UV žarulja - SRO2003: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Bok!

Danas ću vam predstaviti realizaciju UV LED svjetiljke. Moja supruga je dizajnerica nakita od polimerne gline i često koristi smolu za izradu svojih kreacija. U načelu koristi klasičnu smolu koja se jednostavno polimerizira na otvorenom, radi dobro, ali je dovoljno duga da postane čvrsta (oko 2 dana). No, nedavno je otkrila smolu koja polimerizira zahvaljujući UV svjetlu, dovoljno je smolirani objekt izložiti izvoru UV zraka na kratko kako bi smola postala čvrsta. Kad je naručila smolu, oklijevala je kupiti svjetiljku (ne košta puno …), ali odmah sam je zaustavila rekavši: IMAM UV LED! NE ZNAM ŠTO ČINITI, MOGU VAM NAČINITI SVJETLO !!! (da, ponekad reagiram malo prebrzo što se tiče elektronike …;))

I ovdje pokušavam napraviti svjetiljku s onim što imam u dnu ladice …

Korak 1: Obveze

- Svjetlost koju emitira svjetiljka trebala bi biti što je moguće homogenija, svjetiljka bi trebala osvjetljavati cijeli objekt koji će biti postavljen ispod.

- Svjetiljka mora imati podesivo vrijeme odbrojavanja od najmanje 1 minute 30 sekundi

- Svjetiljka bi trebala biti dovoljno velika da pokrije predmete promjera do 6 cm, ali ne smije biti previše glomazna.

- Svjetiljka se mora lako pomicati.

- Svjetiljku mora napajati "siguran" izvor napajanja (baterija/adapter)

Korak 2: Alati i elektroničke komponente

Elektroničke komponente:

- 1 mikročip PIC 16F628A

- 2 kratka prekidača

- 2 tranzistora BS170

- 1 tranzistor 2N2222

- 2 jednoznamenkasti numerički zaslon

- 1 crvena LED dioda 5 mm

- 17 UV LED 5 mm

- 8 otpornika 150 ohma

- 17 otpornika 68 ohma

- 2 otpornika 10 Kohm

- 1 otpornik 220 ohma

- 1 zujalica

- 2 PCB ploče

- žica za omatanje (npr.: 30 AWG)

Ostale komponente:

- 8 odstojnika

- neki vijci

- 1 kapa od PVC cijevi (100 mm)

- 1 cijev od PVC -a (100 mm)

- termoskupljajuće cijevi

Alati:

- bušilica

- lemilica- žica za zavarivanje

- programer za ubrizgavanje koda u Microchip 16F628 (npr. PICkit 2)

Savjetujem vam da koristite Microchip MPLAB IDE (besplatni softver) ako želite promijeniti kôd, ali trebat će vam i CCS Compiler (shareware). Možete koristiti i drugi prevoditelj, ali trebat će vam mnoge promjene u programu. Ali ja ću vam pružiti. HEX datoteku tako da je možete umetnuti izravno u mikrokontroler.

Korak 3: Shematski prikaz

Ovdje je shema stvorena s CADENCE Capture CIS Lite. Objašnjenje uloge komponenti:

- 16F628A: mikrokontroler koji upravlja ulazima/izlazima i vremenom za odbrojavanje

- SW1: gumb za postavljanje mjerača vremena- SW2: gumb za pokretanje

- FND1 i FND2: numerički numerički prikazi za označavanje vremena odbrojavanja

- U1 i U2: tranzistori snage za numeričke numeričke zaslone (multipleksiranje)

- Q1: tranzistor za napajanje na LED diodama

- D2 do D18: UV diode

- D1: LED status, svijetli kad su uključene UV diode

- LS1: zujalica koja emitira zvuk kada odbrojavanje završi

Korak 4: Izračuni i izrada prototipova na pločici

Sastavimo komponente na ploču prema gornjoj shemi i programirajmo mikrokontroler!

Sastavio sam sustav na nekoliko dijelova prije sastavljanja cjeline:- dijela za UV diode

- dio za upravljanje prikazom

- dio za upravljanje tipkama i svjetlosnim/zvučnim indikatorima

Za svaki sam dio izračunao vrijednosti različitih komponenti, a zatim provjerio njihov ispravan rad na ploči.

Dio LED dioda: LED diode su spojene na Vcc (+5V) na svojim anodama preko otpornika i spojene su na GND na svojim katodama putem tranzistora Q1 (2N2222).

Za ovaj dio jednostavno je potrebno izračunati osnovni otpornik potreban kako bi tranzistor imao dovoljnu struju da ga pravilno zasiti. Odlučio sam opskrbiti UV diode strujom od 20 mA za svaku od njih. Postoji 17 LED dioda, pa će ukupna struja biti 17*20mA = 340mA koja će prelaziti tranzistor od kolektora do emitera.

Evo različitih korisnih vrijednosti iz tehničke dokumentacije za izračun: Betamin = 30 Vcesat = 1V (približno…) Vbesat = 0,6 V

Poznavajući vrijednost struje na kolektoru tranzistora i betaminskog, možemo iz njega zaključiti minimalnu struju na bazi tranzistora tako da bude zasićen: Ibmin = Ic/Betamin Ibmin = 340mA/30 Ibmin = 11,33mA

Uzimamo koeficijent K = 2 kako bismo bili sigurni da je tranzistor zasićen:

Ibsat = Ibmin * 2

Ibsat = 22,33mA

Izračunajmo sada vrijednost osnovnog otpornika za tranzistor:

Rb = (Vcc-Vbesat)/Ibsat

Rb = (5-0,6)/22,33 mA

Rb = 200 ohma

Odabirem standardnu vrijednost iz serije E12: Rb = 220 ohmaU načelu sam trebao odabrati otpornik čija je normalizirana vrijednost jednaka ili niža od 200 ohma, ali više nisam imao veliki izbor u vrijednostima za otpornike pa sam uzeo najbliži vrijednost.

Dio upravljanja zaslonom:

Proračun otpornika za ograničavanje struje za segmente prikaza:

Evo različitih korisnih vrijednosti iz tehničke dokumentacije (prikaz znamenki i tranzistor BS170) za izračun:

Vf = 2V

Ako je = 20mA

Izračun granične vrijednosti struje:

R = Vcc-Vf/Ako

R = 5-2/20mA

R = 150 ohma

Odabirem standardnu vrijednost iz serije E12: R = 150 ohma

Upravljanje multipleksiranjem:

Odlučio sam se koristiti tehnikom multipleksiranog prikaza kako bih ograničio broj žica potrebnih za kontrolu znakova na zaslonima. Postoji zaslon koji odgovara znamenci desetke i drugi prikaz koji odgovara znamenci jedinica. Ova je tehnika prilično jednostavna za implementaciju, evo kako funkcionira (npr.: za prikaz broja 27)

1 - mikrokontroler šalje signale na 7 izlaza koji odgovaraju znaku koji će se prikazati za desetku znamenku (znamenka 2) 2 - mikrokontroler aktivira tranzistor koji opskrbljuje zaslon koji odgovara deseticama 3 - kašnjenje od 2 ms prolazi 4 - mikrokontroler deaktivira tranzistor koji opskrbljuje zaslon koji odgovara deseticama 5 - mikrokontroler šalje signale na 7 izlaza koji odgovaraju znaku za prikaz znamenke jedinica (znamenka 7) 6 - mikrokontroler aktivira tranzistor koji opskrbljuje zaslon odgovara jedinicama 7 - kašnjenje od 2 ms proteče 8 - mikrokontroler onemogućuje tranzistor koji opskrbljuje zaslon koji odgovara jedinicama

I ovaj niz se vrlo brzo ponavlja u krugu tako da ljudsko oko ne opaža trenutak kada je jedan od zaslona isključen.

Tipke i indikatori svjetla/zvuka dio su:

Za ovaj dio postoji jako malo testiranja hardvera, a još manje kalkulacija.

Izračunato je da trenutni granični otpor za status vodi: R = Vcc-Vf/Ako je R = 5-2/20mA R = 150 ohma

Odabirem standardnu vrijednost iz serije E12: R = 150 ohma

Za tipke sam jednostavno provjerio mogu li otkriti pritisak zahvaljujući mikrokontroleru i povećati broj pritisaka na zaslonima. Također sam testirao aktivaciju zujalice kako bih provjerio radi li ispravno.

Pogledajmo kako se sve to rješava programom …

Korak 5: Program

Program je napisan na C jeziku s MPLAB IDE -om, a kôd je preveden s CCS C kompajlerom.

Kôd je potpuno komentiran i prilično jednostavan za razumjeti. Dopuštam vam da preuzmete izvore ako želite znati kako radi ili ako ga želite izmijeniti.

Jedino malo komplicirano je možda upravljanje odbrojavanjem pomoću timera mikrokontrolera, pokušat ću dovoljno brzo objasniti princip:

Posebnu funkciju mikrokontroler poziva svaka 2 ms, to je funkcija koja se u programu naziva RTCC_isr (). Ova funkcija upravlja multipleksiranjem zaslona, a također i upravljanjem odbrojavanjem. Svakih 2 ms prikazi se ažuriraju kako je gore objašnjeno, a istovremeno se funkcija TimeManagment također poziva svaka 2 ms i upravlja vrijednošću odbrojavanja.

U glavnoj petlji programa jednostavno je upravljanje tipkama, upravo u ovoj funkciji postoji podešavanje vrijednosti odbrojavanja i tipka za pokretanje paljenja UV LED dioda i odbrojavanje.

U nastavku pogledajte zip datoteku MPLAB projekta:

Korak 6: Lemljenje i montaža

Rasporedio sam cijeli sustav na 2 ploče: jedna ploča podržava otpore UV LED dioda, a druga ploča koja podržava sve ostale komponente. Zatim sam dodao razmaknice za postavljanje kartica. Najsloženije je bilo lemiti sve spojeve gornje ploče, posebno zbog zaslona koji zahtijevaju puno žica, čak i sa sustavom multipleksiranja …

Spojeve i žicu konsolidirao sam ljepilom za topljenje i termoskupljajućim omotačem kako bih postigao što čistiji rezultat.

Zatim sam napravio oznake na PVC kapici kako bih što bolje rasporedio LED diode kako bih dobio što ujednačenije svjetlo. Zatim sam izbušio rupe s promjerom LED dioda, na slikama možete vidjeti da u sredini ima više LED dioda to je normalno jer će se lampa uglavnom koristiti za emitiranje svjetla na malim predmetima.

(Na prezentacijskim slikama na početku projekta možete vidjeti da PVC cijev nije obojana kao kapa, normalno je da moja žena to želi sama ukrasiti … ako jednog dana budem imala slike, ja ću ih dodati!)

I na kraju sam lemio ženski USB konektor kako bih mogao napajati lampu punjačem za mobitele ili vanjskom baterijom, na primjer (preko muško-muškog kabela koji sam imao kod kuće …)

Puno sam slikala tijekom realizacije i dosta "pričaju".

Korak 7: Dijagram rada sustava

Ovdje je dijagram kako sustav radi, a ne program. To je neka vrsta mini korisničkog priručnika. U privitku sam stavio PDF datoteku dijagrama.

Korak 8: Video

Korak 9: Zaključak

Ovo je kraj ovog projekta koji bih nazvao "oportunistom", doista sam napravio ovaj projekt kako bih zadovoljio trenutne potrebe, pa sam to učinio s opremom za oporavak koju sam već imao, ali ipak sam prilično ponosan na konačni rezultat, posebno prilično čisti estetski aspekt koji sam uspio steći.

Ne znam hoće li moj stil pisanja biti ispravan jer dijelom koristim automatski prevoditelj kako bih brže išao, a budući da ne govorim engleski izvorno mislim da će neke rečenice vjerojatno biti čudne za ljude koji savršeno pišu engleski. Zato hvala prevoditelju DeepL -a na pomoći;)

Ako imate bilo kakvih pitanja ili komentara o ovom projektu, slobodno me obavijestite!