Regals il·luminats: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

A casa tenim dos regals il·luminats que s’utilitzen durant el període nadalenc. Es tracta de regals il·luminats senzills que fan servir un LED vermell-verd de 2 colors que canvien aleatòriament els colors que s’esvaeixen i s’esvaeixen. El dispositiu funciona amb una cel·la de botó de 3 volts. Aquest últim va ser el motiu d’aquest projecte, ja que la bateria s’esgota molt ràpidament quan els regals s’encenen durant més temps.

Per evitar l'ús d'una gran quantitat de piles de botó, vaig dissenyar la meva pròpia versió amb tres piles recarregables AAA. Aquesta versió utilitza un LED RGB, de manera que el blau també és possible, però això no formava part del disseny original. La meva versió té les funcions següents:

• El control 2 es presenta al mateix temps mitjançant un microcontrolador PIC12F617. El programari del microcontrolador es va escriure en el llenguatge de programació JAL.
• Enceneu i apagueu el present amb un polsador. La versió original utilitzava un commutador per a aquest propòsit, però el botó era més fàcil d'utilitzar.
• Canvieu aleatòriament el color dels regals mitjançant la fade-in i la fade-out dels colors vermell i verd.
• Apagueu els regals quan la tensió de la bateria baixi de 3,0 volts. Això evitarà que les bateries recarregables es descarreguin massa.

Després d’apagar-se d’un sol color, el LED es manté encès durant un temps entre 3 i 20 segons. Com que encara tenia el LED blau no utilitzat, vaig afegir la característica que tots dos paquets es tornaran blaus quan el temps d’execució sigui exactament de 10 segons. Això no passa molt sovint, ja que el temps aleatori es genera en temporitzadors de 40 mil·lisegons, tal com es descriu més endavant.

Pas 1: algunes teories sobre la decoloració i la decoloració mitjançant la modulació de l'amplada de pols

La millor manera de canviar la brillantor d’un LED no és canviant el corrent que circula pel LED, sinó canviant el temps que el LED està encès en un interval de temps determinat. Aquesta manera de controlar la brillantor d’un LED s’anomena Modulació de l’amplada del pols (PWM) que s’ha descrit diverses vegades a Internet, per exemple. Viquipèdia.

PIC i Arduino tenen maquinari PWM especial a la placa que facilita la generació d’aquest senyal PWM, però sovint tenen una sortida per a això i només es pot controlar un LED. Per a aquesta versió, necessitava controlar 5 LED (2 vermells, 2 verds i 1 blau combinat), de manera que calia fer PWM en programari mitjançant un temporitzador que generés tant la freqüència PWM com el cicle de treball PWM.

El PIC12F617 té un temporitzador incorporat amb funcions de recàrrega automàtica. Això vol dir que una vegada que establiu el valor de recàrrega del temporitzador, utilitzarà aquest valor cada vegada que hagi passat el temps d'espera i, per tant, el temporitzador funcioni independentment a una freqüència especificada. Atès que el temps és fonamental per a un senyal PWM estable, el temporitzador funciona de manera interrompuda, no sent influït pel temps que el programa principal necessita per controlar i determinar el temps aleatori dels LED.

La freqüència PWM ha de ser prou alta com per evitar que parpellegi i, per tant, he escollit una freqüència PWM de 100 Hz. Per a l'efecte de fade-in i fade-out, hem de canviar el cicle de treball i, per tant, la brillantor del LED. Vaig decidir utilitzar un increment de pas de 5 per augmentar o disminuir la brillantor per obtenir l'efecte de fade-in i fade-out i, atès que el temporitzador utilitza un interval de 0 a 255 per al cicle de treball, el temporitzador ha de funcionar a 255 / 5 = 51 vegades la freqüència normal o 5100 Hz. Això provoca una interrupció del temporitzador cada 196 us.

Pas 2: el treball mecànic

Per fer els regals he utilitzat plàstic acrílic de color blanc llet i per a la resta del muntatge he utilitzat MDF. Per evitar que vegeu la forma del LED al paquet quan el LED està encès, he posat una tapa a sobre dels LED que difon la llum del LED. Aquesta funda provenia d’unes velles espelmes electròniques que tenia, però també podeu crear una funda utilitzant el mateix plàstic acrílic. A les imatges es veu el que he utilitzat com a material i material.

Pas 3: l'electrònica

El diagrama esquemàtic mostra els components electrònics que necessiteu. Com es va esmentar anteriorment, els 5 LED es controlen independentment on es combina el LED blau. Com que el PIC no pot accionar dos LED en un pin de port, he afegit un transistor per controlar els LED blaus combinats. L’electrònica s’alimenta de 3 bateries recarregables AAA i es pot encendre o apagar prement el commutador de reinici.

Necessiteu els components electrònics següents per a aquest projecte:

• 1 microcontrolador PIC 12F617 amb sòcol
• 2 condensadors ceràmics: 2 * 100nF
• Resistències: 1 * 33k, 1 * 4k7, 2 * 68 Ohm, 4 * 22 Ohm
• 2 LED RGB, alta brillantor
• 1 transistor BC557 o equivalent
• 1 polsador

Podeu construir el circuit en una taula de treball i no requereix gaire espai, com es pot veure a la imatge. Us podeu preguntar per què els valors de la resistència per controlar el corrent màxim a través dels LED són tan baixos. Això es deu a la baixa tensió d'alimentació de 3,6 volts en combinació amb la caiguda de tensió que té cada LED, que depèn del color per LED, també vegeu Wikepedia. Els valors de la resistència donen lloc a un corrent màxim d’uns 15 mA per LED, on el corrent màxim de tot el sistema és d’uns 30 mA.

Pas 4: el programari

El programari realitza les tasques següents:

Quan el dispositiu es restableix mitjançant el polsador, engegarà el dispositiu si estava apagat o apaga el dispositiu si estava encès. Desactivat significa posar el PIC12F617 en mode de repòs en el qual gairebé no consumeix energia.

Genereu el senyal PWM per controlar la brillantor dels LED. Això es fa mitjançant un temporitzador i una rutina de servei d’interrupcions que controla els pins del PIC12F617 que en activar i apagar els LEDs.

Fade-in i fade-out dels LED i mantingueu-los encesos durant un temps aleatori d'entre 3 i 20 segons. Si el temps aleatori és igual a 10 segons, els dos LED es tornaran blaus durant 10 segons, després dels quals s’utilitzarà el patró normal de fade-in i fade-out vermell-verd.

Durant el funcionament, el PIC mesurarà la tensió d'alimentació mitjançant el convertidor analògic a digital (ADC) incorporat. Quan aquest voltatge caigui per sota de 3,0 V, s'apagarà el LED i tornarà a posar el PIC en mode de repòs. El PIC encara podria funcionar bé a 3,0 V, però no és bo que les bateries recarregables estiguin completament esgotades.

Com s'ha esmentat anteriorment, el senyal PWM es crea mitjançant un temporitzador que utilitza una rutina de servei d'interrupció per mantenir un senyal PWM estable. El programa principal controla l’apagada i l’apagada dels LED, inclòs el temps en què s’encenen. Aquest programa principal utilitza un marcador de temporitzador de 40 mil·lisegons, derivat del mateix temporitzador que crea el senyal PWM.

Com que no he utilitzat cap llibreria JAL específica per a aquest projecte aquesta vegada, he hagut de fer un generador aleatori mitjançant un registre de desplaçament de retroalimentació lineal per generar el temps aleatori i el temps d’aturada aleatòria dels LED.

Pas 5: el resultat final

Hi ha 2 vídeos que mostren el resultat intermedi. La meva dona encara ha de canviar els daus en regals reals. Un vídeo mostra un primer pla del resultat on l’altre el mostra amb el present original que va conduir a aquest projecte.

Com podeu esperar quan creieu que heu acabat, apareixen nous requisits. La meva dona em va demanar si la brillantor dels LED també pot variar després que s'esvaeixin. Això és possible, per descomptat, ja que només he utilitzat aproximadament la meitat de la memòria del programa del PIC12F617.

S'adjunten el fitxer font JAL i el fitxer Intel Hex per programar el PIC. Si esteu interessats a utilitzar el microcontrolador PIC amb JAL (un llenguatge de programació com Pascal), visiteu el lloc web de JAL.

Diverteix-te fent que sigui instructiu i esperes reaccions i resultats.