|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK Peranti dinamik cahaya Gelombang perjalanan. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / lampu Anotasi. Peranti dinamik cahaya (SDU) dengan algoritma boleh atur cara membolehkan anda mencipta pelbagai jenis kesan dinamik cahaya dan mengawal sejumlah besar elemen cahaya mengikut program. LED dengan kawalan kecerahan linear (licin), tidak seperti LED dengan kawalan kecerahan diskret, memerlukan penggunaan pengawal PWM perkakasan yang berasingan untuk setiap saluran. Oleh itu, kerumitan peranti sedemikian meningkat mengikut kadar bilangan unsur cahaya. Artikel ini membincangkan versi 16 saluran SDU dengan kawalan kecerahan lancar, yang menggabungkan kesederhanaan penyelesaian litar dan emulasi yang dilaksanakan perisian bagi 16 pengawal PWM perkakasan. Tinjauan. Kawalan segerak serentak bagi kecerahan sejumlah besar elemen cahaya mengikut undang-undang linear memerlukan bukan sahaja penggunaan pengawal PWM perkakasan berasingan untuk setiap saluran, tetapi juga penyegerakan operasi pengawal tersebut dengan peralihan fasa tertentu antara saluran. Peranti yang dicadangkan adalah berdasarkan seni bina pengawal 16 saluran boleh atur cara dengan antara muka bersiri, dibincangkan dalam [1]. Perbezaannya adalah dalam algoritma bacaan dan perisian tegar IC EEPROM, serta penggunaan daftar keluaran yang lebih kompleks seperti 74AC595. Daftar ini terdiri daripada 16 sel pencetus, lapan pertama daripadanya adalah sebahagian daripada daftar penimbal, dan lapan selebihnya adalah sebahagian daripada output. Penggunaan antara muka bersiri membolehkan meningkatkan bilangan elemen cahaya dengan kos perkakasan yang minimum tanpa merumitkan dengan ketara litar pengawal utama, serta secara serentak dan serentak mengawal beberapa set elemen cahaya melalui talian antara muka bersiri, yang panjangnya boleh mencapai 100 m Dalam kes yang paling mudah, SDU melaksanakan dua jenis kesan pencahayaan "gelombang perjalanan" dengan panjang perkataan urutan PWM 16 bit. Kesan ditukar secara automatik selepas empat ulangan atau dipilih secara manual dengan menekan butang. Dengan peningkatan dalam jumlah memori yang digunakan oleh IC EEPROM, adalah mungkin untuk meningkatkan bilangan saluran, bilangan kesan, serta panjang perkataan bagi urutan PWM.
Untuk kawalan kecerahan yang lancar, peranti ini menggunakan prinsip Pulse Width Modulation (PWM). PWM ialah satu cara untuk mengekod isyarat digital dengan menukar tempoh (lebar) denyut frekuensi pembawa segi empat tepat. Pada rajah. 1 menunjukkan bentuk gelombang PWM biasa. Oleh kerana, dengan modulasi lebar nadi, frekuensi nadi, dan oleh itu tempoh (T), kekal tidak berubah, maka dengan penurunan dalam tempoh nadi (t), jeda antara denyutan meningkat (rajah "B" dalam Rajah 1) dan, sebaliknya, dengan peningkatan dalam tempoh jeda nadi berkurangan (rajah "B" dalam Rajah 1). Dalam kes kami, menghidupkan LED sepadan dengan rupa paras sifar logik pada output daftar, jadi kecerahan meningkat dengan peningkatan kitaran tugas nadi (plot "B" dalam Rajah 1), dan, sebaliknya, kecerahan berkurangan dengan penurunan kitaran tugas (plot "C" dalam Rajah 1). Ingat bahawa kitaran tugas nadi ialah nisbah tempoh pengulangan nadi kepada tempohnya. Kitaran tugas ialah kuantiti tanpa dimensi dan tidak mempunyai unit ukuran, tetapi boleh dinyatakan sebagai peratusan. Peranti ini menggunakan panjang perkataan 16-bit bagi urutan PWM, yang sepadan dengan 16 penggredan kecerahan unsur cahaya. Bilangan penggredan kecerahan sedemikian cukup untuk perubahan kecerahan visual yang licin dengan tempoh naik dan turun "gelombang perjalanan" tidak melebihi satu saat. Dengan peningkatan dalam tempoh perubahan kecerahan kepada dua atau tiga saat, peralihan antara tahap kecerahan (penggredan) menjadi ketara secara visual, yang memerlukan penambahan panjang perkataan bagi urutan PWM. Tetapi untuk kebanyakan aplikasi, jika pembiakan kesan yang sangat perlahan tidak diperlukan, 16 penggredan kecerahan adalah cukup. Untuk mengawal set jauh elemen cahaya, tiga baris isyarat antara muka bersiri digunakan: "Data", "Clk1" dan "Clk2". Baris pertama "Data" ialah isyarat maklumat, dan dua baris lain - "Clk1" dan "Clk2" ialah isyarat strob bagi daftar penimbal dan keluaran, yang merupakan sebahagian daripada IC 74AC595. Apabila beroperasi pada talian komunikasi yang tidak diselaraskan yang panjang, masalah penghantaran data timbul disebabkan oleh pantulan isyarat yang terkenal dan crosstalk yang disebabkan oleh konduktor bersebelahan yang termasuk dalam berkas yang sama. Pantulan dan gangguan sedemikian yang berlaku dalam sistem dinamik cahaya bermakna pelanggaran kesan estetik. Ini mengenakan sekatan ke atas panjang talian penyambung dan mengenakan keperluan ketat ke atas imuniti hingar sistem menggunakan antara muka bersiri. Kekebalan bunyi sistem sedemikian bergantung kepada banyak faktor: kekerapan dan bentuk denyutan isyarat yang dihantar, masa antara perubahan dalam tahap (kitaran tugas) denyutan, kapasitansi khusus konduktor talian yang termasuk dalam berkas , rintangan talian setara, serta galangan input penerima isyarat dan galangan keluaran pemacu. Kesan garisan panjang yang tidak padan mula kelihatan apabila masa tunda perambatan isyarat di sepanjang garisan dan belakang mula melebihi tempoh hadapan naik dan turun isyarat. Sebarang ketidakpadanan antara galangan talian setara dan galangan masukan get logik pada bahagian penerimaan talian atau galangan keluaran pemacu pada bahagian pemancar akan menyebabkan isyarat dipantulkan beberapa kali. Masa naik dan turun biasa untuk litar mikro siri KR1554 adalah kurang daripada 5 ns, jadi kesan garisan panjang tidak sepadan mula kelihatan apabila panjangnya hanya lima puluh hingga enam puluh sentimeter. Mengetahui ciri-ciri talian penghantaran, seperti jumlah kapasitansi input dan kapasitans khusus per unit panjang, adalah mungkin untuk mengira masa tunda perambatan isyarat sepanjang keseluruhan panjang talian. Masa tunda pembiakan biasa adalah 5-10 ns/m. Jika panjang talian penyambung cukup panjang dan tempoh tepi naik dan turun isyarat cukup kecil, ketidakpadanan antara rintangan talian setara dan rintangan input elemen logik CMOS di bahagian penerima mewujudkan pantulan isyarat , amplitud yang bergantung pada nilai serta-merta voltan yang digunakan pada input elemen, dan pekali pantulan, yang, seterusnya, bergantung pada rintangan talian setara dan rintangan input pintu masuk. Memandangkan galangan input unsur IC siri KR1554 adalah berkali-kali lebih besar daripada rintangan setara bagi garisan yang diperbuat daripada pasangan terpiuh atau konduktor terlindung, voltan yang dipantulkan pada input penerima berganda. Isyarat yang dipantulkan ini merambat sepanjang garisan kembali ke pemancar, di mana ia dipantulkan semula, dan proses diulang sehingga isyarat dilemahkan sepenuhnya. Kami amat menekankan bahawa pantulan sama sekali tidak berkaitan dengan kekerapan denyutan isyarat yang dihantar, tetapi hanya disebabkan oleh kecuraman tinggi bahagian hadapan denyutan jam yang dihantar. Untuk memerangi pantulan dalam litar profesional, apabila bekerja pada garisan panjang (100 m atau lebih), pemandu khas digunakan yang mengurangkan kecuraman bahagian hadapan denyutan jam yang dihantar, dan dengan itu menghapuskan ralat penghantaran data. Untuk operasi pada garis panjang yang agak pendek (dari 10 hingga 100 m), IC logik standard siri KR1554 (74ACxx) adalah agak sesuai. Oleh kerana kapasiti bebannya yang tinggi, beban kapasitif boleh dikawal secara langsung. Ciri-ciri keluaran (pemindahan) voltan arus seimbang (simetri) bagi unsur-unsur litar mikro ini memungkinkan untuk memperoleh masa hadapan naik dan turun yang hampir sama. Di samping itu, unsur penimbal berkuasa berdasarkan Schmitt mencetuskan histerisis, nilai minimumnya ialah kira-kira 0,9 V pada voltan bekalan 4,5 V, boleh digunakan untuk menghantar isyarat ke talian dan menerima, yang mewujudkan margin tambahan imuniti bunyi. . Untuk mengimbangi isyarat yang dipantulkan dalam peranti ini, apa yang dipanggil penyepadu atau penyepaduan rantai RC digunakan. Keperluan untuk mereka timbul hanya apabila bekerja pada garisan yang lebih panjang daripada 10 m dalam keadaan peningkatan tahap gangguan. Dalam versi pengarang peranti pada garisan sehingga 10 m panjang, kapasitor yang ditunjukkan dalam gambar rajah daftar keluaran oleh garis putus-putus tidak digunakan. Talian komunikasi dengan panjang sehingga 10 m dijalankan oleh satu berkas 5 konduktor, termasuk "Kuasa "+12V"" dan "Dawai biasa". Dalam kes ini, tiada kegagalan diperhatikan, walaupun tanpa penyepaduan kapasitor. Dengan panjang garis isyarat 10 hingga 100 m, crosstalk teraruh oleh konduktor bersebelahan meningkat. Dalam kes ini, setiap garis isyarat: "Data", "Clk1" dan "Clk2" mesti dibuat dengan pasangan terpiuh yang berasingan, dan kapasitor yang ditunjukkan dalam rajah dengan garis putus-putus hendaklah dipasang pada papan daftar keluaran. Dalam kes ini, daftar jauh dan kalungan dikuasakan daripada bekalan kuasa "+12V" yang berasingan.
Gambarajah skematik. Peranti dinamik ringan (Rajah 2) terdiri daripada papan pengawal utama dan dua papan daftar jauh, yang disambungkan ke papan utama menggunakan tiga baris antara muka bersiri. Konduktor biasa (tidak ditunjukkan dalam rajah) juga merupakan sebahagian daripada garis penyambung dan dibuat dengan wayar terkandas dengan keratan rentas sekurang-kurangnya 1 mm2. Talian penyambung berakhir dengan palam DB-9 9-pin. Papan litar bercetak mempunyai penyambung mengawan XN1 (juga tidak ditunjukkan dalam rajah). Papan pengawal utama mengandungi: litar set semula pada pencetus Schmitt DD1.4 dan elemen C3-R6-R7; penjana induk pada elemen DD1.1 ... DD1.3; litar penjanaan nadi penyegerakan DD6.1, DD4.2…DD4.4, DD7.1, DD7.2; pembilang alamat DD6.2 pensampelan pemultipleks DD9 dan pembilang DD2.2, DD3.2, DD5.1, DD5.2 menangani IC EEPROM DD8; bar LED untuk menunjukkan nombor halaman memori (HL1…HL4, hijau), penunjuk untuk meningkatkan/mengurangkan kecerahan (HL5, kuning), dan penunjuk untuk bilangan kesan dinamik cahaya (HL6, merah). Daftar DD11, DD12 dan talian LED HL7…HL22 dipasang pada papan utama untuk memantau prestasi peranti. Elemen penimbal berkuasa berdasarkan pencetus Schmitt jenis KR1554TL2 (74AC14) digunakan sebagai pemacu untuk terjemahan isyarat. Sebagai IC memori, anda boleh menggunakan bukan sahaja EEPROM jenis AT28C16, tetapi juga RPZU jenis KR573RF2 (RF5). Untuk membangunkan program kawalan, pengawal dengan pengaturcara bersepadu, dipertimbangkan dalam [2] dan [3], telah digunakan. Ia juga mungkin untuk menulis perisian tegar kawalan alternatif menggunakan "Pengaturcara Maya" ("Light Effects Dumper"), tetapi, dalam kes ini, adalah perlu untuk menetapkan semula baris alamat IC EEPROM (EPROM) apabila memprogramkannya menggunakan pengaturcara standard. Ciri ini disokong oleh semua pengaturcara industri peringkat profesional dan kebanyakan pengaturcara peringkat pertengahan. Keperluan untuk menetapkan semula baris alamat semasa pengaturcaraan EEPROM adalah disebabkan oleh fakta bahawa apabila membangunkan pengaturcara yang dibincangkan dalam [2] dan [3], susunan (terbalik) yang berbeza bagi baris alamat pada mulanya dipilih untuk kemudahan mengesan papan litar bercetak. Untuk pengawal tertentu [2] dan [3], penetapan semula baris alamat tidak menjejaskan operasi dalam apa-apa cara, kerana data dibaca dalam urutan yang sama di mana ia ditulis. Semasa pembangunan CDS "gelombang pengembaraan", susunan penomboran baris alamat telah dipelihara untuk memastikan keserasian peranti ini dengan pengaturcara [2] dan [3]. Tetapi jadual menunjukkan varian perisian tegar kesan dinamik pencahayaan, yang dijana menggunakan program "Pengaturcara Maya" ("Pembasuh Kesan Cahaya"), supaya pembaca boleh melihat perisian tegar menggunakan program "Simulator Maya" ("Pembaca Kesan Cahaya") , tersedia di pautan [4 ], dan lebih mengenali prinsip pengendalian peranti dan pembangunan program kawalan. Prinsip operasi. Apabila kuasa dihidupkan, litar penyepaduan C3-R6, bersama dengan pencetus Schmitt DD1.4, menghasilkan nadi positif pendek yang menetapkan semula pembilang DD2.1 ... DD6.2 (kecuali DD3.1, iaitu tidak digunakan), dan, dengan itu, menetapkan semula pengawal kepada keadaan asalnya. Denyutan pengayun induk DD1.1 ... DD1.3 dengan frekuensi kira-kira 130 kHz (lebih tepat 131072 Hz) menyegerakkan pembilang DD6.1, diikuti oleh DD6.2 dan pembilang alamat yang lain. Memandang ke hadapan, katakan satu kitaran penuh peningkatan-penurunan dalam kecerahan "gelombang perjalanan" dalam tempoh yang sama dengan dua saat sepadan dengan frekuensi pengayun induk tepat 131072 Hz. Nilai ini diperoleh daripada kadar kemas kini daftar keluaran 128 Hz, yang jauh lebih tinggi daripada nilai ergonomik 85 Hz. Kadar kemas kini data sedemikian diperlukan untuk menghapuskan kelipan elemen cahaya dan mencipta ilusi perubahan kecerahan yang lancar.
Gambarajah pemasaan untuk pembentukan denyutan penyegerakan ditunjukkan dalam Rajah.3. Ia dapat dilihat daripadanya bahawa untuk setiap nadi penyegerakan daftar keluaran ("Clk2"), yang terbentuk pada output elemen DD7.2 (pin 6), terdapat 16 denyutan penyegerakan daftar penampan ("Clk1 "), yang merupakan sebahagian daripada IC 74AC595. Lebih-lebih lagi, tepi positif denyut penyegerakan ("Clk1"), yang terbentuk pada output elemen DD4.3 (pin 6), jatuh di tengah-tengah kebiasaan penghantaran bit data. Penyegerakan daftar penimbal pada saat-saat jatuh di tengah-tengah kebiasaan, seperti yang ditetapkan oleh pengalaman, menurut hasil ujian versi asas pengawal [1], sepadan dengan imuniti hingar maksimum apabila bekerja pada baris yang tidak diselaraskan. panjang sangat. Pada masa yang sama, tidak perlu menggunakan penyepadu pada input daftar jauh. Denyutan negatif pertama, mengira dari saat kuasa dihidupkan, terbentuk pada output elemen DD4.3 (pin 6), dengan tepi mengekornya (jatuh positif) menulis bit data dibaca dari sel pertama EEPROM pada alamat sifar (0000j) ke dalam daftar penimbal pencetus pertama yang merupakan sebahagian daripada IC DD11 dan DD14 dengan peralihan maklumat serentak ke arah peningkatan bit. Kandungan daftar keluaran yang disertakan dalam IC DD11, DD12, DD14, DD16 tidak berubah, dan jalur LED memaparkan gabungan cahaya-dinamik semasa. Seperti yang dinyatakan di atas, panjang perkataan urutan PWM ialah 16 bit, oleh itu, untuk memaparkan satu tahap (penggredan) kecerahan pada baris 16 LED, adalah perlu untuk memindahkan paket data 16 x 16 = 256 bit maklumat kepada daftar, yang bersyarat sepadan dengan satu halaman alamat ruang EEPROM. Oleh itu, kitaran fade-in yang lengkap memerlukan 32 halaman ruang alamat atau 8K, yang mana 16 halaman pertama (4K) adalah separuh kitaran peningkatan kecerahan, dan separuh kedua, juga 16 halaman (juga bersaiz 4K) ialah separuh kitaran penurunan kecerahan, mengira relatif kepada saluran pertama. Tepi negatif setiap nadi positif daripada output 2 (pin 4) pembilang DD6.1 meningkatkan keadaan pembilang DD6.2 sebanyak satu, dan, oleh itu, menyambung kepada output pemultipleks DD9 input perpuluhannya, sepadan dengan perduaan bersamaan kod, yang, seterusnya, disambungkan kepada output data bit yang sepadan IC EEPROM DD8. Selepas menulis 16 bit data ke dalam daftar penimbal IC DD11, DD12, DD14, DD16, pinggir belakang (tepi positif) denyut negatif yang dihasilkan pada output elemen DD7.2, kandungan daftar penimbal bagi IC DD11, DD12, DD14, DD16 ditimpa dalam daftar keluaran masing-masing. Pada masa yang sama, gabungan baharu ditetapkan pada talian LED HL7 ... HL22 dan HL23 ... HL38. Tetapi jumlah nilai kecerahan (integral) sepadan tepat dengan enam belas paket 16-bit, i.e. 16 x 16 = 256 bit data dipindahkan ke daftar melalui talian bersiri seperti yang dinyatakan di atas. Menukar tahap (penggredan) kecerahan ditunjukkan oleh garisan LED HL1 ... HL4, yang memaparkan keadaan pembilang DD3.2 dalam kod binari. Seperti yang dapat dilihat dari litar elektrik (Rajah 2), mengira denyutan datang ke input DD3.2 daripada output DD2.2 selepas membahagikan dengan lapan menggunakan pembilang DD2.1. Pembahagian frekuensi seperti itu bagi denyutan output DD2.2 adalah perlu untuk peningkatan kecerahan yang lebih perlahan daripada yang boleh diperolehi tanpa pembahagian frekuensi menggunakan pembilang DD2.1. Kaunter DD3.2 dan DD5.1 mengalamatkan separuh pertama ruang IC EEPROM DD8 dalam keadaan sifar pembilang DD5.2 dan separuh kedua ruang alamat IC EEPROM DD8 dalam keadaan tunggal kaunter ini. Mod pemilihan kesan pencahayaan - manual atau automatik - ditetapkan oleh suis SA1. Dalam kedudukan yang ditunjukkan dalam rajah, kesan secara automatik berselang seli selepas empat ulangan. Ini dicapai dengan membekalkan denyut pengiraan daripada output digit ketiga DD5.1 (pin 5) kepada input pembilang DD5.2. Di bahagian bawah, mengikut skema, kedudukan suis SA1, denyutan positif pendek diterima pada input kaunter DD5.2 apabila butang SB1 ditekan. Pembilang status DD5.1 dan DD5.2 menunjukkan, masing-masing, LED kuning (HL5) dan merah (HL6).
Pembinaan dan butiran. Pengawal utama dipasang pada papan litar bercetak yang diperbuat daripada gentian kaca bermuka dua dengan dimensi 140 x 90 mm dan ketebalan 1,5 mm (Rajah 4), dan daftar keluaran (Rajah 5) ialah 90 x 30 mm ( Rajah 6). Peranti menggunakan perintang tetap jenis MLT-0,125, perintang penalaan - SP3-38b, kapasitor bukan kutub (C1 ... C3, C8 ... C10, C12 ... C14) jenis K10-17, oksida (C4 ... C7, C11, C15) - K50-35 atau diimport. LED super terang dengan diameter 3 mm (HL1…HL6) dan diameter 5 mm (HL7…HL22) dipasang pada papan pengawal utama, dan LED super terang empat warna KIPM-15 dengan diameter 10 mm diletakkan dalam urutan berselang-seli dalam kalungan jauh.
Memandangkan perbezaan penurunan voltan merentasi LED pincang ke hadapan (untuk merah dan kuning nilai ini ialah 2,1 V, dan untuk biru dan hijau - 3,0 V), adalah perlu untuk menyambungkan perintang had yang sepadan secara bersiri dengan LED: 220 dan 150 Ohm . Untuk mengawal beban yang kuat, daftar keluaran mesti ditambah dengan suis transistor atau triac. Anda boleh menggunakan EEPROM jenis AT28C16-15PI secara terus di tapak jenis cip memori jenis RPZU KR573RF2 atau KR573RF5 tanpa menukar corak papan litar bercetak. Jenis kaunter KR1564 IE23 (74HC 4520N) boleh digantikan dengan K561 IE10 (CD4520AN), kecuali untuk IC DD3, DD5, kepada output yang LED penunjuk disambungkan. Multiplexer DD9 jenis KR1564 KP7 (74HC 151) akan menggantikan KR1564 KP15 (74HC 251). Talian penyambung dengan panjang sehingga 10 m dibuat dengan berkas 4 konduktor terkandas dengan keratan rentas 0,35 mm2 (untuk garis isyarat) dan wayar 1 mm2 ("biasa") secara berasingan, dan dengan panjang 10 hingga 100 m, garis isyarat mesti dibuat dalam pasangan berpintal yang berasingan, dan pada papan daftar keluaran, pasangkan kapasitor penyepaduan dengan kapasiti tidak lebih daripada 150 pF.
Persediaan untuk pengendalian peranti yang dipasang dari bahagian yang boleh diservis dan tanpa ralat terdiri daripada menulis perisian tegar kepada IC EEPROM (EPROM) menggunakan pengaturcara standard. Dalam kes ini, adalah perlu untuk menetapkan semula susunan baris alamat IC EEPROM secara pemrograman dengan memilih pilihan yang sesuai dalam program. Sebelum memprogramkan cip EEPROM, fail teks program (lihat jadual) mesti ditukar kepada format binari menggunakan salah satu program penukar percuma, contohnya, [5]. Anda boleh memilih kelajuan main balik yang diingini untuk kesan pencahayaan dinamik menggunakan perintang perapi R3 pada papan pengawal utama. sumber
Pengarang: Odinets A.L.
Tenaga dari angkasa untuk Starship
08.05.2024 Kaedah baharu untuk mencipta bateri berkuasa
08.05.2024 Kandungan alkohol bir hangat
07.05.2024
▪ Pensterilan oleh ultraviolet ▪ Spesifikasi PCIe 7.0 diumumkan ▪ Air panas bukannya minyak dan gas
▪ bahagian tapak web Peranti semasa baki. Pemilihan artikel ▪ artikel Arahan keselamatan pekerjaan untuk pekerja penumpuk ▪ artikel Siapa dan bila mereka direka dan membina kapal selam terbang? Jawapan terperinci ▪ pasal teh Paraguay. Legenda, penanaman, kaedah aplikasi ▪ pasal Cawan kaca sedap. Fokus rahsia
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini