Quà được chiếu sáng: 5 bước (có hình ảnh)

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

Ở nhà, chúng tôi có hai món quà được chiếu sáng được sử dụng trong lễ Giáng sinh. Đây là những món quà được chiếu sáng đơn giản bằng cách sử dụng đèn LED 2 màu xanh đỏ thay đổi ngẫu nhiên màu sắc sẽ mờ dần và mờ dần. Thiết bị được cấp nguồn bằng ô nút 3 Vôn. Lý do thứ hai là lý do cho dự án này vì pin cạn rất nhanh khi quà được bật trong thời gian dài hơn.

Để ngăn việc sử dụng một lượng lớn pin di động nút bấm, tôi đã thiết kế phiên bản của riêng mình bằng cách sử dụng ba pin AAA có thể sạc lại. Phiên bản này sử dụng đèn LED RGB nên màu xanh lam cũng có thể nhưng đó không phải là một phần của thiết kế ban đầu. Phiên bản của tôi có các chức năng sau:

• Điều khiển 2 trình bày cùng lúc bằng cách sử dụng một vi điều khiển PIC12F617. Phần mềm vi điều khiển được viết bằng ngôn ngữ lập trình JAL.
• Bật và tắt hiện tại bằng một nút nhấn. Phiên bản ban đầu sử dụng một công tắc cho mục đích đó nhưng một nút nhấn dễ sử dụng hơn.
• Thay đổi ngẫu nhiên màu sắc của quà bằng cách làm nhạt dần và mờ dần các màu đỏ và xanh lá cây.
• Tắt quà khi điện áp pin giảm xuống dưới 3.0 Volt. Điều này sẽ giúp pin sạc không bị xả quá nhiều.

Sau khi mờ dần một màu, đèn LED vẫn sáng trong khoảng thời gian từ 3 giây đến 20 giây. Vì tôi vẫn có đèn LED màu xanh lam chưa sử dụng nên tôi đã thêm tính năng rằng cả hai gói sẽ chuyển sang màu xanh lam khi thời gian đúng giờ là 10 giây. Điều này không thường xuyên xảy ra vì thời gian ngẫu nhiên được tạo ra trong tích tắc hẹn giờ là 40 mili giây như được mô tả sau.

Bước 1: Một số lý thuyết về Fading-in và Fading Out bằng cách sử dụng điều chế độ rộng xung

Cách tốt nhất để thay đổi độ sáng của đèn LED không phải bằng cách thay đổi dòng điện chạy qua đèn LED mà bằng cách thay đổi thời gian đèn LED bật trong một khoảng thời gian nhất định. Cách kiểm soát độ sáng của đèn LED này được gọi là Điều chế độ rộng xung (PWM) đã được mô tả nhiều lần trên internet, ví dụ: Wikipedia.

PIC và Arduino có phần cứng PWM đặc biệt trên bo mạch giúp việc tạo tín hiệu PWM này trở nên đơn giản nhưng chúng thường có một đầu ra cho việc này và vì vậy bạn chỉ có thể điều khiển một đèn LED. Đối với phiên bản này, tôi cần điều khiển 5 đèn LED (2 màu đỏ, 2 màu xanh lục và 1 màu xanh lam kết hợp) vì vậy PWM cần được thực hiện trong phần mềm bằng cách sử dụng bộ đếm thời gian tạo ra cả tần số PWM cũng như chu kỳ nhiệm vụ PWM.

PIC12F617 có bộ hẹn giờ trên bo mạch với khả năng tự động tải lại. Điều này có nghĩa là sau khi bạn đặt giá trị tải lại của bộ hẹn giờ, nó sẽ sử dụng giá trị đó mỗi khi thời gian chờ trôi qua và do đó bộ hẹn giờ hoạt động độc lập ở một tần số xác định. Vì thời gian là rất quan trọng đối với tín hiệu PWM ổn định, bộ định thời hoạt động trên cơ sở ngắt, không bị ảnh hưởng bởi thời gian chương trình chính cần để kiểm soát và xác định thời gian ngẫu nhiên cho các đèn LED.

Tần số PWM phải đủ cao để tránh hiện tượng nhấp nháy và vì vậy tôi đã chọn tần số PWM là 100 Hz. Đối với hiệu ứng mờ dần và mờ dần, chúng ta cần thay đổi chu kỳ hoạt động và do đó, độ sáng của đèn LED. Tôi quyết định sử dụng bước tăng 5 để tăng hoặc giảm độ sáng để có hiệu ứng mờ dần và mờ dần và vì bộ hẹn giờ sử dụng phạm vi từ 0 đến 255 cho chu kỳ làm việc, bộ hẹn giờ cần chạy ở 255 / 5 = 51 lần tần số bình thường hoặc 5100 Hz. Điều này dẫn đến một bộ đếm thời gian làm gián đoạn mỗi 196 chúng tôi.

Bước 2: Công việc cơ khí

Để làm những món quà, tôi sử dụng nhựa acrylic màu trắng sữa và phần còn lại của thiết kế, tôi sử dụng MDF. Để tránh việc bạn nhìn thấy hình dạng của đèn LED trong gói khi đèn LED bật sáng, tôi đặt một tấm che lên trên các đèn LED để khuếch tán ánh sáng từ đèn LED. Bìa này đến từ một số nến điện tử cũ mà tôi có nhưng bạn cũng có thể tạo bìa bằng cách sử dụng cùng một loại nhựa acrylic. Trong các bức ảnh, bạn thấy những gì tôi đã sử dụng làm thiết bị và vật liệu.

Bước 3: Điện tử

Sơ đồ sơ đồ hiển thị các thành phần điện tử bạn cần. Như đã đề cập trước đó, 5 đèn LED được điều khiển độc lập khi đèn LED màu xanh lam được kết hợp. Vì PIC không thể điều khiển hai đèn LED trên một chân cổng nên tôi đã thêm một bóng bán dẫn để điều khiển các đèn LED màu xanh kết hợp. Thiết bị điện tử này được cung cấp bởi 3 pin sạc AAA và có thể được bật hoặc tắt nguồn bằng cách nhấn công tắc đặt lại.

Bạn cần các thành phần điện tử sau cho dự án này:

• 1 vi điều khiển PIC 12F617 có ổ cắm
• 2 tụ gốm: 2 * 100nF
• Điện trở: 1 * 33k, 1 * 4k7, 2 * 68 Ohm, 4 * 22 Ohm
• 2 đèn LED RGB, độ sáng cao
• 1 bóng bán dẫn BC557 hoặc tương đương
• 1 nút nhấn công tắc

Bạn có thể xây dựng mạch trên một breadboard và không cần nhiều không gian, như bạn có thể thấy trong hình. Bạn có thể thắc mắc tại sao các giá trị điện trở để kiểm soát dòng điện tối đa qua các đèn LED lại quá thấp. Điều này là do điện áp cung cấp thấp là 3,6 Volt kết hợp với điện áp giảm mà mỗi đèn LED có, phụ thuộc vào màu sắc của mỗi đèn LED, cũng xem Wikepedia. Các giá trị điện trở dẫn đến dòng điện tối đa khoảng 15 mA trên mỗi đèn LED trong đó dòng điện tối đa của toàn hệ thống là khoảng 30 mA.

Bước 4: Phần mềm

Phần mềm thực hiện các tác vụ sau:

Khi thiết bị được đặt lại bằng nút nhấn, nó sẽ bật thiết bị nếu nó đang tắt hoặc nó sẽ tắt thiết bị nếu nó đang bật. Tắt có nghĩa là đặt PIC12F617 vào chế độ ngủ mà nó hầu như không tiêu thụ bất kỳ năng lượng nào.

Tạo tín hiệu PWM để điều khiển độ sáng của đèn LED. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng bộ hẹn giờ và quy trình dịch vụ ngắt điều khiển các chân của PIC12F617 bật và tắt đèn LED của chúng.

Làm mờ và làm mờ các đèn LED và giữ chúng sáng trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên từ 3 đến 20 giây. Nếu thời gian ngẫu nhiên bằng 10 giây, cả hai đèn LED sẽ chuyển sang màu xanh lam trong 10 giây sau đó sử dụng kiểu mờ dần và tắt dần màu đỏ-xanh lục bình thường.

Trong quá trình hoạt động, PIC sẽ đo điện áp cung cấp bằng Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số (ADC) trên bo mạch của nó. Khi điện áp này giảm xuống dưới 3.0 V, nó sẽ tắt các đèn LED và sẽ đưa PIC vào chế độ nghỉ một lần nữa. PIC vẫn có thể hoạt động tốt ở 3.0 V nhưng sẽ không tốt cho việc pin sạc bị cạn kiệt hoàn toàn.

Như đã đề cập trước đó, tín hiệu PWM được tạo ra bằng cách sử dụng bộ đếm thời gian sử dụng quy trình dịch vụ ngắt để giữ tín hiệu PWM ổn định. Việc tắt dần và tắt dần của đèn LED bao gồm cả thời gian đèn LED bật, được điều khiển bởi chương trình chính. Chương trình chính này sử dụng một mốc hẹn giờ 40 mili giây, bắt nguồn từ cùng một bộ đếm thời gian tạo ra tín hiệu PWM.

Vì tôi không sử dụng bất kỳ thư viện JAL cụ thể nào cho dự án này nên lần này tôi phải tạo một bộ tạo ngẫu nhiên bằng cách sử dụng thanh ghi dịch chuyển phản hồi tuyến tính để tạo ra thời gian ngẫu nhiên và thời gian tắt ngẫu nhiên của đèn LED.

Bước 5: Kết quả cuối cùng

Có 2 video hiển thị kết quả trung gian. Vợ tôi vẫn cần thay đổi các hình khối thành những món quà thực tế. Một video hiển thị cận cảnh kết quả trong đó video khác hiển thị nó với hiện tại ban đầu dẫn đến dự án này.

Như bạn có thể mong đợi khi bạn nghĩ rằng bạn đã hoàn thành, các yêu cầu mới bật lên. Vợ tôi đã yêu cầu nếu độ sáng của đèn LED cũng có thể thay đổi sau khi chúng bị mờ đi. Điều đó là có thể tất nhiên vì tôi chỉ sử dụng khoảng một nửa bộ nhớ chương trình của PIC12F617.

Tệp nguồn JAL và tệp Intel Hex để lập trình PIC được đính kèm. Nếu bạn quan tâm đến việc sử dụng vi điều khiển PIC với JAL - một ngôn ngữ lập trình giống Pascal - hãy truy cập trang web JAL.

Chúc bạn vui vẻ khi làm cuốn sách này có thể hướng dẫn và mong nhận được phản ứng cũng như kết quả của bạn.