Lampa UV - SRO2003: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Cześć!

Dziś przedstawię Państwu realizację lampy UV LED. Moja żona jest projektantką biżuterii z gliny polimerowej i często używa żywicy do tworzenia swoich kreacji. W zasadzie używa klasycznej żywicy, która po prostu polimeryzuje na świeżym powietrzu, działa dobrze, ale jest wystarczająco długo, aby zestalić się (około 2 dni). Ale niedawno odkryła żywicę, która polimeryzuje pod wpływem światła UV. Kiedy zamówiła żywicę, wahała się, czy kupić lampę (nie kosztuje dużo…), ale od razu przestałem mówić: MAM LED UV! NIE WIEM CO ZROBIĆ, MOGĘ ZROBIĆ TWOJĄ LAMPĘ!!! (tak, jeśli chodzi o elektronikę, czasami trochę za szybko reaguję…;))

I tak tutaj próbuję zrobić lampę z tego, co mam na dnie szuflady…

Krok 1: Obowiązki

- Światło emitowane przez lampę powinno być jak najbardziej jednorodne, lampa powinna oświetlać cały obiekt, który zostanie umieszczony poniżej.

- Lampa musi mieć regulowany czas odliczania wynoszący co najmniej 1 minutę 30 sekund

- Lampa powinna być wystarczająco duża, aby zakryć przedmioty o średnicy do 6 cm, ale nie powinna być zbyt duża.

- Lampa musi się łatwo przemieszczać.

- Lampa musi być zasilana z "bezpiecznego" źródła zasilania (bateria/adapter)

Krok 2: Narzędzia i komponenty elektroniczne

Części elektroniczne:

-1 mikrochip PIC 16F628A

- 2 przyciski przełącznika chwilowego

- 2 tranzystory BS170

- 1 tranzystor 2N2222

-2 jednocyfrowy wyświetlacz numeryczny

- 1 czerwona dioda LED 5mm

- 17 diod UV 5mm

- 8 rezystorów 150 omów

- 17 rezystorów 68 om

- 2 rezystory 10 Kohm

- 1 rezystor 220 omów

- 1 brzęczyk

-2 płytki PCB

- drut owijający (np. 30 AWG)

Inne składniki:

- 8 przekładek

- trochę śrub

- 1 zatyczka do rur pcv (100mm)

- 1 tuleja do rur pcv (100mm)

- rurki termokurczliwe

Narzędzia:

- wiertarka

- lutownica - drut spawalniczy

- programator do wstrzykiwania kodu do Microchip 16F628 (np. PICkit 2)

Radzę ci użyć Microchip MPLAB IDE (freeware), jeśli chcesz zmodyfikować kod, ale będziesz także potrzebował kompilatora CCS (shareware). Możesz także użyć innego kompilatora, ale będziesz potrzebować wielu zmian w programie. Ale dam ci. Plik HEX, dzięki któremu można go wstrzyknąć bezpośrednio do mikrokontrolera.

Krok 3: Schemat

Oto schemat stworzony w CADENCE Capture CIS Lite. Wyjaśnienie roli komponentów:

-16F628A: mikrokontroler zarządzający wejściami/wyjściami i czasem odliczania

- SW1: przycisk ustawiania timera- SW2: przycisk uruchamiania

-FND1 i FND2: cyfry numeryczne wyświetlają czas odliczania;

- U1 i U2: tranzystory mocy do cyfrowych wyświetlaczy numerycznych (multipleksowanie)

-Q1: tranzystor mocy do zasilania diod UV;

-D2 do D18: diody UV

-D1: dioda LED stanu, świeci się, gdy diody UV są włączone;

- LS1: brzęczyk emitujący dźwięk po zakończeniu odliczania

Krok 4: Obliczenia i prototypowanie na płytce do krojenia chleba

Zmontujmy elementy na płytce stykowej według powyższego schematu i zaprogramujmy mikrokontroler!

Przed złożeniem całości podzieliłem system na kilka części:- część do ledów UV

- część do zarządzania wyświetlaczem

- część do zarządzania przyciskami i wskaźnikami świetlnymi/dźwiękowymi

Dla każdej części obliczyłem wartości poszczególnych elementów, a następnie sprawdziłem ich poprawność działania na płytce stykowej.

Część z diodami UV: Diody LED są połączone z Vcc (+5 V) na ich anodach przez rezystory i są połączone z GND na katodach przez tranzystor Q1 (2N2222).

W przypadku tej części wystarczy po prostu obliczyć rezystor bazowy potrzebny do tego, aby tranzystor miał prąd wystarczający do prawidłowego jego nasycenia. Zdecydowałem się zasilać diody UV prądem 20mA dla każdej z nich. Jest 17 diod led, więc będzie łączny prąd 17*20mA=340mA, który przejdzie przez tranzystor od kolektora do emitera.

Oto różne przydatne wartości z dokumentacji technicznej do wykonania obliczeń: Betamin=30 Vcesat= 1V (około…) Vbesat=0,6V

Znając wartość prądu na kolektorze tranzystora i na Betaminie możemy z niej wywnioskować minimalny prąd jaki ma mieć na bazie tranzystora aby był on nasycony: Ibmin=Ic/Betamin Ibmin=340mA/30 Ibmin= 11,33 mA

Przyjmujemy współczynnik K=2, aby mieć pewność, że tranzystor jest nasycony:

Ibsat=Ibmin * 2

Ibsat= 22,33mA

Teraz obliczmy wartość rezystora bazowego dla tranzystora:

Rb=(Vcc-Vbesat)/Ibsat

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

Rb=200 omów

Wybrałem standardową wartość z serii E12: Rb=220 om W zasadzie powinienem był wybrać rezystor o wartości znormalizowanej równej lub mniejszej niż 200 omów, ale nie miałem już dużego wyboru wartości dla rezystorów, więc wziąłem najbliższy wartość.

Część zarządzania wyświetlaczem:

Obliczanie rezystora ograniczającego prąd dla segmentów wyświetlacza:

Oto różne przydatne wartości z dokumentacji technicznej (wyświetlacz cyfrowy i tranzystor BS170) do wykonania obliczeń:

Vf=2V

Jeśli=20mA

Obliczanie aktualnej wartości granicznej:

R=Vcc-Vf/Jeżeli

R=5-2/20mA

R=150 omów

Wybieram standardową wartość z serii E12: R=150 om

Zarządzanie multipleksowaniem:

Zdecydowałem się użyć techniki wyświetlania multipleksowego, aby ograniczyć liczbę przewodów potrzebnych do sterowania znakami na wyświetlaczach. Istnieje wyświetlacz, który odpowiada cyfrze dziesiątek i inny wyświetlacz, który odpowiada cyfrze jednostek. Ta technika jest dość prosta do zaimplementowania, oto jak to działa (np. wyświetlanie liczby 27)

1 - mikrokontroler wysyła sygnały na 7 wyjściach odpowiadających wyświetlanemu znakowi dla cyfry dziesiątek (cyfra 2) 2 - mikrokontroler załącza tranzystor, który zasila wyświetlacz, który odpowiada dziesiątkom 3 - upływa opóźnienie 2ms 4 - mikrokontroler wyłącza tranzystor zasilający wyświetlacz odpowiadający dziesiątkom 5 - mikrokontroler wysyła sygnały na 7 wyjściach odpowiadających znakowi, który ma być wyświetlany dla cyfry jednostek (cyfra 7) 6 - mikrokontroler załącza tranzystor zasilający wyświetlacz odpowiadającym jednostkom 7 - upływa opóźnienie 2ms 8 - mikrokontroler wyłącza tranzystor, który zasila wyświetlacz odpowiadający jednostkom

A ta sekwencja powtarza się w pętli bardzo szybko, aby ludzkie oko nie dostrzegło momentu, w którym jeden z wyświetlaczy jest wyłączony.

Część przycisków i wskaźników świetlnych/dźwiękowych:

Dla tej części jest bardzo mało testów sprzętu i jeszcze mniej obliczeń.

Oblicza się, że rezystancja ograniczająca prąd dla diody statusu: R=Vcc-Vf/If R=5-2/20mA R= 150 omów

Wybieram standardową wartość z serii E12: R=150 om

W przypadku przycisków sprawdziłem po prostu, że dzięki mikrokontrolerowi jestem w stanie wykryć wciśnięcie i zwiększyć liczbę naciśnięć na wyświetlaczach. Przetestowałem również aktywację brzęczyka, aby sprawdzić, czy działa prawidłowo.

Zobaczmy, jak to wszystko jest obsługiwane w programie…

Krok 5: Program

Program jest napisany w języku C z wykorzystaniem MPLAB IDE, a kod jest kompilowany za pomocą kompilatora CCS C.

Kod jest w pełni skomentowany i dość prosty do zrozumienia. Pozwolę Ci pobrać źródła, jeśli chcesz wiedzieć, jak to działa lub chcesz go zmodyfikować.

Jedyne, co nieco skomplikowane, to być może zarządzanie odliczaniem za pomocą timera mikrokontrolera, postaram się dość szybko wyjaśnić zasadę:

Specjalna funkcja jest wywoływana co 2ms przez mikrokontroler, jest to funkcja o nazwie RTCC_isr() w programie. Ta funkcja zarządza multipleksowaniem wyświetlacza, a także zarządzaniem odliczaniem. Co 2 ms wyświetlacze są aktualizowane, jak wyjaśniono powyżej, a jednocześnie funkcja TimeManagment jest również wywoływana co 2 ms i zarządza wartością odliczania.

W głównej pętli programu jest po prostu zarządzanie przyciskami, to w tej funkcji znajduje się ustawienie wartości odliczania oraz przycisk uruchamiający zapalanie diod UV i odliczanie.

Zobacz poniżej plik zip projektu MPLAB:

Krok 6: Lutowanie i montaż

Cały system rozłożyłem na 2 płytkach: jedna obsługuje rezystancje diod UV, a druga obsługuje wszystkie pozostałe komponenty. Następnie dodałem przekładki, aby nałożyć karty. Najbardziej skomplikowaną rzeczą było przylutowanie wszystkich połączeń górnej płytki, szczególnie ze względu na wyświetlacze wymagające dużej ilości przewodów, nawet z systemem multipleksacji…

Połączenia i przewód skonsolidowałem klejem termotopliwym i osłoną termokurczliwą, aby uzyskać jak najczystszy efekt.

Następnie zrobiłem znaki na nasadce z PVC, aby jak najlepiej rozprowadzić diody LED, aby uzyskać jak najbardziej równomierne światło. Następnie wywierciłem otwory o średnicy diod, na zdjęciach widać że jest więcej diod w środku to normalne bo lampa będzie służyła głównie do emitowania światła na małych przedmiotach.

(Widać na zdjęciach prezentacyjnych na początku projektu, że rurka PCV nie jest pomalowana jak czapka, to normalne moja żona chce ją sama ozdobić… jak kiedyś będę miał zdjęcia to dodam!)

I na koniec wlutowałem żeńskie złącze USB, aby móc zasilać lampę np. ładowarką do telefonu komórkowego lub zewnętrzną baterią (przez kabel męsko-męski, który miałem w domu…)

Podczas realizacji zrobiłem dużo zdjęć i są dość "gadające".

Krok 7: Schemat działania systemu

Oto schemat działania systemu, a nie programu. To jakaś mini instrukcja obsługi. W załączniku umieściłem plik PDF schematu.

Krok 8: Wideo

Krok 9: Wniosek

To już koniec tego projektu, który nazwałbym "portunistą", rzeczywiście zrobiłem ten projekt, aby zaspokoić pilną potrzebę, więc zrobiłem to ze sprzętem do odzyskiwania, który już miałem, ale mimo to jestem dość dumny z końcowego rezultatu, zwłaszcza dość czysty aspekt estetyczny, który udało mi się uzyskać.

Nie wiem, czy mój styl pisania będzie poprawny, ponieważ częściowo używam automatycznego tłumacza, aby jechać szybciej, a ponieważ nie mówię po angielsku natywnie, myślę, że niektóre zdania będą prawdopodobnie dziwne dla osób doskonale piszących po angielsku. Dziękuję tłumaczowi DeepL za pomoc;)

Jeśli masz jakieś pytania lub uwagi dotyczące tego projektu, daj mi znać!