UVLamp - SRO2003: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Zdravo!

Danas ću vam predstaviti realizaciju UV LED lampe. Moja žena je dizajner nakita od polimerne gline i često koristi smolu za izradu svojih kreacija. U principu 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 izložiti smolani objekt izvoru UV zraka na kratko kako bi smola postala čvrsta. Kad je naručila smolu, oklijevala je kupiti svjetiljku (ne košta mnogo …), ali odmah sam je zaustavila rekavši: IMAM UV LED! NE ZNAM ŠTA RADITI, MOGU VAM NAČINITI LAMPU !!! (da, ponekad reagiram malo prebrzo što se tiče elektronike …;))

I zato pokušavam napraviti lampu sa onim što imam u dnu ladice …

Korak 1: Obaveze

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

- Lampa 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

Elektronske komponente:

- 1 mikročip PIC 16F628A

- 2 kratka prekidača

- 2 tranzistora BS170

- 1 tranzistor 2N2222

- dvocifreni numerički prikaz

- 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

- nekoliko vijaka

- 1 kapa od PVC cijevi (100 mm)

- 1 PVC cijevna čaura (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 izmijeniti kôd, ali trebat će vam i CCS kompajler (shareware). Možete koristiti i drugi kompajler, ali će vam trebati mnogo promjena u programu. Ali ja ću vam pružiti. HEX datoteku tako da je možete umetnuti izravno u mikrokontroler.

Korak 3: Shema

Evo sheme stvorene pomoću CADENCE Capture CIS Lite. Objašnjenje uloge komponenti:

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

- SW1: dugme za podešavanje tajmera- SW2: dugme za pokretanje

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

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

- P1: tranzistor za napajanje za uključivanje UV dioda

- D2 do D18: UV diode

- D1: statusna LED, svijetli kada su uključene UV diode

- LS1: zujalica koja emituje zvuk kada je odbrojavanje završeno

Korak 4: Proračuni i prototipiranje na idejnoj ploči

Sastavimo komponente na ploču prema gornjoj shemi i programirajmo mikrokontroler!

Podijelio sam sistem na nekoliko dijelova prije sastavljanja cjeline:- dijela za UV diode

- dio za upravljanje prikazom

- dio za upravljanje tipkama i svjetlosnim/zvučnim indikatorima

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

Dio LED dioda: LED diode su spojene na Vcc (+5V) na svojim anodama preko otpornika i spojene su na GND na njihovim 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 Betamin -a, 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

Biram standardnu vrijednost iz serije E12: Rb = 220 ohmaU principu 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 ekranom:

Proračun otpornika za ograničavanje struje za segmente prikaza:

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

Vf = 2V

Ako je = 20mA

Proračun trenutne granične vrijednosti:

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 ekranima. Postoji prikaz koji odgovara desetci i drugi prikaz koji odgovara znamenci jedinica. Ova tehnika je 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 znamenke (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 koji se prikazuje za znamenku 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 ponavlja u krugu vrlo brzo, tako da ljudsko oko ne opaža trenutak kada je jedan od ekrana isključen.

Dugmad i indikatori svjetla/zvuka su dio:

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

Izračunato je da je trenutni granični otpor za status vodio: 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 ekranima. Takođe sam testirao aktivaciju zujalice da vidim da li radi ispravno.

Pogledajmo kako se sve ovo rješava u programu …

Korak 5: Program

Program je napisan na jeziku C sa MPLAB IDE -om, a kôd je kompajliran pomoću CCS C kompajlera.

Kôd je potpuno komentiran i prilično jednostavan za razumijevanje. 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 ekrana i upravljanjem odbrojavanja. Svakih 2 ms ekrani se ažuriraju kako je gore objašnjeno, a istovremeno se funkcija TimeManagment poziva i svaka 2 ms i upravlja vrijednošću odbrojavanja.

U glavnoj petlji programa nalazi se jednostavno upravljanje tipkama, u ovoj funkciji postoji podešavanje vrijednosti odbrojavanja i tipke za pokretanje paljenja UV LED dioda i odbrojavanja.

U nastavku pogledajte zip datoteku MPLAB projekta:

Korak 6: Lemljenje i montaža

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

Spojeve i žicu konsolidirao sam ljepilom topljenim topljenjem 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 objektima.

(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 mobilne telefone ili vanjskom baterijom, na primjer (preko muško-muškog kabela koji sam imao kod kuće …)

Napravio sam dosta slika tokom realizacije i prilično "pričaju".

Korak 7: Dijagram rada sistema

Evo dijagrama kako sistem funkcioniše, a ne program. To je neka vrsta mini korisničkog priručnika. U prilogu sam stavio PDF datoteku dijagrama.

Korak 8: Video zapis

Korak 9: Zaključak

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

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

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