LED-sterrenlicht: 3 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Dit is een sierlijk, zij het enigszins seizoensgebonden item in de vorm van een ster.

Ik wilde echter iets anders dan de gebruikelijke tweedimensionale constructie.

Als resultaat heb ik een driedimensionale versie gemaakt met behulp van drie PCB's.

Een voor de basis en twee gevormde planken die samen de 3D-ster vormen.

Deze planken zijn voorgevormd als onderdeel van de fabricage, hoewel een rechthoekige naaldvijl nodig is om de sleufbreedte aan te passen voor een optimale pasvorm.

Verbindingen met de in elkaar grijpende kaarten die de ster vormen, worden gemaakt door pads die zijn uitgelijnd met de besturingskaart en de andere twee kaarten die de ster vormen.

Deze zijn verbonden door soldeerverbindingen die de 2 pads overbruggen die een rechte hoek vormen.

Ik verwierp een stopcontact met een andere soortgelijke opstelling voor de eenvoud omdat de verbinding permanent zou zijn.

De tweesterrenborden hebben aan beide zijden LED's en zijn daardoor vanuit meerdere hoeken zichtbaar.

Er zijn 3 LED's (Rood, Groen en Amber), aan elke kant van de 4 armen voor een totaal van 24 LED's

Om geen afbreuk te doen aan de algehele vorm van het afgewerkte item en om de zeefdruk van een kubusvorm zichtbaar te maken, zijn de LED's opbouwversies.

Het ontwerp van de kubusvorm is tijdens de ontwerpfase direct op de print gemaakt en niet geïmporteerd uit een andere applicatie.

Het LED-patroon kan worden gewijzigd door de zeskantschakelaar aan te passen.

Bovendien kan de knippersnelheid worden gewijzigd, aanpassing van de potentiometer die de oscillatorfrequentie verandert.

De ster wordt aangedreven door een 3V CR2032 die onder de onderkant van de besturingskaart zit, deze bevindt zich in het midden van de kaart en doordat hij plat is, kan de ster vrijstaand op een plat oppervlak staan.

Stroom kan ook extern worden geleverd door een grotere batterij (bijv. 9V PP3), via de schroefklemmen of een aangepaste USB-kabel.

Dit wordt bereikt door de geschikte positionering van een link op een header die de stroombron selecteert.

Aan de bovenkant van elke arm bevinden zich gaten zodat de ster indien nodig kan worden opgehangen.

De dubbelzijdige PCB is ontworpen met EagleCAD en geproduceerd in OSH Park.

Benodigdheden

Aantal APPARAAT

1 BATTERIJKLEM-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 PUNT (3 x rood, 3 x groen, 3 x oranje)

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 Tijdelijk

1 BCD-SCHAKELAAR

2 MPT2 2,54 mm schroefaansluiting

4 MPT3 2,54 mm schroefaansluiting

Stap 1: Circuitbeschrijving

De meeste componenten zijn SMD, met uitzondering van de patroonkeuzeschakelaar, de timer-frequentieregelingsweerstand, de externe voedingsconnector, de voedingskeuzejumper en de voedingspolariteitsbeveiligingsdiode.

De schakeling bestaat uit een oscillator gemaakt van een 555 Timer (8 pin SOIC), waarvan de frequentie kan worden gevarieerd van een paar hertz tot een paar honderd hertz. ~1,25 Hz tot 220 Hz, hoewel de werkelijke waarden variëren afhankelijk van de toleranties van de componenten, maar zijn niet kritisch.

De uitgang van de timer wordt gebruikt om 3 dubbele D-type flip-flops (CD4013, 14pin SOIC) te klokken, deze zijn geconfigureerd als een Linear Feedback Shift Register (LFSR), met behulp van een EXOR (CD4070), om feedback te geven.

CD4070 waarheidstabel. (Zie afbeelding).

LH = overgang van laag naar hoog, HL = overgang van hoog naar laag, X = maakt niet uit, NC = geen verandering.

De Q-uitgangen van elk register worden toegevoerd aan de D-ingangen van elke opeenvolgende trap.

De eerste 4 registers hebben de R-ingangen die zijn aangesloten op de HEX-schakelaar, waardoor ze vooraf kunnen worden geladen met een patroon om de startvolgorde vooraf te initialiseren.

De S-ingangen van alle registers zijn met elkaar verbonden om de registers te kunnen resetten met behulp van de resetknop.

De overige registers maken verdere willekeur mogelijk met behulp van koppelingen om de Q- of /Q-uitgangen met de volgende fase te verbinden. De standaardkoppelingen verbinden de vijfde register Q-uitgang met de zesde registers D-ingang en de zesde register /Q-uitgang met een van de EXOR-ingangen, waardoor de feedbacklus wordt voltooid.

Beide uitgangen van de registers zijn elk aangesloten op een inverter (CD4069, 14 pin SOIC), met 2 LED's aangesloten op elk van de 12 uitgangen.

Het stroomverbruik is afhankelijk van de voedingsspanning en het specifieke patroon.

Er worden echter richtlijnen voor het stroomverbruik voor de volgende spanningen vermeld.

3V = 3mA, CR2032 capaciteit kan tussen 210-240mAH zijn, wat betekent dat de batterij ~70-80 uur meegaat.

5V = 11mA

9V = 38mA

Stap 2: Montage

Elk bord wordt afzonderlijk gemonteerd.

Beginnend met de besturingskaart die alle SMD-componenten aan de voorkant monteert en dan de batterijclip aan de achterkant.

Hierna worden de doorlopende componenten gemonteerd.

De borden die de ster vormen, bevatten alleen LED's en weerstanden, het wordt aanbevolen om de oriëntatie van gepolariseerde componenten te controleren om herbewerking of schade te voorkomen.

De stuurborden hebben aan beide uiteinden soldeerpads voor aansluiting op de besturingskaart, wat betekent dat ze naar beide kanten kunnen worden gemonteerd, zolang ze maar correct zijn gericht op de middelste gleuf die zich halverwege het bord uitstrekt. Hierdoor kunnen de twee kaarten in elkaar worden geschoven voordat ze op de besturingskaart worden bevestigd.

Stap 3: Problemen oplossen

Er kunnen problemen optreden en als ze dat doen, hoe kunnen ze worden aangepakt.

Het eerste dat u moet doen, is zoeken naar het voor de hand liggende.

IC op de verkeerde locatie, verkeerde oriëntatie of pin(s) niet of slecht gesoldeerd, slechte socket insertie of verbogen pin.

Component in verkeerde positie, verkeerde waarde, verkeerde oriëntatie of slecht gesoldeerd.

Soldeeroverbrugging, voedingsspanning op de verkeerde klemmen, voedingskabels verwisseld, verkeerde spanning.

Zelfs de PCB kan een open of kortgesloten track(s) hebben.

Zeg niet tegen jezelf dat het onmogelijk een bepaald probleem kan zijn zonder het te verifiëren