Предновогодние вопросы.
- Войдите на сайт для отправки комментариев
Пнд, 21/12/2015 - 19:48
Первый Новый год встречаю вместе с Ардуиной.
Нет, можно конечно купить какую-нибудь китайскую мигающую гирлянду, но это неспортивно.
Итак, что есть:
- Ардуино Про Мини, (есть и другие Ардуины, но думаю, эта для данной цели оптимальна)
- трехцветная светодиодная лента, 7.2 Вт/м, общий плюс, длина фрагмента 10 см,
- блок питания 12В 1А,
- горстка КТ315,
- ну и так, по мелочи: резисторы, конденсаторы, провода, разъемы, макетные платы и т.п.
В связи с этим возникло несколько вопросов.
1. Правильно ли я понимаю, что питать китайскую Ардуино Про Мини, к каждой из 18 ног которой подключена 1-килоомная нагрузка, от встроенного стабилизатора не рекомендуется, лучше использовать внешний стабилизатор? Может, достаточно включить в цепи питания последовательно резистор 30-50 Ом?
2. Драйвера для светодиодных лент вовсе не обязаны выдавать стабилизированное напряжение. Нередко экономят на электролитических конденсаторах, и напряжение на выходе 100 раз в секунду проваливается практически до нуля. В этой связи возникла идея питать контроллер от конденсатора емкостью 1000 мкФ, подключенного через диод. Диод нужен для того, чтобы заряд конденсатора не расходовался на питание светодиодной ленты. Вопрос: как рассчитать необходимые параметры диода, ведь в момент включения через него пройдет достаточно большой импульс тока, заряжающий конденсатор?
3. Наверное я плохо искал. Но я даже не знаю, как правильно называется контактная пара, применяемая как в Ардуино для подключения к пинам контроллера, так и во всем многообразии электронных изделий. Короче, какой максимальный допустимый ток через обычный (самый обычный) пин (разъем) на плате?
4. Понятно, что яркостью фрагментов светодиодной ленты нужно управлять. Понятно также, что управлять нужно посредством ШИМ/PWM. Но, коль скоро управлять предполагается программно, то возникают варианты.
Что нам известно:
- Чтобы человеческий глаз не замечал мигания, интервал гашения не должен превышать примерно 1/60 долю секунды. Лучше - 1/100.
- Электрические поля в диапазоне частот 20-20000 Гц способны проникать в звуковоспроизводящую аппаратуру и создавать там помехи, проявляющиеся в виде посторонних звуков.
- ШИМ можно характеризовать двумя частотами: частотой основного периода и частотой заполнения, причем их отношение равно максимальной глубине модуляции или количеству уровней. Например, если основная частота 62.5 Гц (период 16 мс), а частота заполнения 4 КГц (период 0.25 мс), количество уровней равно 64. Поднять частоту основного периода выше звукового диапазона и обеспечить достаточную глубину модуляции (хотя бы 16 уровней) на используемом контроллере невозможно (частота заполнения 400 КГц, т.е. один цикл программы, работающей с 18 выводами, должен быть не более 40 тактов).
В этой связи возникает вопрос: как лучше заполнять промежуточные уровни.
Для простоты считаем, что у нас 8 уровней.
Очевидно, выключено (уровень 0): 00000000,
минимальный уровень (уровень 1): 00001000,
максимальный уровень (уровень 7): 11111111.
а вот как должен выглядеть, скажем, уровень 2?
так: 00011000 или
так: 00010001 ?
В первом случае будет сигнал с частотой основного периода, а во втором - с удвоенной частотой.
Соответственно, как должен выглядеть сигнал уровня 4?
так: 00111100 или
так: 01010101 ?
Здесь уже частота может быть учетверена.
Какой алгоритм заполнения основного периода предпочтительнее?
И, на всякий случай: нет ли у светодиодной ленты каких-то особенностей, препятствующих ее использованию на килогерцовых частотах?
5. Понимаю, что последний вопрос следовало бы задавать где-нибудь на форуме дизайнеров... А вдруг? Бывает, и в среде сугубо технарей встречаются люди, обладающие ярко выраженным чувством прекрасного.
Техническая сторона представляет собой следующее: имеется 18 каналов управления или, точнее, 6 полноцветных каналов управления. К каждому каналу предполагается подключить отрезок ленты, состоящий из трех фрагментов. Каждый фрагмент имеет размеры 300х10 мм и 3 полноцветных светодиода. Каждый отрезок можно либо разрезать на фрагменты (два варианта разрезки: три отдельных фрагмента или 2 кусочка - с одним и двумя фрагментами), либо использовать целиком.
Как лучше скомпоновать фрагменты?
Пока в качестве основного рассматривается разрезать всю ленту на фрагменты (18 шт) и расположить их в направлении лучей, расходящихся от центра. Все на одинаковом расстоянии. Каналы управления чередуются в порядке: 012345012345012345, т.е. фрагменты, отстоящие друг от друга на 120 градусов, будут управляться одним и тем же сигналом.
1. пожалуй 50 Ом как раз. Я бы запитал от USB, например зарядку от смартфона.
2. не заморачиватся, если БП тянет по мощи нагрузку то ОК. 12Вт должно справится.
3. Штыри шоле? Ну ампер потянут. не заморачиватся.
4. Не совсем верно рассуждаете. Частота одна, вторая - длительность уровня "1" или заполнение или скважность. Учитывать сильную нелинейность свечения светодиодов и восприятия глаза. Т.е. ШИМ 99% и 98% - разницы не видно, а 1% и 2% различие очень сильное. Вполне нормально иметь не 64 ступени а 8 ступеней: 111111(или просто постоянно ), 100000, 010000, ...000010, 000001, 000000 Гнатся за высокой частотое не стоит 100 Гц- самое оно. Про помехи не думать, они не стоко от частоты возникают скока от крутости фронта.
1. Т.е. Вы предлагаете запитывать одно устройство от двух разных блоков питания одновременно? (каждое со своей вилкой)
А лента у Вас на 12 вольт или на 24?
В последнее время от 12-вольтовых производители отказываются ))
Я купил 3 РГБ ленты 5метров 12V/2А каждая для установки по периметру потолка в зале... Тоже не стал покупать к ним драйвер с бп из-за спортивного интереса (да и дороговато мне показалось), а зафигачил управление через мосфеты от меги, а питалово взял от ноутовского зарядника 19В через понижающий dc-dc преобразователь... 72Вт конструкция управляется пока только из браузера, но работой всего этого вполне доволен.
Piskunov, лента, естественно на 12В.
Честно говоря, 24-вольтовые ленты как-то не попадались. Хотя об их существовании я догадывался благодаря наличию трансформаторов для светодиодных лент на такое напряжение (даже купил себе такой для проекта лабораторного блока питания).
Piskunov, лента, естественно на 12В.
Ну, если на 12 то можно жить ))
1. Можно и резистор в цепь питания, только помощнее, ватта на 2. И в процессе несколько замеров сделать - чтобы убедиться что на нём вольт 6 падает.
2. Прям сильно стабилизированный БП не нужен. А вот диод бесполезен, тем более если будет стоять резистор. Да и конденсатор тоже особой погоды не сделает, по идее достаточно своих на плате.
3. пару ампер потянет.
4. Много всего, попробую по порядку, но могу запутаться.
- не согласен, хотите без мерцания берите 400 Гц или чуть выше. Сильно много тоже смысла не имеет, до 1000 достаточно.
- поля проникать способны, факт. Но не забывайте сколько вокруг проводов с большим током частотой 50 Гц, и ничего, не жужжим ))
- ШИМ (PWM) характеризуется частотой и коэффициентом заполнения. Всё остальное - ненаучная фантастика (извините).
- Увеличивая частоту ШИМ вы будете увеличивать нагрев ключевого элемента. Нет никакой практической необходимости задирать ШИМ для светодиодов аж до несколько килогерц.
- про уровни не совсем понял, но моё личное мнение такое. Составляется таблица цветов, примерно на 50..100 штук - от красного до синего через зелёный (три синусоиды со сдвигом 120 на подставке амплитуды). Без белого. И дальше перебором табличных значений как фантазия подскажет.