24 | 11 | 2017
Друзья
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 2824
Просмотры материалов : 7913031

Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Google]
  • [Mail.Ru]
  • [Yahoo]
Сейчас на сайте:
  • 67 гостей
  • 4 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Световое табло с круговой механической разверткой PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
11.07.2011 05:57

Світлове табло з круговою механічної розгорткою

Пропоноване табло за допомогою невеликого числа світлодіодів створює відносно складні графічні зображення, для яких при звичайному способі формування потрібні були б сотні світлодіодів. Як в кіно або на телебаченні, тут використовується інерційність людського зору. Світлодіоди, розташовані на поворотній лінійці, спалахують у певному порядку. При частоті обертання близько 25 Гц створюється ілюзія, що "картинка" висить у повітрі.

Прототипами цього пристрою послужили неодноразово описані в інтернетпублікаціях "пропелерні годинник". Створюване подібним табло зображення може бути як статичним, так і нескладної анімацією (повільно обертається фігура, зміна числа її елементів). Якщо використовувати світлодіоди підвищеної яскравості, зображення буде добре помітно не тільки в сутінках, а й вдень у відсутність, звичайно, прямого сонячного світла. Об'єм пам'яті застосованого в пристрої МК дозволяє одночасно зберігати в ньому інформацію, достатню для формування п'яти-шести різних фігур.

Головний недолік табло - наявність в ньому обертається вузла - змушує подбати про захист глядачів від випадкових травм. Табло необхідно встановлювати за прозорим екраном, у вітрині, або підвішувати його на недоступній глядачам висоті.

Табло виготовлено з комп'ютерного вентилятора, на роторі якого закріплений обертається вузол з блоком управління і двома лінійками світло-діодів - червоних і зелених. Напруга живлення на цей вузол надходить через високочастотний трансформатор, вторинна обмотка якого розміщена на роторі і обертається щодо первинної, укріпленої на нерухомому статорі. Генератор подаються на первинну обмотку високо частотних імпульсів і стабілізатор частоти обертання двигуна зібрані на окремій платі.

Процес виготовлення трансформатора з обертовою вторинною обмоткою подібний описаному в (2). Перш за все необхідно, видаливши фіксуючу шайбу, зняти крильчатку вентилятора і, обрізавши лопаті, зачистити зовнішню поверхню пластмасового склянки. Потім, закріпивши стакан в патроні дриля, за допомогою надфіля зменшити на декілька десятих доль міліметра його зовнішній діаметр по всій зовнішній поверхні, залишивши невеликі бортики по краях. В отриманому поглибленні намотайте в один шар 200 витків емальованого дроту діаметром 0,1 мм. Для додання обмотці жорсткості покрийте її шаром ізоляційного лаку або епоксидної смоли. Висновки обмотки необхідно пропустити в отвори поблизу центру дна пластмасового склянки. Ротор двигуна з виготовленої обмоткою і закріпленої на ньому платою рухомого вузла зображений на рис. 1.
Тепер необхідно підібрати або виготовити втулку з ізоляційного матеріалу. Її внутрішній діаметр повинен бути на 2 ... 3 мм більше зовнішнього діаметра намотаною на роторі обмотки при товщині стінок 1 ... 1.5 мм. Намотайте на втулку (виток до витка) 200 витків емальованого дроту діаметром 0.1 мм, зробіть відвід, а потім намотайте в тому ж напрямку ще 200 витків. Зафіксуйте обмотку лаком і закріпіть втулку на статорі підходящим клеєм або "зварюванням" за допомогою паяльника "таким чином, щоб ротор з вторинною обмоткою вільно обертався всередині неї. Закріплена на статорі втулка з первинною обмоткою трансформатора показана на рис. 2.

Схема нерухомого вузла табло зображена на рис. 3. Генератор симетричного імпульсного напруги частотою близько 10 кГц виконаний на логічних елементах мікросхеми DD1. Через двотактний підсилювач потужності на польових транзисторах VT1 і VT2 імпульсна напруга надходить на первинну {нерухому) обмотку трансформатора Т1. Польові n-канальні транзистори IRF630 вибрані з великим запасом по потужності, тому їх можна замінити аналогічними меншої потужності, наприклад, вітчизняними серії КП505.
Стабілізатор частоти обертання двигуна, зібраний на мікросхемах DA1, DA2 і транзисторі VT3. аналогічний описаному в [3). Він лише перероблений на однополярної харчування, змінені його вхідний і вихідний вузли. В якості вхідного сигналу використані формуються у вузлі управління двигуна вентилятора імпульси, частота проходження яких пропорційна частоті обертання ротора. Якщо вентилятор не має спеціального виходу цих імпульсів, їх можна зняти з одного з висновків встановленої на платі вузла керування трехвиводной мікросхеми. Крапку підключення визначають експериментально, а провід, припаяний до знайденого висновку, пропускають в просвердлений в платі отвір невеликого діаметру.

Необхідну частоту обертання ротора встановлюють підстроєні резистором R4. У чинному табло вона відповідає отриманню сталого нерухомого зображення. Конденсатори С1, С5, Сб. і особливо С2. необхідно вибрати з мінімальним ТКЕ.
Стабілізатор має великий запас стійкості, однак досить повільно виходить в робочий режим. При необхідності параметри петлі регулювання можна змінити, підбираючи елементи R26 і С14. Критерій підбору - стійкість стабілізатора як в сталому режимі, так і під час перехідних процесів.

Напруга живлення мікросхем нерухомого вузла стабілізовано інтегральним стабілізатором DA3. Від нього ж харчується U1.1 - "випромінююча" половина Оптрон з відкритим оптичним каналом, механічно відокремлена від "приймальні". Подібні оптрони часто використовують в принтерах і копіювальних апаратах як датчика наявності паперу. У відеомагнітофонах вони служать датчиками частоти обертання подкатушечніка.

На рис. 4 наведено креслення друкованої плати нерухомого вузла і розташування елементів на ній. Плату розміщують в будь-якому зручному місці, а ІК випромінювач U1.1 кріплять до корпусу вентилятора таким чином, щоб на кожному обороті над оптичним вікном випромінювача проходило на відстані не більше 5 мм оптичне вікно встановленої в обертовому сайті "приймальні" частини Оптрон. При необхідності замість відповідних частин Оптрон можна застосувати звичайні ІК випромінюючий діод і фототранзистор.

Схема обертового вузла табло показана на рис. 5. У ньому встановлено чотири групи світлодіодів: червоні HL1-HL13 на одному "крилі", зелені HL14-HL26 - на іншому. Світлодіоди різного кольору світіння рухаються за однаковими круговим траєкторіях, тому при відповідному управлінні з їх допомогою можна синтезувати елементи зображення червоного, зеленого або жовтого кольорів.

Сигнали управління формує за записаною в нього програмі МК DD1. Початок процесу виведення зображення на кожному обороті ротора задає імпульс, формований фотоприймачем Оптрон U1.2 при проході над випромінювачем. Після фільтрації ланцюгом R2R3C2C7 та посилення транзистором VT1 цей імпульс надходить на вхід RA0 MK.

Катоди світлодіодів HL1-HL7 і HL14-HL20 підключені попарно до висновків RB0-RB6 МК через резистори, зібрані в мініатюрні чотирьох-резисторні набори DR1-DR8. Такі набори легко знайти на несправних або морально застарілих комп'ютерних платах. Сполученими в послідовно-паралельні групи світлодіодами HL8-HL13 і HL21-HL26 управляє через підсилювачі на транзисторах VT2 і VT7 сигнал з виходу RB7 МК.
Сигнали, що формуються на висновках RA1 і RA2 МК, управляють анодними ланцюгами відповідно "червоних" і "зелених" груп світлодіодів, задаючи кольору елементів створюваного зображення. Підсилювачі цих сигналів зібрані на транзисторах VT3-VT6, VT8, VT9.

Обертовий вузол харчується від обмотки II трансформатора Т1 через діодний випрямляючий міст VD1 і інтегральний стабілізатор DA1.

На рис. 6 показані креслення друкованих провідників на двох сторонах плати обертового вузла. Розташування деталей на ній зображено в масштабі 2:1 на рис. 7. Так як двигун використаного вентилятора порівняно малопотужний, з метою зменшення ваги і розмірів обертового вузла в ньому застосовані в основному малогабаритні елементи для поверхневого монтажу.

Гуртками з точками всередині на рис. 7 показані переходи між провідниками на різних сторонах плати. У відмічені таким чином отвори необхідно вставити і пропоїти з двох сторін відрізки неізольованого проводу.

Центральне отвір плати служить для проходу проводів до обмотки II трансформатора Т1. В отворах праворуч і ліворуч від центрального нарізають різьблення для гвинтів, що кріплять плату до пластмасового склянці ротора двигуна. Практика показує, що з'єднання виходить досить міцним, якщо нарізати різьблення не мітчиком, а самим гвинтом. Діаметр просвердленого в платі отвори е цьому випадку повинен бути на 0,5 мм менше зовнішнього діаметра різьби Слід, однак, пам'ятати, що таке з'єднання може не витримати багаторазового складання і розбирання вузла.

Плата повинна щільно прилягати до стакана ротора, а для цього в усіх місцях пайок на прилеглій до нього стороні плати в склянці повинні бути поглиблення. Щоб зробити їх, найпростіше закріпити на склянці ще не змонтовану плату (центральне отвір повинен точно збігатися з геометричним центром дна склянки) і просвердлити всі монтажні отвори наскрізь. Після цього плату знімають, а отвори в склянці баньки свердлом великого діаметра.
До установки на плату 18-контактної панелі для МК необхідно змонтувати потрапляють під неї резистор R6 і конденсатор С1. Висновки 15 і 16 панелі вставляють в призначені для них отвори і паяють зі зворотного боку плати. Решта висновки, зігнувши і обрізавши, паяють "внакладку" до друкованих провідникам верхньої сторони.

Висновки світлодіодів і фотоприймача, що знаходяться на "крилах" плати, з'єднують з відповідними контактними майданчиками в центральній частині тонкими (0,1 мм) емальованими проводами. Ці дроти збирають у два джгута і фіксують в декількох точках краплями клею.
Щоб при роботі табло не виникала небажана вібрація, зібраний обертається вузол необхідно механічно збалансувати як при горизонтальному, так і при вертикальному положенні "крил". Балансувальними вантажами послужать краплі термоклея. Але ними можуть бути і краплі припою, нанесеного на вільні ділянки фольги.
Перевірте правильність складання, для чого подайте напругу +15 В на нерухомий вузол табло при відключеному двигуні. Переконайтеся, що харчування надходить на обертовий вузол і між висновками 14 і 5 панелей МК є напруга 5 В при будь-якому куті повороту ротора двигуна щодо його статора.
Вимкнувши харчування, встановіть в панель обертового вузла МК із записаною в ньому програмою port test, спеціально призначеної для перевірки цього вузла при зупиненому двигуні. Після подачі живлення світлодіоди повинні запалюватися по черзі в послідовності від краю до центру обертається плати (шість світлодіодів, найближчих до центру, включаються одночасно), спочатку червоні, потім зелені. Якщо послідовність включення світлодіодів порушується, необхідно знайти і усунути помилки в їх монтажі. Завершивши перевірку, можна замінити в мікроконтролері тестову програму однією з доданих до статтi програм світлових ефектів і підключити до нерухомого вузлу двигун.

Програми МК PIC16F84A написані на мові С. Використовувався компілятор HI-TECH PICC. безкоштовну спрощену
версію якого HI-TECH PICC Lite можна скачати з сайту <www.htsoft.com>. Вони мають багато спільного, а розрізняються в основному масивами даних для реалізації того чи іншого світлового ефекту.

Щоб розробити такий масив, необхідно накреслити тринадцять концентричних кіл і 120 перетинають їх через кожні 3 градуси радіусів. Синтезується зображення малюють кольоровими точками в місцях перетину кіл з радіусами, кожна з них відповідає спалаху світлодіода. За зовнішньої колу розміщені спалаху світлодіодів HL1 і HL14, за наступною за нею - HL2 і HL15 і так далі. Майте на увазі, що світлодіоди на шести внутрішніх кіл можуть спалахувати тільки одночасно (червоні та зелені окремо). Фрагмент підготовленого до програмування зображення зображений на рис. 8.

Кожен байт, записується у програму, відображає стан світлодіодів на одному радіусі підготовленого зображення. Молодший розряд байта відповідає світлодіоду, найбільш віддаленою від центру, старший - групі з шести світлодіодів в центрі. Байти записують в порядку, відповідному обертанню ротора проти годинникової стрілки, починаючи з того місця, де знаходиться датчик синхронизирующих імпульсів. Для світлодіодів, керованих окремо, одиниця у відповідному розряді байта відповідає вимкненого, а нуль - включеному. Управління шести світлодіодними групами інше: при 1 в старшому розряді байта світлодіоди включені, а при 0 вони вимкнені.

Врахуйте, що інформація про те, світлодіоди якого кольору повинні бути включені, у таблиці відсутній. Колір задають програмної установкою високого або низького рівня напруги на виходах RA1 і RA2 МК. При цьому необхідно враховувати, що лінійки світлодіодів різного кольору розгорнуті у просторі на 180 градусів і займають однакове положення через пів-обороту ротора.

Всі 120 байтів необхідно записувати в пам'ять тільки для формування зображень, наприклад, написів, в яких будь-яка симетрія відсутня. При синтезі симетричних фігур обсяг таблиць можна значно скоротити. Якщо симетрія центральна, досить запрограмувати тільки її повторюваний фрагмент (наприклад, один промінь зірки), а потім протягом обороту ротора відтворити його потрібну кількість разів. Щоб створити фігуру з осьовою симетрією, наприклад "ялинку", можна запрограмувати її половину, а потім відтворити інформацію в прямий і зворотній послідовності.

Фотографії готового пристрою.


 
Для тебя
Читай