Cần giúp đảo ngược kỹ thuật và hiểu một mạch nhỏ

Tôi là một sinh viên điện tử, và một ngày nọ tôi mở một đồng hồ năng lượng tôi có ở nhà tên là EM21 , và phát hiện ra rằng cơ thể của nó bao gồm hai thành phần chính:

• Thân máy đo, kết nối với lưới điện và đo điện áp và dòng điện (theo lý thuyết, nó có tất cả trí thông minh của máy đo)
• Màn hình LCD hiển thị thông tin theo thời gian thực của người dùng về các phép đo (câm, có đủ thông minh để điều khiển LCD, nhấn nút và yêu cầu cơ thể cung cấp thông tin điện áp / dòng điện / điện áp bằng cảm ứng)

Điều tuyệt vời ở đây là thành phần LCD được cung cấp năng lượng từ cơ thể và giao tiếp với cơ thể, không sử dụng gì nhiều hơn cảm ứng (không tiếp xúc) .

[LCD with buttons]-----coil  <magnetism magic>  coil-----[meter body]

Trong một vài giờ, tôi đã cố gắng đảo ngược mạch sử dụng khớp nối để cung cấp năng lượng cho màn hình LCD bằng các nút, đồng thời, khớp nối đó được sử dụng như một kênh liên lạc không tiếp xúc.

Đây là kết quả cuối cùng:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Cảm ơn Transitor và / u / eyal0 @ Reddit vì đã tổ chức các kết nối

Và đây là những bức ảnh của mạch ăn thịt người thực sự:

• TRƯỚC (mở trong một tab)
• TRỞ LẠI (mở trong một tab khác, sau đó đi lại giữa cả hai, chúng được căn chỉnh với nhau)
• Dán nhãn
• PWR SRC Cuộn dây được sử dụng để cấp nguồn cho mạch (cơ thể cấp nguồn cho mạch LCD thông qua nó) và để liên lạc

(bạn có thể kiểm tra nếu tôi có sơ đồ chính xác không?)

Cảm ơn bạn / u / InductorMan @ Reddit đã chỉ ra cho tôi lỗi C4 / R4 tôi có trong sơ đồ.

Tôi có một số câu hỏi về hoạt động bên trong của điều này mà tôi không thể tìm thấy câu trả lời:

1. Làm thế nào cuộn dây có thể cung cấp cho ATMEGA với dòng điện một chiều? Tại sao VCC được kết nối trực tiếp với một trong các đầu của cuộn dây và nó không rán ATMEGA?

2. Vai trò của Q1 là gì?

3. Thành phần WB2 là gì?

4. Những chân ATMEGA nào được sử dụng để liên lạc? Làm thế nào tôi có thể "lắng nghe" họ (với một oscillo) và khám phá giao thức giao tiếp?

5. AVCC và ISF đang làm gì theo cách chúng được nối dây trong sơ đồ?

6. Làm thế nào tôi có thể dễ dàng tìm thấy các giá trị của các tụ điện và các zener?

Cảm ơn!

Liên kết: Cuộc thảo luận đang diễn ra trên Reddit

Cảm ứng RF với các thành phần nguồn DC phải được chọn cẩn thận để ghép và trở kháng lẫn nhau, tuy nhiên độ cộng hưởng rất thấp Q ~ 1.

Một số giả định đã được đưa ra vì không có chi tiết nào được đưa ra.

Sử dụng máy biến áp có cuộn sơ cấp 200uH (không được cung cấp) giống như cuộn nhận cùng một lượt, tỷ lệ = 1 nhưng Khớp nối lẫn nhau giảm xuống 75% lạc quan với đầu vào 20Vpp và 15Voutpp (không tải) quét từ 50k đến 250kHz. Sạc dường như hoạt động tốt (từ phân tích gần đây của tôi bây giờ) trong phạm vi ~ 100 ~ 200kHz, do ước tính của tôi về độ tự cảm của cuộn dây từ hình ảnh và kinh nghiệm với RFID và WPT (truyền tải điện không dây)

Với nắp Zener, D2 và C2, 220uF, tôi đã chọn C3 trên phạm vi rộng và ổn định trên 5nF. Không có C3 và các cài đặt ở trên, nó đạt 5V trong 50ms và với C3 trong một nửa thời gian, 25ms (ngụ ý Q thấp). Vì trạng thái ban đầu của C2 = 0V làm giảm (diode ESR) / Xc (f) = tỷ lệ trở kháng Q wrt. LC (tức là Q thấp) , không có cộng hưởng và nó bị suy giảm với rất nhiều dòng điện gợn, bắt đầu dưới 0,5A (rms) (lớn nhất ở tần số thấp nhất trong phạm vi của tôi ngụ ý trở kháng) sau đó giảm Ipk khi nó sạc lên, nhưng Ipk vẫn nhiều lần tải DC.

Với các giá trị này trong lý thuyết 200uH & 5nF, nó phải cộng hưởng chỉ trên 100kHz nhưng trong thực tế với trở kháng tải Zener thành nắp 220uF, nó hoạt động tương tự đối với bất cứ thứ gì trên 100kHz có nghĩa là Q rất thấp sử dụng R tải 1K và 220 ohms cho X (f) cho LC với dòng xung. (phi tuyến tính)

Nếu bạn muốn chơi với các giá trị, hãy vào đây. Nếu không quen thuộc với Falstad, hãy trỏ đến dạng sóng làm nổi bật phần bị phạm vi và ngược lại với giá trị Max / min trên mỗi dấu vết và tôi cũng đã chọn Max Scale, tự động điều chỉnh như khớp nối AC nhưng vẫn hiển thị giá trị DC tối đa thực tế và hiển thị chậm -motion theo thời gian thực nhưng có thể điều chỉnh bằng thanh trượt và Tùy chọn> tùy chọn khác

Tôi giả sử SOT23 là một zener 5.6V.

Điều này chỉ phân tích đường dẫn không dây từ LF đến DC. Không hiệu quả nhưng với một công tắc trên đầu ra XFMR, nó dường như gần khớp với việc truyền công suất tối đa. Tất cả các mũ được ngụ ý là lossless, trừ khi bạn thêm R. 1G Ohm R đã được thêm vào chỉ để theo dõi phạm vi và ESR đầu vào 1 ohm để đo trở kháng đầu vào.

Hãy nhớ mặt đất chỉ là một tham chiếu 0V cho một mạch nổi. Nếu tôi làm cho chúng phổ biến, đầu ra đi từ -5V đến 0V.

Giảm đầu vào từ 20Vpp xuống 18Vpp tăng thời gian sạc lên gấp đôi 5V. Dấu vết phạm vi trên cùng bên phải thú vị là điện áp xoay chiều 220uF được khuếch đại toàn thang đo ở trạng thái ổn định với tải 5mA rất nhỏ. Điện áp tăng cho thấy sạc DC ở giữa dải f từ 100 ~ 200kHz có độ dốc khá không đổi I = CdV / dt sau đó phân rã xuống bên ngoài ở đầu ngoài của tín hiệu công suất quét thử nghiệm FM. Vì quá trình quét của tôi không phải là hai chiều, nó là một bản ghi răng cưa cho Sweep. . Từ đó, chúng ta thấy chức năng truyền điện áp bằng điện áp nắp từ chỉnh lưu Zener nửa sóng. Mặc dù quá trình quét tới DC không được hiển thị, việc lựa chọn C3 = 5nF kết hợp Zener với C2 = 220 uF và điện áp của nó tăng ở đầu f thấpngụ ý hiện tại và trở kháng của khớp nối quy nạp.

Mô phỏng Falstad áp dụng tất cả các thuộc tính thành phần nhất định và các định luật vật lý.

Điều đó kết thúc phân tích của tôi và phù hợp với kỳ vọng của tôi, bây giờ.

Giả định "Sân bóng" cho hoạt động 100kHz ~ 200kHz

• đã cho C3 = 220uF (giả định ESR thấp)
• cuộn Ls = 200uH, sơ cấp, Lp không hiển thị, giả sử cùng L với hệ số ghép tỷ lệ 1: 1 = 0,75
• C2 = 5nF (giả định ESR thấp)
• D2 Zener phải là 11,5V ~ 12V để có được 5Vdc hiệu quả, sử dụng 12V
• SOT23, được coi là kẹp 5,6V không quan trọng, đối với OVP.

D2 là bộ chỉnh lưu nửa sóng tạo ra DC từ máy biến áp để cung cấp năng lượng cho CPU. C1 và C3 song song và làm trơn DC với thành phần chưa biết có thể là diode zener hoặc bộ điều chỉnh shunt để điều khiển điện áp cung cấp cho mạch.

Mặc dù có vẻ bất thường khi ở đường ray âm D2 có thể được bố trí như vậy để các điện áp thuận tiện cho việc cảm biến và điều khiển máy biến áp với Q1 để liên lạc trở lại.

C3 cộng hưởng máy biến áp với tần số của sóng mang được sử dụng để truyền điện và thông tin liên lạc. Tôi mong đợi một tần số trong phạm vi 100-200kHz.

Tín hiệu AC đi qua D1 để ghim PE1 trên CPU để liên lạc. Sự kết hợp của D1 và R1 giới hạn điện áp mà CPU nhìn thấy ở các giá trị chấp nhận được.

Q1 được sử dụng cho CPU để gửi dữ liệu trở lại đơn vị cơ sở. Khi MCU được yêu cầu tiến hành bằng cách đưa PE1 lên cao, nó sẽ điều khiển điện áp từ C1 qua bộ phận thứ cấp của máy biến áp - bộ phận cơ sở sẽ có thể lấy nó.

Tôi nghi ngờ nó thực hiện một chuỗi song công một nửa trong đó đơn vị cơ sở truyền một số dữ liệu bằng cách thay đổi chu kỳ nhiệm vụ của tín hiệu vào máy biến áp, đồng thời sẽ đưa năng lượng vào C2 để cấp nguồn cho bảng mặt trước.

Sau đó, bộ phát sẽ dừng gửi và đợi bảng phía trước gửi thông tin về đơn vị cơ sở. Trình tự sau đó sẽ lặp lại. Trình tự phải được thực hiện khá nhanh (10 giây hoặc 100 lần mỗi giây) vì bảng mặt trước hoạt động hoàn toàn từ năng lượng trong C1 trong thời gian nó gửi thông tin trở lại đơn vị cơ sở.

Vì ISF được kết nối với mặt đất nên nó ngụ ý rằng ADC không được sử dụng - thông thường nên để nó mở.