Создайте бинарное светодиодное украшение в виде сердца (Blinkenheart): 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Это моя первая инструкция, так что обязательно отправьте мне отзыв. Если я смогу сделать не ужасную схему, я добавлю ее сюда.

Я только начинаю изучать основы электроники, и подруга хотела подарить своему жениху что-то особенное на день святого Валентина. Идеальное время! Итак, я составил список запчастей, дождался их прибытия и начал сборку. Устройство состоит из 32 красных светодиодов, схемы таймера 555 и двоичного счетчика, а также множества вспомогательных компонентов и некоторой нестандартной проводки. Это был мой первый крупный проект в области электроники, и я, безусловно, многому из него научился. Конечно, если бы я уже знал все, что я узнал, я, возможно, не очень хотел бы начать это … Это заняло у меня намного больше времени, чем я ожидал, но я не жалею об этом. Если у меня есть причина делать это в более крупном масштабе, я серьезно думаю о сборных платах. Конечным результатом является матрица из 32 светодиодов, которые по частям образуют сердце и, надеюсь, станут красивым украшением рабочего стола.

Шаг 1: Список деталей

Первым шагом для меня было создание прототипа небольших частей проекта на макете. Я использовал онлайн-калькулятор по адресу https://freespace.virgin.net/matt.waite/resource/handy/pinouts/555/index.htm, чтобы определить значения для моего таймера, и использовал закон Ома, чтобы определить, какие резисторы мне понадобятся. батарея не разряжается слишком быстро и не перегорает светодиоды. Я купил почти все у Mouser (тумблер был от Radio Shack), поэтому у меня есть все номера деталей, если кто-то захочет, я отправлю их здесь, но они должны быть доступны где угодно. Резисторы в секции Display частично предназначены для ограничения тока, а частично - для удобства. Я, возможно, сошел с ума, если бы мне пришлось разрезать и отрезать столько проводов. Сделайте себе одолжение и не покупайте комплект из 7 DIP-переключателей и всего того, что вы собираетесь быть умным, разрезать их на части и утилизировать 4 отдельных элемента переключателя от них… Купите тумблерный или кнопочный переключатель и держите подальше седые волосы и преждевременное облысение. Меня немного раздражала стоимость прототипной платы по сравнению с другими компонентами, но меня впечатлило качество, поэтому я почувствовал себя лучше о обмене на него наличной стоимости сэндвича из фаст-фуда.:-) Вот список деталей: Макетная плата (для прототипирования) Паяльник (20W-40W) Стандартный припой с канифольным сердечником Резак / инструмент для снятия изоляции Диагональный резак Проволока калибра 18-20 для прототипирования и окончательного строительства 3M / Nexcare Micropore (tm) Хирургическая лента, нежная бумажная лента, малярная лента, клейкая лента или ваш любимый ненавязчивый клей Большое количество свободного времени и терпения - Платформа: 1x стандартная 0,100-дюймовая предварительно просверленная плата - Секция таймера / триггера: 1x микросхема таймера 555 1x керамический конденсатор 0,01 мкФ 2x резистор 1 кОм 1/4 Вт 1x Электролитический конденсатор 470 мкФ - Секция двоичного счетчика: 1x SN74HC590AN или аналогичный двоичный счетчик - Дисплей: 32x красных матовых светодиода, размер T1 3/4 (5 мм) 8x 2N3904 NPN транзистор или аналогичный малосигнальный транзистор 8x 56 Ом 1/2 Вт резистор 8x 82 Ом 1 Резистор / 2 Вт - Питание: 1x 4 батарейный отсек AAA 1x 100 мкФ электролитический конденсатор 1x тумблер на печатной плате или кнопка с фиксацией

Шаг 2: Прототип ступени 555 и двоичного счетчика

Я проверил таблицы данных для обоих своих чипов, а затем приступил к подключению тестовой схемы, просто чтобы убедиться, что все делаю правильно. Выбранные мной значения заставляют 555 срабатывать немного чаще, чем один раз в секунду. Это должно приводить к заполнению и переполнению двоичного счетчика примерно каждые 4 минуты. 555 распиновка (пронумерована против часовой стрелки, начиная с верхнего левого угла относительно углубления или ключа): контакт 1: заземление / заземляющий контакт 2: триггерный контакт 3: выходной контакт 4: сбросной контакт 5: контрольный контакт 6: Threshholdpin 7: Dischargepin 8: Vcc (напряжение питания) Подключите резистор 1K между контактами 8 и 7, а другой - между 7 и 6. Подключите электролитический провод емкостью 470 мкФ между контактами 1 и 2, убедившись, что отрицательная сторона подключена к заземлению / земле. (вывод 1). Подключите 0,01 мкФ между землей и контактом 5 (управление). Подключите запасной светодиод к контакту 3, подключите положительный вывод аккумулятора к контакту 8, а отрицательный - к контакту 1. Подключите контакт 8 к контакту 4, а затем контакт 6 к контакту 2. Это устанавливает нестабильную работу цепи 555. Проверьте что светодиод мигает так быстро, как вы думаете. Этот импульс будет использоваться для запуска нашего двоичного счетчика на следующем шаге. Видео очень хорошо показывает, как двоичный счетчик запускается по фронту. Http://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/555.htm содержит хорошее описание различных контактов и их функций., добавьте каскад двоичного счетчика. Выходной импульс от вывода 3 микросхемы 555 будет подключаться к выводу 11 этой микросхемы для увеличения счетчика. Вы захотите свериться с таблицей данных для вашего конкретного чипа, но для этого, SN74HC590AN, мне пришлось соединить часы счетчика и часы регистра вместе. Есть способы использования этого чипа, которые включают изменение внутреннего счетчика, но не отображаемого счетчика, что интересно с точки зрения вычислений, но не очень актуально для этого проекта. Контакт 12 (включение инвертированного счета) и контакт 14 (разрешение инвертированного выхода) были подключены к земле, а контакт 10 (инвертированный общий сброс / сброс часов) был подключен к источнику питания. Не оставляйте его подключенным слишком долго, поскольку мы этого не делаем. t иметь какие-либо токоограничивающие резисторы. Это, и вы захотите перейти к следующим шагам!

Шаг 3: Сделайте примерный план размещения компонентов

Прежде чем я что-либо начал, я поместил светодиоды на макетную плату, чтобы убедиться, что я не сошел с ума, и 32 светодиода действительно поместятся на плате в красивом порядке. Я решил, что отрицательные выводы лучше всего подойдут снаружи, чтобы я мог легко соединить их вместе, образуя общий катод для моего дисплея. Я не думаю, что это сработало бы слишком хорошо, если бы я расположил отрицательные выводы ближе к внутренней части устройства.

Я не был уверен, что схема управления подойдет, так как я думал, что 32 светодиода - это много, но все получилось. Электромонтаж, как вы увидите позже, оказывается самой трудоемкой частью проекта.

Шаг 4: Поместите 555, двоичный счетчик и транзисторы

Здесь пригодится бумажная лента или другой клей. После того, как вы разместили свои компоненты, приклейте их к макетной плате и переверните, чтобы спаять компоненты вместе. Четкое представление о том, каким должен быть макет, определенно поможет, или вы могли бы, как я, взорвать его, молясь, чтобы все подошло.

Я согнул выводы обоих чипов так, чтобы они были на одном уровне с макетной платой, насколько это было возможно. Если вы хотите быть более умным в дизайне, чем я, вы можете использовать гнезда для микросхем, но конструкция должна быть значительно изменена, если вам нужен легкий доступ для замены микросхем в случае их выхода из строя. Белые провода на картинке - это выход (555, слева) и триггер (счетчик, справа). Если бы я планировал немного дальше вперед, они были бы одним проводом. После того, как обе микросхемы будут на месте, добавьте к двоичному счетчику резисторы ограничения тока. Это не является технически необходимым, но я, безусловно, оценил наличие прочных готовых проводов, которые мне не пришлось разрезать или зачищать. Вы тоже захотите записать их. Мне повезло, я поменял расположение выводов на концах по всей плате, чтобы иметь некоторую надежду подобрать транзисторы. После того, как они будут размещены, закрепите их лентой и припаяйте к контактам счетчика и основаниям соответствующих транзисторов. Не используйте слишком много тепла слишком долго, иначе вы поджарите микросхему, транзистор или и то, и другое. После подключения первого набора резисторов добавить второй набор, изоленту, припаять. Они будут подключены к коллекторам транзисторов и обеспечивать большую часть питания наших светодиодов. Резисторы на 56 Ом из двоичного счетчика будут подключены к базе транзисторов, которые будут находиться под другим набором резисторов, на этот раз 82 Ом, которые будут подключены непосредственно к источнику питания и в наши светодиоды. Это будет выглядеть не очень красиво. Эта конкретная микросхема двоичного счетчика может обеспечить ток, достаточный для освещения 8 светодиодов по 20 мА, но, поскольку я собирался запустить 32 параллельных набора по 4, я решил использовать транзисторы. К тому же транзисторы аккуратные!

Шаг 5: Подготовьте светодиоды к подключению

А вот и самая трудоемкая часть проекта. Установить светодиоды в нужное положение не так уж сложно, но спаять их все вместе правильным способом, не допуская короткого замыкания и не испорченного предыдущей пайки, - довольно деликатная задача. Прямо сейчас мне хотелось, чтобы у меня было еще несколько недель для этого проекта и, возможно, несколько готовых двусторонних печатных плат.

На этом этапе не нужно много умственного труда, но работы много. Сначала расположите светодиоды по желаемой схеме и решите, какие из них вы хотите, чтобы они срабатывали одновременно. В этом случае я выбираю группы из 4 штук, которые будут активироваться одним и тем же булавкой, начиная сверху и снизу и продолжая от краев к бокам. После того, как вы разместите их все в нужном месте, приклейте их к доске любым клеем. Переверните доску и начните испытание. Рекомендуется остановить и проверить отдельные светодиоды или группы светодиодов, чтобы убедиться, что они все еще работают. Такой способ строительства не ведет к простому ремонту. Я расположил все отрицательные выводы так, чтобы они проходили по внешней стороне формы, а затем положил положительные выводы плоско, где мог, а остальные согнул в виде лестницы. Чтобы сделать зазоры в изоляции посередине проводов, я согнул провод и аккуратно отрезал изоляцию на конце изгиба, затем согнул в другую сторону и снова осторожно проделал. НЕСКОЛЬКО ЧАСОВ СПУСТЯ… Я закончил. После всего этого обязательно подключите соответствующие выводы для групп светодиодов к соответствующим выводам эмиттера транзисторов. 0-7 расположены слева направо на стороне компонентов, поэтому просто проткните их и припаяйте. Лента здесь тоже помогает. Изображения должны рассказать вам все, что вам нужно знать об этом трудоемком этапе …

Шаг 6: Подключите питание и в целом завершите работу

Что ж, это заняло больше времени, чем должно было … но это сделано сейчас, и последние шаги не за горами! Большая группа резисторов, которые подключены к соответствующим коллекторам транзисторов, будут подключены к положительному источнику питания вместе с обе фишки. Чтобы сделать схему, нам также необходимо подключить заземляющие провода светодиодов к отрицательному разъему батареи и убедиться, что микросхемы тоже подключены. Я решил поставить тумблер внизу для легкого доступа, хотя у меня понравилось что то чуть более легко монтируемое для устойчивости. Есть много вещей, которые я бы улучшил, если бы это был комплект или что-то, требующее большего дизайна, но на данный момент суперклей удерживает его в довольно стабильном положении. Есть один компонент, который я оставил на фотографиях, но добавил его позже.: конденсатор емкостью 100 мкФ, подключенный между двумя выводами батареи. Это должно помочь компенсировать любые большие утечки тока, которые могут возникнуть, или любую другую нагрузку, с которой батарея может не справиться позже. Это также помогло привести этот длинный зеленый провод в удобное положение.