来自天上的1Hz – 自制PPS信号源

无论是无线电、电子爱好者或工程师,都会经常和时序、时钟信号打交道,各种各样的时钟装置更是被制作出来。为了追求时间的准确性,各种高精确时钟源也被发明出来,常见的像温补晶振,恒温晶振,铷原子钟,卫星PPS等。
PPS信号来自于卫星定位模块,GPS或北斗模块上都会有此信号输出,PPS全称Pulse Per Second(秒脉冲),在模块完成定位后,PPS引脚会在每个整秒时刻,以设定的频率输出一个脉冲(通常使用1Hz),以精确指示整秒的开始时刻。通常PPS信号的作用是配合模块串口输出的NMEA报文数据包,串口输出的 NMEA 数据包包含年月日时分秒信息,但通过串口传输存在毫秒级的延迟,下位机可以根据PPS信号的上升沿与 报文中的UTC 整秒严格对齐,通过PPS这样的协同授时误差可以在100纳秒之内。
我的个人需求是想要一个精确的1Hz时钟源,可以用于一些信号生成或计数应用中,相较于其它时钟源,PPS简单又便宜,所以选择PPS信号。为了得到PPS信号,首先是需要有卫星定位模块,我选择的是中科微电子的ATGM336H-5N-3X模块,此模块可以支持GPS和北斗,有TTL串行信号和PPS信号输出,配上陶瓷天线后体积也很小,价格也不贵。在这个项目中我不需要使用到NMEA报文数据包,所以最终只需要连接线到ATGM336H-5N-3X模块,整个制作过程也没难度可言。
下图就是ATGM336H-5N-3X模块的背面,主要有E2PROM用于保存设置参数,还有一个可充电载XH414小电池,可在热启动模式下加速搜星,还有就是LDO和一些阻容,正面就是ATGM336H-5N-3X模块,在第四张图片中可以看,用屏幕铁盒封装。

由于要在室外模块才能搜星和定位,才可以精确校准时间,所以需要把模块和天线放置到室外。打印个简单的小盒子,可以放下模块和天线。

模块通过航空接头和连线接入到室内。

模块和天线放置于盒子中,并用热熔胶固定好位置,焊接连线到航空接头上。

把模块连接到USB转串上,接入电脑用GNSS工具软件进行设置和测试。也可以用默认的出厂设置。

在授时设置项目页中可以设置PPS脉冲的频率、脉宽、电平等 。这里我设置是1Hz,脉宽是100ms。

在重启参数设置时,我选择的“清除内存”,这样上电后只有在模块搜星定位成功后,PPS才会有输出,否则上电后会一直有输出,这会比“热启动”搜星定位所花的时间会长,可根据自己需要设置。

室内部分的端子,我使用一个BNC端子安装在以前制作的一个小电源盒子上,方便连接使用,且不需要再占用桌面空间。

模块天线安装在阳台铝合金门框上,能对着天空的地方。

上电后连接示波器进行波形观测,效果还是符合预期的。或者以后可以把NMEA报文用MCU解读出来,制作一台精准的自动校时时钟。也可以通过 MCU对模块的授时参数进行设置,做一个简单的脉冲信号发生器。

20260906

DIY面包板TypeC电源模块

  面包板(Breadboard)或叫免焊万用电路板(Solderless Breadboard)是一种电子电路实验和原型制作的常用工具,可以不使用焊接的情况下通过插拔式连接快速搭建和测试电路,极大提升了电路调试和学习电子知识的效率,因其外观类似切片的面包而得名。适合初学者、学生和电子工程师进行实验、教学或快速验证设计。
        市面上的面包板尺寸也有好多种,也可以多块拼装组合成更大的板块使用,因为不需要焊接,用于学习或验证一些小型而简单的电路,比使用万用洞洞板或打样PCB会方便许多。我在使用面包板的过程中,经常需要使用到5V或3.3V,大多数时候是在电脑前操作,也不需要用到大电流,因此想到做一个小的PCB,PCB可以连接USB TypeC,USB连接电脑时这样可以提供5V500mA的电流,如需要更大点的电流可以使用手机充电头,也可以使用充电宝,板子上再用一个LDO如HT7533或1117,可以提供3.3V。通过跳线帽PCB的输出可以选择为5V或3.3V,或者移除跳线帽,外部电源可以使用杜邦线接到OUT口的2.54排针上。
电路图简单没几个元件,画好PCB用JLC的免费打样。
图中这种82mmx53mm 400孔面包板,有两条电源轨。

拆解一种美容仪电源

警告,拆解开关电源,有高压电击风险,请勿随意模仿!!!

一位玩胆机的老朋友,淘来两个某知名品牌美容仪的电源,说是有直流12V1.8A和直流400V0.25A输出,大厂出品甚是喜欢,想玩上它的400V输出。但到手后,测试400V无输出,只有12V输出,在其控制器上串电阻上拉12V或下拉GND都无法得到400V输出。于是给我发来一个,让我看看怎么才能让400V有输出。

我收到之后,一看,果然是和朋友所说的一样,质量不错,没有螺丝,要想打开只能暴力拆解。观察外壳,没有螺丝,应该是使用超音波焊接的方法进行粘合。电源插头为普通笔记本电源那样的两脚插头,输出线为四根。

直接使用螺丝刀加锤子,直接暴力砸开。沿上下外壳的粘合线,砸几下就打开了。上下外壳用超声波熔合的非常紧密,外壳上没有散热孔洞,和笔记本电源相类似,考虑到防水防尘等。

内部有金属散热片,取下后可以看到内部元件和电路设计都还是不错的。输入输出端都有共模扼流圈等元件做滤波抗干扰。

PCB背面中央部分有一个8PIN的芯片,上面标有6300A,查找资料后得知这是一个安森美的FAN6300A PWM控制芯片。

输出端口的定义可以在PCB上的印字看到,12V和400V为共GND输出,CTIL为控制线。上电测量其输出电压,12V是一直输出的,而400V无输出。从它原来的使用用途可以推测出,CTIL为一个脉冲输入端口,400V用于连接一个小型激光管,通过CTIL输入不同工作频率的脉冲,来输出不同频率不同强度的激光。

从PCB板顺着CTIL的连线就可以很容易找到它的控制电路,12V串联一个390R的电阻后经过一个1019光耦的光源输入端,再到一个NPN三极管放电电路。三级管的B极是经过一个1K的电阻连接到CTIL。

从电路上看,只要在CTIL输入一个高于2V的正向电压,就可以点亮光耦触发电路。顺着这个思路,找了一个10K的电阻,直接并在12V和CTIL上,上电再测400V电源时,上电时会有400V输出,然后会因没有带负载,400V电压会缓慢降回为0。这样的话,可以知道CTIL的触发方式为脉冲上升边沿。

在不使用信号发生的情况下,可以再加入一个小的按钮开关,利用10K电阻上拉和开关对GND的短接,便能在CTIL上制造一个脉冲信号,用来进行测试。下面的手绘电路图中,红色部分就是加入测试的10K电阻和按键开关。按下按钮时,CTIL为低电平,松开时为高电平,这样就不同的按压就可以制造出脉冲串。

实际测试时的视频如下,没有带负载。只是测量了电压。

        如果想在不破坏外壳的情况下利用这个电源,那就需要外加一个脉冲发生器,比如用555芯片制作。理论上就是用一个脉冲信号让400V一直有输出,具体的实际能输出多少功率,只有实际测试使用才知道。拆机修改电路应该也是可以实现这一个目的,只是对一般DIY电子爱好者来说有一些难度,也相对麻烦。
20230523
再次警告,拆解开关电源,有高压电击风险,请勿随意模仿!!!