Clonazione della luce del tè: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

In questo tutorial sarò un po' più elaborato sul percorso che ha portato a questo progetto e su come sono arrivato al risultato, quindi richiede un po' più di lettura.

In casa abbiamo dei lumini elettronici, quelli di Philips che possono essere caricati in modalità wireless. Ho fatto un Instructable prima relativo a questo argomento, vedi Tea Light Charge Monitorr.

Dopo un po' questi lumini smettono di funzionare perché la batteria ricaricabile si scarica. Ci sono due opzioni per affrontare questo problema:

1. Getti via il lumino e ne compri uno nuovo
2. Sostituisci la batteria ricaricabile

Ho provato la seconda opzione. Il video nell'ultimo passaggio di questo Instructable mostra come puoi farlo. Quel video mostra anche come Philips ha ridisegnato questi lumini nel corso degli anni rendendoli più economici da produrre ma sfortunatamente abbassando la durata di quei lumini. Inoltre, ho notato che con gli ultimi modelli più economici è difficile accendere e spegnere la luce del tè. Usa come interruttore di inclinazione per questo, ma a quanto pare non sembrano sempre funzionare molto bene.

Quando ho sostituito la batteria ricaricabile per la prima volta, il lumino non funzionava. Ho iniziato a pensare che forse il lumino mantiene una specie di contatore per vedere quanto spesso viene utilizzato e poi non si accende mai più. Questo è stato il motivo per cui ho iniziato questo progetto, poiché volevo un lumino che funzionasse per sempre, ovviamente sostituendo la batteria ricaricabile una volta ogni tanto.

Devo ammettere che i miei brutti pensieri erano sbagliati, una volta sostituita la batteria – anche quando sono cariche – è necessario mettere il lumino in un caricabatterie molto presto per farlo funzionare di nuovo. Non so perché, ma deve essere fatto per far partire la luce del tè.

Ad ogni modo, avevo già iniziato a creare il mio lumino che si sarebbe comportato allo stesso modo del lumino Philips. Ho analizzato l'elettronica e lo schema che Philips sta usando per creare il simpatico effetto candela. L'elettronica originale era un po' più complessa di quanto mi aspettassi, quindi ho deciso di creare il mio design più semplice. Sono stato in grado di capire il modello per l'effetto candela analizzando il modello su un oscilloscopio. Vengono aggiunti alcuni screenshot di una parte di questo modello. Un segnale basso significa che il led è acceso.

Come detto, il mio design è diventato più semplice del design Philips e fa quello che deve fare. Ho riutilizzato l'alloggiamento, i led, l'interruttore di inclinazione e la bobina di un lumino che non funzionava più e ho creato la mia versione con un PIC12F615 utilizzando il linguaggio di programmazione JAL per controllare il dispositivo.

Passaggio 1: analisi della luce del tè originale

Prima che il clone potesse essere realizzato, avevo bisogno di capire come funzionava la luce del tè originale, ma ho potuto capirlo solo in parte perché era più complesso di quanto pensassi inizialmente.

Le misurazioni hanno rivelato quanto segue:

• Il pattern della candela è pseudo casuale poiché si ripete dopo un po' dove solo il led superiore dei due led cambia luminosità. Il led inferiore è sempre acceso. Guarda il video su come funziona
• La luce del tè utilizza due led ad alta luminosità utilizzando una corrente di circa 7 mA per led
• Il dispositivo si spegne quando la tensione della batteria scende al di sotto di 2,1 Volt
• A seconda del design (vedi il video nell'ultimo passaggio di questo Instructable) la batteria NiMH viene caricata con una corrente che varia da 11 mA a 37 mA

Passaggio 2: progettazione del clone

Nel diagramma schematico vedi come ho progettato il clone. Si possono distinguere le seguenti parti:

• Il ponte raddrizzatore che utilizza quattro diodi Schottky 1N5818. Il motivo per l'utilizzo di questo tipo di diodi è dovuto alla bassa caduta di tensione. Questo ponte converte la tensione CA dalla bobina in una tensione CC per il dispositivo.
• Condensatore C1. Non sembra essere importante, ma questo condensatore porta la bobina di carica in risonanza con conseguente oscillazione dell'alta tensione. Senza questo condensatore la bobina non genererebbe energia sufficiente per il dispositivo. Nei due screenshot dell'oscilloscopio si vede la tensione di uscita della bobina quando è posta in un caricatore senza (singolo picco) e con (segnale sinusoidale) il condensatore.
• Il diodo Zener D5 con un valore di 5V1 sembra un po' strano in questo progetto poiché la tensione di alimentazione non supera i 2,5 V circa a causa delle due batterie NiMH. Tuttavia, se queste batterie stanno per esaurirsi, la loro tensione aumenta e i picchi di tensione dalla bobina di carica diventeranno superiori alla tensione massima che il PIC può gestire - che se 5,5 V - quindi lo Zener taglia questi picchi, proteggendo il PIC in quella situazione.
• L'interruttore di inclinazione è collegato al pin di interruzione del PIC. Ciò garantisce che il PIC si riattiverà dopo che è stato spento.
• Il PIC controlla i due led direttamente da due delle sue porte.

In questo design la corrente di carica delle batterie è di circa 17 mA quando vengono inserite nel caricabatterie wireless. Le batterie hanno una capacità di 300 mAh. Questo tipo di batteria è completamente carica quando viene caricata per 14 ore con una corrente di 1/10 della capacità, quindi in questo caso 30 mA. Ciò significa che il dispositivo non sarà mai completamente carico a meno che non venga caricato due volte. Nel video sulla sostituzione della batteria alla fine di questo Instructable, puoi anche vedere che Philips utilizza batterie ricaricabili con una capacità di 160 mAh nei loro ultimi modelli.

Nel video potete vedere il funzionamento del tea light originale e del clone. Vedi qual è l'originale e qual è il clone?

Passaggio 3: componenti richiesti e creazione del clone

È necessario disporre dei seguenti componenti per questo progetto:

• Un pezzo di breadboard
• Microcontrollore PIC 12F615
• Presa CI a 8 pin
• Diodi: 4 * 1N5819, 1 * BZX85C5V1
• Condensatori ceramici 2 * 100nF
• Resistori: 1 * 1 MOhm, 2 * 56 Ohm
• Led luminoso alto 2 * 3 mm (da una vecchia luce da tè)
• Interruttore di inclinazione (da una vecchia luce da tè)
• Bobina di carica da una vecchia luce da tè
• Alloggiamento da un vecchio lume da tè

Vedere il diagramma schematico nella sezione precedente su come collegare i componenti.

Poiché il design non utilizza alcun componente SMD, necessita di più spazio rispetto alla versione originale. Per questo motivo la breadboard è stata tagliata in modo tale da avere più spazio sui lati. Funziona solo se hai un lumino alto. Esistono anche versioni più piccole (vedi il video nell'ultimo passaggio di questo Instructable) ma il design non si adatta a meno che non lo costruisci con componenti SMD.

Nelle immagini si vede come è stato costruito il dispositivo. Notare che il led superiore è montato sul lato a saldare della breadboard in modo da poterlo mettere sopra l'altro led.

Passaggio 4: il software

Come già accennato, il software è scritto per un PIC12F615 utilizzando il linguaggio di programmazione JAL.

Inizialmente il PIC sarà in modalità di sospensione quando viene acceso per la prima volta, consumando pochissima energia in quello stato.

Il software esegue le seguenti attività:

• Quando il dispositivo viene capovolto, l'interruttore di inclinazione entrerà in contatto con il suolo che risveglierà il PIC dallo stato di sospensione.
• Una volta sveglio il led in basso si accenderà e il led in alto utilizzerà lo schema della candela Philips clonata per cambiare la luminosità del led.
• Durante il funzionamento, il PIC misurerà la tensione di alimentazione utilizzando il suo convertitore analogico-digitale (ADC) integrato. Quando questa tensione scende al di sotto di 2,1V, spegne i led e mette il PIC in modalità di sospensione. Il PIC potrebbe ancora funzionare bene a 2,1 V ma non è bene che le batterie ricaricabili si scarichino completamente.

C'è una differenza nel comportamento del lumino originale rispetto al clone. Quando la tensione della batteria scende al di sotto di 2,1 V, la luce del tè originale non si avvia fino a quando il dispositivo non viene ricaricato, quindi sembra che misuri la tensione di alimentazione all'accensione. Il clone, tuttavia, misurerà la tensione di alimentazione dopo che è stato attivato. Ciò significa che quando la tensione di alimentazione è inferiore a 2,1 V i led funzioneranno per un breve tempo dopo il quale il dispositivo andrà nuovamente a dormire.

C'è un punto rimanente che non ho capito. Quando le batterie si scaricano, la tea light originale non si accenderà più anche quando la tensione di alimentazione della batteria è sufficiente (il motivo dei miei primi pensieri negativi sul dispositivo, ricordi?). Forse ricorda che le batterie sono andate a male avendo misurato un alto voltaggio della batteria. Nel clone, questo non viene fatto. Anche se le batterie sono andate male e la tensione di alimentazione diventa alta – protetta dal diodo Zener – il dispositivo funzionerà ma a causa della batteria scarica il tempo di funzionamento si accorcia.

Il file sorgente JAL e il file Intel Hex per la programmazione del PIC sono allegati. Se sei interessato a utilizzare il microcontrollore PIC con JAL, un linguaggio di programmazione simile a Pascal, visita il sito Web JAL.

Passaggio 5: sostituzione delle batterie ricaricabili

Se non vuoi costruire il clone ma vuoi solo sostituire la batteria guarda questo video. Mostra anche come il design originale del lumino sia stato semplificato, risultando purtroppo in un prodotto che ha una durata più breve.

Come accennato in precedenza, l'ultimo design semplice sembra avere un altro problema poiché questi lumini sono molto difficili da accendere e spegnere. Inizialmente ho pensato che fosse a causa di un cattivo interruttore di inclinazione, ma avendo riutilizzato questo interruttore nel clone ha funzionato tutto bene. Quindi la clonazione potrebbe essere una buona opzione dopo tutto.

Divertiti a costruire il tuo progetto e attendo con ansia le tue reazioni.