Филин из страшного леса
Задача При подготовке спектакля-сказки возникла необходимость изготовить макет филина с внезапно вспыхивающими и медленно гаснущими в темноте желтыми глазами. Питание устройства - автономное, команда на включение "глаз" подается дистанционно (беспроводная связь). Техническое решение В качестве управляющего устройства выбран микроконтроллерный блок Arduino Duemilanove с процессором Atmega 328. Дистанционное управление осуществляется при помощи инфракрасного пульта ДУ, приемный датчик установлен на макете филина. Глаза собраны из желтых светодиодов размером 5x5 мм, снятых со светодиодной ленты рабочим напряжением 12v. Токоограничительные резисторы для монтажа на печатную плату (SMD) сняты с той же ленты. Каждый корпус светодиодной матрицы состоит из трех светодиодов. В схеме они включены последовательно с токоограничительным резистором так, чтобы рабочее напряжение глаз филина составило 12 вольт.
Микроконтроллер Arduino в режиме широтно-импульсной модуляции (PWM) подключен к четырем мощным транзисторам в ключевом режиме. Ключи управляют яркостью соответствующих цепей глаз филина. Каждый глаз состоит из центрального светодиода и трех концентрических шестиугольников, каждый из которых управляется своим ключом. Это позволило усилить эффект затухания яркости постепенным отключением светодиодов от центра к периферии глаза.
Ключевые каскады собраны на транзисторах TIP132. Если ожидается работа в тяжелых условиях (например, при повышенной температуре окружающего воздуха), транзистор, управляющий внешним кругом светодиодов, желательно установить на радиатор. Конструкция Микроконтроллер, ключи и светодиоды составляют единый блок, к которому подключен инфракрасный датчик системы дистанционного управления. Глаза филина собраны из желтых светодиодов от стандартной светодиодной ленты 5х5 мм, смонтированных на двусторонней печатной плате. Балластные SMD-резисторы, используемые для ограничения тока через светодиоды, сняты с той же ленты. Для питания устройства использованы Ni-Cd аккумуляторы 2700 ма/час х 1.2 вольт (8 шт.) Напряжение питания светодиодной цепи ниже номинальных 12 вольт, при этом яркость свечения "глаз" уменьшилась незначительно. Аккумуляторы и блок управления с ключевыми каскадами размещены внутри макета филина. Тумблер включения питания и синий светодиодный индикатор размещены рядом с аккумуляторами в нижней части макета через разъем типа "Крона", что позволяет оперативно заменять аккумуляторный блок целиком или (в крайнем случае), использовать батарейку "Крона" вместо аккумуляторов. Правильно собранное устройство не требует настройки. Если используется пульт дистанционного управления другого типа, достаточно изменить управляющие коды клавиш в списке переменных программы. Алгоритм работы и программа для Arduino После включения питания устройства программа начинает непрерывно опрашивать состояние фотодатчика, и при получении кода управления дешифрует его. Кодов включения - два (кнопки "вверх" и "o'key"). Это сделано для удобства работы с пультом управления в темноте. При нажатии на одну из кнопок на пульте, светодиоды ярко вспыхивают, две секунды находятся в режиме максимальной яркости, а затем яркость центральных светодиодов плавно уменьшается до нуля. После отключения центра глаз начинает уменьшаться яркость второй цепи, за ней третьей и, наконец, четвертой (внешней). Время задержки для каждой из цепей различно - вторая цепь затухает вдвое дольше, чем центральные светолиоды, третья - вчетверо, внешяя - в восемь раз медленнее. В случае необходимости, времена задержки включения и отключения светодиодов легко изменить в тексте программы. Преобразование яркость - код модуляции (PWM) реализуется программно и имеет логарифмическую зависимость (64 ступени), приблизительно соответствующую кривой яркости светодиодиодов. Программа логарифмического преобразования взята из книги Arduino Phisical Computing fur Bustler, Designer & Geeks (Manuel Odendahl, Julian Finn, Alex Wengler) Для удобства контроля заряда аккумуляторов в программе предусмотрена возможность измерения и индикации напряжения питания. При нажатии на кнопку "power" на пульте дистанционного управления внутренний аналогово-цифровой преобразователь микроконтроллера Arduino (через делитель напряжения R1/R2) измеряет напряжение на аккумуляторе. В зависимости от величины напряжения питания, программа включает центральные светодиоды "глаз" филина несколько раз. Число импульсов приблизительно соответствует напряжению аккумуляторной батареи в процентах - от 100% (десять импульсов) до 20% (два импульса). Если напряжение упало ниже критического (ниже 8 вольт), "глаза" мигнут только один раз. Перед началом спектакля желательно, чтобы напряжение на аккумуляторах было не ниже 40% Для работы программы потребуется установка в папку "library" IDE-оболочки для Arduino дополнительной библиотеки IRRemote.
Ссылки по теме |
