Svetilka za sončni vzhod in zahod z LED diodami: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:09

Veste, v zimskem času je težko vstati, ker je zunaj temno in vaše telo se preprosto ne bo zbudilo sredi noči. Tako lahko kupite budilko, ki vas zbudi s svetlobo. Te naprave niso tako drage kot pred nekaj leti, vendar je večina videti res grdo. Po drugi strani pa je večinoma tudi temno, ko prideš domov iz službe. Tako je tudi veliki sončni zahod izginil. Zima se zdi žalostna, kajne? Ampak ne za bralce tega navodila. Pojasnjuje vam, kako sestaviti kombinirano svetilko za vzhod in zahod iz mikrokrmilnika picaxe, nekaj LED in nekaj drugih delov. LED diode vas lahko stanejo 5-10 evrov, odvisno od kakovosti, drugi deli pa ne smejo biti večji od 20 evrov. Tako lahko z manj kot 30 evri zgradite nekaj resnično koristnega in prijetnega. In ta navodila vam ne bodo le pojasnila, kako to obnoviti, ampak tudi pokazala, kako to spremeniti glede na vaše individualne želje.

Korak: Stvari, ki jih potrebujemo

Potrebujete te stvari: o12V ali 24V napajalnik o1 Picaxe 18M (ali kateri koli drug mikrokrmilnik) iz https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ oA vtičnice za 3,5 mm telefonsko vtičnico ali katero koli drugo povezava iz zaporednih vrat z mikrokrmilnikom za programiranje gumba picaxe o1 in 1 preklopnega stikala ali 2 tipk o1 IC7805 s kondenzatorji, s tem pretvorimo 12V ali 24V v 5V, ki jih potrebujemo za delovanje mikrokrmilnika o1 IC ULN2803A, to je Darlingtonov tranzistorski niz za neposredno uporabo na izhodih na ravni TTL. Druga možnost je, da uporabite 8 enojnih Darlingtonovih tranzistorjev z ustreznimi upori, deluje pa tudi s standardnimi tranzistorji BC547. o1 Močni FET, kot je IRF520, ali kakšen drug Power-Darlingtonov tranzistor, kot je BD649 o Cel kup LED, različnih barv, kot so rdeča, rumena, bela, toplo bela, modra in ultravijolična. Za dodatne informacije preberite 4. korak. o1 10k & -potenciometer, po možnosti z dolgim gumbom o1 300 &-potenciometer za preskušanje o Nekateri upori, nekateri kabli, plošča za izdelavo vezja in seveda spajkalnik oA merilno orodje za tokove bi bili prav tako priročni, vendar niso popolnoma potrebno Odvisno od vira napajanja, ki ga uporabljate, boste morda potrebovali dodatne priključke in ohišje za LED. Uporabil sem akrilno ploščo, ki sem jo pritrdil na ohišje napajalnika. V starejših računalniških miškah s priključki D-Sub boste morda našli dober nadomestek za kabel telefonske vtičnice, ki se uporablja za programiranje picaxeja. Picaxes in veliko drugih uporabnih stvari lahko kupite tukaj: https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ Za ostalo se obrnite na lokalnega prodajalca.

2. korak: postavitev vezja

ULN2803A je niz Darlington, sestavljen iz 8 posameznih gonilnikov darlington z ustreznimi upori na vhodni strani, tako da lahko neposredno priključite izhod iz mikrokrmilnika na vhod UNL2803A. Če vhod dobi visoko raven (5 V) iz mikrokrmilnika, bo izhod priključen na GND. To pomeni, da bo visoko na vhodu zasvetil ustrezen LED trak. Vsak kanal se lahko uporablja s tokom do 500 mA. Standardne ultra svetle 5 mm LED diode običajno uporabljajo 25-30 mA na trak, celo osem od njih bo FET obremenilo le z 200-250 mA, zato ste daleč od kritičnih točk. Morda bi celo pomislili, da bi za budilko uporabili močne 5W LED diode. Običajno uporabljajo 350 mA pri 12V in jih lahko poganja tudi ta niz. Tipka "S1" je gumb za ponastavitev mikrokrmilnika. Stikalo "S2" je izbirnik sončnega zahoda ali zore. Lahko ga tudi zamenjate s pritiskom na gumb in aktivirate sončni zahod s prekinitvijo v programski opremi. Potenciometer R11 deluje kot izbirnik hitrosti. Uporabljamo sposobnost ADC -ja picaxes, da odčitamo položaj potenciometra in to vrednost uporabimo kot časovni okvir. Na sliki je prikazana prva plošča, ki sem jo sestavil s 7 posameznimi tranzistorji (BC547C) in upori, ki jih poganjajo. V času izdelave vezja nisem imel ULN2803, zdaj pa mi manjkajo še nekateri drugi deli. Zato sem se odločil, da vam pokažem izvirno postavitev, pa tudi postavitev z novim nizom gonilnikov.

3. korak: Kako izgleda sončni zahod?

Ko opazujete pravi sončni zahod, boste morda prepoznali, da se barva svetlobe sčasoma spreminja. Od svetlo bele, ko je sonce še vedno na obzorju, se spremeni v svetlo rumeno, nato v srednje oranžno, nato v temno rdečo, nato pa v nizek modrikasto bel sijaj, nato pa tema. Sončni zahod bo najtežji del naprave, ker ga gledate s polno zavestjo in majhne napake so precej nadležne. Sončni vzhod je v bistvu isti program obrnjen, a ker še vedno spite, ko se začne sončni vzhod, nam ni treba preveč skrbeti za barve. Ko zahajate ob sončnem zahodu, morda ne boste želeli začeti z močnim soncem, a zjutraj je pomembno, da LED diode kar najbolje izkoristite. Zato je primerno, da imata različna zaporedja za sončni vzhod in zahod, seveda pa lahko preizkusite vse, kar vam je všeč! Toda te razlike v programih nas lahko pripeljejo do drugačne izbire LED za oba programa.

4. korak: Izbira LED in izračun uporov

Izbira LED diod je ustvarjalni del tega navodila. Zato je naslednje besedilo le moj predlog do vas. Lahko jih spremenite in spremenite, povedal vam bom, kako to storite. Barve: Težko je nemoteno vklopiti ali izklopiti trak z LED -ji popolnoma nove barve. Moje priporočilo je torej, da vsak trak vsebuje LED vseh barv, vendar v spreminjajočih se količinah. Če si predstavljamo, da je sončni zahod obrnjen, bi prvi trak vseboval veliko rdečih LED in morda eno belo, modro in UV. Recimo torej 5 rdečih, 2 rumena, 1 toplo bela in 1 UV. Če želite, lahko eno od rdečih ali rumenih LED zamenjate z oranžno (trak 2 na shemi) Naslednji svetlejši trak bi imel potem nekaj rdečih, ki bi jih zamenjali z rumenimi. Recimo 2 rdeči, 5 rumenih in 2 toplo beli (trak 3 v shemi) V naslednjih trakovih bo nekaj več rdečih zamenjanih z rumenimi ali celo belimi. Recimo 1 rdeča, 1 rumena, 4 toplo bela in 1 modra. (trak 4 v shemi) Naslednji trak je lahko sestavljen iz 3 hladno belih, 2 toplo belih in 1 modre LED. (trak 5) To bi bili doslej štirje trakovi za sončni zahod. Za Sunrise bi lahko uporabili preostale tri trakove z večinoma hladno belo in modro LED diodo. Če povežete 7. in 8. vhod skupaj, lahko uporabite tudi 4 trakove za sončni vzhod ali pa sončnemu zahodu podarite peti trak, kot želite. Morda ste opazili, da imajo trakovi, ki vsebujejo rdeče LED, več LED na trak kot čisto beli. To je posledica razlike v minimalni napetosti za rdeče in bele LED -diode. Ker so LED -diode res svetle in jih je celo zatemnitev na 1% precej, sem izračunal, da je trak 1 s 3 rdečimi, 2 rumenimi in toplo belo LED samo 5 mA toka. Zaradi tega ta trak ni tako svetel kot drugi in je zato primeren za zadnji namig sončnega zahoda. Toda za zadnji pogled bi moral temu traku dati tudi UV-LED. Kako izračunati LED in upore: LED za delovanje potrebujejo določeno napetost in celo matrika darlington za svoj namen uporablja 0,7 V na kanal, zato je izračun upora zelo preprost. FET za naše namene praktično ne povzroča izgube napetosti. Recimo, da delujemo pri 24V iz napajalnika. Od te napetosti odštejemo vse nazivne napetosti za LED in 0,7 V za matriko. Kar je ostalo, mora upor uporabiti pri danem toku. Poglejmo primer: prvi trak: 5 rdečih, 2 rumena, 1 toplo bela in 1 uv LED. Ena rdeča LED potrebuje 2,1 V, zato jih pet vzame 10,5 V. Ena rumena LED prav tako potrebuje 2,1 V, torej dva od njih 4,2 V. Bela LED 3,6 V, UV LED 3,3 V in matrika 0,7 V. To pomeni 24 V -10,5 V - 4,2 V - 3,6 V - 3.3V - 0.7V = 1.7V, ki jih mora uporabiti kakšen upor. Zagotovo poznate Ohmov zakon: R = U/I. Tako ima upor, ki uporablja 1,7 V pri 25 mA, vrednost 1,7 V/0,025A = 68 Ohm, ki je na voljo v trgovinah z elektroniko. Za izračun moči upora upora samo izračunajte P = U * I, to pomeni P = 1,7 V * 0,025A = 0,0425 W. Torej je za ta namen dovolj majhen upor 0,25 W. Če uporabljate višje tokove ali želite v uporu porabiti več voltov, boste morda morali uporabiti večjega! To je razlog, zakaj bi na 24 V. lahko upravljali samo 6 visokonapetostnih belih LED diod. Vendar niso vse LED res enake, lahko pride do velikih razlik v izgubi napetosti od LED do LED. Zato z drugim potenciometrom (300?) In merilnikom toka prilagodimo tok vsakega traku na želeno raven (25mA) v zadnjem vezju. Nato izmerimo vrednost upora in to bi nam moralo dati nekaj okoli izračunane vrednosti. Če je rezultat nekaj med dvema vrstama, izberite naslednjo višjo vrednost, če želite, da je trak nekoliko temnejši, ali naslednjo nižjo vrednost, da bo trak nekoliko svetlejši. LED sem namestil v akrilno stekleno ploščo, ki sem jo pritrdil na ohišje vira energije. Akrilno steklo lahko enostavno vrtate in upognete, če ga v pečici segrejete na približno 100 ° C. Kot lahko vidite na slikah, sem temu zaslonu dodal tudi stikalo za izbiro sončnega vzhoda - sončnega zahoda. Potenciometer in gumb za ponastavitev sta na vezju.

5. korak: Prilagajanje programske opreme

Pikase je zelo enostavno programirati z nekaj osnovnega narečja prodajalca. Urejevalnik in programska oprema sta brezplačna. Seveda bi to lahko programirali tudi v asemblerju za prazne slike ali za Atmelove AVR -je, vendar je bil to eden mojih prvih projektov, potem ko sem preizkusil pikase. Vmes delam na boljši različici z več PWM -ji na AVR -ju. Picaxes so zelo dobri za začetnike, ker so zahteve glede strojne opreme zelo preproste in se je osnovnega jezika enostavno naučiti. Z manj kot 30 € lahko začnete raziskovati čudovit svet mikrokrmilnikov. Pomanjkljivost tega poceni čipa (18M) je omejen RAM. Če ste izbrali druge funkcije ali različno povezali picaxe, boste morda morali prilagoditi program. Zagotovo pa boste morali prilagoditi prehode med posameznimi trakovi. Kot lahko vidite na seznamu, spremenljivka w6 (besedna spremenljivka) deluje kot nasprotna spremenljivka in kot parameter za PWM. Z izbrano frekvenco PWM 4kHz so vrednosti za 1% do 99% obratovalnega časa 10 do 990. Z izračuni v zanki dobimo skoraj eksponentno zmanjšanje ali povečanje svetlosti LED. To je optimalno, če upravljate LED s PWM. Ko vklopite ali izklopite en trak, to programska oprema kompenzira s spreminjanjem vrednosti PWM. Poglejmo na primer sončni zahod. Sprva so izhodi 0, 4 in 5 vklopljeni visoko, kar pomeni, da se ustrezni trakovi vklopijo prek ULN2803A. Nato je zanka zmanjšala svetlost, dokler spremenljivka v w6 ni manjša od 700. Na tej točki se pin0 preklopi nizko, pin2 pa visoko. Nova vrednost w6 je nastavljena na 900. To pomeni, da je svetilka s trakovi 0, 4 in 5 na ravni PWM 700 skoraj tako svetla kot svetilka s trakoma 2, 4 in 5 na ravni PWM 800. Če želite izvedeti te vrednosti morate preizkusiti in preizkusiti različne vrednosti. Poskusite ostati nekje na sredini, saj ko v prvi zanki preveč zatemnite svetilko, v drugi zanki ne morete veliko narediti. To bo zmanjšalo učinek spremembe barve. Za prilagoditev nastavitev PWM sem uporabil podprogram, ki za zaustavitev programa uporablja tudi vrednost w5. Na tej točki pride v igri hitrost. Samo med zagonom se potenciometer preveri in vrednost shrani v w5. Število korakov v vsaki zanki programa je določeno, toda s spremembo vrednosti w5 s 750 na okoli 5100 se premor v vsakem koraku spremeni z 0,75s na 5s. Število korakov v vsaki zanki se lahko prilagodi tudi s spreminjanjem ulomka za eksponentno zmanjšanje ali povečanje. Pazite, da ne uporabljate majhnih ulomkov, ker je spremenljivka w6 vedno celo število! Če bi uporabili 99/100 kot ulomek in ga uporabili za vrednost 10, bi dobili 9,99 v decimalnih mestih, a spet 10 v celih številih. Upoštevajte tudi, da w6 morda ne presega 65325! Če želite pospešiti testiranje, poskusite komentirati vrstico z w5 = 5*w5, to bo program pospešilo za faktor 5!:-)

6. korak: Namestitev v spalnico

Svetilko za sončni zahod sem postavil na majhno omarico na eni strani sobe, tako da svetloba sije do stropa. S časovnikom prižgem svetilko 20 minut, preden zazvoni alarm. Svetilka nato samodejno zažene program sončnega vzhoda in me počasi zbudi. Zvečer aktiviram funkcijo časovnika za spanje na časovni uri in prižgem svetilko z vklopljenim stikalom za sončni zahod. Ko se je program začel, sem takoj prešel nazaj na sončni vzhod, za naslednje jutro. Potem uživam v svojem osebnem sončnem zahodu in kmalu zaspim.

7. korak: Spremembe

Ko stikalno stikalo zamenjate s tipko, morate preklopiti na del sončnega zahoda tako, da aktivirate nekaj prekinitev v programu. Če želite spremeniti napajalno napetost, morate ponovno izračunati posamezne LED trakove in upore, saj bi z 12V lahko poganjali samo 3 bele LED in potrebujete tudi drugačen upor. Rešitev bi bila uporaba virov konstantnega toka, vendar bi vas to lahko stalo nekaj dolarjev in za regulacijo porabili še nekaj deset voltov. S 24V lahko vozite veliko LED v enem traku, za upravljanje enake količine LED z 12V napajanjem pa morajo biti LED ločene v dveh trakovih, ki se uporabljata vzporedno. Vsak od teh dveh trakov potrebuje svoj upor, akumulirani tok skozi ta kanal pa se je več kot podvojil. Tako vidite, da nima smisla, da bi vse LED diode poganjale s 5V, kar bi bilo priročno, vendar bi se tok dvignil na nezdravo raven in tudi količina potrebnih uporov bi se močno povečala. Za uporabo LED z veliko močjo z gonilnikom ULN2803 lahko združite dva kanala za boljše upravljanje toplote. Samo povežite dva vhoda skupaj na en pin mikrokrmilnika in dva izhoda na en LED-trak velike moči. Ne pozabite, da imajo nekatere LED diode velike moči svoje vezje s konstantnim tokom in jih PWM v daljnovodu morda ne zatemni! V tej nastavitvi so vsi deli daleč od omejitev. Če stvari potisnete na rob, lahko pride do toplotnih težav s FET -om ali matrico darlington. In seveda nikoli ne uporabljajte 230V AC ali 110V AC za pogon tega vezja !!! Moj naslednji korak, ki presega ta navodila, je, da povežem mikrokrmilnik s tremi strojno-krmilnimi moduli za krmiljenje RGB-točke velike moči.

Zato se zabavajte in uživajte v privilegiju vašega individualnega sončnega zahoda in vzhoda.