Utripajoč most za sveče: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ta pouk prikazuje, kako preprost svečni most s statično svetlobo spremeniti v lepo žarečo luč razpoloženja z neskončnimi različicami utripajočih luči, utripanja, valovnih vzorcev in česa drugega. Kupil sem pri After Christmas Sales mostu za sveče za 8 €. Ima 7 LED luči in nekaj 33 V 3 W stenskega adapterja. Sveti s svetlo in toplo belo barvo in bo kot nalašč za ta projekt, kjer bom dal Arduino, da bodo sveče utripale. Najbolj priljubljen Arduino je Arduino Uno. V tem projektu bom uporabljal Arduino Mega 2560.

Zavrnil bom 30 V napajalnik in kot napajalnik bom uporabil preprosto 5 V napajalno enoto, namenjeno mobilnim telefonom.

O energetskih bankah je dobro vedeti, da imajo notranji tokokrog, ki pretvori baterijo 3,7 V v 5 V. Ker proces porabi nekaj energije, se napajalnik sam izklopi, če se ne uporablja. Če se napajalnik uporablja za pripomočke DIY, ki temeljijo na Arduinu, se pripomoček ne more preprosto preklopiti v način varčevanja z energijo in se po nekaj minutah znova zagnati. To bo izklopilo banko moči. Ta utripajoč most za sveče nima načina spanja. Nenehno porablja energijo, pri čemer je napajalna enota aktivna, dokler se napajalni kabel ne izvleče.

Video prikazuje svečni most v statičnem načinu in v polnem utripanju. Popolno utripanje je res precej nadležno za oči, medtem ko ga video nekoliko zgladi. Ko je strojna oprema popravljena, vključno z rezanjem kablov, spajkanjem novih povezav in dodajanjem nekaterih komponent, se s pisanjem kode za Arduino ustvarijo vsi želeni svetlobni vzorci. Vzorci, ki jih vključujem v ta navodila, so:

• 4 različne utripajoče luči, ki posnemajo prave sveče
• 2 različni utripajoči (naključno utripanje sicer statičnih luči)
• 2 različna vzorca valov
• preprosta statična svetloba

Preklapljanje vzorcev poteka s pritiskom na gumb, enim elementom uporabniškega vmesnika. Več vzorcev si želite in več prilagodljivosti si želite, več gumbov in gumbov morate dodati. Lepota pa je v preprostosti. Zmanjšajte število vzorcev, ki jih je mogoče izbrati. Med kodiranjem in preskušanjem izberite najboljše nastavitve, ne pa s strojno opremo dodati veliko kontrol.

Zaloge

• 1 LED svečni most s 7 žarnicami. Prepričajte se, da gre za nizkonapetostni enosmerni model, bodisi z baterijami bodisi z stenskim virom, ki pretvori smrtonosne 110 - 240 V AC v približno 6 - 30 V DC. Zato je popolnoma varno vdreti most za sveče.
• 1 Arduino Mega (kateri koli drug mikrokrmilnik je primeren, samo poskrbite, da ga lahko programirate)
• 1 prototipna plošča
• mostične žice in druge žice
• spajkalno orodje
• multimeter
• 7 uporov, 120 Ω
• 1 gumb (pokazal bom, kako lahko namesto tega uporabite vgrajen gumb na Arduinu)
• Darlingtonova tranzistorska IC za 7 tranzistorjev bo ULN2803AP (če uporabljate Arduino Uno ali Meaga, tega res ne potrebujete)
• 5 V napajalna enota za mobilne telefone

1. korak: Preglejte, kaj imate

Ugotovite, na katero napetost deluje vsaka LED in koliko toka teče.

1. Odprite dno mostu sveč. Poiščite dve žici, ki gresta do ene sveče.
2. Odstranite nekaj izolacije s kablov, ki razkrivajo bakrene žice, ne da bi prerezali bakrene žice.
3. Prižgite luči (sprostite se, to je le nekaj voltov) in izmerite napetost na razkritih bakrenih žicah.
4. Odrežite kabel na eni od merilnih mest (na tej točki lučke seveda ugasnejo), odstranite nekaj izolacije (3 - 4 mm) na obeh koncih. Izmerite tok skozi. Prerezani kabel znova povežete z multimetrom in pustite, da ves tok teče skozi multimeter, kar vam zdaj pove količino toka.

Moje branje

Napetost na eni sveči (korak 3): 3,1 V

Upoštevajte, da je bil vir energije za svečni most 33 V. Torej je sedemkratnik 3,1 V le 21,7 V. Na nekaterih svečah mora biti dodaten upor. Če bi izmeril napetost sveče, bi morala biti okoli 11 V.

Tok, ki teče, ko zasveti sveča (korak 4): 19 mA

Vse bom napajal s 5 V 2 A baterijo. Za sveče moram znižati napetost s 5 V na 3 V. Potrebujem upor, ki bo padel napetost 2 V pri toku 19 mA.

2 V / 0,019 A = 105 Ω

Poraba energije je naslednja:

2 V * 19 mA = 38 mW

To je zanemarljivo. Veliko več bi lahko razstrelilo sam upor. Kljub temu bi brez 105 Ω upora utegnil pihati LED. Imam 100 Ω in 120 Ω upor. Grem s 120 Ω. Zagotavlja večjo zaščito.

Testiranje vseh 7 sveč s 3 V je dalo močno svetlobo, razen ene sveče, ki je imela le zelo šibko svetlobo, skozi katero je šlo le nekaj 0,8 mA. To je bila moja sveča z dodatnim uporom. Izkazalo se je, da druge sveče sploh nimajo uporov. LED luči, ki se uporabljajo v lestenec, so preprosto namenjene za 3 V! Svečo z dodatnim uporom je bilo treba odpreti z blagim nasiljem, vendar se ni nič zlomilo. Upor je bil najden tik pod drobno LED v plastični žarnici sveče. Moral sem ga odlepiti in ponovno spajkati žice. Bilo je nekoliko grdo, saj je spajkalnik segrel nekaj vročega lepila, ki je bilo uporabljeno za montažo.

Tako zdaj vem, da moram ne glede na vir energije, ki ga uporabljam, ne glede na napetost, znižati napetost na 3 V, kar omogoča prehod 19 mA.

Če bi bil bolje seznanjen s tehnologijo LED, bi spoznal vrsto uporabljene LED in bi vedel, da potrebuje 3 V.

Korak: Nekaj spajkanja

V tem koraku povežem vse pozitivne (+) žice od 5 sveč na eno žico. Nato dodam ločeno negativno (-) žico za vsako svečo. LED lučka zasveti le, ko se znaka '+' in '-' pomikata desno. Ker imate od vsake sveče samo dva enaka konca kabla, morate preizkusiti, kateri je "+" in kateri "-". Za to potrebujete 3 V vir napajanja. Imel sem majhen paket baterij, ki je vseboval dve bateriji AAA. Kovinska baterija 3 V odlično deluje tudi pri testiranju.

Most za sveče potrebuje 8 kablov, da teče med Arduinom in mostom. Če najdete kabel z 8 izoliranimi žicami, bi bilo to super. Ena žica mora držati 120 mA, ostale pa nosijo največ 20 mA. Odločil sem se za uporabo 4 dvožičnega kabla, ki sem ga slučajno imel.

Prva slika prikazuje, kako sem pripravil eno skupno žico za povezavo vseh žic "+" s sveč. Odstranite nekaj izolacije skupne žice za vsako svečo. Za vsak spoj dodajte kos skrčene izolacijske cevi (rumeni trak na sliki) in ga postavite na pravo mesto skupnega kabla. Spajkajte žico '+' od vsake sveče do njenega sklepa, spoj pokrijte s skrčljivo cevko in jo skrčite. Seveda je tudi preprost lepilni trak v redu, na koncu bo vse pokrito.

Druga slika prikazuje žice '-', ki jih potrebuje vsaka sveča. Skupna žica "+" gre neposredno na 5 V pin Arduina (ali morda skozi ploščo). Vsaka žica '-' gre na svoj pin tranzistorja IC (spet verjetno skozi mizo).

Arduino pogosto imenujemo prototipna plošča. Okvir je tudi nekaj, kar uporabljate pri prototipih. Kar opisujem v tem navodilu, je prototip. Ne bom ga razvil v sijajen sijoč izdelek z vsem, kar je skrito v lepih plastičnih ohišjih. Prehod s prototipa na naslednjo stopnjo bi pomenil zamenjavo matične plošče s tiskanim vezjem in spajkanimi komponentami in celo zamenjavo Arduina s preprostim čipom mikrokrmilnika (pravzaprav je ta čip možgani Arduina). In imeti vse v plastičnem ohišju ali v vdrtem svečni mostu.

3. korak: Povezave

O Arduinosu, vzeti s te strani:

• Skupni največji tok na vhodno/izhodni pin: 40mA
• Vsota tokov iz vseh vhodnih/izhodnih zatičev skupaj: 200mA

Moje sveče črpajo po 19 mA, ko jih napaja 3 V. Teh je sedem, kar pomeni 133 mA. Tako sem jih lahko napajal neposredno iz izhodnih zatičev. Imam pa nekaj rezervnih tranzistorskih IC -jev Darlington. Tako sem pomislil, zakaj pa ne. Moje vezje to naredi na pravi način: podatkovni zatiči so samo za signale, ne za napajanje. Namesto tega uporabljam 5 V pin na Arduinu za napajanje LED luči. Med izvajanjem preskusa imam prenosnik priključen na Arduino. Vse se napaja iz prenosnega USB -ja, ki daje 5 V. Arduino Mega ima svojo varovalko, ki prestreže pri 500 mA za zaščito računalnika. Moje sveče porabijo največ 133 mA. Arduino verjetno veliko manj. Z napajanjem prenosnega računalnika vse deluje v redu, zato je uporaba 5 -voltnega akumulatorja, priključenega na vrata USB Arduina, v redu.

Podatkovni zatiči D3 - D9 gredo na IC ULN2803APGCN. LED diode delujejo na 3 V. Vsaka žarnica je priključena na vir 5 V in dalje na upor 120 Ω. Nadalje do enega kanala IC, ki končno poveže vezje z maso preko darlingtonovega tranzistorja v IC.

V vezje je dodan gumb, ki uporabniku omogoča nekaj dejanj. Svečni most bi tako lahko imel nekaj programov, ki jih lahko izbere uporabnik.

Gumb v tokokrogu je priključen na RESET in GND. Točno to počne vgrajen gumb za ponastavitev. Ker ne zapiram vsega v plastično ohišje, za nadzor programa uporabljam gumb za ponastavitev na Arduinu. Dodajanje gumba glede na sliko bo delovalo enako kot gumb za ponastavitev plošče. Program deluje tako, da si zapomni, kateri lahki program je bil uporabljen nazadnje, ko je program tekel. Tako bo vsaka ponastavitev napredovala v naslednji svetlobni program.

Fotografije prikazujejo, kako novi kabli prihajajo z mostu, kako sem tranzistorsko IC in upore položil na ploščo ter kako se mostične žice povežejo z Arduino Mega. 4 moško-moške mostičke sem razrezal na 8 pol žic, ki sem jih spajkal na 8 kablov, ki prihajajo iz svečniškega mostu. Na ta način lahko samo vtaknem kable v ploščo.

Alternativa brez tranzistorjev

V prejšnjem koraku sem pripravil skupno žico '+' za sveče in ločene žice '-', ki gredo skozi tranzistorsko IC do tal. Ko se en podatkovni zatič dvigne visoko, se ustrezna žica '-' ozemlji skozi njegov tranzistor in zasveti LED.

Tudi priključitev žic '-' neposredno na podatkovne zatiče Arduina bi delovala, vendar ne pozabite, koliko trenutnih podatkovnih zatičev lahko prenesete! Ta pristop bi moral spremeniti moj program. Za prižiganje sveč bi potrebovali nizke podatke. Če želite uporabljati moj program tak, kot je, morate v svečah vklopiti '+' in '-'. Za sveče imejte skupno žico '-', ki gre v GND na Arduinu. Ločene žice potekajo med žico '+' sveče in podatkovnim zatičem Arduina.

4. korak: Svetlobni programi

Moj program, ki ga predstavim v naslednjem koraku, gre skozi 9 svetlobnih programov. Če pritisnete gumb, za nekaj sekund ugasnejo luči, nato pa se zažene naslednji svetlobni program. Programi so naslednji:

1. Močno utripanje. Sveče naključno utripajo. To je videti zelo nadležno, če jih gledate od blizu, lahko pa je videti dobro od daleč in morda za ledenim podstrešnim oknom. Čeprav bi lahko vaš sosed poklical gasilce.
2. Mehko utripanje. Izgleda zelo dobro. Kot prave sveče v sobi brez prepiha.
3. Različno utripanje. Sveče se v približno 30 -ih presledkih gladko izmenjujejo med močnim in mehkim utripanjem.
4. Različno utripanje. Tako kot #3, vendar se vsaka sveča v svojem tempu spreminja med 30 in 60 s.
5. Hitro utripanje. Sveče svetijo na statični zatemnjeni ravni in naključno utripajo. V povprečju je vsako sekundo en utrip.
6. Počasno utripanje. Kot številka 5, vendar veliko počasneje.
7. Hiter val od srednje zgornje sveče do spodnjih.
8. Počasni val od srednje zgornje sveče do spodnjih.
9. Močna statična svetloba. To sem moral vključiti, nisem se želel znebiti prvotne funkcije.

5. korak: Koda

/*

PREMIKAJOČI SVEČILNI MOST */ // Razglasite spremenljivko načina, da zadrži stanje // z operacijo ponastavitve _atributa _ ((odsek (". Noinit"))) nepodpisani int način; // Ko se program zažene po ponastavitvi, se // del pomnilnika ne inicializira, ampak ima vrednost //, ki jo je imel pred ponastavitvijo. Pri prvem zagonu programa // ima naključno vrednost. / * * Razred sveč vsebuje vse potrebno * za izračun stopnje svetlobe za * utripajočo svečo. */ razredna sveča {zasebno: dolg maxtime; dolga meta; dolg maxlite; dolga minlite; dolg srednji črk; dolg originmaxtime; dolgo izvirno obdobje; dolg origmaxlite; dolg origminlite; dolg origmeanlit; dolg deltamaxtime; dolg deltamintime; dolg deltamakslit; dolg deltaminlit; dolg deltameanlit; dolg lforat; dolg izenačitev; dolg začetek; dolga tarča; plavajoči faktor; dolg ciljni čas; dolg čas začetka; dolg deltatime; void newtarget (void); dolga enociljna (nična); javna: sveča (long mat, long mit, long mal, long mil, long mel, long eo); dolga raven (prazno); prazen initlfo (dolg deltamat, dolg deltamit, dolg deltamal, dolg deltamil, dolg deltamen, dolg tečaj); void setlfo (praznina); }; sveča:: sveča (long mat, long mit, long mal, long mil, long mel, long eo): maxtime (mat), mintime (mit), maxlite (mal), minlite (mil), meanlite (mel), evenout (eo), origmaxtime (mat), origmintime (mit), origmaxlite (mal), origminlite (mil), origmeanlite (mel) {tarča = srednja vrednost; newtarget (); } / * * levelnow () vrne raven svetlobe, ki bi jo morala imeti trenutno sveča. * Funkcija skrbi za opredelitev nove naključne ravni svetlobe in * čas, ki je potreben za dosego te ravni. Sprememba ni linearna *, ampak sledi sigmoidni krivulji. Ko ni čas za določitev nove * ravni, funkcija preprosto vrne raven svetlobe. */ dolga sveča:: levelnow (void) {dolga pomoč, zdaj; plovec t1, t2; zdaj = millis (); če (zdaj> = ciljni čas) {pomoč = cilj; newtarget (); vrniti pomoč; } else {// help = target * (millis () - starttime) / deltatime + start * (targettime - millis ()) / deltatime; t1 = float (targettime - now) / deltatime; t2 = 1. - t1; // To je pomoč pri izračunu sigmoida = t1*t1*t1*start + t1*t1*t2*start*3 + t1*t2*t2*target*3 + t2*t2*t2*target; vrniti pomoč; }} void sveča:: newtarget (void) {dolga vsota; vsota = 0; for (long i = 0; i <evenout; i ++) sum+= onetarget (); start = cilj; cilj = vsota / izravnava; starttime = millis (); targettime = starttime + random (minintime, maxtime); deltatime = targettime - starttime; } dolga sveča:: onetarget (void) {if (naključno (0, 10) lastcheck + 100) {lastcheck = zdaj; / * * Algo za utripanje "po milisekundah hitrosti": * Začnite preverjati po hitrosti / 2 milisekundi * Med obdobjem hitrosti / 2 milisekunde naj bo * možnost utripanja 50 %. * Če je hitrost 10000 ms, se med 5000 ms kovanec * 50 -krat obrne. * 1/50 = 0,02 * Če naključno (10000) začetni čas + hitrost / 2) {if (naključno (hitrost) ciljni čas) vrne nizko črto; return (start - lowlite) * (targettime - now) / (targettime - starttime) + lowlite; } void twinkler:: twink (void) {starttime = millis (); targettime = naključno (minintime, maxtime) + starttime; start = naključno (minlite, maxlite); } void setup () {int led; // Preberite spremenljivko čarobnega načina, ki mora // povedati, kateri program svetlobe je bil nazadnje zagnan, jo povečati // in ponastaviti na nič, če je preliv. način ++; način %= 9; // To skrbi za vrednost, // ko je Arduino // prvič zagnal ta program. / * * POMEMBNO OPOMBA * ============== * * Bistvena stvar tega programa je oddajanje signalov PWM * na LED luči. Tu nastavim nožice od 3 do 9 na * izhodni način. Na Arduino Mega2560 ti zatiči lepo oddajajo * PWM signale. Če imate drug Arduino, preverite * katere zatiče (in koliko) lahko uporabite. Kodo lahko vedno * prepišete za uporabo programske opreme PWM, če vaš Arduino * ne more zagotoviti dovolj strojnih zatičev PWM. * */ pinMode (3, OUTPUT); pinMode (4, OUTPUT); pinMode (5, OUTPUT); pinMode (6, OUTPUT); pinMode (7, OUTPUT); pinMode (8, OUTPUT); pinMode (9, OUTPUT); pinMode (LED_BUILTIN, OUTPUT); analogWrite (LED_BUILTIN, 0); // Samo izklopite nadležne rdeče diode na pločevinki za sveče Arduino *[7]; // pripravite se na uporabo utripajočih sveč, ne glede na to, ali jih uporabljate ali ne twinkler *twink [7]; // pripravimo se na uporabo svetilk, ki svetijo… if (mode == 8) {for (int i = 3; i <10; i ++) analogWrite (i, 255); medtem ko (res); // Vsakič, ko se ta program zažene, gre // v to vrsto neskončne zanke, dokler ne pritisnemo gumba za ponastavitev //. } if (način <2) // utripa {dolgo maxtime_; dolga kovnica_; dolg maxlite_; dolga minlite_; dolg srednji_; dolga enakomerna_; if (način == 0) {maxtime_ = 250; kovnica_ = 50; maxlite_ = 256; minlite_ = 0; meanlite_ = 128; parni_ = 1; } if (način == 1) {maxtime_ = 400; kovnica_ = 150; maxlite_ = 256; minlite_ = 100; meanlite_ = 200; parni_ = 1; } for (int i = 0; i <7; i ++) {can = nova sveča (maxtime_, mintime_, maxlite_, minlite_, meanlite_, even_); } while (true) // Neskončna zanka za utripajoče sveče {for (int i = 0; i levelnow ()); }} if (način <4) // lfo dodan utripajočemu {if (mode == 2) // isti lfo (30 s) za vse sveče {for (int i = 0; i initlfo (75, 50, 0, 50, 36, 30000);}} if (način == 3) // spreminjanje lfo: s za sveče {for (int i = 0; i initlfo (75, 50, 0, 50, 36, 20000); lahko [1]-> initlfo (75, 50, 0, 50, 36, 25000); lahko [2]-> initlfo (75, 50, 0, 50, 36, 30000); lahko [3]-> initlfo (75, 50, 0, 50, 36, 35000); lahko [4]-> initlfo (75, 40, 0, 50, 36, 40000); lahko [5]-> initlfo (75, 30, 0, 50, 26, 45000); lahko [6]-> initlfo (75, 20, 0, 50, 16, 50000); lahko [7]-> initlfo (75, 10, 0, 50, 6, 55000);} medtem ko (true) // Neskončna zanka za utripajoče sveče z lfo {long lastclock = 0; for (int i = 0; i levelnow ()); if (millis ()> lastclock + 4000) {lastclock = millis (); for (int i = 0; i setlfo ();}}} if (način <6) // utripajoče sveče {int speedo; if (način == 4) speedo = 6000; drugače speedo = 22000; za (int i = 0; i <7; i ++) twink = nov utripalec (300, 295, 255, 250, speedo); medtem ko (true) {for (int i = 0; i levelnow ()); }} // Valovi. // Ta razdelek se začne z ukrivljenimi oklepaji, samo da // zagotovimo, da ni nespremenljivih imen spremenljivk. // Ni potrebe po oklepajih, ni potrebe po preverjanju // vrednosti načina.{int lolite = 2; int hilite = 255; int pomeni; int ampl; plavajoča fasedelta = 2,5; float fase; int elong; plavajoči faktor; dolgo obdobje; povprečje = (lolit + hilit) / 2; ampl = hilit - povprečje; if (način == 6) obdobje = 1500; else obdobje = 3500; faktor = 6,28318530718 / obdobje; medtem ko (true) {fase = phactor * (millis () % period); elong = povprečje + ampl * sin (faza); analogWrite (7, elong); analogWrite (9, elong); faza = faktor * ((millis () + obdobje / 4) % obdobje); elong = povprečje + ampl * sin (faza); analogWrite (3, elong); analogWrite (8, elong); faza = faktor * ((millis () + obdobje / 2) % obdobje); elong = povprečje + ampl * sin (faza); analogWrite (4, elong); analogWrite (5, elong); faza = faktor * ((millis () + 3 * obdobje / 4) % obdobje); elong = povprečje + ampl * sin (faza); analogWrite (6, elong); } // Med priključitvijo žic sveč na Arduino sem jih zmešal // in jih nikoli nisem spravil v red. // Vrstni red je pomemben za ustvarjanje valovnih vzorcev, // zato sem samo napisal to majhno tabelo zame: // // Sveča# v mostu: 2 3 5 4 7 6 1 // Podatkovni pin na Arduinu: 3 4 5 6 7 8 9}} void loop () {// Ker je vsak svetlobni program lastna neskončna zanka, // sem vse zanke zapisal v odsek begin () // in za ta odsek loop () nisem pustil ničesar. }

6. korak: O PWM

Svetleče diode močno svetijo pri napajanju s 3 V. Pri uporabi le 1,5 V sploh ne svetijo. LED luči ne zbledijo lepo z izginjajočo napetostjo, tako kot žarnice z žarilno nitko. Namesto tega jih je treba vklopiti s polno napetostjo in nato izklopiti. Ko se to zgodi 50 -krat na sekundo, lepo zasijejo s 50 -odstotno svetlostjo, bolj ali manj. Če je dovoljeno, da so vklopljeni le 5 ms in izklopljeni 15 ms, bodo morda zasijali s 25 % svetlostjo. Zaradi te tehnike je LED -luč zatemnjena. Ta tehnika se imenuje pulzno širinska modulacija ali PWM. Mikrokrmilnik, kot je Arduino, ima običajno podatkovne zatiče, ki lahko pošiljajo signale za vklop/izklop. Nekateri podatkovni zatiči imajo vgrajene zmogljivosti za PWM. Če pa z vgrajenim PWM ni dovolj zatičev, je običajno mogoče uporabiti namenske knjižnice za programiranje za ustvarjanje "programskih PWM zatičev".

V svojem projektu sem uporabil Arduino Mega2560, ki ima strojno PWM na zatičih 3 - 9. Če uporabljate Arduino UNO, imate samo šest zatičev PWM. V tem primeru, če potrebujete 7. (ali celo več) svečo, vam lahko priporočim programsko knjižnico PWM programske opreme Bretta Hagmana, ki jo najdete tukaj.