Lysflimmer detektor: 3 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Jeg har alltid vært fascinert av det faktum at elektronikk følger oss. Det er bare overalt. Når vi snakker om lyskilder (ikke de naturlige som stjerner), må vi ta hensyn til flere parametere: Lysstyrke, farge og, i tilfelle det er PC -skjermen vi snakker om, bildekvalitet.

Den visuelle oppfatningen av lys eller lysstyrke for elektronisk lyskilde kan styres på forskjellige måter når den mest populære er via Pulse Width Modulation (PWM) - Bare slå på og av enheten veldig raskt, slik at transientene virker "usynlige" for menneskelig øye. Men som det ser ut, er det ikke for godt for menneskelige øyne for langvarig bruk.

Når vi for eksempel tar en bærbar datamaskin og reduserer lysstyrken - det kan virke mørkere, men det skjer mange endringer på skjermen - flimring. (Flere eksempler på dette finner du her)

Jeg ble sterkt inspirert av en idé om denne YouTube -videoen, forklaringen og enkelheten i den er bare fantastisk. Ved å feste enkle enheter på hyllen, er det potensial for å bygge en helt bærbar flimrende deteksjonsenhet.

Enheten vi skal bygge er en flimrende detektor for lyskilder, som bruker lite solbatteri som lyskilde, og består av følgende blokker:

1. Lite solcellepanel
2. Integrert lydforsterker
3. Høyttaler
4. Jack for hodetelefontilkobling, hvis vi ønsker å teste med større følsomhet
5. Oppladbart Li-Ion-batteri som strømkilde
6. USB Type-C-kontakt for ladingstilkobling
7. Strøm LED -indikator

Rekvisita

Elektroniske komponenter

• Integrert lydforsterker
• 8 Ohm høyttaler
• 3,7V 850mAh Li-Ion batteri
• 3,5 mm lydkontakt
• Mini polykrystallinsk solbatteri
• TP4056 - Li -Ion ladekort
• RGB LED (TH -pakke)

• 2 x 330 Ohm motstander (TH -pakke)

Mekaniske komponenter

• Potensiometerknapp
• 3D-trykt kabinett (valgfri, åpen hylleprosjektboks kan brukes)
• 4 x 5 mm skruer

Instrumenter

• Loddejern
• Varm limpistol
• Phillips skrujern
• Enkeltkjernetråd
• 3D -skriver (valgfritt)
• Tang
• Pinsett
• Kutter

Trinn 1: Teori om drift

Som det ble nevnt i innledningen, flimringen forårsaket av PWM. Ifølge wikipedia kan menneskelig øye fange opptil 12 bilder per sekund. Hvis bildefrekvensen overstiger dette tallet, regnes det som bevegelse for menneskesyn. Derfor, hvis det er en rask endring av objektet som blir observert, ser vi den gjennomsnittlige intensiteten i stedet for sekvensen av atskilte rammer. Det er en kjerne i ideen for PWM i lysstyrkekontrollkretser: Fordi vi bare kan se gjennomsnittlig intensitet med høyere bildefrekvens enn 12 fps (Igjen, ifølge wikipedia), kan vi enkelt justere lysstyrken (Duty Cycle) for lyskilde som driver via skiftende tidsperioder, når lyset er på eller av (Mer om PWM), hvor frekvensen for bytte er konstant og er mye større enn 12Hz.

Dette prosjektet beskriver en enhet, hvis lydvolum og frekvens er proporsjonal med flimrende støy forårsaket av PWM.

Mini polykrystallinsk panel

Hovedformålet med disse enhetene er å transformere strøm fra lyskilden til elektrisk kraft, som enkelt kan høstes. En av de viktigste egenskapene til dette batteriet, at hvis lyskilden ikke gir stabil konstant intensitet og endres over tid, vil de samme endringene vises på utgangsspenningen til dette panelet. Så det er det vi skal oppdage - endringene i intensitet over tid

Lydforsterker

Utgang som produseres fra solcellepanelet er proporsjonal med gjennomsnittlig intensitetsnivå (DC) med ytterligere endringer i intensitet over tid (AC). Vi er interessert i å oppdage bare vekselstrøm, og den enkleste måten å oppnå det på - koble til lydsystem. Lydforsterkeren som ble brukt i dette designet er PCB med én forsyning, med DC-blokkerende kondensatorer på hver side, både inngang og utgang. Så solcellepanelutgangen er koblet direkte til lydforsterkeren. Forsterkeren som brukes i dette designet har allerede et potensiometer med en innebygd PÅ/AV-bryter, og dermed er det fullstendig kontroll over enhetens strøm og volum på høyttaleren.

Li-ion batteristyring

TP4056 Li-Ion batterilader ble lagt til i dette prosjektet for å gjøre enheten bærbar og oppladbar. USB-C-kontakt fungerer som inngang for lader, og batteriet som ble brukt er en 850mAh, 3,7V, som er tilstrekkelig for de formålene vi må forfølge med denne enheten. Batterispenningen fungerer som hovedstrømforsyning for lydforsterkeren, og dermed for en hel enhet.

Høyttaler som systemutgang

Høyttaleren spiller hovedrollen i enheten. Jeg valgte en relativt liten med fast vedlegg til kabinettet, så jeg ville også høre lavere frekvenser. Som det ble nevnt tidligere, kan frekvensen og volumet til høyttaleren defineres som følger:

f (Høyttaler) = f (AC fra solcellepanel) [Hz]

P (høyttaler) = K*I (intensitet topp-til-topp for AC-signal fra solcellepanel) [W]

K - Er en volumkoeffisient

Lydkontakt

3,5 mm Jack brukes i tilfelle vi ønsker å koble til hodetelefoner. I denne enheten har kontakten en tilkoblingsdeteksjonspinne, som er koblet fra signalpinnen, når lydpluggen er plugget inn. Den var designet på denne måten for å gi utgang til en enkelt bane på den tiden - Høyttaler ELLER hodetelefoner.

RGB LED

Her er LED -en på to ganger - den lyser når enheten lades eller enheten slås på.

Trinn 2: Vedlegg - Design og utskrift

3D -skriver er et flott verktøy for tilpassede skap og esker. Vedlegg for dette prosjektet har en veldig grunnleggende struktur med noen fellestrekk. La oss utvide det trinnvis:

Forberedelse og FreeCAD

Vedlegg ble designet i FreeCAD (prosjektfilen er tilgjengelig for nedlasting nederst i dette trinnet), der enhetens kropp ble konstruert først, og et solid deksel ble konstruert som en egen del i forhold til kroppen. Etter at enheten ble designet, er det nødvendig å eksportere den som separat hus og deksel.

Mini solcellepanelet er montert på dekselet med et område med fast størrelse, der utskjæringsområdet er dedikert til ledninger. Brukergrensesnitt tilgjengelig på begge sider: USB cutout og LED | Jack | Potensiometerhull. Høyttaleren har sitt eget dedikerte område, som er en rekke hull på bunnen av kroppen. Batteriet ligger ved siden av høyttaleren, det er plass til hver av delene, så vi trenger ikke å bli frustrert mens vi monterer enheten helt.

Slicing og Ultimaker Cura

Siden vi har STL-filer, kan vi fortsette til G-Code-konverteringsprosessen. Det er mange metoder for å gjøre det, jeg vil bare la hovedparameterne for utskrift være her:

• Programvare: Ultimaker Cura 4.4
• Laghøyde: 0,18 mm
• Veggtykkelse: 1,2 mm
• Antall topp-/bunnlag: 3
• Fyll: 20%
• Dyse: 0,4 mm, 215*C
• Seng: Glass, 60*C
• Støtte: Ja, 15%

Trinn 3: Lodding og montering

Lodding

Mens 3D -skriveren er opptatt med å skrive ut kabinettet, la oss dekke loddeprosessen. Som du kan se i skjemaene, er det forenklet til et minimum - det er av grunnen til at alle delene vi skal feste helt er tilgjengelige som uavhengige integrerte blokker. Vel, sekvensen er:

1. Lodding av Li-Ion-batteripolene til TP4056 BAT+ og BAT-pins
2. Lodding VO+ og VO- av TP4056 til VCC- og GND-terminaler på lydforsterkeren
3. Lodding "+" terminal på lite solcellepanel til VIN (enten L eller R) på lydforsterker, og "-" til lydforsterkerens bakke
4. Fest Bi-farge eller RGB LED til to 220R motstander med riktig isolasjon
5. Lodding første LED -anode til bryterterminalen til lydforsterkeren (Tilkoblingen må utføres på bryteren). Det anbefales på det sterkeste å sjekke hvilken bryterkontakt på undersiden av kretskortet som er koblet til VCC - den som ikke er vårt valg
6. Den andre LED -anoden bør loddes til en anode med enten to SMD -lysdioder - de har felles anodeforbindelse
7. Lodding LED -katoder til lydforsterkerens GRUNN
8. Loddehøyttalerterminaler til lydforsterkerens utgang (Sørg for at du har valgt samme kanal ved inngang, VENSTRE eller HØYRE)
9. For å tvinge høyttaleren til å slå av, lodd 3,5 mm stereo jack -terminaler som forhindrer strømmen gjennom høyttaleren.
10. For å få hodetelefoner til å produsere lyd på hver side - L og R, kort terminalene beskrevet i forrige trinn sammen.

montering

Etter at kabinettet er skrevet ut, anbefales det å montere del-for-del med hensyn til delhøyde:

1. Lage en ramme av varmt lim i henhold til dekslets indre omkrets, og plassere solcellepanel der
2. Fest potensiometer med en mutter og en skive på motsatt side
3. Limhøyttaler med varmt lim
4. Lim batteri med varmt lim
5. Lim 3,5 mm jack med varmt lim
6. Lim batteri med… varmt lim
7. Liming av TP4056 med USB -peking utenfor det dedikerte utsnittsområdet med varmt lim
8. Sette en knapp på et potensiometer
9. Festetrekk og kropp med fire skruer

Testing

Enheten vår er klar og klar til bruk! For å kontrollere enheten ordentlig, er det nødvendig å finne lyskilder som kan gi alternativ intensitet. Jeg anbefaler å bruke IR -fjernkontroll, siden den gir vekslende intensitet hvis frekvens ligger i den menneskelige hørselsbåndbredden [20Hz: 20KHz].

Ikke glem å teste alle lyskildene dine hjemme.

Takk for at du leste!:)