بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ، طراحی مدار الکترونیکی قابل برنامه ریزی - light emithing diode - LED RGB - red - green - blue - که در سیستم فیبرنوری استفاده شده ارائه و بحث شده. LED به عنوان فرستنده نور در طراحی سیستم سنسور استفاده شده ارائه و بحث شده. این ایده و معماری برای طراحی مدار الکترونیکی با استفاده از اردوینو مطرح شده. در این مقاله ، نتایج طرح عملی , اصول عملیات طراحی و الزامات سخت افزار برای مدار راه اندازی LED مطرح شده است.
.1مقدمه
تاریخچه ی LED RGB از مدل رنگ RGB براساس تئوری دید رنگی سهرنگی young - Helmholtz که توسط Thomas young ، herman holmholt در اوایل تا اواسط قرن نوزدهم توسعه پیدا کرده اولین آزمایش با RGB بر عکاسی رنگی اولیه در سال1861 توسط Maxwell ساخته شد سروع می شود [1],[2] ، و برای تطبیق سه بینی رنگ ها برای تولید دوباره عکاسی رنگی روی یک صفحه در اتاق تاریک، ترکیب سه رنگ جداگانه ضروری است.
از RGB به عنوان منبع نور برای فرستادن سیگنال از طریق نور فیبرنوری استفاده می شود، که توسط انتقال دهنده نور و کابل فیبرنوری انجام می شود، ابتدا به صورت سیگنال الکتریکی درآمده و در انتها به سیگنال نوری تبدیل می شود و به گیرنده نور فرستاده می شود. معمولا توسط فرآیند نرم افزار برنامه ریزی شده و یا بوسیله سخت افزار دستگاه های منطقی قابل برنامه ریزی - PLD - انجام می شود.
دستگاههای موجود در حال حاضر 7 رنگ را نمایش می دهد و به صورت دیجیتال به طوری عمل می کند با قطع و وصل جریان رنگهای خاصی را روشن یا خاموش می کند و این دستگاهها با استفاده از AVR برنامه ریزی شده که معایبی دارد از جمله نیاز یه لوازم جانبی متعدد مانند:پروگرام جداگانه و لوازم الکترونیکی
در این مقاله طراحی مدار راه انداز LED با استفاده از اروینو است که نیاز به پروگرامر و لوازم جانبی ندارد و بوسیله ی مقاومت متغیر با اعمال جریان انالوگ به مدار ورودی را تنظیم کرده و باعث بوجود امدن رنگ های مختلف در رنج های متفاوت می شود به عنوان مثال می توان شدت رنگ را کم یا زیاد کرد و بدلیل حذف لوازم جانبی توان مصرفی را کاهش می دهد .به خصوص طراحی و آنالیز مدار راه انداز - RGB - LED اجرا شده روی انرژی 12V برای استفاده در مدار انتقال سنسور فیبر نوری ارائه شده. شکل .1 رنگهای این مقاله طبقه بندی شده براساس RGB و رنگهای فرعی آن را نشان می دهد.
شکل .1 رنگهای این مقاله طبقه بندی شده براساس RGB
قسمت . 2 روش ازمایشگاهی ,روش تحقیق . قسمت .3نتایج پیاده سازی سیستم.قسمت . 4 نتیجه گیری و جمع بندی.
.2 روش ازمایشگاهی ,روش تحقیق
- LED - light emitting diod یک وسیله نیمه رسانا است که سیگنال الکتریکی را به سیگنال نوری تبدیل می کند . خواص مواد نیمه هادی باعث ساطع شدن فوتون ها از یک طول موج خاص می شوند و مدار الکتریکی برای کنترل انتشار نور استفاده می شود. از این رو جریان الکتریکی باعث می شود نور ساطع شود. شکل .2 بلوک دیاگرام سیستم پیشنهادی را نمایش می دهد.
.1طول موج نور ساطع شده به ماده نیمه هادی بستگی دارد. .2چگالی نور ساطع شده به مقدار جریان الکتریکی بستگی دارد.
شکل . .2 بلوک دیاگرام سیستم پیشنهادی .
در این مقاله ، تمرکز روی توسعه ی استفاده ی آسان ، قابلیت انعطاف پذیری و قابل برنامه ریزی بودن مدار راه انداز RGB LED است که می تواند به عنوان مدل plug - in به عنوان طیف گسترده ی ممکن سیستم های سنسورقرار داده شود. مدل به یک برد آردونیو UNO ارتباط داده می شود ، که قابل برنامه ریزی است . مدارکنترل LED از طریق کنترل جریان و کدهای دیجیتالی از طریق بردآردینو Uno متصل شده به RGB LED برنامه ریزی می شود.
جریان مورد نیاز LED توسط بارگذاری یک کد دیجیتال تنظیم می شود که مقدار جریان را در محدوده جریان نشان می دهد. این به صورت که خواهد شد برای استفاده در یک مدار مدولاسیون عرض پالس - PWM - که یک سیگنال با مقدار میانگین از جریان مورد نیاز تولید می کند. مقدار مقاومت استفاده شده برای تنظیم رنج جریان از صفر تا ماکسیمم به کار میرود و کد دیجیتال تولید شده مقدار جریان را در این رنج تنظیم می کند.
به منظور طراحی مفیدتر ، رنج جریان قابل برنامه ریزی با استفاده از مقاومت متغیر - پتانسیومتر - 10k متصل شده تنظیم می شود.
که با این مقادیر جریان مورد نیاز LED تنظیم می شود. سیگنال PWM در سطح 0V و+1V خواهد بود و مقدار مقاومت ها روی جریان ماکسیمم LED تنظیم خواهد شد ، زمانیکه سطح +1Vdc باشد. برای جریان ماکسیمم 10mA مقاومت باید 100 استفاده کردیم ، سطح جریان می تواند بوسیله کنترل duty cycle سیگنال PWM تنظیم شود. ابزارهایی که ولتاژ DC نیاز دارند در واقع میانگین ولتاژ ورودی را متوجه می شوند.
شکل .3 نسبت duty cycle و زمان روشن و خاموش شدن
شکل .3 نسبت dudy cycle و زمان روشن و خاموش شدن را نشان می دهد. ولتاژ مورد نیاز 12 LED ولت تا توان مصرفی 2200 mw ، طول 1000 mm است ما در این مقاله از ولتاژ 7.8 استفاده نمودیم. پایه های میکروکنترلر قادر به ساخت ولتاژهای متفاوت نیست به عبارت دیگر مبدل دیجیتال به آنالوگ ندارد ، باید از روش pwm برای تولید ولتاژ مورد نظر استفاده شود.
مدل به یک برد آردونیو UNO ک میکروکنترلر بر پایه atmega328p می باشد ارتباط داده می شود ، که قابل برنامه ریزی است . برنامه نویسی در محیط نرم افزار آردونیو به زبان C# انجام می شود . مدارکنترل LED از طریق کنترل جریان و کدهای دیجیتالی از طریق بردآردینو Uno متصل شده به RGB LED برنامه ریزی می شود. این برد 14 پین ورودی و خروجی دیجیتال دارد که 6 تای آن می تواند به عنوان خروجی pwm استفاده گردد . [6]
در این سیستم از 3 پایه خروجی آن استفاده نمودیم برای راه دیجیتال و از سه پایهی آنالوگ ورودی برای برای تنظیم جریان ورودی به PWM استفاده نمودیم.
برای فعال سازی سریال پورت از 9600 boot rate استفاده می کنیم . سرعت پایین تر باعث پایین اوردن ضریب خطا می شود.چون مقدار دریافتی از 0 adc تا 1023 است برای تبدیل داده های دریافت شده از پایه ADC که با تنظیم ولوم تغییر می کند به مقادیر آنالوگ باید متغیرهای خروجی را بر 9 تقسیم کنیم زیرا مقدار پورت آدرس در قسمت Value از 0 تا 255 است.
بنابراین ADC دریافتی از 0 تا 1023 باید بر 9 تقسیم شود. در اینجا سه متغیر ورودی آنالوگ پتانسیومترها و سه متغیر خروجی دیجیتال RGB LED است.
.3 نتایج پیاده سازی سیستم
سیستم پیشنهاد شده تست شده و مورد پردازش قرار گرفته. نتایج اندازه گیری توان مصرفی روی مدل در جدول .1 نمایش داده شده.
