LEDlar bilan quyosh chiqishi va quyosh botishi: 7 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:29

Bilasizmi, qishda turish qiyin, chunki tashqarida qorong'i va tanangiz tunda uyg'onmaydi. Shunday qilib, sizni yorug'lik bilan uyg'otadigan budilnikni sotib olishingiz mumkin. Bu qurilmalar bir necha yil oldingi kabi qimmat emas, lekin ularning aksariyati haqiqatan ham chirkin ko'rinadi. Boshqa tomondan, ko'pincha ishdan kelganingizda qorong'i bo'ladi. Shunday qilib, ajoyib quyosh botishi ham yo'qoldi. Qish achinarli ko'rinadi, shunday emasmi? Lekin buni o'qiydiganlar uchun emas. Bu sizga picaxe mikrokontrolleridan, bir nechta LED va boshqa qismlardan quyosh chiqishi va quyosh botishini birlashtirishni tushuntiradi. LEDlar sifatiga qarab 5-10 evroga tushishi mumkin, qolgan qismlari esa 20 evrodan oshmasligi kerak. Shunday qilib, 30 evrodan kam bo'lsa, siz haqiqatan ham foydali va chiroyli narsalarni qurishingiz mumkin, bu sizga nafaqat uni qayta qurishni tushuntiribgina qolmay, balki uni o'zingizning xohishingizga ko'ra o'zgartirishni ham ko'rsatib beradi.

1 -qadam: Bizga kerak bo'lgan narsalar

Sizga quyidagilar kerak: o12V yoki 24V quvvat manbai o1 Picaxe 18M (yoki boshqa har qanday mikrokontroller) https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ 3,5 mm uyali telefon rozetkasi uchun yoki boshqa rozetkadan. pikaxe o1 tugmachasini va 1 tugmachani yoki kondansatkichli o1 IC7805 2 tugmachasini dasturlash uchun ketma-ket portdan mikrokontrollerga ulanish, bu bizni 12V yoki 24V ni 5V ga o'zgartiradi, biz mikrokontroller o1 IC ULN2803A, Darlington tranzistor massivi TTL-darajali chiqishda to'g'ridan-to'g'ri foydalanish uchun. Shu bilan bir qatorda mos keladigan qarshilikka ega 8 ta bitta Darlington-tranzistoridan foydalaning, lekin u standart BC547-tranzistorlari bilan ishlaydi. o1 IRF520 kabi yuqori quvvatli FET yoki BD649 kabi boshqa bir qancha Power-Darlington-tranzistorli LEDlar, qizil, sariq, oq, issiq oq, ko'k va ultrabinafsha kabi turli xil ranglar. Qo'shimcha ma'lumot olish uchun 4 -qadamni o'qing. o1 10k va -potansiyometr, uzunroq tugmachali o1 300 &-sinov maqsadlari uchun potansiyometr o Ba'zi rezistorlar, ba'zi kabellar, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan taxta va, albatta, toklarni o'lchash uchun lehimlanadigan temir. zarur Quvvat manbaiga qarab sizga qo'shimcha ulagichlar va LEDlar uchun korpus kerak bo'lishi mumkin. Men akril taxtadan foydalandim, uni quvvat manbaiga o'rnatdim. D-Sub-ulagichli eski kompyuter sichqonlarida siz piksani dasturlash uchun ishlatiladigan telefon-raz'em kabelining o'rnini bosa olasiz. Pikaks va boshqa ko'plab foydali narsalarni bu erdan sotib olish mumkin: https://www.rev-ed.co.uk/picaxe/ qolganlari uchun mahalliy dileringizga murojaat qiling.

2-qadam: O'chirish sxemasi

ULN2803A-bu darlington massivi, u 8 ta darlington-haydovchidan iborat bo'lib, kirish tomonida mos qarshilikka ega, siz mikrokontrollerdan UNL2803A kirishiga to'g'ridan-to'g'ri ulanishingiz mumkin. Agar kirish mikrokontrolderdan yuqori darajali (5V) chiqsa, u holda chiqish GND ga ulanadi. Bu shuni anglatadiki, kirish yuqori bo'lsa, tegishli LED tasmasi yonadi. Har bir kanal 500 mA gacha bo'lgan oqim bilan ishlatilishi mumkin. 5 dyuymli standart ultrabinafsha LEDlar odatda har bir tasma uchun 25-30 mA ni ishlatadi, hatto ularning sakkiztasi FETni faqat 200-250 mA bilan uradi, shuning uchun siz har qanday muhim nuqtalardan uzoqda bo'lasiz. Hatto uyg'otish chirog'i uchun 5W yuqori quvvatli LEDlardan foydalanish haqida o'ylashingiz mumkin. Ular odatda 12V kuchlanishli 350mA dan foydalanadilar va shu qatorda boshqarilishi mumkin. "S1" tugmachasi-mikrokontrollerni tiklash tugmasi. "S2" tugmasi-quyosh botishi yoki tongni tanlash. Bundan tashqari, siz uni tugmachaga almashtirishingiz va dasturiy ta'minotning uzilishi bilan quyosh botishini faollashtirishingiz mumkin. R11 potansiyometri tezlikni tanlash uchun vazifasini bajaradi. Biz ADC -ning pikax qobiliyatidan foydalanib, potentsiometrning holatini o'qiymiz va bu qiymatni vaqt o'lchovi sifatida ishlatamiz. Rasmda men 7 ta individual tranzistor (BC547C) va ularni haydash uchun rezistorlar bilan qurilgan birinchi taxtani ko'rsatadi. O'chirish paytida menda ULN2803 yo'q edi va hozirda boshqa qismlar etishmayapti. Men sizga asl tartibni ko'rsatishga qaror qildim, lekin maketni yangi drayverlar qatori bilan ta'minladim.

3 -qadam: Quyosh botishi qanday ko'rinishga ega?

Haqiqiy quyosh botishini kuzatganingizda, vaqt o'tishi bilan yorug'lik rangi o'zgarayotganini tushunishingiz mumkin. Yorqin oqdan quyosh hali ufqda bo'lsa, u ochiq sariq rangga, so'ngra to'q sariq rangga, to'q to'q qizil rangga o'zgaradi va shundan keyin past ko'k rangli oq nurga, keyin qorong'ilik bo'ladi. Quyosh botishi qurilmaning eng qiyin qismi bo'ladi, chunki siz uni to'liq ong bilan kuzatasiz va kichik xatolar sizni bezovta qiladi. Sunrise asosan bir xil dasturdir, lekin siz hali ham quyosh chiqqanda uxlayapsiz, biz ranglar haqida ko'p tashvishlanmasligimiz kerak. Yotganingizda quyosh botishini boshlaganingizda, siz quyosh nuridan boshlashni xohlamasligingiz mumkin, lekin ertalab LEDlardan maksimal darajada foydalanish muhim. Shunday qilib, quyosh chiqishi va quyosh botishi uchun har xil ketma -ketliklarga ega bo'lish qulay, lekin siz xohlagan narsani sinab ko'rishingiz mumkin, lekin dasturlardagi bu farqlar bizni har ikkala dastur uchun ham LEDlarning turli xil tanloviga olib kelishi mumkin.

4 -qadam: LEDlarni tanlash va rezistorlarni hisoblash

LEDlarni tanlash - bu ko'rsatmaning ijodiy qismi. Shunday qilib, quyidagi matn - bu men uchun sizga bo'lgan takliflar. O'zgartirishni xohlamang, men sizga buni qanday qilishni aytib beraman. Shunday qilib, mening tavsiyam shundaki, har bir chiziq har xil rangdagi LEDlarni o'z ichiga oladi, lekin ularning miqdori o'zgarib turadi. Agar biz quyosh botishini teskari aylantirganini tasavvur qilsak, birinchi chiziqda ko'plab qizil LEDlar bo'lishi mumkin, ehtimol bitta oq, ko'k va UV nurlari. Aytaylik, 5 ta qizil, 2 ta sariq, 1 ta issiq oq va 1 ta UV. Agar xohlasangiz, qizil yoki sariq LEDlardan birini to'q sariq rangga almashtirishingiz mumkin (sxemada 2 -chiziq). Keyingi yorqinroq chiziqda bir nechta qizil chiroqlar o'rnini bosadi. Aytaylik, 2 ta qizil, 5 ta sariq va 2 ta issiq oq (sxematik 3 -chiziq) Keyingi chiziqlarda yana bir nechta qizil rang sariq yoki hatto oq rang bilan almashtiriladi. Aytaylik, 1 qizil, 1 sariq, 4 issiq oq va 1 ko'k. (4 -chizma sxematik) Keyingi chiziq 3 ta sovuq oq, 2 ta issiq oq va 1 ta ko'k LEDdan iborat bo'lishi mumkin. (5 -tasma) Bu hozirgacha quyosh botishi uchun to'rtta chiziq bo'ladi. Sunrise uchun biz asosan sovuq oq va ko'k LEDli qolgan uchta chiziqdan foydalanishimiz mumkin edi. Agar siz 7 -chi va 8 -chi kirishni bir -biriga bog'lasangiz, siz quyosh chiqishi uchun 4 ta chiziqdan foydalanishingiz yoki quyosh botishiga xohlaganingizcha beshinchi tasmani berishingiz mumkin. Qizil LEDli chiziqlar oq rangga qaraganda har bir chiziq uchun ko'proq LEDga ega ekanligini payqagan bo'lishingiz mumkin. Bu qizil va oq LEDlar uchun minimal kuchlanishdagi farq bilan bog'liq. Chiroqlar juda yorqin va hatto ularni 1% gacha qisqartirish juda ko'p, men 1 -chiziqni 3 ta qizil, 2 ta sariq va issiq oq rangli LED bilan hisobladim. faqat 5 mA oqim. Bu chiziq boshqa chiziqlar kabi yorqin emasligini va shuning uchun quyosh botishining oxirgi chizig'iga mos kelishini ko'rsatadi. Lekin men bu tasmaga ham UV-LEDni berishim kerak edi. LED va rezistorlarni qanday hisoblash mumkin: LEDlar ishlash uchun ma'lum bir kuchlanishni talab qiladi va hatto darlington massivi o'z maqsadlari uchun har bir kanal uchun 0,7V sarflaydi., shuning uchun rezistorni hisoblash juda oddiy. FET bizning maqsadlarimiz uchun deyarli hech qanday kuchlanish yo'qolishiga olib kelmaydi. Aytaylik, biz 24V kuchlanish bilan ishlaymiz. Ushbu kuchlanishdan biz LEDlarning barcha nominal kuchlanishlarini va qator uchun 0,7V ni chiqaramiz. Qolganini rezistor tomonidan berilgan oqimda ishlatish kerak. Misolni ko'rib chiqaylik: birinchi chiziq: 5 qizil, 2 sariq, 1 issiq oq va 1 UV, bitta qizil LED 2,1 V, shuning uchun ulardan beshtasi 10,5 Bir sariq LED ham 2,1 V ni oladi, shuning uchun ikkitasi 4,2 V ni oladi, oq LED 3,6 V ni, UV LED 3,3 V ni va 0,7 V ni oladi, bu 24 V -10,5 V - 4,2 V - 3,6 V ni tashkil qiladi. 3.3V - 0.7V = 1.7V, uni ba'zi rezistorlar ishlatishi kerak. Siz, albatta, Ohm qonunini bilasiz: R = U/I. Shunday qilib, 25mA da 1,7V kuchlanishli rezistor elektron do'konlarda mavjud bo'lgan 1,7V/0,025A = 68 Ohm qiymatiga ega. Rezistor tomonidan ishlatiladigan quvvatni hisoblash uchun faqat P = U * I ni hisoblang, bu P = 1,7V * 0,025A = 0,0425 Vt degan ma'noni anglatadi, shuning uchun bu maqsad uchun 0,25 Vt kichik rezistor etarli. Agar siz yuqori toklardan foydalansangiz yoki rezistorda ko'proq voltni yoqmoqchi bo'lsangiz, kattaroqini ishlatishingiz kerak bo'ladi! Shu sababli siz 24V kuchlanishli faqat 6 ta yuqori kuchlanishli oq LEDni ishlatishingiz mumkin edi, lekin hamma LEDlar bir xil emas, LEDdan LEDgacha bo'lgan kuchlanish yo'qolishida katta farqlar bo'lishi mumkin. Shunday qilib, biz ikkinchi potentsiometr (300?) Va oqim o'lchagichidan foydalanib, har bir tasmaning oqimini oxirgi pallada kerakli darajaga (25mA) moslashtiramiz. Keyin biz qarshilik qiymatini o'lchaymiz va bu bizga hisoblangan qiymat atrofida biror narsa berishi kerak. Agar natija ikki xil bo'ladigan bo'lsa, unda chiziq biroz qorong'i bo'lishini xohlasangiz, keyingi yuqori qiymatni tanlang yoki chiziq biroz yorqinroq bo'lishi kerak. Men LEDlarni akril oynaga o'rnatdim, uni quvvat manbaiga mahkamladim. Akril oynani osongina burg'ulash mumkin va agar pechda 100 ° C atrofida qizdirilsa, egilishi mumkin. Rasmlarda ko'rib turganingizdek, men bu displeyga quyosh chiqishi va quyosh botishini tanlash tugmachasini qo'shdim. Potansiyometr va qayta o'rnatish tugmasi elektron platada joylashgan.

5 -qadam: dasturiy ta'minotni sozlash

Pikaxalar sotuvchidan ba'zi asosiy lahjalar tomonidan dasturlashtirilishi juda oson. Tahririyat va dasturiy ta'minot bepul. Albatta, bu bo'sh PIC yoki Atmel AVR uchun montajchida ham dasturlashtirilishi mumkin, lekin bu piksalarni sinab ko'rganimdan keyin birinchi loyihalarimdan biri edi. Ayni paytda men AVR -da bir nechta PWM bilan yaxshiroq versiyada ishlayman. Pikaxalar yangi boshlanuvchilar uchun juda yaxshi, chunki uskunaga qo'yiladigan talablar juda oddiy va asosiy tilni o'rganish oson. 30 € dan kam bo'lsa, siz mikrokontrollerlarning ajoyib dunyosini o'rganishni boshlashingiz mumkin. Bu arzon chipning (18M) kamchiligi - cheklangan RAM. Agar siz boshqa funktsiyalarni tanlagan bo'lsangiz yoki pikaksni boshqacha ulagan bo'lsangiz, dasturni o'zgartirishingiz kerak bo'ladi. Ammo, albatta, siz individual chiziqlar orasidagi o'tishni o'zgartirishingiz kerak bo'ladi. Ro'yxatda ko'rib turganingizdek, w6 (so'z o'zgaruvchisi) o'zgaruvchisi hisoblagich va PWM uchun parametr sifatida ishlaydi. 4 kHz chastotali PWM chastotasi bilan ish vaqtining 1% dan 99% gacha bo'lgan qiymatlari mos ravishda 10 dan 990 gacha. Hisob-kitoblar yordamida biz LED yorqinligini deyarli eksponensial ravishda kamaytiramiz yoki ko'paytiramiz. LEDlarni PWM bilan boshqarishda bu eng maqbuldir. Bir chiziqni yoqish yoki o'chirishda, bu dasturiy ta'minot tomonidan PWM qiymatini o'zgartirish orqali qoplanadi. Masalan, quyosh botishini ko'rib chiqaylik. Dastlab, 0, 4 va 5 -chi chiqishlar yuqori darajaga o'tkaziladi, ya'ni tegishli chiziqlar ULN2803A orqali yoqiladi. Keyin loop w6dagi o'zgaruvchi 700 dan kichik bo'lguncha yorqinligini pasaytirdi. Bu vaqtda pin0 past va pin2 yuqori holatga o'tkaziladi. W6 ning yangi qiymati 900 ga o'rnatildi. Bu shuni anglatadiki, PWM 700 darajasida 0, 4 va 5 chiziqli chiroq PWM 800 darajasidagi 2, 4 va 5 chiziqli chiroq kabi deyarli yorqin. bu qiymatlarni sinab ko'rishingiz va boshqa qiymatlarni sinab ko'rishingiz kerak. O'rtada bir joyda qolishga harakat qiling, chunki siz birinchi pastadirda chiroqni haddan tashqari pasaytirsangiz, ikkinchi pastadirda ko'p ish qila olmaysiz. Bu rang o'zgarishi ta'sirini kamaytiradi. PWM-ni sozlash uchun men dasturni to'xtatib turish uchun w5 qiymatidan foydalanadigan kichik dasturdan foydalanardim. Bu vaqtda o'yin tezligi keladi. Faqat ishga tushirish vaqtida potansiyometr tekshiriladi va qiymat w5 da saqlanadi. Dasturning har bir tsiklidagi qadamlar soni aniqlangan, lekin w5 qiymatini 750 dan 5100 ga o'zgartirib, har bir qadamdagi pauza 0,75s dan 5s gacha o'zgaradi. Har bir tsikldagi qadamlar sonini eksponensial pasayish yoki o'sish uchun kasrni o'zgartirish orqali sozlash mumkin. Lekin kichik kasrlarni ishlatmaslikka ishonch hosil qiling, chunki w6 o'zgaruvchisi har doim butun sondir! Agar siz 99/100 ni kasr sifatida ishlatsangiz va uni 10 qiymatiga qo'llasangiz, bu sizga 9,99ni o'nliklarda, lekin yana 10 ta butun sonda beradi. Shuni ham yodda tutingki, w6 65325 dan oshmasligi mumkin! Sinovni tezlashtirish uchun w5 = 5*w5 bilan chiziqni izohlashga harakat qiling, bu dasturni 5 barobar tezlashtiradi!:-)

6 -qadam: yotoqxonaga o'rnatish

Men quyosh botayotgan chiroqni xonaning bir chetidagi kichkina shkafga qo'ydim, shunda shiftga yorug'lik tushadi. Taymer soati bilan chiroqni signal signalidan 20 daqiqa oldin yoqaman. Keyin chiroq avtomatik ravishda quyosh chiqish dasturini ishga tushiradi va meni sekin uyg'otadi. Kechqurun men taymer soatining uyqu-taymer funktsiyasini faollashtiraman va quyosh botishi tugmachasini yoqib chiroqni yoqaman. Dastur boshlanganidan so'ng, men darhol quyosh chiqishiga qaytaman, ertasi kuni ertalab. Keyin men shaxsiy quyosh botishidan zavqlanaman va tez orada uxlab qolaman.

7 -qadam: O'zgartirishlar

Tugmachani almashtirish tugmachasini almashtirganda, siz dasturning ba'zi uzilishlarini faollashtirish orqali quyosh botish qismiga o'tishingiz kerak. Ta'minot kuchlanishini o'zgartirish uchun siz alohida LED chiziqlar va rezistorlarni qayta hisoblashingiz kerak, chunki 12V bilan siz faqat 3 ta oq LEDni boshqarishingiz mumkin va sizga boshqa rezistor kerak bo'ladi. Vaqtinchalik echim doimiy oqim manbalaridan foydalanishdir, lekin bu sizga bir necha dollar turadi va tartibga solish uchun yana bir necha o'n voltli voltdan foydalanishi mumkin. 24V bilan siz bir vaqtning o'zida bir nechta LEDlarni boshqarishingiz mumkin, bir xil miqdordagi 12V kuchlanishli LEDlarni boshqarish uchun LEDlarni ikkita chiziqqa parallel ravishda ajratish kerak. Ushbu ikkita chiziqning har biri o'z rezistoriga muhtoj va bu kanal orqali to'plangan oqim ikki baravar ko'paydi. Ko'ryapsizmi, barcha LEDlarni 5V kuchlanish bilan boshqarishning ma'nosi yo'q, bu qulay bo'ladi, lekin oqim nosog'lom darajaga ko'tariladi va kerakli rezistorlar soni ham oshib ketadi. ULN2803 drayveri bilan yuqori quvvatli LEDlarni ishlatish uchun siz ikkita kanalni birlashtira olasiz, bu esa termal boshqaruvni yaxshilaydi. Bitta mikrokontroller piniga ikkita kirishni va bitta yuqori quvvatli LED tasmasiga ikkita chiqishni ulang. Shuni yodda tutingki, ba'zi yuqori quvvatli LED yorug'lik nuqtalari o'zlarining doimiy oqim sxemasi bilan ta'minlanadi va elektr uzatish liniyasida PWM tomonidan o'chirilmasligi mumkin! Ushbu sozlashda barcha qismlar har qanday chegaradan uzoqda. Agar siz narsalarni chetga surib qo'ysangiz, FET yoki darlington massivida termal muammolar paydo bo'lishi mumkin. Va, albatta, bu kontaktlarning zanglashiga 230V yoki 110V AC ishlatmang !!! Keyingi qadamim-bu yuqori quvvatli RGB-Spotni boshqarish uchun uchta apparat PWM bilan mikrokontrollerni ulash.

Shunday qilib, zavqlaning va individual quyosh botishi va chiqishining sharafidan bahramand bo'ling.