Мощный светодиодный стробоскоп

Стробоскоп - это удобный и достаточно точный прибор для измерения скорости вращающихся объектов в домах или отраслях. Его можно использовать для определения скорости вращения вентиляторов, двигателей или любого другого вращающегося объекта. На рис 1 показана схема стробоскопа на базе микроконтроллера. Он состоит из микроконтроллера PIC16F73 (IC1), регулятора 7805 (IC2), трехзначного обще анодного 7-сегментного дисплея KLT363 (DIS1) и нескольких дискретных компонентов.

рис 1: Схема светодиодного стробоскопа

Микроконтроллер может распознавать и выполнять всего 35 простых команд. Все инструкции, кроме ветвей, однотактны. Контактные штырьки RB0-RB7 микроконтроллера IC1 соединены с сегментами «a» по «g» и «dp» трехзначного 7-сегментного дисплея DIS1, как показано на фиг. 1. Разъемы RC1, RC2 и RC3 портов подключены к основаниям транзисторов T4, T3 и T2 для управления общими анодными выводами 12, 9 и 8 DIS1 соответственно. Когда эти порты выходят из строя, транзистор T2 приводится в состояние насыщения, обеспечивая питание общими анодными выводами DIS1.

рис 2: печатная плата светодиодного стробоскопа

Данные сегментов и импульсы включения дисплея для дисплея обновляются очень быстро. Таким образом, дисплей выглядит непрерывным, хотя его сегменты загораются один за другим.

Инжир. 3: Компоновка для печатной платы

Многооборотный VR1, используется для изменения периода времени импульса стробоскопа. Порт Pin RC0 микроконтроллера IC1 управляет MOSFET T5 для получения импульсного света через светодиод 2 для измерения скорости. Резистор R11 ограничивает ток через LED2. Его значение зависит от используемого светодиода.

Период времени импульсов варьируется от 0,5 мс до 100 мс, который устроен в два этапа: когда переключатель S2 замкнут, штырек RC4 порта становится низким, а отображаемая частота импульсов составляет одну четверть фактического значения. Затем, если на дисплее отображается 20 мс, фактическая частота импульсов составляет 80 мс. Аналогично, если S3 закрыт после замораживания объекта, отображаемая частота пульса будет вдвое больше фактического значения. Переключатель S4 используется для измерения скольжения асинхронных двигателей. Когда он удерживает вывод RC6 порта на высокой логике, дисплей становится неактивным и импульсы выводятся в соответствии с входной прямоугольной волной, подаваемой на вывод RC5 порта. Эта квадратная волна генерируется из вторичного напряжения переменного тока трансформатора X1 с использованием транзистора T1 с частотой, равной частоте питания. Поэтому этот импульс света, любой двигатель переменного тока будет казаться неподвижным, если он работает точно на синхронных скоростях. Из-за проскальзывания вал двигателя, по-видимому, медленно перемещается в противоположном направлении. Поскольку движение происходит очень медленно, это можно пересчитать с помощью часов. При различных нагрузках на вал асинхронного двигателя скольжение изменяется. Внешний импульс также может подаваться на порт RC5 с соответствующей установкой перемычки CON1. Переключатель S5 сопряжен с выводом RA4 порта. Когда он нажимается, на дисплее сразу же отображается число оборотов в секунду на дисплее DIS1. В противном случае, это показывает период времени импульсов. Кварц 20 МГц (XTAL) вместе с двумя 22pF-конденсаторами обеспечивает базовую тактовую частоту для микроконтроллера. Резистор R3 и конденсатор C3 используются для подачи питания на микроконтроллер. Переключатель S1 используется для ручного сброса. Чтобы получить питание для цепи, сеть 230 В переменного тока понижается трансформатором X1, чтобы обеспечить вторичный выход 12 В-0-12 В, 2 А. Выход трансформатора выпрямляется полноволновым выпрямителем, содержащим диоды D1 и D2, фильтруются конденсатором C1 и регулируются IC 7805 (IC2). Конденсатор C2 сглаживает рябь, присутствующую в регулируемом питании. LED1 действует как индикатор питания, а резистор R12 ограничивает ток через LED1. Перед вставкой IC1 проверьте напряжение питания в контрольной точке TP1. Должно быть 5В. Когда вы включаете двигатель, диск начинает вращаться. Теперь включите питание. Светодиод высокой мощности начинает мигать. Прямой мигающий свет от стробоскопа на вращающийся маркированный диск. Отрегулируйте скорость мигания светодиода, изменяя VR1, пока патч не станет неподвижным. На 7-сегментном дисплее отображается период импульса мигающего света в миллисекундах (мс). Вы можете увидеть частоту пульса на дисплее, нажав переключатель S5. Для проверки схемы на правильность функционирования проверьте контрольные точки для правильного уровня напряжения, как показано в таблице контрольных точек.

Программа написана на языке ассемблера и собрана с использованием PIC-симулятора IDE Oshon. Он хорошо прокомментирован и его легко понять. Сгенерированный шестнадцатеричный код прожигается в микроконтроллер с помощью подходящего программатора. Симулятор предоставляет все аксессуары для моделирования программы, такие как контакты микроконтроллера, семисегментный дисплей и прямоугольная волна. Экран программатора PIC Kit 2 показан на рис. 4 с выбранными битами конфигурации.

рис 4: бит конфигурации для микроконтроллера

Скачать исходный код: Нажмите здесь

Программа для стробоскопа с этими функциями и дисплеем достаточно сложна. Таймер PIC используется для генерации прерывания каждые 256 тактов таймера. Таймер таймера выводится из системного тактового сигнала предварительным скалером, который содержится в «регистре опций» чипа. Порт C полностью используется для генерации импульсов, выбора режима и выбора дисплея. Порт B используется для управления семью сегментами и десятичной точкой. Здесь используется один канал АЦП. Используя многооборотный потенциометр, напряжение от 0 до 5 В подается на аналоговый вход RA0 микросхемы IC1. Это служит для обеспечения плавного ввода для регулировки частоты пульса мигающего светодиода LED2. Импульс вспышки поступает от порта RC0. Эта ширина импульса регулируется пропорционально скорости. Слишком большая ширина вызовет смазывание при замораживании движущегося объекта. Частота пульсаций варьируется путем регулировки количества раз, которое должно пройти прерывание таймера перед началом нового импульса. Таким образом, число изменяется от 0 до 255. После инициализации таймера и портов программа проверяет состояние порта RC6. В зависимости от этого состояния программа решает, должен ли использоваться переменный импульс или фиксированный импульс 50 Гц. При фиксированном 50 Гц импульсе 50 Гц квадратная волна 5 В подается на вывод RC5 порта. Сегменты отображения выбираются поочередно. Программа использует справочную таблицу для определения различных отображаемых сегментов (от 0 до 9). Выбор цифр осуществляется через порты RC1-RC3.