O lampă de răsărit și apus cu LED-uri: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Știi asta, iarna este greu să te ridici, pentru că este întuneric afară și corpul tău pur și simplu nu se va trezi în toiul nopții. Deci, puteți cumpăra un ceas cu alarmă care vă trezește cu lumină. Aceste dispozitive nu sunt la fel de scumpe ca acum câțiva ani, dar cele mai multe dintre ele arată foarte urât. Pe de altă parte, de cele mai multe ori este întuneric și când vii acasă de la serviciu. Deci, marele apus de soare a dispărut. Iarna pare tristă, nu-i așa? Dar nu pentru cititorii acestui instructabil. Vă explică cum să construiți o lampă combinată de răsărit și apus de la un microcontroler picaxe, câteva LED-uri și alte câteva părți. LED-urile ar putea să coste 5-10 euro în funcție de calitate, iar celelalte părți nu ar trebui să câștige mai mult de 20 de euro. Așadar, cu mai puțin de 30 de euro puteți construi ceva cu adevărat util și plăcut. Și acest instructiv vă va explica nu numai cum să reconstruiți acest lucru, ci vă va arăta și cum să îl modificați în funcție de preferințele dvs. individuale.

Pasul 1: Lucruri de care avem nevoie

Aveți nevoie de aceste lucruri: sursă de alimentare o12V sau 24V o1 Picaxe 18M (sau orice alt microcontroler) de la https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ o priză pentru o mufă de telefon de 3,5 mm sau orice altă conexiune de la portul serial la microcontroler pentru a programa butonul picaxe o1 și 1 comutator, sau 2 butoane o1 IC7805 cu condensatori, aceasta ne convertește 12V sau 24V în 5V de care avem nevoie pentru a opera microcontrolerul o1 IC ULN2803A, este o matrice de tranzistori Darlington pentru utilizarea directă pe ieșirile de nivel TTL. Alternativ, utilizați 8 tranzistori Darlington unici cu rezistențe adecvate, dar funcționează și cu tranzistoarele BC547 standard. o1 FET de mare putere precum IRF520 sau un alt tranzistor Power-Darlington, cum ar fi BD649 o O grămadă întreagă de LED-uri, culori diferite precum roșu, galben, alb, alb cald, albastru și ultraviolet. Citiți pasul 4 pentru informații suplimentare. o1 10k & -potentiometru, de preferat cu un buton lung o1 300 & - potențiometru pentru testare o Unele rezistențe, unele cabluri, o placă pentru a construi circuitul și, bineînțeles, un fier de lipit o Un instrument de măsurare a curenților ar fi, de asemenea, la îndemână, dar nu este absolut necesar În funcție de sursa de alimentare pe care o utilizați, este posibil să aveți nevoie de conectori suplimentari și o carcasă pentru LED-uri. Am folosit o placă acrilică pe care am fixat-o pe carcasa sursei de alimentare. În mouse-urile mai vechi de computer cu conectori D-Sub s-ar putea să găsiți un bun substitut pentru cablul mufei telefonice folosit pentru a programa picaxe. Picaxes și multe alte lucruri utile ar putea fi cumpărate aici: https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ Pentru restul, verificați dealerul local.

Pasul 2: Structura circuitului

ULN2803A este o gamă darlington, formată din 8 drivere darlington individuale cu rezistențe adecvate pe partea de intrare, astfel încât să puteți conecta direct ieșirea de la microcontroler la intrarea UNL2803A. Dacă intrarea primește un nivel ridicat (5V) de la microcontroler, atunci ieșirea va fi conectată la GND. Aceasta înseamnă că o intrare mare va aprinde banda LED respectivă. Fiecare canal poate fi utilizat cu un curent de până la 500 mA. LED-urile ultrabright standard de 5 mm folosesc în mod normal 25-30 mA pe bandă și chiar opt dintre ele vor stresa FET doar cu 200-250 mA, astfel încât să fie departe de orice punct critic. S-ar putea chiar să vă gândiți să utilizați LED-uri de 5W de mare putere pentru lumina de trezire. De obicei utilizează 350mA la 12V și ar putea fi, de asemenea, acționate de această matrice. Butonul "S1" este butonul de resetare pentru microcontroler. Comutatorul "S2" este selectorul apusului sau al zorilor. Puteți, de asemenea, să-l înlocuiți cu un buton și să activați apusul de soare printr-o întrerupere în software. Potențiometrul R11 acționează ca un selector pentru viteză. Folosim capacitatea picaxes ADC pentru a citi poziția potențiometrului și pentru a utiliza această valoare ca scară de timp. Nu aveam ULN2803 în momentul în care construiam circuitul și acum îmi lipsesc alte părți. Așa că am decis să vă arăt aspectul original, dar să ofer și aspectul cu noua matrice de drivere.

Pasul 3: Cum arată Sunset?

Când observați un apus real, s-ar putea să recunoașteți că culoarea luminii se schimbă în timp. De la un alb strălucitor când soarele este încă deasupra orizontului, acesta se transformă într-un galben strălucitor, apoi într-un portocaliu mediu, apoi într-un roșu închis și, după aceea, o strălucire albă albăstrui scăzută, apoi există întuneric. Apusul va fi cea mai dificilă parte a dispozitivului, deoarece îl urmăriți cu conștiință deplină și greșelile mici sunt destul de enervante. Răsăritul soarelui este în principal același program inversat, dar întrucât sunteți încă adormit când începe răsăritul soarelui, nu trebuie să ne îngrijorăm prea mult cu privire la culori. Și începând apusul soarelui când vă așezați, este posibil să nu doriți să începeți cu soare puternic, dar dimineața este important să profitați la maximum de LED-uri. Deci, este convenabil să aveți secvențe diferite pentru răsărit și apus, dar sunteți liber să testați orice vă place, desigur! Dar aceste diferențe în programe ne-ar putea conduce la o selecție diferită de LED-uri pentru ambele programe.

Pasul 4: Selectarea LED-urilor și calcularea rezistențelor

Selectarea LED-urilor este partea creativă a acestui instructable. Așadar, textul următor este doar o sugestie de la mine. Simțiți-vă liber să le modificați și să le schimbați, vă voi spune cum să faceți acest lucru. Așadar, recomandarea mea este ca fiecare bandă să conțină LED-uri de toate culorile, dar în cantități variabile. Dacă ne imaginăm apusul soarelui invers, prima bandă ar conține o mulțime de LED-uri roșii și poate unul alb, unul albastru și unul UV. Deci, să spunem 5 roșii, 2 galbene, 1 alb cald și 1 UV. Dacă doriți, ați putea înlocui unul dintre LED-urile roșii sau galbene cu unul portocaliu (Banda 2 din schemă) Următoarea bandă mai strălucitoare ar avea apoi câteva roșii înlocuite cu cele galbene. Să presupunem că 2 roșii, 5 galbene și 2 albe calde (banda 3 în schemă) În următoarele benzi câteva alte roșii vor fi înlocuite cu galbene sau chiar albe. Să spunem 1 roșu, 1 galben, 4 alb cald și 1 albastru. (banda 4 în schemă) Următoarea bandă poate consta din 3 LED-uri albe reci, 2 albe calde și 1 albastre. (banda 5) Acestea ar fi patru benzi pentru apusul soarelui până acum. Pentru Sunrise am putea folosi cele trei benzi rămase cu LED-uri albe și albastre rece. Dacă conectați a 7-a și a 8-a intrare împreună, puteți folosi și 4 benzi pentru răsăritul soarelui sau puteți da apusului o a cincea bandă, așa cum doriți. Este posibil să fi observat că benzile care conțin LED-uri roșii au mai multe LED-uri pe bandă decât cele albe pure. Acest lucru este cauzat de diferența de tensiune minimă pentru LED-urile roșii și albe. Deoarece LED-urile sunt cu adevărat luminoase și chiar diminuarea lor până la 1% este destul de mult, am calculat banda 1 cu 3 roșii, 2 galbene și un LED alb cald. doar 5mA de curent. Acest lucru face ca această bandă să nu fie la fel de strălucitoare ca celelalte și, prin urmare, potrivită pentru ultimul indiciu de apus. Dar ar fi trebuit să dau acestei benzi și un LED UV, pentru ultima privire. Cum se calculează LED-urile și rezistențele: LED-urile au nevoie de o anumită tensiune pentru a funcționa și chiar darlington-array folosește 0,7V pe canal pentru propriul scop, deci calculul rezistenței este foarte simplu. FET practic nu cauzează pierderi de tensiune în scopurile noastre. Să presupunem că funcționăm la 24V de la sursa de alimentare. Din această tensiune scădem toate tensiunile nominale pentru LED-uri și 0,7V pentru matrice. Ceea ce rămâne trebuie utilizat de rezistor la curentul dat. Să vedem un exemplu: prima bandă: 5 roșu, 2 galben, 1 alb cald și 1 uv LED. Un LED roșu ia 2,1 V, deci cinci dintre ele iau 10,5 V. Un LED galben are, de asemenea, 2.1V, deci doi dintre ei iau 4.2V. LED-ul alb ia 3.6V, LED-ul UV ia 3.3V și matricea 0.7V. Aceasta face 24V -10.5V - 4.2V - 3.6V - 3,3V - 0,7V = 1,7V care trebuie utilizat de un rezistor. Cu siguranță știți legea lui Ohm: R = U / I. Deci, un rezistor care utilizează 1,7V la 25mA are o valoare de 1,7V / 0,025A = 68 Ohm, care este disponibil în magazinele electronice. Pentru a calcula puterea utilizată de rezistor, calculați P = U * I, aceasta înseamnă P = 1,7V * 0,025A = 0,0425 W. Deci, un rezistor mic de 0,25 W este suficient în acest scop. Dacă utilizați curenți mai mari sau doriți să ardeți mai mult volt în rezistor, este posibil să trebuiască să utilizați unul mai mare! Acesta este motivul pentru care ați putea opera doar 6 LED-uri albe consumatoare de înaltă tensiune pe 24 V. Dar nu toate LED-urile sunt într-adevăr la fel, ar putea exista diferențe mari în pierderea de tensiune de la LED la LED. Deci, folosim al doilea potențiometru (300?) Și un contor de curent pentru a regla curentul fiecărei benzi la nivelul dorit (25mA) în circuitul final. Apoi măsurăm valoarea rezistenței și acest lucru ar trebui să ne ofere ceva în jurul valorii calculate. Dacă rezultatul este ceva între două tipuri, alegeți următoarea valoare mai mare dacă doriți ca banda să fie puțin mai întunecată sau următoarea valoare inferioară pentru ca banda să fie puțin mai strălucitoare. Am instalat LED-urile într-o placă de sticlă acrilică pe care am fixat-o pe carcasa sursei de alimentare. Sticla acrilică poate fi ușor găurită și îndoită dacă este încălzită la aproximativ 100 ° C în cuptor. După cum puteți vedea pe imagini, am adăugat și comutatorul de selecție răsărit - apus la acest afișaj. Potențiometrul și butonul de resetare se află pe placa de circuit.

Pasul 5: Reglarea software-ului

Picaxurile sunt foarte ușor de programat de către un dialect de bază de la furnizor. Editorul și software-ul sunt gratuite. Desigur, s-ar putea programa acest lucru și în asamblare pentru PIC-uri goale sau pentru AVR-urile Atmel, dar acesta a fost unul dintre primele mele proiecte după ce am testat picaxurile. Între timp lucrez la o versiune mai bună cu mai multe PWM-uri pe un AVR. Picaxurile sunt foarte bune pentru începători, deoarece cerințele hardware sunt foarte simple, iar limba de bază este ușor de învățat. Cu mai puțin de 30 EUR puteți începe să explorați minunata lume a microcontrolerelor. Dezavantajul acestui cip ieftin (18M) este memoria RAM limitată. Dacă alegeți alte caracteristici sau conectați picaxe diferit, poate fi necesar să reglați programul. Dar cu siguranță va trebui să faceți ajustări la tranzițiile dintre benzile individuale. După cum puteți vedea în listă, variabila w6 (o variabilă de cuvânt) acționează ca o contra-variabilă și ca parametru pentru PWM. Cu frecvența PWM aleasă de 4 kHz, valorile pentru 1% până la 99% timp de funcționare sunt de la 10 la 990 respectiv. Cu calculele în buclă obținem o scădere sau o creștere aproape exponențială a luminozității LED-urilor. Acesta este optimul atunci când controlați LED-urile cu PWM. La pornirea sau oprirea unei benzi, aceasta este compensată de software prin schimbarea valorii PWM. De exemplu, să ne uităm la apusul soarelui. Inițial, ieșirile 0, 4 și 5 sunt comutate sus, ceea ce înseamnă că benzile respective sunt pornite prin ULN2803A. Apoi bucla a redus luminozitatea până când variabila din w6 este mai mică de 700. În acest moment pin0 este comutat scăzut și pin2 este comutat ridicat. Noua valoare a w6 este setată la 900. Aceasta înseamnă că lampa cu benzile 0, 4 și 5 la nivelul PWM 700 este aproape la fel de strălucitoare ca lampa cu benzile 2, 4 și 5 la nivelul PWM 800. Pentru a afla aceste valori trebuie să le testați și să încercați câteva valori diferite. Încercați să rămâneți undeva la mijloc, deoarece atunci când diminuați prea mult lampa în prima buclă, nu puteți face mult în a doua buclă. Acest lucru va reduce efectul de schimbare a culorii. Pentru a regla setările PWM, am folosit un subrutină care folosește și valoarea w5 pentru a întrerupe programul. În acest moment, viteza vine în joc. Doar în timpul pornirii potențiometrul este verificat și valoarea este stocată în w5. Numărul de pași din fiecare buclă a programului este fix, dar schimbând valoarea w5 de la 750 la aproximativ 5100, pauza în fiecare pas se schimbă de la 0,75s la 5s. Numărul de pași din fiecare buclă ar putea fi, de asemenea, ajustat prin schimbarea fracției pentru de- sau creștere exponențială. Dar asigurați-vă că nu folosiți fracțiile mici, deoarece variabila w6 este întotdeauna un număr întreg! Dacă ați folosi 99/100 ca fracție și l-ați aplica la o valoare de 10, aceasta ar da 9,99 în zecimale, dar din nou 10 în numere întregi. Rețineți, de asemenea, că w6 nu poate depăși 65325! Pentru a accelera testarea, încercați să comentați linia cu w5 = 5 * w5, acest lucru va accelera programul cu un factor de 5!:-)

Pasul 6: Instalare în dormitor

Mi-am așezat lampa de apus pe un dulap mic, pe o parte a camerei, astfel încât lumina să strălucească până în tavan. Cu un ceas cu temporizator, pornesc lampa cu 20 de minute înainte de a suna alarma. Lampa pornește automat programul de răsărit și mă trezește încet. Seara, activez funcția sleep-timer-timer a temporizatorului și pornesc lampa cu comutatorul apusului de soare. După ce programul a început, mă întorc imediat la răsărit, pentru a doua zi dimineață. Apoi mă bucur de apusul meu personal și în curând adorm.

Pasul 7: Modificări

Când înlocuiți comutatorul de comutare cu un buton, trebuie să treceți la partea de apăsare activând o întrerupere în program. Pentru a schimba tensiunea de alimentare, trebuie să recalculați benzile de LED-uri individuale și rezistențele, deoarece cu 12V puteți conduce doar 3 LED-uri albe și aveți nevoie și de un rezistor diferit. O soluție ar fi să folosiți surse de curent constante, dar acestea ar putea să vă coste câțiva dolari și să utilizați încă câteva zeci de volt pentru reglare. Cu 24V puteți conduce o mulțime de LED-uri într-o singură bandă, pentru a controla aceeași cantitate de LED-uri cu alimentare de 12V, LED-urile trebuie separate în două benzi care sunt utilizate paralel. Fiecare dintre aceste două benzi are nevoie de propriul rezistor și curentul acumulat prin acest canal s-a dublat mai mult. Deci, vedeți, nu are sens să conduceți toate LED-urile cu 5V, ceea ce ar fi convenabil, dar curentul ar crește la un nivel nesănătos și cantitatea de rezistențe necesare ar crește, de asemenea. Pentru a utiliza LED-uri de mare putere cu driverul ULN2803, puteți combina două canale pentru un management termic mai bun. Conectați doar două intrări împreună pe un pin cu microcontroler și două ieșiri pe o bandă LED de mare putere. Și rețineți, că unele spoturi LED de mare putere vin cu propriul lor circuit de curent constant și s-ar putea să nu fie estompate de PWM în linia de alimentare! În această configurație, toate părțile sunt departe de orice limite. Dacă împingeți lucrurile la margine, s-ar putea să aveți probleme termice cu FET sau matricea darlington. Și, desigur, nu folosiți niciodată 230V AC sau 110V AC pentru a conduce acest circuit !!! Următorul meu pas dincolo de acest instructable este să conectez un microcontroler cu trei PWM hardware pentru a controla un RGB-Spot de mare putere.

Deci, distrează-te și bucură-te de privilegiul apusului și răsăritului tău individual.