Современная электроника №1/2024

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 40 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2024 Контроллер стоп - сигнальных огней Контроллер автомобильных стоп - сигнальных огней представляет собой светодинамическое устройство , формирующее в определённой последовательности несколько эффектов « бегущего огня » и « бегущей тени » и позволяющее управлять по четырём линиям последовательного интерфейса несколькими стоп - сигнальными огнями . Реализация светодинамических эффектов значительно лучше привлекает внимание и способствует повышению безопасности дорожного движения . Применение последовательного интерфейса позволяет ограничиться только одной платой контроллера , что позволяет управлять одновременно и синхронно несколькими стоп - сигнальными габаритными огнями . Александр Одинец ( г . Минск , Беларусь ) Общие сведения Контроллер реализован полностью на КМОП - микросхемах стандартной логики серии КР 1564 и относится к све - тодинамическим устройствам с фик - сированными алгоритмами . Полно - стью аппаратное решение исключает возможные зависания и сбои в работе устройства в широком диапазоне тем - ператур окружающей среды , что имеет большое значение при эксплуатации в автомобиле . Устройство аппаратно полностью совместимо с программи - руемым контроллером , рассмотрен - ным в [1]. Возможно также примене - ние в качестве управляющего блока контроллера с интегрированным ( вну - трисхемным ) программатором [2], что предлагает возможность перепрограм - мирования последовательности свето - динамических эффектов по желанию пользователя в автономном режиме . Классическая архитектура светодина - мического устройства предусматривает непосредственное подключение каждого светового элемента к основной плате кон - троллера с помощьюотдельного сигналь - ного проводника . Такие устройства [3], как правило , позволяют управлять лишь небольшим числом элементов , обычно не превышающим восьми . Наращивание их числа требует использования допол - нительных микросхем памяти и соот - ветствующего увеличения числа прово - дников , входящих в жгут . Это приводит к значительному усложнению как схе - мотехнической части , так и программ - ного кода , необходимого для прошивки нескольких микросхем памяти . Кро - ме того , в таком варианте невозможно управлять набором световых элементов , удалённых от основной платы контрол - лера на значительное расстояние . Для управления большим числом световых элементов , расположенных на удалении от основной платы кон - троллера , можно использовать соеди - нительную линию , представляющую собой последовательный интерфейс между основной платой и блоками выходных регистров , которые явля - ются управляющими для матрицы из 128 световых элементов . В простейшем случае в системе может быть два стоп - сигнальных габаритных огня , каждый из которых представляет собой матри - цу 8×16 из 128 сверхъярких красных светодиодов . Матрица светодиодов и управляющая плата выходных реги - стров устанавливается в корпус из ударопрочного полистирола с крас - ным светофильтром . Применение сверхъярких светодиодов обеспечива - ет высокую яркость и хорошую види - мость даже при прямом солнечном свете . Управляющие блоки выходных регистров подключаются к основной плате контроллера с помощью жгута из четырёх проводников , в состав которого входят : « Данные », « Синхронизация », « Разрешение » и « Общий ». Проводник « Питание +12 В » в жгут не входит и выполняется отдельно многожильным проводом сечением не менее 1 мм 2 . В такой светодинамической системе передача данных в выходные регистры производится в течение очень короткого промежутка времени с тактовой часто - той около 12,5 кГц ( при тактовой частоте ВЧ - генератора 100 кГц ). Пакеты данных следуют друг за другом с частотой около 10 Гц , что приводит к смене светодина - мических комбинаций . Поскольку время обновления данных в регистрах очень мало : 80 мкс × 16 импульсов = 1,28 мс , смена комбинаций происходит визуаль - но незаметно , что и создаёт эффект их непрерывного воспроизведения . При длине от 10 до 100 метров сигнальные проводники (« Данные », « Синхрониза - ция », « Разрешение индикации ») выпол - няются витыми парами , второй прово - дник которых заземляется с обеих сторон линии . При длине до 10 метров сигналь - ная линия выполняется жгутом из четы - рёх проводников , включая « общий ». Эффекты влияния длинных несогла - сованных линийначинают проявляться , когда времена задержек распространения сигнала вдоль линиии обратно начина - ют превосходить длительность фронтов нарастания и спада сигнала . Любые несо - ответствиямежду эквивалентным сопро - тивлениемлиниии входным сопротивле - ниемлогического элемента на приёмной стороне линииили выходного сопротив - ления драйвера на передающей сторо - не приводят к многократному отраже - нию сигнала . Типовое значение времён нарастания и спада фронтов сигнала для микросхем серии КР 1564 составля - ет менее 5  нс , поэтому эффекты влия - ния длинных несогласованных линий начинают проявляться при её длине в несколько десятков сантиметров . Зная характеристики линии переда - чи , такие как полная входная ёмкость и удельная ёмкость на единицу дли - ны , можно вычислить время задержки распространения сигнала по всей дли - не линии . Типовое значение времени задержкираспространения сигнала обыч - но составляет 5…10 нс / м . Еслидлина сое - динительнойлиниидостаточно велика и длительностьфронтов нарастания и спа - да сигнала достаточно мала ( т . е . высока крутизна ), несоответствие эквивалент - ного сопротивления линии и входного сопротивления логического элемента на приёмной стороне создаёт отраже - ние сигнала , амплитуда которого зави - сит от мгновенного значения напряже - ния , приложенного ко входу элемента , и коэффициента отражения , который , в своюочередь , зависит от эквивалентного сопротивления линии и входного сопро - тивления входного логического элемента . Иллюстрации в высоком разрешении доступны в электронной версии