Микроконтроллер в светодиодном фонаре

Читать все новости

Схема фонаря показана на рисунке. На полевом транзисторе VT1, дрос­селе L1, диоде VD1 и конденсаторе С4 собран повышающий преобразователь, управляющие импульсы для которого вырабатывает микроконтроллер DD1. С подвижного контакта подстроенного резистора R1 снимают и подают на вход АЦП микроконтроллера часть напряже­нии питания для его контроля. Кнопкой SB1 включают фонарь и регулируют яркость его свечения. Пять светодио­дов EL1—EL5 включены последовательно. Чтобы открыть их, напряжения 3.7 В, поступающего через диод VD1, когда преобразователь не работает (микро­контроллер DD1 находится в спящем режиме), для этого явно недостаточно, поэтому отключение светодиодов от источника питания не предусмотрено.

Если нет ограничений по габаритам платы, вместо микроконтроллера ATtiny13A-SU можно установить ATtiny13A-PU, а примененный в ори­гинале малогабаритный дроссель LQH43CN221K типоразмера 1812 для поверхностного монтажа заменим на RLB0712 с проволочными выводами. Его индуктивность может находиться в пределах 100...220 мкГн. Вместо диода MBR0540 подойдёт отечественный КД212А, а вместо полевого транзистора BSS13LT1G – 2N7002 или IRLR2905.

Программа микроконтроллера обес­печивает регулирование яркости свече­ния светодиодов, быстрое и отложен­ное автоматическое выключение фона­ря, индикацию недопустимого пониже­ния питающего напряжения. Таймер Т0 генерирует управляющие импульсы в режиме быстрой ШИМ. К неинверти­рующему входу встроенного в микро­контроллер аналогового компаратора подключён внутренний источник образ­цового напряжения, а на его инверти­рующий вход контролируемое напря­жение поступает с входа ADCЗ через входной коммутатор АЦП. Состояние выхода компаратора программа микро­контроллера определяет, читая разряд АСО регистра ACSR. Если АСО=0, то на­пряжение питания в норме. При АСО=1 оно ниже допустимого, регулирование яркости запрещено, через 15 с микро­контроллер перейдет в режим "сна".

Таймеры выключения фонаря реали­зованы программно и представляют собой трёх- и четырех-байтовые счётчи­ки. декрементируемые по прерываниям от таймера Т0. Исходное число в счётчике равно требуемой задержке вы­ключения в секундах, умноженной на 37500, — частоту следования управ­ляющих импульсов в горцах. Один тай­мер служит для быстрого выключения фонаря и работает только при мини­мальной яркости светодиодов. Его вы­держка — 15 с, по истечении которой программа выключает светодиоды, а микроконтроллер переводит в режим POWER DOWN с минимальным потреб­лением энергии. Другой таймер рабо­тает с момента включения фонаря и вы­ключает его по истечении 10 мин. Это предупреждает преждевременную раз­рядку питающей батареи, если фонарь не выключили вовремя.

При нажатии на кнопку SB1 выклю­ченного фонаря микроконтроллер вы­ходит из "спящего" состояния и про­грамма включает светодиоды с мини­мальной яркостью. Нажатиями на кнопку можно повысить яркость до необходимой. Предусмотрено семь её градаций. Достигнув максимума, яр­кость скачком уменьшается до мини­мальной и процесс повторяется. По мере разрядки источника питания его напряжение понижается, соответствен­но уменьшается яркость свечения фо­наря. В тот момент, когда напряжение станет меньше порога срабатывания компаратора, яркость скачком понизит­ся до минимальной, а через 15 с фо­нарь выключится. Однако за это время можно нажатиями на кнопку установить уровень яркости, меньший того, при котором произошел "сброс". Вследст­вие уменьшения нагрузки питающее напряжение вновь станет больше поро­га срабатывания компаратора и фонарь сможет проработать ещё некоторое время.

В прилагаемом к статье файле FONAR-2M.asm находится исходный текст программы на языке ассемблера. Имеющееся в его начале определение

#define Li_Ion

означает, что программа предназначе­на для микроконтроллера фонаря, питающегося от литий-ионного аккуму­лятора с номинальным напряжением 3,7 В. Если закомментроаать это опре­деление, поставив перед ним точку с запятой, то в программе изменятся значения некоторых констант и она ста­нет пригодной для фонаря, питающего­ся от батареи из двух гальванических элементов с общим напряжением 3 В. Чтобы избавить читателя от лишних хлопот, к статье приложены результаты трансляции обоих вариантов програм­мы: FONAR-2M.hex и FONAR_2M_3V.hex соответственно. Конфигурацию микро­контроллера в обоих случаях програм­мируют согласно таблице.В схеме повышающего преобразо­вателя имеется “подводный камень-, приводящий к неприятным последст­виям. Нарушение работы формирова­теля импульсов (ШИ-модулятора в мик­роконтроллере) приводит к выгоранию транзистора VT1. повреждается и дрос­сель L1. Поэтому первое включение преобразователя рекомендуется про­изводить без транзистора VT1, контро­лируя наличие импульсов на выводе РВО микроконтроллера осциллогра­фом. Далее следует установить транзи­стор и отрегулировать подстроечным резистором R1 напряжение срабатыва­ния защиты от чрезмерной разрядки питающего фонарь элемента или их батареи.

При применении литиевого аккуму­лятора LIR18650 или аналогичного с номинальным напряжением 3,7 В его минимально допустимое напряжение — около 2,75 В. Именно такое напря­жение нужно подать на выводы пита­ния фонаря от лабораторного источ­ника или, например, от двух частично разряженных гальванических элемен­тов. Предварительно движок подстроечного резистора R1 следует установить в верхнее по схеме поло­жение. Включив питание, перемещай­те движок в обратном направлении, проверяя нажатиями на кнопку SB1 возможность изменения яркости. Когда оно станет невозможным, регу­лировка закончена. Это должно про­изойти при напряжении между движ­ком и нижним по схеме выводом подстроечного резистора около 1,1 В.

Регулировку фонаря, предназна­ченного для питания от гальваниче­ской батареи, с загруженными в про­граммную память кодами из файла FОNАR_ 2М_3V.hех производят анало­гично. Но во время его регулировки напряжение питания должно быть 2...2,2 В. Понятно, что в этом случае защищается не батарея, а само устройство от непредсказуемых дей­ствий микроконтроллера при даль­нейшем снижении напряжения пита­ния.

Коэффициент полезного действия преобразователя — не менее 75 %, по­требляемый ток при максимальной яр­кости свечения светодиодов — 150 мА, ток через светодиоды — не более 30 мА. В "спящем" режиме фонарь потребляет ток 8 мкА, причём его основной потре­битель — подстроечный резистор R1.

Скачать архив к проекту

Автор: Н. САЛИМОВ, г. Ревда Свердловской обл.

Возможно, Вам это будет интересно:

Постоянная ссылка на это сообщение: http://meandr.org/archives/35687

Добавить комментарий