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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:10

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 zaista ružno. S druge strane, većinu vremena je također mračno kada se vratite kući s posla. Tako je i veliki zalazak sunca takođe nestao. Zima izgleda tužno, zar ne? Ali ne za čitatelje ovog uputstva. Objašnjava vam kako izgraditi kombinovanu lampu za izlazak i zalazak sunca od picaxe mikrokontrolera, nekih LED dioda i nekoliko drugih dijelova. LED diode mogu vas koštati 5-10 eura, ovisno o kvaliteti, a ostali dijelovi ne bi trebali koštati 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

Potrebne su vam ove stvari: 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 prekidača ili 2 tipke o1 IC7805 s kondenzatorima, ovo nas pretvara u 12V ili 24V u 5V koje su nam potrebne za rad mikrokontrolera o1 IC ULN2803A, ovo je Darlington tranzistorski niz za direktnu upotrebu na izlazima na nivou TTL. Alternativno, možete koristiti 8 pojedinačnih Darlington-tranzistora s odgovarajućim otpornicima, ali također radi i 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. Pročitajte korak 4 za dodatne informacije. o1 10k & -potenciometar, poželjno s dugim gumbom o1 300 &-potenciometar za potrebe ispitivanja oOni 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 za kućište napajanja. U starijim računalnim mišicama s D-Sub konektorima mogli biste pronaći dobru zamjenu za kabel telefonske utičnice koji se koristi za programiranje pikasea. 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: Raspored kola

ULN2803A je darlington-niz, koji se sastoji od 8 pojedinačnih drajvera drajltona sa odgovarajućim otpornicima na ulaznoj strani tako da možete direktno spojiti izlaz iz mikrokontrolera na ulaz UNL2803A. Ako ulaz dobije visoki nivo (5V) od mikrokontrolera, izlaz će biti spojen na GND. To znači da će visoko na ulazu osvijetliti odgovarajuću LED traku. Svaki kanal se može 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 sa 200-250 mA, tako da ste daleko od kritičnih tačaka. Možda biste čak pomislili da upotrijebite LED diode velike snage 5W za svjetlo za buđenje. Obično koriste 350mA na 12V, a može ih pokrenuti i ovaj niz. Tipka "S1" je tipka za resetiranje mikrokontrolera. Prekidač "S2" je izbornik 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 kola nisam imao ULN2803, a sada mi nedostaju neki drugi dijelovi. Pa sam odlučio da vam pokažem originalni raspored, ali i da mu postavim novi niz upravljačkih programa.

Korak 3: Kako izgleda zalazak sunca?

Kada posmatrate pravi zalazak sunca, mogli biste prepoznati da se boja svjetla mijenja s vremenom. Od jarko bijele boje, dok je sunce još uvijek na horizontu, 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 dosadne. Izlazak sunca je uglavnom isti program obrnut, ali kako još spavate kad počne izlazak sunca, ne moramo previše brinuti o bojama. A započinjući zalazak sunca prilikom polaganja, možda ne biste htjeli početi s jakim suncem, ali ujutro je važno izvući maksimum iz LED dioda. Stoga je zgodno imati različite sekvence za izlazak i zalazak sunca, ali možete testirati sve što vam se sviđa, naravno! Ali ove razlike u programima mogu nas dovesti do drugačijeg izbora LED dioda za oba programa.

Korak 4: Odabir LED dioda i proračun 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. Dakle, moja preporuka je 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 koji bi bili zamijenjeni žutim. Recimo 2 crvene, 5 žutih i 2 toplo bijele (traka 3 u shemi) U sljedećim trakama još nekoliko crvenih će biti zamijenjeno žutim ili čak bijelim. Recimo 1 crvena, 1 žuta, 4 toplo bijela i 1 plava. (traka 4 na 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 bismo mogli koristiti preostale tri trake s uglavnom hladnim bijelim i plavim LED diodama. Ako spojite sedmi i osmi ulaz zajedno, mogli biste koristiti i 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 sa 3 crvene, 2 žute i toplo bijele LED ima samo 5mA struje. Zbog toga ova traka nije tako svijetla kao ostale i stoga je pogodna za posljednji nagovještaj zalaska sunca. Ali trebao sam ovoj traci dati i UV-LED, za posljednji pogled. Kako izračunati LED diode i otpornike: LED-ima je potreban određeni napon za rad, pa čak i niz Darlington koristi 0,7 V po kanalu za vlastite potrebe, pa je izračunavanje otpornika vrlo jednostavno. FET praktično 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 toplo bijela i 1 uv LED. Jedna crvena LED uzima 2,1 V, pa pet od njih uzima 10,5 V. Jedna žuta LED također uzima 2,1 V, tako da dvije od njih uzimaju 4,2 V. Bijela LED troši 3,6 V, UV LED uzima 3,3 V, a niz 0,7 V. Ovo 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 1.7V na 25mA ima vrijednost 1.7V/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 24V. 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 željeni nivo (25mA) u završnom krugu. Zatim mjerimo vrijednost otpornika i to bi nam trebalo dati nešto oko izračunate vrijednosti. Ako je rezultat nešto između dva tipa, 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 se može lako bušiti i savijati ako se u pećnici zagrije na oko 100 ° C. Kao što vidite na slikama, ovom ekranu sam dodao i prekidač za izbor izlaska i zalaska sunca. Potenciometar i tipka za resetiranje nalaze se na ploči.

Korak 5: Podešavanje softvera

Pikakse je vrlo lako programirati nekim osnovnim dijalektom prodavca. Uređivač i softver su besplatni. Naravno, ovo se može 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. Sa manje od 30 € možete započeti istraživanje čudesnog svijeta mikrokontrolera. Nedostatak ovog jeftinog čipa (18M) je ograničena RAM memorija. Ako ste odabrali druge mogućnosti ili drukčije spojili pikaxe, možda ćete morati prilagoditi program. Ali zasigurno ćete morati prilagoditi prijelaze između pojedinačnih traka. Kao što možete vidjeti u popisu, varijabla w6 (varijabla riječi) djeluje kao kontra-varijabla i kao parametar za PWM. S odabranom PWM frekvencijom od 4 kHz vrijednosti za 1% do 99% radnog vremena su 10 do 990. Proračunima u petlji dobivamo gotovo eksponencijalno smanjenje ili povećanje LED svjetline. Ovo je optimalno kada kontrolirate LED sa PWM -om. Prilikom uključivanja ili isključivanja jedne trake, softver to nadoknađuje 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 smanjila 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 sa trakama 0, 4 i 5 na PWM-nivou 700 skoro jednako sjajna kao i lampa sa trakama 2, 4 i 5 na PWM-nivou 800. Da biste saznali ove vrijednosti morate testirati i isprobati neke različite vrijednosti. Pokušajte ostati negdje u sredini, jer kada previše zatamnite lampu u prvoj petlji, u drugoj petlji ne možete mnogo zaraditi. To će smanjiti efekt 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 fiksiran, 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 razlomka za eksponencijalno smanjenje ili povećanje. Ali pazite da ne koristite male razlomke, 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 faktor 5!:-)

Korak 6: Instalacija u spavaćoj sobi

Stavio sam lampu za zalazak sunca na mali ormar s jedne strane sobe tako da svjetlost sija do plafona. Sat sa mjeračem vremena uključujem lampu 20 minuta prije nego što alarm zazvoni. Lampica tada automatski pokreće program izlaska sunca i polako me budi. Uveče aktiviram funkciju tajmera vremena za isključivanje sata sata i palim lampu sa uključenim prekidačem za zalazak sunca. Nakon što je program počeo, odmah se vraćam na izlazak sunca, za sljedeće jutro. Tada uživam u svom ličnom zalasku sunca i uskoro zaspim.

Korak 7: Izmjene

Prilikom zamjene prekidača prekidačem morate se prebaciti na dio zalaska sunca aktiviranjem nekog prekida u programu. Da biste promijenili napon 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. Sa 24V možete pokrenuti mnogo LED dioda u jednoj traci, da biste kontrolirali istu količinu 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 na 5 V, što bi bilo zgodno, ali struja bi se popela na nezdrav nivo, a količina potrebnih otpornika također bi se povećala. Da biste koristili LED diode 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 možda neće zatamniti PWM u dalekovodu! U ovoj postavci svi dijelovi su daleko od bilo kakvih granica. Ako stvari gurnete 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 kola !!! Moj sljedeći korak dalje od ovog uputstva je povezivanje mikrokontrolera sa tri hardverska PWM-a za kontrolu RGB-tačke velike snage.

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