UV lempa - SRO2003: 9 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Sveiki!

Šiandien pristatysiu jums UV LED lempos realizavimą. Mano žmona yra juvelyrinių dirbinių dizainerė iš polimero molio ir savo kūriniams dažnai naudoja dervą. Iš esmės ji naudoja klasikinę dervą, kuri tiesiog polimerizuojasi atvirame ore, ji veikia gerai, tačiau yra pakankamai ilga, kad taptų kieta (apie 2 dienas). Tačiau neseniai ji atrado dervą, kuri polimerizuojasi ultravioletinių spindulių dėka, pakanka, kad dervuotas objektas trumpam būtų veikiamas UV spindulių šaltinio, kad derva taptų kieta. Kai ji užsisakė dervą, ji dvejojo, ar nusipirkti lempą (tai nekainuoja daug …), bet aš ją iškart nutraukiau sakydama: TURIU UV šviesos diodų! NEŽINAU, KĄ DARYTI, GALIU PADARYTI JŪSŲ LEMPĄ !!! (taip, kartais reaguoju šiek tiek per greitai, kai kalbama apie elektroniką …;))

Taigi čia aš bandau padaryti lempą su tuo, ką turiu stalčiaus dugne …

1 žingsnis: įsipareigojimai

- lempos skleidžiama šviesa turi būti kuo vienalytė, lempa turėtų apšviesti visą objektą, kuris bus patalpintas žemiau.

- Lempos reguliuojamas laikas turi būti bent 1 minutė 30 sekundžių

- Lempa turi būti pakankamai didelė, kad padengtų iki 6 cm skersmens daiktus, bet neturėtų būti per didelė.

- Lempa turi būti lengvai kilnojama.

- Lempa turi būti maitinama iš „saugaus“maitinimo šaltinio (akumuliatoriaus/adapterio)

2 žingsnis: Įrankiai ir elektronikos komponentai

Elektronikos komponentai:

- 1 mikroschema PIC 16F628A

- 2 momentiniai jungiklių mygtukai

- 2 tranzistoriai BS170

- 1 tranzistorius 2N2222

- 2 vieno skaitmens skaitmeninis ekranas

- 1 raudonas 5 mm šviesos diodas

- 17 UV šviesos diodų 5 mm

- 8 rezistoriai 150 omų

- 17 rezistorių 68 omai

- 2 rezistoriai 10 Kohm

- 1 rezistorius 220 omų

- 1 garsinis signalas

- 2 PCB plokštės

- vyniojimo viela (pvz.: 30 AWG)

Kiti komponentai:

- 8 tarpikliai

- kai kurie varžtai

- 1 PVC vamzdžio dangtelis (100 mm)

- 1 PVC vamzdžio įvorė (100 mm)

- viržių susitraukimo vamzdžiai

Įrankiai:

- grąžtas

- lituoklis- suvirinimo viela

- programuotojas, įvedantis kodą į „Microchip 16F628“(pvz., PICkit 2)

Patariu naudoti „Microchip MPLAB IDE“(nemokama programa), jei norite modifikuoti kodą, tačiau jums taip pat reikės CCS kompiliatoriaus (dalinimosi programos). Taip pat galite naudoti kitą kompiliatorių, tačiau jums reikės daug programos pakeitimų. Bet aš jums pateiksiu. HEX failą, kad galėtumėte jį įšvirkšti tiesiai į mikrovaldiklį.

3 žingsnis: schema

Čia yra schema, sukurta naudojant „CADENCE Capture CIS Lite“. Komponentų vaidmens paaiškinimas:

- 16F628A: mikrovaldiklis, valdantis įvestį/išvestį ir atgalinės atskaitos laiką

- SW1: nustatyti laikmačio nustatymo mygtuką- SW2: paleidimo mygtukas

- FND1 ir FND2: skaitiniai skaitmeniniai ekranai, rodantys atgalinės atskaitos laiką

- U1 ir U2: galios tranzistoriai skaitmeniniams ekranams (multipleksavimas)

- 1 klausimas: maitinimo tranzistorius, skirtas įjungti UV lemputes

- D2 – D18: UV šviesos diodai

- D1: būsenos šviesos diodas, užsidega, kai įjungiami UV šviesos diodai

- LS1: garsinis signalas, skleidžiantis garsą pasibaigus atgaliniam skaičiavimui

4 žingsnis: Skaičiavimai ir prototipų kūrimas „Breadboard“

Surinkime komponentus ant duonos lentos pagal aukščiau pateiktą schemą ir užprogramuokite mikrovaldiklį!

Prieš surinkdamas visą sistemą padalinau į kelias dalis:- dalis UV lempoms

- ekrano valdymo dalis

- dalis, skirta valdyti mygtukus ir šviesos/garso indikatorius

Kiekvienai daliai apskaičiavau skirtingų komponentų vertes ir tada patikrinau jų teisingą veikimą.

UV lempų dalis: šviesos diodai yra prijungti prie Vcc (+5 V) savo anoduose per rezistorius ir yra prijungti prie GND savo katoduose per tranzistorių Q1 (2N2222).

Šiai daliai tiesiog būtina apskaičiuoti bazinį rezistorių, kurio reikia, kad tranzistorius turėtų pakankamai srovės, kad jis būtų tinkamai prisotintas. Aš pasirinkau tiekti UV lemputes su 20 mA srove kiekvienam iš jų. Yra 17 šviesos diodų, taigi bendra srovė bus 17*20 mA = 340 mA, kuri pereis tranzistorių nuo jo kolektoriaus iki jo skleidėjo.

Čia pateikiamos skirtingos naudingos techninės dokumentacijos vertės, kad būtų galima atlikti skaičiavimus: Betamin = 30 Vcesat = 1V (apytiksliai …) Vbesat = 0,6 V

Žinodami srovės vertę tranzistoriaus kolektoriuje ir „Betamin“, galime iš jo išvesti mažiausią srovę, kurią turi turėti tranzistoriaus pagrindas, kad jis būtų prisotintas: Ibmin = Ic/Betamin Ibmin = 340mA/30 Ibmin = 11,33 mA

Imame koeficientą K = 2, kad įsitikintume, jog tranzistorius yra prisotintas:

Ibsat = Ibmin * 2

Ibsat = 22,33 mA

Dabar apskaičiuokime tranzistoriaus bazinę rezistoriaus vertę:

Rb = (Vcc-Vbesat)/Ibsat

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

Rb = 200 omų

Aš pasirenku standartinę vertę iš E12 serijos: Rb = 220 omų Iš principo turėčiau pasirinkti rezistorių, kurio normalizuota vertė yra lygi arba mažesnė nei 200 omų, bet aš nebeturėjau daug pasirinkimo rezistorių verčių, todėl ėmiausi arčiausiai vertės.

Ekrano valdymo dalis:

Srovės ribojančio rezistoriaus skaičiavimas ekrano segmentams:

Čia pateikiamos įvairios naudingos techninės dokumentacijos vertės (skaitmenų ekranas ir BS170 tranzistorius), kad būtų galima atlikti skaičiavimus:

Vf = 2 V

Jei = 20 mA

Dabartinės ribinės vertės apskaičiavimas:

R = Vcc-Vf/Jei

R = 5-2/20mA

R = 150 omų

Aš renkuosi standartinę vertę iš E12 serijos: R = 150 omų

Multipleksavimo valdymas:

Aš nusprendžiau naudoti multipleksuoto ekrano techniką, kad apribotų laidų skaičių, reikalingą valdyti simbolius ekranuose. Yra ekranas, atitinkantis dešimtis skaitmenų, ir kitas ekranas, atitinkantis vienetų skaitmenį. Šią techniką įgyvendinti gana paprasta, štai kaip ji veikia (pvz.: rodyti skaičių 27)

1 - mikrovaldiklis siunčia signalus 7 išėjimais, atitinkančiais dešimties skaitmenų rodomą simbolį (2 skaitmuo) 2 - mikrokontroleris įjungia tranzistorių, kuris tiekia dešimtuką atitinkantį ekraną 3 - praeina 2 ms delsimas 4 - mikrovaldiklis išjungia tranzistorių, kuris tiekia ekraną, atitinkantį dešimtukus 5 - mikrovaldiklis siunčia signalus 7 išėjimais, atitinkančiais simbolį, kuris turi būti rodomas vienetų skaitmeniui (7 skaitmuo) 6 - mikrovaldiklis įjungia tranzistorių, kuris tiekia ekraną atitinka įrenginius 7 - praeina 2 ms delsimas 8 - mikrovaldiklis išjungia tranzistorių, kuris tiekia įrenginius atitinkantį ekraną

Ir ši seka labai greitai kartojasi, kad žmogaus akis nesuvoktų momento, kai vienas iš ekranų yra išjungtas.

Mygtukai ir šviesos/garso indikatorių dalis:

Šiai daliai yra labai mažai aparatinės įrangos bandymų ir dar mažiau skaičiavimų.

Apskaičiuota, kad dabartinė ribojanti būsenos varža: R = Vcc-Vf/Jei R = 5-2/20mA R = 150 omų

Aš renkuosi standartinę vertę iš E12 serijos: R = 150 omų

Spaudžiant mygtukus aš tiesiog patikrinau, ar mikrokontrolerio dėka pavyko aptikti spaudimą ir padidinti paspaudimų skaičių ekranuose. Taip pat išbandžiau garsinio signalo įjungimą, kad pamatyčiau, ar jis veikia tinkamai.

Pažiūrėkime, kaip visa tai tvarkoma su programa …

5 žingsnis: programa

Programa parašyta C kalba su MPLAB IDE, o kodas surenkamas naudojant CCS C kompiliatorių.

Kodas yra visiškai pakomentuotas ir gana lengvai suprantamas. Leidžiu jums atsisiųsti šaltinius, jei norite sužinoti, kaip jis veikia arba jei norite jį pakeisti.

Vienintelis dalykas, kuris yra šiek tiek sudėtingas, galbūt yra atgalinio skaičiavimo valdymas naudojant mikrovaldiklio laikmatį, pabandysiu pakankamai greitai paaiškinti principą:

Mikrovaldiklis kas 2 ms iškviečia specialią funkciją, tai yra funkcija, vadinama programoje RTCC_isr (). Ši funkcija valdo ekrano multipleksavimą ir taip pat laiko skaičiavimą. Kas 2 ms ekranai atnaujinami, kaip paaiškinta aukščiau, ir tuo pačiu metu „TimeManagment“funkcija taip pat vadinama kas 2 ms ir valdo atgalinio skaičiavimo vertę.

Pagrindinėje programos kilpoje yra tiesiog mygtukų valdymas, būtent šioje funkcijoje yra atgalinės atskaitos vertės nustatymas ir mygtukas, skirtas UV šviesos diodų apšvietimui ir atgaliniam skaičiavimui pradėti.

Žiūrėkite žemiau esantį MPLAB projekto ZIP failą:

6 žingsnis: litavimas ir surinkimas

Aš paskirstiau visą sistemą 2 plokštėse: viena plokštė palaiko UV šviesos diodų atsparumą, o kita plokštė palaiko visus kitus komponentus. Tada pridėjau tarpiklius, kad uždėčiau korteles. Sunkiausia buvo lituoti visas viršutinės plokštės jungtis, ypač dėl ekranų, kuriems reikia daug laidų, net naudojant multipleksavimo sistemą …

Jungtis ir vielą sutvirtinau karšto lydalo klijais ir termiškai susitraukiančiu apvalkalu, kad gautumėte kuo švaresnį rezultatą.

Tada ant PVC dangtelio padariau žymes, kad šviesos diodai būtų kuo geriau paskirstyti, kad būtų kuo tolygesnė šviesa. Tada aš išgręžiau skylutes su šviesos diodų skersmeniu, nuotraukose galite pamatyti, kad centre yra daugiau šviesos diodų, tai yra normalu, nes lempa daugiausia bus naudojama šviesai skleisti mažus objektus.

(Projekto pradžioje pateiktose pristatymo nuotraukose galite pamatyti, kad PVC vamzdis nėra nudažytas kaip dangtelis, normalu, kad mano žmona nori jį papuošti … jei vieną dieną turėsiu nuotraukų, pridėsiu jų!)

Galiausiai, lituodavau moterišką USB jungtį, kad galėčiau maitinti lempą mobiliojo telefono įkrovikliu arba, pavyzdžiui, išorine baterija (per laidą, kurį turėjau namuose …)

Realizavimo metu padariau daug nuotraukų ir jos gana „kalba“.

7 žingsnis: sistemos veikimo schema

Čia yra schema, kaip veikia sistema, o ne programa. Tai tam tikras mini vartotojo vadovas. Aš pridėjau diagramos PDF failą kaip priedą.

8 žingsnis: vaizdo įrašas

9 žingsnis: Išvada

Tai yra šio projekto pabaiga, kurią pavadinčiau „oportunistine“, iš tikrųjų sukūriau šį projektą, kad patenkinčiau neatidėliotiną poreikį, todėl padariau su turima atkūrimo įranga, tačiau vis dėlto labai didžiuojuosi galutiniu rezultatu, ypač gana švarų estetinį aspektą, kurį galėjau gauti.

Nežinau, ar mano rašymo stilius bus teisingas, nes iš dalies naudoju automatinį vertėją, kad galėčiau veikti greičiau, ir kadangi aš nekalbu angliškai, manau, kad kai kurie sakiniai tikriausiai bus keisti žmonėms, kurie puikiai rašo anglų kalbą. Taigi ačiū DeepL vertėjui už pagalbą;)

Jei turite klausimų ar komentarų apie šį projektą, praneškite man!