Пока - условно-удачно (незаконченный прототип), в раздел "приборы" не попал.

Замена линейному токоограничителю:

- значительно меньше греется;

- можно встроить самоконтроль при запуске, постоянный контроль выходного тока при долговременной работе, удобность выставления точного значения тока - всё становится зависимо только от исходников.

Предыдущий эксперимент с ШИМ-регулятором MH-Mini-360 - несколько раз показал: колёсико-регулятор можно сковырнуть пассатижами, напаяться в указанные места, хорошо промочив флюсом ЛТИ-120, - и управлять регулятором уже удобным потенциометром 3296. Ток течет слева направо и составляет 60мА.

Схемы MH-Mini-360 показывают, что потенциометр должен быть максимум 240кОм, - однако они неверны. Полученные номиналы:

- замкнутые контакты дают напряжение 0.76-1.2В на выходе, в зависимости от текущего образца: диапазон значений не соответствует указанному 1-17(18)В (ещё и ТТХ на разных сайтах разные) - но при этом практически всегда превышает нижний предел. При резисторе 10кОм - выходное напряжение 1.95В, 20кОм - 2.95В, 50кОм - чуть более 5В, 500кОм - 16.7В, 1МОм и 10МОм - 27.8В (подаётся 28.6В на вход). То есть, как минимум, заменив резистор на 3296 большего номинала по умолчанию 240кОм - получается расширение ТТХ регулятора;

- разомкнутые контакты дают неточный номинал высокого выходного напряжения 27-27.8В (помехи?).

На преобразователе было выставлено максимально возможное напряжение 27.8В - путём преобразования 5В из БП ПК в 28.6В использованием повышающего преобразователя MT3608 и подачи его выхода на вход MH-Mini-360.

При присоединении транзистора BDX33C с высоким h_FE:

- 4В на выходе, при 5В на базу (напрямую от БП ПК) - недооткрытие, зафиксированное многократно ранее (несмотря на заявленное его напряжение открытия 2.5В);

- добавление резистора на базу 10кОм парадоксально меняет ситуацию: при приближении к своему номиналу 0Ом - на выходе 3.9В, при увеличении - где-то в районе 1-2кОм падает до 1.6В. То есть, резистор дооткрывает транзистор почти до нужного значения понижением тока базы;

- 23.5В на выходе, при GND на базу (напрямую от БП ПК - но тут одна земля на всех: все земляные контакты имеют сопротивление между собой сопротивление щупов). Далее это напряжение за пару минут увеличивается до 25.3В - но всё равно не дотягивает до 27.8В, характерного для резистора 1МОм;

- транзистор вообще не греется.

При присоединении более дешёвого транзистора BD237:

- 3.9В на выходе, при 5В на базу. Но транзистор при этом начинает греться - опять тепловые потери. Скорее всего, это связано с установкой выхода транзистора на землю (если верить электрической схеме MH-Mini-360). Зафиксированное значение 0.49А - выше выходного аналогового канала Arduino, что делает транзистор непригодным к использованию, - о радиаторе можно вообще не задумываться;

- добавление резистора на базу 10кОм так же странно изменило ситуацию: 1В на выходе при кручении резистора от 0 в большие значения. Но 0.23А ток на базе всё равно больше предела Arduino;

- 23.8В на выходе, при GND на базу. Далее это напряжение за 1мин возрастает до 24.7В, за 2мин - до 25.1В, за 10мин - 25.6В.

Предварительные выводы:

- транзистор также должен обладать высоким h_FE, чтобы не грелся. Так и хочется спаять транзистор Дарлингтона из 2xBD237 с h_FE 29048 - а закончились, нет 2-го. Вообще, степень везения в последние полгода достигает отрицательного пика (интересны, всё-таки, эти слова-подмены: взрыв - хлопок, война - СВО, падение - отрицательный рост и т.д.).

При присоединении дорогущего полевика IRFZ44N:

- 0.9В на выходе, при 5В на базу. Но оно спустя минуту превратилось в 0.11В. Снимание ножки с 5В не изменило напряжения - ему ещё заземляющий резистор на базу подавай;

- 24.3В на выходе, при GND на базу. Но оно при втором эксперименте стало 25.8В. При третьем - 24.8В. Неоднозначное закрытие. Напряжение может возрастать со временем на 0.2В;

- добавление резистора 99Ом: 0.11В при 5В, 24.3-24.0-23.9В при GND - не требуется. Напряжение может возрастать со временем на 0.2В.

При присоединении аналогового канала Arduino к базе IRFZ44N:

- мониторинг значения команды analogWrite осуществлялся на индикаторе TM1637;

- смена значения осуществлялась при удержании и отпускании кнопки, замыкающей входной и выходной цифровые каналы друг с другом;

- до присоединения к транзистору - дело не дошло.

Очередные сюрпризы от Arduino, которые удалось понять за несколько часов (исключая последовательно недоконтакты, качество кнопки, пониженное питание от USB и прочие прелести реального мира):

- не только аналоговые каналы надо заземлять, но и цифровые тоже. Как только добавил резистор 11кОм - исходники кнопки заработали штатно, в т.ч. при пониженном питании от USB с передка корпуса ПК. В системе защиты от протечек заземлялось всё и вся резисторами 160кОм. Позже макетирование с управлением унитазом вывело номинал для заземления аналоговых каналов 85кОм (на цифровых там только светодиодики висели). Пришла пора припаять 160кОм к цифровому каналу - провал; предельное, выведенное потенциометром, - 22.5кОм (и при питании 12В, и при 4.7В) - считать 22кОм. Значит, в предыдущем проекте все номиналы 160кОм надо исправлять. Транзистор тоже не заземлился таким номиналом;

- дальше (ну вы поняли, как может быть иначе?) не работает сама команда analogWrite (при этом не имеет возвращаемого значения): именно в Arduino Nano её нельзя подключать на A0. При этом везде пишут "Recommended PWM pins" (и для каждой платы Arduino - свои), а по факту какие можно-то? Подключил к A3, т.к. он часто где указан, - снова неудача. Оказалось, ШИМ только у цифровых портов D3, D5-D6, D9-D11. Как только подключил к D11 - заработало;

- а раз ШИМ-порты цифровые - значит, после них конденсатор ставить надо: для сглаживания прямоугольного ШИМ-сигнала (на сайтах пишут вида "сигнал после фильтров гладкий" - а какой состав фильтров и номиналы компонентов в них, ~%^^@!$#@!$%$!@$%!@?!1). В итоге, поставлю 100мкФ/25В (да, завышать предельное напряжение, когда надо всего 6.3В, - плохо, но ссылку на это практическое исследование тут хрен найдёшь уже). Исходя из мизерного тока затвора полевика 100нА и заземляющего резистора 500мкА - перекрыл помехи формулой сглаживающего конденсатора значением пульсации 18мкВ, при изменении значения на мультиметре при работе с ШИМ на 0.02В/деление (теоретическое 5В/255 = 0.0196В). Конденсатор быстро зарядится, т.к. максимальный выходной ток цифрового канала - 40мА.

Далее сгорает MH-Mini-360 (а ведь держался несколько дней): поданное входное напряжение 28.6В выше максимума 23В на 22% - выше предела 10% - не выдержал. Сначала он перестал выдавать максимальное напряжение на выход, ограничившись 4.8В. Спустя пару минут, он сделал пшик (как ракета "Бывшая жена" во 2 части Железного человека) - развонявшись на полкомнаты и оставив жёлтый след на подложенной бумаге. Тут проблема не в сгоревшем преобразователе за 25-40руб, а в демонтаже-монтаже всех проводов и отковыривании кружка-резистора у нового преобразователя.

С этого момента начинается другой треш: с преобразователем отправился на небеса и транзистор (только по-тихому). LCR-T3 показывал его как делитель напряжения из резисторов. Стал проверять пределы - выяснилось:

- между проводами регулятора потенциометра - напряжение питания преобразователя за минусом 0.8В. Но это не является причиной убийства транзистора: V_DS 55В. Подача 5В на базу так же не является убийственным: V_GS 20В. Причина так и осталась неизвестна;

- пока искался второй такой же транзистор, были другие эксперименты. Спаянный транзистор Дарлингтона 2xBD237 заработал (да, нашёл 2-й) - но по базе потёк бешеный ток 0.25А, и напряжение скачет (примерно как и с другими NPN ранее). Оптрон EL817 через резистор 100Ом - успешно изначально закрыт (17.4В на выходе), успешно открыт (0.2В на выходе - вообще шикарно) - но закрытие после открытия останавливается на 15.3В с умеренными скачками 0.2В. То есть, оптрон - замена полевику, если в дальнейшем он покажет себя плохо.

Когда полевик был найден, и всё было соединено со всем, - пошли нюансы:

- значению 255 соответствует напряжение 1.13В - меньше нижнего предела 1В;

- на мультиметре скачет всегда 3 число, если читать число слева направо. Отсутствие конденсатора делает своё дело;

- ближе к концу измерений напряжений со значениями Arduino 255-0, стажёр сжигает Arduino и модуль-индикатор. Его задачей было нажимать на кнопку и диктовать показания - феноменальная криворукость: каждый раз Arduino всё ближе приближался к преобразователю - и, в итоге, коротнуло; и это ещё при условии, что между ними для страховки лист бумаги был подложен - но он тоже сполз.

График, несмотря на отсутствие конденсатора, получился обнадёживающий: практически ровная прямая. Данные - тоже: точность сосредоточена в изменяющейся 3 цифре слева (после наступления 4-й цифры, последняя цифра начинает мелькать так неоднозначно, что перестаёт учитываться). Нижний уровень напряжения (который под нагрузкой ещё немного просядет, предположительно, до 1В) - позволяет использовать преобразователь для нагрузки сопротивлением 2-1Ом. Есть недостаток: пока Arduino не загрузится при запуске, секунду, - на нагрузке будет максимально возможное напряжение.

Ток разряженной в хлам АКБ ИБП без токоограничителя составляет единицы ампер при 14.4В (когда-то на сайте это измерялось практически - хрен найдёшь). Даже если предположить, что это 10А при 13.5В были: сопротивление составит 1.35Ом - ток составит 1.35А - казалось бы, почти в 2 раза больше нормы 0.7А. Но АКБ сама имеет напряжение, сопротивляющееся заряду. При условных 6В на АКБ - токоограничитель может спокойно, начиная с 184 деления ШИМ, с интервалом ~0.05В довести напряжение до нужного (6.5В при делении 177) - и проводить заряд током <0.5А. Ну а дальше, когда АКБ выйдет из глубокого запоя, - заряжать уже более высоким стандартным 0.1C. Теперь - практически всё зависит только от творчества с исходниками.

Что будет, если заменить преобразователь на более большой, удобный и повыше амперами LM2596(S)? Резистор у него отпаивается вообще на ура: если его разломать на части сжатыми пассатижами - по 1 отдельной ножке. Выяснится позже: пока задолбался, Arduino нет, TM1637 тоже больше лишних нет, стажёр бесит бл...

(добавлено 12.02.2025) При переходе на платформу Arduino Mega 2560 и ЖК-дисплей - ситуация изменилась:

- практически перестали дрожать числа на мультиметре (только 2-й знак после запятой);

- график измерений похож на полученный с Arduino Nano.

Но, как назло, именно последние 20 измерений вышли странные - что не даёт возможность сравнить их с Arduino Nano:

- имеется горизонтальный участок, когда напряжение на мультиметре вообще не менялось (дискреты 13-9: 16.95-16.99В);

- последнее измерение 0 дискрета - резкое падение с 17.58В 1 дискрета до 15.7В (обратное поведение). При этом, при включении Arduino в сеть: на канал сначала ничего не подаётся - и эту же цифру 15.7В видно на мгновение видно на экране мультиметром. Вопрос, как тогда получилось выжать 17.58В ненулевым дискретом;

- одновременно со всем этим, напряжение разомкнутых контактов регулятора напряжения даёт 18.52В. То есть, транзистор не способен приблизиться к максимальному напряжению, которое можно было бы просто резистором вместо транзистора выкрутить.

В принципе, эти баги не так важны:

- сосредоточены в конце измерений, на высоких значениях напряжения. Это показывает правильность выбора типа и модели транзистора (марку, к сожалению, уже не определить: в говночиподипе история заказов хранится только 5 лет, а в фотографиях транзисторов - просто картинка корпуса TO-220);

- если Arduino не сможет ограничить выходной ток конкретным дискретом - то просто возьмёт соседний, и ток на нагрузку будет чуть ниже;

- 15.7В - неплохая величина максимума токоограничителя.

Выбор сглаживающего конденсатора:

- ошибка в размерности прошлого измерения и в самом измерении (обожрался шаурмы - был не в себе): 100мкФ дали бы пульсацию 50мВ, а не 18мкВ, - уже критично;

- у Mega 2560 баг (невозможно заземлить цифровой канал 22кОм - можно только 1.6кОм). Но выходной канал Arduino заземлять не требуется - не критично;

- использование конденсатора большого номинала вызовет более медленный разряд конденсатора при изменении напряжения канала в меньшую сторону - база транзистора может получать уменьшенное напряжение с большим опозданием. То есть, увлекаться с гашением помехи сглаженного сигнала нужно не так сильно;

- значит, заземляющий резистор базы транзистора 11кОм должен быть пересмотрен. 160кОм - полный провал. 148кОм - заземляет до 15.8В, потом напряжение понемножку увеличивается на десятые В - и, оп-па, разом 18.49В. Та же ситуация произошла при 50кОм. А потом приходит понимание: 15.8В, согласно измерениям напряжений с транзистора, - именно то, что надо, при максимуме 15.7В. То есть, 150кОм - решение вопроса;

- вопрос, почему транзистор именно в связке с выключенным цифровым выходом не закрывается до конца - мог так и остаться нерешённым. Однако измерение напряжения на выключенном соседнем канале показало 8мВ. Мало того, выяснилось: при дискрете 255 - ШИМ выдаёт 4.91В вместо 5В. Вот и ответ: Mega 2560 - днище лютое;

- далее - дело за малым: проверка на резисторе 154кОм - получение такого же результата, для резистора с погрешностью чуть больше 20%. Расчёт помехи с резистором 147кОм (чтобы паразитного тока побольше, при погрешности в меньшую сторону), не забывая про 100нА потребление базы транзистором, - требуется конденсатор 100мкФ, оставляющий помеху 3.8мВ.

После припаивания конденсатора 100мкФ/25В (так и не нашёл на 6.3В - токи утечки выше нужного) - начались измерения. А дальше - начался ад: сглаженный сигнал привёл к неработоспособности транзистора (перестал выполнять необходимую задачу гладкого открытия). При этом без конденсатора - работа транзистора была нормальной. То есть, как ключ полевик ведёт себя прекрасно; а как его после полного открытия пытаться недозакрыть - мало того, что то нет изменений напряжения, то есть, - так ещё и начал дооткрываться в обратную сторону.

Значит, сглаживание сигнала требуется на стороне преобразователя. Но ток 60мА диктует конденсатор ёмкостью 30*3300мкФ для оставления помехи 6.67мВ. С другой стороны, это ток замкнутых проводов - с ростом сопротивления транзистора этот ток будет существенно меньше. И кто сказал, что помеха, например, 66.7мВ будет сильно влиять на выходное напряжение.

Дальше - второй гвоздь в гроб: ток при третичном измерении составил не 60мА, а 290мА.

Подсмотренные схемы переменных резисторов на полевом транзисторе терпят крах: нет отдельных входа и выхода, требуют напряжение >9В DC, одна только куча резисторов на макетной плате внушает ужас.

Самый последний шанс - оптрон. Самый-самый последний шанс - сделать из аналогового входа осциллограф, передавать по COM-порту данные и рисовать их на экране в каком-нибудь Borland C++ Builder. Потому что последним шансом, на самом деле, является то, что 9900мкФ на преобразователе сгладят сигнал - но без осциллографа это ну вообще никак не проверишь: частота ШИМ Arduino порядка 488.28Гц - и существующие исходники её меньше 250Гц не сделают.

У LM2596S оказалась совершенно иная схемотехника - тоже дающая шанс на удачное окончание:

- нижнее выходное напряжение составляет 2В при сопротивлении потенциометра ~16кОм (проверено при напряжении питания 5В и 12В - результат один);

- управляющие контакты на плате, от оторванного потенциометра, - 2 пина из 3 в сторону выхода. Нельзя держать эти контакты разомкнутыми: напряжение начинает расти без остановки со скоростью ~0.05В/с;

- на резисторе падает всего 1.17В при входе 12В, 0.5В при входе 5В - 0.1В/В - 4В при максимально возможном входном напряжении 40В;

- минимальное сопротивление, при котором выходное напряжение становится максимальным (дальше уменьшать нет смысла) - ~1-1.1кОм, что диктует максимальный ток управления относительно малый: 36мА для 40В, 17.2мА при 19В. Тогда 3 конденсатора 3300мкФ обеспечат сохранение помехи 19мВ на преобразователе - которая, если повезёт, ещё уменьшится на выходном сигнале.

То есть, MH-Mini-360 выпаивается и идёт лесом, без экспериментов с конденсаторами и оптроном.

(добавлено 13.02.2025) Полученные параметры LM2596S не позволяют полноценно использовать транзистор: не заработал ни полевой, ни биполярный, - как будто всё время закрытые. При этом - и транзисторы в порядке, и ШИМ, и не в заземляющем резисторе дело (менял обратно на 11кОм).

Цифровые потенциометры - стоят дорого даже на алиэкспрессе. Люди, анализирующие эту проблему, - даже двигателями крутили колёсико потенциометра 3296. Есть вариант: фоторезистор + светодиод - и спрятать в темноту в какой-нибудь корпус. И, похоже, фоторезистор - единственный выход. Но это - ненадёжно. И вероятность провала высокая: характеристика яркости светодиода в зависимости от его тока - нелинейная.

Бесит то, что ИТ-форумы (опять и снова) - не могут ответить на вопрос, какой именно сигнал идёт с самого выхода цифрового или аналогового канала, - именно с предоставлением доказательств (похоже, придётся из Arduino осциллограф пилить). Однако о непостоянности и нехорошести сигнала намекает MH-Mini-360: на одном из дискретов D11 - его дроссель начинает пищать.

Бесит другое. Само название команды "analogWrite" подразумевает посыл аналогового сигнала - и пользователь не должен разбираться в ШИМ и прочих приблудах. В противном случае, команда должна называться digitalWritePWM - при этом плевать, аналоговый сигнал включается на выход с использованием PWM или цифровой. А то получается: все обучающие материалы с PWM построены на свечении светодиода - которому плевать, ШИМ на выходе или сглаженный настоящий аналоговый: при частоте 488.28Гц мерцания не заметишь. И мультиметр подмены не показывает, т.к. сам показывает именно усреднённый сигнал.

LCR-T3 показал исправность обоих транзисторов. Значит, они оба не открывались до конца - при условии, что напряжение на базе почти 5В - что даже несколько выше диапазона напряжений их открытия. То есть, транзисторы имели сопротивление >16кОм - поэтому LM2596S считал, что нужно подавать максимальное напряжение.

Похоже, всё. Тупик.

(добавлено 14.02.2025) Сами фоторезисторы на алиэкспрессе стоят очень дёшево (40-50руб/20шт). А вот корпуса, скрывающие их в темноте, - дорогие и редкие. Либо корпус самому городить, либо проще цифровой потенциометр на алиэкспрессе приобрести.

Фоторезистор показал себя хорошо: в темноте становится 16кОм - прямо то, что нужно. И он, вдобавок, инвертирует логику "255 дискретов - закрыт" в правильную.

По транзисторам с LM2596S может быть и другая проблема: излишнее падение напряжения между коллектором и базой, истоком и стоком - даже при успешном открытии. Эта проблема регистрировалась и ранее, с разными транзисторами.

(добавлено 18.02.2025) Теперь с чтением тока проблемы:

- напряжение на шунте 0.0936Ом падает маленькое. И это при нагрузке 4.8Ом - значит при большей будет падать ещё меньше;

- 5 дискретов analogRead показывают 0.26А - дискретность 0.05А. Но значение скачет даже при усреднении 100 измерений - и усреднённые амперы на мультиметре 0.24А выглядят на экране дисплея как 0.1-0.37А. И это при условии, что фоторезистор почти в полной тьме (2.4В на выходе LM2596S), и аналоговый канал заземлён резистором 1.6кОм. Что если для аналоговых каналов одно значение заземления нужно, для цифровых другое? Но припаивание 82кОм - не помогло: стало скакать до 0.63А. 10.8кОм - тоже не помогло. Поданные с БП ПК 3.3В - измеряются тоже со скачками дискретов - это не импульсность измеряемого сигнала. Кручение резистора с 190кОм почти к 0Ом - не исправило ситуацию: у Mega 2560 присутствуют какие-то шумы внутри себя. При этом, соседний незаземлённый канал в воздухе: показывает чушь - но при соединении напрямую с землей показывает чётко 0. Точно, нужно смещаться обратно на Arduino Nano;

- ток должен быть 0.5А - но при нагрузке холостые 2.8В проседают до ~1.44В).

Плюсом Mega 2560 является корректная перепрошивка по тонкому длинному проводу от принтера.

(добавлено 19.02.2025) Пока не знаю, как корректными словами описать (фото будут позже: пока в перманентном афиге):

- Mega 2560 фонит, если тянуть руку к потенциометру заземления входного аналогового канала, - что сказывается на качестве измерений, вплоть до 33%;

- нужно снимать 200 измерений: постоянно фонит подсветка ЖК-экрана (отключение приводит к уменьшению показания "амперметра" на 3%), скачки в несколько разрядов АЦП на форумах считают нормой;

- номинал заземления аналогового входа получился 143.6кОм - однако показания перестали на Arduino меняться гораздо раньше. Поэтому при пересборке схемы и переписывании исходников - придётся всё равно считать 85кОм, и останется открытым вопрос ровно до тех пор, пока платформа 2560 не будет поменяна на Nano;

- 5 разных амперметров показали 7 разных результатов при одном и том же подключении. Не поверенные: DT-830B - 0.24А, DT9205A - 0.43А, Arduino с шунта - 0.37А. Поверенные: APPA 99II (поверка просрочена на полгода) - 0.33А и 152.4мА (сломан режим мА), APPA 505 (37-65к стоит - пздц) - 0.339А и 0L (превышение диапазона измерения 200мА). Значит, в дешёвые мультиметры: шунты для амперметра стали ставить полное днище - из-за этого искажение показаний может быть в обе стороны;

- и это прекрасно: метод точного измерения шунтов + Arduino - дешёвый амперметр, имеющий точность дорогого, - диапазон до 11.67А с дискретом 0.011А, показывающий именно реальную величину. А где амперметр - там и вольтметр. А это, в свою очередь, толкает к идее сделать из Arduino полноценный мультиметр (как бы так к самодельному аналогу LCR-T3 не прийти);

- поэтому "амперметр" у Arduino показывает 0.35А вместо 0.339А (после подкрутки резистора заземления - меньше никак): чёртова подсветка дисплея всё портит - и это нужно учитывать в исходниках. Осталось понять: 3% это или просто 0.01А;

- нагрузка 4.8Ом, на самом деле, оказалась 4.5Ом. Которая при перегреве становится выше по сопротивлению - и течёт уже 0.32-0.33А.

(добавлено 23.02.2025) Стоит добавить, что дело не в батарейках мультиметров:

- в DT9205A вставлена новая щелочная батарейка сразу после недавней покупки: покупная батарейка в составе мультиметра - оказалась полудохлой (~8.6В без нагрузки, а во втором купленном в то же время - вообще дохлой);

- DT-830B был потом принудительно переключён на питание от розетки стабилизированным напряжением 9.45В, соответствующему полностью заряженной щелочной батарейке, - показания не изменились.