Klon čajového svetla: 5 krokov (s obrázkami)

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

V tomto návode budem trochu podrobnejšie popísať cestu, ktorá viedla k tomuto projektu, a spôsob, akým som sa dostal k výsledku, takže si to vyžaduje trochu viac čítania.

Doma máme niekoľko elektronických čajových žiaroviek, tých od spoločnosti Philips, ktoré je možné nabíjať bezdrôtovo. Predtým som k tejto téme urobil pokyn, pozri Monitor nabíjania čajového svetla.

Po nejakom čase tieto čajové sviečky prestanú fungovať, pretože sa vybije nabíjateľná batéria. Na vyriešenie tohto problému existujú dve možnosti:

1. Čajovú sviečku vyhodíte a kúpite si novú
2. Vymeňte nabíjateľnú batériu

Skúsil som druhú možnosť. Video v poslednom kroku tohto Instructable ukazuje, ako to môžete urobiť. Toto video tiež ukazuje, ako spoločnosť Philips v priebehu rokov prepracovala tieto čajové žiarovky tak, aby boli lacnejšie na výrobu, ale bohužiaľ skracovali životnosť týchto čajových žiaroviek. Okrem toho som si všimol, že s najnovšími lacnejšími návrhmi je ťažké zapnúť a vypnúť čajovú sviečku. Na to slúži ako spínač náklonu, ale zdá sa, že nie vždy fungujú veľmi dobre.

Keď som prvýkrát vymenil nabíjateľnú batériu, čajová sviečka nefungovala. Začal som si myslieť, že čajová sviečka drží nejaký pult, aby zistila, ako často sa používa, a potom sa už nikdy nezapne. To bol dôvod spustenia tohto projektu, pretože som chcel čajovú sviečku, ktorá bude fungovať navždy, samozrejme raz za čas vymeniť nabíjateľnú batériu.

Musím priznať, že moje zlé myšlienky boli nesprávne, akonáhle vymeníte batériu - aj keď sú nabité - musíte čajovú sviečku veľmi skoro vložiť do nabíjačky, aby opäť fungovala. Neviem, prečo to tak je, ale je potrebné to urobiť, aby sa čajová sviečka začala.

Každopádne som už začal vyrábať vlastnú čajovú sviečku, ktorá by sa správala rovnako ako čajová sviečka Philips. Analyzoval som elektroniku a vzor, ktorý spoločnosť Philips používa na vytvorenie efektu príjemnej sviečky. Pôvodná elektronika bola o niečo zložitejšia, ako som očakával, a tak som sa rozhodol vytvoriť si vlastný jednoduchší dizajn. Bol som schopný zistiť vzor pre sviečkový efekt analyzovaním vzoru na osciloskope. Pridávajú sa niektoré snímky obrazovky časti tohto vzoru. Nízky signál znamená, že LED dióda svieti.

Ako bolo povedané, môj dizajn bol jednoduchší ako dizajn spoločnosti Philips a robí to, čo potrebuje. Znovu som použil kryt, LED diódy, prepínač náklonu a cievku z čajovej žiarovky, ktorá už nefungovala, a vytvoril som vlastnú verziu s PIC12F615 pomocou programovacieho jazyka JAL na ovládanie zariadenia.

Krok 1: Analýza pôvodného čajového svetla

Predtým, ako bol klon vytvorený, som potreboval zistiť, ako funguje pôvodná čajová sviečka, ale prišiel som na to len čiastočne, pretože bola zložitejšia, ako som si pôvodne myslel.

Merania odhalili nasledujúce:

• Vzor sviečky je pseudonáhodný, pretože sa po chvíli opakuje, kde iba horné LED diódy menia jas. Spodná dióda LED je nepretržite zapnutá. Pozrite sa na video, ako to funguje
• Čajová lampa používa dve LED diódy s vysokým jasom s prúdom asi 7 mA na jednu diódu
• Zariadenie sa vypne, keď napätie batérie klesne pod 2,1 V.
• V závislosti od konštrukcie (pozri video v poslednom kroku tohto návodu) sa batéria NiMH nabíja prúdom od 11 mA do 37 mA

Krok 2: Navrhovanie klonu

V schematickom diagrame vidíte, ako som klon navrhol. Rozlišujú sa tieto časti:

• Usmerňovací mostík pomocou štyroch diód 1N5818 Schottky. Dôvodom použitia týchto typov diód je nízky pokles napätia. Tento most prevádza striedavé napätie z cievky na jednosmerné napätie pre zariadenie.
• Kondenzátor C1. Nezdá sa to byť dôležité, ale tento kondenzátor privádza nabíjaciu cievku do rezonancie, čo má za následok kolísanie vysokého napätia. Bez tohto kondenzátora by cievka nevytvárala dostatok energie pre zariadenie. Na dvoch snímkach obrazovky z osciloskopu vidíte výstupné napätie cievky, keď je vložené do nabíjačky bez (jeden vrchol) a (sínusového signálu) kondenzátora.
• Zenerova dióda D5 s hodnotou 5V1 sa v tomto dizajne zdá trochu zvláštna, pretože napájacie napätie sa kvôli dvom NiMH batériám nedostane vyššie ako okolo 2,5 V. Ak sa však týmto batériám končí životnosť, ich napätie sa zvýši a špičky napätia z nabíjacej cievky budú vyššie ako maximálne napätie, ktoré môže PIC zvládnuť - čo pri 5,5 V -, takže Zener tieto vrcholy preruší a ochráni PIC v tejto situácii.
• Prepínač naklonenia je pripojený k prerušovaciemu kolíku PIC. To zaručuje, že sa PIC prebudí po vypnutí.
• PIC ovláda dve LED diódy priamo z dvoch jeho portov.

V tomto prevedení je nabíjací prúd batérií asi 17 mA, keď sú vložené do bezdrôtovej nabíjačky. Batérie majú kapacitu 300 mAh. Tento typ batérie je plne nabitý po 14 hodinách nabíjania prúdom 1/10 kapacity, teda v tomto prípade 30 mA. To znamená, že zariadenie nebude nikdy úplne nabité, pokiaľ nebude dvakrát nabité. Vo videu o výmene batérie na konci tohto návodu na obsluhu tiež vidíte, že spoločnosť Philips používa v najnovších prevedeniach nabíjateľné batérie s kapacitou 160 mAh.

Na videu môžete vidieť fungovanie pôvodnej čajovej sviečky a klonu. Vidíte, ktorý je originál a ktorý je klon?

Krok 3: Požadované komponenty a zostrojenie klonu

Pre tento projekt potrebujete nasledujúce komponenty:

• Kúsok chleba
• Mikrokontrolér PIC 12F615
• 8-pinová zásuvka IC
• Diódy: 4 * 1N5819, 1 * BZX85C5V1
• 2 * 100nF keramické kondenzátory
• Rezistory: 1 * 1MOhm, 2 * 56 Ohm
• 2 x 3 mm vysoká svetelná dióda (zo starej čajovej sviečky)
• Naklápací spínač (zo starej čajovej sviečky)
• Nabíjajte cievku zo starej čajovej sviečky
• Bývanie zo starej čajovej sviečky

Pozrite si schematický diagram v predchádzajúcej časti o spôsobe pripojenia komponentov.

Pretože dizajn nepoužíva žiadne komponenty SMD, potrebuje viac miesta ako pôvodná verzia. Preto bola doska na krájanie krájaná tak, aby mala po stranách viac miesta. Funguje to iba vtedy, ak máte vysokú čajovú sviečku. Existujú aj menšie verzie (pozrite si video v poslednom kroku tohto návodu), ale dizajn nepasuje, pokiaľ ho nevybudujete z komponentov SMD.

Na obrázkoch vidíte, ako bolo zariadenie zostavené. Všimnite si toho, že horná LED dióda je namontovaná na spájkovacej strane nepájivej dosky, aby ju bolo možné nasadiť na druhú LED diódu.

Krok 4: Softvér

Ako už bolo uvedené, softvér je napísaný pre PIC12F615 pomocou programovacieho jazyka JAL.

PIC bude spočiatku pri prvom zapnutí v režime spánku, pričom v tomto stave nespotrebuje takmer žiadnu energiu.

Softvér vykonáva nasledujúce úlohy:

• Keď je zariadenie otočené hore nohami, prepínač naklonenia sa dotkne zeme, čo prebudí PIC zo spánku.
• Akonáhle sa prebudí, spodná LED dióda sa zapne a horná LED dióda použije na zmenu jasu LED klonovaný vzor sviečky Philips.
• Počas prevádzky bude PIC merať napájacie napätie pomocou zabudovaného analógovo-digitálneho prevodníka (ADC). Akonáhle toto napätie klesne pod 2,1 V, vypne diódy a prepne PIC do režimu spánku. PIC môže stále fungovať dobre pri 2,1 V, ale nie je dobré, aby sa nabíjacie batérie úplne vybili.

Je rozdiel v tom, ako sa pôvodná čajová sviečka správa v porovnaní s klonom. Keď napätie batérie klesne pod 2,1 V, pôvodná čajová sviečka sa nespustí, kým sa zariadenie znova nenabije, takže sa zdá, že meria napájacie napätie pri zapnutí. Klon však bude merať napájacie napätie, keď je aktívny. To znamená, že keď je napájacie napätie nižšie ako 2,1 V, diódy LED budú krátkodobo fungovať, potom zariadenie opäť prejde do režimu spánku.

Zostáva jeden bod, ktorý som nepochopil. Keď sa batérie vybijú, pôvodná čajová sviečka sa už nezapne, aj keď je napájacie napätie batérie dostatočné (dôvod mojich počiatočných zlých myšlienok o zariadení, pamätáte?). Možno si pamätá, že batérie sa pokazili tým, že namerali vysoké napätie batérie. V klone sa to nerobí. Aj keď sa batérie vybijú a napájacie napätie sa zvýši - chránené Zenerovou diódou - zariadenie bude fungovať, ale kvôli zlej batérii sa doba prevádzky skráti.

Priložený je zdrojový súbor JAL a súbor Intel Hex na programovanie PIC. Ak máte záujem o používanie mikrokontroléra PIC s programovacím jazykom JAL - Pascal - navštívte webovú stránku JAL.

Krok 5: Výmena nabíjateľných batérií

Ak nechcete stavať klon, ale chcete iba vymeniť batériu, pozrite sa na toto video. Tiež to ukazuje, ako sa pôvodný dizajn čajovej sviečky zjednodušil, čo bohužiaľ viedlo k produktu, ktorý má kratšiu životnosť.

Ako už bolo spomenuté, najnovší jednoduchý dizajn má zrejme ďalší problém, pretože tieto čajové sviečky sa veľmi ťažko vypínajú a vypínajú. Pôvodne som si myslel, že je to kvôli zlému spínaču náklonu, ale keď som tento prepínač znova použil v klone, všetko fungovalo dobre. Klonovanie teda môže byť nakoniec dobrou voľbou.

Bavte sa pri budovaní vlastného projektu a tešte sa na vaše reakcie.