Twinkle_night_lights: 5 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Dit project is een automatische, door licht geactiveerde teller die in het donker tot leven komt en LED's in een binaire volgorde schakelt. Omdat de LED's vrij bedraad zijn, kunnen ze in willekeurige volgorde worden geplaatst om het item waaraan ze zijn bevestigd te markeren.

Het circuit heeft een PCB-ontwerp dat is gemaakt in EagleCAD en is vervaardigd als OSHpark, hoewel het circuit op Veroboard had kunnen worden gebouwd met doorlopende componenten.

Het circuit zal vervolgens worden gebruikt om een 3D-geprint object te verlichten.

Benodigdheden

EagleCAD

PCB of Veroboard om door gatcomponenten te monteren.

BlokkenCAD

3D-printer

Doorschijnend filament

Stap 1: Circuitbeschrijving

Het circuit bestaat uit een oscillator die is gemaakt met behulp van een ICM7555-timer die is geconfigureerd in de Astable-modus. De oscillatiefrequentie kan worden aangepast met behulp van de 500k variabele weerstand die een frequentiebereik van 1,5 Hz tot 220 Hz geeft, dit regelt hoe snel de tellerreeks verandert.

Lichtregeling van het circuit wordt bereikt met behulp van een LDR in combinatie met de 50k variabele weerstand voor gevoeligheidsaanpassing. Dit potentiaaldelernetwerk is aangesloten op pin 4 (reset), van de timer en schakelt de werking van de timer uit wanneer de spanning op dit punt <0.7V is.

Wanneer de LDR wordt blootgesteld aan fel licht, daalt de weerstand tot ~170R en bij afwezigheid van licht 1,3MR

Daarom is bij fel licht de resetspanning 4,8V en is de timer ingeschakeld.

De uitgang van de oscillator wordt naar een CD4024 (zeventraps rimpelteller) gevoerd, waarbij elke uitgang is aangesloten op een LED. Laagspannings-LED's met hoog rendement worden aanbevolen, waardoor ROOD de meest geschikte kleur is, hoewel andere kleuren kunnen worden gebruikt, hebben ze de neiging minder efficiënt te zijn.

De uitgangsstroom van de CD4024 in source-modus is in de orde van 5mA bij 5V, de uitgang zal worden vastgeklemd op de LED-spanning en de stroom zal aanzienlijk lager zijn dan nominaal, waardoor de noodzaak van een weerstand in serie met de LED teniet wordt gedaan. Dit vermindert het aantal componenten en vereenvoudigt het circuit.

Wanneer de teller wordt gestopt door de afwezigheid van klokpulsen van de timer, blijft de telleruitgang in elke telling die op dat moment aanwezig was, dit kan met of zonder een telwaarde zijn.

Om ervoor te zorgen dat de telleruitgang altijd nul is wanneer de timer stopt, wordt een dynamische reset toegepast.

Daarom, wanneer de timer is ingeschakeld bij afwezigheid van licht, wordt de teller ingeschakeld en wanneer de timer wordt uitgeschakeld in aanwezigheid van licht, wordt de teller gereset.

Deze tellerreset wordt verzorgd door een laadpompspanningsverdubbelaar die ook is aangesloten op de timeruitgang.

Een resistieve pull-up is verbonden met de reset-pin van de teller en ook met de uitgang van de laadpomp, wanneer de timer is uitgeschakeld, wordt de teller gereset door deze pull-up-weerstand.

Zodra de timer de laadpomp start, loopt deze op tot ~3V, waardoor de N-kanaal FET wordt ingeschakeld, de reset-pin laag wordt getrokken en de teller wordt ingeschakeld. Wanneer de teller stopt, schakelt de FET uit en wordt de reset-lijn omhoog getrokken naar VCC via de pull-up-weerstand, waardoor de telleruitgangen laag worden.

Stap 2: PCB-assemblage:

De meeste componenten op de PCB waren SMD met weerstanden en condensatoren van 1206 typen.

De IC's werden eerst gemonteerd omdat ze omringd zouden zijn door componenten en dit zou het moeilijker maken om bij de pinnen te komen om te solderen.

Dan de weerstanden, condensatoren, diodes, transistoren en tenslotte connectoren.

Zoals met alles, een paar eenvoudige controles om er zeker van te zijn dat er geen soldeerbruggen of open circuits zijn voorafgaand aan een opstarttest om te controleren of de timer en de teller allebei werken.

Verdere montage zou doorgaan met de LED's zodra we een object hadden om ze ook aan te sluiten.

Nu we ons verlichtingscircuit hebben, hebben we iets nodig om op te lichten.

Stap 3: Objectselectie

Met dat in gedachten werd besloten tot een nachtverlichting in de tuin en tegelijkertijd werd er een stro-enquête gehouden en de vlinder won.

Voor de volgende redenen:

1: Iets dat een symmetrische LED-lay-out zou creëren.

2: Het past bij de locatie.

3: De vorm zou geschikt zijn voor de PCB zonder af te leiden van het object.

4: Het object kan 3D-geprint worden.

Stap 4: Objectontwerp

Met BlocksCAD heb ik een basis vlindervorm ontworpen.

De vorm bestond uit een kop, buik, thorax en 2 paar vleugels.

De kop zou worden gebruikt om de LDR te monteren en de vleugels zouden 8 LED's bevatten (2 per vleugel), hoewel in de definitieve versie, omdat de teller slechts 7 uitgangen heeft en om de symmetrie te behouden, slechts 6 uitgangen zouden worden gebruikt.

Om de LED's te ondersteunen, die van 5 mm met lood zouden zijn, zouden er steunen op de vleugels worden opgenomen.

Om de print vast te houden zijn er in de 2 voorvleugels 2 gaatjes voor M2 schroeven.

Toen het ontwerp klaar was, hoefde het alleen nog maar te worden uitgeprint.

In dit opzicht was de keuze van de gloeidraad belangrijk omdat deze doorschijnend moest zijn om de LED's op de achterkant van de vleugels te laten zien, zodat ze vanaf de voorkant zichtbaar zouden zijn.

Stap 5: Eindmontage

Met vlinderprint, de LED's zijn op de steunen gemonteerd en draden die lang genoeg zijn om de PCB te bereiken, zijn bevestigd.

De PCB wordt op zijn plaats geschroefd en de draden van de LED's worden op de PCB gesoldeerd en vervolgens worden de LDR die door de 2 gaten in de kop wordt gevoerd, op hun plaats op het bord gesoldeerd.

Het enige dat restte waren de laatste tests om de frequentie aan te passen voor een optimale weergave en de lichtgevoeligheid om te bepalen wanneer het scherm aanging.

Dim nu de lichten en kijk naar de show.