Valguse vilkumise detektor: 3 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Mind on alati paelunud see, et elektroonika käib meiega kaasas. See on lihtsalt igal pool. Kui me räägime valgusallikatest (mitte looduslikest, nagu tähed), peame arvestama mitmete parameetritega: heledus, värv ja juhul, kui tegemist on arvutiekraaniga, pildikvaliteet.

Elektroonilise valgusallika valguse või heleduse visuaalset tajumist saab reguleerida mitmel viisil, kui kõige populaarsem on impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) abil - Lihtsalt lülitage seade väga kiiresti sisse ja välja, nii et mööduvad tunduvad inimsilmale "nähtamatud". Kuid nagu tundub, pole see inimese silmadele pikaajaliseks kasutamiseks liiga hea.

Kui võtame näiteks sülearvuti ekraani ja vähendame selle heledust - see võib tunduda tumedam, kuid ekraanil toimub palju muudatusi - vilgub. (Rohkem näiteid selle kohta leiate siit)

Mind inspireeris selle YouTube'i video idee suuresti, selle selgitus ja lihtsus on lihtsalt kohutavad. Lihtsate riiuliseadmete ühendamisega on võimalik ehitada täiesti kaasaskantav virvendustuvastusseade.

Seade, mida me ehitame, on valgusallika värelev detektor, mis kasutab valgusallikana väikest päikesepatarei ja koosneb järgmistest plokkidest:

1. Väike päikesepaneel
2. Integreeritud helivõimendi
3. Kõlar
4. Pistik kõrvaklappide ühendamiseks, kui tahame suurema tundlikkusega testida
5. Toiteallikana laetav liitium-ioon aku
6. C-tüüpi USB-pistik laadimisühenduse jaoks
7. Toite LED -indikaator

Tarvikud

Elektroonilised osad

• Integreeritud helivõimendi
• 8 oomi kõlar
• 3,7 V 850 mAh liitium-ioon aku
• 3,5 mm helipistik
• Mini polükristalliline päikesepatarei
• TP4056 - Li -Ion laadimislaud
• RGB LED (TH pakett)

• 2 x 330 oomi takistit (TH pakett)

Mehaanilised komponendid

• Potentsiomeetri nupp
• 3D-prinditud korpus (võib kasutada valikulist riiuliprojekti)
• 4 x 5 mm läbimõõduga kruvid

Instrumendid

• Jootekolb
• Kuum liimipüstol
• Phillipsi kruvikeeraja
• Ühe südamikuga traat
• 3D -printer (valikuline)
• Tang
• Pintsetid
• Lõikur

1. samm: toimimise teooria

Nagu sissejuhatuses mainitud, on PWM -i põhjustatud virvendus. Vikipeedia andmetel suudab inimese silm tabada kuni 12 kaadrit sekundis. Kui kaadrisagedus ületab seda arvu, loetakse see inimese nägemise liikumiseks. Seega, kui täheldatakse objekti kiiret muutumist, näeme eraldatud kaadrite järjestuse asemel selle keskmist intensiivsust. PWM -i idee tuum on heleduse juhtimisahelates: Kuna näeme ainult keskmist intensiivsust, mis on suurem kui 12 kaadrit sekundis (jällegi, vastavalt Vikipeediale), saame hõlpsalt reguleerida valgusallika toite heledust (töötsüklit) muutuvad ajaperioodid, kui valgus on sisse või välja lülitatud (PWM -i kohta rohkem), kus lülitamise sagedus on konstantne ja palju suurem kui 12 Hz.

See projekt kirjeldab seadet, mille helitugevus ja -sagedus on proportsionaalsed PWM -i põhjustatud virvendava müraga.

Mini polükristallpaneel

Nende seadmete peamine eesmärk on muuta valgusallikast saadud energia elektrienergiaks, mida saab hõlpsasti koguda. Selle aku üks peamisi omadusi on see, et kui valgusallikas ei taga stabiilset püsivat intensiivsust ja muutub aja jooksul, toimuvad samad muutused ka selle paneeli väljundpinges. Niisiis, me avastame selle - intensiivsuse muutused aja jooksul

Helivõimendi

Päikesepaneelist toodetud väljund on proportsionaalne keskmise intensiivsustasemega (DC) koos intensiivsuse muutumisega aja jooksul (AC). Oleme huvitatud ainult vahelduvpinge tuvastamisest ja lihtsaim viis selle saavutamiseks - ühendage helisüsteem. Selles konstruktsioonis kasutatav helivõimendi on ühe toitega trükkplaat, millel on mõlemal küljel alalisvoolu blokeerivad kondensaatorid, nii sisend kui ka väljund. Niisiis, päikesepaneeli väljund on ühendatud otse helivõimendiga. Selles disainis kasutusel oleval võimendil on juba sisseehitatud ON/OFF lülitiga potentsiomeeter, seega saate täielikult kontrollida seadme võimsust ja kõlari helitugevust.

Li-Ion akuhaldus

Sellele projektile lisati TP4056 liitium-ioon akulaadija ahel, et muuta seade kaasaskantavaks ja laetavaks. USB-C pistik toimib laadija sisendina ja kasutatud aku on 850 mAh, 3,7 V, mis on piisav eesmärkidel, mida peame selle seadmega jätkama. Aku pinge toimib helivõimendi, seega kogu seadme peamise toiteallikana.

Kõlar kui süsteemi väljund

Kõlar mängib seadmes peamist rolli. Valisin suhteliselt väikese suurusega, kindlalt kinnitatud korpusele, nii et ma kuuleksin ka madalamaid sagedusi. Nagu eespool mainitud, saab kõlarite sagedust ja helitugevust määratleda järgmiselt.

f (kõlar) = f (vahelduvvool päikesepaneelilt) [Hz]

P (kõlar) = K*I (päikesepaneelilt tuleva vahelduvvoolu signaali intensiivsuse tipp-tipp) [W]

K - on mahu koefitsient

Helipistik

3,5 mm pistikut kasutatakse juhul, kui tahame kõrvaklappe ühendada. Selles seadmes on pistikul ühenduse tuvastamise tihvt, mis eraldatakse signaalipistikust, kui helipistik on ühendatud. See on loodud selliselt, et see tooks väljundi ühele teele - kõlarile või kõrvaklappidele.

RGB LED

Siin on LED kahekordne - see süttib seadme laadimisel või seadme sisselülitamisel.

2. samm: ümbris - disain ja trükkimine

3D -printer on suurepärane tööriist kohandatud korpuste ja ümbriste jaoks. Selle projekti ümbrisel on väga lihtne struktuur, millel on mõned ühised omadused. Laiendame seda samm-sammult:

Ettevalmistus ja FreeCAD

Korpus kujundati FreeCADis (projektifail on allalaadimiseks saadaval selle sammu allservas), kus esmalt konstrueeriti seadme korpus ja tahke kate ehitati keha suhtes eraldi osana. Pärast seadme projekteerimist tuleb see eksportida eraldi korpuse ja kaanena.

Mini päikesepaneel on paigaldatud kindla suurusega ala kattele, kus väljalõikepiirkond on mõeldud juhtmete jaoks. Mõlemal küljel saadaval kasutajaliides: USB -väljalülitus ja LED | Pistik | Potentsiomeetri augud. Kõlaril on oma spetsiaalne ala, mis sisaldab korpuse põhjas auke. Aku on kõlari kõrval, iga osa jaoks on koht, seega ei pea me seadme kokkupanekul pettuma.

Viilutamine ja Ultimaker Cura

Kuna meil on STL-failid, saame jätkata G-koodi teisendamise protsessiga. Selleks on palju meetodeid, jätan siia printimise peamised parameetrid:

• Tarkvara: Ultimaker Cura 4.4
• Kihi kõrgus: 0,18 mm
• Seina paksus: 1,2 mm
• Ülemise/alumise kihi arv: 3
• Täidis: 20%
• Düüs: 0,4 mm, 215*C
• Voodi: klaas, 60*C
• Toetus: Jah, 15%

Samm: jootmine ja kokkupanek

Jootmine

Kui 3D -printer on meie korpuse printimisega hõivatud, katkem jootmisprotsessi. Nagu skeemidelt näete, on see lihtsustatud miinimumini - see on põhjus, miks kõik osad, mille me kinnitame, on saadaval sõltumatute integreeritud plokkidena. Noh, jada on järgmine:

1. Liitium-ioonakude klemmide jootmine TP4056 BAT+ ja BAT- kontaktidele
2. TP4056 VO+ ja VO- jootmine helivõimendi VCC ja GND klemmidele
3. Väikese päikesepaneeli klemmi "+" jootmine helivõimendi VIN-ile (kas L või R) ja "-" helivõimendi maandusele
4. Kahevärvilise või RGB LED-i kinnitamine kahele 220R takistile, millel on korralik isolatsioon
5. Esimese LED -anoodi jootmine helivõimendi lülitusklemmile (Ühendus tuleb teha lüliti klemmiga). Soovitame tungivalt kontrollida, milline lüliti terminal PCB alumisel küljel on ühendatud VCC -ga - see, mis pole, on meie valik
6. Teine LED -anood tuleks joota kahe SMD LED -i anoodile - neil on ühine anoodühendus
7. LED -katoodide jootmine helivõimendi GROUND
8. Jootke kõlari klemmid helivõimendi väljundisse (veenduge, et olete valinud sama kanali sisendis, VASAK või PAREM)
9. Kõlari väljalülitamiseks jootke 3,5 mm stereopistikupesad, mis takistavad voolu läbi kõlari.
10. Selleks, et kõrvaklapid tekitaksid heli mõlemal küljel - L ja R, lühendage eelmises etapis kirjeldatud klemmid koos.

Kokkupanek

Pärast korpuse printimist on soovitatav osade kaupa kokku panna, võttes arvesse osa kõrgust:

1. Raami valmistamine kuumast liimist vastavalt kaane sisemisele ümbermõõdule ja päikesepaneeli paigutamine sinna
2. Potentsiomeetri kinnitamine mutri ja seibiga vastasküljel
3. Kõlar liimimine kuuma liimiga
4. Aku liimimine kuuma liimiga
5. 3,5 mm pistiku liimimine kuuma liimiga
6. Aku liimimine… kuuma liimiga
7. Liimimine TP4056 USB -ga, mis näitab kuuma liimiga väljapoole oma eralduspiirkonda
8. Potentsiomeetrile nupu panemine
9. Katte ja korpuse kinnitamine nelja kruviga

Testimine

Meie seade on seadistatud ja kasutamiseks valmis! Seadme nõuetekohaseks kontrollimiseks on vaja leida valgusallikas, mis võib pakkuda alternatiivset intensiivsust. Soovitan kasutada IR -kaugjuhtimispulti, kuna see pakub vahelduvat intensiivsust, mille sagedus on inimese kuulmisribalaiuse piirkonnas [20Hz: 20KHz].

Ärge unustage kodus kõiki oma valgusallikaid testida.

Täname lugemise eest!:)