چراغ طلوع و غروب با LED ها: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:59

شما می دانید ، در فصل زمستان بیدار شدن دشوار است ، زیرا بیرون تاریک است و بدن شما در نیمه شب بیدار نمی شود. بنابراین می توانید یک ساعت زنگ دار بخرید که شما را با نور بیدار کند. این دستگاه ها چندان گران نیستند ، اما اکثر آنها واقعاً زشت به نظر می رسند. از سوی دیگر ، بیشتر اوقات هنگام بازگشت از محل کار نیز تاریک است. بنابراین غروب بزرگ نیز از بین رفته است. زمستان غم انگیز به نظر می رسد ، اینطور نیست؟ اما نه برای خوانندگان این مطلب آموزنده. این به شما توضیح می دهد که چگونه می توانید یک لامپ طلوع و غروب خورشید را از یک میکروکنترلر پیککس ، برخی LED ها و چند قسمت دیگر بسازید. بسته به کیفیت ممکن است LED ها 5 تا 10 یورو برای شما هزینه داشته باشند و سایر قطعات نباید بیش از 20 یورو باشد. بنابراین با کمتر از 30 یورو می توانید چیزی واقعاً مفید و زیبا بسازید. و این دستورالعمل نه تنها به شما توضیح می دهد که چگونه می توانید آن را بازسازی کنید ، بلکه به شما نشان می دهد که چگونه آن را به دلخواه خود تغییر دهید.

مرحله 1: چیزهایی که ما نیاز داریم

شما به این موارد نیاز دارید: منبع تغذیه o12V یا 24V o1 Picaxe 18M (یا هر میکروکنترلر دیگر) از https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ سوکت oA برای جک تلفن 3.5 میلی متری یا هر مورد دیگر اتصال از پورت سریال به میکروکنترلر برای برنامه ریزی دکمه فشار picaxe o1 و 1 دکمه ضامن ، یا 2 دکمه فشار دهنده o1 IC7805 با خازن ، این امر ما را 12 ولت یا 24 ولت به 5 ولت تبدیل می کند که برای عملکرد میکروکنترلر o1 IC ULN2803A نیاز داریم ، این یک آرایه ترانزیستور دارلینگتون برای استفاده مستقیم در خروجی های TTL-Level است. متناوباً از 8 ترانزیستور دارلینگتون تک با مقاومت مناسب استفاده کنید ، اما با ترانزیستورهای استاندارد BC547 نیز کار می کند. o1 FET با قدرت بالا مانند IRF520 یا برخی ترانزیستورهای Power-Darlington مانند BD649 o مجموعه ای از LED ها ، رنگهای مختلف مانند قرمز ، زرد ، سفید ، سفید گرم ، آبی و ماوراء بنفش. برای اطلاعات بیشتر مرحله 4 را بخوانید. o1 10k &-پتانسیومتر ، ترجیحا با یک دستگیره بلند o1 300 و-پتانسیومتر برای اهداف آزمایش o برخی از مقاومتها ، برخی از کابلها ، یک تخته برای ساختن مدار و البته یک ابزار اندازه گیری oA برای لحیم کاری برای جریانها نیز مفید خواهد بود ، اما مطلق نیست ضروری بسته به منبع تغذیه ای که استفاده می کنید ، ممکن است به اتصالات اضافی و محفظه ای برای LED ها احتیاج داشته باشید. من از یک تخته اکریلیک استفاده کردم که آن را روی محفظه Power-supply ثابت کردم. در موش های رایانه ای قدیمی با اتصالات D-Sub شما ممکن است جایگزین مناسبی برای کابل جک تلفن مورد استفاده برای برنامه نویسی پیککس پیدا کنید. پیککس ها و بسیاری از موارد مفید دیگر را می توانید از اینجا خریداری کنید:

مرحله 2: طرح مدار

ULN2803A یک آرایه دارلینگتون است که از 8 راننده دارلینگتون جداگانه با مقاومتهای مناسب در قسمت ورودی تشکیل شده است تا بتوانید خروجی میکروکنترلر را مستقیماً به ورودی UNL2803A متصل کنید. اگر ورودی سطح بالایی (5V) از میکروکنترلر دریافت کند ، خروجی به GND متصل می شود. این بدان معناست که بالا بودن ورودی ، نوار LED مربوطه را روشن می کند. هر کانال ممکن است تا 500 میلی آمپر جریان داشته باشد. LED های استاندارد استاندارد 5 میلی متری معمولاً از 25-30 میلی آمپر در هر نوار استفاده می کنند و حتی هشت مورد از آنها فقط با 200-250 میلی آمپر بر FET فشار می آورد ، بنابراین شما از نقاط بحرانی دور هستید. حتی ممکن است در مورد استفاده از LED های 5W با قدرت بالا برای نور بیداری فکر کنید. آنها معمولاً از 350mA در ولتاژ 12 ولت استفاده می کنند و ممکن است توسط این آرایه نیز هدایت شوند. دکمه "S1" دکمه تنظیم مجدد میکروکنترلر است. سوئیچ "S2" انتخاب غروب یا سپیده دم است. همچنین می توانید آن را با دکمه فشاری جایگزین کرده و غروب را با وقفه ای در نرم افزار فعال کنید. پتانسیومتر R11 به عنوان انتخاب کننده سرعت عمل می کند. ما از قابلیت picaxes ADC برای خواندن موقعیت پتانسیومتر و استفاده از این مقدار به عنوان بازه زمانی استفاده می کنیم. تصویر اولین تخته ای را که من با 7 ترانزیستور جداگانه (BC547C) ساخته ام و مقاومتهایی را برای حرکت آنها نشان می دهد. من در زمان ساخت مدار ULN2803 نداشتم و اکنون برخی از قطعات دیگر را از دست داده ام. بنابراین تصمیم گرفتم طرح اولیه را به شما نشان دهم ، اما طرح را با آرایه راننده جدید نیز ارائه کنم.

مرحله 3: غروب آفتاب چگونه است؟

وقتی غروب واقعی را مشاهده می کنید ، ممکن است تشخیص دهید که رنگ نور در طول زمان در حال تغییر است. از سفید روشن وقتی خورشید هنوز در افق است به زرد روشن تبدیل می شود سپس به نارنجی متوسط سپس به قرمز تیره و پس از آن درخشش کم آبی مایل به آبی ، سپس تاریکی وجود دارد. غروب خورشید سخت ترین قسمت دستگاه خواهد بود زیرا شما آن را با هوشیاری کامل تماشا می کنید و اشتباهات کوچک بسیار آزاردهنده است. طلوع آفتاب عمدتا همان برنامه معکوس است اما همانطور که هنگام شروع طلوع آفتاب هنوز در خواب هستید ، لازم نیست زیاد نگران رنگ ها باشیم. و هنگام شروع غروب آفتاب هنگام دراز کشیدن ، ممکن است نخواهید با نور آفتاب شروع کنید ، اما در صبح مهمترین استفاده از LED ها است. بنابراین داشتن توالی های مختلف برای طلوع و غروب آفتاب راحت است ، اما شما آزاد هستید که هر چیزی را که دوست دارید آزمایش کنید ، البته! اما این تفاوت ها در برنامه ها ، ممکن است ما را به انتخاب LED های مختلف برای هر دو برنامه سوق دهد.

مرحله 4: انتخاب LED ها و محاسبه مقاومت ها

انتخاب LED ها بخش خلاق این دستورالعمل است. بنابراین متن زیر فقط یک پیشنهاد از طرف من به شماست. با خیال راحت می توانید آنها را تغییر دهید و تغییر دهید ، من به شما می گویم که چگونه این کار را انجام دهید. بنابراین توصیه من این است که هر نوار شامل LED های همه رنگها باشد اما در مقادیر متغیر. اگر تصور کنیم که غروب خورشید برعکس شده است ، اولین نوار شامل بسیاری از LED های قرمز و شاید یکی سفید ، آبی و UV است. بنابراین اجازه دهید بگوییم 5 رنگ قرمز ، 2 رنگ زرد ، 1 سفید گرم و 1 اشعه ماوراء بنفش. اگر دوست دارید ممکن است یکی از LED های قرمز یا زرد را با رنگ نارنجی جایگزین کنید (در شکل 2 نوار 2) در نوار روشن تر بعدی چند عدد قرمز جایگزین زرد می شود. فرض کنید 2 قرمز ، 5 زرد و 2 سفید گرم (نوار 3 بصورت شماتیک) در نوارهای بعدی چند نوار قرمز دیگر با زرد یا حتی سفید جایگزین می شوند. فرض کنید 1 قرمز ، 1 زرد ، 4 سفید گرم و 1 آبی. (نوار 4 بصورت شماتیک) نوار بعدی ممکن است شامل 3 سفید سرد ، 2 سفید گرم و 1 LED آبی باشد. (نوار 5) این چهار نوار برای غروب خورشید است. برای Sunrise می توانیم از سه نوار باقی مانده با LED های سفید و آبی سرد استفاده کنیم. اگر ورودی هفتم و هشتم را به هم وصل کنید ، می توانید از 4 نوار برای طلوع آفتاب استفاده کنید ، یا همانطور که دوست دارید پنجمین نوار را به غروب آفتاب بدهید. شاید متوجه شده باشید که نوارهای حاوی LED قرمز دارای LED های بیشتری در هر نوار نسبت به نوارهای سفید خالص است. این به دلیل تفاوت حداقل ولتاژ برای LED های قرمز و سفید است. از آنجا که LED ها واقعاً روشن هستند و حتی کاهش آنها تا 1٪ بسیار زیاد است ، من نوار 1 را با 3 قرمز ، 2 زرد و LED سفید گرم محاسبه کردم فقط 5 میلی آمپر جریان این باعث می شود که این نوار به اندازه سایر موارد روشن نباشد و بنابراین برای آخرین اشاره غروب آفتاب مناسب است. اما باید در آخرین نگاه به این نوار یک UV-LED نیز می دادم. نحوه محاسبه LED ها و مقاومت ها: LED ها برای کار به ولتاژ خاصی نیاز دارند و حتی آرایه دارلینگتون از 0.7 ولت در هر کانال برای اهداف خاص خود استفاده می کند ، بنابراین محاسبه مقاومت بسیار ساده است. FET عملاً هیچ گونه ولتاژ برای اهداف ما ایجاد نمی کند. فرض کنید ما از منبع تغذیه با ولتاژ 24 ولت کار می کنیم. از این ولتاژ ما تمام ولتاژهای اسمی برای LED ها و 0.7V را برای آرایه کم می کنیم. آنچه باقی مانده باید توسط مقاومت در جریان داده شده مورد استفاده قرار گیرد. اجازه دهید به یک مثال نگاه کنیم: اولین نوار: 5 قرمز ، 2 زرد ، 1 سفید گرم و 1 UV uv. یک LED قرمز 2.1 ولت مصرف می کند ، بنابراین پنج عدد از آنها 10.5 طول می کشد V. یک LED زرد نیز 2.1 ولت مصرف می کند ، بنابراین دو مورد از آنها 4.2 ولت می گیرند. LED سفید 3.6 ولت ، LED UV 3.3 ولت و آرایه 0.7 ولت می گیرد. این باعث می شود 24V -10.5V - 4.2V - 3.6V - 3.3V - 0.7V = 1.7V که باید توسط مقاومت استفاده شود. شما مطمئناً قانون اهم را می دانید: R = U/I. بنابراین مقاومتی که از 1.7 ولت در 25 میلی آمپر استفاده می کند دارای مقدار 1.7 ولت/0.025 آمپر = 68 اهم است که در فروشگاه های الکترونیکی موجود است. برای محاسبه توان استفاده شده توسط مقاومت فقط P = U * I را محاسبه کنید ، این بدان معناست که P = 1.7V * 0.025A = 0.0425 W. به همین دلیل یک مقاومت کوچک 0.25W برای این منظور کافی است. اگر از جریانهای بالاتر استفاده می کنید یا می خواهید ولت بیشتری در مقاومت بسوزانید ، ممکن است مجبور شوید از یک جریان بزرگتر استفاده کنید! به همین دلیل است که شما فقط می توانید 6 LED سفید مصرف کننده ولتاژ بالا را در 24 ولت کار کنید. اما همه LED ها واقعاً یکسان نیستند ، ممکن است تفاوتهای زیادی در افت ولتاژ از LED به LED وجود داشته باشد. بنابراین ما از پتانسیومتر دوم (300؟) و یک متر جریان برای تنظیم جریان هر نوار به سطح دلخواه (25 میلی آمپر) در مدار نهایی استفاده می کنیم. سپس مقدار مقاومت را اندازه گیری می کنیم و این باید چیزی در حدود مقدار محاسبه شده به ما بدهد. اگر نتیجه چیزی بین دو نوع است ، اگر می خواهید نوار کمی تیره تر باشد یا مقدار پایین بعدی برای نوار کمی روشن تر باشد ، مقدار بالاتر بعدی را انتخاب کنید. LED ها را در یک تخته شیشه ای اکریلیک نصب کردم که آن را به منبع منبع تغذیه ثابت کردم. اگر حرارت را تا حدود 100 درجه سانتی گراد در فر گرم کنید ، شیشه اکریلیک را می توان به راحتی سوراخ کرد و خم کرد. همانطور که در تصاویر مشاهده می کنید ، من کلید انتخاب طلوع و غروب خورشید را نیز به این صفحه اضافه کردم. پتانسیومتر و دکمه تنظیم مجدد روی برد مدار هستند.

مرحله 5: تنظیم نرم افزار

پیککس ها به راحتی با برخی از گویش های اصلی فروشنده قابل برنامه ریزی هستند. ویرایشگر و نرم افزار رایگان است. البته ممکن است این مورد در اسمبلر برای PIC های خالی یا AVR های Atmel برنامه ریزی شود ، اما این یکی از اولین پروژه های من پس از آزمایش پیککس ها بود. در همین حال ، من روی یک نسخه بهتر با چندین PWM در AVR کار می کنم. پیککس ها برای مبتدیان بسیار خوب است زیرا شرایط سخت افزاری بسیار ساده است و زبان اصلی به راحتی قابل یادگیری است. با کمتر از 30 یورو می توانید دنیای شگفت انگیز میکروکنترلرها را کشف کنید. عیب این تراشه ارزان (18M) محدود بودن RAM است. اگر سایر ویژگی ها را انتخاب کرده اید یا پیککس را متصل کرده اید ، ممکن است مجبور شوید برنامه را تنظیم کنید. اما مطمئناً شما مجبورید تغییراتی را در بین نوارهای فردی ایجاد کنید. همانطور که در لیست مشاهده می کنید ، متغیر w6 (یک کلمه متغیر) به عنوان یک متغیر متقابل و به عنوان پارامتر PWM عمل می کند. با فرکانس PWM انتخابی 4 کیلوهرتز ، مقادیر 1 تا 99 درصد زمان کار به ترتیب 10 تا 990 است. با محاسبات موجود در حلقه ، کاهش یا افزایش تقریباً روشنایی LED را بدست می آوریم. وقتی LED ها را با PWM کنترل می کنید ، این بهترین حالت است. هنگام روشن یا خاموش کردن یک نوار ، این امر با تغییر مقدار PWM توسط نرم افزار جبران می شود. به عنوان مثال بیایید به غروب آفتاب نگاه کنیم. در ابتدا خروجی های 0 ، 4 و 5 به بالا تغییر می کنند ، به این معنی که نوارهای مربوطه از طریق ULN2803A روشن می شوند. سپس حلقه روشنایی را کاهش می دهد تا اینکه متغیر در w6 کوچکتر از 700 باشد. در این مرحله pin0 کم و pin2 بالا تغییر می کند. مقدار جدید w6 برابر 900 است. این بدان معناست که لامپ با نوارهای 0 ، 4 و 5 در سطح PWM-700 تقریباً به اندازه لامپ دارای نوارهای 2 ، 4 و 5 در سطح PWM 800 روشن است. این مقادیر را باید آزمایش کرده و مقادیر مختلف را امتحان کنید. سعی کنید جایی در وسط بمانید ، زیرا وقتی لامپ را در حلقه اول بیش از حد کم می کنید ، نمی توانید در حلقه دوم مقدار زیادی بسازید. این باعث کاهش تغییر رنگ می شود. برای تنظیم تنظیمات PWM ، من از یک روال فرعی استفاده کردم که از مقدار w5 نیز برای توقف برنامه استفاده می کند. در این مرحله سرعت در بازی وارد می شود. فقط در هنگام راه اندازی پتانسیومتر بررسی می شود و مقدار در w5 ذخیره می شود. تعداد مراحل در هر حلقه برنامه ثابت است ، اما با تغییر مقدار w5 از 750 به حدود 5100 ، مکث در هر مرحله از 0.75 ثانیه به 5 ثانیه تغییر می کند. تعدادی از مراحل در هر حلقه نیز ممکن است با تغییر کسر برای د یا افزایش نمایی تنظیم شود. اما مطمئن شوید که از کسرهای کوچک استفاده نکنید ، زیرا متغیر w6 همیشه یک عدد کامل است! اگر از 99/100 به عنوان کسر استفاده کنید و آن را در مقدار 10 اعمال کنید ، این عدد 9.99 را به صورت اعشار به دست می آورد اما دوباره 10 را برای اعداد صحیح به دست می آورد. همچنین به خاطر داشته باشید که w6 ممکن است از 65325 تجاوز نکند! برای سرعت بخشیدن به آزمایش ، سعی کنید خط را با w5 = 5*w5 کامنت کنید ، این کار برنامه را تا 5 برابر سرعت می بخشد!:-)

مرحله 6: نصب در اتاق خواب

چراغ غروب آفتاب را روی یک کمد کوچک در یک طرف اتاق گذاشتم تا نور به سقف برسد. با یک ساعت سنج ، چراغ را 20 دقیقه قبل از به صدا در آمدن زنگ روشن می کنم. سپس لامپ به طور خودکار برنامه طلوع آفتاب را شروع می کند و به آرامی مرا بیدار می کند. عصرها ، من عملکرد ساعت سنج ساعت را فعال می کنم و با روشن کردن کلید غروب آفتاب ، لامپ را روشن می کنم. پس از شروع برنامه ، بلافاصله به طلوع آفتاب برمی گردم ، صبح روز بعد. سپس از غروب شخصی خود لذت می برم و به زودی به خواب می روم.

مرحله 7: تغییرات

هنگام تعویض سوئیچ با یک دکمه ، باید با فعال کردن وقفه ای در برنامه ، به قسمت غروب آفتاب بروید. برای تغییر ولتاژ تغذیه ، باید نوارهای LED جداگانه و مقاومت ها را مجدداً محاسبه کنید ، زیرا با 12 ولت فقط می توانید 3 LED سفید را هدایت کنید و همچنین به مقاومت متفاوتی نیاز دارید. یک راه حل این است که از منابع فعلی ثابت استفاده کنید ، اما ممکن است هزینه هایی برای شما داشته باشد و از ده ها ولت دیگر برای تنظیم استفاده کنید. با ولتاژ 24 ولت می توانید LED های زیادی را در یک نوار هدایت کنید ، برای کنترل همان مقدار LED با منبع تغذیه 12 ولت ، LED ها باید در دو نوار که به طور موازی استفاده می شوند ، جدا شوند. هر یک از این دو نوار به مقاومت مخصوص خود نیاز دارند و جریان انباشته شده در این کانال بیش از دو برابر شده است. بنابراین می بینید که رانندگی همه LED ها با 5 ولت ، که مناسب است ، منطقی نیست ، اما جریان به سطح ناسالم می رسد و میزان مقاومت های مورد نیاز نیز به سرعت افزایش می یابد. برای استفاده از LED های پرقدرت با درایور ULN2803 می توانید دو کانال را برای مدیریت حرارتی بهتر ترکیب کنید. فقط دو ورودی را روی یک پین میکروکنترلر و دو خروجی را روی یک نوار LED با قدرت بالا به هم وصل کنید. و به خاطر داشته باشید که برخی از نقاط LED با قدرت بالا دارای مدار جریان ثابت خود هستند و ممکن است توسط PWM در خط برق کم رنگ نشوند! در این تنظیم همه قسمتها از هر محدوده ای دور هستند. اگر چیزها را به لبه برسانید ، ممکن است با FET یا آرایه دارلینگتون دچار مشکلات حرارتی شوید. و البته هرگز از 230V AC یا 110V AC برای رانندگی این مدار استفاده نکنید !!! گام بعدی من فراتر از این دستورالعمل ، اتصال یک میکروکنترلر با سه PWM سخت افزاری برای کنترل یک RGB-Spot با قدرت بالا است.

بنابراین خوش بگذرانید و از امتیاز غروب و طلوع آفتاب خود لذت ببرید.