Twinkle_night_lights: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Aquest projecte és un comptador automàtic que s’activa amb llum que pren vida després de la foscor i canvia els LED en una seqüència binària. Com que els LEDs estan lliures per cable, es poden col·locar en qualsevol ordre per ressaltar l’element al qual estan connectats.

El circuit té un disseny de PCB que es va crear a EagleCAD i es va fabricar com OSHpark, tot i que el circuit es podria haver construït a Veroboard amb components de forats passants.

El circuit s'utilitzarà per il·luminar un objecte imprès en 3D.

Subministraments

EagleCAD

PCB o Veroboard per muntar components de forats.

BlocsCAD

Impressora 3D

Filament translúcid

Pas 1: Descripció del circuit

El circuit consisteix en un oscil·lador fabricat mitjançant un temporitzador ICM7555 configurat en el mode Astable. La freqüència d'oscil·lació es pot ajustar mitjançant la resistència variable de 500 k donant un rang de freqüència d'1,5 Hz a 220 Hz, això controla la velocitat amb què canvia la seqüència del comptador.

El control de la llum del circuit s’aconsegueix mitjançant un LDR juntament amb la resistència variable de 50 k per ajustar la sensibilitat. Aquesta xarxa divisora de potencial està connectada al pin 4 (reset) del temporitzador i desactiva el funcionament del temporitzador quan la tensió en aquest punt és <0,7 V.

Quan el LDR està exposat a la llum brillant, la seva resistència baixa a ~ 170R i en absència de llum 1,3MR

Per tant, amb llum intensa, el voltatge de reinici és de 4,8 V i el temporitzador està habilitat.

La sortida de l'oscil·lador s'alimenta a un CD4024 (comptador d'ondulacions de set etapes), si cada sortida està connectada a un LED. Es recomanen els LED d’alta eficiència de baixa tensió que converteixin el VERMELL en el color més adequat, tot i que es poden utilitzar altres colors, tendeixen a ser menys eficients.

El corrent de sortida del CD4024 en mode font és de l’ordre de 5 mA a 5 V, la sortida es fixarà a la tensió del LED i el corrent serà significativament inferior al nominal, negant la necessitat d’una resistència en sèrie amb el LED. Això redueix el recompte de components i simplifica el circuit.

Quan el comptador es deté per l'absència de polsos de rellotge del temporitzador, la sortida del comptador es mantindrà en el recompte que hi hagués en aquell moment, això podria ser amb o sense un valor de recompte.

Per tal de garantir que la sortida del comptador sigui sempre zero quan s’atura el temporitzador s’aplica un restabliment dinàmic.

Per tant, quan el temporitzador està habilitat en absència de llum, el comptador està habilitat i quan el temporitzador està desactivat en presència de llum, el comptador es restableix.

Aquest restabliment del comptador és proporcionat per un duplicador de tensió de la bomba de càrrega que també està connectat a la sortida del temporitzador.

Es connecta un tiratge resistiu al pin de restabliment del comptador i també a la sortida de la bomba de càrrega, quan el temporitzador està desactivat, el comptador es restableix mitjançant aquesta resistència de pujada.

Una vegada que el temporitzador engega la bomba de càrrega, es puja fins a ~ 3V que engega el canal N FET, estirant el pin de restabliment i habilitant el comptador. Quan el comptador s’atura, el FET s’apaga i la línia de restabliment es posa cap a VCC mitjançant la resistència de pujada que restableix les sortides del comptador.

Pas 2: muntatge de PCB

La majoria dels components del PCB eren SMD amb resistències i condensadors de 1206 tipus.

Les IC es van muntar primer ja que estarien envoltades de components i això dificultaria l’accés als pins per soldar.

A continuació, les resistències, condensadors, díodes, transistors i finalment connectors.

Com passa amb qualsevol cosa, es fan algunes comprovacions simples per assegurar-se que no hi ha ponts de soldadura ni circuits oberts abans d’una prova d’encesa per verificar que el temporitzador i el comptador funcionen.

Un altre muntatge continuaria amb els LEDs un cop tinguéssim un objecte per connectar-los també.

Ara que tenim el nostre circuit d’il·luminació, necessitem quelcom per il·luminar.

Pas 3: Selecció d'objectes

Amb això en ment, es va decidir la llum de l'accent nocturn del jardí i, al mateix temps, es va fer una enquesta de palla i va guanyar la papallona.

Per les raons següents:

1: Alguna cosa que crearia un disseny de LED simètric.

2: encaixa amb la ubicació.

3: La seva forma acomodaria el PCB sense distreure’s de l’objecte.

4: L'objecte es podria imprimir en 3D.

Pas 4: Disseny d'objectes

Amb BlocksCAD vaig dissenyar una forma bàsica de papallona.

La forma consistia en un cap, abdomen, tòrax i 2 parells d’ales.

El cap s’utilitzaria per muntar el LDR i les ales contenien 8 LED (2 per ala), tot i que a la versió final, a causa que el comptador només tenia 7 sortides i per mantenir la simetria només s’utilitzarien 6 sortides.

Per suportar els LED que serien de 5 mm amb plom, s’inclourien muntures a les ales.

Per subjectar el PCB es van incloure 2 forats a les 2 ales anteriors dels cargols M2.

Un cop acabat el disseny, només s’havia d’imprimir.

En aquest sentit, la selecció del filament era important ja que havia de ser translúcid per mostrar els LED muntats a la part posterior de les ales, de manera que fossin visibles des de la part frontal.

Pas 5: Assemblea final

Impressió de papallona, els LED’S s’adapten als muntatges i s’hi connecten cables suficientment llargs per arribar al PCB.

El PCB està cargolat al seu lloc i els cables del LED’S es solden al PCB i, a continuació, el LDR que s’alimenta a través dels 2 forats del cap es solda al lloc a la placa.

Només restaven les proves finals per ajustar la freqüència per obtenir una visualització òptima i la sensibilitat a la llum per determinar quan es va encendre la pantalla.

Ara enfosqueu els llums i mireu l’espectacle.