronics

Представляет собой мощное решение для создания встроенных систем и приложений реального времени, обладающее расширенными мультимедийными возможностями.

Оснащенная микроконтроллером STM32F746NGH6 с ядром ARM Cortex-M7, плата обеспечивает высокую производительность благодаря частоте до 216 МГц и полному набору DSP инструкций.

STM32F7-Discovery поддерживает разнообразные интерфейсы, что делает её идеальным выбором для интеграции в промышленные системы. Основные характеристики включают 1 Мб программной памяти контроллера, 128 Мб Quad-SPI флэш-памяти и 128 Мб SDRAM. Наличие ART Accelerator™ и кэш первого уровня обеспечивает быстрый доступ к данным и инструкциям.

Плата также оснащена 4.3-дюймовым дисплеем с емкостным сенсором, что расширяет возможности для разработки интерактивных пользовательских интерфейсов. Для ввода и вывода аудио используются 3×12-битные АЦП и 2×12-битных ЦАП. Разнообразие интерфейсов включает разъемы для камеры, микрофона, наушников, microSD, RF-EEPROM, а также USB OTG HS, USB OTG FS и вход SPDIF RCA.

С двумя кнопками для управления питанием и перезагрузкой, плата STM32F7-Discovery обеспечивает простоту в использовании и интеграции, делая её идеальным выбором для разработчиков, работающих в области встроенных систем, мультимедиа и систем реального времени.

Узнать цену

4. ESP32 HW-608 плата разработки NODEMCU

Представляет собой компактное и удобное решение для создания прототипов и разработки IoT устройств.

Она обеспечивает простоту использования благодаря встроенным возможностям, таким как автоматическая загрузка программ, отладка через USB-UART мост CH340G от Silicon Labs и удобная интеграция с Arduino и другими IDE.

Основные особенности платы включают хорошо оптимизированную разметку печатной платы в последней версии 4.0, где все вводы/выводы были рационализированы. Встроенный LDO на 3.3В обеспечивает стабильное питание, что важно для надежной работы устройств. Плата также оснащена двумя программируемыми кнопками и двумя светодиодами для удобства отладки и индикации состояний.

ESP32 HW-608 NODEMCU идеально подходит для быстрой разработки и тестирования IoT приложений благодаря своей компактности, простоте интеграции и широким функциональным возможностям.

Узнать цену

5. FRDM-KL43Z

Разработанная NXP в сотрудничестве с mbed, предназначена для прототипирования различных устройств, особенно подходящих для робототехники.

Эта плата выделяется компактными размерами, значительно меньшими по сравнению с большинством аналогов на рынке. Она оптимальна для конфигураций с ультранизким потреблением энергии благодаря энергоэффективной аппаратной платформе.

Плата оснащена микроконтроллером Kinetis MKL43Z256VLH4 на базе процессора ARM Cortex-M0+ с тактовой частотой 48 МГц.

Устройство имеет 256 КБ флеш-памяти, 32 КБ оперативной памяти и 16 КБ ROM. Оно поддерживает несколько режимов малой мощности и оснащено блоком пробуждения с малой утечкой, а также четырехканальным DMA контроллером.

Семейство MCU Kinetis KL43 полностью совместимо с программным обеспечением, оборудованием и средствами разработки Kinetis MCU и Freedom.

Узнать цену

6. Grove Shield для Seeeduino XIAO

Мощная плата расширения, созданная для упрощения работы с микроконтроллером Seeeduino XIAO. Она значительно улучшает функциональность устройства благодаря нескольким важным особенностям.

Встроенная микросхема управления батареей и крепление для аккумулятора позволяют легко подключать и заряжать литиевую батарею, обеспечивая бесперебойное питание.

Разъемы Grove на плате, включая два порта IIC и один UART, обеспечивают легкость подключения различных модулей и сенсоров, что делает процесс разработки более интуитивным и удобным.

Grove Shield также оснащен пластиной для соединения Flash SPI, что позволяет добавлять дополнительную память к Seeeduino XIAO и расширять его возможности.

Эта плата помогает избежать сложностей с проводами и пайкой, предоставляя более чистое и упрощенное решение для соединений.

Seeeduino XIAO поставляется с парой неспаянных 7-контактных разъемов, которые необходимо припаять перед подключением к плате расширения, что дает пользователю возможность более гибко настроить свое устройство.

Узнать цену

7. LinkIt Smart 7688 Duo

Инновационная плата разработки, основанная на OpenWrt Linux и микроконтроллерах MT7688 и ATmega32u4. Она предназначена для создания приложений Rich IoT, идеально подходящих для умных домов и офисных решений.

Совместимость с Arduino Yún позволяет использовать широкий спектр функций и преимуществ обеих платформ, что значительно упрощает создание сложных и многофункциональных программ.

Эта плата обеспечивает надежную обработку видео благодаря достаточной памяти и пространству для хранения данных. Разработчики могут писать программное обеспечение на языках Python, Node.js и C, что предоставляет гибкость и множество возможностей для разработки приложений.

Созданная совместно Seeed Studio и MediaTek, LinkIt Smart 7688 Duo объединяет их экспертные знания в области открытых аппаратных решений и современных IoT технологий.

На платформе MediaTek Labs доступны ресурсы для полной поддержки работы с LinkIt Smart 7688 Duo, включая SDK и активные форумы для обмена знаниями и опытом. Важно строго следовать инструкциям по эксплуатации, чтобы предотвратить неправильное использование и сохранить работоспособность устройства.

Узнать цену

8. Модуль SIM800L для M5Stack

Представляет собой компактный шилд для GSM/GPRS связи, разработанный на базе популярного модуля SIM800L. Он предоставляет возможность отправки SMS, осуществления голосовых звонков и обмена данными через GPRS, что делает его идеальным выбором для проектов, требующих мобильной связи в условиях IoT.

Модуль поставляется с встроенной антенной, а также поддерживает возможность подключения дополнительных антенн для улучшения качества связи. Управление модулем можно осуществлять через USB-UART или напрямую через UART микроконтроллера, что обеспечивает гибкость интеграции с различными устройствами и системами.

Светодиод на плате предоставляет визуальную обратную связь о состоянии модуля: он быстро мигает при включении, уменьшая частоту мигания при установлении стабильного соединения с сетью оператора. Потеря связи с оператором снова активирует быстрое мигание, указывая на процесс поиска сигнала.

Этот модуль идеально подходит для разработки приложений, требующих надежной и компактной GSM/GPRS связи, включая мониторинг, управление и другие IoT решения.

Узнать цену

9. MSP-EXP430FR5994

Модуль для микроконтроллера MSP430FR5994, идеально подходящий для разработки на основе платформы FRAM MSP430FRxx. Этот модуль включает интегрированный инструментарий для программирования, отладки и измерения энергопотребления, что делает его идеальным выбором для быстрого старта проектов.

На плате установлены кнопки и светодиоды для простого взаимодействия с внешним миром, а также держатель карты памяти и ионист (суперконденсатор), позволяющий работать без внешнего источника питания. Микроконтроллер оснащен 256 КБ встроенной памяти FRAM с высокой отказоустойчивостью и быстрой скоростью записи, а также 8 КБ SRAM.

В его арсенале - интегрированная коммуникационная периферия, таймеры, АЦП, блок шифрования AES, низкоэнергетический ускоритель и аппаратный модуль для векторной математики. С тактовой частотой 16 МГц, микроконтроллер обеспечивает достаточную производительность благодаря аппаратным математическим блокам, что делает его эффективным для разнообразных проектов, требующих высокой энергоэффективности.

Для прототипирования доступен разъем BoosterPack на 40 контактов, идеально подходящий для подключения различных модулей расширения, включая беспроводную связь, графические дисплеи и датчики. Вы также можете разработать собственные модули или выбрать из уже существующих продуктов от различных производителей.

Для разработки доступны две бесплатные среды разработки, поддерживающие технологию EnergyTrace++ для реального времени профилирования и отладки на LaunchPad. Эти инструменты позволяют анализировать и оптимизировать энергопотребление, отслеживать состояние ядра, тактовые импульсы и другие ключевые параметры работы устройства.

Узнать цену

10. N76E616 плата разработки

Плата разработки на основе микросхемы N76E616 от компании Nuvoton представляет собой инновационное решение в сфере микроконтроллеров. Этот 8-разрядный микроконтроллер на базе 1T 8051 обладает высокой производительностью и включает в себя встроенную флеш-память.

N76E616 поддерживает до 18 кБ основной флеш-памяти (APROM) для хранения пользовательского кода. Важной особенностью является функция внутреннего программного программирования (ИАР), которая позволяет настраивать части массива пользовательского кода в качестве энергонезависимого хранилища данных. Эти данные можно считывать с помощью инструкции IAP или MOVC.

Дополнительно предусмотрено хранилище Flash – LDROM, где обычно размещается загрузочный код для внутреннего системного программирования (ISP). Это обеспечивает гибкость и удобство при разработке и обновлении программного обеспечения.

Микросхема N76E616 обладает полной совместимостью с инструкциями семейства микроконтроллеров 80C51, что упрощает перенос и адаптацию программного обеспечения. Её высокая производительность и возможности программирования делают этот чип идеальным выбором для широкого спектра приложений, требующих надежной и эффективной работы в условиях ограниченных ресурсов.

Узнать цену

Не забывайте – вы читаете мой блог, в котором я просто рассказываю, что происходит в моей жизни. При этом я никого ничему не учу и ни к чему не призываю.

Почему Welrok?

Мне нужно было устройство, которое могло бы выполнять две функции:

1. Нагревать воду в пластиковом баке, и поддерживать заданную температуру.

2. Дистанционно управлять процессом нагрева, делать это с телефона и желательно без проблем и глюков.

С 1-й функцией справилось бы множество устройств, предлагаемых отечественными и импортными производителями (когда я был помоложе, сам паял такие регуляторы на операционных усилителях и транзисторах).

А вот с функцией управления экспериментировать не хотелось. Жизнь слишком сложна и коротка, чтобы тратить время на что-то новое, не догадываясь, за каким поворотом поджидает очередная проблема. Поэтому я решил пойти проторенным путем и купить устройство, которое давно уже эксплуатирую – терморегулятор Terneo. Но вот загвоздка – по политическим причинам это устройство в России теперь не продается. Но, как я выяснил, в России производится и продается  терморегулятор для теплого пола Welrok AZ, в котором используются все наработки Terneo.

Забегая вперед, скажу, что весь функционал остался тем же, что и у Тернео, исправлены ошибки и учтены недочёты. Кроме того, не нужно “переучиваться” в программной части – приложение у терморегулятора Welrok почти аналогично приложению Terneo.

Короче, я не стал морочить себе голову, а пошёл лёгким и известным путём – купил Welrok AZ на Озоне – там же, где реле напряжения Welrok D2. Можете мне писать в комментариях “на Али похожие есть за 1000 руб”, останусь при своем мнении –  я предпочитаю проверенные решения, нервы дороже. Ну и отечественного производителя хочется поддержать. Вот такой у меня патриотичный душ)))

Пара слов по Terneo

То, что я пишу про Terneo – не пустые слова. Этот терморегулятор, который остался у меня после этого обзора, уже почти 2 года работает у меня в тяжелых полевых условиях – показывает, какая у меня температура воздуха на даче. Он мог бы и что-то включать-выключать, но нет такой необходимости.

До этого он около года стоял на балконе – цветочки очень чувствительны к перепадам температуры, а дома часто никого нет.

Измерительный датчик, предназначенный для теплого пола, установлен на улице, под козырьком крыши. Я могу узнать не только температуру онлайн, но и просмотреть лог за любой период. Например, я знаю, какая минимальная температура была в этом году в январе и мае:

Как я говорил выше, главное для меня в таких устройствах – отсутствие геморроя проблем и глюков. Включил и забыл. Как раз это я могу сказать про этот терморегулятор – с ним никаких проблем.

А вот к камерам, которые стоят у меня на даче, и “питаются” от того же Вай-фая, у меня много вопросов…

Тут стоит сказать, что на даче у меня организована точка доступа, от которой до терморегулятора Welrok (до душа) порядка 30 м. Вот так это выглядит:

Всё, надеюсь мой выбор понятен, дальше – только про Welrok.

Бак и ТЭН

Так же, как и терморегулятор Welrok, ТЭН был куплен на Озоне. Кому надо – ищите “Тэн 1,5 кВт (1500W) с контргайкой для водонагревателя / Тэн с терморегулятором”. Выглядит он так:

Именно этот ТЭН является нагрузкой для Welrok AZ. Да, у ТЭНа есть свой терморегулятор, но он очень неточный, и не обеспечивает того, что мне надо. Его можно использовать как защиту – чтобы в случае чего вода не закипела. Я поставил на 60 °С.

Подробнее про установку ТЭНа и мою душевую систему я рассказал на видео:

Прошу строго не судить, это черновой вариант. Съемка – апрель 2024. Более общий план установки ТЭНа:

Вид изнутри:

Добавлю по баку. Его емкость – более 100 л, но набирать его дополна смысла нет. Если набрать половину, то нагрев до 36С длится около 1,5-2 часа. Поскольку при нагреве вода перемешивается недостаточно интенсивно, гистерезис нагрева получается очень большой. Чтобы его определить, нужно потратить не один час времени и не один киловатт час энергии. Я поступаю проще – в конце нагрева включаю подачу воды на несколько секунд, и вода перемешивается. Можно зайти с другой стороны – открыть кран слива воды.

Монтаж терморегулятора

Так удачно сложились звёзды, что Welrok подходит не только для внутренней установки (в установочную коробку), но и в обычный электрощиток с DIN-рейками.

Уточняю – само термореле на DIN-рейку не монтируется. Просто получилось идеально смонтировать его в таким щитке, внаглую прикрутив его саморезами от обычной установочной коробки.

Уверен, что это знание кому-то может пригодиться – ведь далеко не все делают проводку скрытой. Можно поставить отдельную коробку, предназначенную для внешней установки уcтройств под скрытую установку. Но это не всегда подходит – хотя бы потому, что в электрощиток можно поставить ещё и модульные устройства (нужен отдельный дифавтомат или АВ+УЗО), а  терморегулятор в щиток можно поставить не один, а несколько.

В итоге получилось вот так аккуратно:

К щитку подходят 3 провода:

1. питание

2. ТЭН

3. датчик

Впоследствии добавил ещё 4-й провод, для подключения лампочки-индикатора. Она включается параллельно ТЭНу. Так сразу издалека видно, что идёт нагрев.

Подключение

Тут стоит сказать важные слова о безопасности. Уличный душ – гораздо более опасный объект, чем теплый пол в квартире. Поэтому установка УЗО (ВДТ) или дифавтомата (АВДТ) – обязательно! В этом случае ток утечки УЗО или дифа должен быть 10 мА, и только если длина линии от аппарата защиты до ТЭНа – более 30 метров, либо на этой линии есть другие электроприборы, можно поставить 30 мА.

На самом деле это не ток утечки, это номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn, но я пойду на поводу у массового читателя)

Откуда я взял эти числа (10 и 30 мА)? Смотрите СП 256.1325800.2016, А.4.15: “Для санитарно-технических кабин, ванных и душевых рекомендуется устанавливать УДТ с номинальным дифференциальным отключающим током до 10 мА, если для них выделена отдельная линия, в остальных случаях, например при применении одной линии для санитарно-технической кабины, кухни и коридора, следует применять УДТ с номинальным дифференциальным отключающим током до 30 мА.” Как раз мой случай.

По поводу увеличении IΔn до 30 мА при увеличении длины линии читайте п. А.1.2 из того же документа. Те же самые слова можно найти в ПУЭ-7.

Помните главное – пусть лучше защита сработает преждевременно ("ложно"), чем сработает тогда, когда это уже будет не нужно.

Далее скажу по выбору номинального тока автомата (дифавтомата).

Поясню коротко для молодых и горячих: номинальный ток - это ток, на котором АВ или АВДТ могут работать неограниченно долго. Если ток через автомат больше номинального, автомат может или должен выключиться (есть нюансы).

В ПУЭ-7, п.3.1.4  сказано, что номинальный ток автомата нужно выбирать по возможности наименьшим, исходя из тока нагрузки. Разумеется, что ток нагрузки должен быть меньше длительного допустимого тока кабеля. Значит, если у меня ТЭН на 1,5 кВт, его ток 1500/220= 6,8А. Получается, что для моего случая, учитывая сечение вводного кабеля 1,5 мм², оптимальный номинальный ток дифавтомата 10 А. А лучше поставить экзотический, на 8А.

Мой диф 16А/10мА, исходя из этого, лучше его заменить на 10А/10мА с характеристикой отключения”В”, это обеспечит наилучшую защиту.

Почему ВТХ "В" лучше в большинстве случаев, чем "С", я рассказывал здесь:

Селективность на модульных автоматах: как достичь невозможного?

Зачем нужны автоматы с буквой “В”? Чем лучше характеристика отключения "В"?

А как же заземление? – спросите вы. А куда подключать защитный проводник? – задам я встречный вопрос. В моем случае дифавтомат обеспечивает основную защиту от косвенного прикосновения (в случае пробоя изоляции ТЭНа) на воду. Защита производится путем отключения обоих полюсов.

Кстати, всем участникам данной цепи (дифавтомату, регулятору, ТЭНу) абсолютно по барабану на фазировку – т.е.  им всё равно, где фаза и где ноль.

Датчик

И снова про безопасность. Датчик, который идет в комплекте с терморегулятором, не рассчитан на работу в воде.

Но я беспокоюсь отнюдь не за датчик. Опускать его в воду – плохая идея по соображениям безопасности. В блоке питания нет гальванической развязки, фаза может “просочиться” на клеммы датчика, и человека может ударить током. Но чтобы это произошло, нужно одновременное стечение нескольких обстоятельств:

1. Нарушение изоляции датчика или его проводов.

2. Поломка внутреннего блока питания терморегулятора. Это может произойти, например, при ударе молнии или другом перенапряжении.

3. Пробой внутри терморегулятора. Такой, чтобы фазное напряжение оказалось на его аналоговом входе. Причем сила тока, которую должен будет выдавать такой “источник”, должна быть более 10 мА.

Внимание! Не опускайте датчик в воду, если у вас не стоит диф.защита (ВДТ или АВДТ), как у меня. Кроме того, я планирую сделать дополнительную изоляцию датчика: использовать герметичную трубку (термоусадку), внутри которой будет расположен датчик. Дополнительно применю на выходе датчика силиконовый герметик, а кончик завальцую.

Мой эксперимент доказывает то, что терморегулятор и датчик без проблем работают в нестандартных условиях.

Приложение

Welrok в Google Play скачивается и устанавливается без проблем. Связь устанавливается легко и непринужденно. Но лучше один раз увидеть, поэтому я записал видео, в котором показываю все экраны и настройки приложения:

Хочу уточнить – офлайн режим работает только тогда, когда телефон и регулятор подключены к одному роутеру (находятся в одной Wi-Fi сети). При этом на роутере может не быть интернета, но управление будет работать без проблем.

Само собой, когда Wi-Fi вообще нет, остается только один способ управления – с клавиатуры терморегулятора.

Геозонирование

Это самая интересная функция в Welrok AZ.

Если коротко, в WelRok AZ добавлен ещё один критерий изменения уставки температуры – по местонахождению людей, которые хотят согреться). Пример с моим душем – я установил расписание нагрева каждый день с 16 до 19 часов. Но только при одном условии – если я нахожусь на расстоянии менее 1 км от душа. Если меня нет – то и нагрев не нужен.

Считаю, крутая функция.

Нужно просто добавить в приложении устройства, местонахождение которых нужно отслеживать, а в этих устройствах должна быть включена передача геоданных.

Если кому-то сильно интересно – могу сделать видео, как я это сделал у себя.

Внутреннее устройство

Как всегда, я вскрыл терморегулятор, чтобы посмотреть, что там внутри.

Скачать инструкцию

Как обычно, выкладываю инструкцию на рассматриваемое устройство.

• WelRok AZ manual / Manual welrok аz v15 231218 samelectric.ru Руководство по эксплуатации и настройке регулятора температуры, pdf, 726.93 kB/

Но моя версия может уже устареть, поэтому лучше скачивайте инструкцию с сайта Welrok.

Источник статьи: Блог СамЭлектрик.ру, Дзен СамЭлектрик.ру.