Чайный светлый клон: 5 шагов (с изображениями)

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

В этом руководстве я более подробно расскажу о пути, ведущем к этому проекту, и о том, как я получил результат, поэтому для этого потребуется немного больше чтения.

Дома у нас есть несколько электронных чайных лампочек, от Philips, которые можно заряжать без проводов. Я сделал инструкции, прежде чем относиться к этой теме, см. Монитор заряда Tea Light.

Через некоторое время эти чайные свечи перестают работать, потому что перезаряжаемый аккумулятор выходит из строя. Есть два варианта решения этой проблемы:

1. Вы выбрасываете чайный свет и покупаете новый
2. Вы заменяете аккумулятор

Я попробовал второй вариант. Видео на последнем шаге данного руководства показывает, как это можно сделать. В этом видео также показано, как Philips на протяжении многих лет модернизировал эти чайные свечи, делая их дешевле в производстве, но, к сожалению, сокращая срок их службы. Кроме того, я заметил, что с последними более дешевыми конструкциями трудно включать и выключать чайную лампу. Для этого он используется в качестве переключателя наклона, но, видимо, они не всегда работают очень хорошо.

Когда я заменил аккумулятор в первый раз, чайная лампа не работала. Я начал думать, что, может быть, в чайной лампе есть какой-то счетчик, чтобы видеть, как часто она используется, а затем никогда не включается снова. Это было причиной для начала этого проекта, так как я хотел чайную лампу, которая работала бы вечно, разумеется, время от времени заменяя перезаряжаемую батарею.

Я должен признать, что мои плохие мысли были ошибочными, после того, как вы заменили батарею - даже когда она заряжена - вам нужно очень быстро вставить чайную лампу в зарядное устройство, чтобы она снова заработала. Я не знаю, почему это так, но это нужно сделать, чтобы заварить чай.

Во всяком случае, я уже начал делать свою собственную чайную лампу, которая будет вести себя так же, как чайная лампа Philips. Я проанализировал электронику и образец, который Philips использует для создания красивого эффекта свечи. Первоначальная электроника была немного сложнее, чем я ожидал, поэтому я решил сделать свой собственный более простой дизайн. Я смог выяснить модель эффекта свечи, проанализировав ее на осциллографе. Добавлены скриншоты части этого паттерна. Низкий сигнал означает, что светодиод горит.

Как я уже сказал, мой дизайн стал проще, чем дизайн Philips, и он делает то, что ему нужно. Я повторно использовал корпус, светодиоды, переключатель наклона и катушку от чайной свечи, которая больше не работала, и создал свою собственную версию с PIC12F615, используя язык программирования JAL для управления устройством.

Шаг 1: анализ оригинального чайного света

Прежде чем можно было сделать клон, мне нужно было выяснить, как работает оригинальная чайная лампа, но я смог понять это только отчасти, потому что это было сложнее, чем я первоначально думал.

Измерения показали следующее:

• Свечной паттерн является псевдослучайным, поскольку он повторяется через некоторое время, когда только верхний из двух светодиодов меняет яркость. Нижний светодиод горит постоянно. Посмотрите видео о том, как это работает
• В чайной лампе используются два светодиода высокой яркости с током около 7 мА на каждый светодиод.
• Устройство отключается при падении напряжения аккумулятора ниже 2,1 В.
• В зависимости от конструкции (см. Видео в последнем шаге данного руководства) NiMH аккумулятор заряжается током от 11 мА до 37 мА.

Шаг 2: создание клона

На схеме вы видите, как я спроектировал клон. Можно выделить следующие части:

• Выпрямительный мост на четырех диодах Шоттки 1N5818. Причина использования этого типа диодов заключается в низком падении напряжения. Этот мост преобразует переменное напряжение с катушки в постоянное напряжение для устройства.
• Конденсатор С1. Это не кажется важным, но этот конденсатор приводит в резонанс зарядную катушку, что приводит к сильным колебаниям напряжения. Без этого конденсатора катушка не вырабатывала бы достаточно энергии для устройства. На двух снимках экрана с осциллографа вы видите выходное напряжение катушки, когда она помещена в зарядное устройство без (одиночный пик) и с (синусоидальный сигнал) конденсатора.
• Стабилитрон D5 со значением 5V1 кажется немного странным в этой конструкции, поскольку напряжение питания не превышает 2,5 В из-за двух никель-металлгидридных батарей. Однако, если срок службы этих аккумуляторов подходит к концу, их напряжение возрастает, и пики напряжения от зарядной катушки станут выше максимального напряжения, которое может выдержать PIC - а это 5,5 В - поэтому стабилитрон отсекает эти пики, защищая ПОС в этой ситуации.
• Переключатель наклона подключен к контакту прерывания PIC. Это гарантирует, что PIC выйдет из спящего режима после выключения питания.
• PIC управляет двумя светодиодами непосредственно с двух своих портов.

В этой конструкции зарядный ток аккумуляторов составляет около 17 мА при установке в беспроводное зарядное устройство. Аккумуляторы имеют емкость 300 мАч. Батарея этого типа полностью заряжается при зарядке в течение 14 часов током 1/10 от емкости, то есть в данном случае 30 мА. Это означает, что устройство никогда не будет полностью заряжено, если оно не будет заряжено дважды. В видеоролике о замене батареи в конце этой инструкции вы также видите, что Philips использует аккумуляторные батареи емкостью 160 мАч в своих последних разработках.

На видео вы можете увидеть работу оригинальной чайной свечи и клона. Вы видите, какой из них является оригиналом, а какой - клоном?

Шаг 3. Необходимые компоненты и создание клона

Для этого проекта вам понадобятся следующие компоненты:

• Кусок макета
• Микроконтроллер PIC 12F615
• 8-контактный разъем IC
• Диоды: 4 * 1N5819, 1 * BZX85C5V1
• 2 керамических конденсатора по 100 нФ
• Резисторы: 1 * 1МОм, 2 * 56 Ом
• Яркий светодиод высотой 2 * 3 мм (от старой чайной лампочки)
• Переключатель наклона (от старой чайной свечи)
• Зарядная катушка от старой чайной свечи
• Корпус из старой чайной свечи

См. Схему соединения компонентов в предыдущем разделе.

Поскольку в конструкции не используются компоненты SMD, ей требуется больше места, чем в исходной версии. Из-за этого макет обрезан таким образом, чтобы на нем было больше места по бокам. Это работает, только если у вас есть свет для полдника. Существуют также уменьшенные версии (см. Видео в последнем шаге этого руководства), но дизайн не подойдет, если вы не соберете его с компонентами SMD.

На фотографиях вы видите, как было построено устройство. Обратите внимание, что верхний светодиод установлен на стороне пайки макетной платы, чтобы его можно было разместить поверх другого светодиода.

Шаг 4: Программное обеспечение

Как уже упоминалось, программное обеспечение написано для PIC12F615 с использованием языка программирования JAL.

Первоначально PIC будет находиться в спящем режиме при первом включении, практически не потребляя энергии в этом состоянии.

Программа выполняет следующие задачи:

• Когда устройство перевернуто, переключатель наклона соприкасается с землей, что выводит PIC из спящего режима.
• После пробуждения нижний светодиод будет включен, а верхний светодиод будет использовать клонированный образец свечи Philips для изменения яркости светодиода.
• Во время работы PIC будет измерять напряжение питания с помощью своего встроенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Когда это напряжение упадет ниже 2,1 В, светодиоды погаснут, и PIC перейдет в спящий режим. PIC все еще может нормально работать при 2,1 В, но полностью разряжать аккумуляторные батареи нехорошо.

Есть разница в том, как ведет себя оригинальный чайный светильник по сравнению с клоном. Когда напряжение батареи упадет ниже 2,1 В, оригинальная чайная лампочка не включится, пока устройство не будет снова заряжено, поэтому кажется, что он измеряет напряжение питания при включении. Клон, однако, будет измерять напряжение питания после того, как станет активным. Это означает, что при напряжении питания ниже 2,1 В светодиоды будут работать в течение короткого времени, после чего устройство снова перейдет в спящий режим.

Есть еще один момент, который я не понял. Когда батареи выходят из строя, оригинальный чайный светильник больше не будет включаться, даже если напряжение питания аккумулятора будет достаточным (причина моих первоначальных плохих мыслей об устройстве, помните?). Может быть, он помнит, что батареи испортились, измерив высокое напряжение батареи. В клоне этого не сделано. Даже если батареи вышли из строя и напряжение питания повысилось - защищенное стабилитроном - устройство будет работать, но из-за плохой батареи время работы сокращается.

Исходный файл JAL и файл Intel Hex для программирования PIC прилагаются. Если вы заинтересованы в использовании микроконтроллера PIC с JAL - языком программирования, подобным Pascal, - посетите веб-сайт JAL.

Шаг 5: Замена аккумуляторных батарей

Если вы не хотите создавать клон, а хотите только заменить батарею, посмотрите это видео. Это также показывает, как оригинальная конструкция чайной свечи была упрощена, что, к сожалению, привело к более короткому сроку службы продукта.

Как упоминалось ранее, последняя простая конструкция, похоже, имеет еще одну проблему, поскольку эти чайные свечи очень трудно включить или выключить. Сначала я подумал, что это из-за плохого переключателя наклона, но после повторного использования этого переключателя в клоне все работало нормально. Так что клонирование в конце концов может быть хорошим вариантом.

Получайте удовольствие, создавая свой собственный проект и с нетерпением жду вашей реакции.