מנורת זריחה ושקיעה עם נוריות LED: 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

אתה יודע את זה, בזמן החורף קשה לקום, כי בחוץ חשוך וגופך פשוט לא יתעורר באמצע הלילה. אז אתה יכול לקנות שעון מעורר שמעיר אותך עם אור. מכשירים אלה אינם יקרים כמו לפני כמה שנים, אך רובם נראים ממש מכוערים. מצד שני, רוב הזמן גם חשוך כשחוזרים הביתה מהעבודה. אז גם השקיעה הגדולה נעלמה. חורף נראה עצוב, לא? אבל לא לקוראי המאמר הזה. הוא מסביר לך כיצד לבנות מנורת זריחה ושקיעה משולבת מתוך מיקרו-בקר פיקאקס, כמה נוריות ועוד כמה חלקים. הנורות עשויות לעלות לך 5-10 יורו בהתאם לאיכות ושאר החלקים לא אמורים להרוויח יותר מ -20 יורו. אז עם פחות מ -30 אירו אתה יכול לבנות משהו מועיל ונחמד באמת. והמדריך הזה לא רק יסביר לך כיצד לבנות זאת מחדש, אלא גם להראות לך כיצד לשנות אותו להעדפות האישיות שלך.

שלב 1: דברים שאנחנו צריכים

אתה צריך את הדברים הבאים: ספק כוח o12V או 24V o1 Picaxe 18M (או כל מיקרו-בקר אחר) מ https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ oA שקע לשקע טלפון 3.5 מ"מ, או כל אחר חיבור מהיציאה הטורית אל המיקרו-בקר לתכנת לחצן picaxe o1 ומתג מתג אחד, או 2 לחצנים o1 IC7805 עם קבלים, זה ממיר לנו את ה- 12V או 24V ל- 5V הדרוש לנו להפעלת המיקרו-בקר o1 IC ULN2803A, זה הוא מערך טרנזיסטור של דרלינגטון לשימוש ישיר על יציאות ברמת TTL. לחלופין, השתמש ב -8 טרנזיסטורים בודדים של דרלינגטון עם נגדים מתאימים, אך הוא פועל גם עם הטרנזיסטורים הסטנדרטיים BC547. o1 FET בעל הספק גבוה כמו ה- IRF520, או טרנזיסטור מסוג Power-Darlington אחר כמו BD649 o חבורה שלמה של נוריות LED, צבעים שונים כמו אדום, צהוב, לבן, חם לבן, כחול ואולטרה סגול. קראו את שלב 4 למידע נוסף. o1 10k & פוטנציומטר, עדיף עם ידית ארוכה o1 300 &-פוטנציומטר למטרות בדיקה o כמה נגדים, כמה כבלים, לוח לבניית המעגל וכמובן כלי מדידה oA ברזל הלחמה גם לזרמים יהיה שימושי, אך אינו בהחלט הכרחי בהתאם למקור החשמל בו אתה משתמש ייתכן שתזדקק למחברים נוספים ולדיור לנוריות. השתמשתי בלוח אקרילי אותו תיקנתי לבית של ספק הכוח. בעכברי מחשב ישנים יותר עם מחברי D-Sub אתה עשוי למצוא תחליף טוב לכבל שקע הטלפון המשמש לתכנת הפיקסה. אפשר לקנות פיקאקסים והרבה דברים שימושיים אחרים כאן: https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ לכל השאר, בדוק את הסוחר המקומי שלך.

שלב 2: פריסת המעגל

ה- ULN2803A הוא מערך darlington, המורכב משמונה נהגי darlington בודדים עם נגדים מתאימים בצד הכניסה, כך שתוכל לחבר את הפלט ישירות מהמיקרו-בקר לכניסה של UNL2803A. אם הקלט מקבל רמה גבוהה (5V) מהמיקרו -בקר, הפלט יתחבר ל- GND. המשמעות היא שגובה גבוה בקלט יאיר את רצועת ה- LED המתאימה. כל ערוץ עשוי לשמש עם זרם של עד 500mA. נוריות 5 מ"מ אולטרה-בהירות בדרך כלל משתמשות ב- 25-30mA לרצועה ואפילו שמונה מהן ילחיצו את ה- FET רק עם 200-250mA, כך שאתה רחוק מכל נקודות קריטיות. אולי אפילו תחשוב על שימוש בנורות LED בעלות עוצמה גבוהה של 5W למנורת ההשכמה. הם בדרך כלל משתמשים ב 350mA ב 12V ועשויים להיות מונעים גם על ידי מערך זה. כפתור הלחיצה "S1" הוא כפתור האיפוס של הבקר. המתג "S2" הוא בורר השקיעה או השחר. אתה יכול גם להחליף אותו בכפתור לחיצה ולהפעיל שקיעה על ידי הפרעה בתוכנה. הפוטנציומטר R11 משמש כבורר למהירות. אנו משתמשים ביכולת ADC picaxes לקרוא את המיקום של הפוטנציומטר ולהשתמש בערך זה כקצב הזמן. התמונה מציגה את הלוח הראשון שבניתי עם 7 טרנזיסטורים בודדים (BC547C) והנגדים להנעתם. לא היה לי את ה- ULN2803 בזמן שאני בונה את המעגל, ועכשיו חסרים לי חלקים אחרים. אז החלטתי להראות לכם את הפריסה המקורית, אבל גם לספק את הפריסה עם מערך הדרייבר החדש.

שלב 3: איך נראית שקיעה?

כשאתה צופה בשקיעה אמיתית אתה עשוי לזהות שצבע האור משתנה עם הזמן. מלבן בוהק כשהשמש עדיין מעבר לאופק היא משתנה לצהוב בוהק ואז לכתום בינוני ואז לאדום כהה ואחריו זוהר לבן כחלחל נמוך ואז יש חושך. השקיעה תהיה החלק הקשה ביותר במכשיר מכיוון שאתה צופה בו במודעות מלאה וטעויות קטנות די מעצבנות. הזריחה היא בעיקר אותה תוכנית הפוכה, אך מכיוון שאתה עדיין ישן כאשר הזריחה מתחילה, איננו צריכים לדאוג יותר מדי מצבעים. ומתחיל את השקיעה כשאתה שוכב, אולי לא תרצה להתחיל עם אור שמש בהיר אבל בבוקר חשוב להפיק את המרב מנורות הלדים. אז נוח שיהיו לך רצפים שונים לזריחה ולשקיעה, אבל אתה מוזמן לבדוק כל מה שאתה אוהב כמובן!

שלב 4: בחירת הנורות וחישוב הנגדים

בחירת נוריות הלדים היא החלק היצירתי בהנחיה זו. אז הטקסט הבא הוא רק הצעות ממני אליכם. אל תהסס לגוון ולשנות אותם, אני אגיד לך כיצד לעשות זאת. צבעים: קשה להדליק או לכבות רצועה בצורה חלקה עם נוריות בצבע חדש לגמרי. אז ההמלצה שלי היא שכל פס מכיל נוריות LED בכל הצבעים אך בכמויות משתנות. אם נדמיין את השקיעה הפוכה הרצועה הראשונה תכיל הרבה נוריות אדומות ואולי אחת לבנה, כחולה ואו UV. אז נניח 5 אדומים, 2 צהובים, 1 לבן חם ו -1 UV. אם תרצה, תוכל להחליף את אחת הנורות האדומות או הצהובות בכתום (רצועה 2 בסכימה) ברצועה הבהירה הבאה יוחלפו כמה אדומות בצהוב. נניח 2 אדומים, 5 צהובים ושניים לבנים חמים (רצועה 3 בסכימה) ברצועות הבאות יוחלפו עוד כמה אדומות על ידי צהובות או אפילו לבנות. נניח 1 אדום, 1 צהוב, 4 לבן חם ואחד כחול. (פס 4 סכמטי) הרצועה הבאה עשויה להכיל 3 לבן קר, 2 לבן חם ו -1 כחול LED. (רצועה 5) אלה יהיו ארבע רצועות לשקיעה עד כה. עבור הזריחה נוכל להשתמש בשאריות שלוש הרצועות עם נוריות לבן וכחולות קרות בעיקר. אם תחבר את הקלט השביעי והשמיני יחד תוכל גם להשתמש ב -4 רצועות לזריחה, או לתת לשקיעה רצועה חמישית, בדיוק כמו שאתה אוהב. אולי שמתם לב שלרצועות המכילות נוריות אדומות יש יותר נוריות לרצועה מאשר לבנות טהורות. זה נגרם על ידי ההבדל במתח המינימלי עבור נוריות אדומות ולבנות. מכיוון שהנוריות ממש בהירות ואפילו עמעום שלהן עד 1% הוא די הרבה, חישבתי את רצועה 1 עם 3 אדומים, 2 צהובים ולד חם שיש לה רק 5mA של זרם. זה הופך את הרצועה הזו לא לבהירה כמו האחרות ולכן מתאימה לרמז האחרון לשקיעה. אבל הייתי צריך לתת לרצועה זו גם UV-LED, במבט אחרון. כיצד לחשב את הלדים והנגדים: הנוריות צריכות מתח מסוים כדי לפעול ואפילו מערך דארלינגטון משתמש 0.7V לערוץ למטרה משלו, אז לחישוב הנגד הוא פשוט מאוד. ה- FET כמעט ואינו גורם לאובדן מתח למטרותינו. נניח שאנחנו פועלים ב -24 וולט מספק הכוח. ממתח זה אנו מפחיתים את כל המתחים הנומינליים עבור נוריות ה- LED ו- 0.7V עבור המערך. מה שנותר חייב להשתמש בנגד בזרם הנתון. בואו נסתכל על דוגמה: רצועה ראשונה: 5 אדומה, 2 צהובה, 1 לבן חם ו- LED 1 UV. אחת נורית אדומה לוקחת 2.1V, אז חמישה מהם לוקחים 10.5 V. LED צהוב אחד גם לוקח 2.1V, אז שניים מהם לוקחים 4.2V. LED הלבן לוקח 3.6V, LED UV לוקח 3.3V והמערך 0.7V. זה עושה 24V -10.5V - 4.2V - 3.6V - 3.3V - 0.7V = 1.7V שחייבים להשתמש בו בנגד כלשהו. אתה בוודאי מכיר את חוק אוהם: R = U/I. אז לנגד שמשתמש ב- 1.7V ב -25mA יש ערך של 1.7V/0.025A = 68 אוהם הזמין בחנויות אלקטרוניקה. כדי לחשב את ההספק המשמש את הנגד רק לחשב P = U * I, זה אומר P = 1.7V * 0.025A = 0.0425 W. אז רק 0.25W קטן מספיק למטרה זו. אם אתה משתמש בזרמים גבוהים יותר או רוצה לשרוף יותר וולט בנגד, ייתכן שיהיה עליך להשתמש בזרם גדול יותר! זו הסיבה שאתה יכול להפעיל רק 6 נוריות לבנות צורכות במתח גבוה על 24V. אבל לא כל הלדים באמת זהים, ייתכן שיש הבדלים גדולים בהפסד המתח מנור לד. אז אנו משתמשים בפוטנציומטר השני (300?) ובמד זרם כדי להתאים את הזרם של כל רצועה לרמה הרצויה (25mA) במעגל הסופי. לאחר מכן אנו מודדים את ערך הנגד וזה אמור לתת לנו משהו סביב הערך המחושב. אם התוצאה היא משהו בין שני סוגים, בחר את הערך הגבוה הבא אם אתה רוצה שהרצועה תהיה קצת יותר כהה או שהערך הנמוך הבא של הרצועה יהיה קצת יותר בהיר. התקנתי את הלדים בלוח זכוכית אקרילי שאותו תיקנתי למקורות מקור הכוח. ניתן בקלות לקדוח ולכופף זכוכית אקרילית אם מחממים אותה ל -100 מעלות צלזיוס בתנור. כפי שניתן לראות בתמונות הוספתי גם את מתג בחירת הזריחה - שקיעה לתצוגה זו. הפוטנציומטר וכפתור האיפוס נמצאים בלוח המעגלים.

שלב 5: התאמת התוכנה

הפיקססים ניתנים לתכנות קלים מאוד על ידי ניב בסיסי מהספק. העורך והתוכנה הינם ללא תשלום. כמובן שאפשר לתכנת את זה גם באסמבלר עבור תמונות ריקות או של AVR של אטמל, אבל זה היה אחד הפרויקטים הראשונים שלי לאחר שבדקתי את הפיקסקים. בינתיים אני עובד על גרסה טובה יותר עם כמה PWMs על AVR. הפיקסים טובים מאוד למתחילים מכיוון שהדרישות לחומרה פשוטות מאוד וקל ללמוד את השפה הבסיסית. עם פחות מ 30 € אתה יכול להתחיל לחקור את העולם הנפלא של בקרי המיקרו. החיסרון של שבב זול זה (18M) הוא ה- RAM המוגבל. אם בחרת בתכונות אחרות או אם תחבר את הפיקסה אחרת, ייתכן שיהיה עליך להתאים את התוכנית. אבל אין ספק שתצטרך לבצע התאמות במעברים בין רצועות הפרטים. כפי שניתן לראות ברישום המשתנה w6 (משתנה-מילה) פועל כמשתנה נגד וכפרמטר ל- PWM. עם תדר PWM הנבחר של 4kHz הערכים של 1% עד 99% זמן עבודה הם 10 עד 990 בהתאמה. עם החישובים בלולאה אנו מקבלים ירידה או עלייה כמעט מעריכית של בהירות LED. זה האופטימלי כאשר אתה שולט על נוריות עם PWM. בעת הפעלה או כיבוי של רצועה אחת, הדבר מתוגמל על ידי התוכנה על ידי שינוי ערך ה- PWM. למשל בואו נסתכל על השקיעה. בתחילה יציאות 0, 4 ו -5 מופעלות גבוהות, כלומר הרצועות המתאימות מופעלות באמצעות ה- ULN2803A. ואז הלולאה הפחיתה את הבהירות עד שהמשתנה ב- w6 קטן מ- 700. בשלב זה pin0 יוחלף ו- pin2 יוחלף גבוה. הערך החדש של w6 מוגדר ל- 900. המשמעות היא שהמנורה עם רצועות 0, 4 ו -5 ברמת PWM 700 בהירה כמעט כמו המנורה עם רצועות 2, 4 ו -5 ברמת PWM 800. כדי לברר את הערכים האלה עליך לבדוק ולנסות ערכים שונים. נסה להישאר איפשהו באמצע, מכיוון שכאשר אתה מעמיק את המנורה בלולאה הראשונה יותר מדי, אתה לא יכול להרוויח הרבה בלולאה השנייה. זה יפחית את אפקט שינוי הצבע. כדי להתאים את הגדרות ה- PWM השתמשתי בתת-תכנית המשמשת גם את הערך w5 כדי להשהות את התוכנית. בשלב זה המהירות מגיעה למשחק. רק במהלך ההפעלה הפוטנציומטר נבדק והערך מאוחסן ב- w5. מספר השלבים בכל לולאה של התוכנית קבועים, אך על ידי שינוי הערך של w5 מ- 750 לסביבות 5100, ההשהיה בכל שלב משתנה מ- 0.75s ל -5s. מספר הצעדים בכל לולאה עשוי להיות מותאם גם על ידי שינוי השבר עבור ה- או עלייה מעריכית. אך הקפד לא להשתמש בשברים קטנים, כי המשתנה w6 הוא תמיד מספר שלם! אם היית משתמש ב- 99/100 כשבר ומחיל אותו על ערך 10, זה היה נותן לך 9.99 עשרוני אך שוב 10 במספרים שלמים. זכור גם ש- w6 לא יעלה על 65325! כדי להאיץ את הבדיקה, נסה להעיר את השורה עם w5 = 5*w5, זה יאיץ את התוכנית בפקטור של 5!:-)

שלב 6: התקנה בחדר השינה

הנחתי את מנורת השקיעה שלי על ארון קטן בצד אחד של החדר כך שהאור זורח לתקרה. על ידי שעון טיימר אני מדליק את המנורה 20 דקות לפני שהאזעקה מצלצלת. המנורה מתחילה אוטומטית את תוכנית הזריחה ומעירה אותי לאט לאט. בערב, אני מפעיל את פונקציית טיימר השינה של שעון הטיימר ומדליק את המנורה כאשר מתג השקיעה מופעל. לאחר תחילת התוכנית אני מיד חוזר לזריחה, למחרת בבוקר. ואז אני נהנה מהשקיעה האישית שלי ובקרוב נרדם.

שלב 7: שינויים

בעת החלפת מתג המתג בכפתור עליך לעבור לחלק השקיעה על ידי הפעלת הפרעה מסוימת בתוכנית. כדי לשנות את מתח האספקה עליך לחשב מחדש את רצועות הלד הבודדות ואת הנגדים, כי עם 12V אתה יכול להניע רק 3 נוריות לבנות וגם אתה צריך נגד אחר. דרך לעקיפת הבעיה היא שימוש במקורות זרם קבוע, אך אלה עשויים לעלות לך כמה דולרים ולהשתמש בעוד כמה עשרות וולט לצורך ויסות. עם 24V אתה יכול להניע הרבה נוריות ברצועה אחת, כדי לשלוט על אותה כמות נוריות עם אספקת 12V, יש להפריד את הנורות בשני רצועות המשמשות במקביל. כל אחת משתי הרצועות הללו זקוקה לנגד משלה והזרם המצטבר דרך ערוץ זה יותר מהכפיל את עצמו. אז אתה רואה, שאין טעם להניע את כל הלדים ב- 5V, וזה יהיה נוח, אבל הזרם יעלה לרמה לא בריאה וכמות הנגדים הדרושה גם תזנק. כדי להשתמש בנוריות הספק גבוה עם מנהל ההתקן ULN2803 תוכל לשלב שני ערוצים לניהול תרמי טוב יותר. כל שעליך לעשות הוא לחבר שתי כניסות יחד על פין מיקרו-בקר אחד ושני יציאות על רצועת LED אחת בהספק גבוה. זכור כי כמה כתמי LED בעלי הספק גבוה מגיעים עם מעגל זרם קבוע משלהם וייתכן שהם לא ייעוממו על ידי PWM בקו החשמל! במערך זה כל החלקים רחוקים מכל מגבלה. אם אתה דוחף את הדברים לקצה אתה עלול להיתקל בבעיות תרמיות ב- FET או במערך darlington. וכמובן לעולם אל תשתמש ב- 230V AC או 110V AC כדי להניע מעגל זה !!! השלב הבא שלי מעבר להנחיה זו הוא חיבור מיקרו-בקר עם שלושה חומרי PWM לחומרה לשליטה על RGB-Spot רב עוצמה.

אז תהנו ותיהנו מהזכות של השקיעה והזריחה האינדיבידואליות שלכם.