Apgaismotas dāvanas: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Mājās mums ir divas izgaismotas dāvanas, kuras tiek izmantotas Ziemassvētku laikā. Tās ir vienkāršas izgaismotas dāvanas, izmantojot 2 krāsu sarkanzaļu gaismas diodi, kas nejauši maina krāsu, kas izgaist un izgaist. Ierīci darbina 3 voltu pogas šūna. Pēdējais bija šī projekta iemesls, jo, ja dāvanas tiek ieslēgtas ilgāku laiku, akumulators izlādējas ļoti ātri.

Lai novērstu milzīgu pogas bateriju izmantošanu, es izstrādāju savu versiju, izmantojot trīs uzlādējamas AAA baterijas. Šī versija izmanto RGB LED, tāpēc ir iespējama arī zila krāsa, taču tā nebija sākotnējā dizaina sastāvdaļa. Manai versijai ir šādas funkcijas:

• Kontrole 2 tiek prezentēta vienlaikus, izmantojot vienu PIC12F617 mikrokontrolleru. Mikrokontrollera programmatūra tika uzrakstīta JAL programmēšanas valodā.
• Ieslēdziet un izslēdziet dāvanu, izmantojot spiedpogu. Sākotnējā versijā šim nolūkam tika izmantots slēdzis, bet spiedpoga bija vieglāk lietojama.
• Nejauši mainiet dāvanu krāsu, izgaismojot un izbalinot sarkanās un zaļās krāsas.
• Izslēdziet dāvanas, kad akumulatora spriegums nokrītas zem 3,0 voltiem. Tas novērsīs pārlieku uzlādējamo bateriju izlādi.

Pēc vienas krāsas izbalēšanas gaismas diode kādu laiku paliek ieslēgta no 3 līdz 20 sekundēm. Tā kā man joprojām bija neizmantotā zilā gaismas diode, es pievienoju funkciju, ka abas paketes kļūs zilas, kad ieslēgšanas laiks ir tieši 10 sekundes. Tas nenotiek ļoti bieži, jo nejaušais laiks tiek ģenerēts 40 milisekundes taimera ērcēs, kā aprakstīts vēlāk.

1. solis: zināma teorija par izbalēšanu un izbalēšanu, izmantojot impulsa platuma modulāciju

Labākais veids, kā mainīt gaismas diodes spilgtumu, nav mainīt strāvu, kas plūst caur gaismas diodi, bet gan mainīt gaismas diodes ieslēgšanās laiku noteiktā laika intervālā. Šo gaismas diodes spilgtuma kontroles veidu sauc par impulsa platuma modulāciju (PWM), kas internetā ir aprakstīts vairākas reizes, piem. Wikipedia.

PIC un Arduino ir aprīkota ar īpašu PWM aparatūru, kas atvieglo šī PWM signāla ģenerēšanu, taču tiem bieži ir viena izeja, un tāpēc jūs varat kontrolēt tikai vienu gaismas diodi. Šai versijai man bija jākontrolē 5 gaismas diodes (2 sarkanas, 2 zaļas un 1 kombinēta zila), tāpēc PWM bija jādara programmatūrā, izmantojot taimeri, kas ģenerē gan PWM frekvenci, gan PWM darba ciklu.

PIC12F617 ir iebūvēts taimeris ar automātiskās pārlādēšanas iespējām. Tas nozīmē, ka, iestatot taimera atkārtotas ielādes vērtību, tas izmantos šo vērtību katru reizi, kad ir beidzies taimauts, un tāpēc taimeris darbojas atsevišķi noteiktā frekvencē. Tā kā laiks ir svarīgs stabila PWM signāla saņemšanai, taimeris darbojas ar pārtraukumiem, neietekmējot laiku, kas galvenajai programmai nepieciešams, lai kontrolētu un noteiktu gaismas diožu nejaušo savlaicīgo laiku.

PWM frekvencei jābūt pietiekami lielai, lai neredzētu mirgošanu, un tāpēc es izvēlējos PWM frekvenci 100 Hz. Lai izgaismotu un izbalētu, mums ir jāmaina darba cikls un līdz ar to gaismas diodes spilgtums. Es nolēmu izmantot soli pakāpienu 5, lai palielinātu vai samazinātu spilgtumu, lai iegūtu izbalēšanas un izbalēšanas efektu, un tā kā taimeris darba ciklam izmanto diapazonu no 0 līdz 255, taimerim jādarbojas ar 255 / 5 = 51 reizes lielāka par parasto frekvenci vai 5100 Hz. Tā rezultātā taimeris pārtrauc ik pēc 196 mums.

2. solis: mehāniskais darbs

Dāvanu gatavošanai es izmantoju piena balto akrila plastmasu, bet pārējā komplektācijā-MDF. Lai nepieļautu, ka iepakojumā redzat gaismas diodes formu, kad gaismas diode ir ieslēgta, es uzlieku LED virspusē vāku, kas izkliedē gaismu no gaismas diodes. Šis vāks nāca no dažām vecām elektroniskām svecēm, kas man bija, bet jūs varat arī izveidot vāku, izmantojot to pašu akrila plastmasu. Attēlos jūs redzat to, ko es izmantoju kā aprīkojumu un materiālu.

3. solis: elektronika

Shēma parāda nepieciešamās elektroniskās sastāvdaļas. Kā minēts iepriekš, 5 gaismas diodes tiek kontrolētas neatkarīgi, ja zilā gaismas diode ir apvienota. Tā kā PIC nevar vadīt divus gaismas diodes vienā porta tapā, es pievienoju tranzistoru kombinēto zilo gaismas diožu vadīšanai. Elektroniku darbina 3 AAA uzlādējamas baterijas, un to var ieslēgt vai izslēgt, nospiežot atiestatīšanas slēdzi.

Šim projektam jums ir nepieciešami šādi elektroniskie komponenti:

• 1 PIC mikrokontrolleris 12F617 ar ligzdu
• 2 keramikas kondensatori: 2 * 100nF
• Rezistori: 1 * 33k, 1 * 4k7, 2 * 68 omi, 4 * 22 omi
• 2 RGB gaismas diodes, augsts spilgtums
• 1 BC557 tranzistors vai līdzvērtīgs
• 1 spiedpogas slēdzis

Jūs varat izveidot ķēdi uz maizes dēļa un neprasa daudz vietas, kā redzams attēlā. Jums var rasties jautājums, kāpēc rezistoru vērtības maksimālās strāvas kontrolei caur gaismas diodēm ir tik zemas. Tas ir tāpēc, ka zems barošanas spriegums ir 3,6 volti kombinācijā ar sprieguma kritumu, kas piemīt katrai gaismas diodei, kas ir atkarīga no gaismas diodes krāsas, skatiet arī Wikepedia. Rezistora vērtību rezultātā maksimālā strāva ir aptuveni 15 mA uz LED, kur visas sistēmas maksimālā strāva ir aptuveni 30 mA.

4. solis: programmatūra

Programmatūra veic šādus uzdevumus:

Kad ierīce tiek atiestatīta ar spiedpogu, tā ieslēgs ierīci, ja tā bija izslēgta, vai izslēgs ierīci, ja tā bija ieslēgta. Izslēgts nozīmē PIC12F617 ieslēgšanu miega režīmā, kurā tas gandrīz neizmanto enerģiju.

Izveidojiet PWM signālu, lai kontrolētu gaismas diodes spilgtumu. Tas tiek darīts, izmantojot taimeri un pārtraukuma servisa kārtību, kas kontrolē PIC12F617 tapas, kuras savukārt ieslēdz un izslēdz gaismas diodes.

Izgaismojiet un izgaismojiet gaismas diodes un turiet tās ieslēgtas nejauši 3–20 sekundes. Ja nejaušais laiks ir vienāds ar 10 sekundēm, abas gaismas diodes 10 sekundes iedegsies zilā krāsā, pēc tam tiek izmantots parastais sarkanzaļais izbalēšanas un izbalēšanas modelis.

Darbības laikā PIC mērīs barošanas spriegumu, izmantojot iebūvēto analogo-ciparu pārveidotāju (ADC). Kad šis spriegums nokrītas zem 3,0 V, tas izslēgs gaismas diodes un atkal ieslēgs PIC miega režīmā. PIC joprojām varētu labi darboties pie 3,0 V sprieguma, taču nav labi, ja uzlādējamās baterijas ir pilnībā iztukšotas.

Kā minēts iepriekš, PWM signāls tiek izveidots, izmantojot taimeri, kas izmanto pārtraukuma pakalpojumu rutīnu, lai saglabātu stabilu PWM signālu. Gaismas diožu izbalēšanu un izbalēšanu, ieskaitot laiku, kad gaismas diodes ir ieslēgtas, kontrolē galvenā programma. Šī galvenā programma izmanto 40 milisekundes taimera atzīmi, kas iegūta no tā paša taimera, kas rada PWM signālu.

Tā kā šoreiz šim projektam neizmantoju nekādas īpašas JAL bibliotēkas, man bija jāizveido nejaušs ģenerators, izmantojot lineāro atgriezeniskās saites nobīdes reģistru, lai ģenerētu gaismas diodes nejaušu laiku un nejaušu izslēgšanās laiku.

5. solis: gala rezultāts

Ir 2 video, kas parāda starpposma rezultātu. Manai sievai joprojām ir jāmaina kubi par īstām dāvanām. Vienā videoklipā redzams tuvplāns no rezultāta, bet otrā videoklipā tas redzams ar oriģinālo dāvanu, kas noveda pie šī projekta.

Kā domājat, ka esat pabeidzis, parādās jaunas prasības. Mana sieva jautāja, vai gaismas diodes spilgtums var mainīties arī pēc to izbalēšanas. Tas, protams, ir iespējams, jo es izmantoju tikai aptuveni pusi no PIC12F617 programmas atmiņas.

Ir pievienots JAL avota fails un Intel Hex fails PIC programmēšanai. Ja vēlaties izmantot PIC mikrokontrolleru ar JAL - Pascal līdzīgu programmēšanas valodu - apmeklējiet JAL vietni.

Izklaidējieties, padarot šo pamācību un gaidām jūsu reakcijas un rezultātus.