«Световой ёж»
Популярный световой прибор с эффектом цветного "лунного цветка" разноцветных лучей вращаются вокруг условного центра, меняют направлениевращения и скорость можно спаять самому.Если Вы держали в руках паяльник, то у Вас есть возможность повторить предлагаемую конструкцию. Не берусь утверждать, что Ваше устройство сразу затмит по силе света и или по насыщенности аналоги отечественных или зарубежных производителей –это не главное. Но если Вы сможете безукоризненно выполнить основные требования и приобрести необходимые комплектующие, то Ваше устройство получится не хуже.
Большая часть функций «светового ежа» выполняется программой микроконтроллера
Основные функции:
- Определение уровня громкости звука компаратором, при сравнении с 16-ти ступенчатым сигналом от простейшего 4х разрядного DAC.
-При малой громкости (отсутствии) звука - дежурный режим, лампа вполнакала, двигатель остановлен, либо вращается с минимальной скоростью(по "1" на PB7).
- При превышении порогового уровня громкостивыполняются циклы вращения ШД со сменой направления и числа шагов по случайному закону на массиве из четырех чисел шагов; скорость - по количеству шагов, при минимуме - минимальная скорость, при максимуме -максимальная, для динамичности картинки;
- Регулирование яркости лампы по громкости звука - ШИМ 10 мс с шагом 43 мкс для управления яркостью лампы, выдача одиночного импульса для включения симистора
Вспомогательные функции для улучшения качества работы:
- Плавный разогрев лампы при включении (сбросе) в течении 2 сек. до половины накала.
- Проверка совпадения скорости с предыдущим циклом, при совпадении - смена направления
- Управление ШД полушагом для плавного вращения
- Обновление яркости лампы раз в 4 полупериода сети для исключения гистерезисных бросков тока в трансформаторе
- Подстройка ШИМ под частоту сети для исключения скачков яркости лампы
- Отслеживание сети по прерыванию
-"Стробоскоп" с периодом 160мс (после резкого изменения громкости звука свероятностью 1/8 периодическое включение лампы на 100% из положения 50%)
- Хранение всех параметров в EEPROM микроконтроллера и возможность их настройки с пульта с демонстрацией изменений
- Останов микроконтроллера после записи параметров с пульта для исключения их случайного изменения при отключении пульта
- Восстановление значений в регистрах из EEPROM в дежурном цикле раз в 2.5сек для исключения сбоев
- Возможность восстановления с пульта значений параметров "по умолчанию"
Применение шагового двигателя выгодно отличает данный прибор от аналогов "азиатских" фирм.
Схема «светового ежа»
Описание электрической схемы:
Сигналзвуковой частоты с микрофона BM1 усиливается D2С и через фильтр НЧ с частотой среза около 9кГц, образованный D2A, R10, R11, C8, C9 и фильтр ВЧ с частотой среза около 80 Гц, образованный D2B, R12, R13, C10, C11 подается на детектор VD1, VD2, C13, R14. Выпрямленное напряжение поступает на прямой вход AIN0 внутреннего компаратора микроконтроллера D1. На инверсный вход AIN1 микроконтроллера D1 поступает опорное напряжение, вырабатываемое сумматором на D2D, R16-R23 под управлением программы микроконтроллера D1. Коды по выходам PB6...PB3 от 1111 (самое низкое напряжение) до 0000 (самое высокое), изменяются каждые 43 мкс. В момент превышения напряжения с сумматораD2B над сигналом с детектора VD1, VD2 внутренний компаратор микроконтроллера D1 изменяет состояние, что программно анализируется дляоценки уровня сигнала и приводит к изменению выходных параметров.
Одновременномикроконтроллер D1 вырабатывает сигнал управления шаговым двигателем, выдавая по выходам PD3...PD6 импульсы на ИС- драйвер ШД D6. Изменяя частоту и порядок выдачи импульсов программно, микроконтроллер изменяет скорость и направление вращения ШД. За счет использования драйвера D6 возможно применение ШД как с выводом от середины обмотки, так и без него.
Дляуправления яркостью лампы микроконтроллер D1 реализует фазо-импульсное управление симистором VS1. Управляющий импульс на включение симистора VS1 (положительной полярности относительно общего провода) поступает с микроконтроллера на оптопару D7. Для привязки импульсов к периоду сети формирователь на D3 вырабатывает меандр, соответствующий периоду сетевого напряжения, который поступает на вход внешнего прерывания INT0 микроконтроллера D1. Микроконтроллер D1 программно отслеживает момент перехода сети через ноль и начинает отсчетвремени с дискретностью 43 мкс, что позволяет иметь около 233 позиций импульса (10мс/43мкс = 233), соответствующих различному напряжению на T2, со вторичной обмотки которого подается напряжение на лампу.
Выбор дискретности 43 мкс обусловлен необходимостью иметь запас на случай понижения частоты сети (11мс/43мкс = 255).
Длязащиты трансформатора T2 от перегрева (что может произойти, если симистор VS1 начнет по какой-либо причине включаться только на одной полярности сетевого напряжения) служит терморазмыкатель K2 в цепи первичной обмотки T2.
Блок питания устройства состоит из трансформатора Т1, выпрямителя на VD3 ... VD6, стабилизатора D5, выдающего напряжение 12В и стабилизатора D4, выдающего напряжение 5В. Напряжение 12 В используется для питания ШД, драйвера D6 и операционногоусилителя D2, напряжение 5В используется для питания микроконтроллера D1, формирователя D3, микрофона BM1, а также как опорное для D2.
Соединение X3 с X4 (через резистор 2.4К) разрешает вращение ШД в дежурном режиме.
Большая часть элементов схемы размещена на односторонней печатной плате из стеклотекстолита 1.5 мм размером 112мм*66мм.
VS1 и D5 установлены на радиаторы-флажки из алюминия толщиной 0.5 ...1мм, закрепленные в точках MH5, МН6 и MH7), высота флажков 40мм. ОхлаждениеD6 осуществляется флажками из медной фольги самой печатной платы.
Вид платы со стороны печатных проводников, все SMD компоненты типоразмера 1206
Вид платы сверху
Принеобходимости параметры устройства можно изменить, исправив соответствующие числа в файле EEPROM либо подключив к X1...X9 внешний пульт, что удобнее, так как программа микроконтроллера сразу демонстрирует изменяемое значение.
Схема внешнего пульта.
Положение переключателей Параметр
1. 0000 Скорость вращения в дежурном режиме
2. 0001 Скорость 1
3. 0010 Скорость 2
4. 0011 Скорость 3
5. 0100 Скорость 4
6. 0101 Количество шагов 1
7. 0110 Количество шагов 2
8. 0111 Количество шагов 3
9. 1000 Количество шагов 4
10.1001 Яркость лампы в дежурном режиме
11.1010 Резерв
12.1011 Резерв
13.1100 Резерв
14.1101 Резерв
15.1110 Резерв
16.1111 Восстановление настройки изготовителя, после переключения происходит запись и останов
Примечания:
">" - увеличить "<" – уменьшить "W" - запись параметров и останов микроконтроллера.
После останова следует выключить питание и отключить пульт.
Автор: Александр Попель
E-mail :