6.1 Außensensor
Die Photodiode ist mit der Versorgungsspannung 12V verbunden. Da die Helligkeit in der Natur ungefähr 0lx bis 120lx ist, können wir aus Datensheet die Photocurrent-Strom able- sen.Die erzeugende Photocurrent-Strom IA ist 0μA bis 100 μA.
Die Aufgabe der Operationsverstärker ist die Spannung zu verdoppelt.Dazu werden zwei Widerstände mit 100k Ω im Operationsverstärker verwendet. Die Spannung, die an der Lampsteurung übertragen wird, soll von 0V bis 5V sein, d.h. die Eingangsspannung des Operationsverstärkers ist von 0V bis 2,5V. Deswegen wird hier ein Widerstand R1 mit 25KΩ benutzt
Haoda Wang
6.2 Innensensor
Es wird einen Sensor verwendet, der gleich wie den Außensensor ist. Der einzige Unterschied ist, dass die Messung wird zu einer zweiten Schaltung u ̈bergeben, die diese Messung inter- pretiert und zur Interface schickt. Haupts ̈achlich arbeitet man mit 7 Operation Verst ̈arker. Diese OPV werden mit 5V und Ground versorgt. Die nicht invertierende Eingänge des OPV werden mit der Spannung aus dem Sensor (Vref) parallel verbunden und die invertierende Eing ̈ange mit einer 5V Spannung (Vfest) in Reihe. Mit ein Widerstand von 1K zwischen jede OPV, wird die Schaltung wie ein Spannungsteiler arbeiten. Durch die erste invertierende Eingang des erstes OPV f ̈allt eine Spannung von 5V, durch der zweite 0,7V weniger usw. bis zum den letzte OPV, die 0,7V abfallen werden. Wenn der Sensor die Helligkeit gemessen hat und ein Spannungswert (Vref) u ̈bergibt, diese Spannung wird mit den Spannungen jeder invertierende Eingang des OPV vergleicht. Wenn die Spannung der gemessenen Helligkeit großer als Vfest ist , dann wird es ein 1 u ̈bergeben, und 0 falls die vorgenannte Spannung kleiner als Vfest ist. Es werden sich am Ende insgesamt 8 verschiedene Zustände ergeben(die Helligkeit wird dann in Intervalle von 12,5 Prozent angezeigt). Die logische Schaltung wird diese Zust ̈ande als 3 Bit Bin ̈ar Zahlen u ̈bergeben, (0 bis 8). Diese logische Schaltung wu ̈rde zuerst durch KV-Diagramme ermittelt und dann wurde es durch selber denken vereinfacht. Im Folgenden Bilder kann man die 2 verschiedene Schaltungen sehen:
Pedro Lorenzo Camacho
6.3 Hauptplatine
Da wir uns entschieden haben auf den Einsatz eines eigenen Mikrocontroller zu verzichten geschieht die Datenverarbeitung und Erzeugung des Lichts rein analog und auf Basis von Operationsverst ̈arkern. Der endgu ̈ltige Schaltplan ist in Abbildung 14 im Anhang (Abschnitt 2.1.1) gezeigt. Zu erkennen ist die Addition der Spannungen bis R40/41 welche die Hel- ligkeit bestimmen. Danach wird diese mit der Farben-Referenzspannung bzw. der Inversen verrechnet und die Referenzspannungen fu ̈r Blau und Rot gewonnen (mittig). Oben rechts Ist die Erzeugung der Dreieckspannung zu erkennen welche dann mit den Referenzwerten verglichen und invertiert wird. Dieses Signal steuert dann einen Leistungs-Transistor, welcher die Spannung an den LEDs schaltet (rechts). Zur genaueren Betrachtung der Simulation der Pulsweitenmodulation siehe Abschnitt 1.4.3. Die Spannungsverl ̈aufe der Hauptplatine sind in Abbildung 8 dargestellt. Dabei wird von einem maximalen Helligkeitsbefehl der Contro- lunit Ucontrol = 5 V , der gemessenen Helligkeit des Außensensors Uaussen = 2 V und der Farbspannung Ufarbe = 2 V (40 %rot). Im unteren Subplot sind die Referenzspannungen der Pulsweitenmodulation von Rot und Blau abgebildet sowie die Spannung der sich ergebenen Helligkeit ohne den Einfluss der Farbensegregation. Daraus ergeben sich die Signale der PWM im mittleren Plot. Im oberen Plot ist die Schalter-Spannung des NPN Transistors abgebildet. Es ist zu erkennen, dass die Schalters-Spannung ein Pulsweiten-Signal in Abhängigkeit des Farbenverhältnisses ist.
Matthias Schaale-Segeroth
6.4 LED-Matrix
LEDs ko ̈nnen nicht direkt an eine Betriebspannung angeschlossen werden. Ein Vorwider- stand muss in Reihe mit der LED und der Betriebsspannung verbunden werden. Um diesen Widerstand zu berechnen, wird die folgende Formel verwendet:
RV = Uein −n·UF
IF
• RV = Vorwiderstand
• Uein = Eingangsspannung
• UF = Durchlassspannung
• IF = Durchlassstrom
• n = Anzahl der LEDs, die in Reihe geschaltet sind
Vorwiderstand für blaue LED
Uein =12V;UF =3,5V;IF =350mA;n=3R1/2 = 12V −3·3,5V = 4,29 Ω
350mA
Empfohlene Widerstand : R1/2 = 4,7 Ω
Vorwiderstand für rote LED
Uein =12V; UF =2,3V; IF =350mA; n=4 R3/4/5 = 12V − 4 · 2, 3V = 8 Ω
350mA
Empfohlene Widerstände: R3/4/5 = 8,2 Ω
Aniket Rodrigues