Выключатель для штангенциркуля, электронная версия
Рассказав в прошлом месяце о второй версии выключателя для штангенциркуля, устанавливаемой вообще без пайки, честно говоря, я думал, что полностью закрыл эту тему и более к ней не вернусь. Однако, в комментариях мне справедливо заметили, что ни первый, ни второй вариант выключателя не подойдет для пылезащищенных приборов, в корпусах которых нельзя делать дополнительных отверстий. Этот вызов был принят, поэтому сегодня я расскажу о третьей и полностью электронной версии выключателя, которая использует штатную кнопку включения прибора и, таким образом, не требует никаких физических изменений в корпусе штангенциркуля.
Если вам интересна предыстория, то первая версия основывалась на установке механического выключателя и требовала небольшой модификации как корпуса, так и печатной платы прибора. Вторая версия физически размыкала минусовой контакт батареи с помощью напечатанной на 3д-принтере детали и требовала только небольшой модификации корпуса без какого-либо вмешательства в печатную плату прибора. Третья же версия, наоборот, потребует серьезной модификации печатной платы, но без каких-либо изменений в корпусе штангенциркуля. Этот вариант подойдет, если корпус прибора защищен от пыли или вы просто не хотите каким-либо образом портить его внешний вид.
Идея отключать штангенциркуль штатной кнопкой включения и выключения не нова. Наверное, об этом хоть раз думал каждый, кто столкнулся с завышенным потреблением выключенных приборов. К сожалению, реализовать этот вариант не так просто, ведь штатная кнопка не имеет фиксации, значит, понадобится какая-то электронная схема, которая, прежде всего, должна очень мало потреблять сама. Такую схему найти можно, на маркетплейсах продаются даже готовые платы собранных электронных триггеров, но тут всплывает следующая и, наверное, основная проблема – триггер должен нормально работать от одного разряженного щелочного элемента питания, то есть, от 1 вольта. И вдруг оказывается, что доступных чипов с таким напряжением питания особо и нет. Например, для EC8D-01B, на котором построена плата по ссылке выше заявляется минимальное напряжение питания 2.2 В, что явно не подойдет для штангенциркуля. Конечно, можно попробовать запустить её от более низкого напряжения, но если чип рассчитан производителем на 2.2 В, нет никакой гарантии, что он будет уверенно, стабильно и повторяемо работать от 1 В.
Чтобы попробовать найти подходящий чип, я обратился за помощью к ИИ, и он порекомендовал мне весьма интересное решение – взять не готовый чип выключателя, а обычный CMOS D-триггер, способный работать от низкого напряжения питания, соединить его по схеме счетчика, что с парой внешних деталей и даст требуемую мне функциональность. Но самое главное, он порекомендовал мне конкретный чип NC7SP74, способный работать начиная от 0.9 В, то есть, прямо идеально подходящий для питания от одного щелочного элемента.
К сожалению, купить NC7SP74 мне не удалось, так как единственное место, где я его нашел – это Чиподип, но там предлагают приобрести только партию из 1600 штук:
Но направление для размышления было определено, и через полчаса был найден другой вариант – чип 74AUP1G74 от Nexperia, который даже превосходит предыдущий по параметрам и может работать начиная от 0.8 В:
И, что очень важно, его спокойно можно заказать как на маркетплейсе с долгой доставкой из Китая по цене примерно 290 рублей за 10 штук, так и в Чиподипе с быстрой доставкой из Москвы, но по цене уже 78 рублей за штуку:
Я выбрал второй вариант и заказал на пробу две штучки, которые были доставлены примерно за 4 дня:
И чтобы вы сразу понимали масштабы бедствия, чипы эти имеют корпуса VSSOP8, расстояние между выводами которых составляет всего 0.5 мм! Но об этом немного позже, а сейчас вернемся к выключателю. Теперь, когда чипы найдены и куплены, возникает логичный вопрос, а что же я планирую выключать? Все имеющиеся в доме электронные штангенциркули уже так или иначе выключателем оснащены, экспериментировать с голой платой неинтересно, поэтому было выбрано самое логичное (на первый взгляд) решение – заказать еще один пластиковый измеритель. Выбор пал на данный лот, где штангенциркуль предлагается не просто с быстрой доставкой за два дня с местного склада, так еще и с бесплатным элементом питания в подарок! И всё это удовольствие всего за 249 рублей на момент покупки (сейчас почему-то лот немного поднялся в цене).
Штангенциркуль действительно приходит за два дня, но его упаковка практически «убивает» – он просто замотан в пленку и пупырку (пупырки на фото уже нет, её снял в пункте выдачи):
Как он не сломался в процессе доставки – загадка, но главное, что не сломался. Первое впечатление от штангенциркуля в руках – шикарное. Такое чувство, что он тяжелее и жестче своего старшего брата. Конечно, это еще далеко не металл, но и пластиком он не ощущается. Перемещение каретки более тугое, но какие-либо люфты отсутствуют полностью, создается реальное ощущение инструмента, которым можно пользоваться. Честно говоря, такого за 250 рублей я даже и не ожидал. «Семейное» фото:
Губки штангенциркуля чем-то подточены, что обеспечивает практически идеальное прилегание их друг к другу:
Вот так они выглядят на просвет в сомкнутом состоянии:
А вот так в чуть разомкнутом (менее 0.1 мм). Может не очень видно, но засвет равномерный по всей длине:
Для сравнения, как это выглядело у старого:
С задней стороны пластик нового сделан более гладким и блестящим (он здесь сверху):
А что по весу? Старый с выключателем – 50.3 грамма:
Новый же – 56.2!
Сомневаюсь, что китайцы так утяжелили плату, значит, здесь действительно применяется какой-то более плотный и тяжелый пластик. А по точности? Собрал вот такую фигуру, где старый измеряет новый враспор и показывает на 0.1 мм больше:
И наоборот, но на старом снова на 0.1 мм больше:
То есть, можно считать, что проблем с точностью нет. Кстати, за счет того, что штангенциркуль значительно более жесткий, его показания уже не так сильно плывут при умеренном сдавливании – мне удалось уменьшить измеряемый размер только на 0.2 мм против 0.8 мм при такой же силе давления у старого. Это отличный показатель, таким штангенциркулем уже можно проводить достаточно много бытовых измерений. Хотя, конечно, называть его полноценным измерительным прибором всё равно нельзя.
Кстати, обещанная в подарок батарейка в комплекте действительно есть, и она очень даже стильно выглядит и имеет НРЦ 1.6 В:
Но, ладно, похвалили прибор за конструкцию, теперь перейдем к электрическим измерениям. И тут нас ждет полное фиаско – от 1.5 В включенный прибор потребляет 31.45 мкА:
А выключенный – 29.20 мкА:
Это в два раза больше, чем предыдущая версия, выпущенная несколько лет назад! Чем думают китайцы, ведь у них уже есть лучшая технология, зачем делать шаг назад? Минимально прибор сохраняет работоспособность до примерно 1.1 В, после чего сразу выключается. Это, конечно, лучше, чем 1.25 В или 1.3 В у предыдущей версии, но всё равно еще больше, чем полный разряд щелочной батарейки. Никакого индикатора разряженной батареи не предусмотрено, штангенциркуль просто выключается без предупреждения. Правда, перед этим цифры на его дисплее сильно блекнут:
Но это если смотреть под прямым углом. При взгляде снизу читаемость сохраняется практически идеальная:
Что касается потребления, то от 1.1 В включенный прибор потребляет 20.56 мкА:
А выключенный – 19.59 мкА:
Давайте оценим, за сколько времени лежания на полке прибор полностью разрядит батарейку. Среднее потребление выключенного штангенциркуля можно взять за 24.4 мкА, что с поправкой на полноту разряда батарейки 80% (до 1.1 В) дает нам 171 день или всё те же полгода. Какое потрясающее постоянство поколений!
Ладно, ведь мы сегодня как раз здесь и собрались, чтобы это исправить, не так ли? Так что поехали. Конечно, для начала мне очень хотелось подключить триггер к питанию и понять, насколько он хорошо работает от низкого напряжения, но размер чипа настолько миниатюрный, что нормально подпаять к нему провода просто не представляется возможным. Поэтому я решил сначала нарисовать схему и сделать плату, а уже потом провести с ней свои эксперименты. Итак, схема:
Она здесь предельно простая – вход D триггера соединен с его инверсным выходом, что переводит его в счетный режим. В этом режиме по каждому положительном фронту сигнала на входе С триггер будет переключать свое состояние на противоположное. Сигнал с выхода Q будет использоваться напрямую для питания штангенциркуля, при потреблении в 30 мкА никаких дополнительных ключей в схему ставить не нужно. Для предотвращения самопроизвольных переключений триггера входы сброса и установки R и S соединены с питанием. А для подавления дребезга кнопки на входе С установлена RC цепочка из резистора 1 МОм и конденсатора 100 нФ с временной постоянной примерно 100 миллисекунд.
Так как триггер переключается по положительному фронту сигнала (то есть, по переходу сигнала с 0 на 1), кнопку включения необходимо подключать между входом С и плюсом питания. Это представляет определенные сложности при подключении к плате штангенциркуля (далее будет понятно, почему), но если разместить кнопку между входом С и общим проводом, триггер будет переключаться не по её нажатию, а по отпусканию, что совершенно противоестественно и противоречит здравому смыслу.
Далее размещаю детали на печатной плате. Резистор и конденсатор беру типоразмера 0603, они как раз хорошо соотносятся с расстоянием между крайними выводами чипа. Поскольку плату буду делать ЛУТом, печатаю сразу 7 копий (семь раз отмерь):
В итоге, нормально получаются 4 из 7, но одна попадает на край кусочка гетинакса, поэтому делаю три:
На фото третьей нет, она еще не вытравилась. Для понимания размера плат расположил рядом небольшую линейку. После травления облуживаю платы, тут уже вся компания в сборе:
В целом, качеством плат я доволен, честно говоря, боялся, что дорожки 0.3 мм просто не получатся. Да и та плата, что провела в растворе хлорного железа в два раза больше времени даже не подтравилась. Значит, в принципе, можно не торопиться вытаскивать платы из раствора. Собираю:
Оказывается, впаять в домашних условиях такой чип без паяльной пасты – тот еще квест. Поскольку выводы микросхемы расположены на расстоянии 0.5 мм друг от друга, устанавливать их надо с точностью 0.1 мм, а это невероятно тяжело даже под микроскопом. В процессе пайки дорожка питания микросхемы немного отошла от платы, пришлось аккуратно ставить её обратно под уже установленную и запаянную микросхему. Пока ставил, дорожка еще и порвалась (на фото заметно), но тут отступать уже было некуда, поэтому пришлось справиться. Далее подключаю провода и перехожу к испытаниям:
Внимательные читатели могут заметить, что резистор на плате вдруг поменял номинал – да, я по какой-то причине решил, что 1 МОм слишком мало и надо поставить туда 5. Решение оказалось бессмысленным, поэтому позже я вернул 1 МОм назад. Но переходим к тестам. Для этого на вход микросхемы я подал однополярный прямоугольный сигнал частотой 1 КГц с генератора. На выходе появился меандр 500 Гц, микросхема работает! Что же, уменьшаем питание (параллельно корректируя амплитуду входного сигнала). И тут я был просто поражен – микросхема продолжила работать при снижении напряжения питания вплоть до 0.3 В!
Да, фронты сигнала уже сильно завалены, но микросхема работает! Это просто потрясающе! Картина нормализуется при увеличении питания до 350 мВ, а при 400 мВ сигнал уже выглядит бодрым меандром:
При 1 В никаких проблем тоже нет:
Понятно, что микросхема покроет потребности выключателя с огромным запасом, но сам факт того, что полевые транзисторы могут осознанно переключаться при напряжении питания всего 300 мВ произвел на меня огромное впечатление.
Теперь осталось внедрить плату в штангенциркуль, для чего последний сначала надо разобрать. Традиционно переворачиваем его и отклеиваем наклейку:
Здесь она отошла без каких-либо проблем. И что же мы видим – опять почему-то установлено только четыре шурупа из пяти. Это какой-то китайский заговор? Откручиваем их и извлекаем плату. Здесь я не стал делать подробные фотографии, всё это можно посмотреть в предыдущей статье. Единственное, что хотелось бы отметить, что в этой версии нет дополнительных шурупов, отдельно крепящих плату к передней части корпуса, она прижимается к нему штангой, которая, в свою очередь, прижимается крышкой корпуса, когда прибор собран. По мне, это плохое решение, ведь плата должна достаточно плотно прижиматься к токопроводящей резинке дисплея, а здесь это достигается только за счет общей жесткости конструкции. Если со временем из-за постоянного перемещения корпус немного разболтается, с прижимом дисплея могут возникнуть проблемы.
Итак, плата:
По сути, всё достаточно стандартно. Для подключения триггера на плате следует перерезать вот эти дорожки:
К сожалению, кнопка включения в штангенциркуле подключена к минусовому проводу, а в схеме триггера надо, чтобы она была подключена к плюсовому, поэтому дорожек перерезать придется много. Я это делал с помощью малогабаритной насадки на дремель, получилось на троечку.
Под свою плату триггера я присмотрел правый верхний угол, где теоретически мог бы располагаться разъем связи с внешними устройствами, закрепил её там с помощью двустороннего скотча. А чтобы контакты батареи не мешались при подключении платы, временно выпаял их:
Подключение сделал лакированным обмоточным проводом диаметром 0.18 мм:
Получилось, по мне, тоже на троечку, но, к счастью, этого никто и никогда не будет видеть (кроме вас, дорогие читатели). Поэтому, если будете повторять, сделайте, пожалуйста, более аккуратно. Затем вернул контакты на место:
Быстренько поставил батарейку, прижал плату пальцем, проверил, что выключатель работает, после чего разобрал обратно и залил потенциально опасные места красным лаком для ногтей, экспроприированным много лет назад у супруги:
После чего собрал штангенциркуль назад. Внешний вид его после доработки отдельно показывать не буду, так как он совершенно не изменился. Отмечу только важный момент, о котором давно хочу сказать, но всё время забываю – когда будете вкручивать шурупы обратно в корпус, очень желательно попасть на старую «резьбу», чтобы дополнительно не портить пластик. Для этого необходимо аккуратно вставить шуруп в отверстие и начать его вращать против часовой стрелки (откручивать). Он начнет медленно выходить наружу, но в определенный момент вдруг резко перескочит чуть глубже. Ровно в этот момент его и надо начать закручивать, так как он как раз попал на старую «резьбу». Если с первого раза поймать перескок не получается, можно прокрутить шуруп еще один оборот.
Теперь можно провести еще немного тестов. Во-первых, после внедрения триггера нижний предел работы прибора никак не изменился и остался на уровне 1.1 В. Это хороший признак. Далее я хотел замерить потребление выключенного штангенциркуля, но… не смог! UT61E просто не регистрировал никакого тока, показывая на экране 0.00 мкА:
Я еще несколько раз перепроверил показания включая и выключая прибор, и да, действительно, в выключенном состоянии потребление оказалось полный ноль. Это просто невероятно. Я читал в даташите, что потребление данного триггера в статике меньше 1 мкА, и это вполне нормально, но увидеть там полный ноль я определенно не ожидал.
К еще одному минусу решения можно отнести полный разряд батарейки, если прибор вдруг незаметно включится от случайного нажатия на кнопку. В этом плане любой механический вариант будет значительно более надежен. Конечно, можно попробовать реализовать автоотключение через вход R триггера, но по моим расчетам для времязадающей цепочки понадобится конденсатор слишком большой ёмкости. Кстати, предвидя вопросы – самопроизвольно от наводок штангенциркуль не включается – пробовал и с мобильным телефоном, и вблизи корпуса работающей микроволновки.
В остальном же у решения одни плюсы, которые невольно заставляю задуматься, почему китайцы не делают так изначально? Почему они, скажем, не дают нам выбор, иметь ли классический инкрементальный штангенциркуль, способный считать миллиметры даже в выключенном состоянии или же иметь честно выключающийся прибор, но который не будет съедать батарейку лежа на полке? Ответа на этот вопрос у меня нет, но, если бы сейчас я второй раз переделывал свой клон Mitutoyo, я бы определенно выбрал электронный выключатель на триггере.
На этом у меня всё, спасибо за внимание. И напишите в комментариях, если вдруг вы всё-таки решитесь повторить этот вариант выключателя.
Если вам интересна предыстория, то первая версия основывалась на установке механического выключателя и требовала небольшой модификации как корпуса, так и печатной платы прибора. Вторая версия физически размыкала минусовой контакт батареи с помощью напечатанной на 3д-принтере детали и требовала только небольшой модификации корпуса без какого-либо вмешательства в печатную плату прибора. Третья же версия, наоборот, потребует серьезной модификации печатной платы, но без каких-либо изменений в корпусе штангенциркуля. Этот вариант подойдет, если корпус прибора защищен от пыли или вы просто не хотите каким-либо образом портить его внешний вид.
Идея отключать штангенциркуль штатной кнопкой включения и выключения не нова. Наверное, об этом хоть раз думал каждый, кто столкнулся с завышенным потреблением выключенных приборов. К сожалению, реализовать этот вариант не так просто, ведь штатная кнопка не имеет фиксации, значит, понадобится какая-то электронная схема, которая, прежде всего, должна очень мало потреблять сама. Такую схему найти можно, на маркетплейсах продаются даже готовые платы собранных электронных триггеров, но тут всплывает следующая и, наверное, основная проблема – триггер должен нормально работать от одного разряженного щелочного элемента питания, то есть, от 1 вольта. И вдруг оказывается, что доступных чипов с таким напряжением питания особо и нет. Например, для EC8D-01B, на котором построена плата по ссылке выше заявляется минимальное напряжение питания 2.2 В, что явно не подойдет для штангенциркуля. Конечно, можно попробовать запустить её от более низкого напряжения, но если чип рассчитан производителем на 2.2 В, нет никакой гарантии, что он будет уверенно, стабильно и повторяемо работать от 1 В.
Чтобы попробовать найти подходящий чип, я обратился за помощью к ИИ, и он порекомендовал мне весьма интересное решение – взять не готовый чип выключателя, а обычный CMOS D-триггер, способный работать от низкого напряжения питания, соединить его по схеме счетчика, что с парой внешних деталей и даст требуемую мне функциональность. Но самое главное, он порекомендовал мне конкретный чип NC7SP74, способный работать начиная от 0.9 В, то есть, прямо идеально подходящий для питания от одного щелочного элемента.
К сожалению, купить NC7SP74 мне не удалось, так как единственное место, где я его нашел – это Чиподип, но там предлагают приобрести только партию из 1600 штук:
Но направление для размышления было определено, и через полчаса был найден другой вариант – чип 74AUP1G74 от Nexperia, который даже превосходит предыдущий по параметрам и может работать начиная от 0.8 В:
И, что очень важно, его спокойно можно заказать как на маркетплейсе с долгой доставкой из Китая по цене примерно 290 рублей за 10 штук, так и в Чиподипе с быстрой доставкой из Москвы, но по цене уже 78 рублей за штуку:
Я выбрал второй вариант и заказал на пробу две штучки, которые были доставлены примерно за 4 дня:
И чтобы вы сразу понимали масштабы бедствия, чипы эти имеют корпуса VSSOP8, расстояние между выводами которых составляет всего 0.5 мм! Но об этом немного позже, а сейчас вернемся к выключателю. Теперь, когда чипы найдены и куплены, возникает логичный вопрос, а что же я планирую выключать? Все имеющиеся в доме электронные штангенциркули уже так или иначе выключателем оснащены, экспериментировать с голой платой неинтересно, поэтому было выбрано самое логичное (на первый взгляд) решение – заказать еще один пластиковый измеритель. Выбор пал на данный лот, где штангенциркуль предлагается не просто с быстрой доставкой за два дня с местного склада, так еще и с бесплатным элементом питания в подарок! И всё это удовольствие всего за 249 рублей на момент покупки (сейчас почему-то лот немного поднялся в цене).
Штангенциркуль действительно приходит за два дня, но его упаковка практически «убивает» – он просто замотан в пленку и пупырку (пупырки на фото уже нет, её снял в пункте выдачи):
Как он не сломался в процессе доставки – загадка, но главное, что не сломался. Первое впечатление от штангенциркуля в руках – шикарное. Такое чувство, что он тяжелее и жестче своего старшего брата. Конечно, это еще далеко не металл, но и пластиком он не ощущается. Перемещение каретки более тугое, но какие-либо люфты отсутствуют полностью, создается реальное ощущение инструмента, которым можно пользоваться. Честно говоря, такого за 250 рублей я даже и не ожидал. «Семейное» фото:
Губки штангенциркуля чем-то подточены, что обеспечивает практически идеальное прилегание их друг к другу:
Вот так они выглядят на просвет в сомкнутом состоянии:
А вот так в чуть разомкнутом (менее 0.1 мм). Может не очень видно, но засвет равномерный по всей длине:
Для сравнения, как это выглядело у старого:
С задней стороны пластик нового сделан более гладким и блестящим (он здесь сверху):
А что по весу? Старый с выключателем – 50.3 грамма:
Новый же – 56.2!
Сомневаюсь, что китайцы так утяжелили плату, значит, здесь действительно применяется какой-то более плотный и тяжелый пластик. А по точности? Собрал вот такую фигуру, где старый измеряет новый враспор и показывает на 0.1 мм больше:
И наоборот, но на старом снова на 0.1 мм больше:
То есть, можно считать, что проблем с точностью нет. Кстати, за счет того, что штангенциркуль значительно более жесткий, его показания уже не так сильно плывут при умеренном сдавливании – мне удалось уменьшить измеряемый размер только на 0.2 мм против 0.8 мм при такой же силе давления у старого. Это отличный показатель, таким штангенциркулем уже можно проводить достаточно много бытовых измерений. Хотя, конечно, называть его полноценным измерительным прибором всё равно нельзя.
Кстати, обещанная в подарок батарейка в комплекте действительно есть, и она очень даже стильно выглядит и имеет НРЦ 1.6 В:
Но, ладно, похвалили прибор за конструкцию, теперь перейдем к электрическим измерениям. И тут нас ждет полное фиаско – от 1.5 В включенный прибор потребляет 31.45 мкА:
А выключенный – 29.20 мкА:
Это в два раза больше, чем предыдущая версия, выпущенная несколько лет назад! Чем думают китайцы, ведь у них уже есть лучшая технология, зачем делать шаг назад? Минимально прибор сохраняет работоспособность до примерно 1.1 В, после чего сразу выключается. Это, конечно, лучше, чем 1.25 В или 1.3 В у предыдущей версии, но всё равно еще больше, чем полный разряд щелочной батарейки. Никакого индикатора разряженной батареи не предусмотрено, штангенциркуль просто выключается без предупреждения. Правда, перед этим цифры на его дисплее сильно блекнут:
Но это если смотреть под прямым углом. При взгляде снизу читаемость сохраняется практически идеальная:
Что касается потребления, то от 1.1 В включенный прибор потребляет 20.56 мкА:
А выключенный – 19.59 мкА:
Давайте оценим, за сколько времени лежания на полке прибор полностью разрядит батарейку. Среднее потребление выключенного штангенциркуля можно взять за 24.4 мкА, что с поправкой на полноту разряда батарейки 80% (до 1.1 В) дает нам 171 день или всё те же полгода. Какое потрясающее постоянство поколений!
Ладно, ведь мы сегодня как раз здесь и собрались, чтобы это исправить, не так ли? Так что поехали. Конечно, для начала мне очень хотелось подключить триггер к питанию и понять, насколько он хорошо работает от низкого напряжения, но размер чипа настолько миниатюрный, что нормально подпаять к нему провода просто не представляется возможным. Поэтому я решил сначала нарисовать схему и сделать плату, а уже потом провести с ней свои эксперименты. Итак, схема:
Она здесь предельно простая – вход D триггера соединен с его инверсным выходом, что переводит его в счетный режим. В этом режиме по каждому положительном фронту сигнала на входе С триггер будет переключать свое состояние на противоположное. Сигнал с выхода Q будет использоваться напрямую для питания штангенциркуля, при потреблении в 30 мкА никаких дополнительных ключей в схему ставить не нужно. Для предотвращения самопроизвольных переключений триггера входы сброса и установки R и S соединены с питанием. А для подавления дребезга кнопки на входе С установлена RC цепочка из резистора 1 МОм и конденсатора 100 нФ с временной постоянной примерно 100 миллисекунд.
Так как триггер переключается по положительному фронту сигнала (то есть, по переходу сигнала с 0 на 1), кнопку включения необходимо подключать между входом С и плюсом питания. Это представляет определенные сложности при подключении к плате штангенциркуля (далее будет понятно, почему), но если разместить кнопку между входом С и общим проводом, триггер будет переключаться не по её нажатию, а по отпусканию, что совершенно противоестественно и противоречит здравому смыслу.
Далее размещаю детали на печатной плате. Резистор и конденсатор беру типоразмера 0603, они как раз хорошо соотносятся с расстоянием между крайними выводами чипа. Поскольку плату буду делать ЛУТом, печатаю сразу 7 копий (семь раз отмерь):
В итоге, нормально получаются 4 из 7, но одна попадает на край кусочка гетинакса, поэтому делаю три:
На фото третьей нет, она еще не вытравилась. Для понимания размера плат расположил рядом небольшую линейку. После травления облуживаю платы, тут уже вся компания в сборе:
В целом, качеством плат я доволен, честно говоря, боялся, что дорожки 0.3 мм просто не получатся. Да и та плата, что провела в растворе хлорного железа в два раза больше времени даже не подтравилась. Значит, в принципе, можно не торопиться вытаскивать платы из раствора. Собираю:
Оказывается, впаять в домашних условиях такой чип без паяльной пасты – тот еще квест. Поскольку выводы микросхемы расположены на расстоянии 0.5 мм друг от друга, устанавливать их надо с точностью 0.1 мм, а это невероятно тяжело даже под микроскопом. В процессе пайки дорожка питания микросхемы немного отошла от платы, пришлось аккуратно ставить её обратно под уже установленную и запаянную микросхему. Пока ставил, дорожка еще и порвалась (на фото заметно), но тут отступать уже было некуда, поэтому пришлось справиться. Далее подключаю провода и перехожу к испытаниям:
Внимательные читатели могут заметить, что резистор на плате вдруг поменял номинал – да, я по какой-то причине решил, что 1 МОм слишком мало и надо поставить туда 5. Решение оказалось бессмысленным, поэтому позже я вернул 1 МОм назад. Но переходим к тестам. Для этого на вход микросхемы я подал однополярный прямоугольный сигнал частотой 1 КГц с генератора. На выходе появился меандр 500 Гц, микросхема работает! Что же, уменьшаем питание (параллельно корректируя амплитуду входного сигнала). И тут я был просто поражен – микросхема продолжила работать при снижении напряжения питания вплоть до 0.3 В!
Да, фронты сигнала уже сильно завалены, но микросхема работает! Это просто потрясающе! Картина нормализуется при увеличении питания до 350 мВ, а при 400 мВ сигнал уже выглядит бодрым меандром:
При 1 В никаких проблем тоже нет:
Понятно, что микросхема покроет потребности выключателя с огромным запасом, но сам факт того, что полевые транзисторы могут осознанно переключаться при напряжении питания всего 300 мВ произвел на меня огромное впечатление.
Теперь осталось внедрить плату в штангенциркуль, для чего последний сначала надо разобрать. Традиционно переворачиваем его и отклеиваем наклейку:
Здесь она отошла без каких-либо проблем. И что же мы видим – опять почему-то установлено только четыре шурупа из пяти. Это какой-то китайский заговор? Откручиваем их и извлекаем плату. Здесь я не стал делать подробные фотографии, всё это можно посмотреть в предыдущей статье. Единственное, что хотелось бы отметить, что в этой версии нет дополнительных шурупов, отдельно крепящих плату к передней части корпуса, она прижимается к нему штангой, которая, в свою очередь, прижимается крышкой корпуса, когда прибор собран. По мне, это плохое решение, ведь плата должна достаточно плотно прижиматься к токопроводящей резинке дисплея, а здесь это достигается только за счет общей жесткости конструкции. Если со временем из-за постоянного перемещения корпус немного разболтается, с прижимом дисплея могут возникнуть проблемы.
Итак, плата:
По сути, всё достаточно стандартно. Для подключения триггера на плате следует перерезать вот эти дорожки:
К сожалению, кнопка включения в штангенциркуле подключена к минусовому проводу, а в схеме триггера надо, чтобы она была подключена к плюсовому, поэтому дорожек перерезать придется много. Я это делал с помощью малогабаритной насадки на дремель, получилось на троечку.
Под свою плату триггера я присмотрел правый верхний угол, где теоретически мог бы располагаться разъем связи с внешними устройствами, закрепил её там с помощью двустороннего скотча. А чтобы контакты батареи не мешались при подключении платы, временно выпаял их:
Подключение сделал лакированным обмоточным проводом диаметром 0.18 мм:
Получилось, по мне, тоже на троечку, но, к счастью, этого никто и никогда не будет видеть (кроме вас, дорогие читатели). Поэтому, если будете повторять, сделайте, пожалуйста, более аккуратно. Затем вернул контакты на место:
Быстренько поставил батарейку, прижал плату пальцем, проверил, что выключатель работает, после чего разобрал обратно и залил потенциально опасные места красным лаком для ногтей, экспроприированным много лет назад у супруги:
После чего собрал штангенциркуль назад. Внешний вид его после доработки отдельно показывать не буду, так как он совершенно не изменился. Отмечу только важный момент, о котором давно хочу сказать, но всё время забываю – когда будете вкручивать шурупы обратно в корпус, очень желательно попасть на старую «резьбу», чтобы дополнительно не портить пластик. Для этого необходимо аккуратно вставить шуруп в отверстие и начать его вращать против часовой стрелки (откручивать). Он начнет медленно выходить наружу, но в определенный момент вдруг резко перескочит чуть глубже. Ровно в этот момент его и надо начать закручивать, так как он как раз попал на старую «резьбу». Если с первого раза поймать перескок не получается, можно прокрутить шуруп еще один оборот.
Теперь можно провести еще немного тестов. Во-первых, после внедрения триггера нижний предел работы прибора никак не изменился и остался на уровне 1.1 В. Это хороший признак. Далее я хотел замерить потребление выключенного штангенциркуля, но… не смог! UT61E просто не регистрировал никакого тока, показывая на экране 0.00 мкА:
Я еще несколько раз перепроверил показания включая и выключая прибор, и да, действительно, в выключенном состоянии потребление оказалось полный ноль. Это просто невероятно. Я читал в даташите, что потребление данного триггера в статике меньше 1 мкА, и это вполне нормально, но увидеть там полный ноль я определенно не ожидал.
Итоги
Что же, любое приключение рано или поздно подходит к концу, и поэтому настало время подвести итоги. Выключатель получился очень крутой, наверное, наиболее продвинутый и эстетичный из всех ранее рассмотренных вариантов. Но и его изготовление оказалось максимально сложным – сделать и спаять плату такого размера, а потом подключить её тончайшими проводочками может оказаться неразрешимой для неподготовленного читателя задачей. Также в процессе установки есть весьма неиллюзорный шанс фатально повредить печатную плату штангенциркуля, в результате чего свалиться в бездонную пропасть отчаяния и самобичевания, особенно, если ваш прибор будет чуточку дороже моего. Поэтому тщательно подумайте заранее, готовы ли вы на такой риск.К еще одному минусу решения можно отнести полный разряд батарейки, если прибор вдруг незаметно включится от случайного нажатия на кнопку. В этом плане любой механический вариант будет значительно более надежен. Конечно, можно попробовать реализовать автоотключение через вход R триггера, но по моим расчетам для времязадающей цепочки понадобится конденсатор слишком большой ёмкости. Кстати, предвидя вопросы – самопроизвольно от наводок штангенциркуль не включается – пробовал и с мобильным телефоном, и вблизи корпуса работающей микроволновки.
В остальном же у решения одни плюсы, которые невольно заставляю задуматься, почему китайцы не делают так изначально? Почему они, скажем, не дают нам выбор, иметь ли классический инкрементальный штангенциркуль, способный считать миллиметры даже в выключенном состоянии или же иметь честно выключающийся прибор, но который не будет съедать батарейку лежа на полке? Ответа на этот вопрос у меня нет, но, если бы сейчас я второй раз переделывал свой клон Mitutoyo, я бы определенно выбрал электронный выключатель на триггере.
На этом у меня всё, спасибо за внимание. И напишите в комментариях, если вдруг вы всё-таки решитесь повторить этот вариант выключателя.
Самые обсуждаемые обзоры
cncmagazine.ru/meriteli/shtangencirkuli/?yclid=14293960371755024383&features_hash=351-7294
Меня больше удивило в дешёвых пластиковых цифровых штангелях стабильное занижение на 0.1 мм. От одного избавился, купил второй и то же самое. Глаза уже не видят нониус на штангенциркуле из СССР. Для гаража решил оставить пластиковый, а дома есть металлический цифровой 3-х значный, батарейки в котором хватает примерно на 3/4 года.