UVLampa - SRO2003: 9 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Ahoj!

Dnes vám predstavím realizáciu UV LED žiarovky. Moja manželka je dizajnérka šperkov z polymérnej hliny a na svoje výtvory často používa živicu. V zásade používa klasickú živicu, ktorá jednoducho polymerizuje na čerstvom vzduchu, funguje dobre, ale je dostatočne dlhá na to, aby sa stala pevnou (asi 2 dni).. Nedávno však objavila živicu, ktorá polymerizuje vďaka ultrafialovému svetlu, stačí, keď živicový predmet na krátky čas vystaví zdroju ultrafialových lúčov, aby bola živica pevná. Keď si objednala živicu, váhala s kúpou žiarovky (nestojí to veľa …), ale hneď som to zastavil a povedal: Mám UV LED diódy! NEVIEM, ČO ROBIŤ, MÔŽEM VÁM VYROBIŤ LAMPU !!! (áno, niekedy reagujem príliš rýchlo, pokiaľ ide o elektroniku …;))

A tak sa tu pokúšam vyrobiť lampu s tým, čo mám v dnách zásuviek …

Krok 1: Povinnosti

- Svetlo vyžarované žiarovkou by malo byť čo najhomogénnejšie, žiarovka by mala osvetľovať celý predmet, ktorý bude umiestnený nižšie.

- Lampa musí mať nastaviteľný čas odpočítavania najmenej 1 minútu a 30 sekúnd

- Lampa by mala byť dostatočne veľká na to, aby zakrývala predmety s priemerom až 6 cm, ale nemala by byť príliš objemná.

- Lampa musí byť ľahko pohyblivá.

- Lampa musí byť napájaná „bezpečným“zdrojom energie (batéria/adaptér)

Krok 2: Nástroje a komponenty elektroniky

Elektronické súčiastky:

- 1 mikročip PIC 16F628A

- 2 okamžité prepínacie tlačidlá

- 2 tranzistory BS170

- 1 tranzistor 2N2222

- 2 jednociferné číselné zobrazenie

- 1 červená LED dióda 5 mm

- 17 UV LED 5 mm

- 8 odporov 150 ohmov

- 17 odporov 68 ohmov

- 2 odpory 10 kOhm

- 1 odpor 220 ohmov

- 1 bzučiak

- 2 dosky plošných spojov

- ovinovací drôt (napr.: 30 AWG)

Ďalšie komponenty:

- 8 rozperiek

- niekoľko skrutiek

- 1 uzáver trubice z PVC (100 mm)

- 1 rúrková objímka z PVC (100 mm)

- vresové zmršťovacie bužírky

Náradie:

- vŕtačka

- spájkovačka- zvárací drôt

- programátor na vloženie kódu do mikročipu 16F628 (napr. PICkit 2)

Odporúčame vám použiť Microchip MPLAB IDE (freeware), ak chcete zmeniť kód, ale budete potrebovať aj kompilátor CCS (shareware). Môžete tiež použiť iný kompilátor, ale v programe budete potrebovať veľa zmien. Ale ja vám poskytnem. HEX, aby ste ho mohli vstreknúť priamo do mikrokontroléra.

Krok 3: Schéma

Tu je schéma vytvorená pomocou CADENCE Capture CIS Lite. Vysvetlenie úlohy komponentov:

- 16F628A: mikrokontrolér, ktorý spravuje vstupy/výstupy a čas odpočítavania

- SW1: tlačidlo nastavenia časovača- SW2: tlačidlo spustenia

- FND1 a FND2: číselné číselné displeje indikujúce čas odpočítavania

- U1 a U2: výkonové tranzistory pre číselné číselné displeje (multiplexovanie)

- Q1: výkonový tranzistor na napájanie ultrafialových LED diód

- D2 až D18: LED diódy UV

- D1: stavová LED dióda, rozsvieti sa, keď sú zapnuté UV diódy

- LS1: bzučiak, ktorý vydáva zvuk, keď skončí odpočítavanie

Krok 4: Výpočty a prototypovanie na Breadboarde

Zostavme komponenty na doske podľa vyššie uvedenej schémy a naprogramujme mikrokontrolér!

Pred zostavením celku som systém rozdelil na niekoľko častí:- časť pre UV diódy

- časť pre správu displeja

- časť na správu tlačidiel a svetelných/zvukových indikátorov

Pre každú časť som vypočítal hodnoty rôznych komponentov a potom som skontroloval ich správnu činnosť na doske.

Časť ultrafialových LED diód: LED diódy sú na svojich anódach pomocou rezistorov pripojené k napätiu Vcc (+5 V) a na svojich katódach sú pomocou tranzistora Q1 (2N2222) pripojené k GND na svojich katódach.

V tejto časti je jednoducho potrebné vypočítať základný odpor potrebný na to, aby tranzistor mal dostatočný prúd na správne nasýtenie. Rozhodol som sa dodať ultrafialové LED diódy s prúdom 20 mA pre každú z nich. Existuje 17 LED, takže bude existovať celkový prúd 17*20mA = 340mA, ktorý bude prechádzať tranzistorom z jeho kolektora do jeho emitora.

Tu sú rôzne užitočné hodnoty z technickej dokumentácie na uskutočnenie výpočtov: Betamin = 30 Vcesat = 1 V (približne …) Vbesat = 0,6 V

Keď poznáme hodnotu prúdu na kolektore tranzistora a betamínu, môžeme z neho vyvodiť minimálny prúd na báze tranzistora, aby bol nasýtený: Ibmin = Ic/Betamin Ibmin = 340mA/30 Ibmin = 11,33mA

Berieme koeficient K = 2, aby sme sa uistili, že tranzistor je nasýtený:

Ibsat = Ibmin * 2

Ibsat = 22,33mA

Teraz vypočítajme hodnotu základného odporu pre tranzistor:

Rb = (Vcc-Vbesat)/Ibsat

Rb = (5-0,6)/22,33mA

Rb = 200 ohmov

Vybral som štandardnú hodnotu zo série E12: Rb = 220 ohmov V zásade som mal zvoliť odpor s normalizovanou hodnotou rovnou alebo nižšou ako 200 ohmov, ale v hodnotách pre odpory som už nemal moc na výber, takže som vzal najbližšie hodnotu.

Časť správy displeja:

Výpočet odporu obmedzujúceho prúd pre segmenty displeja:

Tu sú rôzne užitočné hodnoty z technickej dokumentácie (číslicový displej a tranzistor BS170) na vykonanie výpočtov:

Vf = 2V

Ak = 20mA

Výpočet aktuálnej limitnej hodnoty:

R = Vcc-Vf/If

R = 5-2/20mA

R = 150 ohmov

Vyberám štandardnú hodnotu zo série E12: R = 150 ohm

Správa multiplexovania:

Rozhodol som sa použiť techniku multiplexovaného zobrazovania na obmedzenie počtu vodičov potrebných na ovládanie znakov na displejoch. Existuje displej, ktorý zodpovedá desiatkam číslic a ďalší displej, ktorý zodpovedá číslici jednotiek. Táto technika je pomerne jednoduchá na implementáciu, takto funguje (napr. Na zobrazenie čísla 27)

1 - mikrokontrolér vysiela signály na 7 výstupoch zodpovedajúcich znaku, ktorý sa má zobraziť pre desiatkové číslice (číslica 2) 2 - mikrokontrolér aktivuje tranzistor, ktorý napája displej, ktorý zodpovedá desiatkam 3 - uplynie oneskorenie 2 ms 4 - mikrokontrolér deaktivuje tranzistor, ktorý napája displej zodpovedajúci desiatkam 5 - mikrokontrolér vysiela signály na 7 výstupov zodpovedajúcich znaku, ktorý sa má zobraziť pre číslicu jednotiek (číslica 7) 6 - mikrokontrolér aktivuje tranzistor, ktorý napája displej zodpovedajúce jednotkám 7 - uplynie oneskorenie 2 ms 8 - mikrokontrolér deaktivuje tranzistor, ktorý napája displej zodpovedajúci jednotkám

A táto sekvencia sa veľmi rýchlo opakuje v slučke, takže ľudské oko nevníma moment, keď je jeden z displejov vypnutý.

Tlačidlá a svetelné/zvukové indikátory:

V tejto časti je veľmi málo testovania hardvéru a ešte menej výpočtov.

Vypočíta sa, že prúd obmedzujúci odpor pre stavovú LED: R = Vcc-Vf/Ak R = 5-2/20mA R = 150 ohm

Vyberám štandardnú hodnotu zo série E12: R = 150 ohm

Pri tlačidlách som jednoducho skontroloval, či som schopný detekovať stlačenie vďaka mikrokontroléru a zvýšiť počet stlačení na displejoch. Tiež som vyskúšal aktiváciu bzučiaka, aby som zistil, či funguje správne.

Pozrime sa, ako je to všetko zvládnuté s programom …

Krok 5: Program

Program je napísaný v jazyku C s MPLAB IDE a kód je zostavený pomocou kompilátora CCS C.

Kód je plne komentovaný a celkom zrozumiteľný. Ak chcete vedieť, ako funguje, alebo ho chcete upraviť, umožníte mi stiahnuť si zdroje.

Jediná trochu komplikovaná vec je možno správa odpočítavania pomocou časovača mikrokontroléra, pokúsim sa dostatočne rýchlo vysvetliť princíp:

Mikrokontrolér volá každú 2 ms špeciálnu funkciu, v programe sa to nazýva funkcia RTCC_isr (). Táto funkcia riadi multiplexovanie displeja a tiež správu odpočítavania. Každé 2 ms sa displeje aktualizujú, ako je vysvetlené vyššie, a súčasne sa funkcia TimeManagment nazýva aj každé 2 ms a spravuje hodnotu odpočítavania.

V hlavnej slučke programu je jednoducho správa tlačidiel, v tejto funkcii je nastavenie hodnoty odpočítavania a tlačidla na spustenie rozsvietenia UV diód LED a odpočítavania.

Nižšie nájdete súbor zip projektu MPLAB:

Krok 6: Spájkovanie a montáž

Celý systém som distribuoval na 2 dosky: jedna doska podporuje odpory UV LED a druhá doska, ktorá podporuje všetky ostatné komponenty. Potom som pridal podložky na prekrytie kariet. Najkomplikovanejšou vecou bolo spájkovať všetky spoje hornej dosky, najmä kvôli displejom, ktoré vyžadujú veľa káblov, dokonca aj so systémom multiplexovania …

Spojenia a drôt som spevnil tavným lepidlom a teplom zmrštiteľným plášťom, aby som získal čo najčistejší výsledok.

Potom som na viečko z PVC urobil značky, aby som LED diódy distribuoval čo najlepšie, aby som získal čo najrovnomernejšie svetlo. Potom som vyvŕtal otvory s priemerom LED diód, na obrázkoch vidíte, že v strede je viac diód LED, je to normálne, pretože lampa bude slúžiť hlavne na vyžarovanie svetla na malé predmety.

(Na prezentačných obrázkoch na začiatku projektu môžete vidieť, že PVC trubica nie je namaľovaná ako čiapočka, je normálne, že si ju moja žena chce ozdobiť sama … ak jedného dňa budem mať obrázky, pridám ich!)

A nakoniec som spájkoval ženský konektor USB, aby som mohol lampu napájať napríklad nabíjačkou pre mobilné telefóny alebo externou batériou (káblom typu muž-muž, ktorý som mal doma …)

Počas realizácie som urobil veľa fotografií a celkom „rozprávajú“.

Krok 7: Schéma prevádzky systému

Tu je schéma fungovania systému, nie programu. Je to akýsi malý návod na použitie. Ako prílohu som vložil súbor PDF s diagramom.

Krok 8: Video

Krok 9: Záver

Toto je koniec tohto projektu, ktorý by som nazval „oportunistom“, skutočne som ho urobil s cieľom splniť bezprostrednú potrebu, urobil som to s regeneračným zariadením, ktoré som už mal, ale napriek tomu som na konečný výsledok obzvlášť hrdý. pomerne čistý estetický aspekt, ktorý sa mi podarilo získať.

Neviem, či bude môj štýl písania správny, pretože čiastočne používam automatický prekladač, aby som išiel rýchlejšie, a keďže nehovorím natívne po anglicky, myslím si, že niektoré vety budú pre ľudí, ktorí píšu po anglicky, zrejme divné. Takže ďakujem prekladateľovi DeepL za pomoc;)

Ak máte akékoľvek otázky alebo pripomienky k tomuto projektu, dajte mi vedieť!