Napkelte és napnyugta lámpa LED -ekkel: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

Tudod, télen nehéz felkelni, mert sötét van odakint, és a tested nem fog felébredni az éjszaka közepén. Tehát vásárolhat egy ébresztőórát, amely fénnyel ébreszt fel. Ezek az eszközök nem olyan drágák, mint néhány évvel ezelőtt, de a legtöbbjük nagyon csúnyán néz ki. Viszont legtöbbször sötét is van, ha hazajössz a munkából. Tehát a nagy naplemente is eltűnt. A tél szomorúnak tűnik, nem? De nem az olvasók számára ez a tanulságos. Elmagyarázza, hogyan lehet felépíteni egy kombinált napkelte és napnyugta-lámpát egy picaxe mikrokontrollerből, néhány LED-ből és néhány más alkatrészből. A LED-ek 5-10 euróba kerülhetnek a minőségtől függően, és a többi alkatrész nem haladhatja meg a 20 eurót. Tehát kevesebb, mint 30 euróval valami igazán hasznosat és szépet építhet. Ez az oktatható nem csak elmagyarázza, hogyan kell ezt újjáépíteni, hanem megmutatja, hogyan módosíthatja azt egyéni preferenciái szerint.

1. lépés: A szükséges dolgok

Szüksége van ezekre: o12V vagy 24V tápegység o1 Picaxe 18M (vagy bármely más mikrokontroller) a https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ oA aljzatból 3,5 mm-es telefoncsatlakozóhoz, vagy bármilyen más csatlakozás a soros portról a mikrokontrollerhez a picaxe o1 nyomógomb és 1 váltókapcsoló programozásához, vagy 2 nyomógomb o1 IC7805 kondenzátorokkal, ez átalakítja számunkra a 12V vagy 24V-ot 5V-ra, amire szükségünk van a mikrovezérlő működtetéséhez o1 IC ULN2803A, egy Darlington tranzisztor tömb TTL szintű kimenetek közvetlen használatához. Alternatívaként használjon 8 db egyedi Darlington-tranzisztorot megfelelő ellenállásokkal, de a szabványos BC547 tranzisztorokkal is működik. o1 Nagy teljesítményű FET, például az IRF520, vagy más Power-Darlington-tranzisztor, mint a BD649 További információkért olvassa el a 4. lépést. o1 10k & -potenciométer, előnyösen hosszú gombbal o1 300 &-potenciométer tesztelés céljából szükséges A használt áramforrástól függően szükség lehet további csatlakozókra és a LED-ek házára. Egy akril táblát használtam, amelyet a tápegység házához rögzítettem. A régebbi D-Sub csatlakozóval rendelkező számítógépes egerekben jó helyettesítője lehet a picaxe programozásához használt telefon-jack kábelnek. Picaxokat és sok más hasznos dolgot itt lehet vásárolni:

2. lépés: Az áramkör elrendezése

Az ULN2803A egy darlington-tömb, amely 8 egyedi darlington-meghajtóból áll, és a bemeneti oldalon megfelelő ellenállásokkal, így közvetlenül csatlakoztathatja a mikrokontroller kimenetét az UNL2803A bemenetéhez. Ha a bemenet magas szintet (5V) kap a mikrokontrollertől, akkor a kimenet a GND -hez csatlakozik. Ez azt jelenti, hogy a magas bemeneten a megfelelő LED-szalag világít. Mindegyik csatorna 500 mA-es áramerősséggel használható. A normál, fényes, 5 mm-es LED-ek általában 25-30 mA-t használnak csíkonként, és még nyolc is csak 200-250 mA-es feszültséggel fogja terhelni a FET-et, így messze van a kritikus pontoktól. Még arra is gondolhat, hogy nagy teljesítményű 5 W -os LED -eket használ az ébresztő fényhez. Általában 350 mA-t használnak 12 V-on, és ez a tömb is meghajthatja őket. Az "S1" nyomógomb a mikrovezérlő alaphelyzetbe állító gombja. Az "S2" kapcsoló a naplemente vagy a hajnal. Azt is lecserélheti egy nyomógombbal, és aktiválhatja a naplementét a szoftver megszakításával. Az R11 potenciométer a sebesség kiválasztójaként működik. A picaxes ADC képességét használjuk a potenciométer helyzetének kiolvasására, és ezt az értéket használjuk időskálának. A képen az első tábla látható, amelyet 7 egyedi tranzisztorral (BC547C) és az ellenállásokkal építettem. Az áramkör építésekor nem rendelkeztem az ULN2803 -mal, és most hiányzik néhány más alkatrész. Ezért úgy döntöttem, hogy megmutatom az eredeti elrendezést, de megadom az elrendezést az új illesztőprogram-tömbrel is.

3. lépés: Milyen a naplemente?

Valódi naplemente megfigyelésekor felismerheti, hogy a fény színe idővel változik. A fényes fehérségből, amikor a nap még a horizonton van, élénk sárgára, majd közepesen narancssárgára, majd sötétpirosra, majd halvány kékesfehér ragyogásra vált, majd sötétség támad. A naplemente lesz a legnehezebb része a készüléknek, mert teljes tudatossággal nézi, és az apró hibák meglehetősen bosszantóak. A Sunrise alapvetően ugyanaz a program fordított, de mivel még mindig alszik, amikor a napkelte elkezdődik, nem kell túl sokat aggódnunk a színek miatt. És amikor a naplementét lefekvéskor kezdi, nem érdemes ragyogó napsütéssel kezdeni, de reggel fontos, hogy a legtöbbet hozza ki a LED -ekből. Kényelmes tehát, ha a napfelkelte és a naplemente különböző szekvenciákkal rendelkezik, de természetesen bármit kipróbálhat, amit szeretne! De ezek a különbségek a programokban arra vezethetnek, hogy mindkét programhoz különböző LED -eket választunk.

4. lépés: A LED -ek kiválasztása és az ellenállások kiszámítása

A LED -ek kiválasztása ennek az utasításnak a kreatív része. Tehát az alábbi szöveg csak egy javaslat tőlem Önnek. Nyugodtan variáljon és változtassa meg őket, elmondom, hogyan kell ezt megtenni. Színek: Nehéz zökkenőmentesen be- vagy kikapcsolni egy csíkot teljesen új színű LED -ekkel. Ezért azt javaslom, hogy minden szalag minden színű LED -et tartalmazjon, de változó mennyiségben. Ha azt képzeljük, hogy a naplemente fordítva van, az első csík sok piros LED -et tartalmaz, és lehet, hogy egy fehér, egy kék és egy UV. Tehát mondjuk 5 piros, 2 sárga, 1 meleg fehér és 1 UV. Ha úgy tetszik, cserélje ki a piros vagy sárga LED -ek egyikét egy narancssárga színűre (2. ábra a rajzban) A következő fényesebb csík ekkor néhány pirosat helyettesítene sárgával. Tegyük fel, hogy 2 piros, 5 sárga és 2 meleg fehér (vázlatosan a 3. csík) A következő csíkokban még néhány vöröset sárga vagy akár fehér helyettesítünk. Mondjuk 1 piros, 1 sárga, 4 meleg fehér és 1 kék. (vázlatosan a 4. csík) A következő csík 3 hideg fehér, 2 meleg fehér és 1 kék LED -ből állhat. (5. csík) Ez eddig négy csík lenne a naplementére. A Sunrise -hez a maradék három csíkot használhatjuk, főleg hideg fehér és kék LED -ekkel. Ha összekapcsolja a hetedik és a nyolcadik bemenetet, akkor használhat 4 csíkot a napfelkeltéhez, vagy megadhatja a naplementének az ötödik csíkot, ahogy szeretné. Talán észrevette, hogy a piros LED -eket tartalmazó csíkok több LED -et tartalmaznak csíkonként, mint a tiszta fehér. Ezt a vörös és fehér LED -ek minimális feszültségének különbsége okozza. Mivel a LED -ek valóban fényesek, és még 1% -ra is tompítják őket, elég sok, kiszámítottam az 1. csíkot 3 vörössel, 2 sárgával és egy meleg fehér LED -del csak 5 mA áram. Emiatt ez a csík nem olyan fényes, mint a többi, és ezért alkalmas a naplemente utolsó utalására. De az utolsó pillantásra ezt a csíkot is UV-LED-sel kellett volna ellátnom. A LED-ek és az ellenállások kiszámítása, így az ellenállás kiszámítása nagyon egyszerű. A FET gyakorlatilag nem okoz feszültségveszteséget a mi céljainkhoz. Tegyük fel, hogy 24 V -ról működünk a tápegységről. Ebből a feszültségből levonjuk a LED -ek összes névleges feszültségét, a tömbhöz pedig 0,7 V -ot. Ami megmarad, azt az ellenállásnak fel kell használnia az adott áramnál. Nézzünk egy példát: első csík: 5 piros, 2 sárga, 1 meleg fehér és 1 uv LED. Egy piros LED 2,1 V -ot vesz fel, így öt közülük 10,5 V. Az egyik sárga LED is 2,1 V -ot vesz fel, tehát kettő 4,2 V -ot. A fehér LED 3,6 V -ot, az UV LED 3,3 V -ot és 0,7 V -os tömböt tartalmaz. Ez 24V -10,5V - 4,2V - 3,6V - 3.3V - 0.7V = 1.7V, amelyet valamilyen ellenállásnak kell használni. Biztosan ismered Ohm törvényét: R = U/I. Tehát az 1.7V -ot 25 mA -en használó ellenállás értéke 1.7V/0.025A = 68 Ohm, amely az elektronikus üzletekben kapható. Az ellenállás által használt teljesítmény kiszámításához csak számítsa ki a P = U * I értéket, ez azt jelenti, hogy P = 1,7V * 0,025A = 0,0425 W. Tehát egy kis 0,25 W -os ellenállás elegendő erre a célra. Ha nagyobb áramot használ, vagy több voltot szeretne elégetni az ellenállásban, akkor nagyobbat kell használnia! Ez az oka annak, hogy csak 6 nagyfeszültséget fogyasztó fehér LED -et működtethet 24 V -on. De nem minden LED egyforma, nagy különbségek lehetnek a LED -es LED -es feszültségveszteségben. Tehát a második potenciométerrel (300?) És egy árammérővel beállítjuk az egyes szalagok áramát a kívánt szintre (25 mA) a végső áramkörben. Ezután megmérjük az ellenállás értékét, és ennek valami számított értéket kell adnia. Ha az eredmény két típus között van, akkor válassza a következő magasabb értéket, ha azt szeretné, hogy a csík egy kicsit sötétebb legyen, vagy a következő alacsonyabb érték, hogy egy kicsit világosabb legyen. A LED-eket egy akrilüveglapba helyeztem, amelyet az áramforrás házához rögzítettem. Az akrilüveg könnyen fúrható és hajlítható, ha a sütőben körülbelül 100 ° C -ra melegítik. Amint a képeken is látható, ehhez a kijelzőhöz hozzáadtam a napfelkelte - napnyugta választó kapcsolót is. A potenciométer és a reset gomb az áramköri lapon található.

5. lépés: A szoftver beállítása

A pikakok nagyon könnyen programozhatók az eladó néhány alapvető nyelvjárásával. A szerkesztő és a szoftver ingyenes. Természetesen ezt is be lehet programozni assemblerben üres PIC -ekhez vagy Atmel AVR -hez, de ez volt az egyik első projektem a picaxok tesztelése után. Közben dolgozom egy jobb változaton, több PWM -el egy AVR -en. A picaxok nagyon jók a kezdőknek, mert a hardverre vonatkozó követelmények nagyon egyszerűek, és az alapnyelv könnyen elsajátítható. Kevesebb, mint 30 euróval elkezdheti felfedezni a mikrovezérlők csodálatos világát. Ennek az olcsó chipnek (18M) hátránya a korlátozott RAM. Ha más funkciókat választott, vagy más módon csatlakoztatta a picaxe -t, előfordulhat, hogy módosítania kell a programot. De minden bizonnyal módosítani kell az egyes csíkok közötti átmeneteket. Amint a listában látható, a w6 változó (szóváltozó) számlálóváltozóként és a PWM paramétereként működik. A választott 4 kHz-es PWM-frekvenciával az 1% és 99% közötti működési idő értéke 10 és 990 között van. A ciklusban végzett számításokkal közel exponenciális csökkenést vagy növekedést kapunk a LED-fényerősségben. Ez az optimális, ha a LED -eket PWM vezérli. Egy sáv be- vagy kikapcsolásakor ezt a szoftver kompenzálja a PWM értékének megváltoztatásával. Nézzük például a naplementét. Kezdetben a 0, 4 és 5 kimenetek magasra vannak kapcsolva, ami azt jelenti, hogy a megfelelő szalagokat az ULN2803A -n keresztül kapcsolják be. Ezután a hurok csökkentette a fényerőt, amíg a w6 változója 700 -nál kisebb nem volt. Ekkor a pin0 alacsony, a pin2 pedig magasra van kapcsolva. A w6 új értéke 900-ra van állítva. Ez azt jelenti, hogy a 0, 4 és 5 csíkokkal ellátott lámpa PWM szinten 700 majdnem olyan fényes, mint a 2, 4 és 5 csíkú lámpa a PWM 800 szintjén. ezeket az értékeket tesztelnie kell, és meg kell próbálnia néhány különböző értéket. Próbáljon meg valahol a közepén maradni, mert ha túlságosan lehalkítja a lámpát az első hurokban, akkor a második hurokban nem tud sokat tenni. Ez csökkenti a színváltozás hatását. A PWM beállítások módosításához egy alprogramot használtam, amely a w5 értékét is használja a program szüneteltetéséhez. Ezen a ponton jön a sebesség a játékban. Csak az indításkor ellenőrzik a potenciométert, és az értéket a w5 tárolja. A lépések száma a program minden ciklusában rögzített, de ha a w5 értékét 750 -ről 5100 -ra változtatjuk, a szünet minden lépésben 0,75 s -ról 5 s -ra változik. Az egyes ciklusok lépéseinek száma az exponenciális de- vagy növekedés történek megváltoztatásával is módosítható. De ügyeljen arra, hogy ne használja kis töredékekre, mert a w6 változó mindig egész szám! Ha a 99/100 -at töredékként használja, és ezt 10 -re alkalmazza, akkor 9,99 tizedesjegyet ad, de ismét 10 -et egész számokban. Ne feledje, hogy a w6 nem haladhatja meg a 65325 értéket! A tesztelés felgyorsítása érdekében próbálja meg megjegyezni a sort w5 = 5*w5 -vel, ez 5 -szörösére gyorsítja a programot!:-)

6. lépés: Telepítés a hálószobába

A naplemente-lámpámat egy kis szekrényre helyeztem a szoba egyik oldalán, hogy a fény a mennyezetre ragyogjon. Az időzítővel 20 perccel az ébresztés előtt bekapcsolom a lámpát. A lámpa ekkor automatikusan elindítja a napfelkelte programot, és lassan felébreszt. Este bekapcsolom az időzítő óra elalvás-időzítő funkcióját, és bekapcsolom a lámpát a naplemente kapcsolójával. A program elindulása után azonnal visszakapcsolok a napfelkeltére, másnap reggelre. Aztán élvezem a személyes naplementét, és hamar elaludok.

7. lépés: Módosítások

Amikor a váltókapcsolót egy nyomógombbal cseréli, akkor a program egyes megszakításainak aktiválásával át kell kapcsolnia a naplemente részre. A tápfeszültség megváltoztatásához újra kell számítani az egyes LED-szalagokat és az ellenállásokat, mert a 12 V-os feszültséggel csak 3 fehér LED-et hajthat, és más ellenállás is szükséges. A megoldás az lenne, ha állandó áramforrásokat használna, de ezek pénzbe kerülhetnek, és további néhány tíz voltot használnak a szabályozáshoz. A 24 V -os feszültséggel sok LED -et hajthat egy szalagon, hogy ugyanannyi LED -et vezessen 12 V -os tápellátással, a LED -eket két párhuzamosan használt szalagban kell elválasztani. Mindkét csíknak saját ellenállásra van szüksége, és a csatornán keresztül felhalmozott áram több mint kétszeresére nőtt. Látja tehát, hogy nincs értelme minden LED -et 5 V -mal meghajtani, ami kényelmes lenne, de az áram egészségtelen szintre emelkedne, és a szükséges ellenállások mennyisége is az egekbe szökne. Ha nagy teljesítményű LED -eket szeretne használni az ULN2803 illesztőprogrammal, akkor két csatornát kombinálhat a jobb hőkezelés érdekében. Csak csatlakoztasson két bemenetet egy mikrokontroller-tűre és két kimenetet egy nagy teljesítményű LED-szalagra. És ne feledje, hogy néhány nagy teljesítményű LED-es folt saját állandóáramú áramkörrel rendelkezik, és előfordulhat, hogy a PWM nem halványítja el az áramvezetékben! Ebben a beállításban minden alkatrész messze van a korlátoktól. Ha a dolgokat a szélére tolja, hőproblémákat okozhat a FET vagy a darlington tömb. És persze soha ne használjon 230V vagy 110V AC -t az áramkör meghajtásához !!! Következő lépésem ezen az utasításon túl egy mikrokontroller csatlakoztatása három hardveres PWM-mel a nagy teljesítményű RGB-Spot vezérléséhez.

Érezze jól magát, és élvezze az egyéni naplemente és napfelkelte kiváltságait.