Контроллеры переключения гирлянд на микроконтроллере Z8. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

 Комментарии к статье

Один из наиболее любимых и ожидаемых праздников в нашей стране, конечно, Новый год. А какой Новый год без елки или праздничной световой иллюминации! Однако дешевые светодинамические устройства, поставляемые на российский рынок в больших количествах из стран юго-восточной Азии, не рассчитаны на переключение довольно мощных нагрузок и не отличаются высокой надежностью и разнообразием реализуемых эффектов. А как быть, если вы хотите заставить переливаться собственноручно изготовленную гирлянду, составленную из обычных ламп накаливания, или доступного сегодня повсеместно светового шнура "Дюралайт"? В подобных случаях вам поможет контроллер гирлянд "Кросс", способный переключать относительно мощные световые нагрузки в соответствии с "прошитыми" в ППЗУ его МК алгоритмами. Ниже описываются две разновидности прибора: "Кросс-чейзинг", предназначенный для реализации алгоритмов, связанных с прерыванием свечения нагрузок, и "Кросс-хамелеон", который, кроме этого, может работать в режимах плавного изменения яркости свечения ламп.

Основные технические характеристики устройства: напряжение питания - 220 В ± 20 %, число линий - 2, ток нагрузки каждого канала - до 0,7 А (150 Вт), потребляемый ток - не более 40 мА; интервал температур окружающей среды - от 0 до +60 "С.

Принципиальная схема прибора изображена на рис. 1. Его основа - микроконтроллер Z86E0208PSC (DD1). Для запуска внутреннего генератора используется либо узел А1, состоящий из кварцевого резонатора ZQ1 и конденсаторов С5, С6 емкостью 22...33 пФ ("Кросс-хамелеон"), либо узел А2 с указанными на схеме номиналами элементов ("Кросс-чейзинг"). В скобках на схемах узлов здесь и далее приведены позиционные обозначения элементов по документации фирмы "ЭлИн".

Питается устройство от бестрансформаторного источника с выходным напряжением +5 В. Он состоит из двух гасящих конденсаторов (С1 и С1*), диодов VD1 и VD2, стабилитрона VD3 с напряжением стабилизации 5,1 В и фильтрующего оксидного конденсатора С2. Резисторы R1 и R2 уменьшают вероятность сбоя микроконтроллера, устраняя нежелательные явления, возникающие при включении питания.

Для коммутации гирлянд (на схеме они условно показаны как одиночные лампы накаливания EL1 и EL2) применены симисторы ВТ136-600Е (1VS1 и 1VS2) фирмы Philips. К сожалению, их отечественных аналогов не существует, а из всех зарубежных приборов подобного класса наиболее доступны именно эти изделия. Особенность названных симисторов заключается в том, что для переключения им достаточно тока управления (положительной полярности) 10...20 мА.

Через резисторы R3 и R4 подается напряжение +5 В на управляющие выводы микросхемы DD1, сконфигурированные программно как выходы с открытым стоком. Для увеличения тока управления симисторами 1VS1 и 2VS1 соседние синхронно переключающиеся выходы порта Р2 объединены. Значение тока нагрузок, указанное в технических характеристиках описываемого устройства, обеспечивается при эксплуатации симисторов без каких-либо охладителей. Применив теплоотводы с соответствующей площадью охлаждающей поверхности, значение этого тока можно увеличить до 3 А.

На выводы портов Р2,2 и Р2,1 напряжение +5 В подается через резисторы R5 и R6.

Важный элемент контроллера - узел энергонезависимой памяти, выполненный на микросхеме EPROM 93C46 (DS1), выпускаемой множеством различных фирм-производителей. Авторы предлагают использовать микросхему 93С46СВ фирмы ST (Thompson). Она содержит встроенный механизм защиты от сбоев, что важно при размещении подобного компонента в непосредственной близости от мощных силовых цепей.

При сборке контроллера "Кросс-хамелеон" необходимо применить цепь синхронизации работы DD1 с времячастотными характеристиками сети. Для этого используют резистор R7 и защитные диоды VD4 и VD5. Если же вы собираете прибор "Кросс-чейзинг", то для увеличения его помехоустойчивости вместо VD5 следует установить перемычку, "заземлив" тем самым вывод 8 DD1 (диод VD4 и резистор R7 в этом случае исключают).

В зависимости от желания радиолюбителя в ППЗУ микроконтроллера DD1 "зашивают" программу либо прибора "Кросс-чейзинг" (ее коды приведены в табл. 1), либо прибора "Кросс-хамелеон" (табл. 2). В последнем случае цепи синхронизации и тактирования микроконтроллера необходимо выполнить, как указано выше.

(нажмите для увеличения)

В качестве С1 и С1* подойдут только конденсаторы К73-17 с номинальным напряжением не менее 250 В. Допустимо применение конденсаторов с любыми номиналами, суммарная емкость которых составляет 1,2... 1,4 мкФ. В выпрямителе (VD1 и VD2) используют любые диоды с допустимым прямым током не менее 0,5 А и обратным напряжением не менее 400 В (например. КД226Г- КД226Е, 2Д236А, 2Д236Б). Номинальное напряжение резисторов R1, R2 - не менее 250 В, рассеиваемая мощность - не менее 0,5 Вт (этим требованиям отвечают резисторы МЛТ-0,5).

Все детали прибора смонтированы на двусторонней печатной плате, умещающейся в корпусе сетевого адаптера (авторы используют корпус, в котором новгородский радиозавод "Трансвит" выпускает блоки питания ИЭП и ИЭН). Разъемом Х1 служит сетевая вилка корпуса, соединенная с платой короткими проводами сечением 0,35...0,5 мм========2=======. Провода такого же сечения, идущие к нагрузке, можно либо припаять к соответствующим контактным площадкам платы, либо закрепить винтами впаянного в нее стандартного трехклеммного блока (Х2) фирмы DINKLE или AMP. Кнопки SB1 и SB2 (микропереключатели FKX-065-9-5 зарубежного производства) размещены на стороне платы, противоположной деталям (их штоки выведены на заднюю стенку корпуса).

Разумеется, конструкция контроллера может быть и иной. Однако в любом случае она должна исключать возможность касания элементов устройства, так как они находятся под высоким напряжением.

Управление контроллером "Кросс" несложно. Алгоритм переключения выбирают последовательным нажатием кнопки SB2 по кольцу (Алгоритм 1, Алгоритм 2. .... Алгоритм 6, Алгоритм 1 и т. д.). Переход от одного алгоритма к другому сопровождается секундным гашением ламп обоих каналов.

Прибор "Кросс-чейзинг" имеет следующие алгоритмы переключения:

Алгоритм 1 - кросс-переключение в паре (А; В; А и т. д.);

Алгоритм 2 - кросс-переключение в паре + два общих зажигания (А; В; АВ, АВ; В; А; АВ; АВ; А и т. д.);

Алгоритм 3 - счетчик (0; А; В; АВ; 0; В; А; АВ;0; А и т. д.);

Алгоритм 4 - накопление + денакопление в паре (0; А; АВ; В; 0; В; АВ; А; 0; А и т. д.);

Алгоритм 5 - мерцание (АВ; А; АВ; В; АВ; А и т. д.);

Алгоритм 6 - комплекс "Фантазия": 10 раз Алгоритм 3+10 раз Алгоритм 4 + 20 раз Алгоритм 1 + 10 раз Алгоритм 5. Здесь и далее "0" - оба канала выключены, "А" - включен канал 1, "В" - включен канал 2, "АВ" - одновременно включены оба канала, ";" - граница фазы переключения.

Скорость работы контроллера "Кроссчейзинг" определяется длительностью рабочего такта алгоритма переключения. Ее изменяют последовательным нажатием кнопки SB1 в пределах 0,2...2 с (10 градаций с шагом 0,2 с). После достижения минимальной скорости (длительность такта - 2 с) осуществляется переход к максимальной (0,2 с).

Алгоритмы переключения прибора "Кросс-хамелеон" более сложны:

Алгоритм 1 - "переливание" в противофазе (максимум яркости свечения ламп в одном канале совпадает с минимумом яркости в другом);

Алгоритм 2 - "переливание" накоплением и денакоплением с реверсом каналов (яркость свечения ламп во втором канале начинает нарастать после достижения максимума яркости в первом, а убывание яркости во втором - после достижения минимума яркости в первом);

Алгоритм 3 - кросс-переключение в паре (А; В; А и т. д.);

Алгоритм 4 - накопление/денакопление (0; А; АВ; В; 0; А и т. д.).

Скорость работы контроллера "Кросс-хамелеон" в режимах "переливания" определяется длительностью цикла изменения яркости свечения от минимума до максимума. Предусмотрено регулирование длительности (нажатием той же кнопки SB 1) от 1,6 до 8 с (пять градаций с шагом 1,6 с). После достижения минимальной скорости (длительность цикла - 8 с) осуществляется переход к максимальной (длительность - 1,6 с). В режимах переключения скорость работы регулируется в тех же пределах, что и в "Кросс-чейзинге".

При эксплуатации обоих вариантов прибора рекомендуется сначала установить максимальную скорость переключения, затем выбрать понравившийся алгоритм и только после этого установить требуемую скорость отработки выбранного алгоритма.

Благодаря узлу энергонезависимой памяти, контроллеры "Кросс" после отключения от сети запоминают последний выбранный режим работы.

Авторы: А.Ольховский, С.Щеглов, А.Матевосов, К.Чернявский, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Видеоигры, образ жизни и масса тела 24.01.2026

Видеоигры давно стали неотъемлемой частью повседневной жизни миллионов людей и перестали восприниматься исключительно как форма досуга. Однако по мере роста времени, проводимого за экраном, все чаще возникает вопрос о том, как подобные привычки отражаются на здоровье. Новое исследование позволило по-новому взглянуть на связь между увлечением видеоиграми, образом жизни и риском набора лишнего веса. Ученые обратили внимание на то, что избыточная масса тела чаще встречается среди людей, активно играющих в компьютерные игры, по сравнению с теми, кто либо вовсе не играет, либо делает это эпизодически. Особенно заметной эта тенденция оказалась у игроков, которые посвящают видеоиграм более 10 часов в неделю. Именно в этой группе чаще фиксировались неблагоприятные поведенческие факторы, включая нарушения питания, сна и недостаток физической активности. Ранее исследователи уже связывали активное пользование компьютером и распространение скоростного интернета с ростом риска избыточного вес ...>>

Игровой смартфон RedMagic 11 Air 24.01.2026

Игровые смартфоны давно перестали быть нишевыми устройствами и превратились в самостоятельный класс мобильной электроники, где на первый план выходят производительность, экран и система охлаждения. Бренд RedMagic, специализирующийся именно на таких решениях, продолжает развивать свою философию и представил новую модель RedMagic 11 Air, в которой сделан акцент на сочетание высокой мощности и сравнительно тонкого корпуса. Внешне RedMagic 11 Air сохраняет узнаваемый фирменный стиль с прозрачной задней панелью, сквозь которую просматриваются внутренние компоненты устройства. В компании отмечают, что дизайн вдохновлен эстетикой виниловых пластинок, гоночных трасс и геометрического искусства. Центральным визуальным и функциональным элементом остается активный охлаждающий вентилятор с RGB-подсветкой, подчеркивающий игровую направленность смартфона. Одной из ключевых особенностей модели стал 6,85-дюймовый AMOLED-дисплей с разрешением 1.5K и частотой обновления 144 Гц. Производитель назыв ...>>

Зеленый чай и метаболическое здоровье 23.01.2026

Зеленый чай на протяжении многих лет остается объектом пристального внимания ученых, поскольку его регулярно связывают с профилактикой различных хронических заболеваний. Этот напиток давно вышел за рамки повседневной традиции и стал предметом серьезных биомедицинских исследований. Недавняя научная работа показала, что полезные свойства зеленого чая могут быть гораздо шире, чем считалось ранее, особенно в контексте обмена веществ и здоровья кишечника. В рамках исследования ученые наблюдали за 40 добровольцами, среди которых 21 человек имел диагностированный метаболический синдром, а 19 участников были здоровыми взрослыми. В течение 28 дней одной группе испытуемых давали экстракт зеленого чая, тогда как другая группа получала плацебо. Такой подход позволил сравнить влияние активных компонентов напитка на разные показатели здоровья. Результаты показали, что у участников, принимавших экстракт зеленого чая, уровень глюкозы в крови оказался ниже, чем у тех, кто получал плацебо. Этот эф ...>>

Случайная новость из Архива Квантовое трение в составленном графене 15.08.2025 Группа исследователей из Института химической физики Ланьчжоу под руководством профессора Чжан Цзюньяня и доцента Гун Чжэньбина смогла впервые зафиксировать квантовое трение в составленном графене. Используя высокоточную наноманипуляцию, ученые создали контролируемые сгибы графена с разной кривизной и числом слоев, что дало возможность исследовать трение на уровне отдельных атомов. Результаты эксперимента оказались неожиданными: трение в местах сгибов графена не увеличивалось пропорционально количеству слоев, как можно было бы предсказать на основе классических представлений. Вместо этого наблюдалась сложная нелинейная зависимость, при которой с увеличением толщины трение порой даже уменьшалось. Такое поведение указывает на важную роль квантовых эффектов, которые традиционные модели не учитывают. Суть открытого феномена квантового трения состоит в том, что внутренние деформации материала влияют на движение электронов, переводя их в особые энергетические состояния - так называемые псевдоровни Ландау. В результате уменьшается рассеивание энергии в виде тепла, что ведет к снижению силы трения между жесткими поверхностями. Эксперимент проводился при сверхнизких температурах на системе из графена, что позволило уловить тонкие квантовые явления. В дальнейшем команда планирует изучить возможность проявления квантового трения в других материалах и при более высоких температурах. Такие исследования важны для развития технологий наноэлектроники и квантовых вычислений, где минимизация потерь энергии критична. Данное открытие имеет фундаментальное значение, поскольку впервые экспериментально подтверждает существование квантового трения между твердыми телами. Это расширяет понимание взаимодействия материалов на самом мелком уровне и открывает новые горизонты в управлении трением и тепловыми потерями.

Другие интересные новости:

▪ Зафиксирован луч гигантского космического взрыва

▪ Охлаждение лазером

▪ Оптимизация офисного времени

▪ Облака предсказывают землетрясение

▪ Емкость литий-ионной батареи удвоена

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Эффектные фокусы и их разгадки. Подборка статей

▪ статья Вот где собака зарыта! Крылатое выражение

▪ статья Как парижская пресса реагировала на возвращение Наполеона с острова Эльба? Подробный ответ

▪ статья Гинцевый узел. Советы туристу

▪ статья Акварельные краски. Простые рецепты и советы

▪ статья Ручная змея. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026