Аннотация. В статье рассмотрен вариант контроллера, реализующий плавное противофазное управление яркостью двух гирлянд методом широтно-импульсной модуляции. В то время, когда яркость ламп в одном канале плавно убывает, в другом — возрастает.
Общие сведения. В настоящее время для эстетического светового оформления витрин магазинов, баров, дискотек, наружной рекламы и архитектурного освещения широко используются световые шнуры типа «дюралайт» («Duralight») и «флексилайт» («Flexilight») в различных конфигурациях. «Дюралайт» представляет собой гибкий шнур круглого (реже прямоугольного) сечения из окрашенного светорассеивающего пластика (ПВХ), которым залита гирлянда из миниатюрных лампочек или светодиодов. Количество гирлянд может варьироваться от одной до четырёх. Существуют различные конфигурации «дюралайта»: «фиксинг», «хамелеон», «чейзинг» и «мультичейзинг».
Соответственно перечисленным сериям меняется кратность резки и потребляемая мощность световых шнуров.
Для серии «фиксинг» кратность резки 1 м,
для серии «хамелеон» и «чейзинг» - 2 м,
для серии «мультичейзинг» - 4 м.
Потребляемая мощность «дюралайта» изменяется от 16,38 Вт/м («фиксинг», «чейзинг», «хамелеон») до 21,6 Вт/м («мультичейзинг»).
Обычно один конец отрезка «дюралайта» с помощью переходной муфты соединяется с сетевым шнуром, который подключается непосредственно в сеть 220 В. На другой (свободный) конец надевается пластиковая заглушка. Отрезки «дюралайта» могут соединяться друг с другом разъемом типа «папа-папа» и скрепляются соединительной муфтой или специальной термоусаживающей плёнкой.
В отличие от базовой версии, в улучшенной версии контроллера использован широтно-импусный метод (ШИМ) управления гирляндами, что позволило увеличить дискретность уровней яркости с 16 до 256 и реализовать идеально плавное управление яркостью гирлянд при меньших аппаратных затратах.
В отличие от конструкций контроллеров, доступных в Интернет, предлагаемый вариант не имеет ограничения по продолжительности времени работы. При этом нет необходимости в ходе работы нажимать какие-либо кнопки, чтобы вернуть контроллер в исходное состояние.
Принцип работы. Схема электрическая принципиальная контроллера (рис.1) содержит: 1) два генератора прямоугольных импульсов; ВЧ-генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2, стробирующий ШИМ-модулятор, НЧ-генератор, на элементах DD1.3 и DD1.4, управляющий формирователем кодовых комбинаций нарастания-убывания яркости; счётчики DD2.1, DD2.2 –делители частоты на 256; одновибратор на элементах DD3.1, DD3.2; RS-триггер на элементах DD3.3, DD3.4; счётчик с переменным коэффициентом деления DD4, DD5, собственно формирователь кодовых комбинаций нарастания-убывания яркости DD6, DD7, DD8 и схему индикации DD9, HL1…HL16. Для управления мощными ключевыми MOSFET-транзисторами используются буферные формирователи на транзисторах VT2, VT3 и VT6, VT7, сигнал на которые с выходов RS-триггера подаётся через схемы сдвига уровня на транзисторах VT1 и VT5.
Питание буферных формирователей осуществляется от параметрического стабилизатора на элементах R8, R9, VD1, а цифровой части схемы — от маломощного интегрального стабилизатора DA1.
Скорость нарастания-убывания яркости гирлянд задаётся переменным резистором R3, входящим во времязадающую цепь генератора прямоугольных импульсов DD1.3, DD1.4. В устройстве используется так называемый широтно-импусный метод (ШИМ) управления ключевыми MOSFET-транзисторами. При этом яркость зависит от времени нахождения транзистора в открытом состоянии, т.е. от скважности импульсов. Напомним, что скважностью называется отношение периода следования импульсов к их длительности. Следовательно, чем больше скважность, тем больше соотношение период/длительность импульса, тем меньше яркость, и, наоборот, чем меньше скважность, тем больше яркость в данном канале.
Рассмотрим работу контроллера с момента подачи питания, считая, что при этом счётчик DD6 установился в нулевое состояние. При этом на выходе всех элементов «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» также присутствуют уровни лог.0, поскольку на объединённые управляющие входы этих элементов (выводы 2, 5, 13, 9) также приходит уровень лог.0.
Первым же отрицательным перепадом с выхода старшего разряда счётчика DD2.2 запускается одновибратор на элементах DD3.1, DD3.2. На его выходе формируется короткий отрицательный импульс, длительностью несколько десятков наносекунд, который устанавливает RS-триггер в исходное единичное состояние (на выходе DD3.3— уровень лог.1), и происходит одновременная запись текущей двоичной комбинации «00000000» с выходов элементов DD7.1…DD7.4 и DD8.1…DD8.4 в собственные двоичные разряды счётчиков DD4 и DD5. Этот двоичный код определяет коэффициент пересчёта данных счётчиков, а значит, и временной интервал с момента установки RS-триггера в единичное состояние до момента появления отрицательного импульса (сигнала переполнения) на выходе «+CR» (вывод 12) счётчика DD5. Этот временной интервал определяет скважность импульсов на выходах RS-триггера DD3.3-DD3.4. Уровень лог.1 с выхода элемента DD3.3 открывает транзисторы VT3 и VT5, а уровень лог.0 с выхода DD3.4 закрывает VT1, VT2 и VT5, VT6. Следовательно, мощный ключевой MOSFET транзистор VT8 оказывается открытым, а VT4 — закрытым в данный момент времени. При переключении RS-триггера в противоположное состояние, процесс обратный.
При увеличении состояния счётчика DD6 происходит нарастание двоичных комбинаций на его выходах, а значит и на выходах элементов DD7.1…DD7.4 и DD8.1…DD8.4. С увеличением двоичных комбинаций, записываемых во внутренние двоичные разряды счётчиков DD4, DD5, коэффициент их пересчёта уменьшается, поэтому уменьшается и временной интервал с момента стробирования счётчиков импульсом с выхода одновибратора DD3.1, DD3.2 до момента появления сигнала переполнения на выходе «+CR» (вывод 12) счётчика DD5 и переключения RS-триггера в противоположное состояние. При этом скважность импульсов на прямом выходе RS-триггера (вывод 3 элемента DD3.3) увеличивается (яркость в первом канале EL1 убывает), а на инверсном выходе RS-триггера (вывод 6 элемента DD3.4) уменьшается (яркость во втором канале EL2 возрастает).
При достижении счётчиком DD6 своего 256-го состояния на выходе Q9 (вывод 12) появляется уровень лог.1. Все логические элементы DD7.1…DD7.4 и DD8.1…DD8.4 начинают работать в режиме инверсии выходных кодовых комбинаций счётчика DD6, поэтому на их выходах формируются последовательно убывающие двоичные комбинации. Яркость в первом канале (EL1) начинает возрастать, а во втором (EL2) — убывать. Таким образом, осуществляется ШИМ-модуляция яркости гирлянд.
Конструкция и детали. Контроллер собран на печатной плате (рис. 2) размерами 120x95 мм из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.
В устройстве применены резисторы типа МЛТ-0,125, МЛТ-2 (R8, R9), конденсаторы постоянные типа К10-17 (С1…С4, С6) и электролитические типа К50-35 (С5, С7); подстроечный резистор R1 — типа СП3-38б в горизонтальном исполнении, переменный R2 может быть любой малогабаритный (с ручкой из изоляционного материала!); транзисторы VT1, VT5 могут быть из серий КТ503, КТ3102 и другие маломощные структуры n-p-n; транзисторы VT2, VT3, VT6, VT7 — обязательно составные средней мощности; светодиоды HL1…HL16 — любого цвета, желательно сверхъяркие, диаметром 5 мм; стабилитрон VD1 должен быть с напряжением стабилизации 10…12 В, например, Д810, Д814В, Д814Г, КС510А, КС512А или BZX55C10, BZX55C12. диод VD2 — кремниевый средней мощности с минимально допустимым обратным напряжением не менее 400 В. Диодный мосты должен быть в вертикальном исполнении типа RS407L или аналогичный. Транзисторы MOSFET типа IRF840 заменимы на IRF740 и другие с минимально допустимым рабочим напряжением сток-исток не менее 400 В и минимально возможным сопротивлением канала в открытом состоянии. Максимальная мощность нагрузки при эксплуатации без радиатора не должна превышать 250 Вт. При большей мощности радиаторы необходимы.
Автором проверены также транзисторы КП7173А отечественного производства. Их параметры: максимальный ток стока Ic=4А, максимально допустимое напряжение сток-исток Uс-и=600В. Сопротивление канала в открытом состоянии не более R<2Ома. Максимальная суммарная мощность гирлянды в одном канале в случае применения транзисторов типа КП7173А без радиатора не должна превышать 100 Вт. Все ИМС серии КР1564 (74HCxx) заменимы на соответствующие аналоги серии КР1554 (74ACxx). Интегральный стабилизатор применён типа КР1181ЕН5А (78L05).
Для индикации яркости и создания эффекта «бегущего огня» в устройство введён дешифратор DD9 и светодиодная линейка HL1…HL16. При желании, дешифратор и светодиоды можно исключить из конструкции без ухудшения функциональности устройства.
Настройка контроллера заключается в установке частоты задающего генератора DD1.1, DD1.2 подстроечным резистором R1 около 512 КГц и выборе желаемой скорости нарастания-убывания яркости гирлянд с помощью переменного резистора R3.
Внимание! Конструкция имеет непосредственную гальваническую связь с сетью переменного тока! Все элементы находятся под напряжением 220 В. При настройке устройства необходимо использовать отвёртку с ручкой из изоляционного материала. Ручка переменного резистора R3 также должна быть выполнена из изоляционного материала.
Отзывы и вопросы по усовершенствованию данного устройства читатели могут направлять в комментарии или через личные сообщения на сайте
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1 | Линейный регулятор | КР1181ЕН5А | 1 | 78L05 | Поиск в магазине Отрон | |
| DD1, DD3 | Микросхема | КР1564ЛА3 | 2 | 74HC00N | Поиск в магазине Отрон | |
| DD2 | Микросхема | КР1564ИЕ19 | 1 | 74HC393N | Поиск в магазине Отрон | |
| DD4, DD5 | Микросхема | КР1564ИЕ7 | 2 | 74HC193N | Поиск в магазине Отрон | |
| DD6 | Микросхема | КР1564ИЕ20 | 1 | 74HC4040N | Поиск в магазине Отрон | |
| DD7, DD8 | Микросхема | КР1564ЛП5 | 2 | 74HC86N | Поиск в магазине Отрон | |
| DD9 | Микросхема | КР1564ИД3 | 1 | 74HC154N | Поиск в магазине Отрон | |
| VT1, VT5 | Биполярный транзистор | КТ503Б | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
| VT2, VT6 | Биполярный транзистор | КТ973Б | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
| VT3, VT7 | Биполярный транзистор | КТ972А | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
| VT4, VT8 | MOSFET-транзистор | IRF840 | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
| VD1 | Стабилитрон | BZX55C12 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| VD2 | Выпрямительный диод | FR107 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| VD3 | Диодный мост | RS407L | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| HL1-HL16 | Светодиод | АЛ307А | 16 | Поиск в магазине Отрон | ||
| С1 | Конденсатор | 220 пФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| С2, С6 | Конденсатор | 0.47 мкФ | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
| С3 | Конденсатор | 100 пФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| С4 | Конденсатор | 0.22 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| С5 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ 10 В | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| С7 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ 16 В | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| R1 | Подстроечный резистор | 10 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| R2, R5, R7 | Резистор | 10 кОм | 3 | Поиск в магазине Отрон | ||
| R3 | Переменный резистор | 47 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| R4 | Резистор | 1 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| R4, R6 | Резистор | 22 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
| R8, R9 | Резистор | 36 кОм | 2 | 2 Вт | Поиск в магазине Отрон | |
| R10, R14 | Резистор | 12 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
| R11, R15 | Резистор | 7.5 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
| R12, R13, R16, R17 | Резистор | 100 Ом | 4 | Поиск в магазине Отрон | ||
| R18 | Резистор | 680 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| EL1, EL2 | Лампочка | 220 В | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
| FU1 | Предохранитель | 1 А | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
| XN1-XN6 | Клемный зажим | 6 | Поиск в магазине Отрон | |||
Скачать список элементов (PDF)
Опубликована:
Вознаградить
Комментарии (70)
|
Я собрал (0) |
Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
[Автор]
Какая "дополнительная погрешность", о чем это вы?.. Я вроде говорил, что изменения периода будут одинаковы в обоих вариантах. Ну или, во всяком случае сопоставимыми. При условии применения однотипных конденсаторов конечно - керамических, как вы сами настояли.
Вы намеренно коверкаете смысл обсуждения? Хотите "другими словами" извольте - ваш делитель не прибавляет температурной стабильности периоду и скважности сигнала ШИМ. Или потрудитесь предоставить "конкретный" расчет, вместо своих "голословных утверждений" и "Не вводите читателей в заблуждение!".
[Автор]
Период, мы обсуждаем период и скважность, и их температурную стабильность в зависимости от емкости применяемых конденсаторов с равными ТКС. Мы обсуждаем ШИМ сигнал, это такая "штука", которая описывается интервалами времени. Понимаете о чем я? О времени, об интервалах времени, из которых состоит сигнал ШИМ. В данном случае вообще о герцах говорить негде, а сигналы должны быть описаны периодом следования и длительностью импульса. Это же не звуковой генератор и не передатчик.
Где в расчете емкость конденсатора? Где в расчете дельта периода от температуры? Нету! Зато есть опровержения и утверждения, правда на пустом месте.
Другое дело, к чему спор. Уход временных параметров даже на 10% будет незаметен на глаз в обоих схемах. Но вы сами его затеяли. Так что, потрудитесь рассчитать как надо.
[Автор]
Вы не правы, а ваше "грамотное" и ничем не подкрепленное изложение, собьет с толку не только начинающего. И если вы все же настаиваете на своих заявлениях, то выражаясь вашими же словами:
[Автор]
По поводу:
По поводу:
Кстати говоря, судя по всему, Петя был доволен схемой из статьи и в дополнение к ней поделился своими соображениями по поводу возможного альтернативного решения задачи, которое могло оказаться полезно людям, которые интересуются данной темой.
[Автор]
Так, следите за мыслью, повторяю свой последний комментарий конспективно.
[Автор]
А сколько там в него укладывается, или не укладывается, "НЕцелочисленных количеств" это знаете ли в данной схеме не так и важно. По вашей же задумке период этот оперативно регулируемый. Поэтому опять обратимся к конспекту и увидим там:
Вот, новый поворот, и мотор ревет...
[Автор]
[Автор]
Ну что ж, опробуем вернуться к моему бреду:
Бред касался явно относительных величин изменения периода от температуры (периода частоты генератора, разрешите уточнить). Далее бред продолжился с новой силой:
И видать сильно расстроился, но тут меня осенило:
Возможно конечно, как вы изволили, и бред, но только ваш расчет сможет это подтвердить.
[Автор]
[Автор]
[Автор]
Y5V +22-82% что соответствует группе Н50
Кстати говоря, а какой температурной группы конденсаторы вы рекомендуете применить в вашей схеме?
[Автор]
Это когда R3 на максимум, а когда на минимум то 0,25 секунды нарастать будет, так?
[Автор]
[Автор]
Ваш личный опыт и личные гарантии "гарантированных запусков" это конечно хорошо, только их к ракете не прилепишь. Скажите, в чем мое заблуждение, с чем связано улучшение характеристик? И не судите строго, мы здесь в большинстве своем любители и самоучки.
[Автор]
Эта рекомендация справедлива для микросхем серии К561. В частности: инверторов ЛН2; для всех элементов ИЛИ-НЕ - ЛЕ5, ЛЕ6, ЛЕ10; для инверторов генераторов в составе счетчиков ИЕ5, ИЕ12, ИЕ18. Как это относится к сериям К155 и К133, и к каким микросхемам из этих серий - вопрос автору. В логических элементах серий 1561 точно есть два дополнительных инвертора, которые решают проблему, ценой снижения быстродействия, видимо. По поводу серий К1564 и К1554 не скажу. Насколько они корректно работают с медленно нарастающим фронтом сигнала на входе, не знаю. Что у них при этом на выходе, тоже не знаю. Знаю что они очень шустрые, можно сказать даже самые, и лишние нагромождения из инверторов там ни к чему, ИМХО. Но автор гарантирует.
[Автор]
Что посоветуете прочитать по К1564 и К1554? Даташиты не предлагать, надо что-то более содержательное. А именно: особенности применения в генераторах - постоянная времени, зависимость частоты от температуры и напряжения питания.
[Автор]
В вашей схеме некорректно происходит предустановка счетчиков DD4, DD5. Это связанно с неправильным формированием сигнала записи на входах С (еще их называют L или Sn) счетчиков. В вашей схеме используется два генератора, один их которых с оперативно регулируемым периодом выходных импульсов. Один из генераторов (DD1.1, DD1.2) используется для тактирования счетчика DD4 и формирования сигнала предустановки (DD2.1, DD2.2, DD3.1, DD3.2), а второй (DD1.3, DD1.4) для тактирования счетчика DD6 который используется для формирования полубайтов предустановки счетчиков DD4, DD5. Учитывая тот факт, что в вашей схеме применяется счетчик делитель DD6 ИЕ20 с асинхронной сменой состояний выходов по счетному фронту импульса, это приведет к нюансам работы вашей схемы. Поясню, на основании выше сказанного, можно утверждать, что сигналы предустановки счетчиков DD4, DD5 (вход С на схеме) и обновление информации на входах D0..D3 (правильно D1,D2,D4,D8) являются асинхронными. Вследствие чего возникнет ситуация когда в счетчики DD4, DD5 будет записываться некое значение (именуемое в просторечии как мусор), которое возникает в момент переключения счетчика DD6. Данная уязвимость будет проявляться при определенном сдвиге начальных фаз периодов генераторов. Сдвиг фаз можно вычислить исходя из времени задержек распространения фронтов сигналов в применяемых микросхемах. Выглядеть это будет как единичные сбои коэффициента заполнения (скважности) ШИМ. И они будут постоянными в вашей схеме, но незаметными на глаз.
Теперь уже я, из личного опыта, могу сообщить вам, что это КОСЯК. Это запасенный отказ или заложенный отказ или запроектированный отказ или зарезервированный отказ. Опасность таких отказов очень высока по причине их непредсказуемости и редкости. Может 10 лет летать и бац. Поиск таких отказов чрезвычайно сложная задача. Во-первых, требует спецаппаратуры - анализаторов логических уровней, во-вторых - данную ситуацию очень сложно зафиксировать по причине ее редкости и непредсказуемости. Происходят они без видимых причин, исчезают тоже. Придет техник, потрясет корзинку, подергает платы, и уйдет, а косяк останется. Иногда даже поймав этот мусорный байт, не удается понять, откуда он вылетел. Таким образом, практическим приемами найти уязвимость очень сложно, остается только аналитический способ - анализ схемы. Но это не всегда доступно и не всегда оплачивается. Поэтому оно так и глючит дальше, периодически.
Данную страшилку не нужно соотносить с вашей схемой, мигать она будет, и сбои в работе будут незаметны. Но для систем управления такие косяки фатальны. Надо помнить об этом.
[Автор]
Эти "не важные" для радиолюбителя сбои будут происходить гораздо чаще, тем чаще, чем меньше период генератора (DD1.3, DD1.4). И не раз в 10 лет, а раз в минуту - достаточно, чтобы сломать моск.
У вас странное представление о коммерции - мигалка на ПЛИС - это мощно. Кстати, CPLD или FPGA, какой фирмы, в какую емкость уложились?
Открою вам "тайну", коммерческий вариант был собран на одной микросхеме LM324N с добавлением пары-тройки дармовых транзисторов (два канала в противофазе :). Но согласен с вами - вчерашний день - всего один режим работы с регулятором скорости. А на МК сразу два десятка, да еще и перебор автоматом - сказка! А вот с ПЛИС совсем не сказка - один режим, или внешняя ROM.
Не надо понимать это как упрек, вам, но задача должна решаться рационально, исхода из требований. Превращать решение в "перемогу" глупо - это по поводу коммерческих решений (хотя... в наше время распилов...). Ну а радиолюбители пусть делают так как им нравится - это же хобби, и оно должно приносить удовольствие.
[Автор]
И если бы вы только смогли придумать, как правильно сформировать сигнал предустановки, то уверяю вас, ваш счетчик делитель ИЕ20 (DD6) мог бы там сорить байтами хоть до самой смерти, и никто бы не заметил. Кстати в вашей схеме это можно сделать очень просто, рассказать?
И спасибо за заботу о моем мозге, прошу не волноваться так впредь, потому как разрешите повториться:
[Автор]
Про регистр промежуточного хранения, это в теории, а на практике можно и без него обойтись в вашей схеме. Собственно я уже это говорил:
[Автор]
Вы мне не привели никаких доказательств. Расчет все докажет. Приведите его в качестве доказательства отдельным файлом.
Мне не совсем понятно ваше обвинение в моем стремлении дискредитировать ваш цифровой вариант. Если тут кто и начинал что-либо дискредитировать, то советую вам перечитать ваши первые сообщения. При этом хочу заметить, вас никто ни в чем подобном не обвинял, я вам даже скажу, что и мысли такой не было. С вами просто завели беседу, цель которой пролить свет на истину.
[Автор]
Задача тривиальная, и сводится к измерению интервала времени - периода изменения яркости, другим, менее продолжительным (коротким) интервалом времени - периодом дискретизации по времени. И если с периодом изменения яркости Тпяр все понятно - он неизвестной длинны, то с периодом дискретизации Тдис все просто - он равен заданному периоду Тзад задающего генератора схемы (DD1.1, DD1.2), умноженному на коэффициент деления или счета Ксч счетчиков (DD2.1, DD2.2).
Но это в теории, а на практике у периода генератора появляется пресловутая "дельта". От температуры, от напряжения и от погоды на "Глизе581d". Которая в общем виде описывается некой функцией:
Так, с дискретным отсчетом - попугаем, разобрались, переходим к периоду изменения яркости - удаву. Удав, надо заметить, тоже не прост, и на белый свет выходил по частям. А потом его собирали в кучу, точней в длину. И состоит он тоже из дискретов, только они называются кванты. Кванты эти числовые, и соответствуют квантовым (градационным) уровням яркости. Длинна кванта, по времени существования, равна периоду вспомогательного генератора схемы (DD1.3, DD1.4), и условимся называть его Топр - период оперативный. Квантов в удаве 256 штук - по числу возможного количества градаций яркости, и каждого по два - потому как она сначала растет, потом убывает. И того 512 штук. Такой вот у нас удав - "дюралайт" (претензии к автору).
Итак, полдела сделали, кванты посчитали, теперь определим длину удава. И тут нам нужно умножить Топр на 512.
Правда и тут удав преподносит сюрпризы. Потому как его можно мерить целиком, а можно и по частям - измерять длительность каждого квантового уровня яркости отдельно. Но оставим это джедаям жанра, пусть они медитируют в тишине, наблюдая за их магическим джитером на экранах Rigol и Atten. А мы забудем про кванты, и будем мерить удава целиком. И делать это будем очень просто: период изменения яркости Тпяр разделим на период дискретизации Тдис и получим Х попугаев в "НЕцелочисленном количестве".
Как Х - возмутился удав - Ты меня за мартышку держишь?! Нет, конечно - ответил попугай - просто ты все время ползешь. И действительно ползет, точней крутится фаза между начальными моментами периода дискретизации и периода изменения яркости. И тут появляется неопределенность вида "одна бабушка надвое сказала", потому как при измерении явно разных по длине удавов, иногда выходит одинаковое количество попугаев. Или, при измерении одного и того же ползущего удава, иногда выходит разное количество попугаев. А именно: то на одного больше, то меньше. То есть попугаев в "НЕцелочисленном количестве" может быть либо 1, либо 2. Или, либо 243 либо 242. Или, либо 100500 либо 100499. Или, либо 100500 либо 100501. Длина периода изменения яркости Тпяр будет равна либо n, либо n+1, дискретных отсчетов времени - периодов дискретизации Тдис (периодов ШИМ), и будет описываться множеством Х = {n; n+1}. И называется этот парадокс - ошибкой квантования, и равна она всегда +1, и приводит к погрешности измерения +-1 в младшем разряде. Как же так выходит можно посмотреть на рисунке.
Вот что такое эти загадочные "НЕцелочисленные количества" - это два равновероятных числа, отличающихся на единицу, которые пропорциональны одному и тому же углу поворота оси резистора R3. А если говорить о "НЕцелочисленном количестве" как о значении измеренной длинны удава - периода яркости в секундах - это будет интервал времени, кратный периоду дискретизации, отличающийся от реального интервала времени на плюс минус один период дискретизации. Мы оцифровали переменный резистор друзья, измерив длительность периода Тпяр! Правда, сделали это с ошибкой, которая называется - ошибкой кантования или дискретизации. Кому как больше нравиться, я использую дискретизацию применительно ко времени, а квантование применительно к уровню. И приводит эта ошибка к погрешности измерения, но это уже совсем другая история.
Информация к размышлению - https://www.youtube.com/watch?v=8tzmTQIAv28
[Автор]
Частота - это количество полных колебаний за одну секунду времени, а период - это время за которое происходит одно полное колебание. Нетрудно заметить, что эти две величины (параметра) взаимосвязаны, и являются обратными величинами.
Теперь о самом понятии "дельта" как об алгебраическом. Давайте разберемся, откуда она растет. Для начала давайте запомним, что "дельта" это число, не функция. Возьмем для этого некий параметр Узад, и будем считать, что это константа. То есть, она не изменятся под воздействием других параметров или факторов, назовем их Х факторы. Почему? Потому что мы ее себе, или нам ее, задали (например, частота или период генератора), и она существует только на бумаге. На рисунке это будет график а).
Теперь, выберем "красную таблетку", положим ее под язык, и взглянем на реальность - график б). Наша константа превратилась в функцию. Которая характеризует изменение нашего параметра Уреал от некоего Х фактора (я выбрал линейную зависимость ее проще рисовать :).
Теперь уберем нашу константу и оставим только изменения, график в). Вот это вот и есть начало той самой "пресловутой дельты", ее зародыш - функция, которая ее определяет, и описывает изменения в общем виде. А реальность Уреал, есть сумма - заданной величины параметра Узад и его изменения от Х фактора Уух. И вроде бы дело сделано, "дельту" поймали, но не тут-то было. Использовать в расчетах уравнение прямой дико неудобно, а колбаситься с производными еще хуже. Мы же не профессора елы-палы! Мы простые работяги с паяльниками в руках. Нам надо что-то попроще, попонятней. И тут на арену выходит мистер приращение (собственно, это и есть производная, но в версии ультра-лайт), которое нам позволяет рассматривать не всю функцию целиком, а только ее часть. Ту часть, которая нам нужна в расчетах. "Дельта" будет равна отношениям приращений нашего параметра Уреал к приращению Х фактора.
Далее "дельту" можно использовать по-разному. Ну, например, для определения относительной нестабильности какого-либо параметра. Относительная нестабильность, это дельтаУ/У, и получать всеми нами любимые коэффициенты или проценты уходов частоты, или периода, или емкости, или сопротивления, от пресловутых Х факторов. Вот к примеру ТКЕ – температурный коэффициент емкости, показывает относительное изменение емкости конденсатора при изменении его температуры на 1 градус Цельсия. Нужно помнить, что "дельта" может быть отрицательной и соответственно применять ее в расчете - не прибавлять, а отнимать. "Дельта" может быть поделена на две, разные по величине, положительную и отрицательную, относительно заданной величины параметра. Или на одинаковые, но с разными знаками, относительно среднего значения параметра. Нужно не забывать что аргумент (Х фактор) тоже может лежать в отрицательной области, например -10 +10 градусов. В этом случае мы должны использовать в качестве Х фактора приращение в 20 градусов.
Ну, думаю, хватит лить воду, переходим к отличиям "дельт" этих параметров, периода и частоты. Поскольку параметры эти разные по смыслу определения, и характеризуются разными мерами - количество или время, "дельта" "дельте" рознь. Есть "дельта" периода колебания, есть "дельта" частоты колебания, и путать их не надо. И если мы говорим о преобразовании величин этих параметров с применением, например счетчика, то надо понимать их физический смысл - где у нас количество, где у нас время. Если мы говорим о частоте, то счетчик является делителем. Если говорим о периоде, то счетчик является умножителем. Соответственно коэффициент Ксч, который характеризует счетчик в расчетах, надо применять соответственно - либо мы делим параметр на него, либо умножаем. Чтобы получить значение частоты на выходе счетчика, входную частоту надо разделить на коэффициент счета. Чтобы узнать длительность интервала времени (периода) на выходе счетчика, надо входной интервал времени (период) умножить на коэффициент счета.
Fген = (Fзад + fF(х))/Ксч;
Если применять в расчетах "коэффициент ухода" - коэффициент нестабильности параметра, то задача с одной стороны усложняется, потому как его для начала придется вычислить. С другой стороны, упрощается, потому как придется просто умножать, чтобы найти значение нестабильности исследуемого параметра. Коэффициенты постоянные жители справочных данных.
Fух = (Fзад / Ксч) * Кух * n;
В первом варианте вычислений, "пресловутая дельта" сразу попадает в расчет и тянется со всеми, по мере преобразований параметра (частоты или периода). Это не совсем удобно. Коэффициент, куда удобней, потом как выходит на сцену в последнем акте. Таким образом, относительная нестабильность распространяется на все параметры которые получены от исходного параметра - периода генератора или частоты генератора, в не зависимости от того что мы с ними делаем по ходу преобразований - умножаем или делим. А исходный параметр в свою очередь зависит, например, от ТКЕ применяемого в генераторе конденсатора, но никак от его емкости.
Странно, что вы этого не знаете, или может, просто не совсем понимаете (как с синхронными счетчиками и асинхронными сигналами ;). Как бы там ни было, я изложил свою точку зрения общедоступно, не прибегая к приемчикакм. И, я, по вашему примеру, тоже ознакомился с вашим творчеством на просторах интернета. И был приятно удивлен монументальностью научных трудов. И надо сказать, как и многие, остался под неизгладимыми впечатлениями. Вот пара комментариев к вашим статьям, на тему применения современных КМОП микросхем и их особенностей. Но вы не расстраивайтесь, это повод для движения вперед.