Gelişen mikrokontrol teknolojileri ve artan bilgi birikimi sayesinde geliştirici düzeyinde daha yaygın kullanımına olanak tanımıştır. Burada elimden geldiği kadar bazı örnekler sunmaya çalışacağım...

27 Şubat 2010 Cumartesi

Atmega8 ve RS232 ile 3 Renkli LED Modül Sürülmesi


Giriş

LED ışık kaynağı olarak kullanılan elektronik elemanlardan biridir. Günümüzde insan gözü için görünür ve görünmez dalga boyları dahil birçok renkte üretilmektedir. Öyle ki geçmişte ışık kaynağı olarak soğuk katot ve flöresan tüpleri kullanılan tarayıcılar için dahi günümüzde LED'ler kullanılmaktadır. Üzerinde tarayıcı bulunan bir mürekkep püskürtmeli yazıcıdan sökülmüş bir LED ışık kaynağının Atmega8 işlemcisi yardımıyla bilgisayar üzerinden kontrolü üzerinde çalışacağız. (Ne yazık ki o kadar kolay bozuluyorlar ki,cihaz üzerindeki bölümlerden biri bozulunca her ikisi de kullanım dışı kalıyorlar.)

LED

Türkçe Işık Yayan Diyot olarak açabileceğimiz bu eleman düşük güçle ışık üretebilen uzun ömürlü elektronik elemanlardır.


Şekil-1:Led'ler

LEDler gelişimi hakkında daha öncelerine ait bilgiler bulunsa da, günümüzde kullanılan LEDlerin 60'lı yıllarda geliştirildiğini söyleyebiliriz. Kırmızı renk bölgesinde yer alan LED GaAsP bileşiminde Galyum-Arsenik taban üzerine Fosfor eklenmesi ile elde edildi. 70'li yıllara doğru turuncu, sarı ve yeşil renkli LEDler geliştirildi. 70'li yılların ortalarına doğru mavi renkli ışık yayabilen LED'ler geliştirildi.

Tabii ki ilk geliştirilen LED'lerin verimliliği fazla değildi ama o yıllarda kullanılan sistemlere göre oldukça verimliydiler.

Günümüzde ise büyük LED Televizyonlar, reklam tabelaları, trafik ışıkları, cep telefonlarının arka plan aydınlatmaları, hatta lamba ve el feneri gibi birçok sayısız uygulaması var.

LED basit bir anlamda bir diyottur. Devreye iletim yönünde bağlanır. LED üzerine uygulanan gerilim eşik seviyesine ulaştığı zaman akım akmaya başlar ve LED ışık vermeye başlar. Bu noktada dikkat edilecek konu akım miktarıdır. Eğer akım artarsa LED bozulur ve yanar. Bu nedenle LED elemanları daima akım sınırlama elemanı olarak seri bir direnç ile akım sınırlamaya gereksinim duyar.

Şekil-2:Kullanılan LED örneği.(Aslında başka bir yazıcı tipinde kullanılan LED modül)

Projede kullanılan LED üzerinde yazıcı-tarayıcı bulunan bir cihaz üzerinden (tarayıcı bölümü) ışık tarama kafası bölümünden elde edildi. Şekil 1 bu parçanın sadece LED'ler görülecek şekilde resimde gösterilmektedir.


Şekil-3:Işığın yayılması için optik klavuz kanalı


Bu sistemde kullanılan LED bir dizi halinde değil. Sadece 3 adet led var. Bu LED'lerin ışığı klavuz bir optik kanal içinden geniş bir yüzeyden dışarı çıkar. Bu da bir ışık çubuğu olarak görülmesini sağlar.
Işıkta Renkler ve LEDlerdeki Durumu

Işık ile renklerin elde edilmesi biraz değişik bir konudur. O veya bu şekilde boya ile ilgilenenler bilir. Sarı, kırmızı ve mavi renkleri (aslında cyan, magenta ve sarı) kullanarak istedikleri renkleri kolaylıkla elde edebilirler. Gazete, dergi ve afişler (hatta evinde suluboya ile uğraşanlar) buna çok iyi örneklerdir.

Şekil-4:Renkli ışıkların bileşimindeki renkler

Işık ile renklerin elde edilmesinde ise kırmızı, mavi ve yeşil renkler ile diğer tüm renkler elde edilebilir. Eğer bilgisayar ekranı ve televizyon ekranını yakından inceleme şansını bulursanız görüntü elde etmek için 3 renk içeren noktalar olduğu göreceksiniz. Bunlar birincil renklerdir. Üç birincil renk üst üste bindiği zaman cyan, magenta ve sarı ortaya çıkar. Üçü birden beyaz, (RGB renk modeli).

Şekil-5:Darbe genişliğine göre parlaklık değişimi

Projede ışık kaynağı olarak kullanılan LEDlerde parlaklık(ışık miktarı) ayarı üzerinden geçen akım ile kontrol edilir. Ama bu yöntemin kontrolu biraz zordur ve analog devre gerektirir. Sayısal sistemlerde ise bu akım sabit olmak üzere LEDin aç ve kapatma ile kontrol edilir. Yani LEDin açık ve kapalı kalma süreleri kontrol edilerek istenen etkiyi yaratır. Bu yönteme darbe genişlik modülasyonu olarak tanımlayabiliriz. Burada göz önüne alınacak nokta aç ve kapat sürelerinin toplamının sabit olması gerektiğini dikkate almak gerekir.(Frekans sabit)


Şekil-6:Sürülen LED'lere göre ışık değişimi (örnek) Darbeler ışık rengine göre sıralanmış, alttaki kutucuklarda gösterilen renkleri belirtir.

Biraz basite indirgersek LED ekranların temelini oluşturuyor. Yani bu modül gibi yüzlercesi belki binlencesi ile bir LED ekran oluşturulabilir. Bir yere kadar.
Devre

RS232 modülü ile işlemci modülü arasındaki bağlantı IDC10 konnektörler üzerinden 10 yollu kablo üzerinden veri ve beslemme bağlantısını oluşturur. LED kartı ile işlemci arasındaki bağlantı 4 kablo bağlantısı ile sağlanıyor. (Renkler o LED'e göre kablo rengi takılmıştır. Mor renkli kablo hariç. O Vcc bağlantısı için kullanıldı.

Sistem bir adaptör üzerinden alınan besleme gerilimi 7805 üzerinden 5V besleme gerilimi üretiliyor.


Şekil-7:LED kartının kablo bağlantı uçları.

Kartların ve kabloların bağlantıları hakkında başlık altındaki resmi ve şekil-8 bir fikir verecektir.


Şekil-8:Sistem çalışırken.

Şema

Atmel 8 işlemcimiz olan üzere IC1 ile temsil ediliyor. İşlemciye bağlı kristal, C5 ve C6 kondansatörleri saat frekansı üreteci olarak çalışıyor. D2(LED) ve R1 sistem izleme göstergesi olarak çalışıyor.(ama gelen veri o kadar az ki yanıp söndüğü görülmüyor).ISP konnektörü artık bilineceği üzere IC1 programlama için. R2,R3 ve R4 renkli ledleri sürmede akım sınırlama elemanı olarak çalışıyor. CLED olarak belirtilen LED'ler çubuk LED olarak tanımlanan eleman içinde yer alır. C8 ve C9 LED modül beslemesinde oluşabilecek dalgalanmarı süzmek için eklendi.

D1, C1,C2 ve IC2 sistem için gereken 5V besleme devresini oluşturuyor.

IC3,C12,C14...C16 kondansatör grubu RS232 bağlantısı için gereken bölümü oluşturuyor. DB9 P4 kondansatörü bilgisayar RS232 bağlantısını sağlıyor. Buradaki R5,D3(LED) besleme gerilim geldiği gösterir.

Geri kalan kondansatörler filtre içindir. Şemada işlemci kartı ile RS232 modülü arasındaki bağlantıda kullanılan konnektörler gösterilmemiştir.


Şekil-9:Blok şeması


Şekil-10:Devrenin şeması(kırmızı çizgi ile işaretli bölge RS232 iletişim modülüdür)

Devrenin Çalışması

Devre ilk açıldığında LED modül üzerindeki LED'ler söndürülür. Bilgisayar programında yer alan kaydırma çubukları ile belirtilen renkteki led bilgisi RS232 üzerinden işlemci kartına gönderilir. Gelen bilgi Darbe genişlik modülasyonu için darbe süresi olarak kullanılarak LED yanma süresini belirler. Gelen bilgiye göre yakıp söndürülen LEDler bir renk karışımı oluşturur.

Şekil-11:LED Modül.


Şekil-12:İşlemci Modülü.


Şekil-13:RS232 Modülü.

Devre Yapımı

Devre yapımında kritik bir eleman yok. Baskı devre kartı üzerinde geçekleştirildiğinde standart eleman yerleşimi göz önüne alınarak devre kurulabilir. Bu noktada diğer devre montaj teknikleri kullanıldığında bacakların doğru bağlanması önemlidir. Tabii ki kristal topraklanmalıdır.

Tüm dirençler çeyrek vattır.

Besleme konusunda bir sorun oluşturmayacağınızı düşünüyorsanız girişteki köprüyü devre dışı bırakabilir veya tek bir diyotla değiştiribilirsiniz. (Kendi besleme kaynağınız varsa ve devreyi kendiniz kullanacaksanız). Bacak bağlantıları uyan başka bir LED kullanılabilir. Entegreler için soket kullanılması sonradan oluşabilecek sorunların çözümünde size yardımcı olabilecektir.

LED modülü işlemci modülüne Tunik 4'lü konnektörü kullanılarak bağlantısı sağlandı. LED modül üzerindeki çubuk LED ayakları Lehimlendikten sonra kart ile LED çubuk arasında biraz sıcak silikon sıkılması mekanik dayanıklılık sağlayacaktır.


Şekil-14:Devrenin baskı planı(eleman yüzünden göründüğü gibi)


Şekil-15:Devrenin yerleşim şekli(eleman yüzü)


Şekil-16:Devrenin yerleşim planı

Not:Baskı devrede* ile işaretli elemanlar kullanılmamaktadır. Bu elemanlar RS232 modülü bağımsız olarak kullanılma durumunda kullanılmaktadır.
Devre Elemanları

470RR2,R3,R4
1KR1,R5
27pFC5,C6
100nFC2,*C4,C7,C8,C10,C11,C13,C17
10µF*C1,C3,C9,C12,C14,C15,C16,C18,*C19
B125C1500 veya benzeriD1,*D4
LEDD2,D3
Çubuk LEDRGB LED
ATMEGA8IC1
7805IC2,*IC4
MAX232IC3
3,6864Mhz kristalXT1
DB9P4
6 Header (ISP6)ISP
4'lü TunikP1
2'li KlemensP2,*P5
10'lu kablo-

Malzeme listesi. Burada işlemci için soket ve 9V adaptör verilmemiştir. Kaliteli 16 ve 28 bacaklı soketler oluşabilecek problemlerin önüne geçecektir. 2'li klemens (P2)ve P3 ile P3-1 şemada gösterilmemiştir ve "*" ile işaretli elemanlar kullanılmamıştır.


Şekil-17:Devre çalışırken çubuk LED üzerinde elde edilmiş renkli ışık görüntüleri

Bilgisayar Programı

Bilgisayar üzerinde kullanılan program Delphi 7 ile yazıldı. "LED_Renkli.exe" programı 2 ana pencereden oluşuyor. Birinci pencere ayarların yapıldığı penceredir. Seri port seçimi yapılır. İkincisi Gösterilecek rengin değerlerinin belirlendiği penceredir.

Programı çalıştırın ayarlar penceresinden alet bağladığınız RS232 portunu seçin ve Tamam butonuna tıklayarak onaylayın. Ana pencere üzerinde kaydırma çubuklarını fare ile hareket ettirerek istediğiniz rengin LED çubuğunda gösterilmesini sağlayın. Alet açık kaldığı sürece ayarlanan renk kalacaktır.

Ana Pencere
Şekil-18:Ana Penceresinin görünümü


Bu pencere üzerindeki öğeleri değinecek olursak;.
  1. Kırmızı Rengin belirlendiği kaydırma çubuğu.
  2. Kırmızı rengin belirlendiği kaydırma çubuğunun değeri
  3. Mavi Rengin belirlendiği kaydırma çubuğu.
  4. Mavi rengin belirlendiği kaydırma çubuğunun değeri
  5. Yeşil Rengin belirlendiği kaydırma çubuğu.
  6. Yeşil rengin belirlendiği kaydırma çubuğunun değeri
  7. Belirlenen renk değerlerine göre bilgisayarda rengin gösterilmesi(LED çubuğunda farklı olabilir)
  8. Renk kaydırma çubuklarını sıfır değerine çeker
  9. Seçenekler penceresini açar

Seçenekler

Şekil-19:Seçenekler penceresi

Seçenekler penceresi üzerindeki öğeleri değinecek olursak;.
  1. Bilgisayara üzerinde bulunan seri portları listeler ve bunlar arasından bağlantısı yapılan port seçilir.Seçilen port numarası ini dosyasına kaydedilir.(tamam butonu tıklandıktan sonra ayar onaylanır)
  2. Bu pencerede yapılan ayarları onaylar ve Ana pencereyi açar


video

Ekler:

ATMEGA8 hakkında bilgi

Atmega8 ve RS232 ile 3 Renkli LED Modül Sürülmesi için dosyalar- birleşik

Bu devrenin yapım sorumluluğu size aittir. Devre yapıldı ve çalışıyor. K.A....

Etiketler

İzleyiciler