Detektor treperenja svjetla: 3 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Uvijek me fascinirala činjenica da nas prati elektronika. Posvuda je. Kad govorimo o izvorima svjetlosti (ne o prirodnim poput zvijezda), moramo uzeti u obzir nekoliko parametara: Svjetlinu, boju i, u slučaju da je riječ o zaslonu računala, o kvaliteti slike.

Vizualna percepcija svjetlosti ili svjetline elektroničkog izvora svjetlosti može se kontrolirati na različite načine, a najpopularnija je putem Pulse Width Modulation (PWM) - Jednostavno uključite i isključite uređaj vrlo brzo kako bi se prolazni učinci učinili "nevidljivima" za ljudsko oko. No, kako se čini, nije previše dobar za ljudske oči za dugotrajnu uporabu.

Kad uzmemo, na primjer, zaslon prijenosnog računala i smanjimo njegovu svjetlinu - može se činiti tamnijom, ali na ekranu se događa mnogo promjena - treperenje. (Više primjera o tome možete pronaći ovdje)

Jako me inspirirala ideja ovog videa na YouTubeu, objašnjenje i jednostavnost su izvrsni. Priključivanjem jednostavnih off-police uređaja postoji mogućnost izgradnje potpuno prijenosnog uređaja za otkrivanje treperenja.

Uređaj koji ćemo izgraditi je detektor treperenja izvora svjetlosti koji koristi malu solarnu bateriju kao izvor svjetlosti i sastoji se od sljedećih blokova:

1. Mali solarni panel
2. Integrirano audio pojačalo
3. Zvučnik
4. Utičnica za povezivanje slušalica, ako želimo testirati s većom osjetljivošću
5. Punjiva Li-Ion baterija kao izvor napajanja
6. USB priključak tipa C za povezivanje punjenja
7. LED indikator napajanja

Pribor

Elektroničke komponente

• Integrirano audio pojačalo
• Zvučnik od 8 ohma
• 3.7V 850mAh Li-Ion baterija
• 3,5 mm audio priključak
• Mini polikristalna solarna baterija
• TP4056 - Li -Ion punjač
• RGB LED (TH paket)

• 2 x 330 Ohm otpornici (TH paket)

Mehaničke komponente

• Ručica potenciometra
• Okvir s 3D ispisom (može se koristiti opcionalna kutija za prodaju izvan police)
• Vijaci promjera 4 x 5 mm

Instrumenti

• Lemilica
• Pištolj za vruće ljepilo
• Phillips odvijač
• Jednožilna žica
• 3D pisač (izborno)
• Klešte
• Pinceta
• Rezač

Korak 1: Teorija rada

Kao što je spomenuto u uvodu, treperenje uzrokovano PWM -om. Prema wikipediji, ljudsko oko može uhvatiti do 12 sličica u sekundi. Ako brzina kadrova prelazi taj broj, smatra se kretanjem ljudskog vida. Dakle, ako se primijeti brza promjena objekta, umjesto redoslijeda odvojenih okvira vidimo njegov prosječni intenzitet. Srž ideje za PWM postoji u krugovima za kontrolu svjetline: Budući da možemo vidjeti samo prosječni intenzitet veće brzine kadrova od 12 kadrova u sekundi (opet, prema wikipediji), lako možemo prilagoditi svjetlinu (radni ciklus) napajanja izvora svjetlosti putem mijenjanje vremenskih razdoblja, kada je svjetlo uključeno ili isključeno (Više o PWM -u), gdje je frekvencija uključivanja konstantna i mnogo je veća od 12Hz.

Ovaj projekt opisuje uređaj čija je glasnoća i frekvencija zvuka proporcionalna treperavoj buci koju uzrokuje PWM.

Mini polikristalna ploča

Glavna svrha ovih uređaja je pretvaranje energije dobivene iz izvora svjetlosti u električnu energiju koja se lako može prikupiti. Jedno od ključnih svojstava ove baterije je da ako izvor svjetlosti ne osigurava stabilan konstantan intenzitet i mijenja se tijekom vremena, iste promjene će se pojaviti i na izlaznom naponu ove ploče. Dakle, to ćemo otkriti - promjene intenziteta tijekom vremena

Audio pojačalo

Izlaz koji se proizvodi iz solarne ploče proporcionalan je prosječnoj razini intenziteta (DC) s dodatnim promjenama intenziteta tijekom vremena (AC). Zainteresirani smo za otkrivanje samo izmjeničnog napona, a najlakši način za to je povezivanje audio sustava. Audio pojačalo koje se koristilo u ovom dizajnu je tiskana ploča s jednim napajanjem, s kondenzatorima koji blokiraju istosmjernu struju na svakoj strani, i ulaznim i izlaznim. Dakle, izlaz solarne ploče spojen je izravno na audio pojačalo. Pojačalo korišteno u ovom dizajnu već ima potenciometar s ugrađenim prekidačem za uključivanje/isključivanje, stoga postoji potpuna kontrola nad snagom uređaja i glasnoćom zvučnika.

Upravljanje Li-Ion baterijom

TP4056 sklop punjača Li-Ion baterija dodan je ovom projektu kako bi uređaj bio prenosiv i punjiv. USB-C konektor djeluje kao ulaz za punjač, a korištena je baterija od 850mAh, 3,7V, što je dovoljno za svrhe koje trebamo postići s ovim uređajem. Napon baterije djeluje kao glavno napajanje za audio pojačalo, dakle za cijeli uređaj.

Zvučnik kao izlaz sustava

Zvučnik igra glavnu ulogu u uređaju. Odabrao sam jedan relativno male veličine, s čvrstim vezanjem za kućište, pa bih čuo i niže frekvencije. Kao što je već spomenuto, frekvencija i glasnoća zvučnika mogu se definirati na sljedeći način:

f (Zvučnik) = f (AC sa solarne ploče) [Hz]

P (Zvučnik) = K*I (Vrh intenziteta AC-signala iz solarne ploče) [W]

K - Koeficijent volumena

Audio priključak

3,5 mm utičnica koristi se u slučaju da želimo spojiti slušalice. U ovom uređaju, utičnica ima pin za detekciju povezivanja, koji je odspojen sa signalnog pina, kada je audio utikač priključen. Dizajniran je na ovaj način za pružanje izlaza na jednu stazu u tom trenutku - zvučnik ILI slušalice.

RGB LED

Ovdje LED radi dvostruko - svijetli kada se uređaj puni ili je uređaj uključen.

Korak 2: Kućište - dizajn i ispis

3D pisač izvrstan je alat za prilagođena kućišta i kućišta. Prilog za ovaj projekt ima vrlo osnovnu strukturu s nekim zajedničkim značajkama. Proširimo to korak po korak:

Priprema i FreeCAD

Kućište je dizajnirano u FreeCAD -u (datoteka projekta dostupna je za preuzimanje na dnu ovog koraka), gdje je tijelo konstruirano prvo, a čvrsti poklopac konstruiran kao zasebni dio u odnosu na tijelo. Nakon što je uređaj dizajniran, potrebno ga je izvesti kao zasebno kućište i poklopac.

Mini solarna ploča montirana je na poklopac s fiksnom veličinom, gdje je izrezano područje namijenjeno za žice. Korisničko sučelje dostupno s obje strane: USB izrez i LED | Jack | Rupe za potenciometar. Zvučnik ima svoje namjensko područje, niz rupa na dnu tijela. Baterija se nalazi uz zvučnik, ima mjesta za svaki dio, pa se nećemo morati frustrirati pri potpunom sastavljanju uređaja.

Slicing i Ultimaker Cura

Budući da imamo STL datoteke, možemo prijeći na proces konverzije G-koda. Postoji mnogo metoda za to, ovdje ću ostaviti samo glavne parametre za ispis:

• Softver: Ultimaker Cura 4.4
• Visina sloja: 0,18 mm
• Debljina stjenke: 1,2 mm
• Broj gornjih/donjih slojeva: 3
• Ispuna: 20%
• Mlaznica: 0,4 mm, 215*C
• Krevet: Staklo, 60*C
• Podrška: Da, 15%

Korak 3: Lemljenje i sastavljanje

Lemljenje

Dok je 3D pisač zauzet ispisivanjem našeg kućišta, pokrijmo postupak lemljenja. Kao što možete vidjeti na shemama, pojednostavljeno je na najmanju moguću mjeru - to je iz razloga što su svi dijelovi koje ćemo zajedno priložiti dostupni kao neovisni integrirani blokovi. Pa, slijed je sljedeći:

1. Lemljenje terminala Li-Ion baterije na TP4056 BAT+ i BAT-pinove
2. Lemljenje VO+ i VO- od TP4056 na priključke VCC i GND audio pojačala
3. Lemljenje "+" terminala male solarne ploče na VIN (bilo L ili R) audio pojačala, a "-" na uzemljenje audio pojačala
4. Priključivanje dvobojne ili RGB LED diode na dva otpornika 220R s odgovarajućom izolacijom
5. Lemljenje prve LED anode na prekidač sklopke audio pojačala (Spajanje se mora izvršiti na terminalu sklopke). Strogo se preporučuje provjeravanje terminala prekidača na donjoj strani PCB -a spojenog na VCC - onaj koji nije naša je mogućnost
6. Druga LED anoda trebala bi biti lemljena na anodu bilo koje dvije SMD LED - imaju zajedničku anodnu vezu
7. Lemljenje LED katoda na UZEMLJENJE audio pojačala
8. Lemite priključke zvučnika na izlaz audio pojačala (provjerite jeste li odabrali isti kanal na ulazu, LIJEVO ili DESNO)
9. Kako biste prisilili zvučnik da se isključi, lemite 3,5 mm stereo priključke koji sprječavaju strujanje kroz zvučnik.
10. Kako bi slušalice proizvodile zvuk sa svake strane - L i R, zajedno spojite terminale opisane u prethodnom koraku.

Skupština

Nakon ispisa kućišta preporučuje se sastavljanje dio po dio s obzirom na visinu dijela:

1. Izrada okvira od vrućeg ljepila prema unutarnjem obodu poklopca i postavljanje solarne ploče tamo
2. Pričvršćivanje potenciometra s maticom i podloškom na suprotnoj strani
3. Lijepljenje zvučnika vrućim ljepilom
4. Lijepljenje baterije vrućim ljepilom
5. Lijepljenje utičnice od 3,5 mm vrućim ljepilom
6. Lijepljenje baterije sa… vrućim ljepilom
7. Lijepljenje TP4056 s USB -om usmjerenim izvan izrezanog područja vrućim ljepilom
8. Stavljanjem dugmeta na potenciometar
9. Pričvršćivanje poklopca i tijela s četiri vijka

Testiranje

Naš uređaj je postavljen i spreman za rad! Kako bi se uređaj ispravno provjerio, potrebno je pronaći izvor svjetlosti koji može osigurati izmjenični intenzitet. Preporučujem korištenje IC daljinskog upravljača jer pruža izmjenični intenzitet čija frekvencija leži u području propusnosti ljudskog sluha [20Hz: 20KHz].

Ne zaboravite testirati sve svoje izvore svjetlosti kod kuće.

Hvala na čitanju!:)