UVLamp - SRO2003: 9 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

สวัสดี!

วันนี้ฉันจะนำเสนอให้คุณทราบถึงการตระหนักถึงหลอดไฟ UV LED ภรรยาของฉันเป็นนักออกแบบเครื่องประดับที่ทำจากดินโพลิเมอร์ และเธอมักจะใช้เรซินเพื่อสร้างสรรค์ผลงานของเธอ โดยหลักการแล้ว จะใช้เรซินแบบคลาสสิกที่เพียงแค่พอลิเมอร์ในที่โล่ง ซึ่งใช้ได้ผลดี แต่นานพอที่จะแข็งตัวได้ (ประมาณ 2 วัน). แต่เมื่อไม่นานมานี้ เธอได้ค้นพบเรซินที่เกิดการโพลิเมอไรเซชันด้วยแสงยูวี เพียงพอที่จะทำให้วัตถุเรซินถูกแสงยูวีในช่วงเวลาสั้นๆ เพื่อทำให้เรซินแข็งตัว เมื่อเธอสั่งเรซิน เธอลังเลที่จะซื้อโคมไฟ (ราคาไม่แรงมาก…) แต่ฉันหยุดทันทีและพูดว่า: I HAVE UV LEDS ! ไม่รู้จะทำอะไรดี ทำโคมไฟให้เอง!!! (ใช่ บางครั้งฉันตอบสนองเร็วเกินไปเล็กน้อยเมื่อพูดถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์…;))

ดังนั้นที่นี่ฉันกำลังพยายามทำโคมไฟจากของที่ฉันมีในลิ้นชัก…

ขั้นตอนที่ 1: ภาระผูกพัน

- แสงที่ปล่อยออกมาจากหลอดไฟควรเป็นเนื้อเดียวกันมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ หลอดไฟควรให้แสงสว่างกับวัตถุทั้งหมดที่จะวางไว้ด้านล่าง

- หลอดไฟต้องมีเวลานับถอยหลังที่ปรับได้อย่างน้อย 1 นาที 30 วินาที

- โคมไฟควรมีขนาดใหญ่พอที่จะคลุมวัตถุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 6 ซม. แต่ไม่ควรใหญ่เกินไป

- โคมไฟจะต้องเคลื่อนย้ายได้ง่าย

- หลอดไฟต้องได้รับพลังงานจากแหล่งพลังงาน "ปลอดภัย" (แบตเตอรี่/อะแดปเตอร์)

ขั้นตอนที่ 2: เครื่องมือและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์

ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์:

- 1 ไมโครชิป PIC 16F628A

- 2 ปุ่มสวิตช์ชั่วขณะ

- ทรานซิสเตอร์ 2 ตัว BS170

- 1 ทรานซิสเตอร์ 2N2222

- การแสดงตัวเลข 2 หลัก

- 1 LED สีแดง 5mm

- 17 UV LED 5mm

- ตัวต้านทาน 8 ตัว 150 โอห์ม

- ตัวต้านทาน 17 ตัว 68 โอห์ม

- ตัวต้านทาน 2 ตัว 10 Kohm

- ตัวต้านทาน 1 ตัว 220 โอห์ม

- ออด 1 ตัว

- บอร์ด PCB 2 แผ่น

- ลวดห่อ (เช่น: 30 AWG)

ส่วนประกอบอื่นๆ:

- สเปเซอร์ 8 ตัว

- สกรูบางตัว

- ฝาท่อพีวีซี 1 อัน (100 มม.)

- ปลอกท่อพีวีซี 1 อัน (100 มม.)

- ท่อหดฮีท

เครื่องมือ:

- สว่าน

- หัวแร้ง- ลวดเชื่อม

- โปรแกรมเมอร์ใส่โค้ดลงใน Microchip 16F628 (เช่น PICkit 2)

ฉันแนะนำให้คุณใช้ Microchip MPLAB IDE (ฟรีแวร์) หากคุณต้องการแก้ไขโค้ด แต่คุณจะต้องใช้ CCS Compiler (แชร์แวร์) คุณยังสามารถใช้คอมไพเลอร์ตัวอื่นได้ แต่คุณจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างในโปรแกรม แต่ฉันจะให้ HEX เพื่อให้คุณสามารถฉีดลงในไมโครคอนโทรลเลอร์ได้โดยตรง

ขั้นตอนที่ 3: แผนผัง

นี่คือแผนผังที่สร้างขึ้นด้วย CADENCE Capture CIS Lite คำอธิบายของบทบาทของส่วนประกอบ:

- 16F628A: ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่จัดการอินพุต/เอาต์พุตและเวลาสำหรับการนับถอยหลัง

- SW1: ตั้งปุ่มตั้งเวลา - SW2: ปุ่มเปิด

- FND1 และ FND2: ตัวเลขแสดงตัวเลขเพื่อระบุเวลานับถอยหลัง

- U1 และ U2: ทรานซิสเตอร์กำลังสำหรับการแสดงตัวเลข (multiplexing)

- Q1: เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์เพื่อเปิดไฟ LED UV

- D2 ถึง D18: ไฟ LED UV

- D1: ไฟ LED แสดงสถานะ สว่างขึ้นเมื่อเปิดไฟ LED UV

- LS1: ออดที่ส่งเสียงเมื่อการนับถอยหลังสิ้นสุดลง

ขั้นตอนที่ 4: การคำนวณและการสร้างต้นแบบบน Breadboard

มาประกอบส่วนประกอบบนเขียงหั่นขนมตามแผนผังด้านบนและตั้งโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์!

ฉันแบ่งระบบออกเป็นหลายส่วนก่อนประกอบทั้งหมด:- ส่วนสำหรับหลอด LED UV

- ส่วนหนึ่งสำหรับการจัดการการแสดงผล

- ส่วนควบคุมปุ่มกดและไฟ/สัญญาณเสียง

สำหรับแต่ละส่วน ฉันคำนวณค่าของส่วนประกอบต่างๆ แล้วตรวจสอบการทำงานที่ถูกต้องบนเขียงหั่นขนม

ส่วนไฟ LED UV: ไฟ LED เชื่อมต่อกับ Vcc (+5V) บนแอโนดผ่านตัวต้านทาน และเชื่อมต่อกับ GND บนแคโทดผ่านทรานซิสเตอร์ Q1 (2N2222)

สำหรับส่วนนี้ จำเป็นต้องคำนวณตัวต้านทานพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับทรานซิสเตอร์เพื่อให้มีกระแสไฟเพียงพอในการอิ่มตัวอย่างถูกต้อง ฉันเลือกที่จะจัดหาหลอด LED UV ที่มีกระแสไฟ 20mA สำหรับแต่ละอัน มีไฟ LED 17 ดวง ดังนั้นจะมีกระแสรวม 17*20mA=340mA ซึ่งจะข้ามทรานซิสเตอร์จากตัวสะสมไปยังตัวปล่อย

ต่อไปนี้คือค่าที่มีประโยชน์ต่างๆ จากเอกสารทางเทคนิคเพื่อทำการคำนวณ: Betamin=30 Vcesat= 1V (ประมาณ…) Vbesat=0.6V

การรู้ค่าของกระแสบนตัวสะสมของทรานซิสเตอร์และตัวเบตามินนั้น เราสามารถอนุมานได้ว่ากระแสต่ำสุดที่จะมีบนฐานของทรานซิสเตอร์นั้นอิ่มตัว: Ibmin=Ic/Betamin Ibmin=340mA/30 Ibmin= 11.33mA

เราใช้ค่าสัมประสิทธิ์ K=2 เพื่อให้แน่ใจว่าทรานซิสเตอร์อิ่มตัว:

อิบซัท=อิบมีน * 2

อิบซัท= 22.33mA

ตอนนี้ให้เราคำนวณค่าตัวต้านทานพื้นฐานสำหรับทรานซิสเตอร์:

Rb=(Vcc-Vbesat)/Ibsat

Rb=(5-0.6)/22.33mA

Rb=200 โอห์ม

ฉันเลือกค่ามาตรฐานจากซีรีส์ E12: Rb=220 โอห์มโดยหลักการแล้วฉันควรเลือกตัวต้านทานที่มีค่ามาตรฐานเท่ากับหรือต่ำกว่า 200 โอห์ม แต่ฉันไม่มีทางเลือกในค่าต่างๆ สำหรับตัวต้านทานอีกต่อไป ดังนั้นฉันจึงเลือกค่าที่ใกล้เคียงที่สุด ค่า.

ส่วนการจัดการการแสดงผล:

การคำนวณตัวต้านทานจำกัดกระแสสำหรับส่วนแสดงผล:

ต่อไปนี้คือค่าที่มีประโยชน์ต่างๆ จากเอกสารทางเทคนิค (จอแสดงผลหลักและทรานซิสเตอร์ BS170) เพื่อทำการคำนวณ:

Vf=2V

ถ้า=20mA

การคำนวณค่าขีดจำกัดปัจจุบัน:

R=Vcc-Vf/ถ้า

R=5-2/20mA

R=150 โอห์ม

ฉันเลือกค่ามาตรฐานจากซีรี่ส์ E12: R=150 ohm

การจัดการมัลติเพล็กซ์:

ฉันเลือกใช้เทคนิคการแสดงผลแบบมัลติเพล็กซ์เพื่อจำกัดจำนวนสายไฟที่จำเป็นในการควบคุมอักขระบนจอแสดงผล มีจอแสดงผลที่ตรงกับหลักสิบและจอแสดงผลอื่นที่สอดคล้องกับหลักหน่วย เทคนิคนี้ค่อนข้างง่ายในการใช้งาน นี่คือวิธีการทำงาน (เช่น แสดงตัวเลข 27)

1 - ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่งสัญญาณบน 7 เอาต์พุตที่สอดคล้องกับอักขระที่จะแสดงสำหรับหลักสิบ (หลัก 2) 2 - ไมโครคอนโทรลเลอร์เปิดใช้งานทรานซิสเตอร์ซึ่งให้การแสดงผลซึ่งสอดคล้องกับหลักสิบ 3 - หน่วงเวลา 2 มิลลิวินาทีผ่านไป 4 - ไมโครคอนโทรลเลอร์ปิดใช้งานทรานซิสเตอร์ที่ให้การแสดงผลซึ่งสอดคล้องกับหลักสิบ 5 - ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่งสัญญาณใน 7 เอาต์พุตที่สอดคล้องกับอักขระที่จะแสดงสำหรับตัวเลขของหน่วย (หลัก 7) 6 - ไมโครคอนโทรลเลอร์เปิดใช้งานทรานซิสเตอร์ที่จ่ายจอแสดงผล สอดคล้องกับหน่วย 7 - ความล่าช้า 2ms ผ่านไป 8 - ไมโครคอนโทรลเลอร์ปิดการใช้งานทรานซิสเตอร์ที่ให้การแสดงผลที่สอดคล้องกับหน่วย

และลำดับนี้จะวนซ้ำวนซ้ำอย่างรวดเร็วเพื่อที่ดวงตาของมนุษย์จะไม่รับรู้ช่วงเวลาที่จอแสดงผลอันใดอันหนึ่งปิดอยู่

ส่วนปุ่มกดและไฟ/เสียง:

มีการทดสอบฮาร์ดแวร์เพียงเล็กน้อยและคำนวณได้น้อยลงสำหรับส่วนนี้

คำนวณได้ว่าค่าความต้านทานจำกัดกระแสสำหรับสถานะ led:R=Vcc-Vf/If R=5-2/20mA R= 150 ohm

ฉันเลือกค่ามาตรฐานจากซีรี่ส์ E12: R=150 ohm

สำหรับปุ่มกด ฉันเพียงแค่ตรวจสอบว่าฉันสามารถตรวจจับการกดได้ด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ และเพิ่มจำนวนการกดบนจอแสดงผล ฉันยังทดสอบการเปิดใช้งานออดเพื่อดูว่าทำงานถูกต้องหรือไม่

เรามาดูกันว่าทั้งหมดนี้จัดการอย่างไรกับโปรแกรม…

ขั้นตอนที่ 5: โปรแกรม

โปรแกรมเขียนด้วยภาษา C พร้อม MPLAB IDE และคอมไพล์โค้ดด้วย CCS C Compiler

โค้ดมีความคิดเห็นครบถ้วนและเข้าใจง่าย ฉันให้คุณดาวน์โหลดแหล่งข้อมูลต่างๆ ได้หากต้องการทราบวิธีการทำงานหรือหากต้องการแก้ไข

สิ่งเดียวที่ซับซ้อนเล็กน้อยอาจเป็นการจัดการการนับถอยหลังด้วยตัวจับเวลาของไมโครคอนโทรลเลอร์ ฉันจะพยายามอธิบายหลักการอย่างรวดเร็วเพียงพอ:

ไมโครคอนโทรลเลอร์จะเรียกใช้ฟังก์ชันพิเศษทุกๆ 2ms ซึ่งเป็นฟังก์ชันที่เรียกว่า RTCC_isr() ในโปรแกรม ฟังก์ชันนี้จัดการมัลติเพล็กซ์ของจอแสดงผลและการจัดการการนับถอยหลังด้วย ทุกๆ 2 มิลลิวินาที การแสดงผลจะได้รับการอัปเดตตามที่อธิบายไว้ข้างต้น และในขณะเดียวกัน ฟังก์ชัน TimeManagment จะถูกเรียกทุกๆ 2 มิลลิวินาทีและจัดการค่าการนับถอยหลัง

ในลูปหลักของโปรแกรมมีเพียงการจัดการปุ่มกดซึ่งอยู่ในฟังก์ชั่นนี้มีการตั้งค่าการนับถอยหลังและปุ่มเพื่อเริ่มไฟ LED UV และการนับถอยหลัง

ดูไฟล์ zip ของโครงการ MPLAB ด้านล่าง:

ขั้นตอนที่ 6: การบัดกรีและการประกอบ

ฉันได้แจกจ่ายทั้งระบบบน 2 บอร์ด: บอร์ดหนึ่งรองรับความต้านทานของ UV LED และอีกบอร์ดหนึ่งที่รองรับส่วนประกอบอื่นๆ ทั้งหมด จากนั้นฉันก็เพิ่มสเปเซอร์เพื่อซ้อนการ์ด สิ่งที่ซับซ้อนที่สุดคือการบัดกรีการเชื่อมต่อทั้งหมดของบอร์ดบน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากจอภาพที่ต้องใช้สายไฟจำนวนมาก แม้แต่กับระบบมัลติเพล็กซ์…

ฉันรวมการเชื่อมต่อและลวดเข้าด้วยกันด้วยกาวร้อนละลายและปลอกหดด้วยความร้อนเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สะอาดที่สุด

จากนั้นฉันก็ทำเครื่องหมายบนฝา PVC เพื่อกระจายไฟ LED ให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ จากนั้นฉันก็เจาะรูด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของ LED ในภาพคุณจะเห็นว่ามีไฟ LED อยู่ตรงกลางมากกว่าปกติเพราะส่วนใหญ่จะใช้หลอดไฟเพื่อเปล่งแสงบนวัตถุขนาดเล็ก

(ในภาพนำเสนอต้นโครงการว่าท่อพีวีซีไม่ได้ทาสีเหมือนฝา เป็นเรื่องปกติที่ภรรยาอยากจะตกแต่งเอง…ถ้าวันนึงมีรูปจะเอามาลงให้ครับ!)

และสุดท้ายฉันก็บัดกรีขั้วต่อ USB ตัวเมียเพื่อให้สามารถจ่ายไฟให้กับหลอดไฟด้วยที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือหรือแบตเตอรี่ภายนอกได้ เช่น (ผ่านสายเคเบิลตัวผู้-ตัวผู้ที่ฉันมีที่บ้าน…)

ฉันถ่ายรูปจำนวนมากในระหว่างการตระหนักและพวกเขาค่อนข้าง "พูด"

ขั้นตอนที่ 7: แผนภาพการทำงานของระบบ

นี่คือไดอะแกรมของวิธีการทำงานของระบบ ไม่ใช่โปรแกรม มันเป็นคู่มือผู้ใช้ขนาดเล็ก ฉันได้ใส่ไฟล์ PDF ของไดอะแกรมเป็นไฟล์แนบ

ขั้นตอนที่ 8: วิดีโอ

ขั้นตอนที่ 9: สรุป

นี่คือจุดสิ้นสุดของโปรเจ็กต์นี้ที่ฉันจะเรียกว่า "นักฉวยโอกาส" จริงๆ แล้ว ฉันทำโปรเจกต์นี้ขึ้นมาเพื่อตอบสนองความต้องการเร่งด่วน ฉันเลยทำกับอุปกรณ์การกู้คืนที่ฉันมีอยู่แล้ว แต่ก็ยังภูมิใจกับผลลัพธ์สุดท้ายอยู่ดี โดยเฉพาะ ด้านความงามที่ค่อนข้างสะอาดที่ฉันสามารถทำได้

ฉันไม่รู้ว่าสไตล์การเขียนของฉันจะถูกต้องหรือเปล่าเพราะฉันส่วนหนึ่งใช้ตัวแปลอัตโนมัติเพื่อให้ทำงานได้เร็วขึ้น และเนื่องจากฉันไม่ได้พูดภาษาอังกฤษโดยกำเนิด ฉันคิดว่าบางประโยคอาจจะแปลกสำหรับคนที่เขียนภาษาอังกฤษได้อย่างสมบูรณ์แบบ ขอบคุณนักแปล DeepL สำหรับความช่วยเหลือของเขา;)

หากคุณมีคำถามหรือความคิดเห็นเกี่ยวกับโครงการนี้ โปรดแจ้งให้เราทราบ!