电设,电设

2019-04-13 11:52发布



 
(一)

       2013年9月18日6点,电设结果公布——省三。意料之外的结果,因为在我看来应该是得成功参赛奖的,结果有点出人意料。 在看到这个结果的时候很开心,不要笑我的易于满足,胸无大志,看完我的评测过程你也会觉得意外的。
      9月14日广东赛区答辩开始,我们校安排在15号早上答辩。在14号早上学校安排我们坐车到广州,一路风尘,下午才到的广州,坐车期间痛不欲生(本人有严重的晕车症,十分严重的那种)。上了车,车还没上高速就已经吐的七荤八素了。然后一路坚挺到广州,当天是找住宿,探路(答辩在华师大学城校区)。晚上自由活动,在我的极力坚持下,一群人去吃了火锅,这也是答辩期间的唯一亮点了。我点的羊肉套餐,感觉还不错。
       第二天一早六点多起床坐地铁到华师,接近一个小时的车程,坐地铁的时候挺争气的(没吐!!!)。然后到华师理8栋等候答辩,墙上的答辩时间表有参赛队伍的答辩时间,我看了看(心中呐喊:我日!我日!我日!),怎么A组那么多队伍!!!我擦了擦我的氪金G目,确认没有看错,当时我心都碎了,电源组是最多人的一支队伍。
       等到九点八个字,拿作品(作品是在7号晚封箱,8号早送至华师的),进场调试,然后是在评测专家面前演示,按题目要求一项一项的演示,然后记录数据。然后专家会问你一些电源类的问题,其实有些时候在你演示完的时候,答辩环节的重要程度不下于作品的完成度。专家嘛,都是吹水比较厉害的一群人,真要让他做个作品出来未必比你做的好。不是没有过先例的,我就是一个例子。
        我答辩时我们组是我自己去的,别的学校都是三个人一起去。进场调试的时候评委们在议论,“这支队就一个人?”评委疑惑,我答”三人,他们比较忙”另一评委说“也许作品就是他自己一个人做的。”我辩了句“不是。”然后开始连接自耦变压器、调压、接电表、接负载、上电。演示第一项要求的时候一切正常,我表情平静,但心却一直悬着(整流桥千万别炸……千万别炸……),我用手摸了摸发热不大,可以接受。然后是测负载调整率……砰!整流桥炸了?不,它没有炸,炸的是电容。听到爆炸声的时候我整个人都傻了,这……(尼玛!该炸的不炸,你一个电容凑什么热闹啊!)炸了电容的同时我的心也碎了,泪崩啊。
        最后我想争取一下:“老师啊,我给你说说这个方案吧。”
        “不用,报告里写的很详细。”评委说道。争取不成,碎掉的心被碾成粉末飘啊飘。
        “电容为什么会炸?”评委又问。
        “耐压不足。”
        “多少?”
        “35。”
        “你这样不行啊,你不知道耐压值要大于输出的吗?”语气稍稍严厉了点(老教授的通病)。
        这时我已经认为自己拿不到奖了,但还是耐着性子回答:“知道。”
        “你知道输出36v还选35v耐压的电容?这起码要100伏啊。”
        另一位评委搭话了"你知道电容的选取吗?电容起码要低于……”(下面省略)
        “知道,三分之二,我选这个电容是为了降低纹波,之前是用的普通电容,耐压50伏,但我的这个电路是高频电路,斩波频率达到500kHz,如果用普通电容纹波输出在示波器看有1到2伏的跳动,用这个高频版的能降到0.2伏。而且在别的成品电源模块上它输出能达到40多伏输出都没事,所以在临封箱前我们根本就没有考虑它会爆掉,我也知道它耐压不够,但没想到它会爆,顶多就输出电压达不到那么高。”
        我说完这些话后,评委拿起了电源板状若研究“整体线路布局做的不错,但你看看这里,你用的这些电阻(电阻我用的是金属膜插件的封装),在高功率输出状况下容易烧掉。”
        听完这句我心中暗道“砖家”,但脸上还是装作一副受教的样子。“老师,你可以看看我的电源主线,它是一条线到底,期间没有串联一个电阻的,电阻的作用是给这个脉宽调制芯片做最小系统的(我自己的看法),而且芯片的最大电流只有15mA”
        说完后,收拾作品,出门,找地哭去。
    

(二)
        上面就是整个答辩的过程,从里面应该不难看出我的得分点,技术报告、评委印象、和演示成功的第一项要求,得分点挺少的,兴许电容问题早发现,能拿个更高的奖项呢。
        下面说说这次电设的准备。为了这这次电设,我准备了两个月,从今年六月开始报名,我报名时校内报名已经截止了,是春雷老师帮我报的名。然后我自己去找队友,找了两个,但都是信院的同学,然后一起约好通过校内赛。但天不遂人愿,只有我通过了校内赛的笔试。然后分组被打乱,我胡乱找了个队伍就加进去了。当然,还是信院的队伍,且当时我不是队长。当时还怕人家不要我,把自己的一些底都抖了下,说了点曾用51做的一些作品,然后是吹嘘我把模电教材从头吃到底(见鸡蛋里的骨头一文,里面说的是王老师写的模电课本的一些错误,只要老师讲过的章节都有涉及,关键是新书错误太多了)。
        经过这次电设,我再也不敢说我的模电学的有多好,以前是鼠目寸光了,纸上谈兵一切都是假的、空的。我做电源时还幻想着用1n4007来做整流桥呢。呵呵,结果自然是做一个炸一个啰,当时我们跟别的参赛队伍借到一个4A的整流桥但发热严重,当时我们解决办法是用6根1n4007并做一个整流管来用,也就是用了24根1n4007做整流桥,当时没有用示波器来测输出怎样,但……谁管它呢,能用就好。答辩时我怕的就是这个,因为我没有买整流桥,答辩时用的是老师给的6A整流桥,测试时还是发热,但没办法,郊区学校,电子元件难买,我们这有一句笑话,电设比的不是技术而是快递。
        笔试结束之后是校内模拟赛,也就是模拟正式比赛环境来一次,这时其实我们都觉得这比赛蛋疼。11支队伍比赛(笔试过后只有10支队伍的,多出一支是走的后门),淘汰谁?为什么要淘汰自己的学生?为什么还要自己给自己的学生人为设坎?君不见电设规则里不限队伍吗?君不知华工出征几十队吗(人家光报名就近20000块了)?
        校内赛我是随便加的队伍,后来证明这是个错误的决定。校内赛我们就姑且认为是给学生练手的吧。基本模拟的正式比赛,题目也差不多,全部题目我记不住了。我们选的是电子游标卡尺,因为我之前做过一个关于超声波的项目,觉得用超声波能达到要求,所以拍板了,我负责的是软件和硬件,一队友是机械、一队友是技术报告,在当天下午,我把原理图画好、线布完,晚上焊接。第二天开始编程,为了赶时间,选了1602做显示,在编程的同时在想机械结构要怎么做,但是当时我们什么也没有,题目要求要1米长的测距,我的模块能测到2米多,但是机械结构没有。最后我们主教学楼下找到了几块木板。延长后勉强能达到90厘米,极限了。毕竟只是练手赛,没有太重视。最后完成的作品基本要求和拓展要求各完成一半,挺大块头的,这玩意在我看来只有展示性质而没有普世的价值,我找个蛋疼的时间把它上传上来吧。
        校内赛通过之后队友跟我说退出比赛,我当时只是说了句“人各有志”,然后就没有联系了。将近一个月的时间我都是自己一个人准备比赛的,通常是自己一个人编程编到半夜,然后爬到床上躺着就睡。当时我的父母并不理解我在做什么,因为之前我跟他们通话时不是在图书馆就是在实验室,回答都是一句“学习”。父母害怕我成为书呆子,一直催促我找暑假工。当时挺痛苦的,谁都可以不理解我,不支持我,我都无所谓,但失去父母的支持着实让人心酸。但我咬咬牙还是坚持下来了,因为我知道,大二升大三才是重要的一年。就在刚刚给父母打电话报喜时我还花了挺长时间解释电设在大学生竞赛里的地位。末了,父亲置评一句,“不管你在做什么,但本专业的学位证一定要拿到。”结果还是白解释了。
        在8月多时,我觉得一个人实在太累,而且资金也捉襟见肘了。于是我开始想方设法引诱赋闲在家的同学与我参加比赛,我改为向智能小车方向准备,成功引诱了会长大人和神马哥,资金问题解决了。但是然后买小车、铺线、调试、买模块,然后把各个模块的原理图理清,先画好原理图,到比赛时直接拿来用。在清单出来前信心满满的,想到不拿奖都对不起自己这两个月的努力,当时心里是奔着国赛去的。



(三)
        等到29号,官网清单出来了,如果你也参赛了,应该知道,我直接跪了。四轴飞行器???什么……尼玛啊!坑爹啊!四天三夜,你丫调给我看看,PID就能要了你的命啊。可是……我只是考生,我无力改变什么。躺下好好享受吧……
        当时我们决定比赛时如果实在不行就换题目,做电源,我想,这也是为什么今年电源类那么多队伍的原因(小车废了嘛),电源好上手,原理简单(可是君不见电源工程师月薪上万的比比皆是,做好电源很难的)。
        4号早,官网放题,电源是AC/DC    24V转36V    2A输出。呦,不错哦!感觉能做。可事实证明我们把题目想简单了,当时只有我们队是做电源的,暑假准备期间准备电源类的同学都放弃了这个题目,我当时不知道。别的题目我们都没有把握,还有一个题目是在纠结的是红外传输的,这是神马哥的建议,但是一个专注于linux的人物看了几页简单的关于红外通信的pdf就说能做的家伙,着实让人不放心。最终投票表决,电源通过。拍板,就做电源。
        事实证明,电源不好做,你需要从头到尾考虑,连布线时都要考虑散热片的安装、元件选取也很重要。一开始,我提了个方案,倍压整流,然后输出端接高功率开关三极管,用脉宽调制芯片控制pwm波控制电压输出,输出端电压、电流采样,弄个闭环控制pwm的输出,最好再弄个1602做输出电压显示,整体思路是这样的。可惜……倍压整流不能推动高功率负载,这一点我是在查找资料资料时看到的。当时在书上看完这句,我马上在multisim上面仿真。结果不言自明,的确推动不了高功率负载。那么也就是说,必须在输出端接一个电流源,来提供大电流,可是这样的话对电路设计能力要求会很高。分模块?一人负责一块?一个人负责电流源,一个人负责倍压整流和脉宽调制芯片的电路设计,一个人负责软件的编写?想法是好的,事实是小队实力不够,我不敢放手让他们自己单干。事实证明,我是对的。
        然后整个队伍陷入低迷,找升压电路,找芯片,找别人的方案,甚至上淘宝找成品模块的资料。这一天,比赛刚开始。到了吃饭时间,心中装着事情,我什么也吃不下,只是点了碗汤,然后又趴到电脑前,继续找资料。期间指导老师点了下,串联两个18v的稳压电源,然后我找队友讨论了下,会长大人当场发飙“#¥@%¥@%¥”。我又回去想了想,会长没错,是我幼稚了。唉,再找找吧。然后老师又介绍了另外一种方案,正负电源,这次我没有找队友讨论,直接枪毙了它。为什么?芯片级的稳压电路由于芯片集成的开关管功率过小,不能输出大电流,这是芯片级开关电源的硬伤,如果采用正负电源必须在两个芯片端外加扩流电路,这方案不比倍压整流简单。
       然后,晚上11点到,队友不愿熬夜,回宿舍睡去了,我回到宿舍继续查资料。这次运气不错,我在知网那找到了一篇名为《基于multisim的boost升压电路仿真》的文章,看了看它的技术指标,还不错,基本能达到要求,就做它了,然后是原理图的规划,画封装,淘宝上找元件,折腾到接近五点。
      第二天,找队友讨论,其实也不是讨论,就是拍板做boost升压电路,然后队友上网找元件或者接近的成品模块,我就开始设计取样电路,考虑电压显示方案,过流保护设计。
      很幸运,同一实验室的战友有适合这种电路的脉宽调制芯片,虽然只要几毛钱,但谁管它呢,能用就好,然后我开始分工,神马哥做断流保护和电压、电流显示的程序编写;我和会长做原理的设计、布线、焊接调试等。当天我们就做好了一个样品出来,当晚就测试了一下,“冒烟了,冒烟了……”呵呵,第一次做电源,考虑不足,当时我们测什么烧什么(烧是负载)。天 {MOD}已晚,又回去睡了。当天我也睡了,第二天,我到处找人要负载,最终借了个滑动变阻器,勉强能用,这是又出现了新问题,整流管做的整流桥带不动负载,1n4007最大电流只有1A,而我们的输入肯定超过2A的,怎么办,四处化缘,求整流桥。最终老师给了个6A的整流桥给我们,可是发热的烫手,当时担心的是答辩时会不会炸掉。
      然后到了最后一天,什么问题都暴露出来了。神马哥做了件让人心惊肉跳的事情,他在没有问我的情况下,自己胡乱搭线,直接就让电源烧掉。我的天,当时我就吓尿了,也不敢睡了(昨晚与会长通宵布线焊接),然后是繁琐的检测,当时已经没有时间再焊一块新板了。然而最令人难以接受的是过流保护程序没有写出来,什么硬件都调试好了,就等着程序烧写了。可是,我不得不放弃了这项功能,虽然最终我把这功能写进了报告里,却也不敢言它一定能用。虽然我知道为什么程序不行(数字滤波算法不够精准,因为当时寄存器是能读出数据的),但时间来不及让我去改程序了,硬件还要调试呢。
      8号早封箱,我是自己把作品装进箱子里的,感觉像亲手埋葬了自己的梦想。因为我知道,这是一个有先天缺陷的孩子,现在要把它的缺陷暴露给大家看了。封箱的时候我们担心的问题只有一个,整流桥会不会炸?其实,是我们多虑了,整流桥发热是正常的,真正的缺陷是电容,可当时调试没有出现问题,而且由于担心整流桥会炸掉没有调试太长时间,测试完要求就没有再测试了,这就为我们的作品埋下了隐患。
       由于我们是8号早封箱的,所以7号晚我们争取多了一点时间。整个电设下来我只睡了不到十个钟,然后是无休止的调试、纠结,调试、纠结……4天3夜啊,真的不想再来一遍了。
       写完了,最后再说一句,电设你好,电设再见。

                                                                                                                                                                             写于13年的中秋夜 湛江