UVLamp - SRO2003: 9 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Salut!

Astăzi vă voi prezenta realizarea unei lămpi cu LED UV. Soția mea este un designer de bijuterii în lut polimeric și folosește adesea rășină pentru a-și crea creațiile. În principiu, folosește o rășină clasică care pur și simplu se polimerizează în aer liber, funcționează bine, dar este suficient de lungă pentru a deveni solidă (aproximativ 2 zile). Dar recent a descoperit o rășină care polimerizează datorită luminii UV, este suficient să expuneți obiectul rășinat la o sursă de raze UV pentru o perioadă scurtă de timp pentru a face rășina solidă. Când a comandat rășina, a ezitat să cumpere o lampă (nu costă mult …), dar am oprit-o imediat spunând: AM LED-uri UV! NU STIU CU CE SA FAC, POT FACE LAMPA TA !!! (da, uneori reacționez puțin prea repede când vine vorba de electronică …;))

Așa că aici încerc să fac o lampă cu ceea ce am în fundul sertarului meu …

Pasul 1: Obligații

- Lumina emisă de lampă trebuie să fie cât mai omogenă, lampa ar trebui să lumineze întregul obiect care va fi plasat dedesubt.

- Lampa trebuie să aibă un timp de numărătoare inversă reglabil de cel puțin 1 minut și 30 de secunde

- Lampa trebuie să fie suficient de mare pentru a acoperi obiecte cu diametrul de până la 6 cm, dar nu trebuie să fie prea voluminoasă.

- Lampa trebuie să poată fi ușor deplasată.

- Lampa trebuie alimentată de o sursă de alimentare „sigură” (baterie / adaptor)

Pasul 2: Instrumente și componente electronice

Componente electronice:

- 1 microcip PIC 16F628A

- 2 butoane de comutare momentane

- 2 tranzistori BS170

- 1 tranzistor 2N2222

- Afișaj numeric cu 2 cifre

- 1 LED roșu de 5 mm

- 17 LED UV 5mm

- 8 rezistențe de 150 ohmi

- 17 rezistențe 68 ohm

- 2 rezistențe de 10 Kohm

- 1 rezistor 220 ohm

- 1 sonerie

- 2 plăci PCB

- sârmă de ambalare (de exemplu: 30 AWG)

Alte componente:

- 8 distanțieri

- niște șuruburi

- 1 capac din tub pvc (100mm)

- 1 manșon de țeavă din pvc (100mm)

- tuburi termocontractabile

Instrumente:

- un burghiu

- fier de lipit - sârmă de sudură

- un programator pentru a injecta codul într-un Microchip 16F628 (de exemplu, PICkit 2)

Vă sfătuiesc să utilizați Microchip MPLAB IDE (freeware) dacă doriți să modificați codul, dar veți avea nevoie și de CCS Compiler (shareware). De asemenea, puteți utiliza un alt compilator, dar veți avea nevoie de multe modificări în program. Dar vă voi oferi. Fișier HEX, astfel încât să îl puteți injecta direct în microcontroler.

Pasul 3: Schematic

Iată schema creată cu CADENCE Capture CIS Lite. Explicația rolului componentelor:

- 16F628A: microcontroler care gestionează intrările / ieșirile și timpul pentru numărătoarea inversă

- SW1: butonul de setare a temporizatorului - SW2: butonul de lansare

- FND1 și FND2: afișaje numerice cifrate pentru a indica timpul de numărătoare inversă

- U1 și U2: tranzistoare de putere pentru afișaje numerice cifrate (multiplexare)

- Q1: tranzistor de putere la alimentare cu leduri UV

- D2 la D18: leduri UV

- D1: LED de stare, se aprinde când ledurile UV sunt aprinse

- LS1: buzzer care emite un sunet la numărătoarea inversă

Pasul 4: Calcule și Prototipuri pe Breadboard

Să asamblăm componentele pe o placă de calcul conform schemei de mai sus și să programăm microcontrolerul!

Am împărțit sistemul în mai multe părți înainte de a asambla întregul: - o piesă pentru leduri UV

- o parte pentru gestionarea afișajului

- o parte pentru gestionarea butoanelor și a indicatoarelor luminoase / sonore

Pentru fiecare parte am calculat valorile diferitelor componente și apoi am verificat funcționarea corectă a acestora pe panou.

Partea LED-urilor UV: Ledurile sunt conectate la Vcc (+ 5V) pe anodii lor prin intermediul rezistențelor și sunt conectate la GND pe catodii lor prin tranzistorul Q1 (2N2222).

Pentru această parte este pur și simplu necesar să se calculeze rezistența de bază necesară pentru ca tranzistorul să aibă un curent suficient pentru a-l satura corect. Am ales să alimentez ledurile UV cu un curent de 20mA pentru fiecare dintre ele. Există 17 leduri, deci va exista un curent total de 17 * 20mA = 340mA care va traversa tranzistorul de la colector la emițător.

Iată diferitele valori utile din documentația tehnică pentru a face calculele: Betamin = 30 Vcesat = 1V (aprox.) Vbesat = 0,6V

Cunoscând valoarea curentului pe colectorul tranzistorului și pe cel al Betaminului putem deduce din acesta curentul minim pe care îl aveți pe baza tranzistorului astfel încât să fie saturat: Ibmin = Ic / Betamin Ibmin = 340mA / 30 Ibmin = 11,33mA

Luăm un coeficient K = 2 pentru a ne asigura că tranzistorul este saturat:

Ibsat = Ibmin * 2

Ibsat = 22,33mA

Acum să calculăm valoarea rezistorului de bază pentru tranzistor:

Rb = (Vcc-Vbesat) / Ibsat

Rb = (5-0,6) / 22,33mA

Rb = 200 ohm

Am ales o valoare standard din seria E12: Rb = 220 ohm În principiu ar fi trebuit să aleg un rezistor cu o valoare normalizată egală sau mai mică de 200 ohm, dar nu am mai avut prea multe opțiuni în ceea ce privește valorile pentru rezistențe, așa că am luat cea mai apropiată valoare.

Partea de gestionare a afișajului:

Calculul rezistenței de limitare a curentului pentru segmente de afișare:

Iată diferitele valori utile din documentația tehnică (afișarea cifrelor și tranzistorul BS170) pentru a face calculele:

Vf = 2V

Dacă = 20mA

Calculul valorii limită curente:

R = Vcc-Vf / If

R = 5-2 / 20mA

R = 150 ohm

Aleg o valoare standard din seria E12: R = 150 ohm

Managementul multiplexării:

Am ales să folosesc tehnica de afișare multiplexată pentru a limita numărul de fire necesare pentru a controla caracterele de pe afișaje. Există un afișaj care corespunde cifrei zecilor și un alt afișaj care corespunde cifrei unităților. Această tehnică este destul de simplă de implementat, iată cum funcționează (de exemplu: pentru a afișa numărul 27)

1 - microcontrolerul trimite semnale pe 7 ieșiri corespunzătoare caracterului care trebuie afișat pentru cifra zecilor (cifra 2) 2 - microcontrolerul activează tranzistorul care furnizează afișajul care corespunde zecilor 3 - o întârziere de 2ms trece 4 - microcontrolerul dezactivează tranzistorul care furnizează afișajul care corespunde zecilor 5 - microcontrolerul trimite semnale pe 7 ieșiri corespunzătoare caracterului care trebuie afișat pentru cifra unităților (cifra 7) 6 - microcontrolerul activează tranzistorul care alimentează afișajul corespunzător unităților 7 - o întârziere de 2ms trece 8 - microcontrolerul dezactivează tranzistorul care furnizează afișajul corespunzător unităților

Și această secvență se repetă în buclă foarte repede, astfel încât ochiul uman să nu perceapă momentul în care unul dintre afișaje este oprit.

Butoanele și indicatorul luminos / sunet sunt:

Există foarte puține teste hardware și chiar mai puține calcule pentru această parte.

Se calculează că rezistența de limitare a curentului pentru ledul de stare: R = Vcc-Vf / Dacă R = 5-2 / 20mA R = 150 ohm

Aleg o valoare standard din seria E12: R = 150 ohm

Pentru butoane, am verificat pur și simplu că am putut detecta apăsarea datorită microcontrolerului și a crește numărul de apăsări pe afișaje. De asemenea, am testat activarea buzzerului pentru a vedea dacă funcționează corect.

Să vedem cum sunt gestionate toate acestea cu programul …

Pasul 5: Programul

Programul este scris în limbaj C cu MPLAB IDE și codul este compilat cu CCS C Compiler.

Codul este complet comentat și destul de simplu de înțeles Vă las să descărcați sursele dacă doriți să știți cum funcționează sau dacă doriți să îl modificați.

Singurul lucru puțin complicat este poate gestionarea numărătoare inversă cu cronometrul microcontrolerului, voi încerca să explic suficient de repede principiul:

O funcție specială este numită la fiecare 2 ms de microcontroler, aceasta este funcția numită RTCC_isr () din program. Această funcție gestionează multiplexarea afișajului și, de asemenea, gestionarea numărătoarea inversă. Afișajele la fiecare 2 ms sunt actualizate așa cum s-a explicat mai sus și, în același timp, funcția TimeManagment este, de asemenea, numită la fiecare 2 ms și gestionează valoarea inversă.

În bucla principală a programului există pur și simplu gestionarea butoanelor, în această funcție există setarea valorii numărului invers și a butonului pentru a porni iluminarea LED-urilor UV și numărătoarea inversă.

Vedeți mai jos un fișier zip al proiectului MPLAB:

Pasul 6: lipire și asamblare

Am distribuit întregul sistem pe 2 plăci: o placă suportă rezistențele LED-urilor UV și o altă placă care acceptă toate celelalte componente. Am adăugat apoi distanțieri pentru a suprapune cărțile. Cel mai complicat lucru a fost să lipiți toate conexiunile plăcii superioare, mai ales din cauza afișajelor care necesită o mulțime de fire, chiar și cu sistemul de multiplexare …

Am consolidat conexiunile și firul cu adeziv topit la cald și înveliș termocontractabil pentru a obține cel mai curat rezultat posibil.

Apoi am făcut semne pe capacul din PVC pentru a distribui cât mai bine LED-urile pentru a obține cea mai uniformă lumină posibilă. Apoi am forat găurile cu diametrul LED-urilor, pe poze puteți vedea că sunt mai multe LED-uri în centru este normal deoarece lampa va fi folosită în principal pentru a emite lumină pe obiecte mici.

(Puteți vedea pe imaginile de prezentare de la începutul proiectului că tubul din PVC nu este vopsit ca capacul, este normal că soția mea vrea să o decoreze singură … dacă într-o zi am poze le voi adăuga!)

Și, în cele din urmă, am lipit un conector USB feminin pentru a putea alimenta lampa cu un încărcător de telefon mobil sau o baterie externă, de exemplu (printr-un cablu mascul-mascul pe care îl aveam acasă …)

Am făcut o mulțime de poze în timpul realizării și sunt destul de „vorbesc”.

Pasul 7: Diagrama de funcționare a sistemului

Iată diagrama modului în care funcționează sistemul, nu programul. Este un fel de mini manual de utilizare. Am pus fișierul PDF al diagramei ca atașament.

Pasul 8: Video

Pasul 9: Concluzie

Acesta este sfârșitul acestui proiect pe care l-aș numi „oportunist”, într-adevăr am făcut acest proiect pentru a răspunde unei nevoi imediate, așa că am făcut-o cu echipamentele de recuperare pe care le aveam deja, dar sunt totuși destul de mândru de rezultatul final, mai ales aspectul estetic destul de curat pe care l-am putut obține.

Nu știu dacă stilul meu de scriere va fi corect, deoarece folosesc parțial un traducător automat pentru a merge mai repede și, deoarece nu vorbesc în limba engleză nativ, cred că unele propoziții vor fi probabil ciudate pentru oamenii care scriu perfect engleza. Așadar, mulțumim traducătorului DeepL pentru ajutor;)

Dacă aveți întrebări sau comentarii despre acest proiect, vă rugăm să ne anunțați!