Svjetiljka za izlazak i zalazak sunca sa LED diodama: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:39

Znate to, zimi je teško ustati jer je vani mrak i vaše se tijelo jednostavno neće probuditi usred noći. Tako možete kupiti budilicu koja vas budi svjetlom. Ovi uređaji nisu skupi kao prije nekoliko godina, ali većina njih izgleda stvarno ružno. S druge strane, većinu vremena također je mračno kad se vratite s posla. Tako je i veliki zalazak sunca nestao. Zima se čini tužnom, zar ne? Ali ne za čitatelje ove upute. Objašnjava vam kako izgraditi kombiniranu lampu za izlazak i zalazak sunca od picaxe mikrokontrolera, nekih LED dioda i nekoliko drugih dijelova. LED diode bi vas mogle koštati 5-10 eura, ovisno o kvaliteti, a ostali dijelovi ne bi trebali iznositi više od 20 eura. Dakle, s manje od 30 eura možete izgraditi nešto zaista korisno i lijepo. I ovo uputstvo ne samo da će vam objasniti kako to obnoviti, već će vam pokazati i kako to izmijeniti prema vašim individualnim željama.

Korak 1: Stvari koje nam trebaju

Trebate sljedeće: o12V ili 24V napajanje o1 Picaxe 18M (ili bilo koji drugi mikrokontroler) sa https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ oA utičnice za telefonsku utičnicu od 3,5 mm ili bilo koju drugu povezivanje sa serijskog porta na mikrokontroler za programiranje tipke picaxe o1 i 1 sklopke, ili 2 tipke o1 IC7805 s kondenzatorima, to nas pretvara u 12V ili 24V u 5V koje su nam potrebne za rad mikrokontrolera o1 IC ULN2803A, ovo je Darlingtonski tranzistorski niz za izravnu uporabu na izlazima na razini TTL. Alternativno, koristite 8 pojedinačnih Darlington-tranzistora s odgovarajućim otpornicima, ali također radi sa standardnim BC547-tranzistorima. o1 FET velike snage poput IRF520 ili neki drugi Power-Darlingtonov tranzistor poput BD649 o Cijela gomila LED dioda, različitih boja poput crvene, žute, bijele, toplo bijele, plave i ultraljubičaste. Za dodatne informacije pročitajte korak 4. o1 10k & -potenciometar, po mogućnosti s dugim gumbom o1 300 &-potenciometar za svrhe ispitivanja oOni neki otpornici, neki kabeli, ploča za izradu kruga i naravno lemilica oA za mjerenje struje također bi bili zgodni, ali nisu apsolutno potrebno Ovisno o izvoru napajanja koji koristite, možda će vam trebati dodatni konektori i kućište za LED diode. Koristio sam akrilnu ploču koju sam pričvrstio na kućište napajanja. U starijim računalnim miševima s D-Sub konektorima mogli biste pronaći dobru zamjenu za kabel telefonske utičnice koji se koristi za programiranje picaxea. Picaxes i mnoge druge korisne stvari mogu se kupiti ovdje: https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ Za ostalo samo provjerite svog lokalnog prodavača.

Korak 2: Izgled kruga

ULN2803A je niz Darlington, koji se sastoji od 8 pojedinačnih drajvera drajltona sa odgovarajućim otpornicima na ulaznoj strani tako da možete izravno spojiti izlaz iz mikrokontrolera na ulaz UNL2803A. Ako ulaz dobije visoku razinu (5V) od mikrokontrolera, tada će izlaz biti spojen na GND. To znači da će visoko na ulazu osvijetliti odgovarajuću LED traku. Svaki kanal može se koristiti sa strujom do 500 mA. Standardne ultra svijetle LED diode od 5 mm obično koriste 25-30 mA po traci, a čak osam od njih će opteretiti FET samo s 200-250 mA, tako da ste daleko od kritičnih točaka. Možda biste čak pomislili da upotrijebite snažne LED diode od 5 W za svjetlo za buđenje. Obično koriste 350mA na 12V, a može ih pokrenuti i ovaj niz. Tipka "S1" je gumb za resetiranje mikrokontrolera. Prekidač "S2" odabir je zalaska ili zore. Također ga možete zamijeniti pritiskom na gumb i aktivirati zalazak sunca prekidom u softveru. Potenciometar R11 djeluje kao birač brzine. Koristimo pikaxes ADC sposobnost da očitamo položaj potenciometra i koristimo ovu vrijednost kao vremensku skalu. Na slici je prikazana prva ploča koju sam izgradio sa 7 pojedinačnih tranzistora (BC547C) i otpornici za njihovo pokretanje. U vrijeme izgradnje sklopa nisam imao ULN2803, a sada mi nedostaju neki drugi dijelovi. Odlučio sam vam pokazati izvorni izgled, ali i izgledu dati novi niz upravljačkih programa.

Korak 3: Kako izgleda zalazak sunca?

Kad promatrate pravi zalazak sunca, mogli biste prepoznati da se boja svjetla mijenja s vremenom. Iz jarko bijele boje dok se sunce još nalazi nad horizontom ona se mijenja u svijetložutu, zatim u srednje narančastu, zatim u tamnocrvenu, a nakon toga u niski plavičasto -bijeli sjaj, pa dolazi do mraka. Zalazak sunca bit će najteži dio uređaja jer ga gledate s potpunom sviješću i male greške su prilično neugodne. Izlazak sunca je uglavnom isti program obrnut, ali kako još spavate kad počne izlazak sunca, ne moramo se previše brinuti oko boja. A započinjući zalazak sunca tijekom polaganja, možda ne biste htjeli početi s jakim suncem, ali ujutro je važno izvući maksimum iz LED dioda. Stoga je prikladno imati različite sekvence za izlazak i zalazak sunca, ali slobodno možete isprobati sve što vam se sviđa, naravno! No, te razlike u programima mogle bi nas dovesti do drugačijeg izbora LED dioda za oba programa.

Korak 4: Odabir LED dioda i izračun otpornika

Odabir LED dioda kreativni je dio ovog uputstva. Dakle, sljedeći tekst je samo moj prijedlog vama. Slobodno ih mijenjajte i mijenjajte, reći ću vam kako to učiniti. Boje: Teško je glatko uključiti ili isključiti traku LED diodama potpuno nove boje. Moja je preporuka da svaka traka sadrži LED diode svih boja, ali u promjenjivim količinama. Ako zamislimo obrnuti zalazak sunca, prva traka sadržavala bi puno crvenih LED dioda, a možda i jednu bijelu, plavu i UV. Recimo 5 crvenih, 2 žute, 1 toplo bijela i 1 UV. Ako želite, jednu od crvenih ili žutih LED dioda možete zamijeniti narančastom (traka 2 na shemi) Sljedeća svjetlija traka imala bi tada nekoliko crvenih zamijenjenih žutim. Recimo 2 crvene, 5 žutih i 2 toplo bijele (traka 3 shematski) U sljedećim će trakama još nekoliko crvenih biti zamijenjeno žutim ili čak bijelim. Recimo 1 crvena, 1 žuta, 4 toplo bijela i 1 plava. (traka 4 u shemi) Sljedeća traka može se sastojati od 3 hladno bijele, 2 toplo bijele i 1 plave LED diode. (traka 5) Ovo bi do sada bile četiri trake za zalazak sunca. Za Sunrise mogli bismo upotrijebiti preostale tri trake s uglavnom hladnim bijelim i plavim LED diodama. Ako spojite 7. i 8. ulaz zajedno, također biste mogli koristiti 4 trake za izlazak sunca ili dati zalasku pete trake, kako želite. Možda ste primijetili da trake koje sadrže crvene LED diode imaju više LED dioda po traci nego čisto bijele. To je uzrokovano razlikom u minimalnom naponu za crvene i bijele LED diode. Budući da su LED diode jako svijetle, pa čak i njihovo prigušivanje na 1% je dosta, izračunao sam da traka 1 s 3 crvene, 2 žute i toplo -bijele LED ima samo 5mA struje. Zbog toga ova traka nije toliko svijetla kao ostale pa je stoga pogodna za posljednji nagovještaj zalaska sunca. Ali trebao sam ovoj traci dati i UV-LED, za posljednji pogled. Kako izračunati LED i otpornike: LED-ima je potreban određeni napon za rad, pa čak i niz Darlington koristi 0,7 V po kanalu za vlastitu svrhu, pa je izračunati otpornik vrlo jednostavno. FET praktički ne uzrokuje gubitak napona u naše svrhe. Recimo da radimo na 24V iz izvora napajanja. Od ovog napona oduzimamo sve nominalne napone za LED diode i 0,7 V za niz. Ono što je preostalo otpornik mora upotrijebiti pri datoj struji. Pogledajmo primjer: prva traka: 5 crvenih, 2 žute, 1 topla bijela i 1 uv LED. Jedna crvena LED dioda uzima 2,1 V, pa pet od njih uzima 10,5 V. Jedna žuta LED također uzima 2,1 V, pa dvije od njih uzimaju 4,2 V. Bijela LED troši 3,6 V, UV LED uzima 3,3 V, a niz 0,7 V. To čini 24 V -10,5 V - 4,2 V - 3,6 V - 3.3V - 0.7V = 1.7V koje mora koristiti neki otpornik. Sigurno znate Ohmov zakon: R = U/I. Dakle, otpornik koji koristi 1,7 V na 25 mA ima vrijednost 1,7 V/0,025A = 68 Ohma koji je dostupan u elektroničkim trgovinama. Za izračun snage koju koristi otpornik samo izračunajte P = U * I, to znači P = 1,7 V * 0,025A = 0,0425 W. Dakle, mali otpornik od 0,25 W dovoljan je za tu svrhu. Ako koristite veće struje ili želite sagorjeti više volta u otporniku, možda ćete morati koristiti veći! To je razlog zašto ste mogli raditi samo sa 6 visokonaponskih bijelih LED dioda na 24 V. Ali nisu sve LED diode zaista iste, moglo bi doći do velikih razlika u gubitku napona od LED do LED. Zato koristimo drugi potenciometar (300?) I mjerač struje za podešavanje struje svake trake na željenu razinu (25mA) u završnom krugu. Zatim mjerimo vrijednost otpornika i to bi nam trebalo dati nešto oko izračunate vrijednosti. Ako je rezultat nešto između dvije vrste, odaberite sljedeću višu vrijednost ako želite da traka bude malo tamnija ili sljedeću nižu vrijednost da bi traka bila malo svjetlija. Ugradio sam LED diode u akrilnu staklenu ploču koju sam pričvrstio na kućište izvora napajanja. Akrilno staklo lako se može bušiti i savijati ako se u pećnici zagrije na oko 100 ° C. Kao što možete vidjeti na slikama, ovom sam zaslonu dodao i prekidač za odabir izlaska - zalaska sunca. Potenciometar i gumb za resetiranje nalaze se na ploči.

Korak 5: Podešavanje softvera

Pikakse je vrlo lako programirati nekim osnovnim dijalektom prodavatelja. Uređivač i softver su besplatni. Naravno, ovo bi se moglo programirati i u asembleru za prazne PIC -ove ili za Atmel AVR -ove, ali ovo je bio jedan od mojih prvih projekata nakon što sam testirao pikakse. U međuvremenu radim na boljoj verziji s nekoliko PWM -ova na AVR -u. Pikaksevi su vrlo dobri za početnike jer su zahtjevi prema hardveru vrlo jednostavni, a osnovni jezik je lako naučiti. S manje od 30 € možete početi istraživati čudesni svijet mikrokontrolera. Nedostatak ovog jeftinog čipa (18M) je ograničena RAM memorija. Ako ste odabrali druge značajke ili drukčije spojili pikaxe, možda ćete morati prilagoditi program. Ali zasigurno ćete morati prilagoditi prijelaze između pojedinačnih traka. Kao što možete vidjeti na popisu, varijabla w6 (varijabla riječi) djeluje kao protu varijabla i kao parametar za PWM. S odabranom PWM frekvencijom od 4 kHz vrijednosti za 1% do 99% radnog vremena su 10 do 990. Izračunima u petlji dobivamo gotovo eksponencijalno smanjenje ili povećanje LED svjetline. To je optimalno kada upravljate LED diodama s PWM -om. Prilikom uključivanja ili isključivanja jedne trake, softver to kompenzira promjenom vrijednosti PWM -a. Na primjer, pogledajmo zalazak sunca. U početku su izlazi 0, 4 i 5 visoko uključeni, što znači da su odgovarajuće trake uključene putem ULN2803A. Zatim je petlja smanjivala svjetlinu sve dok varijabla u w6 ne bude manja od 700. U ovom trenutku pin0 se prebacuje nisko, a pin2 visoko. Nova vrijednost w6 postavljena je na 900. To znači da je svjetiljka s trakama 0, 4 i 5 na PWM-razini 700 gotovo jednako sjajna kao i svjetiljka s trakama 2, 4 i 5 na PWM-razini 800. Da biste saznali te vrijednosti morate isprobati i isprobati neke različite vrijednosti. Pokušajte ostati negdje u sredini, jer kad previše zatamnite svjetiljku u prvoj petlji, u drugoj petlji ne možete mnogo zaraditi. To će smanjiti učinak promjene boje. Za prilagodbu postavki PWM-a koristio sam potprogram koji također koristi vrijednost w5 za pauziranje programa. U ovom trenutku brzina dolazi u igru. Samo tijekom pokretanja potenciometar se provjerava i vrijednost se pohranjuje u w5. Broj koraka u svakoj petlji programa je fiksan, ali promjenom vrijednosti w5 sa 750 na oko 5100, pauza u svakom koraku se mijenja s 0,75s na 5s. Broj koraka u svakoj petlji također se može prilagoditi promjenom ulomka za eksponencijalno smanjenje ili povećanje. Ali pazite da ne koristite male ulomke, jer je varijabla w6 uvijek cijeli broj! Ako biste koristili 99/100 kao razlomak i primijenili to na vrijednost 10, to bi vam dalo 9,99 u decimalama, ali opet 10 u cijelim brojevima. Također imajte na umu da w6 možda ne prelazi 65325! Da biste ubrzali testiranje, pokušajte komentirati liniju s w5 = 5*w5, to će ubrzati program za 5 puta!:-)

Korak 6: Instalacija u spavaćoj sobi

Stavila sam svjetiljku za zalazak sunca na mali ormar s jedne strane sobe tako da svjetlost sije do stropa. Sat vremena uključujem lampu 20 minuta prije nego što alarm zazvoni. Svjetiljka tada automatski pokreće program izlaska sunca i polako me budi. U večernjim satima aktiviram funkciju mjerača vremena mirovanja na satu i uključujem lampicu sa uključenim zalaskom sunca. Nakon što je program započeo, odmah se vraćam na izlazak sunca, za sljedeće jutro. Tada uživam u svom osobnom zalasku sunca i uskoro zaspim.

Korak 7: Izmjene

Prilikom zamjene prekidača prekidačem morate se prebaciti na dio zalaska sunca aktiviranjem nekog prekida u programu. Za promjenu napona napajanja morate ponovno izračunati pojedinačne LED trake i otpornike, jer s 12V možete pokrenuti samo 3 bijele LED diode, a potreban vam je i drugi otpornik. Zaobilazno rješenje bilo bi korištenje stalnih izvora struje, ali to bi vas moglo koštati nekoliko dolara i upotrijebiti još nekoliko desetaka volti za regulaciju. S 24V možete upravljati puno LED dioda u jednoj traci, za upravljanje istom količinom LED dioda s napajanjem od 12 V, LED diode moraju biti odvojene u dvije trake koje se koriste paralelno. Svaka od ove dvije trake treba svoj otpornik, a akumulirana struja kroz ovaj kanal se više nego udvostručila. Dakle, vidite da nema smisla pogoniti sve LED diode naponom od 5 V, što bi bilo prikladno, ali bi se struja popela na nezdravu razinu, a količina potrebnih otpornika također bi naglo skočila. Za korištenje LED dioda velike snage s upravljačkim programom ULN2803 mogli biste kombinirati dva kanala za bolje upravljanje toplinom. Samo spojite dva ulaza zajedno na jedan pin mikrokontrolera i dva izlaza na jednu LED traku velike snage. I imajte na umu da neke LED točke velike snage dolaze sa vlastitim krugom konstantne struje i da ih PWM u dalekovodu ne može prigušiti! U ovoj postavci svi dijelovi su daleko od bilo kakvih granica. Gurnete li stvari do ruba, mogli biste imati toplinske probleme s FET -om ili nizom Darlington. I naravno nikada nemojte koristiti 230V AC ili 110V AC za pogon ovog kruga !!! Moj sljedeći korak dalje od ovog uputstva je povezivanje mikrokontrolera s tri hardverska PWM-a za kontrolu RGB-točke velike snage.

Zato se zabavite i uživajte u privilegijama vašeg individualnog zalaska i izlaska sunca.