Lampu Matahari Terbit dan Matahari Terbenam Dengan LED: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:14

Anda tahu, pada waktu musim sejuk sukar untuk bangun, kerana gelap di luar dan badan anda tidak akan bangun di tengah malam. Oleh itu, anda boleh membeli jam penggera yang membangunkan anda dengan cahaya. Peranti ini tidak semahal beberapa tahun yang lalu, tetapi kebanyakannya kelihatan sangat jelek. Sebaliknya, kebiasaannya juga gelap ketika anda pulang dari tempat kerja. Jadi matahari terbenam yang hebat juga hilang. Musim sejuk kelihatan sedih, bukan? Tetapi tidak bagi para pembaca ini. Ini menerangkan kepada anda bagaimana membina lampu matahari terbit dan terbenam dari mikrokontroler picaxe, beberapa LED dan beberapa bahagian lain. Lampu LED mungkin berharga 5-10 Euro bergantung pada kualitinya dan bahagian lain tidak boleh melebihi 20 Euro. Jadi dengan kurang dari 30 Euro, anda dapat membina sesuatu yang sangat berguna dan bagus. Dan arahan ini bukan sahaja dapat menjelaskan kepada anda bagaimana membina semula ini, tetapi juga menunjukkan kepada anda bagaimana mengubahnya mengikut pilihan individu anda.

Langkah 1: Perkara yang Kita Perlu

Anda memerlukan perkara berikut: bekalan kuasa o12V atau 24V o1 Picaxe 18M (atau mikrokontroler lain) dari https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ oA soket untuk bicu telefon 3.5mm, atau yang lain sambungan dari port bersiri ke mikrokontroler untuk memprogram tombol tekan picaxe o1 dan 1 suis togol, atau 2 tombol tekan o1 IC7805 dengan kapasitor, ini mengubah kita 12V atau 24V ke 5V yang kita perlukan untuk mengendalikan mikrokontroler o1 IC ULN2803A, Ini adalah Darlington Transistor Array untuk penggunaan langsung pada output TTL-Level. Sebagai alternatif, gunakan 8 transistor Darlington tunggal dengan perintang yang sesuai tetapi ia juga berfungsi dengan transistor BC547 standard. o1 High-Power FET seperti IRF520, atau beberapa Power-Darlington-transistor lain seperti BD649 oA banyak LED, warna yang berbeza seperti merah, kuning, putih, warmwhite, biru dan ultraviolet. Baca langkah 4 untuk maklumat lebih lanjut. o1 10k & -potensiometer, lebih disukai dengan tombol panjang o1 300 & - potensiometer untuk tujuan pengujian o Beberapa perintang, beberapa kabel, papan untuk membina litar dan tentu saja alat ukur besi pemateri untuk arus juga akan berguna, tetapi tidak semestinya perlu Bergantung pada sumber kuasa yang anda gunakan, anda mungkin memerlukan penyambung tambahan dan perumahan untuk LED. Saya menggunakan papan akrilik yang saya tetapkan pada perumahan bekalan kuasa. Pada komputer lama yang lebih lama dengan penyambung D-Sub, anda mungkin mendapat pengganti yang baik untuk kabel bicu telefon yang digunakan untuk memprogram picaxe. Picaxes dan banyak barangan berguna lain boleh dibeli di sini: https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ Untuk selebihnya, periksa peniaga tempatan anda.

Langkah 2: Susun atur Litar

ULN2803A adalah array darlington, yang terdiri daripada 8 pemandu darlington individu dengan perintang yang sesuai di sisi input sehingga anda dapat menghubungkan output secara langsung dari mikrokontroler ke input UNL2803A. Sekiranya input mendapat tahap tinggi (5V) dari mikrokontroler, maka output akan disambungkan ke GND. Ini bermaksud bahawa input yang tinggi akan menyalakan jalur LED masing-masing. Setiap saluran mungkin digunakan dengan arus hingga 500mA. LED 5mm ultrabright standard biasanya menggunakan 25-30mA setiap jalur dan bahkan lapan daripadanya akan menekan FET hanya dengan 200-250mA, sehingga jauh dari titik kritikal. Anda mungkin berfikir tentang menggunakan LED 5W berkuasa tinggi untuk lampu bangun. Mereka biasanya menggunakan 350mA pada 12V dan mungkin juga didorong oleh array ini. Tombol tekan "S1" adalah butang reset untuk mikrokontroler. Suis "S2" adalah pemilih matahari terbenam atau fajar. Anda juga boleh menggantinya dengan tombol tekan dan mengaktifkan matahari terbenam dengan gangguan dalam perisian. Potensiometer R11 bertindak sebagai pemilih untuk kelajuan. Kami menggunakan keupayaan picaxes ADC untuk membaca kedudukan potensiometer dan menggunakan nilai ini sebagai skala masa. Gambar menunjukkan papan pertama yang saya buat dengan 7 transistor individu (BC547C) dan perintang untuk menggerakkannya. Saya tidak mempunyai ULN2803 pada masa saya membina litar, dan sekarang saya kehilangan beberapa bahagian lain. Oleh itu, saya memutuskan untuk menunjukkan susun atur asal, tetapi juga menyediakan susun atur dengan susunan pemacu baru.

Langkah 3: Seperti apa Sunset?

Apabila anda melihat matahari terbenam yang sebenar, anda mungkin menyedari bahawa warna cahaya berubah dari masa ke masa. Dari putih terang ketika matahari masih berada di cakerawala, ia berubah menjadi kuning terang kemudian menjadi oren sederhana kemudian menjadi merah gelap dan setelah itu cahaya putih kebiruan rendah, maka ada kegelapan. Matahari terbenam akan menjadi bahagian yang paling sukar dari peranti ini kerana anda menontonnya dengan penuh kesedaran dan sedikit kesilapan cukup menjengkelkan. Sunrise pada dasarnya adalah program yang sama terbalik tetapi ketika anda masih tertidur ketika matahari terbit mulai, kita tidak perlu terlalu risau tentang warna. Dan memulakan matahari terbenam ketika berbaring, anda mungkin tidak mahu memulakannya dengan cahaya matahari yang cerah tetapi pada waktu pagi adalah penting untuk memanfaatkan sepenuhnya LED. Oleh itu, adalah senang untuk mempunyai urutan yang berbeza untuk matahari terbit dan terbenam, tetapi anda bebas untuk menguji apa sahaja yang anda suka! Tetapi perbezaan dalam program ini, mungkin membawa kita kepada pilihan LED yang berbeza untuk kedua-dua program.

Langkah 4: Memilih LED dan Mengira Resistor

Memilih LED adalah bahagian kreatif dari arahan ini. Jadi teks berikut hanyalah cadangan dari saya kepada anda. Jangan ragu untuk mengubah dan mengubahnya, saya akan memberitahu anda bagaimana melakukan ini. Warna: Sukar untuk menghidupkan atau mematikan jalur dengan LED dengan warna baru yang lancar. Oleh itu, cadangan saya adalah bahawa setiap jalur mengandungi LED dari semua warna tetapi dalam jumlah yang berubah-ubah. Sekiranya kita membayangkan matahari terbenam terbalik jalur pertama akan mengandungi banyak LED merah dan mungkin satu putih, biru dan UV. Oleh itu, katakan 5 warna merah, 2 kuning, 1 putih hangat dan 1 UV. Sekiranya anda suka, anda boleh mengganti salah satu LED merah atau kuning dengan yang berwarna oren (Jalur 2 dalam skema) Jalur yang lebih cerah seterusnya akan mempunyai beberapa warna merah yang diganti dengan yang kuning. Katakan 2 merah, 5 kuning dan 2 putih hangat (jalur 3 dalam skema) Di jalur seterusnya, beberapa lagi warna merah akan digantikan dengan warna kuning atau bahkan putih. Katakan 1 merah, 1 kuning, 4 putih hangat dan 1 biru. (jalur 4 dalam skema) Jalur seterusnya mungkin terdiri daripada 3 putih dingin, 2 putih hangat dan 1 LED biru. (jalur 5) Sejauh ini adalah empat jalur untuk matahari terbenam. Untuk Sunrise kita boleh menggunakan sisa tiga jalur dengan LED putih dan biru yang sejuk. Sekiranya anda menyambungkan input ke-7 dan ke-8, anda juga boleh menggunakan 4 jalur untuk matahari terbit, atau memberikan jalur kelima kepada matahari terbenam, seperti yang anda mahukan. Anda mungkin menyedari bahawa jalur yang mengandungi LED merah mempunyai lebih banyak LED setiap jalur daripada yang putih bersih. Ini disebabkan oleh perbezaan voltan minimum untuk LED merah dan putih. Oleh kerana LED benar-benar terang dan bahkan meredupkannya hingga 1% adalah agak banyak, saya mengira jalur 1 dengan 3 merah, 2 kuning dan LED warmwhite mempunyai hanya 5mA semasa. Ini menjadikan jalur ini tidak sehebat yang lain dan oleh itu sesuai untuk petunjuk matahari terbenam yang terakhir. Tetapi saya semestinya memberikan jalur UV-LED ini juga, untuk pandangan terakhir. Bagaimana untuk mengira LED dan perintang: LED memerlukan voltan tertentu untuk beroperasi dan bahkan darlington-array menggunakan 0.7V setiap saluran untuk tujuannya sendiri, jadi untuk mengira perintang sangat mudah. FET secara praktikal tidak menyebabkan kehilangan voltan untuk tujuan kami. Katakan kita beroperasi pada 24V dari bekalan kuasa. Dari voltan ini, kita tolak semua voltan nominal untuk LED dan 0.7V untuk array. Apa yang tinggal mesti digunakan oleh perintang pada arus yang diberikan. Mari lihat contoh: jalur pertama: 5 merah, 2 kuning, 1 putih hangat dan 1 uv LED. Satu LED merah mengambil 2.1V, jadi lima daripadanya mengambil 10.5 V. Satu LED kuning juga mengambil 2.1V, jadi dua daripadanya mengambil 4.2V. LED putih mengambil 3.6V, LED UV mengambil 3.3V dan array 0.7V. Ini menjadikan 24V -10.5V - 4.2V - 3.6V - 3.3V - 0.7V = 1.7V yang mesti digunakan oleh beberapa perintang. Anda pasti tahu undang-undang Ohm: R = U / I. Jadi perintang yang menggunakan 1.7V pada 25mA mempunyai nilai 1.7V / 0.025A = 68 Ohm yang boleh didapati di kedai elektronik. Untuk mengira daya yang digunakan oleh perintang hanya hitung P = U * I, ini bermaksud P = 1.7V * 0.025A = 0.0425 W. Jadi perintang 0.25W kecil sudah cukup untuk tujuan ini. Sekiranya anda menggunakan arus yang lebih tinggi atau mahu membakar lebih banyak volt di perintang, anda mungkin perlu menggunakan voltan yang lebih besar! Itulah sebab mengapa anda hanya boleh menggunakan 6 LED putih yang menggunakan voltan tinggi pada 24V. Tetapi tidak semua LED sama, mungkin terdapat perbezaan besar dalam kehilangan voltan dari LED ke LED. Oleh itu, kita menggunakan potensiometer kedua (300?) Dan meter arus untuk menyesuaikan arus setiap jalur ke tahap yang diinginkan (25mA) di litar akhir. Kemudian kita mengukur nilai perintang dan ini akan memberi kita sesuatu di sekitar nilai yang dikira. Sekiranya hasilnya ada di antara dua jenis, maka pilih nilai yang lebih tinggi seterusnya jika anda mahu jalur menjadi lebih gelap atau nilai yang lebih rendah seterusnya untuk jalur menjadi lebih cerah. Saya memasang LED di papan kaca akrilik yang saya pasangkan ke perumahan sumber kuasa. Kaca akrilik dapat dengan mudah digerudi dan dibengkokkan jika dipanaskan hingga sekitar 100 ° C di dalam ketuhar. Seperti yang anda lihat pada gambar, saya juga menambah suis pilihan matahari terbit - matahari terbenam ke paparan ini. Potensiometer dan butang reset berada di papan litar.

Langkah 5: Melaraskan Perisian

Picaxes sangat mudah diprogramkan oleh beberapa dialek asas dari vendor. Editor dan perisian adalah percuma. Sudah tentu seseorang mungkin juga memprogramnya dalam assembler untuk PIC kosong atau untuk Atmel AVR, tetapi ini adalah salah satu projek pertama saya setelah saya menguji picaxes. Sementara itu, saya mengusahakan versi yang lebih baik dengan beberapa PWM pada AVR. Picaxes sangat baik untuk pemula kerana keperluan perkakasan sangat mudah dan bahasa asasnya mudah dipelajari. Dengan kurang dari 30 €, anda boleh mula meneroka dunia mikrokontroler yang indah. Kelemahan cip murah ini (18M) adalah RAM terhad. Sekiranya anda memilih ciri lain atau menyambungkan picaxe berbeza, anda mungkin perlu menyesuaikan program ini. Tetapi pasti anda perlu membuat penyesuaian peralihan antara jalur individu. Seperti yang anda lihat dalam senarai, pemboleh ubah w6 (kata-pemboleh ubah) bertindak sebagai pemboleh ubah - dan sebagai parameter untuk PWM. Dengan frekuensi PWM 4kHz yang dipilih, nilai untuk masa tugas 1% hingga 99% masing-masing adalah 10 hingga 990. Dengan pengiraan dalam gelung, kita mendapat penurunan atau peningkatan kecerahan LED yang hampir eksponen. Ini adalah yang optimum semasa anda mengendalikan LED dengan PWM. Semasa menghidupkan atau mematikan satu jalur, ini dikompensasikan oleh perisian dengan mengubah nilai PWM. Contohnya mari kita melihat matahari terbenam. Pada mulanya output 0, 4 dan 5 dihidupkan tinggi, ini bermaksud jalur masing-masing dihidupkan melalui ULN2803A. Kemudian gelung mengurangkan kecerahan sehingga pemboleh ubah dalam w6 lebih kecil daripada 700. Pada titik ini pin0 ditukar rendah dan pin2 ditukar tinggi. Nilai baru w6 ditetapkan ke 900. Ini bermaksud bahawa lampu dengan jalur 0, 4 dan 5 pada tahap PWM 700 hampir sama terang dengan lampu dengan jalur 2, 4 dan 5 pada tahap PWM 800. Untuk mengetahui nilai-nilai ini anda harus menguji dan mencuba beberapa nilai yang berbeza. Cubalah tinggal di suatu tempat di tengah, kerana apabila anda terlalu rendah lampu di gelung pertama, anda tidak dapat membuat banyak di gelung kedua. Ini akan mengurangkan kesan perubahan warna. Untuk menyesuaikan tetapan PWM saya menggunakan subrutin yang juga menggunakan nilai w5 untuk menjeda program. Pada ketika ini kelajuan datang dalam permainan. Hanya semasa permulaan potensiometer diperiksa dan nilainya disimpan dalam w5. Jumlah langkah dalam setiap gelung program diperbaiki, tetapi dengan mengubah nilai w5 dari 750 menjadi sekitar 5100, jeda pada setiap langkah berubah dari 0,75 hingga 5 detik. Bilangan langkah dalam setiap gelung juga dapat disesuaikan dengan mengubah pecahan untuk penurunan atau kenaikan eksponensial. Tetapi pastikan tidak digunakan untuk pecahan kecil, kerana pemboleh ubah w6 selalu bilangan bulat! Sekiranya anda menggunakan 99/100 sebagai pecahan dan menerapkannya pada nilai 10, itu akan memberi anda 9,99 dalam perpuluhan tetapi sekali lagi 10 dalam bilangan bulat. Perlu diingat juga bahawa w6 mungkin tidak melebihi 65325! Untuk mempercepat ujian, cuba beri komen dengan w5 = 5 * w5, ini akan mempercepat program dengan faktor 5!:-)

Langkah 6: Pemasangan di Bilik Tidur

Saya meletakkan lampu matahari terbenam saya di almari kecil di satu sisi bilik sehingga cahaya menyinari siling. Dengan jam pemasa, saya menghidupkan lampu 20 minit sebelum penggera berbunyi. Lampu kemudian secara automatik memulakan program matahari terbit dan perlahan-lahan membangunkan saya. Pada waktu petang, saya mengaktifkan fungsi pemasa tidur jam pemasa dan menyalakan lampu dengan lampu matahari terbenam. Setelah program dimulakan, saya segera kembali ke matahari terbit, untuk keesokan harinya. Kemudian saya menikmati matahari terbenam peribadi saya dan segera tertidur.

Langkah 7: Pengubahsuaian

Semasa mengganti suis togol dengan tombol tekan, anda mesti beralih ke bahagian matahari terbenam dengan mengaktifkan beberapa gangguan dalam program. Untuk menukar voltan bekalan, anda mesti mengira semula jalur LED dan perintang masing-masing, kerana dengan 12V anda hanya boleh menggerakkan 3 LED putih dan anda juga memerlukan perintang yang berbeza. Penyelesaiannya adalah dengan menggunakan sumber semasa yang berterusan, tetapi ini mungkin memerlukan anda beberapa dolar dan menggunakan beberapa puluhan volt lagi untuk peraturan. Dengan 24V anda boleh menggerakkan banyak LED dalam satu jalur, untuk mengawal jumlah LED yang sama dengan bekalan 12V, LED mesti dipisahkan dalam dua jalur yang digunakan secara selari. Setiap dua jalur ini memerlukan perintangnya sendiri dan arus terkumpul melalui saluran ini berlipat kali ganda. Jadi anda lihat, bahawa tidak masuk akal untuk menggerakkan semua LED dengan 5V, yang mana senang, tetapi arus akan naik ke tahap yang tidak sihat dan jumlah perintang yang diperlukan juga akan meroket. Untuk menggunakan LED kuasa tinggi dengan pemacu ULN2803, anda boleh menggabungkan dua saluran untuk pengurusan haba yang lebih baik. Cukup sambungkan dua input bersama pada satu mikrokontroler-pin dan dua output pada satu jalur LED kuasa tinggi. Dan ingat, bahawa beberapa tempat LED berkuasa tinggi hadir dengan litar arus terus mereka sendiri dan mungkin tidak dimalapkan oleh PWM dalam talian kuasa! Dalam persediaan ini semua bahagian jauh dari had. Sekiranya anda mendorong perkara itu ke tepi, anda mungkin menghadapi masalah terma dengan FET atau darlington array. Dan tentu sekali tidak pernah menggunakan 230V AC atau 110V AC untuk menggerakkan litar ini !!! Langkah seterusnya yang saya dapati adalah dengan memasang mikrokontroler dengan tiga PWM perkakasan untuk mengawal RGB-Spot berkuasa tinggi.

Oleh itu, bergembiralah dan nikmati keistimewaan matahari terbenam dan matahari terbit anda.