DSPIC30F6015 Havada Saat Propeller Clock Projesi

Havada Saat ya da Pervane saat Propeller Clock Çok daha basit mikrodenetleyiciler ile de yapılabiliyor ama yazar projesinde oldukca kaliteli bir iş çıkartmış kontrol için DSPIC30F6015 mikrodenetleyici kullanılıyor BLDC motor hard diskten sökülmüş hız kontrolü için TB6588FGES entegresi kullanılıyor saatin yanı sıra animasyonda görüntüleyebiliyor RC5 kumanda kontrolüde var yazılım C dili ile hazırlanmış kaynak kod hahil include library dosyalarıda var ek olarak TB6588 motor sürücü ve PIC30F6015 kontrol katı eagle pcb, şema dosyaları da bulunuyor.

Son olarak devrenin ikinci versiyonuda var yine aynı mikrodenetleyici kullanılıyor ama donanım biraz daha farklı daha güçlü büyük MPJET8063 motor kullanılmış 64 adet led STP16CP05 entegreleri ile sürülüyor diğer projede olduğu gibi tüm kaynakları verilmiş özellik olarak aynı..

Propeller Clock V1 Özet Açıklama

Dönen LED ekran, insan gözünün kusurunu kullanan uygulamalardan biridir. Gözdeki her bir görüntü yaklaşık 1/30 saniyede kaybolur. Bu, belirli bir frekansda döndürüldüğünde, yanıp sönmeyen dairesel bir model oluşturacak olan bir LED şeridinden yalnızca oluşan bir ekran yaratmayı mümkün kılar. Bu gösterge genellikle saat ve tarihi göstermek için kullanıldığından, “Pervane saati” veya “havada saat” olarak adlandırılır.

Aşağıdaki resimde merkez nokta etrafında dönen LED’li bir kol görüyoruz.

LED ekrandaki “Hello” metni örneği

Ekranın temeli, merkez noktanın etrafında dönen bir koldur. Örneğin kol üzerinde, kolun konumuna göre kademeli olarak açılıp kapanan 12 adet LED bulunmaktadır. Kolu yeterince hızlı daire içine alırsak, yanıp sönmeyen statik bir “Merhaba” yazısı elde ederiz. Koşul, kolun yeterince hızlı bir şekilde dönmesini garanti etmemizdir. Dönme frekansı ne kadar yüksek olursa, ekran o kadar iyi olur. 75 Hz’den daha yüksek ekran titremesinin, çevresel bir görünümle bile artık gözle algılanmayacağı deneysel olarak bulunmuştur.

Diğer Görüntüleme yöntemi Döner ekran sistemi Amerika Birleşik Devletleri Patenti 6856303 https://www.freepatentsonline.com/6856303.html

Piksel tabanlı bir ekran, metin ve grafikleri saat ve tarih, özel mesajlar ve animasyonlar dahil olmak üzere silindirik bir düzlemde taramak için görüş kalıcılığını kullanır. Ekran, dönen bir ekran düzeneğine monte edilmiş, modüle edilmiş ışık yayan elemanlardan oluşan bir sütuna sahip bir ışık dizisinden üretilir. Güç ve veriler, sabit bir kontrol düzeneği üzerinde birleştirilir ve ekran düzeneğine endüktif olarak bağlanır. Bir kontrol düzeneği işlemcisi, ekran düzeneği için komut, mod, karakter ve grafik verileri oluşturmak üzere ekrana özgü görevleri tanımlayan bir görüntü uygulama dilini yorumlar. Kontrol düzeneği işlemcisi ayrıca bir tetik konum sensörünü okur ve esnek ekran konumlandırma ve kayan ekran efektleri sağlayan sanal bir tetik komutu oluşturmak için bir tetik gecikmesi ekler.

Devre Tasarımı

Dev. 2 Döner saat tasarımının blok şeması

Donanım tasarımı iki panodan oluşacaktır. Statik Parça adlı PCB motor devrini kontrol etmekle görevlendirilirken, PCB Döner Parçaları ekranla görevlendirilecektir.

a) Statik kısım: BLDC motor – Uzun ömrü, sessiz çalışma ve hız kontrolü imkanı olan trifaze (fırçasız) bir motordur. Sabit disk sürücülerinde (HDD) yaygın olarak kullanılır.

Motor hız kontrolü – BLDC motor çalışması, dönen manyetik alan bobinlerinin doğru komütasyonunu sağlayan bir hız kontrolörü tarafından kontrol edilmelidir. BLDC motor kontrolü teorisinin kendisi kapsamlı ve karmaşıktır, Toshiba üreticisinden bir SoC (chip on system) çözümü kullandık. TB6588FGES entegre devresi şeklinde bu tip motorların kontrolünde piyasaya bir yenilik sunmaktadır.

b) Dönen kısım: MCU dsPIC30F6015 – Microchip’ten güçlü DSP işlemci. Bu uygulamada saat hızı 30 MIPS (bir MAC talimatının işlenmesi = 34ns). Döner ekranın tüm işlevlerini yerine getirir ve tüm cihazın kalbidir. Programlama, ICSP arabirimi üzerinden PICkit™ 2 adlı bir programlayıcı/hata ayıklayıcı kullanılarak gerçekleştirilir.

Led sürücü – 2x entegre devre STP16CP05 burada kullanılmaktadır. Seri senkron arabirimden (SPI) her çıkışta sabit bir akım kaynağı olan 16 bitlik bir çıkışa dönüştürücüdür. Akım 5 ÷ 100 mA aralığında ayarlanabilir.

Optosensör CNY70 – Burada dönen parçanın dönüş süresini ölçmek için yansıtıcı optosensör kullanılır. Bilgiler daha sonra LED ekranın doğru bir şekilde zamanlanması için kullanılır.

RC-5 alıcı – Bir sinyal demodülatörü ile birlikte 36kHz’de bir infrasensor içerir. Demodülatör çıkışındaki darbeler Manchester kodundadır ve daha sonra MCU’da kodu çözülmelidir.

EEPROM 128kB – I2C veriyoluna bağlı EEPROM tipi bellek. Kullanıcının görüntü ve animasyon gibi büyük verileri belleğe yüklemesine ve ardından bunları ekranda görüntülemesine olanak tanır.

RTC DS1307 – Mükemmel ve basit gerçek zamanlı saat devresi ayrıca I2C bus üzerinden haberleşir. Yedek pil, 5V besleme voltajının bağlantısını kestikten sonra bile saat boyunca yardımcı olur.

Propeller Clock V2 Özet Açıklama

Başarılı v1 versiyonundan sonra döner saatin ikinci versiyonu olan Pervane saati v2 ile karşımıza çıkıyor. Cihazın gerekli uzun süreli çalışması için gereken çeşitli iyileştirmelerden geçmiştir. Versiyon v2, Maden Üniversitesi, FEI Fakültesi’nde kat450 – Ölçüm ve kontrol teknolojisi bölümünün temsili için yapılmıştır.

1. Sürüm v1 ile karşılaştırıldığında değişiklikler

a) 64 LED kullanımı Önceki versiyona göre iki kat daha fazla LED kullanıldı. Bu, cihazın görüntüleme alanını artırdı. Görüntüler artık daha fazla ayrıntıya sahip.

b) Anahtarlı regülatör kullanımı Orijinal versiyon bir lineer regülatör 7805, yani 5V – 1A içeriyordu. Pervanenin ikinci versiyonu, Texas Instruments TPS54232’den 5V – 2A çıkışlı bir anahtarlama güç kaynağı kullanıyor.Entegre çıkış MOSFET transistörlü regülatör 1 MHz’de çalışıyor ve mevcut ekipman tüketimini güvenilir bir şekilde karşılayabilir.

c) Dönen parçanın enerji iletimi, tahriki ve montajı mekaniği Bu kısım en fazla değişikliğe uğramıştır. Tornada alüminyum parçaların üretilmesine, son montaj ve montaja kadar tamamen yeni bir mekanik oluşturuldu. Sonuç, pleksiglas üzerine montaj için bir flanş, PCB pervane v2’nin montajı için bir flanş ve dişli motoru monte etmek için bir flanştan oluşan bir mekanizmadır. Mekanizma ayrıca, dönen parçaya enerji aktarımı için karbon fırçaların (Skoda FAVORIT otomobilinden distribütörden gelen karbon) bağlanmasını da çözer.

d) DC motor kullanımı Sürücü için 3,8: 1 dişli oranına sahip MPJET8063 dişli kutusuna sahip bir SPEED500 DC motor kullanıldı.

e) SS motoru için PWM dönüştürücü Pervanenin önceki versiyonuyla karşılaştırıldığında, bir SS motor kullanılarak hız kontrolü büyük ölçüde basitleştirilmiştir. PWM sinyal üretimi için bir mikrodenetleyici ve tek bir kadran darbe dönüştürücü içeren basit bir PCB oluşturuldu.

Kaynak: mcuhobby.cz/tag/propeller-clock/