Site Loader

Меандр. Сигналы и спектры


В радиотехнике часто используется сигнал, называемый меандром. Меандр — это последовательность прямоугольных импульсов со скважностью 2 и обычно без постоянной составляющей.

Спектр такого сигнала состоит из нечётных гармоник:

Из этого следует неочевидный на первый взгляд вывод, что прямоугольный сигнал можно получить, суммируя синусоидальные сигналы (задача синтеза сигналов). Чтобы в этом убедиться произведём синтез меандра из пяти гармоник, с номерами 1, 3, 5, 7, 9. Скопируем в калькулятор следующую программу.

; программа синтеза меандра по первым 5-ти гармоникам
f1 = 10 ; частота первой гармоники
fd = 1000 ; частота дискретизации
w1 = 2*pi*f1/fd ; относительная круговая частота первой гармоники
a1 = 4/pi ; амплитуда первой гармоники
; основной цикл

t = 0
[
x1 = sin(w1*t); 1-я гармоника
x3 = 1/3*sin(3*w1*t) ; 3-я гармоника
x5 = 1/5*sin(5*w1*t) ; 5-я гармоника
x7 = 1/7*sin(7*w1*t) ; 7-я гармоника
x9 = 1/9*sin(9*w1*t) ; 9-я гармоника
x_sum = a1*(x1 + x3 + x5 + x7 + x9) ; сумма гармоник
val(t,x_sum); вывод значений в таблицу и в графическое окно
t = t + 1
{t>100 exit} ; выход из цикла
]



Получим следующую картину:

Мы получили почти прямоугольный сигнал с амплитудой равной 1. Если количество гармоник увеличивать и дальше по указанному закону, получим прямоугольный периодический сигнал со скважностью 2, который в радиотехнике принято называть меандром.

Таким же путём из суммы синусоидальных сигналов можно получить любой другой сигнал (синтез) и, наоборот, любой сигнал можно представить суммой синусоидальных сигналов (спектральный анализ, преобразование Фурье).

Меандр (радиотехника) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Меа́ндр (по названию геометрического орнамента в виде ломаной линии) — периодический сигнал прямоугольной формы, широко используемый в радиотехнике и электронике. Меандр может быть знакопеременным (двухполярным) или однополярным. Во втором случае длительность импульса и длительность паузы между импульсами равны, то есть в этом случае меандр — периодический сигнал прямоугольной формы, имеющий скважность 2 (или коэффициент заполнения 0,5).

Аналитическое описание

Математически меандр можно описать многими разными способами, например, через функцию сигнум:

  x ( t ) = sgn ⁡ ( sin ⁡ ( t ) ) . {\displaystyle \ x(t)=\operatorname {sgn} (\sin(t)).}

Или через функции Хевисайда h ( t ) {\displaystyle h(t)} :

  x ( t ) = ∑ n = − ∞ + ∞ ( h [ t − n T + 1 2 ] − h [ t − n T − 1 2 ] ) . {\displaystyle \ x(t)=\sum _{n=-\infty }^{+\infty }\left(h\left[t-nT+{1 \over 2}\right]-h\left[t-nT-{1 \over 2}\right]\right).}

Для того, чтобы скважность равнялась 2 необходимо положить T = 2. {\displaystyle T=2.}

И многими другими способами.

Спектр меандра

{\displaystyle T=2.} Синтез меандра из набора гармоник периодического сигнала. Чем больше число гармоник, тем ближе к идеальной форма сигнала. Выбросы на фронтах обусловлены неравномерной сходимостью ряда Фурье в точках разрыва.

Разложение меандра с нарастающим фронтом при t = 0 {\displaystyle t=0} в ряд Фурье дает:

x меандр ( t ) = 4 π ∑ k = 1 ∞ sin ⁡ ( 2 π ( 2 k − 1 ) f t ) 2 k − 1 = = 4 π ( sin ⁡ ( 2 π f t ) + 1 3 sin ⁡ ( 6 π f t ) + 1 5 sin ⁡ ( 10 π f t ) + … ) . {\displaystyle {\begin{aligned}x_{\text{меандр}}(t)&={\frac {4}{\pi }}\sum _{k=1}^{\infty }{\frac {\sin \left(2\pi (2k-1)ft\right)}{2k-1}}=\\&={\frac {4}{\pi }}\left(\sin(2\pi ft)+{\frac {1}{3}}\sin(6\pi ft)+{\frac {1}{5}}\sin(10\pi ft)+\dots \right).\end{aligned}}}

Примечательно, что в спектре меандра отсутствуют чётные гармонические составляющие (гармоники). Амплитуда нечетных гармоник обратно пропорциональна их частоте с нулевым сдвигом фазы.

Прямоугольные сигналы в радиотехнике и электронике

Истинный меандр с нулевой длительностью фронтов физически нереализуем.[источник не указан 148 дней] В радиотехнике и электронике меандром обычно называют сигналы со скважностью 2 и длительностями фронтов много меньших периода повторения сигнала.

Сигнал приближённо такого вида (с ненулевой длительностью фронтов и спадов) генерируется различными автогенераторами, например, мультивибраторами, выполненными на транзисторах, логических элементах, операционных усилителях). Также сигналы такого типа обычно присутствуют практически во всех цифровых схемах, например, двоичный триггер со счетным входом, переключаемый периодическими импульсами даёт на выходе меандр.

Ссылки


Меандр (радиотехника) Википедия

Меа́ндр (по названию геометрического орнамента в виде ломаной линии) — периодический сигнал прямоугольной формы, широко используемый в радиотехнике и электронике. Меандр может быть знакопеременным (двухполярным) или однополярным. Во втором случае длительность импульса и длительность паузы между импульсами равны, то есть в этом случае меандр — периодический сигнал прямоугольной формы, имеющий скважность 2 (или коэффициент заполнения 0,5).

Аналитическое описание[ | ]

Математически меандр можно описать многими разными способами, например, через функцию сигнум:

  x ( t ) = sgn ⁡ ( sin ⁡ ( t ) ) . {\displaystyle \ x(t)=\operatorname {sgn}(\sin(t)).}

Или через функции Хевисайда h ( t ) {\displaystyle h(t)} :

  x ( t ) = ∑ n = − ∞ + ∞ ( h [ t − n T + 1 2 ] − h [ t − n T − 1 2 ] ) . {\displaystyle \ x(t)=\sum _{n=-\infty }^{+\infty }\left(h\left[t-nT+{1 \over 2}\right]-h\left[t-nT-{1 \over 2}\right]\right).}

Для того, чтобы скважность равнялась 2 необходимо положить T = 2. {\displaystyle T=2.}

И многими другими способами.

Спектр меандра[ | ]

{\displaystyle T=2.} Синтез меандра из набора гармоник периодического сигнала. Чем больше число гармоник, тем ближе к идеальной форма сигнала. Выбросы на фронтах обусловлены неравномерной сходимостью ряда Фурье в точках разрыва.

Разложение меандра с нарастающим фронтом при t = 0 {\displaystyle t=0} в ряд Фурье дает:

x меандр ( t ) = 4 π ∑ k = 1 ∞ sin ⁡ ( 2 π ( 2 k − 1 ) f t ) 2 k −
Меандр (радиотехника) — Википедия. Что такое Меандр (радиотехника)
Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Меа́ндр (по названию геометрического орнамента в виде ломаной линии) — периодический сигнал прямоугольной формы, широко используемый в радиотехнике и электронике. Меандр может быть знакопеременным (двухполярным) или однополярным. Во втором случае длительность импульса и длительность паузы между импульсами равны, то есть в этом случае меандр — периодический сигнал прямоугольной формы, имеющий скважность 2 (или коэффициент заполнения 0,5).

Аналитическое описание

Математически меандр можно описать многими разными способами, например, через функцию сигнум:

  x ( t ) = sgn ⁡ ( sin ⁡ ( t ) ) . {\displaystyle \ x(t)=\operatorname {sgn} (\sin(t)).}

Или через функции Хевисайда h ( t ) {\displaystyle h(t)} :

  x ( t ) = ∑ n = − ∞ + ∞ ( h [ t − n T + 1 2 ] − h [ t − n T − 1 2 ] ) . {\displaystyle \ x(t)=\sum _{n=-\infty }^{+\infty }\left(h\left[t-nT+{1 \over 2}\right]-h\left[t-nT-{1 \over 2}\right]\right).}

Для того, чтобы скважность равнялась 2 необходимо положить T = 2. {\displaystyle T=2.}

И многими другими способами.

Спектр меандра

{\displaystyle T=2.} Синтез меандра из набора гармоник периодического сигнала. Чем больше число гармоник, тем ближе к идеальной форма сигнала. Выбросы на фронтах обусловлены неравномерной сходимостью ряда Фурье в точках разрыва.

Разложение меандра с нарастающим фронтом при t = 0 {\displaystyle t=0} в ряд Фурье дает:

x меандр ( t ) = 4 π ∑ k = 1 ∞ sin ⁡ ( 2 π ( 2 k − 1 ) f t ) 2 k − 1 = = 4 π ( sin ⁡ ( 2 π f t ) + 1 3 sin ⁡ ( 6 π f t ) + 1 5 sin ⁡ ( 10 π f t ) + … ) . {\displaystyle {\begin{aligned}x_{\text{меандр}}(t)&={\frac {4}{\pi }}\sum _{k=1}^{\infty }{\frac {\sin \left(2\pi (2k-1)ft\right)}{2k-1}}=\\&={\frac {4}{\pi }}\left(\sin(2\pi ft)+{\frac {1}{3}}\sin(6\pi ft)+{\frac {1}{5}}\sin(10\pi ft)+\dots \right).\end{aligned}}}

Примечательно, что в спектре меандра отсутствуют чётные гармонические составляющие (гармоники). Амплитуда нечетных гармоник обратно пропорциональна их частоте с нулевым сдвигом фазы.

Прямоугольные сигналы в радиотехнике и электронике

Истинный меандр с нулевой длительностью фронтов физически нереализуем.[источник не указан 126 дней] В радиотехнике и электронике меандром обычно называют сигналы со скважностью 2 и длительностями фронтов много меньших периода повторения сигнала.

Сигнал приближённо такого вида (с ненулевой длительностью фронтов и спадов) генерируется различными автогенераторами, например, мультивибраторами, выполненными на транзисторах, логических элементах, операционных усилителях). Также сигналы такого типа обычно присутствуют практически во всех цифровых схемах, например, двоичный триггер со счетным входом, переключаемый периодическими импульсами даёт на выходе меандр.

Ссылки

Спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов (сигнал типа «меандр»)

Рассматриваемая функция четная, комплексные амплитуды Сn действительные.

Если изменить начало отсчета времени, комплексный спектр изменится, при этом спектр амплитуд Cn сохранится, а спектр фаз изменится.

При  = T/2 в спектре присутствуют только нечетные гармоники:

:

Спектр непериодического сигнала конечной длительности

Спектр периодической последовательности импульсов:

При Т спектральные линии сливаются, и спектр становится сплошным, форма огибающей сохраняется, линейчатый спектр заменяется непрерывной комплексной спектральной функцией S().

Преобразование Фурье:

прямое –обратное

Вид функции S(ω) и огибающей Cn одинаков, они отличаются множителем.

N гармоник в интервале Δf можно заменить одним гармоническим сигналом

с амплитудой

S(ω) – отношение комплексной амплитуды гармонического сигнала, заменяющего все спектральные составляющие в малом частотном интервале Δf, к длине интервала Δf, или плотность амплитуд, спектральная плотность, спектральная функция, спектр сигнала s(t). Размерность [А/Гц] или [А с].

Непериодический сигнал имеет конечную энергию, поэтому его называют «энергетическим». Энергия сигнала (P = U2/R, E = Pt, R = 1)

Физический смысл функции  S() 2 — спектральная плотность энергии.

Спектральные функции видеоимпульсов

τэ – эффективная длительность: интервал времени, в котором сосредоточено 90% энергии сигнала,

Fэ – эффективная ширина спектра,

Fэ τэ – база сигнала.

Динамические характеристики линейного элемента

Элемент линейный, если его реакция на сумму сигналов равна сумме отдельных реакций на эти сигналы (справедлив принцип суперпозиции), а изменение масштаба входной величины не изменяет форму выходного сигнала.

Импульсная характеристика h(t) – реакция элемента на δ-импульс

(функцию Дирака) с бесконечно малой длительностью, бесконечно большой амплитудой и единичной площадью.

Переходная характеристика – реакция на ступенчатое воздействие

Гармонический сигнал, проходя через линейный элемент, сохраняет свою частоту и форму, но может изменять амплитуду и фазу (искажение линейное).

Амплитудно-частотная характеристика А() = Авых /Авх – зависимость, от частоты, отношения амплитуды установившихся колебаний выходного гармонического сигнала к амплитуде входного гармонического сигнала.

Фазочастотная характеристика () – зависимость, от частоты, фазового сдвига установившегося выходного гармонического сигнала относительно входного гармонического сигнала.

Комплексный коэффициент передачи элемента (амплитудно-фазовая частотная характеристика)

Спектр выходного сигнала элемента равен спектру входного сигнала, умноженному на комплексный коэффициент передачи

Определение реакции элемента на входной сигнал

Входной сигнал x(t) представим суммой примыкающих друг к другу прямоугольных импульсов малой длительности dτ.

В момент t реакция на выделенный импульс пропорциональна площади импульса и равна x(t–τ)h(τ)dτ, или, при другом выборе переменной τ, x(τ)h(t–τ)dτ.

Суммируя реакции на все импульсы, составляющие сигнал x(t), и переходя от суммирования к интегрированию при dτ→0, получим выходной сигнал

Реакция не может опережать воздействие. При t < 0 h(t) = 0, поэтому интегрировать можно в пределах от –∞ до +∞.

Интеграл

называют сверткой функций x(t) и h(t), интегралом Дюамеля, интегралом наложения. Выходной сигнал y(t) линейного элемента – это свертка входного сигнала x(t) и импульсной характеристики h(t).

Меандр — это… Что такое Меандр?

  • МЕАНДР — архитектурное лентообразное украшение, состоящее из линии в виде повторяющихся фигур. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Павленков Ф., 1907. МЕАНДР в строительном искусстве украшение в виде узорных изогнутых полос и линий …   Словарь иностранных слов русского языка

  • Меандр —         распространённый тип геометрического орнамента; имеет вид линии, ломанной под прямым углом. Широко применялся в искусстве Древней Греции; получил название от извилистой р. Меандр (ныне Б. Мендерес) в Малой Азии. Меандр. (Источник:… …   Художественная энциклопедия

  • меандр — а, м. méandre m. По имени извилистой реки Меандр в Малой Азии. 1. В искусстве геометрический орнамент, узор в виде изогнутых линий или полос. БАС 1. Излучистый орнамент: лабиринтом, а ла грек и проч. Коренблит 1934 2 1355. Наряд для прогулки с… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • Меандр — Меандр. МЕАНДР, тип геометрического орнамента в виде прямой ломаной под углом или непрерывной кривой линии, образующей спирали. Разработан в Древней Греции. Название от реки Меандр в Малой Азии.   …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Меандр — (по имени очень извилистой реки Меандр (Meandr) в Малой Азии) орнамент с рисунком в виде ломаных под прямым углом прямых линий. Меандр на каменной плите (ок. 5000 л. до н. э.) …   Реклама и полиграфия

  • МЕАНДР — древнегреческое название извилистой реки Б. Мендерес, в Турции. Название Меандр стало нарицательным для обозначения речных излучин меандров …   Большой Энциклопедический словарь

  • меандр — Большой Мендерес Словарь русских синонимов. меандр сущ., кол во синонимов: 7 • большой мендерес (2) • …   Словарь синонимов

  • МЕАНДР — геометрический орнамент из непрерывной кривой или ломаной под прямым углом линии, образующей ряд спиралей. Разработан в искусстве Др. Греции …   Большой Энциклопедический словарь

  • МЕАНДР — МЕАНДР, меандра, муж. 1. Извилина, излучина в течении реки, образованная смещением пластов (геол.). 2. Геометрический орнамент, узор в виде изогнутых полос или линий (иск.). (От греч. Maiandros, имени извилистой речки в Малой Азии.) Толковый… …   Толковый словарь Ушакова

  • Меандр — (Maeander, Μαιανδρος). Река в Малой Азии, извилистое течение которой обратилось в поговорку. (Источник: «Краткий словарь мифологии и древностей». М.Корш. Санкт Петербург, издание А. С. Суворина, 1894.) …   Энциклопедия мифологии

  • меандр — это… Что такое меандр?

  • МЕАНДР

    — архитектурное лентообразное украшение, состоящее из линии в виде повторяющихся фигур. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Павленков Ф., 1907. МЕАНДР в строительном искусстве украшение в виде узорных изогнутых полос и линий …   Словарь иностранных слов русского языка

  • Меандр —         распространённый тип геометрического орнамента; имеет вид линии, ломанной под прямым углом. Широко применялся в искусстве Древней Греции; получил название от извилистой р. Меандр (ныне Б. Мендерес) в Малой Азии. Меандр. (Источник:… …   Художественная энциклопедия

  • меандр — а, м. méandre m. По имени извилистой реки Меандр в Малой Азии. 1. В искусстве геометрический орнамент, узор в виде изогнутых линий или полос. БАС 1. Излучистый орнамент: лабиринтом, а ла грек и проч. Коренблит 1934 2 1355. Наряд для прогулки с… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • Меандр — Меандр. МЕАНДР, тип геометрического орнамента в виде прямой ломаной под углом или непрерывной кривой линии, образующей спирали. Разработан в Древней Греции. Название от реки Меандр в Малой Азии.   …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Меандр — (по имени очень извилистой реки Меандр (Meandr) в Малой Азии) орнамент с рисунком в виде ломаных под прямым углом прямых линий. Меандр на каменной плите (ок. 5000 л. до н. э.) …   Реклама и полиграфия

  • МЕАНДР — древнегреческое название извилистой реки Б. Мендерес, в Турции. Название Меандр стало нарицательным для обозначения речных излучин меандров …   Большой Энциклопедический словарь

  • меандр — Большой Мендерес Словарь русских синонимов. меандр сущ., кол во синонимов: 7 • большой мендерес (2) • …   Словарь синонимов

  • МЕАНДР — геометрический орнамент из непрерывной кривой или ломаной под прямым углом линии, образующей ряд спиралей. Разработан в искусстве Др. Греции …   Большой Энциклопедический словарь

  • МЕАНДР — МЕАНДР, меандра, муж. 1. Извилина, излучина в течении реки, образованная смещением пластов (геол.). 2. Геометрический орнамент, узор в виде изогнутых полос или линий (иск.). (От греч. Maiandros, имени извилистой речки в Малой Азии.) Толковый… …   Толковый словарь Ушакова

  • Меандр — (Maeander, Μαιανδρος). Река в Малой Азии, извилистое течение которой обратилось в поговорку. (Источник: «Краткий словарь мифологии и древностей». М.Корш. Санкт Петербург, издание А. С. Суворина, 1894.) …   Энциклопедия мифологии

  • Меандр — один из древнейших линейных или геометрических орнаментов,явившийся впервые, по видимому, в ткацком искусстве. Он состоит изразнообразных изломов прямой линии под прямыми же углами и из сочетанийтаких изломов. М., обыкновенно, слывет за чисто… …   Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

  • Создание текстового лазерного проектора своими руками / Habr
    Давайте узнаем, как сделать достаточно простой лазерный проектор из электроники, который вы можете найти дома.

    Введение


    Существует два способа создания изображения с помощью лазера — векторное сканирование и растровое сканирование.

    Во время векторного сканирования лазер перемещается вдоль контуров изображения, выключаясь только при переходе от одного контура к другому. Это означает, что лазер работает большую часть времени, создавая довольно яркое изображение.

    Этот метод чаще всего используется в крупных промышленных лазерных проекторах, но для быстрого перемещения лазера требуется довольно сложное электромеханическое устройство — гальванометр. Цены начинаются от 80 долларов за пару, и это очень непрактично (хотя и возможно) сделать дома.

    Второй метод — растровое сканирование. Там лазерный луч перемещается из стороны в сторону, рисуя изображение построчно. Этот метод используется в старых телевизорах и мониторах с ЭЛТ.

    Поскольку вертикальные и горизонтальные перемещения выполняются неоднократно, механическая настройка требует гораздо более простой процедуры, чем векторное сканирование.Кроме того, поскольку изображение разделено на отдельные элементы, его намного проще программировать.

    Основным недостатком растрового сканирования является то, что луч проходит через все элементы изображения, даже те, которые не нужно освещать, в результате чего изображение становится более тусклым. Но из-за простоты этот метод я выбрал для своего лазерного проектора.

    Для перемещения лазерного луча вдоль линии (по горизонтали) есть очень удобный метод: использовать зеркало, вращающееся с постоянной скоростью.Поскольку вращение непрерывно, вы можете перемещать луч довольно быстро. Но переместить луч на другую линию сложнее.

    Самый простой вариант — использовать несколько лазеров, направленных на вращающееся зеркало. Недостатком является то, что количество отображаемых линий будет определяться количеством используемых лазеров, что усложняет настройку, плюс вам потребуется достаточно большое зеркало. Но есть и плюсы — единственная движущаяся часть всей системы — это зеркало (меньше ломается), а использование нескольких лазеров может сделать изображение ярче.Вот пример проектора, построенного таким образом.

    Другой метод сканирования, часто встречающийся в Интернете, — это комбинирование вертикального и горизонтального сканирования с использованием вращающегося зеркального барабана, где отдельные «грани» расположены под разными углами к оси вращения. Эта конфигурация зеркала заставляет лазерный луч отражаться под разными вертикальными углами, когда зеркало вращается, создавая вертикальное сканирование.

    Несмотря на то, что получившийся проектор по своей сути довольно прост (вам нужен только лазер, зеркало с мотором и датчиком синхронизации), у этого метода есть большой недостаток — очень трудно построить многогранное зеркало дома.Обычно наклон «граней» должен быть идеально отрегулирован во время строительства, а требуемый уровень точности безумно высок.

    Вот пример такого проектора.

    Чтобы упростить для себя, я использовал другой метод сканирования — постоянно вращающееся зеркало для формирования горизонтального сканирования и периодически колеблющееся зеркало для вертикального сканирования.

    Реализация


    Горизонтальное сканирование

    Где можно найти быстро вращающееся зеркало? Конечно, в старом лазерном принтере! В лазерных принтерах используется многоугольное зеркало, установленное поверх бесщеточного мотора, для сканирования лазерного луча вдоль бумаги.Двигатель обычно устанавливается сверху печатной платы, которая его контролирует.

    У меня уже был зеркальный модуль от старого принтера:

    Я не смог найти документацию для модуля или чипа внутри него, поэтому, чтобы определить расположение выводов модуля, мне пришлось перепроектировать его. Линии электропередачи легко найти — они подключены к единственному электролитическому конденсатору на печатной плате. Но простого включения двигателя недостаточно для его вращения — вам также необходимо подать тактовый сигнал для установки скорости вращения.Сигнал представляет собой простой меандр с частотой от 20 до 500-1000 Гц.

    Чтобы найти правильную линию, я взял импульсный генератор, настроенный на 100 Гц, и подключил его (через резистор) к каждой доступной линии порта лазерного модуля. Как только сигнал поступает на правильную линию, двигатель начинает вращаться. Зеркало вращается достаточно быстро для наших целей — как будет показано позже, оно вращается со скоростью более 250 об / мин. Но, к сожалению, вращение двигателя сделало его довольно шумным. Это не проблема для моих экспериментов, но, безусловно, будет заметно, когда проектор будет готов и работает.Может быть, это можно смягчить, используя более новый зеркальный модуль или просто поместив модуль в коробку.

    Laser

    Для предварительных испытаний я использовал лазер от дешевой лазерной указки. Модуль должен быть настроен таким образом, чтобы он имел несколько степеней свободы — чтобы правильно направить лазер на зеркало.

    Поскольку мы используем растровое сканирование, лазерный свет распределяется по всей области изображения, что делает изображение довольно тусклым — оно видно только в темноте.

    Итак, гораздо позже, после того, как я успешно нарисовал изображение, я заменил лазерный модуль на более мощный — лазерный диод из DVD-плеера.

    Предупреждение: лазеры DVD очень опасны и могут вас ослепить! При работе с лазером всегда используйте защитные очки!

    И лазер, и многоугольные зеркальные модули были установлены на вершине небольшой деревянной доски. После подачи тактового сигнала на двигатель и подачи питания на лазер, вы должны направить лазер таким образом, чтобы луч попадал на края зеркала. В результате, пока зеркало вращается, вы получаете длинную горизонтальную линию.
    Синхронизирующий фотодатчик

    Чтобы микроконтроллер мог отслеживать положение движущегося лазерного луча, нам нужен фотодатчик. Но для этой цели я использовал фотодиод, перекрытый куском картона с небольшим отверстием посередине. Необходимо более точно отслеживать момент попадания луча на фотодиод.

    Вот система крепления для фотодиода (без картона):

    При нормальной работе отраженный лазерный луч должен сначала попадать на фотодиод, и только потом — на зеркало вертикального сканирования.

    После установки датчика я проверил его, подавая напряжение через резистор и наблюдая за сигналом с помощью осциллографа — его амплитуды было достаточно, чтобы подключить датчик непосредственно к входу GPIO микроконтроллера.

    Вертикальное сканирование

    Как я упоминал ранее, я использовал периодически колеблющееся зеркало для формирования вертикального сканирования. Как ты ведешь это? Самый простой способ — использовать электромагнит. Иногда люди просто монтируют зеркала на верхнюю часть компьютерных колонок, но это не особенно желательный вариант (результаты противоречивы, слишком сложно откалибровать).

    В своей сборке я использовал двигатель BLDC от DVD-плеера для управления зеркалом вертикального сканирования. Так как проектор был предназначен для вывода текста, рисовать было не так много, а это означало, что зеркало должно быть только слегка наклонено.

    Двигатель BLDC состоит из трех катушек, которые вместе составляют статор. Если одна из катушек подключена к положительно заряженному источнику питания, а две другие поочередно подключены к отрицательно заряженному источнику, ротор двигателя будет колебаться.Максимальная угловая развертка определяется конфигурацией двигателя, а именно — количеством полюсов. Для двигателя DVD это не превышает 30 градусов. Поскольку этот двигатель довольно мощный и простой в управлении (требуются только две клавиши), этот двигатель очень хорошо подходит для нашей цели создания текстового лазерного проектора.

    Так выглядит мотор с подключенным зеркалом:

    Обратите внимание, что отражающая поверхность зеркала должна быть спереди — это значит, что она не закрыта стеклом.

    Обзор

    Вот как выглядит проектор в сборе:

    Проекционный модуль рядом:

    Многоугольное зеркало движется по часовой стрелке, поэтому лазерный луч перемещается слева направо.

    Мощный лазерный диод DVD уже установлен (внутри коллиматора). Зеркало вертикальной развертки настроено таким образом, чтобы проецируемое изображение было направлено — в моем случае, к потолку моей комнаты.

    Как видно из рисунка, лазер и механические части проектора управляются микроконтроллером STM32F103, установленным на небольшой отладочной плате (Blue Pill).Эта плата установлена ​​в макете.

    Схема устройства:

    Как я упоминал ранее, для управления двигателем с многоугольными зеркалами нам нужен только один сигнал — тактовый сигнал (POLY_CLOCK), который генерируется одним из таймеров STM32, работающих в режиме ШИМ. Его частота и коэффициент заполнения остаются неизменными во время работы проектора. Для питания двигателя я использую отдельный источник питания 12 В.

    Два сигнала ШИМ для управления зеркалом вертикального сканирования генерируются другим таймером микроконтроллера.Эти сигналы передаются через микросхему ULN2003A, которая управляет двигателем DVD. Таким образом, устанавливая различные коэффициенты заполнения для каналов ШИМ того времени, мы можем изменить угол поворота двигателя.

    К сожалению, текущая версия проектора не предоставляет информацию о расположении зеркала. Это означает, что микроконтроллер может управлять зеркалами, но он не «знает» о своем текущем положении. Инерция ротора и индуктивность катушек вызывают некоторые задержки при изменении направления вращения.

    Благодаря всему этому есть два основных последствия:

    • Плотность линий не постоянна, потому что скорость вращения зеркала не может контролироваться;
    • Многие линии не работают. Зеркало вертикального сканирования колеблется в циклах, поэтому некоторые линии могут выводиться вверх дном, а другие — вверх дном. В результате, поскольку мы не можем отслеживать положение, линии могут отображаться только тогда, когда двигатель вращается определенным образом. Поскольку отображается только половина строк, яркость изображения уменьшается вдвое.

    Тем не менее, отсутствие обратной связи делает устройство довольно простым в сборке.

    Процесс формирования изображения также довольно прост:

    • Каждый раз, когда лазерный луч попадает на фотодиод, микроконтроллер генерирует прерывание. При этом прерывании текущая скорость горизонтального сканирования рассчитывается MCU. После этого специальный таймер синхронизации сбрасывается.
    • Этот таймер синхронизации генерирует собственные прерывания в определенные моменты во время горизонтального сканирования.
    • В частности, через некоторое время после синхронизации должен формироваться сигнал управления лазером. Мое устройство формирует его с помощью комбинации DMA + SPI. По сути, эти модули передают строку изображения на выход MOSI SPI в нужное время, по одному биту за раз.
    • После окончания вывода изображения лазер должен быть снова включен, чтобы фотодиод мог снова принять свой луч.

    Лазерная модуляция осуществляется с помощью одного из ключей чипа ULN2003A.Резистор R3 необходим для защиты лазерного диода от перегрузки по току. Он установлен прямо на конце лазерного кабеля, изолирован. Для питания лазера я использовал подвесной источник питания. Важно контролировать потребление тока лазера и убедиться, что оно находится в допустимом диапазоне для конкретного лазерного диода.

    Пример изображения (высота 8 строк):

    Текст несколько не пропорционален, потому что проектор направлен на стену под углом. В настоящее время каждый цикл вертикального сканирования составляет 32 шага (1 шаг означает поворот многоугольного зеркала на 1 край).

    Проектор может отображать 14 различных строк: все, что после этого начинает смешиваться с другими линиями, искажая изображение.

    На фотографии в начале также используется 8-строчный шрифт, который позволяет несколько хорошо отображать даже две строки текста.

    Шрифты 11×7 и 6×4 также поддерживаются в коде:

    Пример «бегущего текста»:


    Видео заставляет изображение мерцать вертикально, но на самом деле оно не видно.

    Проект на GitHub.

    A Дизайн на печатной плате с извилистой линией и короткой полосой
    • Журналы
    • Публикуйте у нас
    • Партнерские отношения в издательской сфере
    • О нас
    • Блог

    Международный журнал по антеннам и распространению

    + Журнал MenuPDFЖурнал для обозревателейДобавить обзор СодержаниеСпециальные вопросыSubmitМеждународный журнал по антеннам и распространению / 2018 / СтатьяАртикульные разделы

    На этой странице

    АннотацияВведение Экспериментальные результаты ,
    Используйте инструмент Meander для создания дифференциальных парных маршрутов «Adafruit Industries — создатели, хакеры, художники, дизайнеры и инженеры!

    Yahya Tawil предлагает краткий совет по созданию дифференциальных парных маршрутов для проектирования печатных плат с использованием меандрового инструмента Eagle CAD. Анимированный GIF ниже более или менее демонстрирует это, и этот пост в блоге объясняет это шаг за шагом.

    differential-pairEagle

    Когда вы видите некоторые конструкции плат, особенно те, которые имеют высокоскоростные сигналы или сигналы дифференциальной пары, вы заметите много зигзагообразных / меандрирующих линий на печатной плате.

    Если вы задаетесь вопросом, можете ли вы выполнить дифференциальную парную маршрутизацию, тогда ответ просто да, используя инструмент Meander.

    Подробнее.

    differential-pairEagle

    Мы злимся, расстраиваемся и испытываем боль из-за насилия и убийства чернокожих со стороны полиции из-за расизма. Мы в борьбе против расизма. Джордж Флойд был убит, его жизнь украдена. У команд Adafruit есть конкретные действия, которые мы сделали, делаем и сделаем вместе как компания и культура.Мы просим сообщество Adafruit принять участие и поделиться тем, что вы делаете. Команды Adafruit не согласятся на хэш-тег, твит или смену иконки. Мы будем работать над реальными изменениями, а это требует реальных действий и совместной работы. Это то, что мы будем делать каждый день, каждый месяц, каждый год — мы будем нести ответственность и публиковать наши коллективные усилия, партнерские отношения, активизм, пожертвования, открыто и публично. Наш блог и платформы социальных сетей будут использоваться действенными способами.Присоединяйтесь к нам и предпринимайте антирасистские усилия, направленные на то, чтобы положить конец жестокости полиции, реформировать систему уголовного правосудия и ликвидировать многие другие формы системного расизма на работе в этой стране, подробнее @ adafruit.com/blacklivesmatter

    Stop макетирование и пайка — начните делать немедленно! Спортивная площадка Adafruit Circuit Playground заполнена светодиодами, сенсорами, кнопками, клипсами из кожи аллигатора и многим другим. Создавайте проекты с помощью Circuit Playground в течение нескольких минут с помощью сайта программирования MakeCode методом перетаскивания, изучайте информатику с помощью класса CS Discoveries по коду.org, зайдите в CircuitPython, чтобы вместе изучать Python и аппаратные средства, TinyGO или даже использовать Arduino IDE. Circuit Playground Express — это новейшая и лучшая плата Circuit Playground, с поддержкой CircuitPython, MakeCode и Arduino. Он имеет мощный процессор, 10 NeoPixels, мини-динамик, инфракрасный прием и передачу, две кнопки, переключатель, 14 зажимов типа «крокодил» и множество датчиков: емкостное касание, инфракрасный датчик приближения, температуру, свет, движение и звук. Целый широкий мир электроники и кодирования ждет вас, и он умещается у вас на ладони.

    Присоединяйтесь к более чем 20 000 создателей на каналах Adafruit’s Discord и станьте частью сообщества! http://adafru.it/discord

    Хотите поделиться удивительным проектом? Выставка и показ электроники проводится каждую среду в 19:00 по восточному времени! Чтобы присоединиться, зайдите на YouTube и посмотрите живой чат шоу — мы опубликуем там ссылку.

    Присоединяйтесь к нам каждую среду вечером в 8 вечера по восточному времени, чтобы спросить инженера!

    Следите за Adafruit в Instagram, чтобы узнать о совершенно новых секретных продуктах, за кулисах и многом другом https: // www.instagram.com/adafruit/

    CircuitPython — самый простой способ программирования микроконтроллеров — CircuitPython.org

    Получите единственную ежедневную новостную рассылку без спама о носимых предметах, ведении «бизнеса мейкеров», электронных советах и ​​многом другом! Подпишитесь на AdafruitDaily.com!

    Комментариев пока нет.

    Извините, в данный момент форма комментариев закрыта.

    Простая английская Википедия, свободная энциклопедия
    Меандры Рио Кауто, Куба Схема формирования меандра

    Меандр — это кривая в реке. Меандры образуют змеевидный узор, когда река течет по довольно плоскому дну долины. Положение кривых меняется со временем.

    Река редко течет по прямой линии — она ​​будет огибать что-то по ходу, например дерево или твердую скалу. Это приводит к более медленному и быстрому движению воды.Река течет быстрее по внешней стороне кривой, а быстрая вода разрушает внешние изгибы руслового канала гидравлическим воздействием и истиранием. Это формирует речной утес. Река течет медленнее на внутренней стороне речного пляжа. Медленная вода сбрасывает осадок. Непрерывная эрозия на внешнем берегу и осаждение на внутреннем берегу расширит излучину реки. Это называется меандр. Со временем меандры становятся больше и заметнее.

    В конце концов меандры превращаются в волнистые озера, когда два внешних изгиба разрушаются вместе, делая более короткий путь к воде.

    меандры были названы в честь реки в Анатолии.

    ,

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *