Twinkle_night_lights - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Dieses Projekt ist ein automatischer lichtaktivierter Zähler, der nach Einbruch der Dunkelheit zum Leben erwacht und LEDs in einer binären Reihenfolge schaltet. Da die LEDs frei verdrahtet sind, können sie in beliebiger Reihenfolge platziert werden, um den Gegenstand hervorzuheben, an dem sie befestigt sind.

Die Schaltung hat ein PCB-Design, das in EagleCAD erstellt und als OSHpark hergestellt wurde, obwohl die Schaltung auf Veroboard mit Durchgangslochkomponenten hätte gebaut werden können.

Die Schaltung wird dann verwendet, um ein 3D-gedrucktes Objekt zu beleuchten.

Lieferungen

EagleCAD

PCB oder Veroboard zur Montage von Durchgangslochkomponenten.

BlöckeCAD

3D Drucker

Durchscheinendes Filament

Schritt 1: Schaltungsbeschreibung

Die Schaltung besteht aus einem Oszillator, der mit einem ICM7555-Timer hergestellt wird, der im Astable-Modus konfiguriert ist. Die Oszillationsfrequenz kann mit dem variablen 500k-Widerstand eingestellt werden, was einen Frequenzbereich von 1,5 Hz bis 220 Hz ergibt. Dies steuert, wie schnell sich die Zählersequenz ändert.

Die Lichtsteuerung der Schaltung erfolgt mit einem LDR in Verbindung mit dem 50k-variablen Widerstand zur Empfindlichkeitseinstellung. Dieses Potentialteilernetzwerk ist mit Pin 4 (Reset) des Timers verbunden und deaktiviert den Betrieb des Timers, wenn die Spannung an diesem Punkt <0,7 V beträgt.

Wenn der LDR hellem Licht ausgesetzt wird, sinkt sein Widerstand auf ~170R und in Abwesenheit von Licht auf 1,3MR

Daher beträgt die Rücksetzspannung bei hellem Licht 4,8 V und der Timer ist aktiviert.

Der Oszillatorausgang wird einem CD4024 (Seven Stage Ripple Counter) zugeführt, wobei jeder Ausgang mit einer LED verbunden ist. Es werden Niederspannungs-LEDs mit hohem Wirkungsgrad empfohlen, wobei ROT die am besten geeignete Farbe ist, obwohl andere Farben verwendet werden können, neigen sie dazu, weniger effizient zu sein.

Der Ausgangsstrom des CD4024 im Source-Modus liegt in der Größenordnung von 5 mA bei 5 V, der Ausgang wird an die LED-Spannung geklemmt und der Strom ist deutlich geringer als der Nennstrom, wodurch die Notwendigkeit eines Widerstands in Reihe mit der LED entfällt. Dies reduziert die Anzahl der Komponenten und vereinfacht die Schaltung.

Wenn der Zähler durch das Fehlen von Taktimpulsen vom Timer angehalten wird, bleibt der Zählerausgang auf dem zu diesem Zeitpunkt vorhandenen Zählerstand, dies kann mit oder ohne Zählerwert sein.

Um sicherzustellen, dass der Zählerausgang beim Stoppen des Timers immer Null ist, wird ein dynamischer Reset angewendet.

Daher wird, wenn der Timer bei Lichtmangel aktiviert wird, der Zähler aktiviert, und wenn der Timer bei Vorhandensein von Licht deaktiviert wird, wird der Zähler zurückgesetzt.

Dieses Zurücksetzen des Zählers wird von einem Spannungsverdoppler der Ladungspumpe bereitgestellt, der auch mit dem Timer-Ausgang verbunden ist.

Ein Widerstands-Pull-Up ist mit dem Zähler-Reset-Pin und auch mit dem Ladungspumpen-Ausgang verbunden, wenn der Timer deaktiviert ist, wird der Zähler durch diesen Pull-Up-Widerstand zurückgesetzt.

Sobald der Timer die Ladungspumpe startet, steigt er auf ~ 3 V an, was den N-Kanal-FET einschaltet, den Reset-Pin auf Low zieht und den Zähler aktiviert. Wenn der Zähler stoppt, schaltet der FET ab und die Rücksetzleitung wird über den Pullup-Widerstand auf VCC hochgezogen, wodurch die Zählerausgänge auf Low zurückgesetzt werden.

Schritt 2: PCB-Montage

Die Mehrheit der Komponenten auf der Leiterplatte waren SMD mit Widerständen und Kondensatoren vom Typ 1206.

Die ICs wurden zuerst montiert, da sie von Komponenten umgeben waren und dies den Zugang zu den Pins zum Löten erschwerte.

Dann die Widerstände, Kondensatoren, Dioden, Transistoren und schließlich die Anschlüsse.

Wie bei allem müssen Sie vor einem Einschalttest ein paar einfache Prüfungen durchführen, um sicherzustellen, dass keine Lötbrücken oder offenen Stromkreise vorhanden sind, um sicherzustellen, dass der Timer und der Zähler beide funktionieren.

Die weitere Montage würde mit den LEDs fortgesetzt, sobald wir ein Objekt hatten, um sie auch anzuschließen.

Jetzt, da wir unseren Beleuchtungskreis haben, brauchen wir etwas zum Leuchten.

Schritt 3: Objektauswahl

Vor diesem Hintergrund entschied man sich für ein Gartennacht-Akzentlicht und gleichzeitig wurde eine Strohumfrage durchgeführt und der Schmetterling gewann.

Aus den folgenden Gründen:

1: Etwas, das ein symmetrisches LED-Layout erzeugen würde.

2: Es passt zum Standort.

3: Seine Form würde die Leiterplatte aufnehmen, ohne vom Objekt abzulenken.

4: Das Objekt könnte in 3D gedruckt werden.

Schritt 4: Objektdesign

Mit BlocksCAD habe ich eine grundlegende Schmetterlingsform entworfen.

Die Form bestand aus Kopf, Bauch, Brustkorb und 2 Flügelpaaren.

Der Kopf würde verwendet, um den LDR zu montieren und die Flügel würden 8 LEDs (2 pro Flügel) aufnehmen, obwohl in der endgültigen Version aufgrund des Zählers nur 7 Ausgänge und zur Aufrechterhaltung der Symmetrie nur 6 Ausgänge verwendet würden.

Um die LEDs zu unterstützen, die 5 mm bedrahtete Typen sein würden, würden Halterungen an den Flügeln enthalten sein.

Um die Platine zu halten wurden in den 2 Vorderflügeln 2 Löcher für M2 Schrauben eingebaut.

Nachdem das Design fertig war, musste es nur noch ausgedruckt werden.

Wichtig war in diesem Zusammenhang die Wahl des Glühfadens, der lichtdurchlässig sein musste, um die auf der Rückseite der Flügel angebrachten LEDs so darzustellen, dass sie von vorne sichtbar sind.

Schritt 5: Endmontage

Mit Schmetterlingsdruck werden die LEDs an den Halterungen angebracht und Drähte, die lang genug sind, um die Platine zu erreichen, sind angebracht.

Die Platine wird angeschraubt und die Drähte von den LEDs an die Platine gelötet, dann wird der LDR, der durch die 2 Löcher im Kopf geführt wird, auf der Platine gelötet.

Es blieben nur noch die letzten Tests, um die Frequenz für eine optimale Anzeige anzupassen und die Lichtempfindlichkeit, um festzustellen, wann das Display eingeschaltet wurde.

Jetzt dimme das Licht und schau dir die Show an.