Saullēkta un saulrieta lampa ar gaismas diodēm: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 11:00

Jūs zināt, ka ziemā ir grūti piecelties, jo ārā ir tumšs un jūsu ķermenis vienkārši nemodīsies nakts vidū. Tātad jūs varat iegādāties modinātāju, kas pamodina jūs ar gaismu. Šīs ierīces nav tik dārgas kā pirms dažiem gadiem, taču lielākā daļa no tām izskatās patiešām neglītas. No otras puses, lielākoties ir arī tumšs, kad pārnāk no darba. Tātad arī lielais saulriets ir pagājis. Ziema šķiet skumja, vai ne? Bet ne šīs pamācības lasītājiem. Tajā ir paskaidrots, kā izveidot saliktu saullēkta un saulrieta lampu, izmantojot picaxe mikrokontrolleru, dažas gaismas diodes un dažas citas detaļas. Gaismas diodes jums var izmaksāt 5-10 eiro atkarībā no kvalitātes, un pārējām detaļām nevajadzētu pārsniegt 20 eiro. Tātad ar mazāk nekā 30 eiro jūs varat izveidot kaut ko patiešām noderīgu un jauku. Un šis pamācība ne tikai izskaidros, kā to atjaunot, bet arī parādīs, kā to mainīt atbilstoši jūsu individuālajām vēlmēm.

1. darbība: lietas, kas mums nepieciešamas

Jums ir nepieciešamas šādas lietas: o12V vai 24V barošanas avots o1 Picaxe 18M (vai jebkurš cits mikrokontrolleris) no https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ oA ligzda 3,5 mm tālruņa ligzdai vai jebkura cita savienojums no seriālā porta ar mikrokontrolleri, lai ieprogrammētu picaxe o1 spiedpogu un 1 pārslēgšanas slēdzi, vai 2 spiedpogas o1 IC7805 ar kondensatoriem, tas pārveido mūs par 12V vai 24V uz 5V, kas mums nepieciešami, lai darbinātu mikrokontrolleru o1 IC ULN2803A, ir Darlingtonas tranzistoru masīvs tiešai lietošanai TTL līmeņa izejās. Alternatīvi izmantojiet 8 atsevišķus Darlingtonas tranzistorus ar piemērotiem rezistoriem, taču tas darbojas arī ar standarta BC547 tranzistoriem. o1 Lieljaudas FET, piemēram, IRF520, vai kāds cits Power-Darlington-tranzistors, piemēram, BD649 o vesela virkne gaismas diodes, dažādas krāsas, piemēram, sarkana, dzeltena, balta, siltibalta, zila un ultravioleta. Lai iegūtu papildinformāciju, izlasiet 4. darbību. o1 10k &-potenciometrs, vēlams ar garu pogu o1 300 &-potenciometrs testēšanas nolūkiem o Daži rezistori, daži kabeļi, tāfele ķēdes izveidošanai un, protams, lodāmurs o Strāvas mērinstruments arī būtu ērts, bet tas nav absolūti nepieciešams Atkarībā no izmantotā barošanas avota jums var būt nepieciešami papildu savienotāji un gaismas diodes korpuss. Es izmantoju akrila plāksni, kuru es piestiprināju pie barošanas avota korpusa. Vecākām datoru pelēm ar D-Sub savienotājiem jūs varētu atrast labu aizstājēju tālruņa ligzdas kabelim, ko izmanto, lai programmētu pikseļu. Pikakses un daudz citu noderīgu lietu var iegādāties šeit: https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/. Pārējā gadījumā pārbaudiet vietējo izplatītāju.

2. darbība: shēmas izkārtojums

ULN2803A ir darlington-masīvs, kas sastāv no 8 atsevišķiem darlington-draiveriem ar piemērotiem rezistoriem ieejas pusē, lai jūs varētu tieši savienot mikrokontrollera izeju ar UNL2803A ieeju. Ja ieeja no mikrokontrollera saņem augstu līmeni (5V), izeja tiks savienota ar GND. Tas nozīmē, ka augsts ievades līmenis iedegs attiecīgo LED sloksni. Katru kanālu var izmantot ar strāvu līdz 500 mA. Standarta īpaši gaišās 5 mm gaismas diodes parasti izmanto 25–30 mA uz sloksni, un pat astoņas no tām uzsvērs FET tikai ar 200–250 mA, tāpēc jūs atradīsities tālu no visiem kritiskajiem punktiem. Jūs pat varētu padomāt par lieljaudas 5W gaismas diodes izmantošanu modināšanas gaismai. Tie parasti izmanto 350 mA pie 12 V sprieguma, un to var vadīt arī šis masīvs. Spiedpoga "S1" ir mikrokontrollera atiestatīšanas poga. Slēdzis "S2" ir saulrieta vai rītausmas selektors. Varat arī to aizstāt ar spiedpogu un aktivizēt saulrietu, pārtraucot programmatūru. Potenciometrs R11 darbojas kā ātruma selektors. Mēs izmantojam picaxes ADC spēju nolasīt potenciometra pozīciju un izmantot šo vērtību kā laika grafiku. Attēlā redzama pirmā tāfele, kuru es uzbūvēju ar 7 atsevišķiem tranzistoriem (BC547C) un rezistori, lai tos vadītu. Kad es būvēju ķēdi, man nebija ULN2803, un tagad man trūkst citu daļu. Tāpēc es nolēmu parādīt sākotnējo izkārtojumu, bet arī nodrošināt izkārtojumu ar jauno draiveru masīvu.

3. solis: kā izskatās saulriets?

Novērojot īstu saulrietu, jūs varētu atpazīt, ka gaismas krāsa laika gaitā mainās. No spilgti baltas, kad saule vēl ir aiz apvāršņa, tā mainās uz spilgti dzeltenu, tad uz vidēji oranžu, tad uz tumši sarkanu un pēc tam zemu zilgani baltu mirdzumu, tad ir tumsa. Saulriets būs vissarežģītākā ierīces daļa, jo jūs to skatāties ar pilnu apziņu un mazās kļūdas ir diezgan kaitinošas. Saullēkts galvenokārt ir tā pati programma, kas apgriezta, bet, kad jūs joprojām guļat, kad sākas saullēkts, mums nav pārāk jāuztraucas par krāsām. Un, sākot gulēt saulrietu, jūs, iespējams, nevēlaties sākt ar spožu sauli, bet no rīta ir svarīgi maksimāli izmantot gaismas diodes. Tāpēc ir ērti izmantot dažādas saullēkta un saulrieta secības, taču, protams, jūs varat brīvi pārbaudīt visu, kas jums patīk! Bet šīs atšķirības programmās var novest pie atšķirīgas abu programmu gaismas diožu izvēles.

4. solis: gaismas diožu izvēle un rezistoru aprēķināšana

Gaismas diožu izvēle ir šīs pamācības radošā daļa. Tātad šāds teksts ir tikai ieteikumi no manis jums. Jūtieties brīvi mainīt un mainīt tos, es jums pastāstīšu, kā to izdarīt. Krāsas: Ir grūti vienmērīgi ieslēgt vai izslēgt sloksni ar pilnīgi jaunas krāsas gaismas diodēm. Tāpēc mans ieteikums ir tāds, ka katrā sloksnē ir visu krāsu gaismas diodes, bet mainīgā daudzumā. Ja iedomājamies saulrietu otrādi, pirmajā joslā būtu daudz sarkanu gaismas diodes un varbūt viena balta, zila un UV. Pieņemsim, ka 5 sarkani, 2 dzelteni, 1 silti balti un 1 UV. Ja vēlaties, vienu no sarkanajām vai dzeltenajām gaismas diodēm varat nomainīt pret oranžu (2. shēma shēmā) Nākamajā gaišākajā joslā ir dažas sarkanas, kas aizstātas ar dzeltenām. Pieņemsim, ka 2 sarkani, 5 dzelteni un 2 silti balti (shematiski 3. sloksne) Nākamajās sloksnēs vēl dažas sarkanas tiks aizstātas ar dzeltenām vai pat baltām. Teiksim, 1 sarkans, 1 dzeltens, 4 silti balts un 1 zils. (shematiski 4. josla) Nākamā sloksne var sastāvēt no 3 auksti baltas, 2 siltas baltas un 1 zilas gaismas diodes. (5. sloksne) Līdz šim būtu četras saulrieta sloksnes. Saullēktam mēs varētu izmantot atlikušās trīs sloksnes ar galvenokārt auksti baltām un zilām gaismas diodēm. Ja jūs savienojat septīto un astoto ieeju, jūs varētu arī izmantot 4 sloksnes saullēktam vai piešķirt saulrietam piekto joslu, kā vēlaties. Jūs, iespējams, pamanījāt, ka sloksnēs, kurās ir sarkanas gaismas diodes, ir vairāk gaismas diodes vienā joslā nekā tīri baltās. To izraisa sarkanā un baltā gaismas diodes minimālā sprieguma atšķirība. Tā kā gaismas diodes ir patiešām spilgtas un pat to aptumšošana līdz 1% ir diezgan daudz, es aprēķināju 1. sloksni ar 3 sarkanām, 2 dzeltenām un silta balta gaismas diodēm. tikai 5 mA strāva. Tas padara šo sloksni ne tik spilgtu kā pārējās un tāpēc ir piemērots pēdējam saulrieta mājienam. Bet man pēdējā mirklī vajadzēja arī piešķirt šai sloksnei UV-LED. Kā aprēķināt gaismas diodes un rezistorus: Gaismas diodēm ir nepieciešams zināms spriegums, un pat darlington-masīvs izmanto 0,7 V uz vienu kanālu saviem mērķiem., tāpēc rezistora aprēķināšana ir ļoti vienkārša. FET praktiski neizraisa sprieguma zudumus mūsu vajadzībām. Pieņemsim, ka mēs strādājam ar 24 V spriegumu no barošanas avota. No šī sprieguma mēs atņemam visus nominālos spriegumus gaismas diodēm un 0,7 V masīvam. Atlikušais ir jāizmanto rezistoram pie noteiktās strāvas. Apskatīsim piemēru: pirmā sloksne: 5 sarkanas, 2 dzeltenas, 1 silta balta un 1 uv gaismas diode. Viena sarkana gaismas diode aizņem 2,1 V, tāpēc piecas no tām aizņem 10,5 V. Viena dzeltena gaismas diode aizņem arī 2,1 V, tātad divas no tām - 4,2 V. Baltais gaismas diode aizņem 3,6 V, UV gaismas diode - 3,3 V un masīvs - 0,7 V. Tas padara 24V -10,5V - 4,2 V - 3,6 V - 3.3V - 0.7V = 1.7V, kas jāizmanto kādam rezistoram. Jūs noteikti zināt Ohma likumu: R = U/I. Tātad rezistoram, kas izmanto 1,7 V pie 25 mA, ir vērtība 1,7 V/0,025 A = 68 omi, kas ir pieejams elektroniskajos veikalos. Lai aprēķinātu rezistora izmantoto jaudu, vienkārši aprēķiniet P = U * I, tas nozīmē, ka P = 1,7V * 0,025A = 0,0425 W. Tātad šim nolūkam pietiek ar nelielu 0,25 W rezistoru. Ja izmantojat lielākas strāvas vai vēlaties rezistorā sadedzināt vairāk voltu, iespējams, būs jāizmanto lielāks! Tas ir iemesls, kāpēc jūs varētu darbināt tikai 6 augstspriegumu patērējošas baltas gaismas diodes ar 24 V spriegumu. Bet ne visas gaismas diodes patiešām ir vienādas, var būt lielas atšķirības sprieguma zudumos no LED uz LED. Tātad mēs izmantojam otro potenciometru (300?) Un strāvas mērītāju, lai noregulētu katras sloksnes strāvu vēlamajā līmenī (25 mA) gala ķēdē. Tad mēs izmērām rezistora vērtību, un tam vajadzētu kaut ko dot ap aprēķināto vērtību. Ja rezultāts ir kaut kas starp diviem veidiem, izvēlieties nākamo augstāko vērtību, ja vēlaties, lai sloksne būtu nedaudz tumšāka, vai nākamā mazākā vērtība, lai sloksne būtu nedaudz gaišāka. Es uzstādīju gaismas diodes akrila stikla plāksnē, kuru piestiprināju pie barošanas avota korpusa. Akrila stiklu var viegli urbt un saliekt, ja krāsnī uzkarsē līdz aptuveni 100 ° C. Kā redzams attēlos, es šim displejam pievienoju arī saullēkta - saulrieta izvēles slēdzi. Potenciometrs un atiestatīšanas poga atrodas uz shēmas plates.

5. darbība: programmatūras pielāgošana

Pikses ir ļoti viegli programmējamas ar dažiem pārdevēja pamata dialektiem. Redaktors un programmatūra ir bez maksas. Protams, to varētu ieprogrammēt arī montētājā tukšiem PIC vai Atmel AVR, taču tas bija viens no maniem pirmajiem projektiem pēc piksīšu pārbaudes. Pa to laiku es strādāju pie labākas versijas ar vairākiem PWM uz AVR. Pikraksi ir ļoti labi iesācējiem, jo prasības aparatūrai ir ļoti vienkāršas un pamatvalodu ir viegli iemācīties. Ar mazāk nekā 30 € jūs varat sākt iepazīt brīnišķīgo mikrokontrolleru pasauli. Šīs lētās mikroshēmas (18M) trūkums ir ierobežota operatīvā atmiņa. Ja izvēlējāties citas funkcijas vai pievienojat pikseļu citādi, iespējams, būs jāpielāgo programma. Bet noteikti jums būs jāpielāgo pārejas starp atsevišķām sloksnēm. Kā redzams sarakstā, mainīgais w6 (vārdu mainīgais) darbojas kā mainīgais un kā PWM parametrs. Ar izvēlēto 4 kHz PWM frekvenci 1% līdz 99% darba laika vērtības ir attiecīgi no 10 līdz 990. Veicot aprēķinus, mēs iegūstam gandrīz eksponenciālu LED spilgtuma samazināšanos vai palielināšanos. Tas ir optimāli, ja jūs kontrolējat gaismas diodes ar PWM. Ieslēdzot vai izslēdzot vienu sloksni, programmatūra to kompensē, mainot PWM vērtību. Piemēram, apskatīsim saulrietu. Sākotnēji izejas 0, 4 un 5 tiek pārslēgtas augstu, tas nozīmē, ka attiecīgās sloksnes tiek ieslēgtas caur ULN2803A. Tad cilpa samazina spilgtumu, līdz mainīgais w6 ir mazāks par 700. Šajā brīdī pin0 tiek pārslēgts uz zemu un pin2 tiek pārslēgts uz augstu. Jaunā w6 vērtība ir iestatīta uz 900. Tas nozīmē, ka lampa ar 0, 4 un 5 sloksnēm PWM līmenī 700 ir gandrīz tikpat spoža kā lampa ar 2., 4. un 5. joslu PWM līmenī 800. Lai uzzinātu šīs vērtības jums ir jāpārbauda un jāizmēģina dažas dažādas vērtības. Centieties palikt kaut kur pa vidu, jo, pārāk mazinot lampu pirmajā cilpā, otrajā cilpā jūs nevarat daudz nopelnīt. Tas samazinās krāsas maiņas efektu. Lai pielāgotu PWM iestatījumus, es izmantoju apakšprogrammu, kas arī izmanto w5 vērtību, lai apturētu programmas darbību. Šajā brīdī spēlē parādās ātrums. Tikai iedarbināšanas laikā potenciometrs tiek pārbaudīts un vērtība tiek saglabāta w5. Soļu skaits katrā programmas ciklā ir fiksēts, bet, mainot w5 vērtību no 750 uz aptuveni 5100, pauze katrā solī mainās no 0,75 s līdz 5 s. Katras cilpas soļu skaitu var arī pielāgot, mainot eksponenciālā de- vai palielinājuma daļu. Bet pārliecinieties, ka neizmantojat mazām daļām, jo mainīgais w6 vienmēr ir vesels skaitlis! Ja jūs izmantotu 99/100 kā daļu un lietotu to vērtībai 10, tad decimāldaļās jūs iegūtu 9,99, bet atkal veselu skaitli 10. Ņemiet vērā arī to, ka w6 nedrīkst pārsniegt 65325! Lai paātrinātu testēšanu, mēģiniet komentēt rindu ar w5 = 5*w5, tas paātrinās programmu par 5 reizes!:-)

6. darbība: uzstādīšana guļamistabā

Es novietoju savu saulrieta lampu uz neliela skapja istabas vienā pusē, lai gaisma spīdētu līdz griestiem. Ar taimera pulksteni es ieslēdzu lampu 20 minūtes pirms modinātāja zvana. Pēc tam lampa automātiski sāk saullēkta programmu un lēnām mani pamodina. Vakarā es aktivizēju taimera pulksteņa miega režīma funkciju un ieslēdzu lampu ar ieslēgtu saulrieta slēdzi. Kad programma ir sākusies, es uzreiz pārslēdzos uz saullēktu uz nākamo rītu. Tad izbaudu savu personīgo saulrietu un drīz aizmiegu.

7. darbība: izmaiņas

Nomainot pārslēgšanas slēdzi ar pogu, jums jāpārslēdzas uz saulrieta daļu, programmā aktivizējot kādu pārtraukumu. Lai mainītu barošanas spriegumu, jums jāpārrēķina atsevišķas LED sloksnes un rezistori, jo ar 12 V jūs varētu vadīt tikai 3 baltas gaismas diodes, un jums ir nepieciešams arī cits rezistors. Risinājums būtu izmantot pastāvīgus strāvas avotus, taču tie var izmaksāt dažus dolārus un regulēšanai izmantot vēl dažus desmitus voltu. Izmantojot 24 V, jūs varētu vadīt daudz gaismas diodes vienā joslā, lai kontrolētu vienādu LED daudzumu ar 12 V barošanu, gaismas diodes ir jāatdala divās sloksnēs, kuras tiek izmantotas paralēli. Katrai no šīm divām sloksnēm ir nepieciešams savs rezistors, un caur šo kanālu uzkrātā strāva ir vairāk nekā dubultojusies. Tātad jūs redzat, ka nav jēgas vadīt visas gaismas diodes par 5 V, kas būtu ērti, bet strāva paceltos līdz neveselīgam līmenim un arī nepieciešamo rezistoru daudzums strauji pieaugtu. Lai izmantotu lieljaudas gaismas diodes ar ULN2803 draiveri, jūs varētu apvienot divus kanālus labākai siltuma pārvaldībai. Vienkārši savienojiet divas ieejas vienā mikrokontrollera tapā un divas izejas vienā lieljaudas LED sloksnē. Un paturiet prātā, ka dažiem lieljaudas LED plankumiem ir sava pastāvīgās strāvas ķēde un tie var nebūt aptumšoti ar PWM elektrolīnijā! Šajā iestatījumā visas detaļas ir tālu no jebkādiem ierobežojumiem. Ja jūs nospiežat lietas uz malu, var rasties termiskas problēmas ar FET vai darlington masīvu. Un, protams, nekad neizmantojiet 230V vai 110V AC, lai vadītu šo ķēdi !!! Mans nākamais solis, kas pārsniedz šo pamācību, ir savienot mikrokontrolleru ar trim aparatūras PWM, lai kontrolētu lieljaudas RGB-Spot.

Tāpēc izklaidējieties un izbaudiet privātā saulrieta un saullēkta privilēģijas.