Способы убрать шум блютуз модуля и сборка платы гальванической развязки

Обновлено: 03.07.2024

При подключении аудиокомпонентов могут возникать помехи от различных источников питания и сигналов. Эта схема обеспечивает полную гальваническую развязку сигналов звуковой частоты с оптической передачей в отличном качестве, устраняя помехи. Эта статья была первоначально опубликована в audioXpress в октябре 2004 г.

Эта схема обеспечивает полную гальваническую развязку сигналов звуковой частоты с оптической передачей в превосходном качестве, устраняя помехи.

При подключении аудиокомпонентов могут возникать помехи от различных источников питания и сигналов.
В целях безопасности экраны соединяются между собой через защитное заземление и защитный провод. Сформированная таким образом цепь открывает свободный путь шуму и гулу от сети электроснабжения и помехам, исходящим от компьютеров и другого высокочастотного генерирующего оборудования.
Устранив защитное заземление, можно было бы уменьшить проблему, но это недопустимо, т.к. все силовое оборудование должно иметь защитное заземление. Отключение уже существующего защитного заземления может быть опасным.

Рисунок 1: Типичная схема применения IL300.

Рисунок 2. Это решение подходит для приложений, внешних по отношению к оборудованию, поскольку оно питается от сети переменного тока 110 В.

Но нет необходимости жертвовать безопасностью, чтобы построить систему без контуров заземления и раздражающего шума. Разделяя контрольные точки, вы устраняете разность потенциалов и возмущающие токовые петли, тем самым препятствуя гулу и шуму.
В течение многих десятилетий решением для устранения помех был изолирующий трансформатор; однако это решение было довольно проблематичным. Вы можете реализовать полную звуковую частотную характеристику только с усилителем с дополнительной компенсацией. Эта частотная характеристика может быть ухудшена возможными резонансными характеристиками; кроме того, компенсационный усилитель чувствителен к помехам от сети электропитания. Правильное согласование импеданса требует дополнительных каскадов усилителя, что приводит к дорогостоящему оборудованию.
Только с развитием оптоэлектроники появилось новое решение. С обычной оптопарой можно передавать только цифровые сигналы. Однако характеристики оптронов были улучшены, так что они обеспечивают линейную передачу применяемых сигналов.

Фото 1. Аудиоинтерфейс (схема с трансформатором).

Фото 2. Аудиоинтерфейс (для дооснащения).

Примененная оптопара
Для этого применения звуковой частоты я выбрал линейную оптопару IL300, которая состоит из IRLED, излучающего изолированную обратную связь, и выходного PIN-фотодиода в раздвоенной конструкции. Фотодиод обратной связи улавливает процент потока светодиода и генерирует управляющий сигнал, который можно использовать для управления током управления светодиодом. Этот метод компенсирует нелинейные характеристики светодиода.
Выходной фотодиод формирует выходной сигнал, который линейно связан с сервооптическим потоком, создаваемым светодиодом.

В типичной прикладной схеме (рис. 1) для управления светодиодом используется операционный усилитель на входе схемы. Фотодиод обратной связи подает ток на резистор R1, подключенный к инвертирующему входу. Выходной фотодиод подключен к неинвертирующему повторителю напряжения. Нагрузочный резистор фотодиода R2 выполняет преобразование тока в напряжение. Фотодиод работает как источник тока. Выходной ток пропорционален оптическому потоку, создаваемому светодиодным излучателем. Приемные диоды могут применяться либо как фотогальванические, либо как фотопроводящие источники. В случае фотогальванической конфигурации линейность лучше, меньше шумов и, как следствие, конфигурация более стабильна. Однако в случае фотопроводящего режима частотная характеристика лучше.

Как и в случае со звуковыми частотами, особых требований к частотной характеристике нет, поэтому я выбрал фотогальваническое решение. С IRLED наилучшая линейность может быть достигнута при токах возбуждения от 5 мА до 20 мА.Светодиод работает в оптически управляемой цепи, что обеспечивает линеаризацию светового излучения и минимизацию эффектов старения и изменений температуры.
Фототок пропорционален интенсивности света внутреннего ИК-диода и диодов обратной связи. IL300 доступен в различных группах в зависимости от характеристик светопропускания. Это отмечено коэффициентом связи K3, который на самом деле представляет собой отношение коэффициентов связи двух фотодиодов (K3 = K2/K1).

В таблице 1 показан коэффициент связи IL 300, отсортированный по корзине K3, обозначенный буквой, отмеченной на детали. Бункеры варьируются от A до J. Эти оптопары обеспечивают либо инвертирующую, либо неинвертирующую передаточную функцию, в зависимости от типа входных и выходных усилителей. Неинвертирующий входной усилитель требует использования биполярного источника питания, в то время как инвертирующий входной каскад может быть реализован с помощью операционных усилителей с однополярным питанием, которые позволяют работать близко к земле.

Для обеспечения полной изоляции источники питания должны быть разделены. Было разработано два вида приложений. Первое решение — автономное оборудование с собственным источником питания 110 В переменного тока. Второе решение – это установка в систему каскада гальванической развязки (например, усилителя), и соответственно может питаться постоянным током от самого оборудования.

Результаты тестирования
Обычные уровни звука: 775 мВ эфф
Максимальные уровни звука: 1 В эфф (вход и выход)
Разъемы: Стерео вход и выход Коммерческий фоно-гнездо (схема с трансформатором) Клеммная колодка для монтажа на печатной плате (для дооснащения)
Усиление: 0 дБ
Частотная характеристика: 20 Гц…30 кГц, практически линейная
Искажения: Рисунок 3: Печатная плата представляет собой одностороннюю плату; сторона пайки (схема с трансформатором).

Рис. 4. Расположение компонентов. сторона компонентов (схема с трансформатором).

Схема в сборе — первое решение
Печатная плата представляет собой одностороннюю плату, как показано на рис. 3. На рис. 4 показано размещение компонентов. Плата чуть длиннее, поэтому сетевой трансформатор можно поставить дальше от компонентов усилителя, чтобы не было гула. Все компоненты, трансформатор и разъемы собраны на печатной плате. На плате нет перемычек.

После сборки оборудование должно работать без проблем. При использовании оптопары IL300-G нет необходимости в дополнительной настройке после сборки. Если вы не используете оптопару с определенным коэффициентом передачи G, вы должны выбрать номиналы резисторов R3 (R4) исходя из коэффициента связи К3. Правильное значение для IL300 можно определить расчетным путем (см. технические характеристики изделия IL300), но лучше установить его путем измерения. Для этого теста вам понадобится осциллограф и тональный генератор.

На вход усилителя с гальванической развязкой подается сигнал эфф приблизительно 1 В с частотой 1 кГц. При этом баланс выходного сигнала контролируется осциллографом. На выходе должен быть настроен идеальный, симметричный, синусоидальный сигнал без ограничения. Это осуществляется путем временного изменения номиналов R3 (R4). В этом случае вы можете заменить эти резисторы последовательной комбинацией потенциометра 50Klin (Trim) и резистора 22K. (Достаточно провести измерения на одном из каналов, тем самым определив номинал резистора.
Новые резисторы можно впаять в оба канала.) При необходимости можно изменить коэффициент усиления, изменив значения R7 (R8). Наконец, вы должны установить усилитель гальванической развязки в подходящий корпус, который может быть как пластиковым, так и металлическим. Однако, поскольку корпус подключен к выходной земле, металлик является более подходящим стилем из-за экранирования.

Рисунок 5: Планируется установка второго усилителя гальванической развязки, т.е. в усилителе или другом оборудовании — нажмите, чтобы увеличить.

Принципы работы - второе решение
Второй усилитель гальванической развязки (рис. 5) планируется для установки, например, в усилитель или другое оборудование. Он может питаться от одностороннего источника питания постоянного тока напряжением примерно 14–28 В, который обычно можно получить от источника питания основного оборудования.

Существует значительная разница в схемах питания двух решений. Выходной усилитель и стабилизатор напряжения аналогичны первому решению.Отличие заключается в применении симметричного каскада питания. Средняя точка схемы питания используется как виртуальная земля, а земля на выходе — отрицательная сторона схемы питания.

При установке нет необходимости подключать оба заземляющих канала. Питание предусилителя осуществляется преобразователем постоянного тока в постоянный. Таким образом, из 12 В получается стабилизированное напряжение ±5В, которое регулируется микросхемой 78L08, увеличенной с напряжением стабилитрона D2. Поскольку используется высокочастотный преобразователь постоянного тока, требуется более эффективная фильтрация, чем в первом решении. Вот почему емкость конденсаторов C13 и C19 составляет 220 мкФ.

Входной усилитель работает в неинвертирующем режиме, который отличается от предыдущего решения. Следовательно, усиление входного каскада ниже. Это должно быть компенсировано на выходе путем увеличения значения R7 (R8) до 68k для достижения целевого усиления 0 дБ. Подключение IC2 выходного каскада такое же, как и в случае первого решения. Это инвертирующий усилитель, но с фотодиодами в фотогальваническом режиме, поэтому инвертирование фазы отсутствует.

Рис. 6. Печатная плата для второго решения представляет собой одностороннюю плату; сторона пайки (для дооснащения).

Рис. 7. Размещение компонентов со стороны компонентов (для дооснащения).

Схема в сборе — второе решение
Печатная плата для второго решения показана на рис. 6. На рис. 7 показана установка компонентов.
Поскольку на этой плате четыре перемычки, вы должны сначала припаять их. Порядок важен, поскольку некоторые перемычки расположены под микросхемами. Когда закончите, вы можете припаять другие пассивные компоненты и, наконец, полупроводники.

На плате блока питания есть компонент с пометкой «перемычка». Если значение источника питания меньше 28 В, вы можете установить перемычку на этот компонент или впаять диод для защиты от полярности. В случае более высокого напряжения питания можно использовать последовательный резистор. Потребляемый ток развязывающего усилителя составляет приблизительно 35 мА, и последовательный резистор должен иметь соответствующую конструкцию. Применяемый DC/DC преобразователь не вызывает помех.

После сборки изолирующий усилитель должен работать сразу. Если вместо указанного на чертеже используется оптопара с другим коэффициентом передачи, значения R3 (R4) должны быть такими, как указано в первом решении. При необходимости вы можете изменить значения R7 (R8) для достижения большего усиления. Поскольку этот модуль планируется дооснастить, в качестве разъемов я применил клеммные колодки с винтовыми зажимами.

Щелкните таблицы, чтобы увеличить их

Информация о производственных данных Texas Instruments LM358.

Журнал ELV 1999/3 (немецкий)
Optischer Trennverstärker für Analog Audiosignale.

Elektor Journal 2003/3 (немецкий)
Übertrager gegen Brummprobleme.
(на английском языке) – замена SAA3049, стр. 42–48.

Эта статья была первоначально опубликована в audioXpress в октябре 2004 г.

Об авторе
Дженоэ Кечели — давний энтузиаст электроники с 40-летним стажем. Его основная сфера интересов — проектирование и производство ламповых и транзисторных усилителей мощности. У него большой опыт работы со звуковым и диско-оборудованием. Его статьи были опубликованы в электротехнических журналах. Теперь он управляет собственной фирмой, где строит, ремонтирует и дает советы.

Это руководство по сборке полно/низкоскоростных комплектов USB-изоляторов Analog Devices на базе ADuM4160 от Circuits At Home.

<р>1. Введение

Комплекты USB-изоляторов, выпущенные в октябре 2009 г., пользуются популярностью среди пользователей тестовых приборов на базе ПК, операторов программно-определяемой радиосвязи и сборщиков аудиотехники "сделай сам" и многих других. Это надежный и вполне доступный способ обеспечить гальваническую развязку между хост-компьютером и USB-периферией. В этом руководстве я даю пошаговые инструкции по сборке комплекта USB-изолятора, а также рассказываю о настройке и модификации схемы для определенных приложений.

Распространяются как на комплекты «Только изолятор», так и на «Полный комплект».

Перед началом сборки загрузите схему. Файлы Eagle CAD также могут быть полезны. Наконец, это ссылка на магазин.

<р>2. Идентификация компонента

Независимо от того, какой комплект вы собираете, неизбежно придется иметь дело с мелкими немаркированными деталями.Эти детали также легкие, поэтому не рекомендуется чихать в кучу деталей. Некоторые детали крепятся на ленту — обычно рекомендуется держать их так до того момента, когда вы будете готовы их припаять.

Фото 1. Комплекты USB-изоляторов

1. Пара разъемов 0,1″ с 2-контактными перемычками. Используется для программирования скорости USB с обеих сторон изоляторов. Они будут припаяны очень поздно в сборке вместе с разъемами — пока их лучше убрать.
2. ИС Analog Devices ADuM4160, сердце схемы. Широкий 16-контактный корпус SOIC с четкой маркировкой сверху. Обычно поставляется на ленте, но может быть упакован и по-другому, например, в виде куска «трубки» ИС. Это самая большая из мелких деталей, вы ее не пропустите.
3. Резисторы 1МОм 1206. Три на ленте с пометкой «105» (или «501», если вы держите ее вверх ногами) сверху. Обычно черного цвета, но может быть и синим.
4. Резисторы 24Ом 1206. Четыре на ленте с маркировкой «240», «24R0» или аналогичной. Обычно черного цвета, но может быть и синим.
5. Керамические конденсаторы 0,1 мкФ 1206. Четыре на ленте в комплекте «Только изолятор», пять в комплекте «Полный». Окрас рыжий, без отметин. Очень сложно отличить от номера 6 в «Полном» наборе, единственный способ избежать путаницы — держать их отдельно друг от друга.

Остальные детали присутствуют только в «Полном» комплекте. Большинство из них имеют характерную форму и поэтому легко узнаваемы, но остерегайтесь числа 6!

Фото 2. Детали комплекта USB-изолятора

<р>3. Пайка

Комплект был разработан для легкой сборки. Детали достаточно большие, чтобы их можно было разместить без помощи микроскопа и спаять вручную. Если вы не знакомы с пайкой SMT, посмотрите это отличное видео SMT Soldering 101 от Curious Inventor. Не пугайтесь — части, с которыми вам предстоит иметь дело, немного больше. Тем не менее, будьте особенно осторожны с размещением многоконтактных компонентов — после того, как 3 контакта компонента будут припаяны к печатной плате, исправить несоосность будет очень сложно.

Я использую обычный паяльник с регулируемой температурой, подобный тому, который используется в видео выше. Флюсовая ручка или бутылочка с жидким флюсом (на самом деле это канифоль, разведенная в спирте) и кисточка также необходимы – секрет успешной пайки SMT заключается в обильном нанесении флюса. Фитиль припоя полезен, когда случайно было нанесено слишком много припоя. Пара хороших пинцетов очень полезна. Хорошо иметь лупу с подсветкой на стреле, но необязательно.

Фото 3. Пайка ADuM4160

Фото 4. Пайка LT1376

Фото 5. Резисторы 24 Ом

Фото 6. Размещение резисторов 1M

Фото 7. Расположение конденсаторов 0,1 мкФ

Фото 8. Размещение индуктора

Фото 9. Размещение MBRS130

Фото 10. Размещение 1N4148

Фото 11. Размещение конденсатора 3300 пФ

Фото 12. Размещение входного и выходного конденсаторов

Фото 13. Расположение перемычек переключателя скоростей

Фото 14. Разъемы USB

Фото 16. Соединитель ствола

<р>4. Тестирование

Проверка изолятора

На рисунке слева показана моя тестовая установка. Для достижения наилучших результатов подключайте их в следующем порядке: сначала питание, затем хост, затем периферийные устройства. Если ваше периферийное устройство не обнаружено или компьютер выдает ошибки обнаружения, повторно подключите его, оставив питание и хост подключенными.

Комплект «Только изолятор» имеет гораздо больше вариантов питания. Пожалуйста, обратитесь к разделу «Настройка» для некоторых идей. Процедура тестирования аналогична.

<р>5. Изоляция

Осциллограммы с изоляцией и без нее

Изолятор USB разрывает гальваническую связь между хостом USB и периферийным устройством. Среди прочего, это означает, что любая мощность и шум земли, существующие на одной стороне, не будут влиять на другую. Во многих случаях источником шума является блок питания ПК, однако я слышал и о шумных периферийных устройствах. У одного из моих клиентов к ноутбуку подключен контроллер сценического освещения, который создает помехи воспроизведению музыки через аудиопорт ноутбука. Проблема была устранена с помощью USB-изолятора.

Во многих случаях изоляция периферийных устройств от земли ПК снижает уровень шума до незаметного уровня. Однако для очень чувствительного оборудования, такого как USB-осциллографы, необходимо предпринять дополнительные шаги для обеспечения целостности сигнала. На фотографии слева показаны осциллограммы аналогового калибратора 1 кГц, отображаемые на Bitscope 310 USB DSO. Амплитуда сигнала сверху вниз изменяется от 4 В до 400 мВ, от 40 мВ до 4 мВ размах. В левом столбце показана осциллограмма с изолированным портом USB прибора, осциллограммы в правом столбце были получены с прибором, напрямую подключенным к тому же порту USB того же ПК. Результаты можно легко интерпретировать — в то время как сигнал 4 В выглядит примерно одинаково на обоих изображениях, меньшие сигналы показывают все больше и больше шума, а сигнал 4 мВ на напрямую подключенном Bitscope трудно интерпретировать, не говоря уже об измерении.

USB-изолятор подключен к Bitscope 310

На фото справа показано расположение. Чтобы свести помехи к минимуму, изолятор питается от регулируемого источника питания осциллографа 5 В. Кроме того, периферийный кабель должен быть как можно короче. Я рекомендую использовать аналогичную схему для высококачественных аудиоприложений — для достижения наилучших результатов не используйте собственный источник питания изолятора, используйте источник питания периферийного устройства, аккумулятор или сверхчистый источник питания, предназначенный для аудио.

Обход источника питания

Если у вас нет источника питания на плате изолятора, стандартным способом питания периферийной стороны является подключение +5 В к контакту «Vbus» и заземление к контакту «Agnd». Как вы можете видеть на предыдущем рисунке, также можно использовать бочкообразный разъем (не входит в комплект «Только изолятор», доступный в магазине), проложив провод от «Vin» до «Vbus». Также возможно запитать изолятор от источника 3.3В, подключив его напрямую к выводу «VDD2» ADum4160 (удобнее припаять провод питания к конденсатору, подключенному к этому выводу).

Также возможен обход источника питания. Для этой цели предусмотрена кнопка «Шдн» (как при выключении). При подключении «Шдн» к земле LT1376 полностью выключается. На фото слева показана разводка со звездочкой, расположенной возле перемычки с «Шдн» на «Агнд». При желании вы можете провести провод от «Vin» к «Vbus», чтобы использовать цилиндрический разъем — в этом случае убедитесь, что вы используете питание 5 В!

Есть также способ построить линейный блок питания на плате.

<р>7. Резюме

Комплект USB-изолятора от Circuits At Home — это недорогое и удобное дополнение к измерительному прибору на базе ПК, программному радио или компьютерному питанию для аудиоустройств. Собрать комплект несложно. Если у вас возникли проблемы со сборкой, сообщите мне!

Начнем издалека: зачем Bluetooth-контроллер? Наиболее очевидным преимуществом Bluetooth является то, что он не требует дистанционного управления. Вместо этого вы можете использовать приложение на своем смартфоне. В современном доме уже есть много техники, управляемой пультами. Если к ним добавить еще одну, а то и несколько, не запутаться будет просто невозможно.

Кроме того, пульты дистанционного управления с RGB-лентой компактны и их легко потерять. Учитывая, что отдельно они не продаются, такая потеря приведет к необходимости покупки нового контроллера. Напротив, ваш смартфон почти всегда под рукой. В крайнем случае, если вы забудете, куда его положили, вы можете просто попросить кого-нибудь позвонить вам. В случае с обычным пультом RGB вы не найдете его так просто.

Наконец, для работы пульта RGB требуются батарейки. Этот небольшой на первый взгляд минус может обернуться проблемой, если ваш контроллер «зашит» в потолок, на улице ночь, а батарейки в пульте внезапно сели.

Основные функции bluetooth-контроллера RGB:

В дополнение к этим функциям, которые очевидны и знакомы каждому контроллеру, контроллер bluetooth имеет некоторые специальные функции, недоступные для обычных контроллеров. Например:

Слева направо в списке:

1. Плановая работа. Например, включение утром в будние дни в два часа, когда вы идете на работу, и вечером, когда приходите домой.

2. Захват звуков. Лента будет реагировать на звуки, хлопки, разговоры, пение. Он улавливает не только громкость, но и тональность звука.

3. Музыкальный режим. В этом режиме контроллер регулирует яркость и цвет ленты в такт музыке.

Раздельное управление несколькими контроллерами или их группировка с помощью одного смартфона.

Как видите, контроллеры Bluetooth предоставляют нам доступ к ряду интересных функций. Наша модель пятиконтактная, т.е. может использоваться как с обычной лентой, так и с моделью RGB+W. Вы также можете установить RGB и просто белую ленту в два ряда и управлять всем этим контроллером. Это будет не менее удобно, но намного дешевле, чем установка ленты RGB+W. Если вы хотите прочитать технические характеристики или купить bluetooth-контроллер, вы можете это сделать

Вадим Колесник, Тирасполь

Контроллер Android Bluetooth RGB — простое аппаратное и программное решение для управления светодиодными лентами RGB или светодиодами RGB через устройство Android с поддержкой Bluetooth

Статья носит ознакомительный характер, и в ней я постараюсь максимально подробно описать процесс создания простой системы, с помощью которой можно удаленно управлять светодиодной RGB-лентой (или RGB-светодиодами) через любое Android-устройство со встроенным Bluetooth-модуль (рис. 1). Материал будет полезен не только начинающим радиолюбителям, осваивающим микроконтроллеры, но и профессионалам, интересующимся простым способом реализации беспроводного обмена данными между Android-устройствами и микроконтроллерными системами.

Общая информация, аппаратный состав и принципиальная схема.

Отличительной особенностью данного проекта является простота аппаратно-программной части системы, включающей в себя Bluetooth-контроллер, портативное Android-устройство с установленным приложением (смартфон, планшет), выполняющее функции пульта дистанционного управления, и Источник питания 12 В / 3 А (рис. 2). В статье мы в некотором роде рассмотрим демо-версию системы, раскрывающую основные ключевые моменты аппаратной и программной реализации.

Контроллер Bluetooth представляет собой компактное устройство, состоящее из микроконтроллера AVR (MC), миниатюрного модуля Bluetooth HC-05, N-канальных силовых MOSFET-переключателей, встроенных регуляторов напряжения, светодиодов состояния и нескольких пассивных элементов.

Программа микроконтроллера очень проста и написана в интегрированной среде разработки AVR Studio 4 на языке C.

Программное приложение для Android-устройства разработано в несложном и простом в освоении, но в то же время достаточно функциональном графическом редакторе MIT App Inventor Beta.

Основные характеристики системы:

Изначально для разработки и отладки системы автор использовал серию МК, установленную на отладочной плате собственной разработки. Принципиальная схема доступна для скачивания в дневнике автора на форуме сайта. Такой подход был обусловлен большим количеством свободных портов МК, достаточным объемом памяти и, самое главное, наличием отладочного интерфейса JTAG в микроконтроллере. При необходимости автор предоставит принципиальную схему и прошивку для данного МК.

Схема контроллера Bluetooth на микроконтроллере ATmega8 представлена на рисунке 3, перечень используемых электронных компонентов приведен в таблице 1. Схема и печатная плата разработаны в системе Proteus 7.7 SP2. Минимальное количество компонентов позволяет собрать схему на макетной плате или накладным монтажом.

Модуль Bluetooth HC-05 подключается к ATmega8 через интерфейс UART (порты PD0/RXD и PD1/RXD). О текущем режиме работы Bluetooth-модуля (поиск, установление соединения, режим АТ-команд) пользователя информируют два светодиода D1 и D2.

Следует отметить, что в продаже имеется несколько вариантов модулей Bluetooth, отличающихся конструкцией (рис. 4) и прошивкой. Чаще всего на райзерной плате устанавливаются модули со своим регулятором напряжения, светодиодами состояния и пинами для подключения к МК. В авторском варианте схемы и печатной платы используется Bluetooth-модуль без платы-переходника, который подключается к основной плате Bluetooth-контроллера с помощью гибкого кабеля (рис. 5). Другими словами, такое решение потребует установки микросхемы стабилизатора напряжения 3,3 В, светодиодов состояния и разъема для подключения к МК.

На принципиальной схеме участок со стабилизатором напряжения 3,3 В на микросхеме серии UTC1117Y33 (или аналогичной, например) отмечен надписью "Дополнительно" именно из-за этих конструктивных особенностей модулей Bluetooth. Если используется модуль с платой-переходником, то указанный участок исключается из схемы, изменяется разводка соединительного разъема и, соответственно, немного дорабатывается печатная плата. Распиновка гибкого кабеля для подключения модуля Buetooth к разъему на печатной плате показана на рисунке 6.

Хотя модуль Bluetooth имеет питание 3,3 В, его цифровой ввод-вывод совместим с 5 В и может быть подключен к микроконтроллеру 5 В без схем логического преобразования.

Для питания МК используется микросхема стабилизатора серии 5 В, а также предварительный стабилизатор напряжения микросхемы стабилизатора 3,3 В (максимальное входное напряжение для этих микросхем не должно превышать 9 В). Однако можно использовать микросхему серии, так как ток, потребляемый МК и Bluetooth-модулем, не превышает 65 мА. (Максимальный выходной ток LM78L05 составляет 100 мА). При тестировании был выявлен небольшой нагрев микросхемы регулятора при работе модуля Bluetooth в режиме поиска.

МК тактируется от внутреннего генератора с частотой 8 МГц, но на диаграмме показан дополнительный кварцевый резонатор с частотой 11,0592 МГц. Кварцевый резонатор повысит надежность обмена данными по UART. Тесты системы на тактовой частоте МК 8 МГц и скорости UART 9600 бит/с показали, что обмен данными происходит достаточно надежно, сбоев не обнаружено.

На его основе построен новый RGB-контроллер, который управляется с компьютера по USB или, по беспроводной связи, по bluetooth.

Такое управление открывает большие возможности использования такого контроллера: настройка приятного светового оттенка с компьютера, цветомузыка, световые шоу, динамическая подсветка.

Устройство построено на базе UART и поэтому не имеет значения, через что именно будет передаваться сигнал: COM-порт или с помощью виртуального COM-порта на компьютере, а на UART-контроллере - USB или bluetooth . Поскольку основная часть в обеих схемах будет одна и та же, рассмотрим ее отдельно, а коммуникационные блоки, с помощью которых осуществляется сопряжение контроллера с компьютером, отдельно.

Все построено на базе микроконтроллера PIC16F628A. Каналы RGB переключаются переключателями IRL2203N, которые управляются логическим уровнем. светодиодные ленты можно подключать непосредственно к их выходам; для подключения отдельного RGB светодиода или 3-х разноцветных диодов потребуются ограничители тока на каждый из каналов, подробнее об этом можно прочитать в соответствующем.Также подробно описано подключение полупроводниковых излучателей света к контроллеру. Светодиод LED1 сообщает о хорошей упаковке. Стабилизатор ВР1 7805 понижает напряжение до 5В, от которого питается МК. Далее мы рассмотрим средства связи этого контроллера с компьютером.

Основная часть содержит следующие детали: микроконтроллер PIC16F628A, кварц на 20МГц с двумя конденсаторами С1 и С2 0805 на 22пкФ. Резистор R1 4,7к 0805, резистор R2 на 470 Ом 0805, любой размер светодиода до 0805 с током до 15мА. Стабилизатор 7805 в корпусе СОТ-87 и обвязка в виде двух конденсаторов С3 и С4 по 0,1 мкФ 0805 и С5 10 мкФ танталовая микросхема типоразмера А. Ключи IRL2203N (замена IRL3103, IRL3705N), возможны другие с аналогичными параметрами . Резисторы R3, R4, R5 - 680 Ом, а R6, R7, R8 - 10 кОм. Три клеммных колодки 340-021-12 или две 340-031-12.

USB-контроллер RGB

Все построено на небольшом чипе CP2102 от SiLabs, что это такое и как с ним работать уже обсуждалось в соответствующей статье - . Немного упростив исходную схему, убрав обратную связь и гальванически развязав контроллер от компьютера, получился вот такой переходник:

Доска с ним выглядит так:

В преобразователе USB-UART с гальванической развязкой использованы следующие детали: конденсатор С1 0,1 мкФ 0805, микросхема С2-тантал типоразмера А на 4,7 мкФ. Резистор R1 на 470 Ом ограничивает ток, протекающий через LED1. Резистор R2 0 Ом 1206 выполняет роль предохранителя. Резисторы R3 и R4 по 4,7 кОм в корпусах 0805 и 1206. Сама микросхема преобразователя находится в корпусе QFN28 CP2102. Оптрон КП814, можно использовать COSMO КП1010, также в ущерб гальванической развязке его можно заменить перемычкой с вывода Тх микросхемы cp2102 на RB2 микроконтроллера, при таком включении резисторы R3 не нужны и R4. Разъем мини-USB. И две перемычки, одна из которых резистор 0 Ом в корпусе 1206.

Внимание! Разъем USB не должен замыкаться на + шину, которая проходит под ним.

Контроллер Bluetooth RGB

Эта версия контроллера построена на основе ранее рассмотренной. Как и предыдущая схема, эта отсутствует. Обратная связь с компьютером. Преимущество этого варианта в том, что его можно кинуть практически куда угодно и наслаждаться световой презентацией с компьютера. Модуль должен быть запрограммирован как ведомый со скоростью 9600 бод.

Схема такого интерфейса еще проще: беспроводной модуль, стабилизатор и два делительных резистора.

В беспроводном варианте принимающая сторона состоит из следующих частей: синий зуб HC-05 с прошивкой Linvor v1.5. Стабилизатор на 3,3В 78L33 в корпусе СОТ-87 с обвязкой в виде двух конденсаторов в корпусах 0805 на 0,1 и 1 мкФ. Резисторы R1 и R2 3,3-4,7 кОм 0805.

Перед запуском второго варианта, возможно, придется немного подправить "синий зуб", а именно подключить его к компьютеру по UART и произвести следующую настройку. Для этого плата обеспечивает обратную связь с контроллером, хотя в основной схеме она не используется. Снимите микроконтроллер с платы, подключите преобразователь UART (или) к 7 (Tx преобразователя), 8 (Rx), 5 (общий) и 13 (+питание) контактам микроконтроллера. Поставлять еду. Ведите диалог с помощью AT-команд. Китайские HC-05 с DealExtreme идут с прошивкой Linvor V1.5 со следующими настройками: Slave 9600 9N1, пароль 1234.

После включения контроллера RGB необходимо установить с ним связь, после чего он будет готов к работе.

Протокол управления

Контроллер управляется через USB или Bluetooth, оба этих инструмента используют виртуальные COM-порты на компьютере и UART на микроконтроллере. Контроллер настроен следующим образом: скорость передачи 9600, 8N1.

Контроллер получает команды вида - @xhcccss, где @ - стартовый байт, x- байт, количество байт в пакете (до 10), h- байт, контрольная сумма (добавляются все байты пакета ), сссс-данные.

Список команд контроллера:

Rx- задает насыщенность красного цвета, x- байт (принимает значения от 0 до 255)
Gx – настройка насыщенности зеленого цвета.
Bx – установите насыщенность синего цвета.
Неправильный выбор режима работы, i- номер эффекта в коде ASCII (доступно 6 эффектов, см. ниже)
Dx- установка скорости воспроизведения спецэффекта, x-байт (принимает значения от 0 до 255, по умолчанию 40)

Модуль может воспроизводить следующие эффекты:

0 - эффект не выбран, он просто подсвечивается указанным цветом
1 - плавное переливание одного из базовых цветов
2 - плавное переливание любых цветов
3 - вспыхнуть и погасить любой цвет
4 – разноцветный строб
5 — изменение цвета

Примеры команд:

@06hD8hRяGяBя- установит белый цвет, если световые эффекты отключены
@ 02h81hM4- включает стробоскоп

Для работы с ним была написана специальная программа, которая может задавать цвет и яркость, включать запрограммированные в контроллере световые эффекты и устраивать цветомузыкальное представление, получая звуковой спектр с любого из выходов контроллера. звуковая карта. Подробнее об этом читайте в соответствующей статье - здесь я покажу видео работы контроллера.