www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Светодинамическое устройство Бегущая волна

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

Комментарии к статье Комментарии к статье

Аннотация. Светодинамические устройства (СДУ) с программируемыми алгоритмами позволяют создавать большое многообразие светодинамических эффектов и управлять по программе большим числом световых элементов. СДУ с линейным (плавным) управлением яркостью, в отличие от СДУ с дискретным управлением яркостью, требуют применения отдельного аппаратного ШИМ-контроллера на каждый канал. Поэтому сложность такого устройства возрастает пропорционально числу световых элементов.

В данной статье рассматривается 16-канальный вариант СДУ с плавным управлением яркостью, сочетающий в себе простоту схемотехнических решений и программно реализованную эмуляцию 16-ти аппаратных ШИМ-контроллеров.

Общие сведения. Одновременное синхронное управление яркостью большого числа световых элементов по линейному закону требует не только применения отдельного аппаратного ШИМ-контроллера на каждый канал, но и синхронизации работы таких контроллеров с определенным фазовым сдвигом между каналами. Предлагаемое устройство базируется на архитектуре программируемого 16-канального контроллера с последовательным интерфейсом, рассмотренной в [1]. Отличия заключаются в алгоритме чтения и прошивке ИМС ЭСППЗУ, а также применении более сложных выходных регистров типа 74AC595. Данный регистр состоит из 16-ти триггерных ячеек, первые восемь из которых входят в состав буферного регистра, а остальные восемь - в состав выходного.

Применение последовательного интерфейса позволяет наращивать число световых элементов с минимальными аппаратными затратами без существенного усложнения схемотехнической части основного контроллера, а также управлять одновременно и синхронно несколькими наборами световых элементов по линиям последовательного интерфейса, длина которых может достигать 100 м. В простейшем случае СДУ реализует два световых эффекта типа "бегущая волна" с длиной слова ШИМ-последовательности равной 16 бит. Эффекты сменяются в автоматическом режиме после четырехкратного повторения или выбираются вручную нажатием кнопки. С увеличением объема памяти используемой ИМС ЭСППЗУ возможно увеличение числа каналов, количества эффектов, а также длины слова ШИМ-последовательности.

Светодинамическое устройство Бегущая волна

Для плавного управления яркостью в данном устройстве использован принцип Широтно-Импульсной Модуляции (ШИМ). ШИМ - это способ кодирования цифрового сигнала путем изменения длительности (ширины) прямоугольных импульсов несущей частоты. На рис. 1 представлены типичные графики ШИМ сигнала. Поскольку при широтно-импульсной модуляции частота импульсов, а значит, и период (T), остаются неизменными, то при уменьшении длительности импульса (t) увеличивается пауза между импульсами (эпюра "Б" на рис. 1) и, наоборот, при увеличении длительности импульса пауза уменьшается (эпюра "В" на рис. 1). В нашем случае включению светодиода соответствует появление на выходе регистра уровня логического нуля, поэтому яркость возрастает с увеличением скважности импульсов (эпюра "Б" на рис. 1), и, наоборот, яркость уменьшается с уменьшением скважности (эпюра "В" на рис. 1). Напомним, что скважностью импульсов называется отношение периода следования импульсов к их длительности. Скважность - безразмерная величина и не имеет единиц измерения, но может быть выражена в процентах.

В данном устройстве используется 16-битная длина слова ШИМ-последовательности, что соответствует 16-ти градациям яркости световых элементов. Такого числа градаций яркости вполне достаточно для визуально плавного изменения яркости при периоде нарастания и спада "бегущей волны" не превышающем одной секунды. С увеличением периода изменения яркости до двух-трех секунд переходы между уровнями яркости (градации) становятся визуально заметными, что потребует увеличения длины слова ШИМ-последовательности. Но для большинства применений, если не требуется очень медленного воспроизведения эффекта, вполне достаточно и 16-ти градаций яркости.

Для управления удаленным набором световых элементов используются три сигнальные линии последовательного интерфейса: "Data", "Clk1" и "Clk2". Первая линия "Data" - это информационный сигнал, а две другие линии - "Clk1" и "Clk2" - это сигналы стробирования буферных и выходных регистров, соответственно, входящих в состав ИМС 74AC595.

При работе на длинные несогласованные линии связи возникают проблемы передачи данных, связанные с хорошо известными отражениями сигналов и перекрестными помехами, наводимыми смежными проводниками, входящими в один жгут. Подобные отражения и помехи, возникающие в светодинамической системе, означают нарушение эстетического эффекта. Это накладывает ограничения на длину соединительной линии и предъявляет жесткие требования к помехоустойчивости системы, использующей последовательный интерфейс.

Помехоустойчивость такой системы зависит от многих факторов: частоты и формы импульсов транслируемого сигнала, времени между изменениями уровней (скважности) импульсов, удельной емкости проводников линии, входящих в жгут, эквивалентного сопротивления линии, а также входного сопротивления приемников сигнала и выходного сопротивления драйверов.

Эффекты влияния длинных несогласованных линий начинают проявляться, когда времена задержек распространения сигнала вдоль линии и обратно начинают превосходить длительность фронтов нарастания и спада сигнала. Любые несоответствия между эквивалентным сопротивлением линии и входным сопротивлением логического элемента на приемной стороне линии или выходного сопротивления драйвера на передающей стороне приводят к многократному отражению сигнала. Типовое значение времен нарастания и спада фронтов сигнала для микросхем серии КР1554 составляет менее 5 нс, поэтому эффекты влияния длинных несогласованных линий начинают проявляться при ее длине всего пятьдесят-шестьдесят сантиметров.

Зная характеристики линии передачи, такие как полная входная емкость и удельная емкость на единицу длины, можно вычислить время задержки распространения сигнала по всей длине линии. Типовое значение времени задержки распространения сигнала обычно составляет 5-10 нс/м. Если длина соединительной линии достаточно велика и длительность фронтов нарастания и спада сигнала достаточно мала, несоответствие эквивалентного сопротивления линии и входного сопротивления логического КМОП элемента на приемной стороне создает отражение сигнала, амплитуда которого зависит от мгновенного значения напряжения, приложенного ко входу элемента, и коэффициента отражения, который, в свою очередь, зависит от эквивалентного сопротивления линии и входного сопротивления входного логического элемента.

Поскольку входное сопротивление элементов ИМС серии КР1554 многократно превосходит эквивалентное сопротивление линии, выполненной витой парой или экранированным проводником, отраженное напряжение на входе приемника удваивается. Этот отраженный сигнал распространяется вдоль линии обратно к передатчику, где он вновь отражается, и процесс повторяется до полного затухания сигнала.

Особо подчеркнем, что отражения никак не связаны с частотой импульсов транслируемого сигнала, а вызваны только большой крутизной фронтов транслируемых синхроимпульсов. Для борьбы с отражениями в профессиональной схемотехнике, при работе на линии большой длины (100 м и более), используют специальные драйверы, уменьшающие крутизну фронтов транслируемых синхроимпульсов, и, тем самым, исключающие ошибки передачи данных.

Для работы на линии относительно небольшой длины (от 10 до 100 м) вполне подходят ИМС стандартной логики серии КР1554 (74ACxx). Благодаря их высокой нагрузочной способности возможно непосредственное управление нагрузкой, имеющей емкостной характер. Сбалансированные (симметричные) вольтамперные выходные (передаточные) характеристики элементов этих микросхем позволяют получить практически одинаковые времена фронтов нарастания и спада сигнала. Кроме того, для трансляции сигналов в линию и приема можно использовать мощные буферные элементы на основе триггеров Шмитта, обладающие гистерезисом, минимальное значение которого составляет около 0,9 В при напряжении питания 4,5 В, что создает дополнительный запас помехоустойчивости.

Для компенсации отраженного сигнала в данном устройстве используются так называемые интеграторы или интегрирующие RC-цепочки. Необходимость в них возникает только при работе на линии длиной более 10 м в условиях повышенного уровня помех. В авторском варианте устройства на линиях длиной до 10 м конденсаторы, показанные на схемах выходных регистров штриховыми линиями, не использовались. Линия связи при длине до 10 м выполняется жгутом из 5 проводников, включая "Питание "+12В"" и "Общий провод". При этом никаких сбоев не наблюдается, даже без интегрирующих конденсаторов. При длине сигнальной линии от 10 до 100 м возрастают перекрестные помехи, наводимые смежными проводниками. В таком случае каждую сигнальную линию: "Data", "Clk1" и "Clk2" необходимо выполнить отдельной витой парой, а на платах выходных регистров установить конденсаторы, показанные на схеме штриховыми линиями. В таком случае, удаленные регистры и гирлянды запитываются от отдельного источника питания напряжением "+12В".

Светодинамическое устройство Бегущая волна
(нажмите для увеличения)

Схема электрическая принципиальная. Светодинамическое устройство (рис.2) состоит из основной платы контроллера и двух плат удаленных регистров, которые подключаются к основной плате с помощью трех линий последовательного интерфейса. Общий проводник (на схеме не показан) также входит в состав соединительной линии и выполняется многожильным проводом сечением не менее 1 мм2. Соединительная линия заканчивается 9-контактной вилкой типа DB-9. На печатной плате установлен ответный разъем XN1 (на схеме также не показан).

Основная плата контроллера содержит: схему сброса в исходное состояние на триггере Шмитта DD1.4 и элементах C3-R6-R7; задающий генератор на элементах DD1.1…DD1.3; схему формирования импульсов синхронизации DD6.1, DD4.2…DD4.4, DD7.1, DD7.2; адресный счетчик DD6.2 выборки мультиплексора DD9 и счетчики DD2.2, DD3.2, DD5.1, DD5.2 адресации ИМС ЭСППЗУ DD8; светодиодную линейку индикации номера страницы памяти (HL1…HL4, зеленого цвета), индикатор возрастания-убывания яркости (HL5, желтого цвета), а также индикатор номера светодинамического эффекта (HL6, красного цвета). Для контроля работоспособности устройства на основной плате установлены регистры DD11, DD12 и светодиодная линейка HL7…HL22. Для трансляции сигналов в качестве драйверов использованы мощные буферные элементы на основе триггеров Шмитта типа КР1554ТЛ2 (74AC14). В качестве ИМС памяти можно использовать не только ЭСППЗУ типа AT28C16, но и РПЗУ типа КР573РФ2(РФ5).

Для разработки управляющей программы использован контроллер с интегрированным программатором, рассмотренный в [2] и [3]. Возможен и альтернативный вариант написания управляющей прошивки с помощью "Виртуального программатора" ("Light Effects Dumper"), но, в таком случае, необходимо переназначение адресных линий ИМС ЭСППЗУ (РПЗУ) при ее программировании средствами стандартного программатора. Такую функцию поддерживают все промышленные программаторы профессионального уровня и большинство программаторов среднего уровня. Необходимость переназначения адресных линий при программировании ЭСППЗУ связана с тем, что при разработке программатора, рассмотренного в [2] и [3], изначально был выбран другой (обратный) порядок адресных линий для удобства трассировки печатной платы. Для конкретного контроллера [2] и [3] переназначение адресных линий на работе никак не отражается, поскольку данные считываются в той же последовательности, в которой и были записаны. При разработке СДУ “бегущая волна” порядок нумерации адресных линий был сохранен, чтобы обеспечить совместимость данного устройства с программатором [2] и [3].

Но в таблице приведен вариант прошивки светодинамических эффектов, сформированный с помощью программы "Виртуального программатора" ("Light Effects Dumper"), чтобы читатели смогли просмотреть прошивку с помощью программы "Виртуального симулятора" ("Light Effects Reader"), доступной по ссылке [4], и лучше ознакомиться с принципами работы устройства и разработки управляющей программы.

Принцип работы. При включении питания интегрирующая цепочка C3-R6 совместно с триггером Шмитта DD1.4 формирует короткий положительный импульс, который обнуляет счетчики DD2.1…DD6.2 (кроме DD3.1, который не используется), и, тем самым, переводит контроллер в исходное состояние. Импульсы задающего генератора DD1.1…DD1.3 с частотой около 130 КГц (точнее 131072 Гц) синхронизируют счетчик DD6.1, а вслед за ним и DD6.2 и остальные адресные счетчики. Забегая вперед, скажем, что одному полному циклу нарастания-спада яркости "бегущей волны" по длительности равному две секунды соответствует частота задающего генератора именно 131072 Гц. Это значение получается исходя из частоты обновления данных в выходных регистрах равной 128 Гц, что намного превосходит эргономичное значение 85 Гц. Такая частота обновления данных необходима, чтобы исключить мерцание световых элементов и создать иллюзию плавного изменения яркости.

Светодинамическое устройство Бегущая волна

Временная диаграмма формирования импульсов синхронизации показана на рис.3. Из нее видно, что на каждый импульс синхронизации выходных регистров ("Clk2"), формирующийся на выходе элемента DD7.2 (вывод 6), приходится 16 импульсов синхронизации буферных регистров ("Clk1"), входящих в состав ИМС 74AC595. Причем, положительный перепад синхроимпульса (“Clk1”), формирующийся на выходе элемента DD4.3 (вывод 6), приходится на середину знакоместа передачи бита данных. Синхронизация буферного регистра в моменты, приходящиеся на середину знакоместа, как установлено опытным путем, по результатам испытаний базовой версии контроллера [1], соответствует максимальной помехоустойчивости при работе на несогласованные линии большой длины. При этом в применении интеграторов на входах удаленных регистров нет необходимости.

Первый же отрицательный импульс, считая с момента включения питания, формирующийся на выходе элемента DD4.3 (вывод 6), своим задним фронтом (положительным перепадом) производит запись бита данных, считанного из первой ячейки ЭСППЗУ по нулевому (0000h) адресу, в первые триггеры буферных регистров, входящие в состав ИМС DD11 и DD14 с одновременным сдвигом информации в направлении возрастания разрядов. Содержимое выходных регистров, входящих в состав ИМС DD11, DD12, DD14, DD16 при этом не изменяется, и светодиодные линейки отображают текущую светодинамическую комбинацию. Как отмечено выше, длина слова ШИМ-последовательности составляет 16 бит, поэтому для отображения одного уровня (градации) яркости на линейке из 16-ти светодиодов необходимо передать в регистры пакет данных из 16 x 16 = 256 бит информации, что условно соответствует одной странице адресного пространства ЭСППЗУ. Таким образом, полный цикл возрастания-убывания яркости занимает 32 страницы адресного пространства или 8К, из которых первые 16 страниц (4К) - это полуцикл возрастания яркости, а вторая половина, также 16 страниц (также объемом 4К) - это полуцикл убывания яркости, считая относительно первого канала.

Отрицательный перепад каждого положительного импульса с выхода 2 (вывод 4) счетчика DD6.1 увеличивает состояние счетчика DD6.2 на единицу, и, следовательно, подключает к выходу мультиплексора DD9 его десятичный вход, соответствующий двоичному эквиваленту кода, который, в свою очередь, подключен к выходу соответствующего разряда данных ИМС ЭСППЗУ DD8. После записи 16 бит данных в буферные регистры ИМС DD11, DD12, DD14, DD16 задним фронтом (положительным перепадом) отрицательного импульса, формирующегося на выходе элемента DD7.2, производится перезапись содержимого буферных регистров ИМС DD11, DD12, DD14, DD16 в их соответствующие выходные регистры. На светодиодных линейках HL7…HL22 и HL23…HL38 при этом фиксируется новая комбинация. Но суммарному (интегральному) значению яркости соответствует именно шестнадцать 16-битных пакетов, т.е. 16 x 16 = 256 бит данных, переданных в регистры по линиям последовательного интерфейса, как отмечено выше.

Изменение уровней (градаций) яркости индицирует линейка светодиодов HL1…HL4, отображающая в двоичном коде состояния счетчика DD3.2. Как видно из схемы электрической (рис.2), счетные импульсы на вход DD3.2 приходят с выхода DD2.2 после деления на восемь с помощью счетчика DD2.1. Такое деление частоты выходных импульсов DD2.2 необходимо для более медленного нарастания яркости, чем можно было бы получить без деления частоты с помощью счетчика DD2.1.

Счетчики DD3.2 и DD5.1 адресуют первую половину пространства ИМС ЭСППЗУ DD8 в нулевом состоянии счетчика DD5.2 и вторую половину адресного пространства ИМС ЭСППЗУ DD8 в единичном состоянии данного счетчика. Режим выбора световых эффектов - ручной или автоматический - устанавливается переключателем SA1. В показанном на схеме положении происходит автоматическое чередование эффектов после четырех повторений. Это достигается благодаря подаче счетных импульсов с выхода третьего разряда DD5.1 (вывод 5) на вход счетчика DD5.2. В нижнем, по схеме, положении переключателя SA1 короткие положительные импульсы на вход счетчика DD5.2 поступают при нажатии кнопки SB1. Состояния счетчиков DD5.1 и DD5.2 индицируют, соответственно, желтый (HL5) и красный (HL6) светодиоды.

Светодинамическое устройство Бегущая волна

Конструкция и детали. Основной контроллер собран на печатной плате из двухстороннего стеклотекстолита размерами 140 x 90 мм и толщиной 1,5 мм (рис. 4), а выходные регистры (рис.5) - 90 x 30 мм (рис. 6). В устройстве применены постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, подстроечный - СП3-38б, конденсаторы неполярные (С1…С3, С8…С10, С12…С14) типа К10-17, оксидные (С4…С7, С11, С15) - К50-35 или импортные. На основной плате контроллера установлены сверхъяркие светодиоды диаметром 3 мм (HL1…HL6) и диаметром 5 мм (HL7…HL22), а в удаленной гирлянде - сверхъяркие четырех цветов КИПМ-15 диаметром 10 мм, размещенные в чередующейся последовательности.

Светодинамическое устройство Бегущая волна

Учитывая различие в падении напряжения на прямо смещенных светодиодах (для красного и желтого это значение составляет 2,1 В, а для синего и зеленого - 3,0 В), необходимо последовательно со светодиодами включать соответствующие ограничительные резисторы: 220 и 150 Ом. Для управления мощной нагрузкой выходные регистры нужно дополнить транзисторными или симисторными ключами. Возможно применение непосредственно на месте ЭСППЗУ типа AT28C16-15PI микросхемы памяти типа РПЗУ типа КР573РФ2 или КР573РФ5 без изменения рисунка печатной платы.

Счетчики типа КР1564 ИЕ23 (74HC 4520N) можно заменить К561 ИЕ10 (CD4520AN), кроме ИМС DD3, DD5, к выходам которых подключены индикаторные светодиоды. Мультиплексор DD9 типа КР1564 КП7 (74HC 151) заменим КР1564 КП15 (74HC 251). Соединительная линия при длине до 10 м выполняется жгутом из 4 многожильных проводников сечением 0,35 мм2 (для сигнальных линий) и 1 мм2 (“общий” провод) в изоляции, а при длине от 10 до 100 м сигнальные линии необходимо выполнить отдельными витыми парами, а на платах выходных регистров установить интегрирующие конденсаторы, емкостью не более 150 пФ.

Светодинамическое устройство Бегущая волна

Подготовка к работе устройства собранного из исправных деталей и без ошибок заключается в записи прошивки в ИМС ЭСППЗУ (РПЗУ) средствами стандартного программатора. При этом необходимо программно переназначить порядок адресных линий ИМС ЭСППЗУ, выбрав в программе соответствующую опцию. Прежде чем запрограммировать микросхему ЭСППЗУ, текстовый файл программы (см. таблицу) необходимо конвертировать в двоичный формат с помощью одной из бесплатно распространяемых программ-конверторов, к примеру, [5]. Выбрать желаемую скорость воспроизведения светодинамических эффектов можно с помощью подстроечного резистора R3 на основной плате контроллера.

Источники

  1. Одинец А. Л. "Программируемое 16-канальное СДУ и виртуальный симулятор." - "Электрик", 2008 г., №4, с. 72-75, №5, с. 76-79.
  2. Одинец А. Л. "Автономное 32-канальное программируемое светодинамическое устройство с последовательным интерфейсом." - "Радиоаматор", 2005 г., №6, с.20-23., №7, с.22-23.
  3. Одинец А. Л. "Автономное 32-канальное программируемое светодинамическое устройство с последовательным интерфейсом." (Модернизированная версия.) - "Электрик", 2008 г., №11-12, с.76-79., 2009 г., №1-2, с.44-48.
  4. http://www.dynamic-lights.narod.ru/LightEffectsReader.rar
  5. http://www.winhex.com

Автор: Одинец А.Л.

Смотрите другие статьи раздела Освещение

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы Электроника 2003 (архив за год)

журналы Техника - молодежи 1965 (архив за год)

книга Электроприводы с полупроводниковым управлением. Системы с электромагнитными муфтами. Идьичев Д.Д., 1965

книга Любительские КВ трансиверы. Дроздов В.В., 1988

статья Нефриты и другие воспалительные заболевания почек

статья УНЧ с однополярным 12-вольтовым питанием

справочник Сервисные режимы телевизоров зарубежных телевизоров. Книга №4

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]