Detektor treperenja svjetla: 3 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Uvijek me fascinirala činjenica da nas prati elektronika. Ima ga svuda. Kada govorimo o izvorima svjetlosti (ne o prirodnim poput zvijezda), moramo uzeti u obzir nekoliko parametara: svjetlinu, boju i, u slučaju da je riječ o ekranu računara, o kvaliteti slike.

Vizualna percepcija svjetlosti ili svjetline elektronskog izvora svjetlosti može se kontrolirati na različite načine, a najpopularniji je putem Pulse Width Modulation (PWM) - Jednostavno uključite i isključite uređaj vrlo brzo tako da prolazni učinci izgledaju "nevidljivi" za ljudsko oko. No, kako se čini, nije previše dobro za ljudske oči za dugotrajnu upotrebu.

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

Izuzetno me inspirirala ideja ovog YouTube videa, objašnjenje i jednostavnost su izvrsni. Priključivanjem jednostavnih off-police uređaja postoji mogućnost izgradnje potpuno prenosivog uređaja za detekciju 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. Integrisano 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

Supplies

Elektronske komponente

• Integrirano audio pojačalo
• 8 ohmski zvučnik
• 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 sa 3D štampom (opcionalno, može se koristiti kutija za prodaju van police)
• Šrafovi prečnika 4 x 5 mm

Instrumenti

• Lemilica
• Pištolj za vruće ljepilo
• Križni odvijač
• Jednožilna žica
• 3D štampač (opcionalno)
• Kliješta
• Pinceta
• Cutter

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 razdvojenih okvira vidimo njegov prosječni intenzitet. Srž ideje o PWM -u 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 perioda, kada je svjetlo uključeno ili isključeno (Više o PWM -u), gdje je frekvencija uključivanja konstantna i mnogo veća od 12Hz.

Ovaj projekt opisuje uređaj čija su jačina i frekvencija zvuka proporcionalne treperećoj 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 daje stabilan konstantan intenzitet i mijenja se s vremenom, iste promjene će se pojaviti i na izlaznom naponu ove ploče. Dakle, to ćemo otkriti - promjene intenziteta tokom vremena

Audio pojačalo

Izlaz koji se proizvodi iz solarnog panela proporcionalan je prosječnom nivou intenziteta (DC) sa dodatnim promjenama intenziteta tokom vremena (AC). Zainteresirani smo za otkrivanje samo izmjeničnog napona, a najlakši način za to je povezivanje audio sistema. Zvučno pojačalo koje se koristilo u ovom dizajnu je tiskana ploča s jednim napajanjem, sa kondenzatorima koji blokiraju istosmjernu struju na svakoj strani, i ulaznim i izlaznim. Dakle, izlaz solarnog panela je povezan direktno na audio pojačalo. Pojačalo korišteno u ovom dizajnu već ima potenciometar s ugrađenim prekidačem za uključivanje/isključivanje, pa 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 sistemski izlaz

Zvučnik igra glavnu ulogu u uređaju. Odabrao sam relativno malu veličinu, sa čvrstim vezivanjem za kućište, pa bih čuo i niže frekvencije. Kao što je već spomenuto, frekvencija i jačina zvučnika mogu se definirati na sljedeći način:

f (Zvučnik) = f (AC sa solarnog panela) [Hz]

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

K - Koeficijent zapremine

Audio Jack

3,5 mm utičnica koristi se u slučaju da želimo spojiti slušalice. U ovom uređaju, utičnica ima pin za detekciju povezivanja, koji se odvaja od signalnog pina, kada je audio utikač uključen. Dizajniran je na ovaj način da pruža izlaz 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 štampa

3D štampač je odličan alat za prilagođena kućišta i kućišta. Prilog za ovaj projekt ima vrlo osnovnu strukturu s nekim zajedničkim karakteristikama. 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 zaseban dio u odnosu na tijelo. Nakon što je uređaj dizajniran, potrebno ga je izvesti kao zasebno kućište i poklopac.

Mini solarni panel montiran je na poklopac s fiksnom površinom, 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 koje je niz rupa na dnu kućišta. Baterija se nalazi pored zvučnika, ima mjesta za svaki dio, pa nećemo morati biti frustrirani prilikom sastavljanja uređaja u potpunosti.

Slicing i Ultimaker Cura

Pošto imamo STL datoteke, možemo preći 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 zida: 1,2 mm
• Broj gornjih/donjih slojeva: 3
• Punjenje: 20%
• Mlaznica: 0,4 mm, 215*C
• Krevet: Staklo, 60*C
• Podrška: Da, 15%

Korak 3: Lemljenje i sastavljanje

Lemljenje

Dok je 3D štampač zauzet štampanjem našeg kućišta, pokrijmo proces lemljenja. Kao što možete vidjeti na shemama, pojednostavljeno je na minimum - to je iz razloga što su svi dijelovi koje ćemo zajedno priložiti dostupni kao nezavisni integrirani blokovi. Pa, slijed je sljedeći:

1. Lemljenje terminala Li-Ion baterije na TP4056 BAT+ i BAT-pinove
2. Lemljenje VO+ i VO- TP4056 na VCC i GND stezaljke audio pojačala
3. Lemljenje "+" terminala male solarne ploče na VIN (bilo L ili R) audio pojačala, a "-" na masu audio pojačala
4. Priključivanje dvobojne ili RGB LED diode na dva otpornika 220R s odgovarajućom izolacijom
5. Lemljenje prve LED anode na prekidač prekidača audio pojačala (Spajanje se mora izvršiti na terminalu prekidača). Strogo se preporučuje provjeravanje terminala prekidača na donjoj strani PCB -a spojenog na VCC - onaj koji nije naša je opcija
6. Druga LED anoda treba biti lemljena na anodu bilo koje od 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 priključke opisane u prethodnom koraku.

Montaža

Nakon što se kućište odštampa, preporučuje se sastavljanje dio po dio s obzirom na visinu dijela:

1. Izrada okvira od vrućeg ljepila prema unutrašnjem obodu poklopca i postavljanje solarne ploče na nju
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 područja izrezivanja vrućim ljepilom
8. Stavljanjem dugmeta na potenciometar
9. Pričvršćivanje poklopca i kućišta sa četiri vijka

Testiranje

Naš uređaj je postavljen i spreman za rad! Da biste pravilno provjerili uređaj, potrebno je pronaći izvor svjetlosti koji može osigurati naizmjenični intenzitet. Preporučujem korištenje IC daljinskog upravljača jer pruža naizmjenični intenzitet čija frekvencija leži u području propusnosti ljudskog sluha [20Hz: 20KHz].

Ne zaboravite testirati sve svoje izvore svjetlosti kod kuće.

Hvala na čitanju!:)