Есть у меня интересная задачка - нужно получить 256 градаций яркости группы сверхярких светодиодов. Так вот есть ли такая возможность по средствам AVR?

ispolzuy timer v PWM mode

Самое простое: включить таймер на максимальныю частоту прерываний и завести однобайтовый счетчик прерываний. Как только счетчик превышает установленную яркость - светодиод выключается (иначе - включается). Такой метод можно использовать вообще в любом контроллере, не только AVR.

Можно использовать 8-разрядный режим ШИМ. Но следует учесть нелинейность диодов+разброс характеристик.

Смотри сюда
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=11260&hl=pWM

Совершенно в дырочку! Я вообще не верю в возможность 256 градаций. Правда я не экспериментировал со светодиодами сверхяркими. И ещё один момент. Если использовать два и более светодиода стоящих рядом, то за частую, разброс по яркости явно превысит 1/256. Поэтому - не верю. По моим экспериментам - более 8 градаций на глаз не отличишь.

Почему нет (автор не писал, что градации нужно отличать визуально)... Только для того, чтобы это сделать ИМХО нужно городить обратную связь по потоку излучения:во-первых для того чтобы не влияла нелинейность хар-к светодиода, во-вторых стабильность потока должна быть относительно высокая (<0.4% от максимального значения)...

я сомневаюсь, что мне нужна очень большая точно...я уточню мою задачу. Я хочу сделать светодиодный фонарь RBG для использования в дискоклубах. 51 сверхяркий светодиод (по 17 в группе). Использоватся это будет в дискоклубах. Есть подобные аналоги и они получают 16 млн оттенков без обратной связи, покрайней мере так заявлено в описании. Либо это комерческий трюк?
Щас дам ссылочку подобнойго устройства:
http://www.leds.ru/ru/dubna.html

P.S. Сначала я хотел использовать драйвер светодиодов типа PCA9532 или MAX6964, но выяснилось что их в Киеве нет. Теперь пытаюсь вопрос решить на контроллере.

Теперь, когда стала ясна конечная цель, вопрос об оратной связи и стабильности снимается (у меня мысль полетела в сторону научнотехнических приложений). ИМХО для Ваших целей хватит 3-х канального (8 бит.) шима, 16 млн. цветовых оттенков, думаю, получить можно , вопрос только сколько из них реально может различить невооруженный среднестатистический человеческий глаз...

какую элементную базу посоветовать можете?

парни да вы чего ШИМ?
это тупиковый вариант - яркость будет зрительно меняться только в очень ОЧЕНЬ малом диаппазоне
у меня такая задача стояла помниться 3 года назад
просто нужно помнить что яркость на леде нармально буэт регулироваться только изменением тока
а шим+ ключ дает только следствие этого. в силу коммутационных токов и прочее прочее
идеальный вариант преобразователь напряжение-ток
хотя на примете есть более дешевые способы хотя они дают немного меньший эффект
лучше мыло - т.к сдесь редко

А Вы пробовали?
У меня почему-то диодик плавно загорается (поностью) и так же плавно гаснет (полностью). Сделано на ATTiny2313 и используется ШИМ нулевого таймера в режиме FastPWM.

пробывал?
более чем
и даже получил по башке в свое время за проект реализующий на шим регулировку яркости в смысле шим + ключ
в те времена леды с яркостью 10 Mcd были достаточно дорогие и пришлось отзывать всю партию и искать радикальный способ выхода из положения
и ещё дело то не в том чтоб плавно зажигался полностью или тух полностью
по инкременту от 0...255 - это ни для кого не проблема
важны именно градации яркости или диаппазон регулирования.

Тогда я должен получить по башке за кучу своих разработок Однако все работает, и моя башка цела.
Если не превышать средний/импульсный ток, специфицированный производителем, то какие проблемы?

Вы видели светодиодные экраны? Бегущие строки? Разную светодиодную иллюминацию? Везде голимый ШИМ

Рекомендую форум по светодиодной технике - http://svetovod.fastbb.ru/
Читать до полного просветления

делать светодиодные бег строки или иллюминацию совсем не то, что делать например
реализацию полноцветного кластера.
и если вы опытный разработчик устройств подобного рода я думаю вообще не стоить этим лукавить..
что у меня все гладко на шиме и ключе - повторяю этот подход не правильный!!!
да и нео чем говорить все адекватные аргументы уже приведены выше участниками топика
и потом видеть это одно, а реально вникнуть как это работает совсем другое
кстати, мои решения попадая к другим в руки, если особо не вдумываться а ткнуть оцилографом на ногу тоже дико напоминают шим.
и ещё (так вспомнилось) фазовое управление на мсу тоже многие называют шимом...

В принципе к сказаному выше могу добавить следующее. 1) Можно управлять шимом правда яркость - имеет нелинейную зависимость. 2) Управление ШИМом светодиодных панно, по моему полный бред. Это что же при разрешении 16*16 - 256 каналов шим? Как правило там имитация шима. Т.е опрос идёт значительно выше чем необходимо. Но в любом случае не в 256 раз. Т.е 256 градаций не обеспечивается. 3) На твоём месте (3 канала, отсутствие точности и технических условий) можно сделать и на ШИМе. Можно даже на програмном. Главное в твоей задаче, на мой взгляд, не как передать а как выделить сигнал. Никто не будет тебя ругать, что нота ми, - 2.1кнд а не - 2.1003 к примеру. Но если барабан не вызывает значительного изменения свечения, то это провал. Поэтому сосредоточь свои исследования на фильтрах.
Это моё мнение при условии что я правильно понял задачу.
Удачи.

Это поправимо



Именно так. Только для полноцвета не 256, а 768



запросто обеспечивается и больше.

Естественно, при таких объемах AVR отдыхает.

[quote name='_LD' date='Jan 23 2006, 03:36' post='80350']
2) Управление ШИМом светодиодных панно, по моему полный бред. Это что же при разрешении 16*16 - 256 каналов шим?
[/quote]
Именно так. Только для полноцвета не 256, а 768
[quote name='SasaVitebsk' post='80330' date='Jan 23 2006, 00:09']
Т.е 256 градаций не обеспечивается
[/quote]
запросто обеспечивается и больше.
Естественно, при таких объемах AVR отдыхает.
[/quote]
Если я правильно понял, человеку нужен светодиодный фонарь RGB, откуда панно 16х16 взялось? ИМХО чтобы управлять цветностью фонаря достаточно три канала ШИМ (если еще будет преобразователь напряжение-ток, как кто-то выше предложил, будет проще...), по каналу на каждый цвет...

какие ваши предложения?

к слову пришлось

а вылезло все вот окуда:

>парни да вы чего ШИМ?
>это тупиковый вариант - яркость будет зрительно меняться только в очень ОЧЕНЬ малом диаппазоне

Типа, для регулировки яркости ШИМ ни-и-и-зя. Плохо будет

[/quote]
какие ваши предложения?
[/quote]

автор топика говорил о следующем:

>Есть у меня интересная задачка -
>нужно получить 256 градаций яркости группы сверхярких
>светодиодов. Так вот есть ли такая возможность по средствам AVR?

Количество каналов указано не было. Из чего невозможно заключить, можно ли использовать аппаратные ШИМы, сколько процессорного времени уйдет на генерацию, если делать это программно.

Как было правильно замечено, визуально яркость от скважности зависит нелинейно.
Но это не повод ругать ШИМ как класс

Реально с восьмибитного ШИМа можно получить ~32 градации яркости, образующие почти прямую линию на графике визуальной яркости. Если угодно, можно назвать это гамма-коррекцией. Восьмибитный ШИМ легко реализуем на AVR как на таймерах, так и программным дрыганьем ножек. Мне доводилось делать программно восьмибитный 16-ти канальный ШИМ на AVR.

Если указанного количества градаций не хватает, нужно повышать разрядность ШИМа. AVR-ные таймеры способны генерировать 10-битный ШИМ. Думаю, этого будет достаточно.

Если же требуется 256 реальных градаций яркости, при переборе которых визуально происходит плавное линейное нарастание яркости, то мне для этого с трудом хватает 12-ти битного ШИМа




ага, увидел пропущенное мной письмо по поводу фонаря.
автор топика говорит про

>Есть подобные аналоги и они получают 16 млн оттенков без обратной связи,
> покрайней мере так заявлено в описании. Либо это комерческий трюк?

Есть понятие "точность воспроизведения яркости", и есть понятие "разрешающая способность при отображении яркости". Описанные 16 млн. цветов - безусловно, разрешающая способность, ибо
разброс светодиодов и величина стабильности тока через светодиод имеют точность в разы ниже, чем требуется.

Тем не менее, это скорее не рекламный трюк. Действительно, 16 млн. цветов. Какие проблемы сделать три 16-ти битных ШИМа, пересчитать их по линеаризующей табличке и выплюнуть на три светодиода. Разрешающая способность по яркости - действительно 16 млн

256 градаций на PWM не бред если в обратную связь поставить измеритель светопотока на фотодиоде . При работе на очень низкой освешенности придется ввести поправку на dark current плюсь табличное перевод значений тока диода в освешенность если линейность фотодиода на требуемом участке измерения освешенности нс соответствует требуемым.

Для вычисления освешенности светодиодов модулированних ШИМ можно взять интеграл от тока диода за период одногo импульса ШИМ

Но говоря о нелинейности светодиода кто нибудь занимался исследованием нелинейности и ее преугадываемости ? Если известны величины ток-световой поток то возможен прямой табличный перенос значений "требуемая яркость" - "ток" - "pwm timer".

Или же при незначительной зависимости яркости от старения светодиодов и температуры - можно для каждого устройства сделать калибровку с последуюшей прошивкой в еепром.

ну вот хоть одна грамотная идея... а то все шим шим
ну уж разве речь а шиме как таковом - извольте...
делаем шим например изменение состояния по OCR - 8 бит
на выход нч фильтр (типа кустарного цапа) после опреционником делаем преобразователь напряжение ток
и вуаля - диппазаон регулирования "зрительный" намного сместился в большую сторону
и это реально видно, а не то что гдето только в конце даппазона можно чтото различить...

Такая схема не просто способна сместить диапазон "зрительного" регулирования, она реально может дать 256 градаций яркости при использовании 8-ми разрядного ШИМа.

спасибо
кстати недавно мой коллега замутил на ней работу с ватными супер яркими сетодиодами

Попробуем формализовать утверждения.

Первая схема. Берем ШИМ с частотой ~100 Гц (чтобы глаз не замечал моргания), задаемся номинальным током через светодиод, и пропускаем/не пропускаем этот ток через светодиод, как велит ШИМ. Число позиций ШИМ - 256.

Вторая схема. Берем тот же ШИМ, интегрируем его (получая напряжение от 0 до Vcc), подаем напряжение на линейный преобразователь напряжение->ток (0 вольт соответствует ток 0 ампер, Vcc соответствует номинальный ток светодиода), ток пропускаем через светодиод.

Утверждается, что зависимость видимого свечения светодиода от значения ШИМ будет иметь совершенно разный характер для этих двух случаев?

Не совсем так. В первом случае (если частота ШИМа не очень большая) формальная "средняя" яркость будет изменяться линейно. Доказать это элементарно, если исходить из предположения что время переходных процессов (то есть время зажигания и время гашения) занимает ничтожный процент от всего цикла работы. А это верно для небольших частот ШИМа. Во втором случае яркость тоже зависит линейно, ЕСЛИ предположить что светодиод ВСЮ мощность на себе преобразует в свет. т.к. W=U*I, а U якобы константа при различном токе... Очевидно первый способ более прост и надёжен в реализации при ТЕОРИТИЧЕСКИ одинаковых результатах. Однако человеческие органы чувств устроены таким образом, что человек оценивает ЛОГАРИФМ величины. т.е. что бы человек думал что яркость изменяется линейно, надо яркость регулировать по экспоненциальному закону. Кстати это касается и звука тоже. Знающие люди подтвердят, что "звуковые" потенциометры нелинейны. Так что если надо сделать RGB фонарик, то не стоит заморачиваться с операционниками, а применить ШИМ "в лоб". При этом не забыв значение яркости регулировать экспоненциально. По поводу светодиодных матриц 16*16*3, кто то сказал что 768ШИМ каналов это много, а теперь подумайте, 768 операционников + те же 768 ШИМов(или ЦАПов) это не много?
P.S. считается что средний глаз различает ВСЕГО 64 оттенка серого, при условии что он их одновременно охватывает сразу все.

Да, т.к. в первом случае надо учитывать еще инертность СД, что и вносит нелинейность.
Для простоты понимания вместо СД возьмите мощную лампу накаливания. При подаче питания невооруженным глазом будет заметен плавный разогрев до макс яркости и так же плавное остывание при отключении питания. Тот же эффект, только в других масштабах, имеет место и для СД. ;>

Скажем, до килогерца точно верно.



Достаточно убедиться, посмотрев в даташите на светодиод, что график зависимости интенсивности свечения почти линейно зависит от тока. А вот U, увы, далеко не константа.



Верно. НО. Это верно для ОБОИХ примеров.

Функция, которая визуально линеаризует нарастание яркости при равномерном увеличении выводимого значения, примерно соответствует функции y=x^n, при значении n от ~2 до ~5 (устанавливал экспериментально, наблюдая градиент на светодиодном панно. К тому же оптимальное значение n зависит от внешней освещенности, так что геморрой еще тот ). Типа, числовое выражение яркости (диапазон 0..1) подставляем вместо x, получаем y в диапазоне 0..1, и это значение должно определять скважность при выводе.



Солидарен с тобой, у меня нет сомнений в этом вопросе. Сомнения есть у моих оппонентов



Наверное, в этом вопросе готов поспорить. А что значит "охватывает"? Боковое зрение считается?




Нельзя приводить в пример прибор, инертность которого отличается на несколько порядков.

Инертность светодиодов - микросекунды.

Скорость светодиода определяется по параметру rise and fall time .
инертность светодиода определяется по rise и fall times . Для обычных диодо эти значения не приводятся для наименее медленных оптопередатчиков (LED) видимого красного спектра наихудшее значение в пределах единиц микросекунд. Измерить их легко по методике изложенной вот здесь :
http://www.i-fiberoptics.com/educ/IF-LM_04.pdf

Насчет линейности и шим Хамаматсу пишет что :
http://sales.hamamatsu.com/assets/pdf/catsandguides/LED.pdf

"In DC operation the radiant output power vs forward current characteristics usually show linear line up to the maximum rating . Likewise nearly linear characteristics can be obtained with pulsed operation if the pulse width and duty ratio are slected properly. Therefore if power at certain current level is measured , the approximate power at a different current value can be readily estimated ". Но также и добавляет что с увеличением температуры мошность световой радиации падает так что необходимо вводить поправку на температуру.

Спорить не надо.
Я имел ввиду то, что глаз такой прибор, что при определённых условиях он может ощущать даже отдельные фотоны!!! НО! это совсем не значит что разрешающая способность глаза 1 фотон! гля глаза очень важно иметь некий "эталон", например яркость соседнего обьекта, если обьекта всего два, глазу очень легко подстроиться и сравнить их, а когда глах "охватывает" все обьекты сразу, то 64различных яркости - предел =(. Наверное всё-таки не стоит лезть так глубоко... и вообще, если взять два фонарика, настроить на разную яркость, то есть 2 случая: либо на глаз эта разница будет заметна, либо назаметна. Вопрос: зачем делать столько ступенек яркостей, что глаз их не заметит? В случае, когда фонарик цветной, точность может быть ещё меньше, т.к. вряд ли получится 1) точное сведение 3х цветов, поэтому пятно, которое по идее должно быть белым будет, с одного края немного зелёным, с другого красным, с третьей, немного синим, и где-то в какой-то одной точке может быть белым =) 2) глаз цвета различает ещё хуже чем яркости =)
P.S. В продаже есть такие игрушки - "волшебные палочки", которые периливаются всеми цветами радуги, стоят копейки. Внутри там 3 светодиода, батарейки, и бескорпусная микросхема управления. Вроде никто не жаловался что такая "палочка" не даёт 16млн цветов. Так вот предложение: купите одну такую, разберите и посмотрите какой сигнал подаётся на светодиоды, какой частоты, сколько ступенек. и пр.

А я разве сказал что-то, что расходится со словами Хамаматсу? Для получения нелинейности достаточно, чтобы rise time и fall time были не равны, а как правило так и есть.
Близкую к линейной (но нелинейную) характеристику, по словам Хамаматсу можно получить "если верно выбраны частота следования импульсов и скважность". Инертность и вводит эту нелинейность. Во втором же варианте (с интегратором) будет действительно линейная зависимость яркости от потребляемой мощности, о чем также сказано в приведенной Вами цитате.

Отчего же нельзя? Та же самая физика.
Правильно, микросекунды. А теперь посчитайте чему равна длительность одного отсчета PWM канала для обеспечения немерцающего свечения СД? Вами была предложена частота 100 Гц (T = 0.01c) соответственно длительность отсчета для 8-ми разрядного PWM канала = T/256 = 0.01c/256 = 39.0625us, как раз и попадаем в область микросекунд.

Можете еше 2 бита добавить тогда 10 битный шим будет .
10 микросекунд не должно быть проблемой .

Нарисуй в фотошопе градиент на 128 ступеней и посмотри. Каждая ступенька видна отчетливо.



В каком случае не заметит? Один случай - светофор другой - показ одновременно всех яркостей на светодиодном табло, другой - плавное нарастание яркости отдельного светодиода (типа, красивости). Даже в последнем случае, если число реальных градаций меньше ~256, глаз видит скачки яркости. Неприятно. А ты говоришь - 64






Безусловно, так. Но...

Значение PWM = 0x01, длительность = 39 мкс.
Значение PWM = 0x02, длительность = 78 мкс.

Ну и насколько здесь повлияет неравномерность зажигания и гашения в пару микросекунд?


PS. Оффтоп. Народ, помогите. Отвечаю на два письма по очереди (для каждого нажимая "отправить ответ", результат ответа на два письма попадает в одно сообщение. Я, наверное, не на ту кнопочку жму? И вообще, интерфейс не интуитивно понятный

В этой ветке о том и говорят, что при использовании только PWM для получения 256-ти градаций яркости его (всмысле PWM) разрядность должна быть строго больше 8-ми. Тогда с помощью таблицы коррекции можно будет учесть инертность СД и сделать близкую к линейной зависимость яркости от заданного 8-ми разрядного кода...

В ваших силах проделать такой эксперимент самостоятельно..
Там где есть недоверие к теории надо убеждаться на практике...
Все о чем я хотел сказать - уже сказал.

yest variant pozvolyayusiy delat korrekciyu i s 8 razryadnim PWM i daze s mensim kolichestvom razryadov, imeya pri etom te ze 256 gradaciy yarkosti .

Да кстати никто не запрещает использовать всякие "dithering" методы. вот и получите видимые 256 ступенек при 8 битах и гамма коррекциию.

Поделись

Ничего сверхестественного в этом нет просто, это может быть расценено как небольшое отступление от решения.) Я предлагаю комбинированный подход когда как PWM используется как плавный регулятор яркости а один или сколько нужно битов под переключение базового напряжения или тока подаваемого на PWM ключ. Этот вариант даст возможность регулирования как по ширине импульса так и по его высоте.

или же для Fast PWM mode используя TOP и BOTTOM для OCR растянуть длительность на два
периода и устанавливать регистр по переполнению и равенству . Но это 512 битовый режим работы .

здорово! только ничегошеньки не понял....
толи день ни задался - толи отупел я совсем
разложи мысль поподробней пжлста...