Auringonnousun ja auringonlaskun lamppu LED -valoilla: 7 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:04

Tiedät sen, talvella on vaikea nousta, koska ulkona on pimeää ja kehosi ei vain herää keskellä yötä. Joten voit ostaa herätyskellon, joka herättää sinut valolla. Nämä laitteet eivät ole niin kalliita kuin muutama vuosi sitten, mutta useimmat niistä näyttävät todella rumilta. Toisaalta useimmiten on myös pimeää, kun tulet töistä kotiin. Joten suuri auringonlasku on myös poissa. Talvi tuntuu surulliselta, eikö niin? Mutta ei tämän ohjeen lukijoille. Siinä kerrotaan, miten voit rakentaa yhdistetyn auringonnousun ja auringonlaskun lampun pikakäynnistimestä, joistakin LEDeistä ja muutamasta osasta. LEDit voivat maksaa sinulle 5-10 euroa laadusta riippuen ja muut osat eivät saa ylittää 20 euroa. Joten alle 30 eurolla voit rakentaa jotain todella hyödyllistä ja mukavaa, ja tämä opettavainen ei vain selitä sinulle, kuinka rakentaa tämä uudelleen, vaan myös näyttää, miten voit muokata sitä yksilöllisten mieltymystesi mukaan.

Vaihe 1: Tarvitsemamme asiat

Tarvitset nämä asiat: o12V tai 24V virtalähde o1 Picaxe 18M (tai mikä tahansa muu mikro) osoitteesta https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ oA-liitäntä 3,5 mm: n puhelinpistokkeelle tai mikä tahansa muu liitäntä sarjaportista mikrokontrolleriin pikakäytön o1-painikkeen ja 1 vaihtokytkimen tai 2 painikkeen o1 IC7805 ja kondensaattoreiden ohjelmoimiseksi, tämä muuttaa meistä 12 V: n tai 24 V: n 5 V: ksi, jota tarvitsemme mikrokontrollerin käyttämiseksi o1 IC ULN2803A, on Darlingtonin transistorijärjestelmä, joka on tarkoitettu suoraan käytettäväksi TTL-tason lähdöissä. Vaihtoehtoisesti voit käyttää 8 yksittäistä Darlington-transistoria sopivilla vastuksilla, mutta se toimii myös vakio BC547-transistorien kanssa. o1 Suuritehoinen FET, kuten IRF520, tai jokin muu Power-Darlington-transistori, kuten BD649. Lue lisätietoja kohdasta 4. o1 10k & -potentiometri, mieluiten pitkä nuppi o1 300 &-potentiometri testaustarkoituksiin välttämätön Riippuen käyttämästäsi virtalähteestä saatat tarvita lisäliittimiä ja LED-valojen kotelon. Käytin akryylilevyä, jonka kiinnitin virtalähteen koteloon. Picakseja ja paljon muuta hyödyllistä voi ostaa täältä:

Vaihe 2: Piirin asettelu

ULN2803A on darlington-ryhmä, joka koostuu 8 yksittäisestä darlington-ohjaimesta, joiden tulopuolella on sopivat vastukset, jotta voit kytkeä mikrokontrollerin ulostulon suoraan UNL2803A: n tuloon. Jos tulo saa korkean tason (5V) mikrokontrollerista, lähtö kytketään GND: hen. Tämä tarkoittaa, että korkean tulon syttyy vastaava LED-nauha. Jokaista kanavaa voidaan käyttää jopa 500 mA: n virralla. Vakiot erittäin kirkkaat 5 mm: n LEDit käyttävät normaalisti 25-30 mA: ta nauhaa kohden ja jopa kahdeksan niistä korostaa FET: tä vain 200-250 mA: lla, joten olet kaukana kaikista kriittisistä pisteistä. Saatat jopa harkita suuritehoisten 5 W: n LEDien käyttöä herätysvalossa. Ne käyttävät yleensä 350 mA: n jännitettä 12 V: ssa, ja niitä voidaan käyttää myös tällä ryhmällä. Painike "S1" on mikro-ohjaimen nollauspainike. Kytkin "S2" on auringonlaskun tai aamunkoiton valitsin. Voit myös korvata sen painikkeella ja aktivoida auringonlaskun keskeytyksellä ohjelmistossa. Potentiometri R11 toimii nopeuden valitsimena. Käytämme picaxes ADC -ominaisuutta potentiometrin asennon lukemiseen ja käytämme tätä arvoa aikatauluna. Minulla ei ollut ULN2803: ta silloin, kun rakennan piiriä, ja nyt kaipaan joitain muita osia. Joten päätin näyttää sinulle alkuperäisen asettelun, mutta myös antaa asettelun uuden ohjainryhmän kanssa.

Vaihe 3: Miltä auringonlasku näyttää?

Kun katsot todellista auringonlaskua, saatat huomata, että valon väri muuttuu ajan myötä. Kirkkaasta valkoisesta, kun aurinko on vielä horisontin takana, se muuttuu kirkkaan keltaiseksi, sitten keskikokoiseksi oranssiksi, sitten tummanpunaiseksi ja sen jälkeen heikosti sinertävän valkoiseksi, sitten on pimeyttä. Auringonlasku on laitteen vaikein osa, koska katsot sitä täysin tietoisesti ja pienet virheet ovat melko ärsyttäviä. Auringonnousu on periaatteessa sama ohjelma käänteinen, mutta koska olet vielä unessa auringonnousun alkaessa, meidän ei tarvitse huolehtia liikaa väreistä. Ja kun lasket auringonlaskua, et ehkä halua aloittaa kirkkaalla auringonpaisteella, mutta aamulla on tärkeää saada kaikki irti LED -valoista. Joten on kätevää käyttää eri sekvenssejä auringonnousulle ja auringonlaskulle, mutta voit tietysti testata mitä haluat! Mutta nämä ohjelmien erot voivat johtaa meidät erilaiseen LED -valikoimaan molemmissa ohjelmissa.

Vaihe 4: LEDien valinta ja vastuksen laskeminen

LEDien valinta on tämän ohjeen luova osa. Joten seuraava teksti on vain ehdotuksia minulta sinulle. Voit vapaasti muuttaa ja muuttaa niitä, kerron sinulle, kuinka tämä tehdään. Joten suosittelen, että jokainen nauha sisältää kaikenvärisiä LED -valoja, mutta vaihtelevissa määrissä. Jos kuvittelemme auringonlaskun käänteiseksi, ensimmäinen nauha sisältäisi paljon punaisia LED -valoja ja ehkä yhden valkoisen, sinisen ja UV -lampun. Sanotaan siis 5 punaista, 2 keltaista, 1 lämmin valkoinen ja 1 UV. Jos haluat, voit korvata yhden punaisista tai keltaisista LEDeistä oranssilla (kaavio 2 kaaviossa) Seuraavassa kirkkaammassa nauhassa on sitten muutama punainen, joka korvataan keltaisilla. Oletetaan, että 2 punaista, 5 keltaista ja 2 lämmintä valkoista (kaavio 3 kaaviossa) Seuraavissa liuskoissa muutama punainen korvataan keltaisilla tai jopa valkoisilla. Oletetaan 1 punainen, 1 keltainen, 4 lämmin valkoinen ja 1 sininen. (kaavio 4 kaaviossa) Seuraava nauha voi koostua 3 kylmävalkoisesta, 2 lämpimästä valkoisesta ja 1 sinisestä LEDistä. (nauha 5) Tämä olisi neljä nauhaa auringonlaskun aikaan. Auringonnousussa voisimme käyttää jäljellä olevia kolmea nauhaa, joissa on pääasiassa kylmiä valkoisia ja sinisiä LED -valoja. Jos liität 7. ja 8. tulon yhteen, voit myös käyttää 4 nauhaa auringonnousuun tai antaa auringonlaskun viidennen nauhan haluamallasi tavalla. Olet ehkä huomannut, että punaisia LED -valoja sisältävissä nauhoissa on enemmän LED -valoja nauhaa kohti kuin puhtaissa valkoisissa. Tämä johtuu punaisten ja valkoisten LED -valojen vähimmäisjännitteen eroista. Koska LEDit ovat todella kirkkaita ja jopa himmentäminen 1%: iin on melko paljon, laskin nauhan 1, jossa on 3 punaista, 2 keltaista ja lämpimän valkoista LEDiä vain 5 mA virtaa. Tämän vuoksi tämä nauha ei ole niin kirkas kuin muut ja sopii siksi viimeiseen auringonlaskuun. Mutta minun olisi pitänyt antaa tälle nauhalle myös UV-LED viimeksi katsottuna LEDien ja vastusten laskeminen: LEDit tarvitsevat tietyn jännitteen toimiakseen ja jopa darlington-ryhmä käyttää 0,7 V kanavaa kohti omaan tarkoitukseensa, joten vastuksen laskeminen on hyvin yksinkertaista. FET ei käytännössä aiheuta jännitehäviötä tarkoituksiimme. Oletetaan, että toimimme 24 V: n jännitteellä virtalähteestä. Tästä jännitteestä vähennämme LEDien nimellisjännitteet ja 0,7 V matriisille. Vastuksen on käytettävä jäljellä olevaa virtaa annetulla virralla. Tarkastellaan esimerkkiä: ensimmäinen nauha: 5 punaista, 2 keltaista, 1 lämmin valkoinen ja 1 uv -LED. V. Yksi keltainen LED -valo kestää myös 2,1 V, joten kaksi heistä ottaa 4,2 V. Valkoinen LED -valo 3,6 V, UV -LED 3,3 V ja ryhmä 0,7 V. Tämä tekee 24V -10,5V - 4,2V - 3,6V - 3.3V - 0.7V = 1.7V, jota jonkin vastuksen on käytettävä. Tiedät varmasti Ohmin lain: R = U/I. Joten vastuksen, joka käyttää 1,7 V: n arvoa 25 mA: lla, arvo on 1,7 V/0,025 A = 68 ohmia, joka on saatavana sähköisistä kaupoista. Laske vastuksen käyttämä teho vain laskemalla P = U * I, tämä tarkoittaa P = 1.7V * 0.025A = 0.0425 W. Joten pieni 0,25 W: n vastus riittää tähän tarkoitukseen. Jos käytät suurempia virtoja tai haluat polttaa enemmän volttia vastuksessa, sinun on ehkä käytettävä isompaa! Tästä syystä voit käyttää vain kuutta suurjännitettä kuluttavaa valkoista LEDiä 24 V: n jännitteellä. Mutta kaikki LEDit eivät ole oikeastaan samoja, jännitehäviö voi olla suuri LEDien välillä. Joten käytämme toista potentiometriä (300?) Ja virtamittaria säätämään kunkin nauhan virta halutulle tasolle (25 mA) viimeisessä piirissä. Sitten mitataan vastuksen arvo ja tämän pitäisi antaa meille jotain lasketun arvon ympärille. Jos tulos on jotain kahden tyypin väliltä, valitse seuraava korkeampi arvo, jos haluat nauhan olevan hieman tummempi tai seuraavan pienemmän arvon, jotta nauha olisi hieman kirkkaampi. Asensin LEDit akryylilasilevyyn, jonka kiinnitin virtalähteen koteloon. Akryylilasi voidaan helposti porata ja taipua, jos se kuumennetaan noin 100 ° C: seen uunissa. Kuten kuvista näkyy, lisäsin tähän näyttöön myös auringonnousun - auringonlaskun valintakytkimen. Potentiometri ja nollauspainike ovat piirilevyssä.

Vaihe 5: Ohjelmiston säätäminen

Piksetit on erittäin helppo ohjelmoida toimittajan murteilla. Editori ja ohjelmisto ovat ilmaisia. Tietenkin tämän voisi ohjelmoida myös kokoonpanoon tyhjiä PIC -kuvia tai Atmel AVR -laitteita varten, mutta tämä oli yksi ensimmäisistä projekteistani pikselien testaamisen jälkeen. Tällä välin työskentelen paremman version kanssa, jossa on useita PWM -laitteita AVR: llä. Pikat ovat erittäin hyviä aloittelijoille, koska laitteistovaatimukset ovat hyvin yksinkertaiset ja peruskieli on helppo oppia. Alle 30 €: lla voit alkaa tutkia mikrokontrollerien ihmeellistä maailmaa. Tämän halvan sirun (18 M) haittana on rajoitettu RAM. Jos valitsit muita ominaisuuksia tai liität pikakuvakkeen erilaisiin, saatat joutua säätämään ohjelmaa. Mutta varmasti sinun on tehtävä muutoksia yksittäisten nauhojen välisiin siirtymiin. Kuten luettelosta näkyy, muuttuja w6 (sanamuuttuja) toimii laskurimuuttujana ja PWM-parametrina. Valitulla 4 kHz: n PWM-taajuudella 1%-99% käyttöajan arvot ovat 10-990. Silmukan laskelmilla saadaan lähes eksponentiaalinen LED-kirkkauden väheneminen tai lisääntyminen. Tämä on optimaalista, kun ohjaat LED -valoja PWM: llä. Kun yksi nauha kytketään päälle tai pois, ohjelmisto kompensoi tämän muuttamalla PWM -arvoa. Katsotaanpa esimerkiksi auringonlaskua. Aluksi lähdöt 0, 4 ja 5 kytketään korkealle, mikä tarkoittaa, että vastaavat liuskat kytketään päälle ULN2803A: n kautta. Sitten silmukka vähensi kirkkautta, kunnes muuttuja w6: ssa on pienempi kuin 700. Tässä vaiheessa nasta 0 kytketään matalaksi ja nasta 2 korkealle. Uusi arvo w6 on 900. Tämä tarkoittaa, että lamppu, jossa on nauhat 0, 4 ja 5 PWM-tasolla 700, on lähes yhtä kirkas kuin lamppu, jossa on nauhat 2, 4 ja 5 PWM-tasolla 800. Näitä arvoja sinun on testattava ja kokeiltava eri arvoja. Yritä pysyä jossain keskellä, koska kun himmennät lampun ensimmäisessä silmukassa liikaa, et voi tehdä paljon toisessa silmukassa. Tämä vähentää värinmuutoksen vaikutusta. PWM-asetusten säätämiseen käytin aliohjelmaa, joka käyttää myös ohjelman w5 arvoa ohjelman keskeyttämiseen. Tässä vaiheessa nopeus tulee peliin. Vain käynnistyksen aikana potentiometri tarkistetaan ja arvo tallennetaan w5: een. Ohjelman jokaisen silmukan vaiheiden lukumäärä on kiinteä, mutta muuttamalla w5 -arvon arvosta 750 arvoon noin 5100, tauko jokaisessa vaiheessa muuttuu 0,75 sekunnista 5 sekuntiin. Kunkin silmukan vaiheiden lukumäärää voidaan säätää myös muuttamalla murtoluku eksponentiaaliseen de- tai lisäykseen. Älä kuitenkaan käytä pieniä murtolukuja, koska muuttuja w6 on aina kokonaisluku! Jos käyttäisit 99/100 murtolukuna ja soveltaisit sitä arvoon 10, saat 9,99 desimaalilukuna mutta taas 10 kokonaislukuna. Muista myös, että w6 ei saa ylittää 65325! Testauksen nopeuttamiseksi yritä kommentoida riviä w5 = 5*w5, mikä nopeuttaa ohjelmaa 5 kertaa!:-)

Vaihe 6: Asennus makuuhuoneeseen

Laitoin auringonlaskulampuni pienelle kaapille huoneen toiselle puolelle niin, että valo loistaa kattoon. Ajastinkellolla kytken lampun päälle 20 minuuttia ennen hälytyksen soimista. Lamppu käynnistää automaattisesti auringonnousuohjelman ja herättää minut hitaasti. Illalla aktivoin ajastinkellon uniajastintoiminnon ja kytken lampun päälle auringonlaskun ollessa kytkettynä. Kun ohjelma on alkanut, vaihdan heti takaisin auringonnousuun seuraavana aamuna. Sitten nautin henkilökohtaisesta auringonlaskusta ja nukahdan pian.

Vaihe 7: Muutokset

Kun vaihdat kytkintä painikkeella, sinun on vaihdettava auringonlaskuosaan aktivoimalla jokin ohjelman keskeytys. Syöttöjännitteen muuttamiseksi sinun on laskettava yksittäiset LED-nauhat ja vastukset uudelleen, koska 12 V: n avulla voit käyttää vain 3 valkoista LEDiä ja tarvitset myös eri vastuksen. Kiertoratkaisu olisi käyttää jatkuvia virtalähteitä, mutta ne voivat maksaa sinulle taalaa ja käyttää vielä muutamia kymmeniä voltteja säätelyyn. 24 V: n avulla voit ohjata paljon LED -valoja yhdellä nauhalla, jotta voit ohjata samaa LED -valojen määrää 12 V: n jännitteellä, LEDit on erotettava kahteen rinnakkaiseen nauhaan. Kukin näistä kahdesta nauhasta tarvitsee oman vastuksen ja tämän kanavan kautta kertynyt virta on yli kaksinkertaistunut. Joten näet, että ei ole mitään järkeä ajaa kaikkia LED -valoja 5 V: lla, mikä olisi kätevää, mutta virta nousisi epäterveelliselle tasolle ja tarvittavien vastusten määrä kasvaisi myös pilviin. Jos haluat käyttää suuritehoisia LED -valoja ULN2803 -ohjaimen kanssa, voit yhdistää kaksi kanavaa paremman lämmönhallinnan varmistamiseksi. Liitä vain kaksi tuloa yhteen yhteen mikro-ohjaimen nastaan ja kaksi lähtöä yhteen suuritehoiseen LED-nauhaan. Ja muista, että joissakin suuritehoisissa LED-pisteissä on oma vakiovirtapiiri, eivätkä ne ehkä himmennä voimalinjan PWM-tekniikkaa! Tässä asennuksessa kaikki osat ovat kaukana rajoista. Jos työnnät asiat reunaan, saatat saada lämpöongelmia FET: n tai darlingtonin kanssa. Ja tietysti älä koskaan käytä 230V AC tai 110V AC ajaa tätä piiriä !!! Seuraava askeleeni tämän ohjeen jälkeen on kytkeä mikro-ohjain, jossa on kolme laitteisto-PWM: ää suuritehoisen RGB-pisteen hallitsemiseksi.

Pidä siis hauskaa ja nauti yksilöllisen auringonlaskun ja auringonnousun etuoikeudesta.