Opplyste gaver: 5 trinn (med bilder)

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

Hjemme har vi to belyste gaver som brukes i juleperioden. Dette er enkle belyste gaver ved hjelp av en 2-farges rødgrønn LED som tilfeldigvis endrer farge som falmer inn og falmer ut. Enheten drives av en 3 Volt knappecelle. Sistnevnte var årsaken til dette prosjektet siden batteriet blir utladet veldig raskt når gavene slås på over lengre tid.

For å forhindre bruk av en enorm mengde knappcellebatterier designet jeg min egen versjon ved hjelp av tre oppladbare AAA -batterier. Denne versjonen bruker en RGB LED, så blått er også mulig, men det var ikke en del av det originale designet. Min versjon har følgende funksjoner:

• Kontroll 2 presenterer samtidig ved hjelp av en PIC12F617 mikrokontroller. Mikrokontrollerprogramvaren ble skrevet på JAL -programmeringsspråket.
• Slå på og av nåtiden med en trykknapp. Den originale versjonen brukte en bryter til dette formålet, men en trykknapp var lettere å bruke.
• Endre fargen på gavene tilfeldig ved å fade-in og fade-out av fargene rød og grønn.
• Slå av gaver når batterispenningen faller under 3,0 Volt. Dette forhindrer at de oppladbare batteriene blir utladet for mye.

Etter å ha fadet inn en farge, forblir LED-lampen på en tid et sted mellom 3 sekunder og 20 sekunder. Siden jeg fortsatt hadde den ubrukte blå LED-en, la jeg til funksjonen at begge pakkene blir blå når tiden er nøyaktig 10 sekunder. Dette skjer ikke veldig ofte siden den tilfeldige tiden genereres i tidtakere på 40 millisekunder som beskrevet senere.

Trinn 1: Noen teorier om inntoning og uttoning ved bruk av pulsbreddemodulering

Den beste måten å endre lysstyrken på en LED er ikke ved å endre strømmen som strømmer gjennom LED -en, men ved å endre tiden LED -en er på innen et bestemt tidsintervall. Denne måten å kontrollere lysstyrken på en LED kalles Pulse Width Modulation (PWM) som har blitt beskrevet flere ganger på internett, f.eks. Wikipedia.

PIC og Arduino har spesiell PWM -maskinvare ombord som gjør det enkelt å generere dette PWM -signalet, men de har ofte en utgang for dette, så du kan bare kontrollere én LED. For denne versjonen trengte jeg å kontrollere 5 lysdioder (2 røde, 2 grønne og 1 kombinerte blå), så PWM måtte gjøres i programvare ved hjelp av en timer som genererer både PWM -frekvensen og PWM -driftssyklusen.

PIC12F617 har en innebygd timer med automatisk innlasting. Dette betyr at når du har angitt reload -verdien til timeren, vil den bruke denne verdien hver gang tidsavbruddet har passert, og timeren fungerer frittstående med en spesifisert frekvens. Siden timingen er avgjørende for et stabilt PWM-signal, fungerer timeren på en avbruddsbasis, uten å bli påvirket av tiden hovedprogrammet trenger for å kontrollere og bestemme den tilfeldige på-tiden for lysdiodene.

PWM -frekvensen må være høy nok til å forhindre flimmer, og derfor valgte jeg en PWM -frekvens på 100 Hz. For fade-in og fade-out-effekten må vi endre driftssyklusen og lysstyrken til LED-en. Jeg bestemte meg for å bruke et trinn på 5 for å øke eller redusere lysstyrken for å få fade-in og fade-out-effekten, og siden timeren bruker et område på 0 til 255 for driftssyklusen, må timeren kjøre på 255 / 5 = 51 ganger normalfrekvensen eller 5100 Hz. Dette resulterer i et tidsavbrudd hver 196 oss.

Trinn 2: Det mekaniske arbeidet

For å lage gaver brukte jeg melk hvit akrylplast og for resten av oppsettet brukte jeg MDF. For å forhindre at du ser formen på lysdioden i pakken når lysdioden er på, legger jeg et deksel på toppen av lysdiodene som sprer lyset fra lysdioden. Dette dekselet kom fra noen gamle elektroniske lys som jeg hadde, men du kan også lage et deksel ved å bruke den samme akrylplasten. På bildene ser du hva jeg brukte som utstyr og materiale.

Trinn 3: Elektronikken

Det skjematiske diagrammet viser de elektroniske komponentene du trenger. Som nevnt tidligere styres 5 lysdioder uavhengig der den blå lysdioden kombineres. Siden PIC ikke kan drive to lysdioder på en portnål, la jeg til en transistor for å kontrollere de kombinerte blå lysdiodene. Elektronikken drives av 3 oppladbare AAA -batterier og kan slås på eller av ved å trykke på tilbakestillingsbryteren.

Du trenger følgende elektroniske komponenter for dette prosjektet:

• 1 PIC mikrokontroller 12F617 med sokkel
• 2 keramiske kondensatorer: 2 * 100nF
• Motstander: 1 * 33k, 1 * 4k7, 2 * 68 Ohm, 4 * 22 Ohm
• 2 RGB -lysdioder, høy lysstyrke
• 1 BC557 transistor eller tilsvarende
• 1 trykknappbryter

Du kan bygge kretsen på et brødbrett og krever ikke mye plass, som det kan sees på bildet. Du lurer kanskje på hvorfor motstandsverdiene for å kontrollere maksimal strøm gjennom lysdiodene er så lave. Dette er på grunn av den lave forsyningsspenningen på 3,6 Volt i kombinasjon med spenningsfallet som hver LED har, som avhenger av fargen per LED, se også Wikepedia. Motstandsverdiene resulterer i en maksimal strøm på rundt 15 mA per LED der maksimal strøm for hele systemet er rundt 30 mA.

Trinn 4: Programvaren

Programvaren utfører følgende oppgaver:

Når enheten tilbakestilles med trykknappen, slår den på enheten hvis den var av, eller den slår seg av hvis den var på. Av betyr å sette PIC12F617 i hvilemodus der den nesten ikke bruker strøm.

Generer PWM -signalet for å kontrollere lysstyrken til lysdiodene. Dette gjøres ved hjelp av en timer og en avbruddsrutine som styrer pinnene på PIC12F617 som på og av slår LEDene på og av.

Fade-in og fade-out LED-lampene og hold dem på i en tilfeldig tid mellom 3 og 20 sekunder. Hvis den tilfeldige tiden er lik 10 sekunder, blir begge lysdiodene blå i 10 sekunder, hvoretter det normale rødgrønne fade-in og fade-out-mønsteret brukes.

Under drift vil PIC måle forsyningsspenningen ved hjelp av den innebygde Analog to Digital Converter (ADC). Når denne spenningen faller under 3,0 V, vil den slå av lysdiodene og sette PIC i hvilemodus igjen. PIC kan fortsatt fungere godt på 3,0 V, men det er ikke bra for de oppladbare batteriene å bli helt utladet.

Som nevnt tidligere opprettes PWM -signalet ved hjelp av en timer som bruker en avbruddsrutine for å holde et stabilt PWM -signal. Fading-in og fading-out av LEDene inkludert tiden LEDene er på, styres av hovedprogrammet. Dette hovedprogrammet bruker en tidtaker på 40 millisekunder, avledet fra den samme timeren som skaper PWM -signalet.

Siden jeg ikke brukte noen spesifikke JAL -biblioteker for dette prosjektet denne gangen, måtte jeg lage en tilfeldig generator ved hjelp av et lineært tilbakemeldingsskiftregister for å generere tilfeldig tid og tilfeldig avtid for lysdiodene.

Trinn 5: Det endelige resultatet

Det er 2 videoer som viser mellomresultatet. Min kone trenger fortsatt å bytte kuber til faktiske gaver. Den ene videoen viser et nærbilde av resultatet der den andre videoen viser det med den originale nåtiden som førte til dette prosjektet.

Som du kanskje forventer når du tror du er ferdig, dukker det opp nye krav. Min kone spurte om lysstyrken på lysdiodene også kan variere etter at de bleknet inn. Det er selvfølgelig mulig siden jeg bare brukte omtrent halvparten av programminnet til PIC12F617.

JAL -kildefilen og Intel Hex -filen for programmering av PIC er vedlagt. Hvis du er interessert i å bruke PIC -mikrokontrolleren med JAL - et Pascal -lignende programmeringsspråk - kan du besøke JAL -nettstedet.

Ha det gøy å lage dette instruerbart og gleder meg til reaksjoner og resultater.