Контроллер для стробоскопов своими руками

Стробоскоп своими руками на 10 эффектов

Представляю автомобильный стробоскоп, хотя его можно не только на автомобиле применять, но и на мотоцикле, велосипеде, в общем везде, где пожелает душа и позволит фантазия. Представлено 2 варианта исполнения: более дешевый на биполярных транзисторах и более дорогой, но мощный вариант на полевых транзисторах. Главное различие, как указано, это допустимая мощность нагрузки. В первом случае у нас будет около 10 Вт допустимой нагрузки на канал, во втором 45 Вт и более (больше 45 Вт на канал не нагружал для проверки, но при такой нагрузке теплового нагрева ключевых элементов не было совсем).

Итак 2 схемы устройства:

Первая на полевых транзисторах:

И вторая на биполярных транзисторах:

Конструкция представляет собой микроконтроллер, управляющий силовыми ключами. Микроконтроллер можно использовать как в DIP корпусе, таки в SMD, однако на печатной плате предусмотрена установка только для SMD корпуса микроконтроллера. 1024 байта памяти микроконтроллера использованы полностью, поэтому количество эффектов ограничено 10, а жаль. В качестве силовых ключей можно использовать в первом варианте любые n-канальные полевые транзисторы с логическим управлением. Что это значит? У таких полевых транзисторов открывающие напряжения связаны с логическими уровнями, т.е. им достаточно на затвор подать 5 В, чтобы канал надежно открылся (пример выбора транзистора IRFZ44 и IRLZ44n: в данном случае IRLZ44n является полевым транзистором с логическим управлением, на что указывает буква l в названии, это то, что нам нужно для замены, IRFZ44 тоже подойдет, но будет чуть-чуть хуже, т.к. ему требуется подать большее напряжение для полного открытия, хотя работать тоже будет, просто сопротивление канала будет больше значения из даташита, а это значит, при бОльших токах больше будет греться). Чтобы ограничить ток заряда затвора, ставим ограничивающие резисторы R2, R3, чтобы не рисковать выбить вывод микроконтроллера. Резисторы R4, R5 необходимы, чтобы при отсутствии логической единицы прижимать затвор полевого транзистора к земле для надежного закрытия. Кнопку можно использовать абсолютно любую. На печатной плате кнопка дублируется двумя штырьками для возможности использования выносной внешней кнопки. Биполярные транзисторы можно использовать любый N-P-N структуры с запасом по мощности. Резистор R1 необходим для предотвращения сбоев работы микроконтроллера. Если не использовать этот резистор, на выводе reset могут появляться случайные помехи, из-за которых МК может презапускаться. Стабилизатор напряжения можно использовать любой на 5 В линейный (7805 или КР142ЕН5А) или заменить на импульсный преобразователь напряжения, при этом придется изменить немного и печатную плату (например MC34063 или LM2576 (LM2596)).

Чтобы прошить микроконтроллер, необходимо либо использовать отдельную планку для прошивки перед запаеванием на печатную плату, либо временно подпаяться к контактам на печатной плате стробоскопа. Программатор можно использовать любой, поддерживающий ISP программирование (например, USBasp или USBtiny). После прошивки устройство не требует никаких настроек или калибровок, работает сразу. Для прошивки необходимо установить fuse биты, новичкам советую использовать шестнадцатиричную форму (HIGH, LOW), чтобы не напортачить с галочками:

• 10 режимов: 1) горит 1 канал, 2) горит 2 канал, 3) горят оба канала (режим для ДХО), 4) моргают оба канала, 5) моргание 1 + 1, 6) 3 + 3, 7) 5 — пауза — 5, 8 ) короткое моргание обоих каналов, 9) бегущий огонь 2 канала в обе стороны, 10) быстрое непрерывное моргание каналов, 11) ничего не горит
• сохранение последнего использовавшегося режима перед выключением питания
• защита кнопки от дребезга и случайного и короткого нажатия (нужно удерживать кнопку примерно 0,85 секунды и смена эффекта происходит только после отпускания кнопки)
• напряжение питания 7,5 — 15 В
• малый размер печатной платы — примерно 3 х 3 см для варианта на биполярных транзисторах и 3 х 4 см для варианта на полевых
• простая и функциональная конструкция
• управление одной кнопкой

Сохранение последнего использовавшегося реализовано путем сохранения переменной, отвечающей за номер эффекта, в энергонезависимую память EEPROM микроконтроллера при выборе нужного эффекта. При подачи напряжения одним из первых дел считывается память EEPROM и определяется последнее состояние переменной:

Внешний вид готового устройства:

Конструкция и прошивка проверены в работе: багов и лагов не замечено. Любители китайской продукции в данном случае курят в сторонке, т.к. сравнительная стоимость данного устройства будет меньше и, что самое главное, более функциональная по сравнению с аналогами. Собрать такую схему у среднего радиолюбителя получится быстрее, чем сходить в магазин за китайским аналогом

К статье прилагаются файлы печатной платы, HEX файл прошивки микроконтроллера и проект Proteus, а также видео работы стробоскопа.

Источник

2 простые схемы для изготовления автомобильного стробоскопа

Процесс регулировки начального момента зажигания в значительной мере упрощается при использовании специальных устройств. В основе их работы лежит стробоскопический эффект. Смысл этого физического явления заключается в следующем: если осветить движущийся объект короткой световой вспышкой, то возникнет визуальная иллюзия, что он остался в том же положении, в котором его застала эта вспышка.

Сделать своими руками стробоскоп на светодиодах очень просто. Есть схемы простых устройств, повторить которые сможет даже малоопытный радиолюбитель.

Светодиодный стробоскоп на таймере NE555

Главным компонентом в данной схеме стробоскопа является интегральный таймер NE 555. Это распространенная микросхема часто используемая в электронных самоделках.

В качестве светового излучателя применена готовая сборка из шести светодиодов от китайского фонарика.

Потенциометром Р1 задается время пауз между импульсами, которые подаются на VT1. Открываясь в момент подачи сигнала, полевой транзистор «зажигает» стробоскоп.

Следует учитывать, что в момент вспышки, ток, проходящий через излучатель, превышает два ампера. Это обстоятельство заставляет использовать ограничительный резистор с мощностью рассеивания не менее 2Вт. Поводов для беспокойства относительно выхода из строя светодиодов нет. Сверхкраткое время работы в подобных режимах не причинит урон полупроводникам.

Вместо транзистора, указанного на схеме, можно применять его ближайшие аналоги: IRFZ44, IRF3205, КП812Б1 и другие.

Требования к диоду VD1 – высокое быстродействие. 1N4148 с успехом заменяется отечественным вариантом КД522. Также хорошо подойдут любые диоды Шоттке.

Емкость конденсаторов можно увеличивать на один порядок. Это никак не отразится на работоспособности схемы.

Вот так выглядит собранный прибор, с тремя сверхмощными светодиодами.

Стробоскоп в сборе

Небольшое количество деталей позволяет выполнить стробоскоп из светодиодов навесным методом или при помощи специальных монтажных панелек. Если в процессе пайки не будет допущено ошибок, схема заработает сразу, без дополнительной наладки.

Стробоскоп на ШИМ-контроллере TL494

Другая вариация сбора своими руками автомобильного стробоскопа на светодиодах построена на базе драйвера ШИМ TL494. Стоимость микросхемы лежит в пределах 10 – 20 рублей за штуку, поэтому дефицитной ее не назовешь. Кроме этого, извлечь требуемый компонент можно из старого блока питания ATX от персонального компьютера.

Как и в предыдущем случае, излучателем управляет MOSFET-транзистор. Здесь он может быть любого типа, отвечающего двум требованиям:

• Номинальный ток – от 2А;
• внутренняя структура – N-типа.

Примеры подходящих полевиков: AP15N03GH или IRLZ44NS.

Подстроечным резистором VR1 устанавливается скважность работы (длительность вспышек), а VR2 – их частота. Удобнее применять потенциометры с линейной зависимостью, так процесс настройки выполнять гораздо проще.

Источником света на данной схеме стробоскопа выступает один мощный светодиод. Чтобы подключить 12 вольтную светодиодную ленту, резистор R6 необходимо удалить, установив вместо него перемычку.

Остальные элементы схемы светодиодного стробоскопа могут быть любыми с указанными номиналами.

Печатная плата устройства

Минимизировать размер конструкции можно с помощью SMD-компонентов. Некоторые начинающие радиолюбители стараются избегать их применения, считая, что монтаж мелких деталей слишком трудозатратен. И напрасно! Немного практики поможет без труда справиться с этой задачей. Зато результат станет отличной наградой за проявленное терпение.

Образец реализации печатной платы светодиодного стробоскопа показан на рисунке.

Здесь применен двухсторонний метод разводки. Сверху устанавливаются крупные радиоэлементы: микросхема, клеммники и электролитические конденсаторы, снизу резисторы и конденсаторы типоразмера 1206, светодиоды типоразмера 0805, MOSFET-транзистор в корпусе DPAK. Регулирующие резисторы заменены на подстроечные. Это было сделано для уменьшения конструкции.

Внешний вид платы готового устройства с обоих ракурсов представлен ниже. Для переноса на фольгированный текстолит рисунка с дорожками, применялся метод ЛУТ. Травление производилось в водном растворе хлорного железа.

При желании своими руками повторить схему стробоскопа на светодиодах, можно воспользоваться проектом для трассировщика Sprint Layot, изменив его при необходимости по собственным потребностям. Скачать файл проекта.

Рассмотрение в статье схемы стробоскопов отличаются простотой и низкой стоимостью электронных компонентов. Общая стоимость материалов обойдется в десятки раз меньше, если приобретать готовый стробоскоп на светодиодах. Кроме того, пользоваться самодельным прибором намного приятнее, а полученный в процессе работы опыт незаменим и бесценен.

Источник

LED СТРОБОСКОП НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Проект представляет собой простой стробоскоп для управления светодиодами высокой мощности. Выходной драйвер обеспечивает ограничение тока, подходящее для использования либо со светодиодами 350 мА / 1 Вт, либо со светодиодами 700 мА / 3 Вт, но можно с небольшой доработкой подключить и более мощные. Четыре перемычки обеспечивают возможность изменения ширины импульса, интервала повтора строба и одиночной или двойной стробоскопической вспышки. Также имеется вход запрета стробоскопа, который можно использовать для остановки импульса с помощью переключателя. Готовый код имеет тайминги по умолчанию, которые легко настраиваются путем редактирования значений в EEPROM PIC во время программирования.

Схема стробоскопа на микроконтроллере PIC

В схеме предусмотрена функция стробоскопа с возможностью выбора режимов работы перемычкой. Прошивка обеспечивает точное управление выходным импульсом строба, в то время как вход запрета позволяет внешнему сигналу или переключателю запрещать работу.

Интервал стробирования можно настроить с помощью 4 перемычек на 1, 2, 3 или 4 секунды; время включения строба 30 мс или 100 мс, а также одиночный или двойной стробоскопический импульс. Данные хранятся в PIC EERPOM и могут быть настроены по мере необходимости.

Светодиоды высокой мощности нуждаются в питании от источника тока, чтобы поддерживать постоянный фиксированный ток через светодиод. Здесь использовался простой линейный ограничитель тока на Q1 и Q2. Поскольку светодиод управляется очень короткими импульсами и относительно длинными интервалами между ними, средняя рассеиваемая мощность мала, и ни светодиод, ни выходной MOSFET не требуют радиаторов.

Резисторы R2 + R3 устанавливают ограничение по току. При R2 = 1 Ом и перемычке для R3 ток установлен на 700 мА. Использование резистора 1 Ом для R2 и R3 (всего 2 Ом) устанавливает ограничение на 350 мА.

LED подключается между положительным источником питания и стоком полевого МОП-транзистора Q2 логического уровня. Исток Q2 подключается к земле через R2 + R3. Когда Q2 включается, ток, проходящий через резисторы R2 + R3, вызывает падение напряжения на них. Закон Ома V = I x R. База Q1 подключена к резисторам, и когда напряжение достигает примерно 0,7 В, Q1 начинает включаться. Коллектор Q1 подключен к затвору Q2, так что при включении он подтягивает напряжение на затворе Q2 к земле, что начинает отключать Q2. Это устанавливается в точке, где постоянный ток проходит через R2 / R3. Светодиод может быть установлен на печатной плате или вне платы через разъем CN3. Конденсатор C1 используется для развязки шины питания 5 В. Конденсаторы C2 и C4 требуются стабилизатору напряжения для стабилизации выхода. В оригинальной конструкции используется стабилизатор LDO LM2931-5.0, разработанный для автомобилей. Он выдерживает подключение с обратной полярностью и скачки напряжения 60 вольт на входе. Конечно можете заменить на другие, например 78L05. Если используете 78L05, минимальное входное напряжение должно составлять 7,5 В.

Вольтаж должен быть в пределах от 5,5 до 9 вольт. Блок питания должен обеспечивать ток свыше 700 мА, поэтому подходит любой БП с номиналом 1 А или больше. Можете использовать батареи для питания схемы, но они должны будут обеспечивать высокие токи, необходимые для светодиода. Перезаряжаемые литиевые аккумуляторные батареи на 7,2 В, используемые с радиоуправляемыми моделями, идеально подходят для этого стробоскопа.

Вход GPIO5 в PIC функционирует как запрет стробоскопа. Когда на входе удерживается низкий уровень, выход строба запрещается. Если не нужна эта функция, можете убрать резисторы R5 и R6 и оставить контакт отключенным.

Перемычки выбора режима

Режимы работы стробоскопа выбираются с помощью блока перемычек JP1. Если создаете стробоскоп для конкретного устройства, то можете захотеть подключить входы к земле по мере необходимости, а не вставлять коннектор перемычек.

Конструкция будет работать со светодиодами 350 мА или 700 мА. Если используется светодиод 350 мА, установите в R2 / R3 резисторы 1 Ом, 0,25 Вт, 1%. Если используется светодиод на 700 мА, замените один из резисторов перемычкой и используйте резистор 1 Ом, 0,6 Вт и 1% для другого.

Нет необходимости использования радиаторов на светодиодах и выходном полевом МОП-транзисторе за счет очень короткого рабочего цикла. Важно не позволять светодиоду оставаться включенным постоянно либо из-за неисправности, либо из-за изменения на максимум ширины импульса / частоты повторения.

Вы можете подключить до трех светодиодов последовательно, используя CN3 для внешнего подключения. Входное напряжение блока питания должно быть больше суммы прямых напряжений светодиодов +1 вольт. Например если используете два белых светодиода с прямым напряжением 3,6 вольт, входное напряжение источника питания должно быть: 2 x 3,6 вольт + 1 вольт = 8,2 вольт. В этом случае идеально подойдет источник питания на 9 вольт. Для трех последовательно соединенных светодиодов используйте блок питания на 12 В.

Типы полевых МОП-транзисторов

Эта схема разработана на основе полевого МОП-транзистора с логическим уровнем Q2, который имеет пороговое напряжение затвора около 2,5 В. Стандартные МОП-транзисторы без логического уровня с более высокими пороговыми напряжениями затвора не могут включиться в достаточной степени, чтобы обеспечить ток 700 мА для светодиода. Хотя светодиод будет гореть и может казаться очень ярким, он не будет работать при желаемом токе 700 мА.

Тестировалась схема с STP36NF06L, STP20NF06L и NTD5867NL. NTD5867NL поставляется в корпусах IPAK-369D со сквозным отверстием и DPAK smd, поэтому не подходит для компоновки данной печатной платы.

Режимы работы стробоскопа

Ширина импульса, интервал и режим строба выбираются пользователем с помощью блока перемычек JP1. Есть два режима стробирования, одиночный и двойной импульс. Двойной режим имеет (по умолчанию) время паузы 175 мс между двумя импульсами. Как показано на диаграмме, интервал измеряется от конца одной группы импульсов до начала следующей группы.

Все таймеры для ширины импульса, интервала и двухрежимного интервала настраиваются путем редактирования значений в EEPROM PIC перед записью HEX в PIC. Это легко сделать, просто загрузите HEX-файл из раздела загрузки прошивки в приложение-программатор. Отредактируйте значения в EEPROM, как показано ниже, а затем запишите код и данные EEPROM в PIC.

Предположим, нужна ширина импульса 40 мс (40 x 1 мс) и интервал 1,3 секунды (13 x 100 мс), установим данные в адресе от 00 до 28 (40 десятичных = 28 шестнадцатеричных). Для интервала 1,3 секунды измените данные в адресе 03 на 0D (13 десятичное = шестнадцатеричное 0D).

Значения, показанные в приведенном примере, являются значениями по умолчанию при загрузке прошивки. Если не измените их, схема будет использовать эти тайминги.

Преобразование десятичных значений в шестнадцатеричные

В зависимости от программатора значения, которые нужно ввести, вероятно, будут в шестнадцатеричном формате. Самый простой способ преобразовать десятичные значения в шестнадцатеричный — через Google. Префикс 0x в результате просто говорит, что значение является шестнадцатеричным.

Прошивка контроллера

С этой схемой можно использовать микроконтроллер PIC 12F629 или 12F675. Один и тот же код прошивки используется с любым из них. Загрузите необходимые файлы из архива. Файл HEX готов к программированию прямо в PIC. Файл asm — это исходный код, который можете изменить или просто просмотреть как он работает.

Сборка стробоскопа

Когда соберете плату в соответствии со схемой, подключите питание к плате и проверьте напряжение между контактами 1 и 8 разъема IC1. Должно быть от 4,9 до 5,1 вольт, если не будет работать — выясните причину и устраните неисправность.

Светодиод припаян к медной стороне печатной платы. Убедитесь, что клеммы анода и катода правильно подключены. Не смотрите прямо на светодиод при тестировании и эксплуатации. Интенсивный световой поток может повредить глаза.

А это полностью собранная плата с питанием, подключенным к CN1, и герконовым переключателем, подключенным к входу блокировки стробоскопа CN2.

Для схемы светодиодного стробоскопа в идеале требуется источник питания постоянного тока в диапазоне от 5,5 до 9 вольт и рассчитанный на 1 ампер или более. С указанным регулятором LDO можете использовать 4 батареи AA большой емкости по 1,5 В (не перезаряжаемые NiMH, поскольку выходного напряжения 4,8 В недостаточно для правильной работы). Схему более сложного стробоскопа с ЖК дисплеем смотрите по ссылке.

Источник