Twinkle_night_lights: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Αυτό το έργο είναι ένας αυτόματος μετρητής ενεργοποίησης φωτός που ζωντανεύει μετά το σκοτάδι και αλλάζει LED σε δυαδική ακολουθία. Καθώς τα LED είναι ενσύρματα, μπορούν να τοποθετηθούν με οποιαδήποτε σειρά για να επισημάνουν το στοιχείο στο οποίο είναι προσαρτημένα.

Το κύκλωμα έχει σχέδιο PCB το οποίο δημιουργήθηκε στο EagleCAD και κατασκευάστηκε ως OSHpark αν και το κύκλωμα θα μπορούσε να έχει κατασκευαστεί στο Veroboard με εξαρτήματα διαμπερών οπών.

Το κύκλωμα θα χρησιμοποιηθεί στη συνέχεια για να φωτίσει ένα τρισδιάστατο εκτυπωμένο αντικείμενο.

Προμήθειες

EagleCAD

PCB ή Veroboard για τοποθέτηση σε εξαρτήματα οπών.

BlocksCAD

Τρισδιάστατος εκτυπωτής

Διαφανές νήμα

Βήμα 1: Περιγραφή κυκλώματος

Το κύκλωμα αποτελείται από έναν ταλαντωτή κατασκευασμένο με χρήση χρονοδιακόπτη ICM7555 που έχει ρυθμιστεί στη λειτουργία Astable. Η συχνότητα ταλάντωσης μπορεί να ρυθμιστεί με τη χρήση της μεταβλητής αντίστασης 500k δίνοντας ένα εύρος συχνοτήτων από 1,5Hz έως 220Hz, αυτό ελέγχει πόσο γρήγορα αλλάζει η ακολουθία του μετρητή.

Ο έλεγχος φωτός του κυκλώματος επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας ένα LDR σε συνδυασμό με τη μεταβλητή αντίσταση 50k για ρύθμιση ευαισθησίας. Αυτό το δυνητικό διαχωριστικό δίκτυο συνδέεται με τον ακροδέκτη 4 (επαναφορά) του χρονοδιακόπτη και απενεργοποιεί τη λειτουργία του χρονοδιακόπτη όταν η τάση σε αυτό το σημείο είναι <0,7V.

Όταν το LDR εκτίθεται σε έντονο φως η αντίστασή του πέφτει σε R 170R και απουσία φωτός 1.3MR

Επομένως, σε έντονο φως η τάση επαναφοράς είναι 4,8V και ο χρονοδιακόπτης είναι ενεργοποιημένος.

Η έξοδος του ταλαντωτή τροφοδοτείται σε ένα CD4024 (μετρητής κυματισμού επτά σταδίων), εάν κάθε έξοδος είναι συνδεδεμένη με ένα LED. Τα LED χαμηλής τάσης υψηλής απόδοσης συνιστώνται να κάνουν το RED το καταλληλότερο χρώμα, αν και μπορεί να χρησιμοποιηθούν άλλα χρώματα, έχουν την τάση να είναι λιγότερο αποδοτικά.

Το ρεύμα εξόδου του CD4024 σε λειτουργία πηγής είναι της τάξης των 5mA στα 5V, η έξοδος θα σφίγγεται στην τάση LED και το ρεύμα θα είναι σημαντικά μικρότερο από το ονομαστικό, αναιρώντας την ανάγκη για αντίσταση σε σειρά με το LED. Αυτό μειώνει τον αριθμό εξαρτημάτων και απλοποιεί το κύκλωμα.

Όταν ο μετρητής σταματήσει λόγω απουσίας παλμών ρολογιού από το χρονόμετρο, η έξοδος του μετρητή θα παραμείνει σε όποιο αριθμό υπήρχε εκείνη τη στιγμή, αυτό θα μπορούσε να είναι με ή χωρίς τιμή μέτρησης.

Για να διασφαλιστεί ότι η έξοδος του μετρητή είναι πάντα μηδενική όταν σταματά ο χρονοδιακόπτης εφαρμόζεται δυναμική επαναφορά.

Επομένως, όταν ο χρονοδιακόπτης είναι ενεργοποιημένος απουσία φωτός, ο μετρητής είναι ενεργοποιημένος και όταν ο χρονοδιακόπτης είναι απενεργοποιημένος παρουσία φωτός, ο μετρητής επαναφέρεται.

Αυτή η επαναφορά μετρητή παρέχεται από έναν διπλάσιο της τάσης της αντλίας φόρτισης, ο οποίος συνδέεται επίσης με την έξοδο του χρονοδιακόπτη.

Μια αντίσταση έλξης συνδέεται με τον πείρο επαναφοράς του μετρητή και επίσης με την έξοδο της αντλίας φόρτισης, όταν ο χρονοδιακόπτης είναι απενεργοποιημένος, ο μετρητής επαναφέρεται με αυτήν την αντίσταση έλξης.

Μόλις ο χρονοδιακόπτης ξεκινήσει την αντλία φόρτισης, αυξάνεται έως ~ 3V, το οποίο ενεργοποιεί το κανάλι Ν FET, τραβώντας τον πείρο επαναφοράς χαμηλά και ενεργοποιώντας τον μετρητή. Όταν σταματήσει ο μετρητής, το FET απενεργοποιείται και η γραμμή επαναφοράς τραβιέται μέχρι το VCC μέσω της αντίστασης έλξης που επαναφέρει τις εξόδους του μετρητή χαμηλά.

Βήμα 2: Συναρμολόγηση PCB

Η πλειοψηφία των εξαρτημάτων στο PCB ήταν SMD με αντιστάσεις και πυκνωτές 1206 τύπους.

Τα IC τοποθετήθηκαν πρώτα καθώς θα περιστοιχίζονταν από εξαρτήματα και αυτό θα καθιστούσε δυσκολότερη την πρόσβαση στις ακίδες για συγκόλληση.

Στη συνέχεια, οι αντιστάσεις, οι πυκνωτές, οι δίοδοι, τα τρανζίστορ και τέλος οι σύνδεσμοι.

Όπως και με οτιδήποτε, μερικοί απλοί έλεγχοι για να διασφαλίσετε ότι δεν υπάρχουν γέφυρες συγκόλλησης ή ανοιχτά κυκλώματα πριν από τη δοκιμή ενεργοποίησης για να επαληθεύσετε ότι το χρονόμετρο και ο μετρητής λειτουργούν και τα δύο.

Η περαιτέρω συναρμολόγηση θα συνεχιστεί με τα LED όταν έχουμε ένα αντικείμενο να τα συνδέσουμε επίσης.

Τώρα που έχουμε το κύκλωμα φωτισμού, χρειαζόμαστε κάτι για να ανάψει.

Βήμα 3: Επιλογή αντικειμένου

Με αυτό κατά νου, αποφασίστηκε ένα φως νυχτερινής κήπου και ταυτόχρονα πραγματοποιήθηκε μια ψηφοφορία για το καλαμάκι και η πεταλούδα κέρδισε.

Για τους ακόλουθους λόγους:

1: Κάτι που θα δημιουργούσε μια συμμετρική διάταξη LED.

2: Ταιριάζει με την τοποθεσία.

3: Το σχήμα του θα χωρούσε το PCB χωρίς να αποσπά την προσοχή από το αντικείμενο.

4: Το αντικείμενο θα μπορούσε να εκτυπωθεί 3d.

Βήμα 4: Σχεδιασμός αντικειμένων

Χρησιμοποιώντας το BlocksCAD σχεδίασα ένα βασικό σχήμα πεταλούδας.

Το σχήμα αποτελείτο από κεφάλι, κοιλιά, θώρακα και 2 ζεύγη φτερών.

Η κεφαλή θα χρησιμοποιηθεί για την τοποθέτηση του LDR και τα φτερά θα κρατούσαν 8 LED (2 ανά πτέρυγα), αν και στην τελική έκδοση λόγω του μετρητή που είχε μόνο 7 εξόδους και για τη διατήρηση της συμμετρίας θα χρησιμοποιούνταν μόνο 6 έξοδοι.

Για να υποστηρίξετε τα LED που θα είναι τύπων με μολύβδι 5 mm, οι βάσεις θα περιλαμβάνονται στα φτερά.

Για να συγκρατηθεί το PCB, 2 οπές συμπεριλήφθηκαν στις 2 μπροστινές πτέρυγες για βίδες Μ2.

Μόλις ολοκληρωθεί ο σχεδιασμός, έπρεπε απλά να εκτυπωθεί.

Από αυτή την άποψη, η επιλογή του νήματος ήταν σημαντική επειδή έπρεπε να είναι ημιδιαφανές για να δείξει τα LED που είναι τοποθετημένα στο πίσω μέρος των φτερών, έτσι ώστε να είναι ορατά από μπροστά.

Βήμα 5: Τελική συνέλευση

Πεταλούδα τυπωμένο το LED’S είναι τοποθετημένο στις βάσεις και τα καλώδια είναι αρκετά μακρά για να φτάσουν στο PCB είναι προσαρτημένα.

Το PCB βιδώνεται στη θέση του και τα καλώδια από το LED’S συγκολλούνται στο PCB και στη συνέχεια το LDR που τροφοδοτείται μέσω των 2 οπών στην κεφαλή συγκολλάται στη θέση του στον πίνακα.

Το μόνο που απέμεναν ήταν οι τελικές δοκιμές για τη ρύθμιση της συχνότητας για τη βέλτιστη οθόνη και την ευαισθησία στο φως για να προσδιοριστεί πότε η οθόνη ενεργοποιήθηκε.

Τώρα χαμηλώστε τα φώτα και παρακολουθήστε την παράσταση.