UVLamp - SRO2003: 9 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Živjo!

Danes vam bom predstavil realizacijo UV LED svetilke. Moja žena je oblikovalka nakita iz polimerne gline in za ustvarjanje pogosto uporablja smolo. Načeloma uporablja klasično smolo, ki preprosto polimerizira na prostem, deluje dobro, vendar je dovolj dolga, da postane trdna (približno 2 dni). Toda pred kratkim je odkrila smolo, ki polimerizira zaradi UV -svetlobe, dovolj je, da smoliran predmet za kratek čas izpostavimo viru UV -žarkov, da smola postane trdna. Ko je naročila smolo, je oklevala z nakupom svetilke (ne stane veliko …), vendar sem jo takoj ustavil in rekel: IMAM UV LED! NE VEM S KAJ NAČINITI, LAHKO VAM NASTAVI LAMPO !!! (ja, včasih se kar malce prehitro odzovem na elektroniko …;))

Zato poskušam narediti svetilko s tistim, kar imam v dnu predala …

1. korak: Obveznosti

- Svetloba, ki jo oddaja svetilka, mora biti čim bolj homogena, svetilka naj osvetli celoten predmet, ki bo postavljen spodaj.

- Svetilka mora imeti nastavljiv čas odštevanja najmanj 1 minuto 30 sekund

- Svetilka mora biti dovolj velika, da pokriva predmete s premerom do 6 cm, vendar ne sme biti prevelika.

- Svetilka mora biti lahko premična.

- Svetilko mora napajati "varen" vir napajanja (baterija/adapter)

2. korak: Orodja in elektronske komponente

Elektronske komponente:

- 1 mikročip PIC 16F628A

- 2 kratka stikala

- 2 tranzistorja BS170

- 1 tranzistor 2N2222

- 2 -mestni številski zaslon

- 1 rdeča LED 5 mm

- 17 UV LED 5 mm

- 8 uporov 150 ohmov

- 17 uporov 68 ohmov

- 2 upora 10 Kohm

- 1 upor 220 ohm

- 1 zvočni signal

- 2 PCB plošči

- ovojna žica (npr.: 30 AWG)

Druge komponente:

- 8 distančnikov

- nekaj vijakov

- 1 pokrovček iz PVC cevi (100 mm)

- 1 PVC cevni tulec (100 mm)

- toplotne skrčljive cevi

Orodja:

- vrtalnik

- spajkalnik- varilna žica

- programer za vnos kode v Microchip 16F628 (npr. PICkit 2)

Svetujem vam, da uporabite Microchip MPLAB IDE (brezplačna programska oprema), če želite spremeniti kodo, vendar boste potrebovali tudi prevajalnik CCS (shareware). Uporabite lahko tudi drug prevajalnik, vendar boste v programu potrebovali veliko sprememb. Vendar vam bom zagotovil. HEX datoteko, tako da jo lahko injicirate neposredno v mikrokrmilnik.

3. korak: Shema

Tukaj je shema, ustvarjena s programom CADENCE Capture CIS Lite. Pojasnilo vloge komponent:

- 16F628A: mikrokrmilnik, ki upravlja vhode/izhode in čas za odštevanje

- SW1: gumb za nastavitev časovnika- SW2: gumb za zagon

- FND1 in FND2: številski številski prikazi za prikaz časa odštevanja

- U1 in U2: napajalni tranzistorji za številske številske zaslone (multipleksiranje)

- Q1: napajalni tranzistor za vklop UV diod

- D2 do D18: UV diode

- D1: LED -lučka stanja, zasveti, ko so LED diode vklopljene

- LS1: zvočni signal, ki oddaja zvok, ko je odštevanja konec

4. korak: Izračuni in izdelava prototipov na ploščici

Sestavimo komponente na mizo po zgornji shemi in programirajmo mikrokrmilnik!

Sistem sem razdelil na več delov, preden sem sestavil celoto:- del za UV-diode

- del za upravljanje zaslona

- del za upravljanje tipk in indikatorjev svetlobe/zvoka

Za vsak del sem izračunal vrednosti različnih komponent in nato preveril njihovo pravilno delovanje na plošči.

Del LED diod: Svetleče diode so preko uporov povezane z Vcc (+5V) na njihovih anodah in so preko tranzistorja Q1 (2N2222) povezane z GND na njihovih katodah.

Za ta del je preprosto potrebno izračunati osnovni upor, ki je potreben, da ima tranzistor dovolj toka, da ga pravilno nasiči. Odločil sem se, da za vsako od njih napajam UV -diode s tokom 20 mA. Obstaja 17 LED, zato bo skupni tok 17*20mA = 340mA, ki bo prečkal tranzistor od zbiralnika do oddajnika.

Tu so različne uporabne vrednosti iz tehnične dokumentacije za izračun: Betamin = 30 Vcesat = 1V (približno…) Vbesat = 0,6 V

Če poznamo vrednost toka na zbiralniku tranzistorja in tistega betamina, lahko iz njega sklepamo najmanjši tok, ki ga ima na osnovi tranzistorja, tako da je nasičen: Ibmin = Ic/Betamin Ibmin = 340mA/30 Ibmin = 11,33 mA

Vzamemo koeficient K = 2, da se prepričamo, da je tranzistor nasičen:

Ibsat = Ibmin * 2

Ibsat = 22,33 mA

Zdaj pa izračunajmo osnovno vrednost upora za tranzistor:

Rb = (Vcc-Vbesat)/Ibsat

Rb = (5-0,6)/22,33 mA

Rb = 200 ohmov

Izberem standardno vrednost iz serije E12: Rb = 220 ohm Načeloma bi moral izbrati upor z normalizirano vrednostjo, ki je enaka ali nižja od 200 ohmov, vendar nisem imel več veliko izbire pri vrednostih za upore, zato sem vzel najbližje vrednost.

Del upravljanja zaslona:

Izračun trenutnega omejevalnega upora za segmente zaslona:

Tu so različne uporabne vrednosti iz tehnične dokumentacije (številski prikaz in tranzistor BS170) za izračun:

Vf = 2V

Če je = 20 mA

Izračun trenutne mejne vrednosti:

R = Vcc-Vf/Če

R = 5-2/20mA

R = 150 ohmov

Izberem standardno vrednost iz serije E12: R = 150 ohmov

Upravljanje multipleksiranja:

Odločil sem se, da bom uporabil tehniko multipleksiranega prikaza, da omejim število žic, potrebnih za nadzor znakov na zaslonih. Obstaja zaslon, ki ustreza številki deset, in drug zaslon, ki ustreza številki enot. Ta tehnika je precej enostavna za izvedbo, evo, kako deluje (npr.: za prikaz številke 27)

1 - mikrokrmilnik pošilja signale na 7 izhodih, ki ustrezajo znaku, ki ga je treba prikazati za številko desetic (številka 2) 2 - mikrokrmilnik aktivira tranzistor, ki napaja zaslon, ki ustreza desetkam 3 - preteče zamik 2 ms 4 - mikrokrmilnik izklopi tranzistor, ki napaja zaslon, ki ustreza deseticam 5 - mikrokrmilnik pošilja signale na 7 izhodih, ki ustrezajo znaku, ki se prikaže za števko enot (številka 7) 6 - mikrokrmilnik aktivira tranzistor, ki napaja zaslon ustreza enotam 7 - preteče zamik 2 ms 8 - mikrokrmilnik onemogoči tranzistor, ki napaja zaslon, ki ustreza enotam

In to zaporedje se zelo hitro ponovi, tako da človeško oko ne zazna trenutka, ko je eden od zaslonov izklopljen.

Potisni gumbi in indikatorji svetlobe/zvoka so del:

Za ta del je zelo malo testiranja strojne opreme in še manj izračuna.

Izračuna se, da je trenutni omejevalni upor za status vodil: R = Vcc-Vf/Če je R = 5-2/20mA R = 150 ohm

Izberem standardno vrednost iz serije E12: R = 150 ohmov

Za tipke sem preprosto preveril, ali lahko zahvaljujoč mikrokrmilniku zaznam pritisk in povečam število pritiskov na zaslone. Preizkusil sem tudi aktivacijo zvočnika, da vidim, ali deluje pravilno.

Poglejmo, kako vse to ureja program …

5. korak: Program

Program je napisan v jeziku C z MPLAB IDE, koda pa je prevedena s prevajalnikom CCS C.

Koda je popolnoma komentirana in dokaj preprosta za razumevanje. Dovolim vam, da prenesete vire, če želite vedeti, kako deluje, ali če jo želite spremeniti.

Edino malo zapleteno je morda upravljanje odštevanja s časovnikom mikrokrmilnika, poskušal bom dovolj hitro razložiti načelo:

Mikrokrmilnik vsak 2 ms kliče posebno funkcijo, to je funkcija, imenovana RTCC_isr () v programu. Ta funkcija upravlja multipleksiranje zaslona in tudi upravljanje odštevanja. Vsake 2 ms se zasloni posodobijo, kot je razloženo zgoraj, hkrati pa se funkcija TimeManagment pokliče tudi vsaka 2 ms in upravlja vrednost odštevanja.

V glavni zanki programa je preprosto upravljanje tipk, v tej funkciji je nastavitev vrednosti odštevanja in gumb za zagon osvetlitve UV LED in odštevanje.

Spodaj si oglejte zip datoteko projekta MPLAB:

6. korak: Spajkanje in montaža

Celoten sistem sem razdelil na 2 plošči: ena plošča podpira odpornost UV LED in druga plošča, ki podpira vse ostale komponente. Nato sem dodal distančnike za prekrivanje kart. Najbolj zapleteno je bilo spajati vse povezave zgornje plošče, zlasti zaradi zaslonov, ki zahtevajo veliko žic, tudi s sistemom multipleksiranja …

Povezave in žico sem utrdil s topljenim lepilom in toplotno skrčljivim plaščem, da sem dosegel čim bolj čist rezultat.

Nato sem na PVC pokrovčku naredil oznake, da bi LED diode čim bolje porazdelili, da bi dobili čim bolj enakomerno svetlobo. Nato sem izvrtal luknje s premerom LED, na slikah lahko vidite, da je v sredini več LED, kar je normalno, ker bo svetilka večinoma služila za oddajanje svetlobe na majhne predmete.

(Na predstavitvenih slikah na začetku projekta lahko vidite, da PVC cev ni pobarvana kot pokrovček, normalno je, da jo moja žena želi okrasiti sama … če bom nekega dne imel slike, jih bom dodal!)

In končno sem spajkal ženski USB konektor, da sem lahko na primer napajal svetilko s polnilnikom za mobilni telefon ali zunanjo baterijo (prek moško-moškega kabla, ki sem ga imel doma …)

Med realizacijo sem naredil veliko slik in se kar "pogovarjajo".

7. korak: Shema delovanja sistema

Tukaj je diagram delovanja sistema, ne programa. To je nekakšen mini uporabniški priročnik. Datoteko PDF diagrama sem dal kot prilogo.

8. korak: Video

9. korak: Zaključek

To je konec tega projekta, ki bi mu rekel "oportunist", res sem ga naredil, da bi zadovoljil takojšnjo potrebo, zato sem naredil z opremo za predelavo, ki sem jo že imel, vendar sem kljub temu zelo ponosen na končni rezultat, zlasti precej čist estetski vidik, ki sem ga lahko dobil.

Ne vem, ali bo moj stil pisanja pravilen, ker deloma uporabljam samodejni prevajalec, da bi šel hitreje, in ker ne govorim angleško, mislim, da bodo nekateri stavki verjetno čudni za ljudi, ki odlično pišejo angleško. Zato hvala prevajalcu DeepL za njegovo pomoč;)

Če imate kakršna koli vprašanja ali pripombe o tem projektu, mi to sporočite!