4-х канальный DMX512 приемник на контроллере PIC

В этой статье будет описано как сделать приемник DMX 512 на микроконтроллере PIC а именно на PIC16F1823. Схема работы устройства практически ничем не отличается от других устройств на контроллерах приведенных на нашем сайте. Устройство работает на полевых транзисторах MOSFET1), открывает транзисторы ШИМ от контроллера, ничего сверхестественного как и в других схемах здесь нет. Устройство может работать на любом заданном адресе в диапазоне адресов 512, и использовать 4 канала управления. Транзисторы могут управлять нагрузкой светодиодных ламп или сервомоторов или чего пожелаете по шагу диммирования равному 255 или по цифровому включение/выключение канала.

  • 4 канала с нижней стороны, с открытым стоком «N'-канальные МОСФЕТ-транзисторы обеспечивают до 3 ампер на канал
    • Рабочий номинал номинал токов от 1 мА до 3 А
    • Диапазон напряжения канала от 3 до 36 вольт

Выходы могут управлять LED модулями, LED лентами, лампами низкого напряжения до 35 Вт.

  • Два выходных режима работы:
    • 8 бит ШИМ режим с периодом 5 мс (200 Гц).
    • цифровой вкл / выкл выход.
    • Режимы индивидуально настраиваются для каждого выхода
  • Четыре независимых канала управления, которые могут управляться с 1 адреса.
  • Устройство может запоминать предыдущие значения принятого по DMX сигнала и записывать ее в энергозависимую память EEPROM на котроллере, а также возможна настройка по выключению всех выходов если не получено никаких данных.
  • Вся конфигурация адреса и каналов хранится в EEPROM2), поэтому можно обойтись без dip switch3) переключателей и всевозможных джамперов.Прошивка использует сохраненные настройки из EEPROM4), если переключатель DIP5) не обнаружен.
  • Кроме того поставив перемычку, можно настроить адрес канала через значение на 1 адресе DMX. Например ставим на 1 адрес значение 144, убираем перемычку и устройство после перезагрузки поставит адрес 144.

Верхняя сторона

Нижняя сторона

Элемент Свойства
R1,R2,R3,R4 120R 0.125 Ватт резистор
R5,R6,R7,R8,R10,R11 10K 0.125 Ватт резистор
R12 330R 0.125 Ватт резистор
R13 120R ( 0.25В или на 0.5 Ватт) резистор
R14 1K0 0.125 Ватт резистор
R9 не используется
0.125 (1/8) Ватт указанны для хорошего умещения на плате.
C1 330nF конденсатор (5mm шаг) (или на 470nF)
C2,C3,C5 100nF керамический конденсатор (2.5mm шаг)
C4 не используется
D1-D11 1N4148 диод
IC1 PIC16F1823-I/P (Контроллер программируемый DMX прошивкой)
IC2 78L05 регулятор напряжения
IC3 MAX481 (микросхема на основе RS485 протокола)
IC4 HCF4017B
Q1,Q2,Q3,Q4 STP20NF06L логический N-MOSFET (STP36NF06L альтернатива)
LED1 5mm LED светодиод зеленый
SW1 10-ти канальный DIP переключатель6)
CN1 5-pin 0.1» header (not used)
ICSP 5-pin 0.1« header (not used)
CN2 2-pin 0.1» header (not used)
JP1 2-pin 0.1« header
TERM 2-pin 0.1» header
2,54mm jumper links for shorting JP1 / TERM header
DMXin 3-way, 5mm, screw-terminal
Power-in terminal block 4-way, 5mm, screw-terminal, 16 amp (2 x 2-way end stackable)
Channel output terminal block 8-way, 5mm, screw-terminal, 16 amp (4 x 2-way end stackable)
IC1 сокет 14 пиновый DIP сокет
IC3 socket 8 пиновый DIP сокет
IC4 socket

Альтернативная замена компонентов

Резистор R13 и все другие резисторы 0.125 (1/8) могут быть замещены своими, главное чтобы хватило места.

Выходные мосфеты Q1-Q4 STP36NF06L или STP20NF06L могут быть замещены на свои, но с последующим радактированием выходного логического уровня контроллера в прошивки под свои транзисторы.

Альтернатива RS-485 приемника, IC3.

  1. SP485 (EXAR)
  2. ST485 (ST)
  3. MAX483 (Maxim)
  4. MAX485 (Maxim)
Желательно при пайке использовать антистатическую защиту на полевые элементы, контроллер, контролер питания

1. При пайке полевых элементов(Q1,2,3,4) и других компонентов IC's 1,3, 4 желательно использовать антистатик. Самый лучший вариант, это использовать паяльную станцию. Вы получите антистатическую защиту (полезно при пайке полевых элементов и других капризных бяк). Если же нет паяльной станции не растраивайтесь, можно самостоятельно доработать станцию / паяльник: заземление жала в большинстве случаев помогает. Это конечно не та антистатика, которая есть в навороченных станциях, но помогает не хуже.

2.Делаем перемычку, или спаиваем между собой два контакта RA4-RE как показано на картинке.

Не допускайте попадание сопли припоя между контактами RE и GND .

3. Припаиваем резисторы на нашу плату.

Важно правильно подобрать номинал и разместить их на плате.

Резистор 0.125 довольно маленький, и цветные полосы на нем очень плохо читаемы.(Сопротивление резисторов, номинал можно проверить мультиметром.)

«Подсказка»

- 120R [коричневый - красный - коричневый - золотой] R1, R2, R3, R4

- 120R [коричневый - красный - коричневый - золотой] R13 (R13 является больше 0,25 Вт резистором)

- 330R [оранжевый - оранжевый - коричневый - золотой] R12

- 1K0 [коричневый - черный Красное - золото] R14

- 10K [коричневый - черный-оранжевый - золото] R5, R6, R7, R8, R10, R11

Резистор R9 не используется в этом проекте.

4. Припаяем наши диоды D1 по D11. Это все тот же тип диодов 1N4148

Каждый диод имеет черную полосу(катод) на одном конце корпуса. Установите все диоды, как показано на фото.

5. Установите три 100nF конденсатора на С2, С3 и С5.

6. Установить мосфеты Q1,Q2,Q3,Q4

МОП-транзисторы очень чувствительны к статическому электричеству.По возможности избегайте прикосновения к штырям. Желательно пайку проводить с действующим заземлением жала паяльника.

Установка транзисторов

  1. Поместите штифты в отверстия платы, а затем надавите на корпус полевого МОП-транзистора, чтобы согнуть ее печатной плате.
  2. Используйте M3(6 мм) винт и гайку для крепления МОП-транзистора к печатной плате, как показано на рисунке.
  3. Когда МОП-транзистор был механически закреплен на печатной плате, припаять все три контакта полевого МОП-транзистора к печатной плате

Повторить для каждого транзистора

Специально под транзисторами находится небольшое поле меди. Это будет служить как теплоотвод от транзистора, который будет проводить ток до 12 ампер.

7. Установите три гнезда IC на печатной плате. Убедитесь, что все штифты проходят через отверстия в печатной плате и убедитесь, что ни один из контактов не согнут под сокет перед пайкой.

8. Установите регулятор напряжения 78L05 на печатную плату.

9. Установить на место 330nF конденсатор С1. Отмечен как .33J63 (альтернативна 470nF)

10. Установить светодиод.

11. Припаять 2-х контактные разьемы JP1(DMX-Config) и TERM

12. Припаять 10-полосный DIP-переключатель. Убедитесь в том, чтобы установить его так, что переключатель «ON» положении находится ближе всего к краю печатной платы, как показано на фото.

13. Установить 5мм винт клеммные колодки к печатной плате.

14. На обратной стороне печатной платы имеется короткая перемычка открытой меди между концевыми блоками. Необходимо пропаять оловом эту перемычку.

На этом этапе сборка платы завершена.Проверьте все элементы,и что все паяные соединения хорошо пропаяны, нет брызг.

Перед установкой трех IC элементов в гнезда, проверьте 5 вольт питания к плате. Подключите подходящий источник питания постоянного тока + VB и GND соединений клеммной колодки разъема питания. Выходное напряжение источника питания должно быть в диапазоне от 9 до 18 вольт. Измерьте напряжение в контрольной точке 5 вольт на печатной плате, как показано на фото.

Измеренное здесь напряжение должно находиться в диапазоне от 4,8 вольт и 5,2 вольт. Если оно не находится в пределах этого диапазона нужно устранить неисправность. После того, как питание 5 вольт было проверено и работает правильно, отключить питание, прежде чем продолжить.

15 Установите три микросхемы в гнезда на плате

IC1 представляет собой 14-контактный элемент, обозначенный PIC16F1823 IC3 является 8-контактный элемент, обозначенный SP485 IC4 представляет собой 16-контактный элемент, обозначенный HCF4017BE Установите каждый IC в свое гнездо. Поскольку каждая микросхема имеет различное количество контактов имеется только один разъем, который соответствует каждому устройству.

Управляющие клемы на плате требуется вход источника питания в диапазоне от 9 вольт до 18 вольт постоянного тока. Это клемы + VB и GND на клеммной 4-полосной колодке.

Если канал Выходы работают в 9 вольт до 18 вольт необходимо поставить перемычку LK1 она подключает вход питания на вход питания самой управляющей электроники с выхода + VF на клему + VB, убирая необходимость в двух источников питания или дополнительных проводов на выводах разъемов.

   Напряжение на LK1 должно находится в диапазоне 9-18 вольт. Ниже 9 вольт плата не будет работать правильно. Больше 18 вольт могут сгореть компоненты на плате.

Схема подключения к плате

Подключение разьема

Плата DMX имеет конфигурируемые пользователем режимы работы, как? Будет кратко изложено ниже.

Режим вывода привода

Выходы могут быть сконфигурированы для работы в режиме ШИМ или цифровом режиме. Каждый канал может быть индивидуально настроен для работы в любом PWM или цифровом режиме. В режиме ШИМ выходной канал работает с 8 битным ШИМ - сигналом на частоте 200 Гц. DMX значения канала выглядит так 0 = 0% до 255 = 100% В цифровом режиме выходной канал либо включен , либо выключен.

В Цифровом режиме контролер ведет себя следующим способом:

  • Значение данных на канале 0 - выход выключается
  • Данные канала в диапазоне 1-254 - без изменений на выходе.
  • Значение данных канала 255 - выход включается

Спареный режим При включенном режиме все четыре выхода управляются одним DMX каналом.

Нет сигнала DMX В этом режиме контролер не получив сигнал(или неверные данные) может сбрасывать шим(выключать выходы) или оставаться в их последнем рабочим состоянии до потери сигнала. Есть возможность задать цикл на ШИМ, для плавного затухания на выходах до 0%. Время до Когда водитель прекращает получать достоверные данные DMX выходы могут быть сконфигурированы либо оставаться в их нынешнем состоянии / поддержания цикла ШИМ - сигнала, или отключить / установить цикл ШИМ - сигнала до 0%. Время от последнего рабочего пакета до полной отстановки составляет 1,5 секунды(т.е не получив пакетов до 1,5 сек контроллер сбрасывает шим/оставляет выходы на последнем значении).

DMX адрес первого канала Может быть установлен от 1 до 509.

Методы настройки режимов работы контролера Драйвер может быть сконфигурирован с использованием следующих методов:

  • С помощью пульта DMX путем посылки данных на канал.
  • DIP переключатель устанавливает DMX адрес и режим настройки, сохраняются во внутренней памяти EEPROM микроконтроллера.Так как DIP переключатель несет в себе двойную функцию, то настройки переключаютя СОА / Cfg переключатель. Это означает , что только один из двух параметров может быть установлен в любое время. Неактивные параметры считываются из внутренней памяти EEPROM. Т.е. Если переключатель DIP установлен для настройки адреса DMX, режимы конфигурации устанавливаются с помощью значения , сохраненных в EEPROM.

В прошивке заложены статусы приема данных DMX сигнала.

Индикация Значение
Горит включен Устройство принимает DMX последние 1.5 секунды
При включении устройства горит 4 секунды.
Мигаетмигает светодиод Устройство не принимает DMX, больше 1.5 секунд
DMX неправильно подключен D+/D-
1)
MOSFET – это сокращение от двух английских словосочетаний: Metal-Oxide-Semiconductor (металл – окисел – полупроводник) и Field-Effect-Transistors (транзистор, управляемый электрическим полем). Поэтому MOSFET – это не что иное, как обычный МОП-транзистор.
2) , 4)
EEPROM - энергонезависимая память устройства.
3) , 5) , 6)
DIP-переключатель — это набор из 8 маленьких отдельных переключателей, собранных в одном компоненте.
, Где продолжение?, 2016/04/19 07:42

А где продолжение статьи? И прошивка для МК?

Leo, 2016/10/13 13:25

В конце статьи и прошивка, и исходники!

Ваш комментарий. Вики-синтаксис разрешён:
 

Полезная статья, нажми +1 поддержи нас!