Kloniranje čajne svetlobe: 5 korakov (s slikami)

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

V tem navodilu bom nekoliko podrobneje opisal pot, ki vodi do tega projekta, in kako sem prišel do rezultata, zato zahteva malo več branja.

Doma imamo kar nekaj elektronskih lučk za čaj, tistih Philips, ki jih je mogoče brezžično polniti. V zvezi s to temo sem že naredil Instructable, glejte Nadzornik naboja čajne svetlobe.

Čez nekaj časa te lučke za čaj prenehajo delovati, ker se baterija za polnjenje pokvari. Za rešitev tega problema obstajata dve možnosti:

1. Odvržeš čajno luč stran in kupiš novo
2. Zamenjate polnilno baterijo

Poskusil sem drugo možnost. Videoposnetek v zadnjem koraku tega navodila prikazuje, kako to lahko storite. Ta videoposnetek prikazuje tudi, kako je Philips z leti preoblikoval te čajne svetilke, zaradi česar so bile cenejše za proizvodnjo, a žal skrajšale življenjsko dobo teh čajnih svečk. Poleg tega sem opazil, da je pri najnovejših cenejših modelih čajno lučko težko vklopiti in izklopiti. Za to se uporablja kot nagibno stikalo, vendar očitno ne delujejo vedno zelo dobro.

Ko sem prvič zamenjal polnilno baterijo, čajna lučka ni delovala. Začel sem razmišljati, da morda lučka za čaj ohrani nekakšen števec, da vidi, kako pogosto se uporablja, nato pa se nikoli več ne vklopi. To je bil razlog za začetek tega projekta, saj sem si želel čajno svečko, ki bo delovala večno, seveda pa bom občasno zamenjal polnilno baterijo.

Moram priznati, da so bile moje slabe misli napačne, ko morate zamenjati baterijo - tudi ko je napolnjena - morate kmalu vstaviti čajno lučko v polnilnik, da bo spet delovala. Ne vem, zakaj je tako, vendar je treba to narediti, da se prižge čajna luč.

Kakorkoli že, že sem začel izdelovati svojo čajno svetilko, ki bi se obnašala enako kot čajna svetilka Philips. Analiziral sem elektroniko in vzorec, ki ga Philips ustvari za ustvarjanje lepega učinka sveč. Prvotna elektronika je bila nekoliko bolj zapletena, kot sem pričakoval, zato sem se odločil, da naredim svojo preprostejšo zasnovo. Z analizo vzorca na osciloskopu sem lahko ugotovil vzorec učinka sveče. Dodani so nekateri posnetki zaslona dela tega vzorca. Nizek signal pomeni, da LED dioda sveti.

Kot rečeno, je moje oblikovanje postalo enostavnejše od oblikovanja Philips in naredi vse, kar mora. Ponovno sem uporabil ohišje, LED, stikalo za nagib in tuljavo iz čajne lučke, ki ni več delovala, in ustvaril svojo različico s PIC12F615 z uporabo programskega jezika JAL za nadzor naprave.

1. korak: Analiza izvirne čajne svetlobe

Preden sem lahko naredil klon, sem moral ugotoviti, kako deluje prvotna čajna luč, vendar sem to lahko ugotovil le deloma, ker je bil bolj zapleten, kot sem sprva mislil.

Meritve so pokazale naslednje:

• Vzorec sveč je psevdo naključen, saj se čez nekaj časa ponovi, kjer svetlost spremeni le zgornji del obeh LED. Spodnja lučka neprekinjeno sveti. Oglejte si video, kako to deluje
• Čajna svetilka uporablja dve svetleči diodi visoke svetilnosti, ki uporabljata tok približno 7 mA na LED
• Naprava se samodejno izklopi, ko napetost akumulatorja pade pod 2,1 volta
• Odvisno od zasnove (glejte video v zadnjem koraku tega navodila) se baterija NiMH napolni s tokom, ki se giblje od 11 mA do 37 mA

2. korak: Oblikovanje klona

Na shematskem diagramu vidite, kako sem zasnoval klona. Ločimo lahko naslednje dele:

• Usmerjevalni most s štirimi Schottky diodami 1N5818. Razlog za uporabo te vrste diod je nizek padec napetosti. Ta most pretvori izmenično napetost iz tuljave v enosmerno napetost za napravo.
• Kondenzator C1. Zdi se, da to ni pomembno, vendar ta kondenzator polnilno tuljavo spravi v resonanco, kar povzroči visokonapetostno nihanje. Brez tega kondenzatorja tuljava ne bi ustvarila dovolj energije za napravo. Na dveh posnetkih zaslona iz osciloskopa vidite izhodno napetost tuljave, ko jo postavite v polnilnik brez (en sam vrh) in s (sinusni signal) kondenzator.
• Zener dioda D5 z vrednostjo 5V1 se v tej zasnovi zdi nekoliko čudna, saj napajalna napetost zaradi dveh baterij NiMH ne presega 2,5 V. Če pa se te baterije iztečejo, se njihova napetost poveča in vrhovi napetosti iz polnilne tuljave postanejo višji od največje napetosti, ki jo lahko prenese PIC - kar pri 5,5 V - zato Zener te vrhove prereže PIC v tej situaciji.
• Nagibno stikalo je priključeno na prekinitveni zatič PIC. To zagotavlja, da se bo PIC prebudil po izklopu.
• PIC nadzoruje dve LED diodi neposredno iz dveh vrat.

Pri tej zasnovi je polnilni tok baterij približno 17 mA, če jih postavite v brezžični polnilnik. Baterije imajo kapaciteto 300 mAh. Ta vrsta akumulatorja je popolnoma napolnjena, ko je 14 ur napolnjena s tokom 1/10 zmogljivosti, torej v tem primeru 30 mA. To pomeni, da se naprava nikoli ne bo popolnoma napolnila, razen če se dvakrat napolni. V videoposnetku o menjavi baterije na koncu tega navodila lahko vidite tudi, da Philips v svojih najnovejših izvedbah uporablja baterije za ponovno polnjenje s kapaciteto 160 mAh.

V videoposnetku si lahko ogledate delovanje originalne čajne luči in klona. Ali vidite, kateri je izvirnik in kateri klon?

3. korak: Potrebne komponente in izgradnja klona

Za ta projekt morate imeti naslednje komponente:

• Kos deske
• PIC mikrokrmilnik 12F615
• 8-polna IC vtičnica
• Diode: 4 * 1N5819, 1 * BZX85C5V1
• 2 * 100nF keramični kondenzatorji
• Upori: 1 * 1MOhm, 2 * 56 Ohm
• 2 * 3 mm visok svetel LED (iz stare čajne svetilke)
• Nagibno stikalo (iz stare čajne svetilke)
• Polnite tuljavo iz stare čajne svetilke
• Ohišje iz stare čajne lučke

Glejte shematski diagram v prejšnjem razdelku o tem, kako priključite komponente.

Ker zasnova ne uporablja nobenih komponent SMD, potrebuje več prostora kot prvotna različica. Zaradi tega je bila plošča odrezana tako, da ima ob straneh več prostora. To deluje le, če imate veliko čajne luči. Obstajajo tudi manjše različice (glejte videoposnetek v zadnjem koraku tega navodila), vendar zasnova ne bo ustrezala, če je ne sestavite s komponentami SMD.

Na slikah vidite, kako je bila naprava izdelana. Upoštevajte, da je zgornji vodnik nameščen na strani spajkanja plošče, da ga lahko postavite na drugo vodilo.

4. korak: programska oprema

Kot smo že omenili, je programska oprema napisana za PIC12F615 z uporabo programskega jezika JAL.

Sprva bo PIC v stanju spanja, ko ga prvič vklopite, v tem stanju pa porabi skoraj nič energije.

Programska oprema opravlja naslednje naloge:

• Ko je naprava obrnjena na glavo, stikalo za nagib vzpostavi stik s tlemi, kar prebudi PIC iz spanja.
• Ko se prebudi, bo spodnji LED vklopljen, zgornji pa bo s kloniranim vzorcem sveč Philips spremenil svetlost LED.
• Med delovanjem bo PIC meril napajalno napetost s pomočjo vgrajenega analogno-digitalnega pretvornika (ADC). Ko ta napetost pade pod 2,1 V, bo LED izklopil in PIC preklopil v način mirovanja. PIC bi lahko še vedno dobro deloval pri 2,1 V, vendar ni dobro, da se baterije za polnjenje popolnoma izpraznijo.

Obstaja razlika v tem, kako se izvirna čajna svetloba obnaša v primerjavi s klonom. Ko napetost akumulatorja pade pod 2,1 V, se prvotna lučka za čaj ne prižge, dokler se naprava ponovno ne napolni, zato se zdi, da meri napajalno napetost ob vklopu. Klon pa bo meril napajalno napetost, potem ko je aktivna. To pomeni, da bodo pri napajalni napetosti pod 2,1 V svetleče diode delovale kratek čas, nato pa bo naprava spet zaspala.

Preostala je še ena točka, ki je nisem ugotovil. Ko se baterije izpraznijo, se prvotna lučka za čaj ne bo več prižgala, tudi če bo napajalna napetost baterije zadostna (razlog za moje prve slabe misli o napravi, se spomnite?). Mogoče se spomni, da so se baterije izpraznile zaradi merjenja visoke napetosti akumulatorja. V klonu se to ne naredi. Tudi če so se baterije izpraznile in napetost postane visoka - zaščitena z Zener diodo - bo naprava delovala, vendar se zaradi slabe baterije čas delovanja skrajša.

Priloženi sta izvorna datoteka JAL in datoteka Intel Hex za programiranje PIC. Če vas zanima uporaba mikrokrmilnika PIC z JAL - programskim jezikom podobnim Pascalu - obiščite spletno mesto JAL.

5. korak: Zamenjava polnilnih baterij

Če ne želite ustvariti klona, ampak samo zamenjati baterijo, si oglejte ta video. Prav tako prikazuje, kako se je prvotna zasnova čajne svetlobe poenostavila, kar je na žalost povzročilo izdelek, ki ima krajšo življenjsko dobo.

Kot smo že omenili, se zdi, da ima najnovejša preprosta zasnova še eno težavo, saj je te čajne lučke zelo težko izklopiti. Sprva sem mislil, da je to zaradi slabega nagibnega stikala, vendar sem ob ponovni uporabi tega stikala v klonu vse delovalo dobro. Torej je lahko kloniranje kljub vsemu dobra možnost.

Zabavajte se pri gradnji lastnega projekta in se veselite vaših odzivov.