Phát hiện nhấp nháy ánh sáng: 3 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Tôi luôn bị cuốn hút bởi thực tế là điện tử đồng hành cùng chúng ta. Nó chỉ ở khắp mọi nơi. Khi chúng ta nói về các nguồn sáng (Không phải nguồn sáng tự nhiên như các ngôi sao), chúng ta phải tính đến một số thông số: Độ sáng, màu sắc và trong trường hợp đó là màn hình PC mà chúng ta đang nói đến, chất lượng hình ảnh.

Cảm nhận trực quan về ánh sáng hoặc độ sáng của nguồn sáng điện tử có thể được kiểm soát theo nhiều cách khác nhau, trong đó phổ biến nhất là thông qua Điều chế độ rộng xung (PWM) - Chỉ cần bật và tắt thiết bị rất nhanh để quá trình chuyển tiếp dường như "vô hình" đối với mắt người. Tuy nhiên, như nó xuất hiện, nó không quá tốt cho mắt người khi sử dụng lâu dài.

Khi chúng tôi lấy ví dụ, màn hình máy tính xách tay và giảm độ sáng của nó - nó có vẻ tối hơn, nhưng có rất nhiều thay đổi trên màn hình xảy ra - nhấp nháy. (Có thể tìm thấy thêm các ví dụ về điều này ở đây)

Tôi đã được truyền cảm hứng rất nhiều từ một Ý tưởng về video YouTube này, lời giải thích và sự đơn giản của nó thật tuyệt vời. Bằng cách gắn các thiết bị đơn giản không có sẵn, có thể tạo ra một thiết bị phát hiện nhấp nháy hoàn toàn di động.

Thiết bị chúng tôi sắp chế tạo là một máy dò nhấp nháy nguồn sáng, sử dụng pin năng lượng mặt trời nhỏ làm nguồn sáng và bao gồm các khối sau:

1. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời nhỏ
2. Bộ khuếch đại âm thanh tích hợp
3. Loa
4. Giắc cắm cho kết nối tai nghe, nếu chúng tôi muốn thử nghiệm với độ nhạy cao hơn
5. Pin Li-Ion có thể sạc lại làm nguồn điện
6. Đầu nối USB Type-C để kết nối sạc
7. Đèn báo LED nguồn

Quân nhu

Linh kiện điện tử

• Bộ khuếch đại công suất âm thanh tích hợp
• Loa 8 Ohm
• Pin Li-Ion 3.7V 850mAh
• Giắc cắm âm thanh 3,5 mm
• Pin năng lượng mặt trời mini Pollycrystalline
• TP4056 - Bảng sạc Li-Ion
• LED RGB (gói TH)

• Điện trở 2 x 330 Ohm (gói TH)

Các thành phần cơ khí

• Núm chiết áp
• Bao vây in 3D (Có thể sử dụng hộp dự án có sẵn tùy chọn)
• Vít đường kính 4 x 5mm

Dụng cụ

• Hàn sắt
• Súng bắn keo nóng
• tua vít Phillips
• Dây lõi đơn
• Máy in 3D (Tùy chọn)
• Kìm
• Cái nhíp
• Máy cắt

Bước 1: Lý thuyết về hoạt động

Như nó đã được đề cập trong phần giới thiệu, sự nhấp nháy do PWM gây ra. Theo wikipedia, mắt người có thể bắt được 12 khung hình / giây. Nếu tốc độ khung hình vượt quá con số đó, nó được coi là chuyển động đối với thị giác của con người. Do đó, nếu có sự thay đổi nhanh chóng của đối tượng được quan sát, chúng ta sẽ thấy cường độ trung bình của nó thay vì chuỗi các khung hình bị tách biệt. Có một ý tưởng cốt lõi cho PWM trong các mạch điều khiển độ sáng: Bởi vì chúng ta chỉ có thể thấy cường độ trung bình của tốc độ khung hình cao hơn 12 khung hình / giây (Một lần nữa, theo wikipedia), chúng ta có thể dễ dàng điều chỉnh độ sáng (Chu kỳ hoạt động) của nguồn sáng thông qua thay đổi khoảng thời gian, khi đèn bật hoặc tắt (Thêm trên PWM), trong đó tần số chuyển đổi không đổi và lớn hơn nhiều 12Hz.

Dự án này mô tả một thiết bị có âm lượng và tần số âm thanh tỷ lệ với tiếng ồn nhấp nháy do PWM gây ra.

Bảng điều khiển đa tinh thể nhỏ

Mục đích chính của các thiết bị này là biến đổi năng lượng từ nguồn sáng thành năng lượng điện, có thể dễ dàng thu hoạch. Một trong những đặc tính quan trọng của loại pin này, đó là nếu nguồn sáng không cung cấp cường độ ổn định không đổi và thay đổi theo thời gian, những thay đổi tương tự sẽ xuất hiện trên điện áp đầu ra của bảng điều khiển này. Vì vậy, đó là những gì chúng tôi sẽ phát hiện - những thay đổi của cường độ theo thời gian

Bộ khuyếch đại âm thanh

Sản lượng được tạo ra từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời tỷ lệ với mức cường độ trung bình (DC) với những thay đổi bổ sung về cường độ theo thời gian (AC). Chúng tôi chỉ quan tâm đến việc phát hiện điện áp xoay chiều và cách dễ nhất để đạt được nó - kết nối hệ thống âm thanh. Bộ khuếch đại âm thanh được sử dụng trong thiết kế này là PCB một nguồn cung cấp, với các tụ điện chặn DC ở mỗi bên, cả đầu vào và đầu ra. Vì vậy, đầu ra của bảng điều khiển năng lượng mặt trời được kết nối trực tiếp với bộ khuếch đại âm thanh. Amp được sử dụng trong thiết kế này đã có chiết áp với công tắc BẬT / TẮT tích hợp, do đó có toàn quyền kiểm soát công suất thiết bị và âm lượng của loa.

Quản lý pin Li-Ion

Mạch sạc pin Li-Ion TP4056 đã được thêm vào dự án này để làm cho thiết bị di động và có thể sạc lại được. Đầu nối USB-C hoạt động như đầu vào cho bộ sạc và pin được sử dụng là 850mAh, 3.7V, đủ cho các mục đích chúng ta cần theo đuổi với thiết bị này. Điện áp của pin đóng vai trò là nguồn cung cấp năng lượng chính cho bộ khuếch đại âm thanh, do đó cho toàn bộ thiết bị.

Loa làm đầu ra hệ thống

Loa đóng vai trò chính trong thiết bị. Tôi đã chọn một cái có kích thước tương đối nhỏ, có gắn chắc chắn vào thùng loa, vì vậy tôi cũng sẽ nghe thấy tần số thấp hơn. Như đã đề cập trước đây, tần số và âm lượng của loa có thể được xác định như sau:

f (Loa) = f (AC từ Bảng điều khiển năng lượng mặt trời) [Hz]

P (Loa) = K * I (Cường độ từ đỉnh đến đỉnh của tín hiệu AC từ bảng điều khiển Năng lượng mặt trời) [W]

K - Là một hệ số thể tích

Jack âm thanh

Jack 3.5mm được sử dụng trong trường hợp chúng tôi muốn kết nối tai nghe. Trong thiết bị này, giắc cắm có chân phát hiện kết nối, chân cắm này bị ngắt kết nối khỏi chân tín hiệu khi cắm phích cắm âm thanh. Nó được thiết kế theo cách này để cung cấp đầu ra cho một đường dẫn duy nhất vào thời điểm đó - Loa HOẶC tai nghe.

LED RGB

Ở đây đèn LED làm nhiệm vụ kép - nó sáng lên khi thiết bị đang được sạc hoặc thiết bị được bật nguồn.

Bước 2: Bao vây - Thiết kế và In ấn

Máy in 3D là một công cụ tuyệt vời cho các thùng và hộp tùy chỉnh. Bao vây cho dự án này có cấu trúc rất cơ bản với một số đặc điểm chung. Hãy mở rộng nó từng bước:

Chuẩn bị và FreeCAD

Vỏ bọc được thiết kế trong FreeCAD (Tệp dự án có sẵn để tải xuống ở cuối bước này), nơi phần thân của thiết bị được chế tạo trước tiên và một phần vỏ vững chắc được xây dựng như một phần riêng biệt so với phần thân. Sau khi thiết bị được thiết kế, cần phải xuất nó dưới dạng thân và vỏ riêng biệt.

Tấm pin năng lượng mặt trời mini được gắn trên vỏ với vùng kích thước cố định, vùng cắt dành riêng cho dây dẫn. Giao diện người dùng có sẵn trên cả hai mặt: đầu cắt USB và lỗ LED | Jack | Chiết áp. Loa có khu vực chuyên dụng riêng, đó là dãy lỗ ở phía dưới thân. Pin liền kề với loa, có một vị trí cho mỗi bộ phận, do đó chúng tôi sẽ không cần phải bực bội khi lắp ráp thiết bị hoàn toàn.

Slicing và Ultimaker Cura

Vì chúng tôi có tệp STL, chúng tôi có thể tiến hành quá trình chuyển đổi G-Code. Có rất nhiều phương pháp làm như vậy, tôi sẽ chỉ để lại ở đây các thông số chính để in:

• Phần mềm: Ultimaker Cura 4.4
• Chiều cao lớp: 0,18mm
• Độ dày của tường: 1,2mm
• Số lớp trên / dưới: 3
• Đổ đầy: 20%
• Vòi phun: 0,4mm, 215 * C
• Giường: Kính, 60 * C
• Hỗ trợ: Có, 15%

Bước 3: Hàn và lắp ráp

Hàn

Trong khi Máy in 3D đang bận in vỏ bọc của chúng ta, hãy xem xét quá trình hàn. Như bạn có thể thấy trong các sơ đồ, nó được đơn giản hóa đến mức tối thiểu - đó là lý do mà tất cả các bộ phận mà chúng ta sẽ đính kèm hoàn toàn có sẵn dưới dạng các khối tích hợp độc lập. Vâng, trình tự là:

1. Hàn các đầu cực pin Li-Ion với TP4056 BAT + và BAT- Pins
2. Hàn VO + và VO- của TP4056 đến các đầu cuối VCC và GND của bộ khuếch đại âm thanh
3. Hàn đầu cuối "+" của bảng điều khiển năng lượng mặt trời nhỏ với VIN (hoặc L hoặc R) của bộ khuếch đại âm thanh và "-" với mặt đất của bộ khuếch đại âm thanh
4. Gắn đèn LED Bi-color hoặc RGB vào hai điện trở 220R với cách ly thích hợp
5. Hàn cực dương LED đầu tiên với đầu nối công tắc của bộ khuếch đại âm thanh (Kết nối phải được thực hiện trên đầu cuối của công tắc). Bạn nên kiểm tra đầu cuối của công tắc nào ở phía dưới cùng của PCB được kết nối với VCC - Đầu cuối không phải là tùy chọn của chúng tôi
6. Cực dương của đèn LED thứ hai nên được hàn vào cực dương của hai LED SMD - chúng có kết nối cực dương chung
7. Hàn cực âm LED với bộ khuếch đại âm thanh GROUND
8. Hàn các đầu nối loa với đầu ra của bộ khuếch đại âm thanh (Đảm bảo rằng bạn đã chọn cùng một kênh ở đầu vào, TRÁI hoặc PHẢI)
9. Để buộc loa ở trạng thái tắt, hãy hàn các đầu nối giắc cắm âm thanh nổi 3,5 mm để ngăn dòng điện chạy qua loa.
10. Để tai nghe tạo ra âm thanh ở mỗi bên - L và R, hãy rút ngắn các đầu nối được mô tả ở bước trước lại với nhau.

cuộc họp

Sau khi vỏ hộp được in, bạn nên lắp ráp từng phần theo chiều cao của phần:

1. Làm khung từ keo nóng theo chu vi bên trong và đặt bảng điều khiển năng lượng mặt trời ở đó
2. Gắn chiết áp với đai ốc và vòng đệm ở phía đối diện
3. Dán loa bằng keo nóng
4. Dán pin bằng keo nóng
5. Dán jack 3.5mm bằng keo nóng
6. Dán pin bằng… keo nóng
7. Dán TP4056 với chỉ USB bên ngoài vùng cắt chuyên dụng của nó bằng keo nóng
8. Đặt một núm trên chiết áp
9. Gắn chặt nắp và thân bằng bốn vít

Thử nghiệm

Thiết bị của chúng tôi đã được thiết lập và sẵn sàng hoạt động! Để kiểm tra thiết bị đúng cách, cần phải tìm nguồn sáng có thể cung cấp cường độ thay thế. Tôi khuyên bạn nên sử dụng điều khiển từ xa IR, vì nó cung cấp cường độ xoay chiều có tần số nằm trong vùng băng thông thính giác của con người [20Hz: 20KHz].

Đừng quên kiểm tra tất cả các nguồn sáng của bạn ở nhà.

Cảm ơn vì đã đọc!:)