מתנות מוארות: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

בבית יש לנו שתי מתנות מוארות המשמשות בתקופת חג המולד. אלה מתנות מוארות פשוטות באמצעות LED בצבע אדום-ירוק בצבע שמשתנות באופן אקראי את הצבע אשר דוהה ונכנס. המכשיר מופעל על ידי תא כפתור 3 וולט. האחרון היה הסיבה לפרויקט זה מכיוון שהסוללה מתרוקנת מהר מאוד כאשר המתנות מופעלות למשך זמן רב יותר.

כדי למנוע שימוש בכמות עצומה של סוללות כפתורים, עיצבתי גרסה משלי באמצעות שלוש סוללות AAA נטענות. גרסה זו משתמשת ב- RGB LED כך שניתן גם להשתמש בכחול אך זה לא היה חלק מהעיצוב המקורי. לגרסה שלי יש את הפונקציות הבאות:

• בקרה 2 מציגה במקביל באמצעות מיקרו -בקר אחד PIC12F617. תוכנת המיקרו -בקר נכתבה בשפת התכנות JAL.
• הפעלה וכיבוי של ההווה באמצעות לחצן לחיצה. הגרסה המקורית השתמשה במתג למטרה זו אך כפתור לחיצה היה קל יותר לשימוש.
• שנה באופן אקראי את צבע המתנות על ידי דהייה פנימה ודהייה החוצה של הצבעים אדום וירוק.
• כבה את המתנות כאשר מתח הסוללה יורד מתחת 3.0 וולט. זה ימנע מהסוללות הנטענות להיפרק יותר מדי.

לאחר דהיית צבע אחד, הנורית נשארת דולקת זמן מה בין 3 שניות ל -20 שניות. מכיוון שעדיין היה לי הנורית הכחולה שאינה בשימוש הוספתי את התכונה ששתי החבילות יהפכו לכחולות כשהזמן הוא בדיוק 10 שניות. זה לא קורה לעתים קרובות מאוד מכיוון שהזמן האקראי נוצר בקרציות טיימר של 40 אלפיות השנייה כפי שיתואר בהמשך.

שלב 1: כמה תיאוריות אודות דהייה והיעלמות באמצעות אפנון רוחב הדופק

הדרך הטובה ביותר לשנות את הבהירות של נורית LED היא לא על ידי שינוי הזרם הזורם דרך הנורית אלא על ידי שינוי הזמן שבו הנורית דולקת בתוך מרווח זמן מסוים. דרך זו לשלוט על בהירות הנורית נקראת Pulse Width Modulation (PWM) שתוארה מספר פעמים באינטרנט, למשל. ויקיפדיה.

PIC ו Arduino יש חומרת PWM מיוחדת על הלוח המאפשרים ליצור את האות PWM פשוט אך לעיתים קרובות יש להם פלט אחד לכך ולכן אתה יכול לשלוט רק בנורית אחת. עבור גרסה זו הייתי צריך לשלוט על 5 נוריות LED (2 אדומות, 2 ירוק ו -1 משולב כחול) ולכן PWM היה צריך להיעשות בתוכנה באמצעות טיימר שיוצר הן את תדירות ה- PWM והן את מחזור העבודה של PWM.

ל- PIC12F617 יש טיימר מובנה עם יכולות טעינה אוטומטית. המשמעות היא שברגע שתגדיר את ערך הטעינה מחדש של הטיימר, הוא ישתמש בערך זה בכל פעם שהפסק זמן חלף ולכן הטיימר פועל עצמאי בתדירות מוגדרת. מכיוון שהתזמון הוא קריטי לאות PWM יציב הטיימר פועל על בסיס הפסקה, ואינו מושפע מהזמן בו התוכנית הראשית צריכה לשלוט ולקבוע את זמן האקראי של נוריות הלדים.

תדר ה- PWM חייב להיות גבוה מספיק כדי למנוע הבהוב ולכן בחרתי בתדר PWM של 100 הרץ. לצורך אפקט הדהייה והדהייה עלינו לשנות את מחזור העבודה וכך את בהירות הנורית. החלטתי להשתמש בצעד של 5 כדי להגדיל או להקטין את הבהירות כדי לקבל את אפקט הדהייה והדהייה, ומאחר שהטיימר משתמש בטווח של 0 עד 255 עבור מחזור העבודה, הטיימר צריך לפעול ב- 255 / 5 = 51 פעמים התדר הרגיל או 5100 הרץ. כתוצאה מכך הפסקה של טיימר כל 196 אותנו.

שלב 2: העבודה המכנית

להכנת המתנות השתמשתי בפלסטיק אקרילי לבן חלב ובשאר ההתקנה השתמשתי ב- MDF. כדי למנוע שאתה רואה את צורת הנורית בחבילה כשהנורית דולקת, הנחתי כיסוי על גבי הלדים שמפזר את האור מהלורית. הכריכה הזו הגיעה מכמה נרות אלקטרוניים ישנים שהיו לי אבל אתה יכול גם ליצור כיסוי באמצעות אותו פלסטיק אקרילי. בתמונות אתה רואה במה השתמשתי כציוד וחומר.

שלב 3: האלקטרוניקה

התרשים הסכימטי מציג את הרכיבים האלקטרוניים שאתה צריך. כפי שצוין קודם לכן, 5 נוריות LED נשלטות באופן עצמאי היכן שה LED הכחול משולב. מכיוון שה- PIC לא יכול להניע שני נוריות על פין יציאה אחד הוספתי טרנזיסטור לשליטה בנורות הכחולות המשולבות. האלקטרוניקה מופעלת על ידי 3 סוללות נטענות מסוג AAA וניתנות להפעלה או כיבוי על ידי לחיצה על מתג האיפוס.

אתה צריך את הרכיבים האלקטרוניים הבאים לפרויקט זה:

• 1 מיקרו -בקר PIC 12F617 עם שקע
• 2 קבלים קרמיים: 2 * 100nF
• נגדים: 1 * 33k, 1 * 4k7, 2 * 68 אוהם, 4 * 22 אוהם
• 2 נוריות RGB, בהירות גבוהה
• טרנזיסטור 1 BC557 או שווה ערך
• מתג כפתור 1

אתה יכול לבנות את המעגל על קרש לחם ואינו דורש הרבה מקום, כפי שניתן לראות בתמונה. אתה עשוי לתהות מדוע ערכי הנגד לשליטה על הזרם המרבי באמצעות נוריות הנורות כל כך נמוכות. הסיבה לכך היא מתח האספקה הנמוך של 3.6 וולט בשילוב עם ירידת המתח שיש לכל לד, שתלוי בצבע לכל לד, ראו גם את ויקיפדיה. ערכי הנגד מביאים לזרם מרבי של סביב 15 mA לכל LED כאשר הזרם המרבי של המערכת כולה הוא סביב 30 mA.

שלב 4: התוכנה

התוכנה מבצעת את המשימות הבאות:

כאשר המכשיר מאופס על ידי כפתור הלחיצה הוא יפעיל את המכשיר אם הוא כבוי או שהוא מכבה את המכשיר אם הוא מופעל. כבוי משמעו להכניס את PIC12F617 למצב שינה שבו הוא כמעט ולא צורך כוח.

צור את אות ה- PWM לשליטה על בהירות הנורות. זה נעשה באמצעות טיימר ושגרת שירות קטיעה השולטת בסיכות של ה- PIC12F617 אשר מפעילות את נוריות ה- LED ולכבות אותן.

דוהה והדהה את נוריות LED והשאיר אותן דולקות למשך זמן אקראי בין 3 ל -20 שניות. אם הזמן האקראי שווה ל -10 שניות, שני הלדים יהפכו לכחולים למשך 10 שניות ולאחר מכן נעשה שימוש בתבנית הדממה והדהייה הרגילה של אדום-ירוק.

במהלך הפעולה ה- PIC ימדוד את מתח האספקה באמצעות ממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC) המשולב שלו. כאשר מתח זה יורד מתחת 3.0 V, הוא יכבה את הנורות ויכניס את ה- PIC למצב שינה שוב. ה- PIC עדיין יכול לפעול היטב ב -3.0 V אך לא טוב שהסוללות הנטענות יתרוקנו לגמרי.

כפי שצוין קודם לכן אות ה- PWM נוצר באמצעות טיימר המשתמש בשגרת שירות קטיעה כדי לשמור על אות PWM יציב. ההתפוגגות והדהייה של נוריות ה- LED כולל הזמן בו נדלקות הנורות, נשלטת על ידי התוכנית הראשית. התוכנית הראשית הזו משתמשת בקרצית טיימר של 40 אלפיות השנייה, הנגזרת מאותו טיימר היוצר את אות ה- PWM.

מכיוון שלא השתמשתי בספריות JAL ספציפיות לפרויקט זה הפעם נאלצתי ליצור גנרטור אקראי באמצעות מרשם משמרות לינארי ליצירת זמן אקראי בזמן וכבוי אקראי של נוריות הלדים.

שלב 5: התוצאה הסופית

ישנם 2 סרטונים המראים את תוצאת הביניים. אשתי עדיין צריכה לשנות את הקוביות למתנות של ממש. סרטון אחד מציג תקריב של התוצאה כאשר הסרטון השני מציג אותה עם ההווה המקורי שהוביל לפרויקט זה.

כפי שאתה עשוי לצפות כאשר אתה חושב שסיימת, צצות דרישות חדשות. אשתי ביקשה אם הבהירות של נוריות הלדים יכולה להשתנות גם לאחר שהם נמוגים. זה אפשרי כמובן מכיוון שהשתמשתי רק בכמחצית מזיכרון התוכנית של ה- PIC12F617.

קובץ המקור JAL וקובץ Intel Hex לתכנות ה- PIC מצורפים. אם אתה מעוניין להשתמש בבקרו PIC עם JAL - שפת תכנות כמו פסקל - בקר באתר JAL.

תיהנה מההכנה להנחיה ומצפה לך לתגובות ולתוצאות.