LED-Sternenlicht - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Dies ist ein dekorativer, wenn auch etwas saisonaler Artikel in Form eines Sterns.

Ich wollte jedoch etwas anderes als die übliche zweidimensionale Konstruktion.

Als Ergebnis habe ich eine dreidimensionale Version mit drei PCBs erstellt.

Eine für die Basis und zwei geformte Bretter, die zusammen den 3D-Stern bilden.

Diese Bretter werden bei der Herstellung vorgeformt, obwohl eine rechteckige Nadelfeile erforderlich ist, um die Schlitzbreite für eine optimale Passform einzustellen.

Verbindungen zu den ineinandergreifenden Platinen, die den Stern bilden, werden durch Pads hergestellt, die mit der Steuerplatine und den anderen beiden Platinen, die den Stern bilden, ausgerichtet sind.

Diese sind durch Lötverbindungen verbunden, die die 2 Pads überbrücken und einen rechten Winkel bilden.

Eine Buchse mit einer anderen ähnlichen Anordnung habe ich der Einfachheit halber abgelehnt, da die Verbindung dauerhaft sein sollte.

Die Zwei-Stern-Platinen haben auf beiden Seiten LEDs und sind daher aus mehreren Blickwinkeln sichtbar.

Es gibt 3 LEDs (Rot, Grün und Amber) auf jeder Seite der 4 Arme für insgesamt 24 LEDs

Um die Gesamtform des fertigen Artikels nicht zu beeinträchtigen und den Siebdruck einer kubischen Form sichtbar zu machen, sind die LEDs oberflächenmontierte Versionen.

Das kubische Formdesign wurde während der Designphase direkt auf der Leiterplatte erstellt und nicht aus einer anderen Anwendung importiert.

Das LED-Muster kann durch Einstellung des Hex-Schalters geändert werden.

Zusätzlich kann die Blinkgeschwindigkeit durch Einstellung des Potentiometers geändert werden, das die Oszillatorfrequenz ändert.

Der Stern wird von einem 3V CR2032 gespeist, der sich unter der Unterseite der Steuerplatine befindet. Diese befindet sich in der Mitte der Platine und ist flach, sodass der Stern auf einer ebenen Fläche frei stehen kann.

Die Stromversorgung kann auch extern über einen größeren Akku (z. B. 9V PP3), über die Schraubklemmen oder ein modifiziertes USB-Kabel erfolgen.

Dies wird durch die geeignete Positionierung eines Links auf einem Header erreicht, der die Stromquelle auswählt.

Oben an jedem Arm befinden sich Löcher, damit der Stern bei Bedarf aufgehängt werden kann.

Die doppelseitige Leiterplatte wurde mit EagleCAD entworfen und im OSH Park hergestellt.

Lieferungen

Menge GERÄT

1 BATTERIECLIP-20MM

3 0,1uF C-EUC1812K

1 1uF C-EUC1812K

1 10uF C-EUC1812K

6 1N4148 SMA-DO214AC

1 1N4004 DO41-10

3 CD4013D SO14

1 CD4070D SO14

2 CD4069D SO14

1 NA555D S08

12 LED PUNKTLED (3 x Rot, 3 x Grün, 3 x Bernstein)

12 220R R-EU_R1206

14 10K R-EU_R1206

2 2K2R R-EU_R1206

1 0R R-EU_R1206

1 500KR-TRIM 3314G

1 SWS001 SPST Momentan

1 BCD-SCHALTER

2 MPT2 2,54 mm Schraubklemme

4 MPT3 2,54 mm Schraubklemme

Schritt 1: Schaltungsbeschreibung

Die meisten Komponenten sind SMD-Bauteile, mit Ausnahme des Musterwahlschalters, des Timer-Frequenzsteuerwiderstands, des externen Stromanschlusses, der Jumper zur Auswahl der Stromversorgung und der Polaritätsschutzdiode.

Die Schaltung besteht aus einem Oszillator aus einem 555 Timer (8 Pin SOIC), dessen Frequenz von wenigen Hertz bis zu einigen hundert Hertz variiert werden kann. ~1,25 Hz bis 220 Hz, obwohl die tatsächlichen Werte je nach Komponententoleranzen variieren, aber nicht kritisch sind.

Der Ausgang des Timers wird verwendet, um 3 Dual-D-Flip-Flops (CD4013, 14-Pin-SOIC) zu takten, diese sind als lineares Feedback-Schieberegister (LFSR) konfiguriert, wobei ein EXOR (CD4070) verwendet wird, um Feedback bereitzustellen.

CD4070 Wahrheitstabelle. (Siehe Bild).

LH = Übergang von Low zu High, HL = Übergang von High zu Low, X = Egal, NC = Keine Änderung.

Die Q-Ausgänge jedes Registers werden den D-Eingängen jeder nachfolgenden Stufe zugeführt.

Bei den ersten 4 Registern sind die R-Eingänge mit dem HEX-Schalter verbunden, sodass sie mit einem Muster vorgeladen werden können, um die Startsequenz vorab zu initialisieren.

Die S-Eingänge aller Register sind miteinander verbunden, damit die Register mit der Reset-Taste zurückgesetzt werden können.

Die verbleibenden Register ermöglichen eine weitere Zufälligkeit unter Verwendung von Verbindungen, um die Q- oder /Q-Ausgänge mit der nächsten Stufe zu verbinden. Die Standardverbindungen verbinden den Q-Ausgang des fünften Registers mit dem D-Eingang des sechsten Registers und den /Q-Ausgang des sechsten Registers mit einem der EXOR-Eingänge, wodurch die Rückkopplungsschleife vervollständigt wird.

Beide Ausgänge der Register sind jeweils mit einem Inverter (CD4069, 14 Pin SOIC) verbunden, wobei an jedem der 12 Ausgänge 2 LEDs angeschlossen sind.

Die Leistungsaufnahme ist abhängig von der Versorgungsspannung und dem spezifischen Muster.

Es werden jedoch Richtlinien zur Stromaufnahme für die folgenden Spannungen aufgeführt.

3V = 3mA, CR2032-Kapazität kann zwischen 210-240mAH liegen, was bedeutet, dass die Batterie ~70-80 Stunden hält.

5V = 11mA

9V = 38mA

Schritt 2: Montage

Jede Platine wird separat zusammengebaut.

Angefangen bei der Steuerplatine, auf der alle SMD-Komponenten auf der Vorderseite montiert sind, bis hin zum Batterieclip auf der Rückseite.

Anschließend werden die Durchgangslochkomponenten montiert.

Die Platinen, die den Stern bilden, enthalten nur LEDs und Widerstände. Es wird empfohlen, die Ausrichtung der polarisierten Komponenten zu überprüfen, um Nacharbeiten oder Schäden zu vermeiden.

Die Sternplatinen haben an beiden Enden Lötpads zum Anschluss an die Steuerplatine, was bedeutet, dass sie in beide Richtungen montiert werden können, solange sie richtig auf den mittleren Schlitz ausgerichtet sind, der bis zur Hälfte in die Platine hineinragt. Ermöglichen, dass die beiden Platinen vor der Befestigung an der Steuerplatine zusammengesteckt werden.

Schritt 3: Fehlerbehebung

Probleme können auftreten und wenn ja, wie können sie angegangen werden.

Das erste, was zu tun ist, ist nach dem Offensichtlichen zu suchen.

IC an der falschen Position, falsche Ausrichtung oder Pin(s) nicht oder schlecht gelötet, schlechtes Einsetzen des Sockels oder verbogener Pin.

Bauteil in falscher Position, falscher Wert, falsche Ausrichtung oder schlechte Lötung.

Lötbrücken, Versorgungsspannung an den falschen Klemmen, Zuleitungen vertauscht, falsche Spannung.

Sogar die Leiterplatte kann eine oder mehrere offene oder kurzgeschlossene Leiterbahnen aufweisen.

Sagen Sie sich nicht, dass es unmöglich ein bestimmtes Problem sein kann, ohne es zu überprüfen