Τσάι κλώνος: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Σε αυτό το διδακτικό θα είμαι λίγο πιο περίτεχνος για την πορεία που οδήγησε σε αυτό το έργο και πώς έφτασα στο αποτέλεσμα, έτσι απαιτεί λίγο περισσότερο διάβασμα.

Στο σπίτι έχουμε αρκετά ηλεκτρονικά φώτα τσαγιού, αυτά της Philips που μπορούν να φορτιστούν ασύρματα. Έχω κάνει ένα Instructable στο παρελθόν σχετικά με αυτό το θέμα, δείτε Tea Light Charge Monitorr.

Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα αυτά τα φώτα τσαγιού σταματούν να λειτουργούν επειδή η επαναφορτιζόμενη μπαταρία χάνεται. Υπάρχουν δύο επιλογές για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος:

1. Πετάτε το φως του τσαγιού και αγοράζετε ένα νέο
2. Αντικαθιστάτε την επαναφορτιζόμενη μπαταρία

Δοκίμασα τη δεύτερη επιλογή. Το βίντεο στο τελευταίο βήμα αυτού του Instructable δείχνει πώς μπορείτε να το κάνετε αυτό. Αυτό το βίντεο δείχνει επίσης πώς η Philips επανασχεδίασε αυτά τα φώτα τσαγιού με τα χρόνια καθιστώντας τα φθηνότερα στην παραγωγή, αλλά δυστυχώς μειώνοντας τη διάρκεια ζωής αυτών των φώτων τσαγιού. Δίπλα σε αυτό παρατήρησα ότι με τα πιο πρόσφατα φθηνότερα σχέδια είναι δύσκολο να ανάψει και να σβήσει το φως του τσαγιού. Χρησιμοποιεί ως διακόπτη κλίσης για αυτό, αλλά προφανώς δεν φαίνεται να λειτουργούν πάντα πολύ καλά.

Όταν αντικατέστησα την επαναφορτιζόμενη μπαταρία για πρώτη φορά, η λυχνία τσαγιού δεν λειτούργησε. Άρχισα να σκέφτομαι ότι ίσως το φως του τσαγιού κρατάει κάποιο είδος πάγκου για να δει πόσο συχνά χρησιμοποιείται και μετά δεν ανάβει ποτέ ξανά. Αυτός ήταν ο λόγος για την έναρξη αυτού του έργου αφού ήθελα ένα φως τσαγιού που θα λειτουργούσε για πάντα, αντικαθιστώντας φυσικά την επαναφορτιζόμενη μπαταρία μια και μια.

Πρέπει να παραδεχτώ ότι οι κακές μου σκέψεις ήταν λάθος, μόλις αντικαταστήσετε την μπαταρία - ακόμη και όταν είναι φορτισμένη - πρέπει να βάλετε το φως τσαγιού σε έναν φορτιστή πολύ σύντομα για να λειτουργήσει ξανά. Δεν ξέρω γιατί συμβαίνει αυτό, αλλά πρέπει να γίνει για να ξεκινήσει το φως του τσαγιού.

Τέλος πάντων, είχα ήδη αρχίσει να φτιάχνω το δικό μου φως τσαγιού που θα συμπεριφερόταν το ίδιο με το φως τσαγιού της Philips. Ανέλυσα τα ηλεκτρονικά και το μοτίβο που χρησιμοποιεί η Philips για να δημιουργήσει το ωραίο εφέ κεριών. Τα αρχικά ηλεκτρονικά ήταν λίγο πιο περίπλοκα από ό, τι περίμενα, έτσι αποφάσισα να κάνω το δικό μου απλούστερο σχέδιο. Iμουν σε θέση να καταλάβω το μοτίβο για το εφέ του κεριού αναλύοντας το μοτίβο σε έναν παλμογράφο. Προστίθενται ορισμένα στιγμιότυπα οθόνης ενός μέρους αυτού του μοτίβου. Ένα χαμηλό σήμα σημαίνει ότι το led είναι αναμμένο.

Όπως είπα ο σχεδιασμός μου έγινε απλούστερος από τον σχεδιασμό της Philips και κάνει αυτό που πρέπει να κάνει. Ξαναχρησιμοποίησα το περίβλημα, τα led, το διακόπτη κλίσης και το πηνίο από ένα φως τσαγιού που δεν λειτουργούσε πλέον και δημιούργησα τη δική μου έκδοση με ένα PIC12F615 χρησιμοποιώντας τη γλώσσα προγραμματισμού JAL για τον έλεγχο της συσκευής.

Βήμα 1: Αναλύοντας το αρχικό φως τσαγιού

Πριν γίνει ο κλώνος έπρεπε να καταλάβω πώς λειτούργησε το αρχικό φως τσαγιού αλλά μπορούσα να το καταλάβω μόνο εν μέρει επειδή ήταν πιο περίπλοκο από ό, τι πίστευα αρχικά.

Οι μετρήσεις αποκάλυψαν τα εξής:

• Το μοτίβο κεριών είναι ψευδοτυχαίο αφού επαναλαμβάνεται μετά από λίγο, όπου μόνο το πάνω led των δύο led αλλάζει φωτεινότητα. Το κάτω led είναι συνεχώς αναμμένο. Δείτε το βίντεο για το πώς λειτουργεί αυτό
• Το φως τσαγιού χρησιμοποιεί δύο led υψηλής φωτεινότητας χρησιμοποιώντας ρεύμα περίπου 7 mA ανά led
• Η συσκευή απενεργοποιείται όταν η τάση της μπαταρίας πέσει κάτω από τα 2,1 Volt
• Ανάλογα με τον σχεδιασμό (δείτε το βίντεο στο τελευταίο βήμα αυτού του Instructable), η μπαταρία NiMH φορτίζεται με ρεύμα που κυμαίνεται από 11 mA έως 37 mA

Βήμα 2: Σχεδιάζοντας τον κλώνο

Στο σχηματικό διάγραμμα βλέπετε πώς σχεδίασα τον κλώνο. Τα ακόλουθα μέρη μπορούν να διακριθούν:

• Η γέφυρα ανορθωτή χρησιμοποιώντας τέσσερις διόδους 1N5818 Schottky. Ο λόγος για τη χρήση αυτών των τύπων διόδων είναι η χαμηλή πτώση τάσης. Αυτή η γέφυρα μετατρέπει την τάση AC από το πηνίο σε τάση DC για τη συσκευή.
• Πυκνωτής C1. Δεν φαίνεται να είναι σημαντικό, αλλά αυτός ο πυκνωτής φέρνει το πηνίο φόρτισης σε απήχηση με αποτέλεσμα μια ταλάντωση υψηλής τάσης. Χωρίς αυτόν τον πυκνωτή, το πηνίο δεν θα παράγει αρκετή ισχύ για τη συσκευή. Στα δύο στιγμιότυπα οθόνης από τον παλμογράφο βλέπετε την τάση εξόδου του πηνίου όταν τοποθετείται σε φορτιστή χωρίς (μονή αιχμή) και με (σήμα κόλπου) τον πυκνωτή.
• Η δίοδος Zener D5 με τιμή 5V1 φαίνεται λίγο περίεργη σε αυτόν τον σχεδιασμό, καθώς η τάση τροφοδοσίας δεν υπερβαίνει τα 2,5 V λόγω των δύο μπαταριών NiMH. Ωστόσο, εάν αυτές οι μπαταρίες τελειώνουν, η τάση τους αυξάνεται και οι αιχμές της τάσης από το πηνίο φόρτισης θα γίνουν υψηλότερες από τη μέγιστη τάση που μπορεί να χειριστεί ο PIC - η οποία αν είναι 5,5V - έτσι το Zener κόβει αυτές τις κορυφές, προστατεύοντας το PIC σε αυτήν την κατάσταση.
• Ο διακόπτης κλίσης συνδέεται με τον πείρο διακοπής του PIC. Αυτό εγγυάται ότι ο PIC θα ξυπνήσει μετά την απενεργοποίηση.
• Ο PIC ελέγχει τα δύο led απευθείας από δύο θύρες του.

Σε αυτό το σχέδιο, το ρεύμα φόρτισης των μπαταριών είναι περίπου 17 mA όταν τοποθετείται στον ασύρματο φορτιστή. Οι μπαταρίες έχουν χωρητικότητα 300 mAh. Αυτός ο τύπος μπαταρίας φορτίζεται πλήρως όταν φορτίζεται για 14 ώρες με ρεύμα 1/10 της χωρητικότητας, οπότε σε αυτή την περίπτωση 30 mA. Αυτό σημαίνει ότι η συσκευή δεν θα φορτιστεί ποτέ πλήρως αν δεν φορτιστεί δύο φορές. Στο βίντεο σχετικά με την αλλαγή της μπαταρίας στο τέλος αυτού του Instructable βλέπετε επίσης ότι η Philips χρησιμοποιεί επαναφορτιζόμενες μπαταρίες χωρητικότητας 160 mAh στα πιο πρόσφατα σχέδιά τους.

Στο βίντεο μπορείτε να δείτε τη λειτουργία του αρχικού φωτός τσαγιού και του κλώνου. Βλέπετε ποιο είναι το πρωτότυπο και ποιο το κλώνο;

Βήμα 3: Απαιτούμενα στοιχεία και δημιουργία κλώνου

Πρέπει να έχετε τα ακόλουθα στοιχεία για αυτό το έργο:

• Ένα κομμάτι ψωμιού
• Μικροελεγκτής PIC 12F615
• Υποδοχή IC 8 ακίδων
• Δίοδοι: 4 * 1N5819, 1 * BZX85C5V1
• 2 * 100nF κεραμικοί πυκνωτές
• Αντιστάσεις: 1 * 1MOhm, 2 * 56 Ohm
• Φωτεινό led 2 * 3 mm ύψους (από παλιό φως τσαγιού)
• Διακόπτης κλίσης (από παλιό φωτιστικό τσαγιού)
• Φορτίστε το πηνίο από ένα παλιό φως τσαγιού
• Στέγαση από ένα παλιό φως τσαγιού

Δείτε το σχηματικό διάγραμμα στην προηγούμενη ενότητα σχετικά με τον τρόπο σύνδεσης των εξαρτημάτων.

Δεδομένου ότι ο σχεδιασμός δεν χρησιμοποιεί στοιχεία SMD, χρειάζεται περισσότερο χώρο από την αρχική έκδοση. Εξαιτίας αυτού, το breadboard κόπηκε με τέτοιο τρόπο ώστε να έχει περισσότερο χώρο στα πλάγια. Αυτό λειτουργεί μόνο εάν έχετε υψηλό φως τσαγιού. Υπάρχουν επίσης μικρότερες εκδόσεις (δείτε το βίντεο στο τελευταίο βήμα αυτού του Instructable), αλλά ο σχεδιασμός δεν θα ταιριάζει αν δεν τον δημιουργήσετε με εξαρτήματα SMD.

Στις εικόνες βλέπετε πώς κατασκευάστηκε η συσκευή. Σημειώστε ότι το επάνω led είναι τοποθετημένο στην πλευρά συγκόλλησης του breadboard για να είναι σε θέση να το τοποθετήσετε πάνω από το άλλο led.

Βήμα 4: Το Λογισμικό

Όπως ήδη αναφέρθηκε, το λογισμικό είναι γραμμένο για PIC12F615 χρησιμοποιώντας τη γλώσσα προγραμματισμού JAL.

Αρχικά ο PIC θα είναι σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας όταν ενεργοποιηθεί για πρώτη φορά, καταναλώνοντας σχεδόν καθόλου ενέργεια σε αυτήν την κατάσταση.

Το λογισμικό εκτελεί τις ακόλουθες εργασίες:

• Όταν αναποδογυρίσετε τη συσκευή, ο διακόπτης κλίσης θα έρθει σε επαφή με το έδαφος που θα ξυπνήσει το PIC από τον ύπνο.
• Μόλις ξυπνήσετε, το κάτω led θα ενεργοποιηθεί και το πάνω led θα χρησιμοποιήσει το κλωνοποιημένο μοτίβο κεριών Philips για να αλλάξει τη φωτεινότητα του led.
• Κατά τη λειτουργία, ο PIC θα μετρήσει την τάση τροφοδοσίας χρησιμοποιώντας τον ενσωματωμένο μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό (ADC). Όταν αυτή η τάση πέσει κάτω από τα 2.1V, θα απενεργοποιήσει τα led και θα θέσει το PIC σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας. Ο PIC θα μπορούσε ακόμα να λειτουργεί καλά στα 2,1 V, αλλά δεν είναι καλό οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες να έχουν αδειάσει εντελώς.

Υπάρχει διαφορά στον τρόπο συμπεριφοράς του αρχικού φωτός τσαγιού σε σύγκριση με τον κλώνο. Όταν η τάση της μπαταρίας πέσει κάτω από τα 2,1 V, η αρχική λυχνία τσαγιού δεν θα ανάψει μέχρι να φορτιστεί ξανά η συσκευή, οπότε φαίνεται ότι μετρά την τάση τροφοδοσίας κατά την ενεργοποίηση. Ο κλώνος, ωστόσο, θα μετρήσει την τάση τροφοδοσίας αφού είναι ενεργός. Αυτό σημαίνει ότι όταν η τάση τροφοδοσίας είναι κάτω από 2,1 V, τα led θα λειτουργήσουν για μικρό χρονικό διάστημα και μετά η συσκευή θα κοιμηθεί ξανά.

Υπάρχει ένα ακόμη σημείο που δεν κατάλαβα. Όταν οι μπαταρίες χαλάσουν, η αρχική λυχνία τσαγιού δεν θα ανάβει πλέον ακόμη και όταν η τάση τροφοδοσίας της μπαταρίας είναι επαρκής (ο λόγος για τις αρχικές κακές σκέψεις μου για τη συσκευή, θυμάστε;). Maybeσως θυμάται ότι οι μπαταρίες έχουν χαλάσει έχοντας μετρήσει υψηλή τάση μπαταρίας. Στον κλώνο, αυτό δεν γίνεται. Ακόμα κι αν οι μπαταρίες έχουν χαλάσει και η τάση τροφοδοσίας γίνει υψηλή - προστατεύεται από τη δίοδο Zener - η συσκευή θα λειτουργήσει, αλλά λόγω της κακής μπαταρίας ο χρόνος λειτουργίας γίνεται μικρότερος.

Επισυνάπτονται το αρχείο προέλευσης JAL και το αρχείο Intel Hex για τον προγραμματισμό του PIC. Εάν ενδιαφέρεστε να χρησιμοποιήσετε τον μικροελεγκτή PIC με JAL - μια γλώσσα προγραμματισμού όπως το Pascal - επισκεφτείτε τον ιστότοπο του JAL.

Βήμα 5: Αντικατάσταση των επαναφορτιζόμενων μπαταριών

Εάν δεν θέλετε να δημιουργήσετε τον κλώνο αλλά θέλετε μόνο να αντικαταστήσετε την μπαταρία, ρίξτε μια ματιά σε αυτό το βίντεο. Δείχνει επίσης πώς απλοποιήθηκε ο αρχικός σχεδιασμός του φωτός τσαγιού με αποτέλεσμα δυστυχώς ένα προϊόν που έχει μικρότερο χρόνο ζωής.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ο πιο πρόσφατος απλός σχεδιασμός φαίνεται να έχει ένα άλλο πρόβλημα, καθώς αυτά τα φώτα τσαγιού είναι πολύ δύσκολο να σβήσουν. Αρχικά πίστευα ότι ήταν λόγω ενός κακού διακόπτη κλίσης, αλλά έχοντας χρησιμοποιήσει ξανά αυτόν τον διακόπτη στον κλώνο, όλα λειτούργησαν καλά. Έτσι, η κλωνοποίηση μπορεί να είναι μια καλή επιλογή τελικά.

Διασκεδάστε χτίζοντας το δικό σας έργο και περιμένετε τις αντιδράσεις σας.