Fény villódzás érzékelő: 3 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Engem mindig is lenyűgözött, hogy az elektronika elkísér minket. Csak mindenhol van. Amikor fényforrásokról beszélünk (nem a természetes fényforrásokról, mint a csillagok), számos paramétert kell figyelembe vennünk: fényerőt, színt és, ha a PC -kijelzőről beszélünk, a képminőséget.

A fény vizuális érzékelését vagy az elektronikus fényforrás fényerejét különböző módon lehet szabályozni, ha a legnépszerűbb az impulzusszélesség -moduláció (PWM) - Egyszerűen kapcsolja be és ki a készüléket nagyon gyorsan, így az átmenetek "láthatatlannak" tűnnek az emberi szem számára. De, mint látszik, hosszú távon nem túl jó az emberi szem számára.

Ha például egy laptop kijelzőjét vesszük, és csökkentjük annak fényerejét - sötétebbnek tűnhet, de a képernyőn sok változás történik - villog. (További példák erre vonatkozóan itt találhatók)

Engem nagyon inspirált a YouTube -videó ötlete, a magyarázata és egyszerűsége egyszerűen fantasztikus. Egyszerű, polcon lévő eszközök csatlakoztatásával lehetőség van egy teljesen hordozható villódzásérzékelő eszköz felépítésére.

Az eszköz, amelyet építeni készülünk, egy fényforrás villódzó érzékelő, amely kis napelemet használ fényforrásként, és a következő blokkokból áll:

1. Kis napelem
2. Beépített audió erősítő
3. Hangszóró
4. Jack a fejhallgató csatlakoztatásához, ha nagyobb érzékenységgel szeretnénk tesztelni
5. Újratölthető Li-Ion akkumulátor áramforrásként
6. C típusú USB csatlakozó a töltéshez
7. Tápellátás LED jelző

Kellékek

Elektromos alkatrészek

• Beépített audio teljesítményerősítő
• 8 ohmos hangszóró
• 3,7V 850mAh Li-Ion akkumulátor
• 3,5 mm -es audio jack
• Mini polikristályos napelem
• TP4056 - Li -Ion töltőlap
• RGB LED (TH csomag)

• 2 x 330 ohmos ellenállás (TH csomag)

Mechanikus alkatrészek

• Potenciométer gomb
• 3D nyomtatott ház (opcionális, polcon lévő projektdoboz használható)
• 4 x 5 mm átmérőjű csavar

Műszerek

• Forrasztópáka
• Ragasztópisztoly
• Phillips csavarhúzó
• Egymagos huzal
• 3D nyomtató (opcionális)
• Fogó
• Csipesz
• Vágó

1. lépés: A működés elmélete

Amint azt a bevezetőben említettük, a PWM okozta villódzás. A wikipédia szerint az emberi szem másodpercenként akár 12 képkockát is elkaphat. Ha a képsebesség meghaladja ezt a számot, akkor az emberi látás mozgásának tekinthető. Ezért ha az objektum gyorsan változik, akkor az átlagos intenzitását látjuk az elkülönített keretek sorozata helyett. A PWM ötletének lényege a fényerő -szabályozó áramkörökben van: Mivel csak a 12 képkocka / másodpercnél magasabb képkockasebesség átlagos intenzitását láthatjuk (a wikipédia szerint is), könnyen beállíthatjuk a fényforrás fényerősségét (Duty Cycle) változó időtartamok, amikor a fény be- vagy kikapcsol (További információ a PWM -ről), ahol a kapcsolás gyakorisága állandó és jóval nagyobb, mint 12 Hz.

Ez a projekt egy olyan eszközt ír le, amelynek hangereje és frekvenciája arányos a PWM okozta villódzó zajjal.

Mini polikristályos panel

Ezeknek az eszközöknek az a fő célja, hogy a fényforrásból származó energiát elektromos energiává alakítsák át, amely könnyen betakarítható. Ennek az akkumulátornak az egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy ha a fényforrás nem biztosít stabil állandó intenzitást, és idővel változik, ugyanezek a változások jelennek meg a panel kimeneti feszültségén is. Tehát ezt fogjuk észlelni - az intenzitás időbeli változásait

Audioerősítő

A napelemből előállított teljesítmény arányos az átlagos intenzitási szinttel (DC), és az idő múlásával további változások következnek be (AC). Érdekel bennünket, hogy csak váltakozó feszültséget észlelünk, és ennek legegyszerűbb módja - audiorendszer csatlakoztatása. Az ebben a kialakításban használt audió erősítő egy tápegységű NYÁK, mindkét oldalon egyenáramú blokkoló kondenzátorokkal, mind bemenet, mind kimenet. Tehát a napelem kimenet közvetlenül az audioerősítőhöz van csatlakoztatva. Az ebben a kialakításban használt erősítő már rendelkezik potenciométerrel, beépített ON/OFF kapcsolóval, így teljes mértékben szabályozható a hangszóró készülék teljesítménye és hangereje.

Li-Ion akkumulátor kezelés

A TP4056 Li-Ion akkumulátor töltő áramkört hozzáadták ehhez a projekthez annak érdekében, hogy az eszköz hordozható és újratölthető legyen. Az USB-C csatlakozó töltő bemenetként működik, a használt akkumulátor pedig 850 mAh, 3,7 V, ami elegendő ahhoz, amit ezzel az eszközzel folytatni kell. Az akkumulátor feszültsége az audioerősítő fő tápellátásaként működik, így egy egész eszköz esetében.

Hangszóró, mint rendszerkimenet

A hangszóró fő szerepet játszik a készülékben. Viszonylag kicsi méretet választottam, szilárdan rögzítve a házhoz, így alacsonyabb frekvenciákat is hallok. Amint azt korábban említettük, a hangszóró frekvenciája és hangereje a következőképpen határozható meg:

f (hangszóró) = f (AC a napelemről) [Hz]

P (hangszóró) = K*I (a napelemről érkező váltakozó jel intenzitásának csúcsa-csúcsa) [W]

K - térfogat -együttható

Audio Jack

A 3,5 mm -es aljzatot abban az esetben használjuk, ha fejhallgatót szeretnénk csatlakoztatni. Ebben az eszközben a jack csatlakozó érzékelő tűvel rendelkezik, amely leválasztásra kerül a jelzőcsapról, amikor az audio dugót csatlakoztatja. Ezt úgy tervezték, hogy az adott időben egyetlen útvonalat - hangszórót vagy fejhallgatót - biztosítson.

RGB LED

Itt a LED kettős üzemmódban van - akkor világít, amikor az eszközt töltik vagy bekapcsolják.

2. lépés: Ház - tervezés és nyomtatás

A 3D nyomtató nagyszerű eszköz testreszabott házakhoz és tokokhoz. Ennek a projektnek a háza nagyon alapvető szerkezetű, néhány közös jellemzővel. Bővítsük ezt lépésről lépésre:

Előkészítés és FreeCAD

A burkolatot FreeCAD -ben tervezték (A projektfájl letölthető a lépés alján), ahol először az eszköz testét készítették el, és egy szilárd burkolatot készítettek a testhez képest különálló részként. A készülék tervezése után külön testként és fedélként kell exportálni.

A mini napelem a rögzített méretű területtel ellátott burkolatra van felszerelve, ahol a kivágási terület a vezetékek számára van kijelölve. A felhasználói felület mindkét oldalon elérhető: USB -lekapcsolás és LED | Jack | Potenciométeres lyukak. A hangszórónak külön területe van, amely lyukakat tartalmaz a test alján. Az akkumulátor a hangszóró szomszédságában van, mindegyik alkatrésznek helye van, így nem kell csalódnunk a készülék összeszerelése közben.

Szeletelés és Ultimaker Cura

Mivel STL fájljaink vannak, folytathatjuk a G-Code konverziós folyamatot. Sok módszer létezik erre, csak itt hagyom a nyomtatás fő paramétereit:

• Szoftver: Ultimaker Cura 4.4
• Réteg magassága: 0,18 mm
• Falvastagság: 1,2 mm
• Felső/alsó rétegek száma: 3
• Kitöltés: 20%
• Fúvóka: 0,4 mm, 215*C
• Ágy: Üveg, 60*C
• Támogatás: Igen, 15%

3. lépés: Forrasztás és összeszerelés

Forrasztás

Míg a 3D nyomtató elfoglalja házunk nyomtatását, nézzük meg a forrasztási folyamatot. Amint a vázlatokban látható, a minimálisra egyszerűsített - ez az oka annak, hogy az összes alkatrész, amelyet összekötünk, független integrált blokkként kapható. Nos, a sorrend a következő:

1. Forrasztás Li-Ion akkumulátor kivezetések TP4056 BAT+ és BAT-Pins
2. A TP4056 VO+ és VO- forrasztása az audioerősítő VCC és GND csatlakozóira
3. A kis napelem "+" termináljának forrasztása az audioerősítő VIN-jéhez (vagy L vagy R), és a "-" az erősítő földeléséhez
4. Kétszínű vagy RGB LED rögzítése két 220R ellenálláshoz, megfelelő leválasztással
5. Az első LED -anód forrasztása az erősítő kapcsolókapcsához (A csatlakoztatást a kapcsoló terminálján kell elvégezni). Erősen ajánlott annak ellenőrzése, hogy a NYÁK alsó oldalán található kapcsoló melyik terminálja csatlakozik a VCC -hez - az a lehetőség, amelyik nem
6. A második LED -anódot két SMD -LED anódjához kell forrasztani - közös anód csatlakozásuk van
7. LED -es katódok forrasztása az audioerősítő GROUND -jához
8. Forrasztott hangszóró csatlakozók az audioerősítő kimenetéhez (Győződjön meg arról, hogy ugyanazt a csatornát választotta a bemenetnél, BALRA vagy JOBBRA)
9. Annak érdekében, hogy a hangszórót kikapcsolt állapotba kényszerítse, forrasztjon 3,5 mm -es sztereó jack csatlakozókat, amelyek megakadályozzák az áramlást a hangszórón.
10. Annak érdekében, hogy a fejhallgató mindkét oldalon hangot adjon ki - L és R, zárja rövidre az előző lépésben leírt csatlakozókat.

Összeszerelés

A burkolat kinyomtatása után ajánlatos részenként összeszerelni az alkatrész magasságát figyelembe véve:

1. Keret készítése forró ragasztóból a fedél belső kerülete szerint, és napelem elhelyezése ott
2. Potenciométer rögzítése anyával és alátéttel az ellenkező oldalon
3. Hangszóró ragasztása forró ragasztóval
4. Az akkumulátor ragasztása forró ragasztóval
5. 3,5 mm -es jack ragasztása forró ragasztóval
6. Az akkumulátor ragasztása… forró ragasztóval
7. A TP4056 ragasztása USB -vel a kijelölt kivágási tartományon kívül forró ragasztóval
8. Egy gomb felhelyezése egy potenciométerre
9. A fedél és a test rögzítése négy csavarral

Tesztelés

Készülékünk be van állítva és használatra kész! Az eszköz megfelelő ellenőrzéséhez olyan fényforrást kell találni, amely alternatív intenzitást biztosít. Javaslom az infravörös távirányító használatát, mivel ez váltakozó intenzitást biztosít, amelynek frekvenciája az emberi hallás sávszélességi tartományában van [20Hz: 20KHz].

Ne felejtse el otthon tesztelni az összes fényforrást.

Köszönöm, hogy elolvasta!:)