Twinkle_night_lights: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Questo progetto è un contatore automatico attivato dalla luce che prende vita dopo il tramonto e accende i LED in una sequenza binaria. Poiché i LED sono cablati liberamente, possono essere posizionati in qualsiasi ordine per evidenziare l'elemento a cui sono collegati.

Il circuito ha un design PCB creato in EagleCAD e prodotto come OSHpark, sebbene il circuito avrebbe potuto essere costruito su Veroboard con componenti a foro passante.

Il circuito verrà quindi utilizzato per illuminare un oggetto stampato in 3D.

Forniture

EagleCAD

PCB o Veroboard per il montaggio di componenti a foro passante.

BlocchiCAD

stampante 3d

Filamento traslucido

Passaggio 1: descrizione del circuito

Il circuito è costituito da un oscillatore realizzato utilizzando un timer ICM7555 configurato in modalità Astable. La frequenza di oscillazione può essere regolata utilizzando il resistore variabile da 500k che fornisce un intervallo di frequenza da 1,5Hz a 220Hz, questo controlla la velocità con cui cambia la sequenza del contatore.

Il controllo della luce del circuito viene realizzato utilizzando un LDR in combinazione con il resistore variabile da 50k per la regolazione della sensibilità. Questa rete del divisore di potenziale è collegata al pin 4 (reset), del timer e disabilita il funzionamento del timer quando la tensione a questo punto è <0,7V.

Quando l'LDR è esposto a luce intensa, la sua resistenza scende a ~170R e in assenza di luce 1.3MR

Pertanto, in condizioni di luce intensa, la tensione di ripristino è di 4,8 V e il timer è abilitato.

L'uscita dell'oscillatore è inviata a un CD4024 (contatore di onde a sette stadi), dove ciascuna uscita è collegata a un LED. Si consiglia di utilizzare LED ad alta efficienza a bassa tensione, rendendo il ROSSO il colore più adatto anche se possono essere utilizzati altri colori, hanno la tendenza ad essere meno efficienti.

La corrente di uscita del CD4024 in modalità sorgente è dell'ordine di 5 mA a 5 V, l'uscita verrà bloccata alla tensione del LED e la corrente sarà significativamente inferiore a quella nominale, annullando la necessità di un resistore in serie con il LED. Ciò riduce il numero di componenti e semplifica il circuito.

Quando il contatore viene fermato dall'assenza di impulsi di clock dal timer, l'uscita del contatore rimarrà in qualunque conteggio fosse presente in quel momento, questo potrebbe essere con o senza un valore di conteggio.

Per garantire che l'uscita del contatore sia sempre zero quando il timer si ferma, viene applicato un reset dinamico.

Pertanto, quando il timer viene abilitato in assenza di luce il contatore viene abilitato e quando il timer viene disabilitato in presenza di luce il contatore viene azzerato.

Questo reset del contatore è fornito da un duplicatore di tensione della pompa di carica che è anche collegato all'uscita del timer.

Un pull up resistivo è collegato al pin di reset del contatore e anche all'uscita della pompa di carica, quando il timer è disabilitato il contatore viene resettato da questo resistore di pull up.

Una volta che il timer avvia la pompa di carica, aumenta fino a ~3V che attiva il FET del canale N, abbassando il pin di ripristino e abilitando il contatore. Quando il contatore si ferma, il FET si spegne e la linea di ripristino viene richiamata fino a VCC tramite la resistenza di pull-up, ripristinando le uscite del contatore in basso.

Passaggio 2: assemblaggio PCB

La maggior parte dei componenti sul PCB erano SMD con resistori e condensatori di tipo 1206.

Gli IC sono stati montati per primi in quanto sarebbero circondati da componenti e questo renderebbe più difficile l'accesso ai pin per la saldatura.

Poi le resistenze, i condensatori, i diodi, i transistor e infine i connettori.

Come con qualsiasi cosa, alcuni semplici controlli per garantire che non vi siano ponti di saldatura o circuiti aperti prima di un test di accensione per verificare che il timer e il contatore funzionino entrambi.

L'ulteriore assemblaggio sarebbe continuato con i LED una volta che avessimo avuto un oggetto per collegarli.

Ora che abbiamo il nostro circuito di illuminazione, abbiamo bisogno di qualcosa da illuminare.

Passaggio 3: selezione dell'oggetto

Con questo in mente è stata decisa una luce d'accento notturna in giardino e allo stesso tempo è stato condotto un sondaggio di paglia e la farfalla ha vinto.

Per i seguenti motivi:

1: Qualcosa che crei un layout LED simmetrico.

2: Si adatta alla posizione.

3: La sua forma si adatterebbe al PCB senza distrarre dall'oggetto.

4: L'oggetto può essere stampato in 3D.

Passaggio 4: progettazione dell'oggetto

Usando BlocksCAD ho progettato una forma a farfalla di base.

La forma consisteva in una testa, addome, torace e 2 paia di ali.

La testa verrebbe utilizzata per montare l'LDR e le ali conterrebbero 8 LED (2 per anta), anche se nella versione finale a causa del contatore che ha solo 7 uscite e per mantenere la simmetria verrebbero utilizzate solo 6 uscite.

Per supportare i LED che sarebbero di tipo con piombo da 5 mm, i supporti sarebbero inclusi sulle ali.

Per contenere il PCB sono stati inclusi 2 fori nelle 2 alette anteriori per viti M2.

Una volta che il disegno era completo, doveva solo essere stampato.

A questo proposito la scelta del filamento era importante in quanto doveva essere traslucido per mostrare i led montati sul retro delle ali, in modo che fossero visibili frontalmente.

Passaggio 5: assemblaggio finale

Stampa a farfalla, i LED sono montati sui supporti e i fili abbastanza lunghi da raggiungere il PCB sono collegati.

Il PCB è avvitato in posizione e i fili dai LED saldati al PCB, quindi l'LDR che viene alimentato attraverso i 2 fori nella testa sono saldati in posizione sulla scheda.

Non restavano che i test finali per regolare la frequenza per una visualizzazione ottimale e la sensibilità alla luce per determinare quando il display si accendeva.

Ora abbassa le luci e guarda lo spettacolo.