HRP-N3 - серия источников питания с максимальной пиковой мощностью в 350% от MEAN WELL

Программируемый контроллер с ДУ для интерактивного управления светодиодными лентами. Часть 1 - Спецификация и принципиальная схема

Boris Landoni

open-electronics.org

С тех пор, как было положено начало серийному производству белых светодиодов высокой яркости, и цена их стала доступной, началась эра светодиодного освещения, и процесс этот уже необратим. Эффективность светодиодов (выражающаяся в лм/Вт) значительно выше, чем у почти всех традиционных ламп (за исключением мощных натриевых газоразрядных ламп для уличного освещения, непригодных для закрытых помещений), а их стоимость заметно снизилась по сравнению с прошлыми годами. На сегодняшний день, благодаря инновационным технологиям в производстве, как их, так и электронных компонентов, светодиоды можно считать очень надежными приборами с оптимальным соотношением светового потока и размера.

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Как и в традиционных осветительных лампах (по крайней мере, флуоресцентных и неоновых), в белые светодиоды на этапе производства закладываются определенные характеристики, задающие цветовою температуру излучения. Это важнейшая характеристика, от которой зависит то, насколько комфортно вы будете ощущать себя в интерьере, освещаемом светодиодными лампами, лентами или светильниками. Цветовая температура измеряется в градусах по шкале Кельвина (К) и может быть в диапазоне от «теплый белый» (от 3000 К) до «холодный белый» свет (от 6000К). Именно по этой причине при переходе на светодиодное освещение в быту необходимо внимательно изучать характеристики ламп.

Еще одна проблема возникает при использовании светодиодов, если вы хотите изменять оттенок белого в зависимости, скажем, от настроения или вкуса в тот или иной момент, или даже просто, чтобы удовлетворить пожелания гостей. В этом случае вам потребуется создать систему, которая позволяет варьировать оттенки излучаемого света. Каждый отдельный светодиод, как вы поняли, имеет свою цветовую температуру, которая не может быть изменена. Но и в этом случае есть решение: использовать одновременно светодиоды с теплым и холодным белым свечением, смешивая их свет в разных пропорциях.

Рассматриваемых контроллер (Рисунок 1) представляет собой электронную схему независимого ШИМ управления двумя группами светодиодов или светодиодных лент теплого и холодного белого свечения, с помощью которого пользователь может индивидуально варьировать световой поток двух светодиодных источников и получить освещение, представлящее собой смесь холодного и теплого белого цвета, с заданным оттенком.

Программируемый контроллер с ДУ для интерактивного управления светодиодными лентами
Рисунок 1. Программируемый контролер для управления светодиодами
или светодиодными лентами.

Спецификация контроллера:

  • Напряжение питания контроллера: 12/24 В;
  • Напряжение питания светодиодов (светодиодных лент): 12/24 В;
  • Максимальный ток: 2 А/канал;
  • Дистанционное управление по радиоканалу: кодер-декодер MM53200;
  • Сохранение и восстановление последней конфигурации;
  • Поддерживаемые функции: регулировка яркости (диммер), вкл/выкл.;
  • Независимое управление двумя группами светодиодов (светодиодными лентами) с общим анодом.

Принципиальная схема

В состав системы входит схема управления светодиодами на микроконтроллере компакнии Microchip серии PIC16F876A, модуль беспроводного приемника диапазона 433.92 МГц и 4-канальный передатчик с амплитудной модуляцией. С помощью передатчика можно индивидуально управлять двумя каналами светодиодов, увеличивая или уменьшая их яркость. Принципиальная схема изображена на Рисунке 2.

Схема контроллера с ДУ для интерактивного управления светодиодными лентами
Рисунок 2. Принципиальная схема контроллера (приемник).

Ввиду того, что передатчик представляет собой стандартное коммерческое решение на микросхеме UM3750 (эволюция классического кодера-декодера MM53200 с 12-битным бинарным кодированием), мы не будем рассматривать его в статье, а сосредоточимся на приемнике/контроллере.

Контроллер состоит из комбинации гибридного РЧ приемника AC-RX2 компании Aurel, настроенного на частоту 433.92 Мгц, и микроконтроллера (МК), выполняющего роль дешифратора кода передатчика. МК генерирует два независимых ШИМ сигнала, которые подаются на затворы силовых N-канальных MOSFET ключей, работающих в режиме обогащения. Поскольку транзисторы включены по схеме с общим истоком, данное решение применимо для управления светодиодными лентами с общим анодом. Оба выходных канала контроллера снабжены светодиодами индикации активности с соответствующим токоограничительными резисторами: по схеме для канала OUT1 светодиод LD2, для канала OUT2 – LD3. Полный список использованных компонентов приведен в Таблице 1.

Пример компоновки элементов на печатной плате изображен на Рисунке 3, внешний вид платы контроллера – на Рисунке 4.

После подачи питания на схему микроконтроллер инициализирует порты ввода вывода:

  • Порт RC3 настраивается как вход без подтягивающего резистора и служит для захвата выходных данных радиомодуля U2;
  • Порты RB2, RB3, RB4, RB5, RB6, RB7 настраиваются как входы с подтягивающим резистором, к которым подключен DIP переключатель DS1;
  • Порт RB0 устанавливается как выход, к нему подключен светодиод индикации состояния и режима работы;
  • Порты RC1 и RC2 настраиваются как выходы ШИМ, которые управляют затворами транзисторов.

Гибридный радиомодуль U2 AC-RX2 (AM-приемник) в своем составе имеет усилитель сигнала антенны (обеспечивающий чувствительность –106 дБ), сверхрегенеративный приемник, настроенный в заводских условиях на частоту 433.92 МГц, радиочастотный фильтр и амплитудный демодулятор. Выходной каскад модуля образуют схема формирователя прямоугольных импульсов с цифровым компаратором (уровни ТТЛ) и низкочастотный усилитель выходного сигнала AM демодулятора.

Приемник после получения радиочастотного сигнала демодулирует его, выделяет компоненту данных и преобразует ее в последовательность ТТЛ импульсов на выходе 14. Микроконтроллер получает данные, записывает их в ОЗУ и затем анализирует и, в первую очередь, из множества сигналов, получаемых из эфира, распознает данные, совместимые с форматом кодирования UM3750. Далее проверяется соответствие полученного кода образцу, который был записан во время процедуры самообучения. В противном случае данные удаляются из ОЗУ, и микроконтроллер готовится к приему новых данных.

Процедуру записи команд (обучения приемника) мы рассмотрим во второй части статьи, на данном этапе нам достаточно знать, что такая возможность имеется. Используя такой подход, вы сможете адаптировать систему к двум типам передатчиков на микросхеме UM3750 (или MM53200 / UM86409) или Holtek HT-12, а также сможете управлять схемой, используя два разных передатчика.

Теперь давайте посмотрим, что произойдет, если принятый сигнал содержит один из кодов, сохраненных в EEPROM микроконтроллера: в этом случае будет выполняться подпрограмма управления встроенным ШИМ модулем. После включения питания микроконтроллер генерирует ШИМ сигнал с коэффициентом заполнения 50 (если вы не включили функцию восстановления последней конфигурации). Если полученный код определен и совпадает, например, с сохраненным кодом для кнопки увеличения яркости канала OUT 1, значение коэффициента заполнения ШИМ, предназначенного для канала OUT 1, увеличивается пропорционально времени нажатия кнопки на пульте ДУ; если определена команда уменьшения яркости – значение коэффициента заполнения соответствующего ШИМ уменьшается. Такая последовательность работы справедлива для ШИМ модуля, управляющего каналом OUT2. Как вы догадались, эти операции соотвествуют режиму диммирования. Если длительность декодированного кода менее 1 секунды, то выполняется функция включения/выключения соответствующего канала. Проверка длительности кода выполняется программно.

Программируемый контроллер с ДУ для управления светодиодными лентами. Компоновка элементов
Рисунок 3. Пример компоновки элементов на печатной плате.
 
Внешний вид платы программируемого контроллера.
Рисунок 4. Внешний вид платы программируемого контроллера.
 
Таблица 1. Список использованных компонентов
Обозначение
в схеме
Номинал/
наименование
Примечание
R1, R2 1 кОм  
R3, R5, R6 4.7 кОм  
R4 470 Ом  
C1, C3, C5 100 нФ  
C2 470 мкФ 35 В  
C4 220 мкФ 16 В  
C6, C7 22 пФ  
D1 1N4148  
LD1, LD2, LD3 Светодиод 3 мм, зеленый
U1 PIC16F876A-I/P  
U2 AC-RX2  
U3 7805  
Q1 Кварц 4 МГц  
DS1 DIP-переключатель 6 позиций
T1, T2 P36N06  

Часть 2 – Настройка и программирование контроллера, прошивка МК.

open-electronics.org

Перевод: Vadim по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: The perfect Remote, Programmable, Controller for interactive LED strips. Part 1 - Specification and Schematic

Электронные компоненты. Бесплатная доставка по России
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя