هدايا مضيئة: 5 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

في المنزل لدينا هديتان مضاءتان تستخدمان خلال فترة عيد الميلاد. هذه عروض مضيئة بسيطة باستخدام مصباح LED ثنائي اللون باللونين الأحمر والأخضر يغير اللون بشكل عشوائي والذي يتلاشى ويتلاشى. يتم تشغيل الجهاز بواسطة خلية زر 3 فولت. كان هذا الأخير هو سبب هذا المشروع لأن البطارية تنفد بسرعة كبيرة عندما يتم تشغيل الهدايا لفترة أطول.

لمنع استخدام كمية كبيرة من البطاريات الخلوية ذات الأزرار ، فقد صممت نسختي الخاصة باستخدام ثلاث بطاريات AAA قابلة لإعادة الشحن. يستخدم هذا الإصدار RGB LED بحيث يكون اللون الأزرق ممكنًا أيضًا ولكن هذا لم يكن جزءًا من التصميم الأصلي. يحتوي الإصدار الخاص بي على الوظائف التالية:

• يعرض Control 2 في نفس الوقت باستخدام متحكم PIC12F617 واحد. تمت كتابة برنامج الميكروكونترولر بلغة البرمجة JAL.
• قم بتشغيل وإيقاف تشغيل الحاضر باستخدام زر ضغط. استخدم الإصدار الأصلي مفتاحًا لهذا الغرض ولكن كان زر الضغط أسهل في الاستخدام.
• قم بتغيير لون الهدايا بشكل عشوائي عن طريق تلاشي وتلاشي الألوان الأحمر والأخضر.
• أوقف تشغيل الهدايا عندما ينخفض جهد البطارية إلى أقل من 3.0 فولت. هذا سوف يمنع البطاريات القابلة لإعادة الشحن من التفريغ أكثر من اللازم.

بعد أن يتلاشى لون واحد ، يظل مؤشر LED مضيئًا لفترة تتراوح بين 3 ثوانٍ و 20 ثانية. نظرًا لأنني ما زلت أمتلك مؤشر LED الأزرق غير المستخدم ، فقد أضفت ميزة أن كلا الحزمتين ستتحولان إلى اللون الأزرق عندما يكون الوقت المحدد 10 ثوانٍ بالضبط. لا يحدث هذا كثيرًا نظرًا لأن الوقت العشوائي يتم إنشاؤه في علامات مؤقت تبلغ 40 مللي ثانية كما هو موضح لاحقًا.

الخطوة 1: بعض النظريات حول التلاشي والتلاشي باستخدام تعديل عرض النبض

أفضل طريقة لتغيير سطوع مؤشر LED ليس عن طريق تغيير التيار الذي يتدفق عبر مؤشر LED ولكن عن طريق تغيير وقت تشغيل مؤشر LED خلال فترة زمنية معينة. تسمى طريقة التحكم في سطوع مؤشر LED بتعديل عرض النبض (PWM) والذي تم وصفه عدة مرات على الإنترنت ، على سبيل المثال. ويكيبيديا.

يحتوي كل من PIC و Arduino على أجهزة PWM خاصة على متن الطائرة تجعل من السهل إنشاء إشارة PWM هذه ولكن غالبًا ما يكون لهما مخرج واحد لذلك ، وبالتالي يمكنك التحكم في مؤشر LED واحد فقط. بالنسبة لهذا الإصدار ، كنت بحاجة إلى التحكم في 5 مصابيح LED (2 أحمر و 2 أخضر و 1 أزرق مدمج) لذلك كان من الضروري إجراء PWM في البرنامج باستخدام مؤقت يولد كلاً من تردد PWM بالإضافة إلى دورة عمل PWM.

يحتوي PIC12F617 على مؤقت على اللوحة بإمكانيات إعادة التحميل التلقائي. هذا يعني أنه بمجرد تعيين قيمة إعادة التحميل الخاصة بالمؤقت ، فإنه سيستخدم هذه القيمة في كل مرة يمر فيها المهلة وبالتالي يعمل المؤقت بمفرده بتردد محدد. نظرًا لأن التوقيت أمر بالغ الأهمية بالنسبة لإشارة PWM المستقرة ، فإن المؤقت يعمل على أساس المقاطعة ، ولا يتأثر بالوقت الذي يحتاجه البرنامج الرئيسي للتحكم وتحديد التوقيت العشوائي لمصابيح LED.

يجب أن يكون تردد PWM عاليًا بما يكفي لمنع رؤية أي وميض ولذلك اخترت تردد PWM يبلغ 100 هرتز. من أجل تأثير التلاشي والتلاشي ، نحتاج إلى تغيير دورة العمل وبالتالي سطوع LED. قررت استخدام زيادة تدريجية بمقدار 5 لزيادة أو تقليل السطوع للحصول على تأثير التلاشي والتلاشي ، وبما أن المؤقت يستخدم نطاقًا من 0 إلى 255 لدورة العمل ، فيجب تشغيل المؤقت عند 255 / 5 = 51 مرة التردد العادي أو 5100 هرتز. ينتج عن هذا مؤقت مقاطعة كل 196 دولارًا أمريكيًا.

الخطوة الثانية: العمل الميكانيكي

لصنع الهدايا ، استخدمت بلاستيك أكريليك أبيض الحليب وبقية الإعداد ، استخدمت MDF. لمنع رؤية شكل LED في العبوة عندما يكون LED قيد التشغيل ، أضع غطاءًا أعلى المصابيح التي تنشر الضوء من LED. جاء هذا الغطاء من بعض الشموع الإلكترونية القديمة التي كانت لدي ولكن يمكنك أيضًا إنشاء غطاء باستخدام نفس بلاستيك الأكريليك. في الصور ترى ما استخدمته كمعدات ومواد.

الخطوة الثالثة: الإلكترونيات

يوضح الرسم التخطيطي المكونات الإلكترونية التي تحتاجها. كما ذكرنا سابقًا ، يتم التحكم في 5 مصابيح LED بشكل مستقل حيث يتم دمج مؤشر LED الأزرق. نظرًا لأن PIC لا يمكنه تشغيل مصباحي LED على طرف منفذ واحد ، فقد أضفت ترانزستورًا للتحكم في مصابيح LED الزرقاء المدمجة. يتم تشغيل الأجهزة الإلكترونية بواسطة 3 بطاريات قابلة لإعادة الشحن AAA ويمكن تشغيلها أو إيقاف تشغيلها بالضغط على مفتاح إعادة الضبط.

أنت بحاجة إلى المكونات الإلكترونية التالية لهذا المشروع:

• 1 متحكم PIC 12F617 بمقبس
• 2 مكثفات سيراميك: 2 * 100nF
• المقاومات: 1 * 33 كيلو ، 1 * 4k7 ، 2 * 68 أوم ، 4 * 22 أوم
• 2 RGB LEDs ، سطوع عالي
• 1 ترانزستور BC557 أو ما يعادله
• 1 مفتاح زر ضغط

يمكنك بناء الدائرة على لوح التجارب ولا تتطلب مساحة كبيرة كما يتضح في الصورة. قد تتساءل عن سبب انخفاض قيم المقاوم للتحكم في الحد الأقصى للتيار من خلال مصابيح LED. هذا بسبب انخفاض جهد الإمداد البالغ 3.6 فولت مع انخفاض الجهد لكل LED ، والذي يعتمد على اللون لكل LED ، انظر أيضًا ويكيبيديا. ينتج عن قيم المقاوم تيار أقصى يبلغ حوالي 15 مللي أمبير لكل LED حيث يبلغ الحد الأقصى الحالي للنظام بأكمله حوالي 30 مللي أمبير.

الخطوة 4: البرنامج

يقوم البرنامج بالمهام التالية:

عندما تتم إعادة ضبط الجهاز عن طريق زر الضغط ، فسيتم تشغيل الجهاز إذا كان مغلقًا أو يقوم بإيقاف تشغيل الجهاز إذا كان قيد التشغيل. يعني إيقاف تشغيل وضع PIC12F617 في وضع السكون حيث لا يكاد يستهلك أي طاقة.

قم بإنشاء إشارة PWM للتحكم في سطوع المصابيح. يتم ذلك باستخدام عداد الوقت وروتين خدمة المقاطعة الذي يتحكم في مسامير PIC12F617 التي تقوم بتشغيل وإيقاف تشغيل مصابيح LED.

تتلاشى وتتلاشى المصابيح LED والاحتفاظ بها لفترة عشوائية بين 3 و 20 ثانية. إذا كان الوقت العشوائي يساوي 10 ثوانٍ ، سيتحول كلا المصباحين إلى اللون الأزرق لمدة 10 ثوانٍ ، وبعد ذلك يتم استخدام نمط التلاشي والتلاشي العادي باللونين الأحمر والأخضر.

أثناء التشغيل ، ستقيس الموافقة المسبقة عن علم جهد الإمداد باستخدام المحول التناظري الرقمي المدمج (ADC). عندما ينخفض هذا الجهد إلى أقل من 3.0 فولت ، فإنه سيتم إيقاف تشغيل مصابيح LED وسيضع PIC في وضع السكون مرة أخرى. لا يزال بإمكان PIC العمل بشكل جيد عند 3.0 فولت ولكن ليس من الجيد أن يتم تفريغ البطاريات القابلة لإعادة الشحن بالكامل.

كما ذكرنا سابقًا ، يتم إنشاء إشارة PWM باستخدام جهاز توقيت يستخدم روتين خدمة المقاطعة للحفاظ على إشارة PWM ثابتة. يتم التحكم في تلاشي وتلاشي مصابيح LED بما في ذلك وقت تشغيل مصابيح LED بواسطة البرنامج الرئيسي. يستخدم هذا البرنامج الرئيسي علامة مؤقت تبلغ 40 مللي ثانية ، مشتقة من نفس المؤقت الذي ينشئ إشارة PWM.

نظرًا لأنني لم أستخدم أي مكتبات JAL محددة لهذا المشروع هذه المرة ، فقد اضطررت إلى إنشاء مولد عشوائي باستخدام سجل تغيير ردود الفعل الخطي لتوليد العشوائية في الوقت المحدد ووقت الإيقاف العشوائي لمصابيح LED.

الخطوة 5: النتيجة النهائية

يوجد فيديوان يعرضان النتيجة الوسيطة. لا تزال زوجتي بحاجة إلى تغيير المكعبات إلى هدايا فعلية. يعرض أحد مقاطع الفيديو لقطة مقربة للنتيجة حيث يعرضها الفيديو الآخر مع الحاضر الأصلي الذي أدى إلى هذا المشروع.

كما قد تتوقع عندما تعتقد أنك قد انتهيت ، تظهر متطلبات جديدة. كانت زوجتي تطلب ما إذا كان سطوع المصابيح يمكن أن يتغير أيضًا بعد أن يتلاشى. هذا ممكن بالطبع لأنني استخدمت فقط حوالي نصف ذاكرة البرنامج في PIC12F617.

تم إرفاق ملف مصدر JAL وملف Intel Hex لبرمجة الموافقة المسبقة عن علم. إذا كنت مهتمًا باستخدام متحكم الموافقة المسبقة عن علم مع JAL - لغة برمجة تشبه باسكال - قم بزيارة موقع JAL.

استمتع بجعل هذا Instructable ونتطلع إلى ردود أفعالك والنتائج.