УФЛампа - SRO2003: 9 ступеней (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Привет!

Сегодня я представляю вам реализацию светодиодной УФ лампы. Моя жена - дизайнер украшений из полимерной глины, и она часто использует смолу для создания своих творений. В принципе, это классическая смола, которая просто полимеризуется на открытом воздухе, работает хорошо, но достаточно долго, чтобы затвердеть (около 2 дней).. Но недавно она обнаружила смолу, которая полимеризуется под воздействием ультрафиолета. Достаточно на короткое время подвергнуть полимеризованный объект воздействию источника ультрафиолетовых лучей, чтобы смола стала твердой. Когда она заказывала смолу, она не решалась покупать лампу (она стоит недорого…), но я сразу же остановил ее, сказав: У МЕНЯ ЕСТЬ УФ-светодиоды! Я НЕ ЗНАЮ, ЧТО ДЕЛАТЬ, Я МОГУ СДЕЛАТЬ ВАШУ ЛАМПУ !!! (да, я иногда слишком быстро реагирую, когда дело касается электроники…;))

И вот я пытаюсь сделать лампу из того, что есть у меня в дне ящика …

Шаг 1: Обязательства

- Свет, излучаемый лампой, должен быть максимально однородным, лампа должна освещать весь объект, который будет помещен ниже.

- Лампа должна иметь регулируемое время обратного отсчета не менее 1 минуты 30 секунд.

- Лампа должна быть достаточно большой, чтобы покрывать предметы диаметром до 6 см, но не должна быть слишком громоздкой.

- Лампа должна легко перемещаться.

- Лампа должна питаться от «надежного» источника питания (аккумулятор / адаптер).

Шаг 2. Инструменты и электронные компоненты

Компоненты электроники:

- 1 микросхема PIC 16F628A

- 2 кнопки мгновенного переключения

- 2 транзистора BS170

- 1 транзистор 2Н2222

- 2 однозначный цифровой дисплей

- 1 красный светодиод 5мм

- 17 УФ светодиодов 5 мм

- 8 резисторов 150 Ом

- 17 резисторов 68 Ом

- 2 резистора 10 кОм

- 1 резистор 220 Ом

- 1 зуммер

- 2 платы PCB

- обмоточная проволока (например, 30 AWG)

Прочие компоненты:

- 8 проставок

- несколько винтов

- 1 заглушка для трубки из ПВХ (100 мм)

- 1 муфта для трубы ПВХ (100 мм)

- термоусадочные трубки

Инструменты:

- Бур

- паяльник - сварочная проволока

- программатор для ввода кода в Microchip 16F628 (например, PICkit 2)

Я советую вам использовать Microchip MPLAB IDE (бесплатное ПО), если вы хотите изменить код, но вам также понадобится компилятор CCS (условно-бесплатная). Вы также можете использовать другой компилятор, но вам потребуется много изменений в программе. Но я предоставлю вам свой. HEX-файл, чтобы вы могли вставить его прямо в микроконтроллер.

Шаг 3: Схема

Вот схема, созданная с помощью CADENCE Capture CIS Lite. Разъяснение роли компонентов:

- 16F628A: микроконтроллер, который управляет входами / выходами и временем обратного отсчета

- SW1: кнопка установки таймера - SW2: кнопка запуска

- FND1 и FND2: цифровые цифровые дисплеи для индикации времени обратного отсчета.

- U1 и U2: силовые транзисторы для цифровых цифровых дисплеев (мультиплексирование)

- Q1: силовой транзистор для питания ультрафиолетовых светодиодов

- от D2 до D18: УФ-светодиоды

- D1: светодиодный индикатор состояния, загорается при включении УФ-светодиодов

- LS1: зуммер, который издает звук, когда обратный отсчет закончился

Шаг 4: Расчеты и прототипирование на макетной плате

Соберем компоненты на макетной плате по схеме выше и запрограммируем микроконтроллер!

Перед тем, как собрать всю систему, я разделил систему на несколько частей: - часть для УФ светодиодов

- часть для управления дисплеем

- часть для управления кнопками и световыми / звуковыми индикаторами

Для каждой детали я рассчитал значения различных компонентов, а затем проверил их правильную работу на макете.

Часть УФ-светодиодов: светодиоды подключаются к Vcc (+ 5V) на своих анодах через резисторы и подключаются к GND на своих катодах через транзистор Q1 (2N2222).

Для этой части просто необходимо рассчитать базовый резистор, необходимый для того, чтобы транзистор имел ток, достаточный для его правильного насыщения. Я решил снабдить УФ светодиоды током 20 мА для каждого из них. Имеется 17 светодиодов, поэтому общий ток 17 * 20 мА = 340 мА будет проходить через транзистор от коллектора к эмиттеру.

Вот различные полезные значения из технической документации для проведения расчетов: Betamin = 30 Vcesat = 1V (приблизительно…) Vbesat = 0,6V

Зная значение тока на коллекторе транзистора и токе Бетамина, мы можем вывести из него минимальный ток, который должен иметься на базе транзистора, чтобы он был насыщен: Ibmin = Ic / Betamin Ibmin = 340 мА / 30 Ibmin = 11,33 мА

Возьмем коэффициент К = 2, чтобы убедиться, что транзистор насыщен:

Ибсат = Ибмин * 2

Ibsat = 22,33 мА

Теперь рассчитаем номинал базового резистора для транзистора:

Rb = (Vcc-Vbesat) / Ibsat

Rb = (5-0,6) / 22,33 мА

Rb = 200 Ом

Я выбираю стандартное значение из серии E12: Rb = 220 Ом В принципе мне следовало выбрать резистор с нормализованным значением, равным или ниже 200 Ом, но у меня больше не было большого выбора значений для резисторов, поэтому я выбрал ближайший ценить.

Часть управления дисплеем:

Расчет токоограничивающего резистора для сегментов дисплея:

Вот различные полезные значения из технической документации (цифровой дисплей и транзистор BS170) для проведения расчетов:

Vf = 2 В

Если = 20 мА

Расчет текущего предельного значения:

R = Vcc-Vf / Если

R = 5-2 / 20 мА

R = 150 Ом

Выбираю стандартное значение из серии Е12: R = 150 Ом

Управление мультиплексированием:

Я решил использовать технику мультиплексного отображения, чтобы ограничить количество проводов, необходимых для управления символами на дисплеях. Есть дисплей, который соответствует разряду десятков, и другой дисплей, который соответствует разряду единиц. Эту технику довольно просто реализовать, вот как она работает (например: отображение числа 27)

1 - микроконтроллер отправляет сигналы на 7 выходов, соответствующие символу, который будет отображаться для разряда десятков (цифра 2) 2 - микроконтроллер активирует транзистор, который подает сигнал на дисплей, соответствующий десяткам 3 - проходит задержка 2 мс 4 - микроконтроллер деактивирует транзистор, который обеспечивает отображение, которое соответствует десяткам 5 - микроконтроллер посылает сигналы на 7 выходов, соответствующие символу, который будет отображаться для цифры единиц (цифра 7) 6 - микроконтроллер активирует транзистор, который питает дисплей соответствующих единицам 7 - истекает задержка 2 мс 8 - микроконтроллер отключает транзистор, который обеспечивает отображение соответствующих единиц

И эта последовательность очень быстро повторяется в цикле, так что человеческий глаз не улавливает момент, когда один из дисплеев выключен.

Нажимные кнопки и световые / звуковые индикаторы входят в состав:

Для этой части очень мало аппаратного тестирования и еще меньше расчетов.

Подсчитано, что сопротивление ограничения тока для светодиода состояния: R = Vcc-Vf / If R = 5-2 / 20 мА R = 150 Ом

Выбираю стандартное значение из серии Е12: R = 150 Ом

Что касается кнопок, я просто проверил, могу ли я обнаруживать нажатие благодаря микроконтроллеру и увеличивал количество нажатий на дисплеях. Я также проверил активацию зуммера, чтобы убедиться, что он работает правильно.

Посмотрим, как со всем этим справится программа…

Шаг 5: Программа

Программа написана на языке C с помощью MPLAB IDE, а код компилируется с помощью CCS C Compiler.

Код полностью прокомментирован и довольно прост для понимания. Я разрешаю вам загружать исходники, если вы хотите узнать, как он работает, или если вы хотите его изменить.

Единственное, что немного сложновато - это, пожалуй, управление обратным отсчетом таймером микроконтроллера, я постараюсь достаточно быстро объяснить принцип:

Специальная функция вызывается микроконтроллером каждые 2 мс, это функция, называемая в программе RTCC_isr (). Эта функция управляет мультиплексированием дисплея, а также управлением обратным отсчетом. Каждые 2 мс дисплеи обновляются, как описано выше, и в то же время функция TimeManagment также вызывается каждые 2 мс и управляет значением обратного отсчета.

В основном цикле программы есть просто управление кнопками, именно в этой функции есть установка значения обратного отсчета и кнопка для запуска свечения УФ-светодиодов и обратного отсчета.

См. Ниже zip-файл проекта MPLAB:

Шаг 6: Пайка и сборка

Я распределил всю систему на 2 платах: одна плата поддерживает сопротивление УФ-светодиодов, а другая - все остальные компоненты. Затем я добавил разделители, чтобы наложить карты. Самым сложным было спаять все соединения верхней платы, особенно из-за дисплеев, требующих большого количества проводов, даже с системой мультиплексирования …

Я закрепил соединения и провод термоклеем и термоусаживающейся оболочкой, чтобы получить максимально чистый результат.

Затем я сделал отметки на крышке из ПВХ, чтобы как можно лучше распределить светодиоды и получить максимально равномерный свет. Затем я просверлил отверстия диаметром светодиодов, на фотографиях видно, что в центре больше светодиодов, это нормально, потому что лампа в основном будет использоваться для излучения света на небольшие объекты.

(На фотографиях презентации в начале проекта видно, что трубка ПВХ не окрашена, как колпачок, это нормально, моя жена сама хочет ее украсить… если когда-нибудь у меня появятся фотографии, я их добавлю!)

И, наконец, я припаял гнездовой USB-разъем, чтобы можно было питать лампу от зарядного устройства для мобильного телефона или, например, от внешнего аккумулятора (через штекерный кабель, который у меня был дома …)

Во время реализации я сделал много снимков, и они довольно "говорящие".

Шаг 7: Схема работы системы

Вот схема работы системы, а не программы. Это какое-то мини-руководство пользователя. Я прикрепил PDF-файл схемы.

Шаг 8: видео

Шаг 9: Заключение

Это конец этого проекта, который я бы назвал «oportunist», на самом деле я сделал этот проект для того, чтобы удовлетворить насущную потребность, поэтому я сделал это с оборудованием для восстановления, которое у меня уже было, но я, тем не менее, очень горжусь конечным результатом, особенно довольно чистый эстетический аспект, который мне удалось получить.

Я не знаю, будет ли мой стиль письма правильным, потому что я частично использую автоматический переводчик, чтобы работать быстрее, и, поскольку я изначально не говорю по-английски, я думаю, что некоторые предложения, вероятно, будут странными для людей, прекрасно пишущих по-английски. Так что спасибо переводчику DeepL за его помощь;)

Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии по поводу этого проекта, дайте мне знать!