mikroupravljača (12

ELEKTRONIKA

Shield-A, učilo za programiranje mikroupravljača (12)

U ovom i nekoliko sljedećih nastavaka pozabavit ćemo se svjetlećim diodama D8-D11 (Slika 36.). Iako se fizički radi o četiri LE-diode, unutar svake od njih smještena su po tri čipa (pločice) koji zrače svjetlost crvene (R), zelene (G) i plave boje (B), pa se ovakve diode uobičajeno zovu RGB-diode. Ti čipovi zapravo su tri svjetleće diode smještene unutar zajedničkog kućišta, koje najčešće ima četiri priključka različitih duljina. Na najduži priključak povezane su katode ili anode svih čipova; prvi tip naziva se RGB-dioda sa zajedničkom katodom, a drugi RGB-dioda sa zajedničkom anodom. Na razvojni sustav Shield-A ugrađene su RGB-diode sa zajedničkom katodom i rasporedom slobodnih izvoda (anoda) R, G i B čipova kao na skici prikazanoj na Slici 37. lijevo dolje. Raspored slobodnih izvoda čipova nije standardiziran, pa se na tržištu nalaze i RGB-diode s drukčijim “rasporedom boja” ‒ ako sami nabavljate komponente za svoj Shield-A, obratite pažnju na taj detalj. Kako su na Shield-A postavljene 4 RGB-diode, za nezavisno upravljanje njihovim čipovima potrebno je 12 upravljačkih signala i 12 otpornika. Ovaj spoj prikazan je na Slici 37. gore i nije ga potrebno detaljnije objašnjavati: katode svih čipova spojene su na zajednički minus, pa će pojedini čip zasvijetliti kada na njegov “+” priključak dovedemo dovoljno visok pozitivni napon. Problem ovakvog spoja je prevelik broj upravljačkih napona, odnosno prevelik broj izlaznih priključaka mikroupravljača koje moramo zaposliti da bismo iz četiri RGB-diode izvukli sve kombinacije boja koje nam one mogu dati. Stoga smo na Slici 37. dolje prikazali jedan drugi način spajanja, koji je u konačnici i primijenjen na razvojnom sustavu Shield-A. Ovdje su zajedničke katode RGB-dioda razdvojene i svaka dioda ima “vlastiti” minus, na slici obilježen oznakama “-1”, “-2”, “-3” i “-4”. Anode svih crvenih čipova povezane su zajedno i dijele zajednički otpornik za ograničenje struje i zajednički upravljački “+” priključak; isto vrijedi za zelene i za plave čipove. Ovakvim smo načinom spajanja smanjili broj upravljačkih signala na 7, a skice na Slici 38. pomoći će nam pri analizi rada ovakvog spoja. Slika 38.a prikazuje najjednostavniji slučaj, kada želimo aktivirati samo jedan čip jedne RGB-diode: u ovom primjeru, to je crveni čip druge diode, s oznakom R2. Kako bismo to postigli, priključak “-2” trebamo spojiti na minus, a crveni plus na plus pol napona napajanja. Koristimo li izvor napona 5 V i otpornike otpora 1 kΩ, kroz R2 poteći će struja oko 3 mA ‒ to je dovoljno da druga RGB-dioda jasno zasvijetli svjetlošću crvene boje. Sve ostale priključke ostavljamo “u zraku”, odnosno, ne spajamo ih na ništa. Slika 38.b prikazuje primjer u kojem želimo aktivirati dva čipa iste RGB-diode: u ovom primjeru to su crveni i zeleni čip druge diode, s oznakama R2 i G2. Kako bismo to postigli, priključak “-2” trebamo spojiti na minus, a crveni i zeleni plus na plus pol napona napajanja; i ovdje sve ostale priključke ostavljamo u zraku. Kroz crveni i zeleni čip druge RGB-diode poteći će struje oko 3 mA i ona će zasvijetliti žućkastim ili narančastim svjetlom (crvena i zelena boja “pomiješat” će se).Na isti način mogli bismo uključiti druge kombinacije čipova: crveni i plavi daju ljubičastu, zeleni i plavi modrozelenu, a, uključimo li sva tri čipa iste diode, dobit ćemo svjetlost bijele boje.

Slika 36. Na fotografiji razvojnog sustava Shield-A istaknute su svjetleće diode D8-D11

Zaključujemo kako spoj sa Slike 37. dolje ima manji broj priključaka, ali dobro radi samo ako uključujemo različite kombinacije čipova u samo jednoj RGB-diodi (Slike 38.a i 38.b). Sklop će dobro raditi i ako u dvije ili više RGB-dioda želimo uključiti istu kombinaciju boja, iako će intenzitet svjetlosti pojedine LED-ice ovisiti o broju uključenih dioda (38.c). Međutim, Slika 37. Svaka od LE-dioda D8-D11 sadrži po tri “čipa” koji emitiraju crvenu, zelenu ili plavu pokušamo li na razliboju čitim RGB-diodama postići različite komSlika 38.c prikazuje primjer u kojem želimo binacije boja, to nam neće poći za rukom... aktivirati po jedan čip u dvije RGB-diode: u ovom Barem ne na način na koji smo to pokušali učiprimjeru to su crveni čipovi druge i treće diode, niti na Slici 38.d. Morat ćemo promijeniti pristup! s oznakama R2 i R3. Kako bismo to postigli, Želimo li iskoristiti prednost koju donosi način priključke “-2” i “-3” trebamo spojiti na minus, a spajanja RGB-dioda prema shemi na Slici 37. crveni plus na plus pol napona napajanja; i ovdje dolje, a to je smanjeni broj priključaka, morat sve ostale priključke ostavljamo u zraku. Kako ćemo koristiti postupak koji se zove multipleksu crveni čipovi spojeni paralelno, kroz svaki od siranje. U ovom postupku uključujemo jednu po njih poteći će struje oko 1,5 mA: druga i treća jednu RGB-diodu, odnosno, u svakom trenutku RGB-dioda zasvijetlit će crvenom svjetlošću, čiji samo je jedan “-” priključak spojen na minus pol će intenzitet biti nešto slabiji nego u primjeru a), napajanja: kada je svijetlila samo jedna RGB-dioda. To sma- 1. dok su svi “-” priključci u zraku, priključimo na njenje intenziteta nije jako izraženo, čak može plus pol napona napajanja kombinaciju “+” proći i nezamijećeno. Želimo li da sve četiri RGB- priključaka ovisnu o boji svjetlosti koju želimo -diode zasvijetle crveno, spojit ćemo i priključke dobiti na prvoj RGB-diodi; u primjeru 38.c to “-1” i “-4” na minus pol napona napajanja; sada će ne bi bio niti jedan “+”; smanjenje intenziteta biti primjetnije. 2. priključak “-1” kratkotrajno spojimo na minus Slika 38.d prikazuje primjer u kojem želimo pol napajanja i odmah nakon toga ga odspoaktivirati po jedan čip u dvije RGB-diode: u jimo; ovom primjeru, to su crveni čip druge i zeleni čip 3. na plus pol napona napajanja priključimo treće diode, s oznakama R2 i G3. Kako bismo to kombinaciju “+” priključaka ovisnu o boji svjepostigli, priključke “-2” i “-3” trebamo spojiti na tlosti koju želimo dobiti na drugoj RGB-diodi; minus, a crveni i zeleni plus na plus pol napona u primjeru 38.c to bi bio “crveni“ plus; napajanja; i ovdje sve ostale priključke ostav- 4. priključak “-2” kratkotrajno spojimo na minus ljamo u zraku. Tu će se sada pojaviti problem: pol napajanja i odmah nakon toga ga odspoova kombinacija propustit će struju ne samo jimo; kroz željene čipove R2 i G3, nego i kroz čipove 5. na plus pol napona napajanja priključimo G2 i R3. Umjesto da druga RGB-dioda zasvijetli kombinaciju “+” priključaka ovisnu o boji svjecrvenom, a treća zelenom svjetlošću, obje će tlosti koju želimo dobiti na trećoj RGB-diodi; u zasvijetliti žuto ili narančasto. primjeru 38.c to bi bio “zeleni” plus;

Slika 38. Kako uključiti pojedini čip RGB-dioda u spoju prema Slici 37. dolje Slika 38. Kako uključiti pojedini čip RGB-dioda u spoju prema Slici 37. dolje 6. priključak “-3” kratkotrajno spojimo na minus pol napajanja i odmah nakon toga ga odspojimo; 7. na plus pol napona napajanja priključimo kombinaciju “+” priključaka ovisnu o boji svjetlosti koju želimo dobiti na četvrtoj RGB-diodi; u primjeru 38.c to ne bi bio niti jedan “+”; 8. priključak “-4” kratkotrajno spojimo na minus pol napajanja i odmah nakon toga ga odspojimo; 9. isti postupak ponavljamo dokle god želimo da RGB-diode svijetle nekom kombinacijom boja. “Kratkotrajno” znači nekoliko milisekundi. Kako bismo uspjeli “zavarati oko” i dobiti privid da sve diode svijetle istovremeno i bez treperenja, svaku od njih trebamo uključiti najmanje 50 puta u sekundi. Promatramo sklop s 4 RGB-diode pa jednostavnim računom dolazimo do zaključka da diode treba uključivati po 5 ms ili kraće. U postupku multipleksiranja, RGB-diode uključuju se jedna po jedna pa, zapravo, u svakom trenutku imamo situacije sa Slika 38.a ili 38.b, za koje smo ustanovili da besprijekorno reproduciraju odabranu boju. Međutim, sada će svaka od dioda biti uključena samo četvrtinu vremena, pa će svijetliti slabijim intenzitetom nego da je uključena stalno. Ovo možemo kompenzirati smanjenjem vrijednosti otpornika za ograničenje struje; ako smo analizu sklopa počeli s otpornicima otpora 1 kΩ, za multipleksiranje bi bilo primjereno koristiti otpornike otpora između 330 Ω i 470 Ω. Točkice na kraju horizontalnih linija na slikama 37. i 38. sugeriraju kako bismo po istom principu mogli dodati još RGB-dioda. I zaista, postupak multipleksiranja savršeno radi s puno većim brojem dioda od ovog koji mi analiziramo, ali tada vrijeme uključenosti svake diode treba primjereno skratiti. Postupak multipleksiranja “prešutno” nam je riješio i problem promjene intenziteta: neovisno o tome koliko je dioda istovremeno uključeno (točnije rečeno, prividno istovremeno uključeno), jedna, dvije ili sve četiri, one će uvijek svijetliti istim intenzitetom. Ali, to nije sve! Vještim programiranjem možemo iz RGB-diode “izvući” puno, puno više od sedam boja koje smo spominjali u ovom članku. Pred nama je dosta posla: u sljedećim nastavcima najprije ćemo napisati programe kojima ćemo ilustrirati ovo o čemu smo pisali, a zatim...

Vladimir Mitrović i Robert Sedak