pondělí 11. dubna 2022

XD-21, modul s operačním zesilovačem LM358...

na vstupu 20mV, napájení pouze 5V, trimr postupně přidává zesílení

LTSpice schéma [ke stažení].

Modul [XD-21]. s operačním zesilovačem LM358.
Napájení teoreticky 3–32V, ale již při 22V poteče diodou indikující zapnutí 20mA. Pro vyšší napájení napětí je diodu buď potřeba odstranit nebo navýšit R10 třeba na 4k7.
Zesílení až 100×

Zajímalo mě, jak je zapojený modul XD-21 a jak funguje.

neděle 10. dubna 2022

Celokovový hotend...

Potřebuje 3D tiskárna celokovový hotend?
    Zde asi poslouží víc obrázky než text.

    Ender 3 nebo Ender 5, či Ender 5 plus mají v základu hotend, kde se PTFE trubička opírá přímo žhavou trysku. Tedy je nutné, aby byla z materiálu, který zvládne teplotu tisku.
Creality hotend v tiskárnách Ender 3 nebo Ender 5
často se stane, že se trubička takto posune a pak se hotend snadno ucpe a dojde k záseku

    Jednoduchá možnost, jak to celé vylepšit je, že se část trubičky, která se dotýká přímo horké trysky nahradí materiálem Capricorn, který snese teplotu 280°C. Jeden nápad z internetu:
 [zdroj]

Levné a rychlé řešení, které pomůže
přímý extruder, modrá trubička Capricorn je třeba jen 6cm dlouhá – od výstupu extruderu po trysku – je dole opřená o trysku a pak zafixovaná na dvou místech. Tím snižuji riziko, že se mně trubička uvnitř posune a plast vyteče mimo trysku. Ale pořád to není celokový hotend.

základní hotend – celokovový hotend
hotend E3D V6, který může být jak v provedení bowden i direct

heatbreak v celokovovém hotendu řeší, aby se teplo kostky příliš nepřenášelo do chladiče

ideální stav, na chladič nahoře nepřetržitě fouká ventilátor


E3D V6 s kostkou a tryskou volcano je moje volba pro [rychlejší tisk]

Pozor! I E3D V6 existuje ve verzi, kdy teflonová trubička prochází skrz heatbreak a opírá se o trysku. Údajně to malinko sníží tření, ale mně to přijde pouze jako další věc, která se může pokazit a hlavně se chceme zcela zbavit samotné trubičky. Bez ní to tiskne lépe.
celokovový = hetabreak All-metal

pondělí 28. března 2022

Otevření nové stálé expozice muzea...


[fotky] 
videozpráva z [regionální TV]
[fotky] Maryška Švehlíková

Otevřeno jest. Muzeum Jana Amose Komenského má novou stálou expozici. Přijďte si projít novou expozici a nezapomeňte, prosím, alespoň prolistovat knihu k výstavě vydanou [Na jevišti světa | Jan Amos Komenský a jeho doba].



pátek 25. března 2022

Vyhodnocení literární a výtvarné soutěže...

 [fotky] Elen Sladká

    Byl jsem přizván coby vzpomínka na Jana Amose Komenského a měl jsem hovořit motivačně k literární a výtvarné činnosti žáků do soutěže zapojených.

Krátké slovo k literární činnosti  
    Číst knihu může být zdrojem radosti, která potěší duši.
    Číst knihu může být zdrojem moudrosti. Pokud existuje znalost, může být tato zapsána, někým jiným čtena, pochopena a dále předávána.
    Ale… jak knihy psát. Sami jste si zkusili a poznali, jak nesnadné to může být. Nazvu toto psaní ctností. A ctnost, aby rostla, musí být praktikována. Je třeba o ni pečovat jako o rostlinku křehkou.
Napiš list, jeden, druhý a další. Tyto pak v soulad uvedeny, knihu sami vytvoří. Stačí napsat pouze jeden list.
    Nejde ti popsat celý list, zkus jednu myšlénku každý den zapsati a za rok listů několik takto vznikne. Do deníku si denně zapisuj, třeba jen jedinou větu. Když pak za rok své zápisky číst budeš – cesta ke tvému Ráji srdce se ti sama vyjeví.
    Co nevytvoříte v čase, který je vám vyměřen, nikdo za vás již nevykoná.
    Ve svém volném čase jste dali přednost poctivé práci – nebyl to facebook, youtube, tik-tok, twich ani discord co zvítězil. Byli jste to vy, silní, kteří odolali nástrahám a odvážně svou stať sepsali a do literární soutěže přispěli. Texty silnými i radostně vážnými.
    Co nevytvoříte v čase, který je vám vyměřen, nikdo za vás již nevykoná.
    Consummatum est tedy dokonáno jest.

Myšlénka k činnosi výtvarné
    Slovo samotné nemůže svět dobře popsati.
    Slovo a obraz vždy vzájemně se doprovází.
    Mnohdy kresba malba či rytina sdělí víc než tisíc slov.
    Město Münster. Tam započal se mír zvaný Vesfálský.
    Bartolomeus van der Helst vymaloval tehdy Jednání v Münsteru. Dílo veliké. A zachytil tam přesně - ve tvářích těch mužů mocných zrcadlí se jejich duše.
    Cesta k mistrovství palety a štětce jest trnitá a dlouhá. Přátelé, nenechte se odradit a vydržte.
    Orbis sensualium pictus – Svět vnímatelných věcí v obrazech. Sám jsem zkusil svět obrazem zachytit. Možná jste tu knihu viděli. Kočku ani koně – opravdu - neumím.
    Svět v obrazech. Orbis terrarum in imagi-ni-bus.
    Obraťme se sami k sobě a též k sobě na vzájem. Buďme si oporou. Buďme tu ku pomoci bližním. Pomáhejme.
    Chci zvolat: Ze zbrojnic udělejte biblioték!
    Protože vše na tomto světě lze napravit pouze jemným teplem lásky.
    Jinak jest nemožno.
    Amen.



neděle 20. března 2022

Ender 5 a 3Dtisk od začátku...

    Chcete začít s 3D tiskem a nevíte jak? Tohle není návod a ani recenze. Popíšu svoje zkušenosti, protože jsem sám tápal, hledal a nevěděl. Je kupodivu, že i v roce 2022 má smysl psát o tom, jak začít s 3D tiskem.

Krátce a snadno: Nevadí vám malinko dražší řešení, potřebujete jen tisknout? Pořiďte Ender 3 S1 Two Trees SK1, či chcete hotovou složenou otestovanou tiskárnu a zákaznickou podporu? Napište nebo volejte Rimrovi viz [odkaz]. Přiveze vám tiskárnu až před dům a máte jistotu, že tak jak ji dostanete, bude fungovat dlouhé roky.
Krátce a levně: Lze mít tiskárnu za čtyři tisíce korun, která funguje, je spolehlivá a všechna případná vylepšení pro sebe si vytiskne sama.

Rychlý přehled

    Konstrukce. Můj sedlácký kořínek našeptává, že čím robustnější a pevnější řešení, tím lepší.  Zároveň můj kořínek ajťáka ví, že spoustu věcí lze kompenzovat sofistikovaným programovým řešením. Ale vždy platí, že když bude konstrukce pevná, spousta problémů nenastane.
    Zároveň konstrukční pevnost tiskárny přímo souvisí s maximálními tiskovými rychlostmi, kterých je tiskárna schopna dosáhnout.
    Zde jsou základní možnosti, jak lze vyřešit konstrukci 3D tiskárny. Na youtube snadno dohledáte, jak které z těchto řešení vypadá při tisku. Všechna níže uvedená řešení opravdu fungují. Je zajímavé, že první tři tiskárny vychází cenově naprosto srovnatelné.
    Záměrně vynechávám tiskárny typu delta – [video] –  i to je cesta  3D tisku, ale klade řádově vyšší nároky na kvalitu zpracování samotné tiskárny.
    Níže uvádím tiskárny z portfolia firmy Creality. Firem a řešení je nespočet a samotná Creality má tyto tiskárny v mnoha verzích, ale tiskárny vždycky vypadají plus mínus takto.
    

Creality Ender 2: Pohyblivá tisková podložka, tisková hlava na rameni zavěšená v jednom místě, jedna osa Z.

Creality Ender 3: Pohyblivá tiskový podložka, tisková hlava zavěšená na rameni na dvou místech osy Z. 
[info]

Creality Ender 5: Pevná tisková podložka, která sjíždí směrem dolů, tisková hlava na dvou kolejnicích, vedení osy Z pouze z jedné strany. 

Creality Ender 5 Plus: Pevná tisková podložka, tisková hlava na dvou kolejnicích, vedení osy Z z obou stran.
[info]

Creality Ender 6: řešení CoreXY, to je jiné ovládání osy X a Y, které teoreticky umožňuje přesnější řízení při vysokých tiskových rychlostech.

Creality Sermoon V1

Creality Printmill: Tisková podložka je běžící pás, takže lze věcí delší než tisková podložka nebo velké množství věci, kdy hotové výtiskny postupně vypadávají pryč. Na youtube je spousta pěkných videí, jak to tiskne.

Chci mít všechny moderní vymoženosti
    Požadavek: automatická kalibrace tiskové podložky, přímý extruder, pevné celokovové řešení? [Ender 3 S1] má vše potřebné a nestojí nesmysl. Zajímavá možnost je [Kywoo 3D Tycoon]. Další podrobnosti viz [recenze]. Potřebujete-li velkou tiskovou plochu, pište nebo volejte [Rimrovi] a poptejte se na jeho vymazlenou verzi Ender 5 Plus.

Chci tiskárnu za čtyři tisíce
    Občas se podaří na Ebay.com nebo alza.cz pořídit tiskárnu Ender 3 nebo Ender 5 velmi levně. Loni jsem jednu našel v jakémsi výprodeji ve Španělsku přes Ebay. A letos se dala stejná tiskárna pořídit velmi výhodně na Alza.cz.
    Složení je záležitostí hodiny, poprvé asi dvou; je potřeba si dát práci s vyvázáním kabelů, aby nikde nic nezavazelo a nedřelo. Na youtube je nespočet videí, které se tématikou tiskáren Creality Ender zabývají.

Máme tedy složenou tiskárnu Ender 5 (nebo Ender 3)

    Samotná 3D tiskárna je ta snazší polovina celé problematiky tisku. Ta druhá náročnější část je příprava dat pro tisk, tedy použití „slicer“ programu, kam vložíme soubor s modelem STL a jeho výstupem jsou data pro tiskárnu GCODE.
     Zde odkaz na [návod] pana Rimra na program Simplify3D, má název „Simplify 3D ČESKY po lopatě.“ A pokud tento desetihodinový e-learningový kurz shlédnete, tak pak už je jedno, zda budeme používat program Simplify3D, UltimakerCura, KISSlicer nebo Prusaslicer; nastavení jsou podobná. 
    Zajímavé je, že Simlify3D je za peníze a všechny ostatní, výše zmíněné, slicery jsou zdarma. O Simplify3D se říká, že je to program pro lidi, kteří neumí nastavit širokou paletu parametrů programu Cura. A to jsem já.

Příprava dat pro tisk – slicer

[1] – příprava dat pro tisk – návod na Simplify3D 
[2] – ke stažení tiskový profil pro Simplify3D tiskárny Ender 5 v továrním nastavení

Vyrovnání tiskové podložky Ender 5, Ender 3

[3] – podrobný návod na vyrovnání tiskové podložky pro Ender 3, Ender 5
Ender 5 má mechanický spínač dorazu osy Z a ten je opravdu velmi nepřesný a při tisku je potřeba vždy zkontrolovat začátek tisku prví vrstvy a případně menu – tune – Babystep Z a přiblížit nebo vzdálit trysku tak, aby vytištěné vlákno bylo rozpláclé tak akorát.

Kde vzít data pro tisk

Na webu např. [thingiverse] [stlfinder] [prusaprinters]. 
Nebo se naučte 3D modelovat – do začátku video [návod].

Jaký plast, jak vybrat filament

    Krátce: Pro začátek PLA. Teplota trysky při tisku je asi 200 stupňů, tiskne se snadno a jednu malou cívku PLA jsem měl i v krabici s tiskárnou.
    Dlouze: Chceme tisknout i pevnější věci, konstrukční a zde má smysl materiál PETG nebo jeho odolnější varianta CPE HG 100. Jsme limitování maximální teplotou, kterou zvládne náš hotend.

    Všimněme si, že PTFE trubička, kterou vedeme vlákno filamentu se reálně dotýká trysky. Jakou zvládne maximální teplotu? Je opravdu z čistého teflonu? Bez problémů zvládne 240°C nutných pro tisk materiálů PETG a podobných. Občas se někomu stane, že se trubička roztaví a poškodí už při 255°C. Otázkou také je, jak přesně teplotu změřím. Ověřeno, že PETG na 240°C  funguje. A dál jsem neměl odvahu experimentovat.

Problém s přilnavostí podložky

  Může se stát, že tisk nedrží ani na teplé podložce, s přesně vyrovnanou podložkou a správně nastavenou výškou první vrsty. Například pokud jde o nějaké malé části, kdy se objekt dotýká podložky jen malou plochou, nějaké jemné podpory etc. 
    Pomůže nástřik sprejem [3DLAC]. Dá se použít i lak na vlasy Syoss volume lift se silnou fixací, který funguje taky. Při tisku na sklo to funuge dokonale. Na pružnou magnetickou podložku Ender 5 používám 3DLAC a pomůže moc.    

Co tisknout jako první?

    Ke stažení [4] [5] jsou testy, zda je tisková podložka rovná – zde může pomoci menu Tune – Babystep Z – možnost ovlivnit vzdálenost tiskové podložky při tisku. Když se začíná tisknou první vrstva, měla by na podložce držet a být trochu rozpláclá a hlavně musí být vidět. Když bude tryska moc blízko, tak už skoro nebo úplně ryje v podložce a nenechává žádnou stopu a může měkkou tiskovou podložku i třeba  poškodit.

Další drobná funkční vylepšení tiskárny

– Lepší přítlak extruderu Ender 5, Ender 3
[model] [návod]
    
– Kryt elektroniky displeje Ender 5
Tipy z [videa], kde je pěkných pár tipů.
Tady PLA asi nevadí, ale je velmi křehké, tak pozor při nasazování. Mám ho z PETG a nechalo se krásně nacvaknout.
[model]
– Ochrana kabelu vyhřívaní podložky před lámáním Ender 5
[model] Vyžaduje otočení tiskové podložky kabelem dozadu, kabel pak visí vzadu, až za vedením osy Z
– Podpora podložky Ender 5
Motivační [video], proč podporu pro podložku vůbec dávat.
Tisková podložka je uchycená jen v jednom místě, takže má tendenci se pod zatížením šikmo prohýbat.
[model] použitelného zpevnění, dobře se tiskne i montuje.
 
– Lepší ofuk pro chlazení výtisku Ender 5, Edner 3
[model]  je to pouze tryska ventilátoru, která se vymění a chladí lépe. Najdete i různá další řešení, která dají ofuk z obou stran, ale většinou to znamená, dokup a přípojení dalšího nebo jiného ventilátoru
 
– Přímý extruder bez investic Ender 5, Ender 3
Přemístění extruderu přímo nad hotend. Je nutné prodloužit kabely k motoru. 
Stačí vytisknout jedinou věc – pro sériový extruder model speedDrive_mount.stl  z tohoto [odkazu]
    Když takto přemístím extruder blíž z hotendu, zkrátím délku bowdenu na minimum. Má smysl uvažovat o pořízení Capricon teflonové hadičky/trubičky, která snáší daleko vyšší teploty, než vedení filamentu, která je v základu u tiskárny.
– Přímý extruder s převodem a dvojitým podáváním BMG pro Ender5 nebo Ender 3
Proč tohle řešit?
    Dlouhý bowden, který vede od extruderu do hotendu vyžaduje dlouhou dráhu zatažení, zároveň není dokonale přesný.
    Plastová spolehlivá kopie BMG se dá koupit za pět stovek [6], celokovová varianta vyjde zhruba na dvojnásobek. Extuder má převodový poměr 3:1. Znamená to nastavit 3× pomalejší rychlost zatahovaní a navýšit kroky motoru extruderu. Pro můj Ender 5 vychází hodnota pro motor extruderu 411,53 steps/mm. Víc viz. kalibrace extruderu, tady dole.
    BMG extruder se dá pořídit pravý nebo levý, podle toho na které straně má přítlačnou packu s pružinou. Pro pravostranné řešení je správný držák model speedDrive_mount_bmg.stl z tohoto [odkazu].

Moje realizace – jednoduché, funkční a použitelné.
Díky zpřevodování se dá použít i lehčí motor; ale to aktuálně není nutné. Vystačím si se sériovým motorem extruderu, který na tiskárně mám. Snažit se nějak výrazně odlehčit celou tiskovou hlavu moc nemá smysl, protože tovární Creality hotend nemůže tisknout o mnoho rychleji. 

Rychlost tisku 

    Tovární nastavení tiskárny neumožní rychlejší tisk než 50mm/s. Limity jsou dány programem základní desky a velikostí heatblocku, který neroztaví větší objem plastu.
    S několika drobnými nastaveními lze na stejné mechanice tiskárny dosáhnout přesného tisku rychlostí 200mm/s [video]. Problematiku [rychlejšího 3D tisku] teď přeskočme.
    Jde o použití tiskárny plus mínus v té podobě, jak jsme ji vybalili z krabice.

Ucpaný hotend

Nepříjemnost, která dříve nebo později potká každého.
Existuje pěkný video návod, který nás tímto nepříjemným úkonem provede viz [7].
Hlavně opatrně na kabely. Mně se podařilo užižlat kabel napájení vyhřívacího tělíska už po pátém, možná šestém rozebrání.

Kalibrace extruderu

    Klidně přeskočte, ale tohle téma je třeba zmínit také. Krokový motor extruderu tlačí plastové vlákno/filament k roztavení do hotendu s tryskou. Program slicer, kterým jsme připravili data pro tisk, předpokládá, že když má extruder vytlačit 100mm vlákna, tak to opravdu udělá a to přesně. Nebude to 98m ani 110mm.
Kalibrace extruderu je podrobně popsána viz odkaz [8].
V menu Control – Motion – Steps/mm – Esteps/mm přečeteme aktuálně nastavenou hodnotu. To je počet kroků, který vykoná motor extruderu, pokud má vytlačit 1mm vlákna
– nahřát trysku na teplotu pro tisk
– odměřit přesně 100mm na vláknu tak, že dokážu změřit, kolik vlákna reálně extruder protlačí
– menu Prepare – Motion – Extruder – 1mm – nastavit 100mm a nechat extruder vlákno vytlačit
– změřit v mm, kolik vlákna se reálně vytlačilo 
– spočítat novou hodnotu pro extruder
– menu Control – Motion – Steps/mm – Esteps/mm – nastavit novou hodnotu
– opakovat od začátku, dokud nebude ověřeno, že na požadavek extruze 100mm bude vytlačeno opravdu přesně 100mm vlákna
– uložit nastavené hodnoty do paměti – menu Control – Motion – Store settings

Co mě potrápilo nejvíce?

 – Každý filament, který má barvu, může se při tisku chovat jinak
    Plasty Mladeč prodávají PLA v perlové modré a to jsem začal tisknou jako první. Materiál v sobě obsahuje třpytky a až v technickém listu[9] výrobce jsem si přečetl, že právě kvůli třpytkám musí být minimální průměr trysky 0.5mm a nikoli 0.4mm, kterou mám v tiskárně. Vedlo to k naprosto neočekávaným chybám tisku, ucpávání, zasekávání...
    Po této zkušenosti jsem dlouho tisknul pouze s filamenty označená jako natural, tedy zcela bez příměsí. Z materiálu natural PLA jsem tisknul chobotničky na hraní pro malou neteřinku bez obav, že v nich bude něco nezdravého.
 
– Vlhkost filamentu a skladování načatých cívek
    Teoreticky vybaven čtením internetových diskusí, snažil jsem se naučit tisknout z materiálu PETG. Neustále se tisklo něco jako žvýkačka, při tisku tryska pufala a poprskávala, vytištěné vláko bylo jakoby napěněné. Říka se, že PETG není úplně snadné na tisk, ale že by to bylo takto hrozné, to jsem nečekal. Materiál PETG jsem dostal náhodně od lidí, kteří věnovali nějaké zbytky a kousky starých filamentů; že by to bylo tím? Tak jsem pořídil novou cívku PETG a výsledek byl naprosto stejně špatný. Byl to nějaký noname čínský filament, dnes vím, že špatně skladovaný. Ale zase nebyl drahý, že.
    Celý problém byl jen a pouze kvůli vlhkosti. Filament pro 3Dtisk je extrémně hydroskopický a pro tisk musí být opravdu suchý. V pracovně mám vlhkoměr, otevřené cívky skladuju v obřím boxu s kilogramy silikagelu s indikačními kuličkami. A v tom boxu mám další vlkhkoměr. Stačí dva stejné vlhkoměry[10] pro orientační měření. 
    Když je silikagel nasycený a indikační kuličky jsou zelené, tak jde na pár hodin na plech do trouby a při 120°C je pak znovu připravený k použitíá a indikátory jsou opět oranžové.
    Navlhlý filament se dá vysušit v troubě[11] a každý druh materiálu vyžaduje jinou teplotu. I ten, zde zmíněný, noname filament se po vysušení tisknul naprosto normálně.  


– Zamotání vlákna na cívce a zaseknutí tisku
Proč se to děje a to řešit popisuje pěkně [video].
 
– Tisk měkkých, gumových věcí
    Flexi materiály vyžadují direct extruder – přímý nebo též krátký extruder. Aby mezi extruderem, který tlačí vlákno a tryskou nebyly desítky centimetrů bowdenu, kterým se měkký filament nedá tlačit.
    Než jsem objevil materiál [TPU 95-HF] díky tomuto [videu], tak jsem opakovaně zkoušel nějaké tisk z pružného filamentu a výsledky byly tristní. Tisk musel probíhat extrémně pomalu a stejně nebyl výsledek jistý, vlákno místo do trysky lezlo všude jinde a neustále se mně ucpávala tryska. 
    Polyflex TPU 95-HF je guma, která se tiskne stejně snadno a rychle jako PLA viz [video].

Má smysl přidat něco dalšího? 

    Krátce: Ne.

    Opovězme na otázku: Pokud už máme natišteno tolik, že uvažujeme o dalších vylepšeních, tak dává smysl odpovědet si na otázku, zda je cílem pouze tisknout a nebo se chceme jít dál a hlouběji a naučit o tiskárnách něco dalšího. Jestli jde pouze o tisk, tak jsme v místě, kdy má smysl naši tiskárnu na inzerát poslat dál nebo dárkem potěšit nějakého dalšího mládežníka či příbuzného a pořídit něco jiného. Alespoň Ender 3 S1 nebo cokoli jiného vybaveného krátkým extruderem a automatickou kalibrací podložky.

– Výměna základní desky

    Chceme-li stavět a vylepšovat dál, tak je potřeba začít výměnou základní desky. Snadná cesla je 32bitová deska od Creality. Vždycky bude lepší než ta osmibitová, co je v Ender 5 od výroby. Zajímavost deska Creality 4.2.7 řídí motory tak, že vůbec nejsou slyšet. Deska Creality 4.2.2 totéž dělá docela hlučně.

    Bude potřeba se naučit nahrát nový firmware. Na [webu Creality] si naklikáte kterou máte tiskárnu, jak je vybavená, jakou verzi základní desky od Creality máme.

    Druhá cesta je zkompilovat si firmware pro svoji desku sami. 

– Nivelační senzor BLTouch

    Před každým tiskem si tiskárna osahá a změří podložku a podle toho dokáže přesně položit první vrstvu.

    
    Instalace znamená vždy výměnu firmware.

– Lineární vedení
    Gumová vodící kolečka používaná na tiskárnách Creality fungují. Na mém Ender 5 Plus již po půl rokce nepřetržitého provozu začaly být vymačkané.  

atd.

neděle 13. března 2022

GPIB a starší měřící přístroje...

    Taková běžná situace, která se děje. Máte na stole nějaký starý spektrální analyzátor nebo osciloskop, který má vzadu GPIB konektor. Jak z něj číst data? Třebe ja váš měřák v tomto seznamu:
– Tektronix TDS 5/6/7xx-series oscilloscopes
– Tektronix 490P/2750P-series spectrum analyzers (including 492P and 496P)
– Tektronix 2710-series spectrum analyzers
– Tektronix 2782/2784 spectrum analyzers
– HP 3561A dynamic signal analyzers
– HP 3585A/B spectrum analyzers 
– HP 8566A/8567A/8568A spectrum analyzers
– HP 8566B/8567B/8568B spectrum analyzers
– HP 8560A/B/E and 8590-series portable spectrum analyzers
– HP 54100- and 54200-series digital oscilloscopes
– Tektronix 2430A, 2432/2432A, and 2440/2440A digital oscilloscopes
– Tektronix SCD-series transient digitizers (ROM version 1.5 or later)
and various SCPI-compatible spectrum analyzers (tested on Rohde & Schwarz FSP)

Komunikace s počítačem a stažení dat

    Google rychle odpoví, že existuje velké množství softwarových  řešení, které umožní stažení dat. Já potřebuji získat data z HP3585A a zaujal mě projekt [KE5FX GPIB Toolkit], který obsahuje přesně to, co potřebuji a to je komunikace se starým spektrálním analyzátorem, stažení dat a případně jen kopie průběhu měření z obrazovky pomocí emulace plotru. 
    KE5FX a jeho nástoj GPIB Configurator podporuje komunikaci se všemi možnými i nemožnými GPIB-USB rozhraními. Schválně, jestli konfigurační nástroj najde to vaše. Já jsem musel pořídit čínskou kopii komunikačního kabelu[1].

Co dělat, když komunikace s KE5FX nefunguje

    A přesně to se mně stalo. Zbastlil jsem si komunikační kabel 488[2]  a čekal jsem, že bude fungovat jako náhrada plnokrevného a drahého Prologixu. To se nestalo. Takže nezbylo, než si komunikaci a přenos dat nebo třeba ovládání měřáku napsat svépomocí[3].
    Na konci tedy opět začínáme; doporučím skvělé motivační [youtube] video.
    Existují i jiná řešení. Za nemalé peníze se dá koupit licence na software [Softplot] a nabízí i jen kousek z něj s vtipným názvem [plottergeist]. Zkušenost s tím nemám, tedy nevím a nepodařilo se mně to vyhledat, zde je možné použít Softplot s arduinem emulovaným rozhraním [AR488].
    Nezbylo než počkat, až pošta doručí balíček s čískou kopií [Keysight 82357B].

Aplikační poznámky, manuály a teoretická příprava

– PDFka [4] s historickými aplikačními poznámkami, jak provádět měření a interpretovat výsledky
– Manuál ke KE5FX obsahuje odkaz na HP seminář[5] o měření fázovéhu šumu s další zdoje[6].

Jednotlivé součásti programového balíku

– 7470.EXE emulátor HP plotru, pokud je zařízení podporováno, dostanete z něj přesný graf včetně rozdělení obrázku na dílky k odečtení hodnot. Takové grafy, jaké známe z datasheetů.
emulace plotru 7440

– PN.EXE šumový graf [7], základní info vHP aplikační poznámce AN270-2[8]
měření fázového šumu

– SSM.EXE sledování spektra v reálném čase[9]. Ze 45 roků starého HP3585A, lze dostat až 1.0 FPS, protože umí poslat měření v binárním formátu.
– VNA součást zatím nemám jak vyzkoušet

 KE5FX a kabel GBIP-USB Keysight 82357B

– Jedná se o standard VISA, instalace pro Windows viz [10] (IOLibSuite_18_2_27313.exe) 
– Pro komunikaci s KE5KX je třeba v nastavení adaptéru[11] povolit komunikaci 488.
povolení 488 v programu Keysight Connection Expert 2022

– Python knihovna PyVisa[12]. Tato programová knihovna se bude hodit pro automatizovaná měření a vyhodnocování.  Už se těším, až si spočítám svoji první Allanovu odchylku. Základní komunikace byla ověřena, s měřákem lze mluvit a odpovídá.

neděle 6. března 2022

Automatické zapnutí zesilovače audiosignálem...

Zadání

    Na vstupu detekuji audiosignál, pokud přichází déle než určitou dobu (alespoň několik sekund), tak dojde k zapnutí audio zesilovače, pokud signál ustane, tak po delší době (např. 10min) bude zesilovač vypnut. Takto dlouhý čas je zde proto, že zapínám a vypínám elektronkový zesilovač a nechci zbytečně často vypínat/zapínat žhavení.

1) Řešení USB spínané relé

   Pokud bude zdroj audiosignálu počítače, tak by přímo operační systém měl vědět, zda nějaký zvvuk ven jde a nebo ne a pokud bude mít počítač možnost nějak sepnout relé pro zapnutí zesilovače, tak to vyřešit půjde.
[modul] relé ovládaný z USB
    Software je k dispozici, nabízí možnost něco snadno spínat přímo z počítače. Tedy pro aplikaci – když to hraje zapni zesilovač – použitelné. Jak zjistit, zda počítač zrovna něco hraje? Pro Windows jen nápad: příkaz powercfg /request vrací něco jako:
EXECUTION:
[PROCESS] \Device\HarddiskVolume4\Program Files (x86)\Google\Chrome\Application\chrome.exe
Playing audio
nebo
EXECUTION:
[PROCESS] \Device\HarddiskVolume4\Users\uzivatel\AppData\Roaming\Spotify\Spotify.exe
Background Audio Playback
a dotaz:
powercfg /requests | findstr -i audio
vrácí neprázdný řádek, pokud nějaké audio blokuje možnost uspání počítače...  
    Ne vždy je zdrojem zvuku právě počítač a hledám víc univerzální řešení. Jak detekovat audiosignál nejen z počítače.

2) Řešení s Arduinem a programem

    Obecný zdroj audiosignálu – a tím chceme zapnout zesilovač – potřebujeme měřit, zda v audiokabelu je nějaký signál, který není šum a řídit se podle něj.
    Arduino[1] nebo stačí i Digispark[2] s  malinkým procesorem Attiny85. Na vstup A0 bude přiveden audiosignál z počítače – sluchátkový výstup – takový signál může být velmi slabý a pro zapnutí zesilovače by měl stači i signál třeba jen deset milivoltů.
    Analogově digitální převodník Arduina převede signál o napětí 0–5V na číselnou hodnotu 0–1023. To vychází při 4,89mV na jeden krok. Tedy hodnota 5mV je nedetekovatelná a myslím, že i hodnota kolem 20mV se bude detekovat obtížně.

Potřebujeme tedy vstupní signál zesílit
    K tomu poslouží modul operačního zesilovače, zesílení až 100×
[modul] XD-21 za 1€
Jak [funguje]

    Nebo třeba jednoduchý jednotranzistorový zesilovač, který udělá podobnou práci.
LTSpice model [3] 5V_one_transistor_amp.asc
Výstup takového zesilovače je kladný i záporný, proto se musí připojit do středu refenčního napětí. Ale lze to i zjednodušit a zapojit to alespoň takto, opět do středu 2,5V.
    Máme-li potřebné zesílení, aby se dal signál rozumně detekovat vůči referenčnímu napětí 5V, můžu připojit analogový vstup. Pro nastavení citlivosti programu můžeme nastavit hodnotu přímo v programu nebo připojit trimr na analogový vstup A1 a měnit citlivost bez nutnosti měnit program.
    Nemůžu zapnout zesilovač ihned po detekci signálu. Aby se nezapínal kvůli nějakému náhodnému šumu. Musím chvíli signál sledovat a teprve když hraje nějakou dobu, tak teprve dát pokyn ke spuštění.
 
Zapojení
    Pokud napájím Arduino z USB, je potřeba mezi 5V a GND připojit nějaký větší (820µF) kondenzátor, aby aspoň trochu filtroval průběh napětí, protože toto slouží též jako referenční napětí pro analogové vstupy a není vůbec snadné něco měřit, když je reference příliš plave[4]. 
– A0 – zesílený vstup z modulu operačního zesilovače
– A1 – trimr pro nastavení citlivosti zapojený jako napěťový dělič 0–5V
– vestavěná LED bliká při detekci signálu
– D8 – pin ovládající zapnutí/vypnutí SSR relé modulu pro reálné zapnutí zesilovače
Program
Asi lepší než slovní popis, je číst zdrojový kód[5] programu, ale stejně zkusím slovně popsat algoritmus řešení
    – přečti napětí na A1 a nastav limity detekce
děje se tak neustále, abych podle problikávání notifikační LED mohl snadno nastavit citlivost při praktickém nasazení; stabilitu, aby se hranice pořád rychle neměnily, zajistí zaokrouhlení čtené hodnoty na násobky dvaceti
    – přečti napětí na A0
    – pokud je v nastavených limitech
        → tak je to pouze šum
    – pokud je detekován signál, který není šum
        → započti detekci a rozviť notifikační LED
        – pokud je detekcí dostatek
            → začni měřit čas pro zapnutí
            → vynuluj časovač pro vypnutí
    – pokud signál na vstupu není
            → započti absenci a zhasni notifikační LED
            – pokud je absencí dostatek
                → začni měřit časovač pro vypnutí
                → vynuluj čas pro zapnutí
    – pokud časovač pro zapnutí dosáhl nastaveného limitu (nastaveno 5 vteřin)
        → dej požadavek na zapnutí zesilovače
    – pokud časovač pro vypnutí dosáhl nastaveného limitu (10 vteřin při testování, 10 minut v praxi)
        → dej požadavek na vypnutí zesilovače
    – opakuj od začátku
 
Celý odladěný program je [zde]. Snažil jsem se to přehledně okomentovat. Není v něm nic záludného. Všechny parametry se dají změnit jen definicí konstant na začátku. 

V sériovém plotru je vidět všechny potřebné průběhy. Dá se použít k nastavení středu ADC převodníku a limitů detekce.
Při detekci signálu se rozsvítí vestavěná LED, tedy bez signálu, když je na vstupu pouze šum, který je velmi velmi zesílený, tak by měla LED jen občas probliknout.
    S procesorem vyřešeno, funguje spolehlivě s výbornou citlivostí díky zesilovači na vstupu.

3) Řešení bez procesoru 

    Přemýšlel jsem, jak to řešit bez procesoru. Výše zmíněná „logika programu“ je dodržena, jen to řešení je zajímavější. Napájení z 5V. 
    Soubory LTSpice ke stažení [zde]. "auto-zapnuti-zesilovace1.asc"

    Komparátor LM339 porovnává vstup s referenčním napětím VREF, které se nastavuje pomocí trimru U8 v rozsahu 30mV – 1.7V. Výstup komparátoru U1 nabíjí kondenzátor C4, který slouží jako SUMA_detekce a až dosáhne napětí hranice logické 1, tak invertory U17 nastaví žádost o zapnutí a  U18 nastaví puls pro zapnutí na CLK vstup 7474 klopného obvod a ten nastaví zapínací výstup Q na 1 a podrží ho zapnutý celou dobu, dokud nepřijde požadavek na vypnutí (nastavením nulovacího vstupu CLR).
    Požadavek na vypnutí je vyhodnocen hradlem NAND U7 7400 jako následující podmínka: Je nastaven požadavek na vypnutí a zároveň je zesilovač zapnutý? Výstup U17 je 0 a výstup Q obvodu U2 je 1. V tom případě se začne proudový zdroj Q2 lineárně nabíjet kondenzátor C6 přes rezistor R16. Nabíjení se může kdykoli přerušit novým požadavkem na zapnutí. Když napětí na kondenzátoru C6 dosáhne hranice logické 1, invertory U5, U6 spolu s NAND hradlem U3 se postarají, ale přišla logická 0 na resetovací vstup CLR klopného obvodu U2, který drží zesilovač zapnutý.
    Notifikační LEDky informují o tom, co se zrovna děje.
Dioda D3 zabrání tomu, aby se kondenzátor vybíjel zpátky do celého obvodu. Kondenzátory C4 se vybíjí velmi pozvolna přes R10. C6 má vybíjecí tranzistor Q1 a je vybitý okamžitě, když nabíjecí napětí spadne k logické 0.
graf průběhu obsahuje simulaci 80s, kdy je šum, je signál na vstupu, je zapnuto i vypnuto

v horní části je vidět výstup z logiky HIGH a LOW; shora:
– V(detekce_signalu) na vstupu - když se mění rychle, komparátor se překlápí a detekuje rušení na vstupu - když je HIGH po delší dobu, bylo přičteno 1.5V ze zdroje V2 - zvuk je zapnut
– V(puls_pro_zapnuti) - signál na vstupu byl již dost dlouhou dobu (asi 5s) k tomu, aby se nabil kondenzátor C4 a dosáhl napěťové hodnoty HIGH, která překlopí schmittův obvod v invertoru a poslal puls CLK pro zapnutí přes U17 a U18; puls_pro_zapnutí je „žádost o zapnutí“; pokud není zapnuto, bude zapnuto, pokud zapnuto je, nic se nemění. Pokud zapnuto je a zároveň je dána žádost o vypnutí, tak při dalším pulsu pro zapnutí je tato žádost zrušena
– V(zapni_zesilovac) - překlopení D klopného obvodu U2, přišel puls pro zapnutí a obvod zapne zesilovač a zůstane zapnutý tak dlouho, než přijde puls pro vypnutí
– V(zadost_o_vypnuti) - když signál na vstupu ustane, takže U17 vrací na  výstupu logickou jedničku  a zároveň je zesilovač zapnutý, tedy U2 má na výstupu Q logickou jedničku, tak NAND hradlo U7 nastaví zadost_o_vypnutí na logickou jedna
– V(puls_pro_vypnuti) - výstup invertoru U4 nabíjí kondenzátor C6 a když napětí na něm dosáhne hodnoty logické jedna, překlopí se schittův invertor U5 a přes U6 a NAND hradlo U3 pošle puls CLR k resetování klopného obvodu, který nastaví svůj výstup V(zapni_zesilovac) na logickou 0 a je připraven přijmout další – V(puls_pro_zapnuti) na svůj CLK vstup a znovu se překlopit.
 
v dolní části je výstup analogové části schématu:
– V(vin) - šum signálu na vstupu, způsobí občasné překlopení komparátoru a způsobuje neustálé V(detekce_signalu) viditelné v horní části a když se na vstupu objeví silnější signál,  V(detekce_signalu)zůstane v logické 1 delší dobu
– V(vref) - referenční napětí na 0.4V pro komparátor
– V(suma_detekce) - pulsy z komparátoru nabíjí kondenátor C4, který se průběžně vybíjí přes R10
– V(cas_vypnuti) - průběh nabíjení kondenzátoru C6, pokud dosáhne napětí na něm hodnoty logické 1, pošle V(puls_pro_vypnuti). Vybije se přes tranzistor Q1 vždy, když V(zadost_o_vypnuti) zmizí a je v logické 0.

Realizace a test
    Vstup je stereo, takže dva kanály přes oddělovací kondenzátory jsou smíchány do jednoho a prochází  přes jednotranzistorový zesilovač[4]. Zesílení asi 50×. Důležitý je malý kondenzátor mezi bází a kolektorem, který sníží rušení a zajistí, aby zesilovač pracoval pouze v audiopásmu.
    Ověřeno, funguje, rozpozná signál od amplitudy 5mV na vstupu. Jako prvotní nápad proč ne, ale chtělo by to malinko vylepšit. Např. C4 (suma detekce) se průběžně vybíjí přes R10 a bylo by lepší vybíjení řídit časově. Ale tohle mě napadlo, až jsem to měl zadrátované. Použít generátor pulsu, který spouští rychlé vybití sumačního kondenzátoru.
    V otestovaném zapojení je toto řešení prakticky použitelné. Díky zesílení 50× je vstup opravdu velmi citlivý a díky sumě detekce zároveň zesilovač nevzbudí kdejaký šum. Citlivost jsem nastavil tak, aby při tichu, kdy je na vstupu pouze šum, problikla žlutá detekční LED jen občas.
[youtube] video

    K tomuto zadání se ještě vrátím, určitě existují další zajímavá řešení.

Další čtení
[5] [6] [7] jiná hardwarová řešení 
[8] včetně simulace 
[9] další nápady na stejné téma

blog se přestěhoval...

Začátkem srpna 2026 se blog přestěhoval na novou adresu. Mělo by automaticky dojít k přeměrování na novou adresu, pokud se to nestalo, musít...