Современная электроника №5/2024

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 24 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2024 Программируемое 32- канальное светодинамическое устройство Программируемое 32- канальное светодинамическое устройство ( СДУ ) является усовершенствованным вариантом устройства , опубликованного в [1], содержит интегрированный программатор и позволяет управлять независимо каждым из 32 световых элементов гирлянды по трём соединительным линиям последовательного интерфейса . В модернизированном варианте устройства учтены все особенности работы контроллера на несогласованные линии большой длины . Такое построение СДУ позволяет наращивать число элементов с минимальными аппаратными затратами без увеличения жгута проводов и располагать гирлянду на большом удалении от основной платы контроллера . Разнообразие светодинамических эффектов не ограничено и зависит от воображения пользователя . Александр Одинец Общие сведения Светодинамические устройства ( СДУ ) находят широкое применение для эстетического оформления баров , дискотек , казино , праздничной иллю - минации , в автомобильной электрони - ке ( для управления стоп - сигнальными огнями ), а также для организации световой рекламы . СДУ с програм - мируемыми алгоритмами позволя - ют реализовать большое многообра - зие светодинамических эффектов и управлять по программе большим чис - лом световых элементов . Такое устрой - ство можно выполнить , к примеру , на одном микроконтроллере и несколь - ких регистрах , в качестве интерфейс - ных схем , для управления набором световых элементов . Но , несмотря на простоту схемотехнических реше - ний , изготовление таких устройств требует использования программа - тора . С другой стороны , применение распространённых микросхем стан - дартной логики позволяет построить полностью автономное многоканаль - ное светодинамическое устройство с интегрированным программатором , не требующее использования ника - ких дополнительных программато - ров вообще или компьютера в частно - сти . Это позволяет всего за несколько минут перепрограммировать набор светодинамических эффектов в пол - ностью автономном режиме . Приме - нение последовательного интерфейса , реализованного в данном устройстве , позволяет управлять одновременно и синхронно несколькими гирляндами световых элементов по трём сигналь - ным линиям ( не считая общего прово - да ), общая длина которых может дости - гать 100 м . В подавляющем большинстве конструкций светодинамических устройств реализовано управление каждым световым элементом непо - средственным его подключением с помощью отдельного сигнального про - водника к основной плате контролле - ра . Но , как правило , такие устройства позволяют управлять лишь небольшим числом элементов [2]. Наращивание их числа требует использования допол - нительных микросхем памяти и соот - ветствующего увеличения жгута про - водов . Это приводит к значительному усложнению как схемотехнической части , так и программного кода , необ - ходимого для « прошивки » нескольких микросхем памяти . Кроме того , в таком варианте невозможно управлять набо - ром световых элементов , удалённых от основной платы контроллера на зна - чительное расстояние . Практика повторения светодинами - ческих устройств , например [2], пока - зывает , что публикуемые прошивки , к сожалению , далеки от совершенства и содержат грубые ошибки . А ведь пользователь ожидает результатом работы устройства получить именно визуальный эффект . Поэтому такой подход к разработке программного кода напрочь отбивает желание повторять программируемые светодинамические устройства , несмо - тря на большое многообразие эффек - тов , реализуемых программным спосо - бом . Предлагаемое устройство лишено этого недостатка , и , прежде чем запи - сать в память текущую светодинами - ческую комбинацию , она отображается на контрольной линейке светодиодов , что позволяет полностью исключить возможные ошибки , которые могут быть допущены пользователем в про - цессе программирования . Решением задачи увеличения чис - ла и управления набором световых элементов , расположенным на боль - шом расстоянии от основной платы контроллера , является применение последовательного интерфейса между основной платой и гирляндой , состоя - щей из регистров , непосредственно к выходам которых и подключаются све - товые элементы . В таком устройстве передача данных в выходные регистры производится в течение очень корот - кого промежутка времени с тактовой частотой около 12,5 КГц ( при такто - вой частоте ВЧ - генератора 100 КГц ). Пакеты данных следуют друг за дру - гом с частотой около 10 Гц , что при - водит к смене светодинамических комбинаций . Поскольку время обнов - ления данных в регистрах очень мало : 80 мкс × 32 импульса = 2,56 мс , сме - на комбинаций происходит визуаль - но незаметно , что и создаёт эффект их непрерывного воспроизведения . Линия выполняется жгутом из 4 мно - гожильных проводников , включая общий провод , при длине линии до 10 метров , и жгутом из 7 многожиль - ных проводников при длине от 10 до 100 метров . Во втором случае каж - дый сигнальный проводник ( « Дан - ные », « Синхронизация », « Разре - шение индикации » ) выполняется витой парой , второй проводник кото - рой заземляется с обеих сторон линии , и после этого все проводники объеди - няются в один жгут . Как известно , многократные отра - жения сигнала , возникающие в длин - ных несогласованных линиях , а также интерференционное взаимодействие двух сигнальных линий , входящих в один жгут , при определённых услови - ях могут привести к ошибкам в переда - че данных , что в случае светодинами - ческой системы означает нарушение эстетического эффекта . Это наклады -