UVLamp - SRO2003: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Hola!

Avui us presentaré la realització d’una làmpada LED UV. La meva dona és una dissenyadora de joies en fang polimèric i sovint utilitza resina per fer les seves creacions. En principi utilitza una resina clàssica que simplement es polimeritza a l’aire lliure, funciona bé, però és prou llarga per ser sòlida (uns 2 dies). Però recentment va descobrir una resina que es polimeritza gràcies a la llum ultraviolada; n’hi ha prou amb exposar l’objecte resinat a una font de raigs ultraviolats durant poc temps perquè la resina sigui sòlida. Quan va demanar la resina, va dubtar a comprar una làmpada (no costa molt …), però la vaig aturar tot seguit dient: Tinc LED UV! NO SE QUÈ FER, PUC FER LA TEVA LÀMPARA !!! (Sí, de vegades reacciono una mica massa ràpid quan es tracta d'electrònica …;))

I aquí estic intentant fer una làmpada amb el que tinc al fons dels calaixos …

Pas 1: obligacions

- La llum emesa per la làmpada ha de ser el més homogènia possible, la làmpada ha d’il·luminar tot l’objecte que es col·locarà a sota.

- La làmpada ha de tenir un temps de compte enrere ajustable d'almenys 1 minut i 30 segons

- La làmpada ha de ser prou gran per cobrir objectes de fins a 6 cm de diàmetre, però no ha de ser massa voluminosa.

- La làmpada ha de ser fàcil de moure.

- La làmpada ha d’estar alimentada per una font d’alimentació "segura" (bateria / adaptador)

Pas 2: Eines i components electrònics

Components electrònics:

- 1 microxip PIC 16F628A

- 2 botons d'interruptor momentanis

- 2 transistors BS170

- 1 transistor 2N2222

- Pantalla numèrica de 2 dígits

- 1 LED vermell de 5 mm

- 17 LED UV de 5 mm

- 8 resistències de 150 ohm

- 17 resistències de 68 ohm

- 2 resistències de 10 Kohm

- 1 resistència de 220 ohm

- 1 brunzidor

- 2 taules PCB

- filferro d’embalatge (per exemple: 30 AWG)

Altres components:

- 8 separadors

- uns cargols

1 tap de tub de pvc (100 mm)

1 màniga de canonada de pvc (100 mm)

- tubs retràctils de bruc

Eines:

- un trepant

- ferro de soldar- filferro de soldadura

- un programador per injectar el codi en un Microchip 16F628 (per exemple, PICkit 2)

Us aconsello que utilitzeu Microchip MPLAB IDE (freeware) si voleu modificar el codi, però també necessitareu el compilador CCS (shareware). També podeu utilitzar un altre compilador, però necessitareu molts canvis al programa. Però us proporcionaré el. HEX perquè pugueu injectar-lo directament al microcontrolador.

Pas 3: Esquema

Aquí teniu l’esquema creat amb CADENCE Capture CIS Lite. Explicació del paper dels components:

- 16F628A: microcontrolador que gestiona les entrades / sortides i el temps per al compte enrere

- SW1: establir el botó d’ajust del temporitzador - SW2: botó d’inici

- FND1 i FND2: visualitzacions numèriques de dígits per indicar el temps de compte enrere

- U1 i U2: transistors de potència per a visualitzacions numèriques digitals (multiplexació)

- Q1: transistor de potència per alimentar els leds UV

- D2 a D18: leds UV

- D1: LED d’estat, s’encén quan els leds UV s’encenen

- LS1: brunzidor que emet un so quan s’acaba el compte enrere

Pas 4: Càlculs i prototipatge a la taula de pa

Muntem els components en una placa d’acord amb l’esquema anterior i programem el microcontrolador.

Vaig dividir el sistema en diverses parts abans de muntar el conjunt: - una peça per a leds UV

- una part per a la gestió de la pantalla

- una part per a la gestió de botons i indicadors de llum / so

Per a cada part he calculat els valors dels diferents components i després he comprovat el seu correcte funcionament a la taula de treball.

Part dels leds UV: els leds estan connectats al Vcc (+ 5V) dels seus ànodes mitjançant les resistències i estan connectats al GND dels seus càtodes mitjançant el transistor Q1 (2N2222).

Per a aquesta part, simplement cal calcular la resistència base necessària perquè el transistor tingui un corrent suficient per saturar-lo correctament. Vaig optar per subministrar els leds UV amb un corrent de 20 mA per a cadascun d’ells. Hi ha 17 leds, de manera que hi haurà un corrent total de 17 * 20mA = 340mA que travessarà el transistor des del seu col·lector fins al seu emissor.

Aquests són els diferents valors útils de la documentació tècnica per fer els càlculs: Betamin = 30 Vcesat = 1V (aprox.) Vbesat = 0,6V

Sabent el valor del corrent al col·lector del transistor i el de Betamin podem deduir-ne el corrent mínim a tenir a la base del transistor perquè estigui saturat: Ibmin = Ic / Betamin Ibmin = 340mA / 30 Ibmin = 11,33mA

Prenem un coeficient K = 2 per assegurar-nos que el transistor està saturat:

Ibsat = Ibmin * 2

Ibsat = 22,33mA

Ara calculem el valor de la resistència base per al transistor:

Rb = (Vcc-Vbesat) / Ibsat

Rb = (5-0,6) / 22,33mA

Rb = 200 ohm

He triat un valor estàndard de la sèrie E12: Rb = 220 ohm En principi hauria d’haver escollit una resistència amb un valor normalitzat igual o inferior a 200 ohm, però ja no tenia molta opció en valors per a les resistències, així que vaig agafar el més proper valor.

La part de gestió de pantalla:

Càlcul de la resistència limitadora de corrent per a segments de visualització:

Aquests són els diferents valors útils de la documentació tècnica (visualització de dígits i transistor BS170) per fer els càlculs:

Vf = 2V

Si = 20mA

Càlcul del valor límit actual:

R = Vcc-Vf / If

R = 5-2 / 20mA

R = 150 ohm

Trio un valor estàndard de la sèrie E12: R = 150 ohm

Gestió de multiplexació:

Vaig optar per utilitzar la tècnica de visualització multiplexada per limitar el nombre de cables necessaris per controlar els caràcters de les pantalles. Hi ha una pantalla que correspon al dígit de les desenes i una altra pantalla que correspon al dígit de les unitats. Aquesta tècnica és bastant senzilla d'implementar, així és com funciona (per exemple: per mostrar el número 27)

1 - el microcontrolador envia senyals a 7 sortides corresponents al caràcter que es mostrarà per al dígit de desenes (dígit 2) 2 - el microcontrolador activa el transistor que subministra la pantalla que correspon a les desenes 3 - transcorre un retard de 2 ms 4 - el microcontrolador desactiva el transistor que subministra la pantalla que correspon a les desenes 5 - el microcontrolador envia senyals a 7 sortides corresponents al caràcter que es mostrarà per al dígit de les unitats (dígit 7) 6 - el microcontrolador activa el transistor que subministra la pantalla corresponent a les unitats 7 - passa un retard de 2 ms 8 - el microcontrolador desactiva el transistor que subministra la pantalla corresponent a les unitats

I aquesta seqüència es repeteix en bucle molt ràpidament perquè l'ull humà no percebi el moment en què una de les pantalles està apagada.

Els botons i els indicadors de llum / so són:

Hi ha molt poques proves de maquinari i encara menys càlculs per a aquesta part.

Es calcula que la resistència limitant actual per a l'estat conduït: R = Vcc-Vf / Si R = 5-2 / 20mA R = 150 ohm

Trio un valor estàndard de la sèrie E12: R = 150 ohm

Pel que fa als botons, simplement he comprovat que he pogut detectar la pressió gràcies al microcontrolador i augmentar el nombre de pulsacions a les pantalles. També he provat l’activació del brunzidor per veure si funcionava correctament.

Vegem com es gestiona tot això amb el programa …

Pas 5: el programa

El programa està escrit en llenguatge C amb MPLAB IDE i el codi es compila amb el compilador CCS C.

El codi és completament comentat i molt senzill d’entendre. Us deixo descarregar les fonts si voleu saber com funciona o si voleu modificar-lo.

L'única cosa una mica complicada és potser la gestió del compte enrere amb el temporitzador del microcontrolador, intentaré explicar amb prou rapidesa el principi:

El microcontrolador denomina una funció especial cada 2 ms, que és la funció anomenada RTCC_isr () del programa, que gestiona la multiplexació de la pantalla i també la gestió del compte enrere. Les pantalles cada 2 ms s’actualitzen tal com s’explica més amunt i, al mateix temps, la funció TimeManagment també s’anomena cada 2 ms i gestiona el valor del compte enrere.

Al bucle principal del programa hi ha simplement la gestió dels botons polsadors, és en aquesta funció que hi ha la configuració del valor del compte enrere i el botó per iniciar la il·luminació dels LED UV i el compte enrere.

Vegeu a continuació un fitxer zip del projecte MPLAB:

Pas 6: Soldadura i muntatge

He distribuït tot el sistema en 2 taules: una placa suporta les resistències dels LED UV i una altra placa que admet la resta de components. Després he afegit espaiadors per superposar les cartes. El més complicat va ser soldar totes les connexions de la placa superior, sobretot a causa de les pantalles que requereixen molts cables, fins i tot amb el sistema de multiplexació …

Vaig consolidar les connexions i el filferro amb cola de fusió en calent i una funda termorretractable per obtenir el resultat més net possible.

A continuació, vaig fer marques a la tapa de PVC per tal de distribuir els LED tan bé com fos possible per obtenir la llum més uniforme possible. Després he perforat els forats amb el diàmetre dels LED, a les imatges es pot veure que hi ha més LED al centre, és normal perquè la làmpada s'utilitzarà principalment per emetre llum sobre objectes petits.

(Podeu veure a les imatges de presentació al començament del projecte que el tub de PVC no està pintat com la tapa, és normal que la meva dona vulgui decorar-la ella mateixa … si algun dia tinc imatges les afegiré!)

I finalment vaig soldar un connector USB femení per poder alimentar la làmpada amb un carregador de telèfon mòbil o una bateria externa, per exemple (mitjançant un cable home-home que tenia a casa …)

Vaig fer moltes fotografies durant la realització i parlen força.

Pas 7: Diagrama de funcionament del sistema

Aquí teniu el diagrama de com funciona el sistema, no el programa. És una mena de mini manual d'usuari. He posat el fitxer PDF del diagrama com a fitxer adjunt.

Pas 8: vídeo

Pas 9: Conclusió

Aquest és el final d'aquest projecte que anomenaria "oportunista", de fet el vaig fer per tal de satisfer una necessitat immediata, així que ho vaig fer amb l'equip de recuperació que ja tenia, però estic molt orgullós del resultat final, sobretot l'aspecte estètic bastant net que he pogut obtenir.

No sé si el meu estil d’escriptura serà correcte perquè en part faig servir un traductor automàtic per anar més de pressa i, com que no parlo de manera nativa en anglès, crec que probablement algunes frases seran estranyes per a les persones que escriuen anglès perfectament. Així doncs, gràcies al traductor DeepL per la seva ajuda;)

Si teniu cap pregunta o comentari sobre aquest projecte, feu-m'ho saber.